Tìm hiểu về phụ gia gum arabic, guar gum, gum ghatti

Nhằm tạo ra nhiều sản phẩm có chất lượng thương phẩm cao, hấp dẫn…, việc sử dụng các chất phụ gia trong bảo quản, chế biến thực phẩm đang ngày càng được coi trọng.Phụ gia thực phẩm là mộ

(((((

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

MÔN: PHỤ GIA THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ PHỤ GIA GUM ARABIC,

GUAR GUM, GUM GHATTI.

SVTH: TỪ TÔN QUÝ MSSV: 09081961 GVHD: NGUYỄN THỊ HOÀNG YẾN

TP.HCM, ngày tháng năm

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

MỤC LỤC MỤC LỤC 12 LỜI MỞ ĐẦU 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

LỜI MỞ ĐẦU

Từ lâu, nhân loại đã biết sử dụng các loại lá, củ, quả có trong tự nhiên làm một số phụ gia, để tăng giá trị cảm quan của thực phẩm như: Hương vị, màu sắc, độ nở, tính dẻo… của thực phẩm Gần đây, cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học - kỹ thuật, công nghiệp thực phẩm cũng phát triển theo để đáp ứng nhu cầu đời sống của con

người đang ngày một cao Nhằm tạo ra nhiều sản phẩm có chất lượng thương phẩm cao, hấp dẫn…, việc sử dụng các chất phụ gia trong bảo quản, chế biến thực phẩm đang ngày càng được coi trọng.

Phụ gia thực phẩm là một chất có, hoặc không có giá trị dinh dưỡng, bản thân nó không được tiêu thụ thông thường như một thực phẩm, nhưng được chủ động bổ sung vào thực phẩm, cải thiện kết cấu hoặc đặc tính kỹ thuật của sản phẩm Nó tồn tại trong thực phẩm như một thành phần với giới hạn tối đa cho phép Phụ gia thực phẩm có thể bổ sung trực tiếp vào thực phẩm, hoặc gián tiếp thông qua nguyên liệu

Trong quá trình chế biến một số loại thực phẩm mà yêu cầu của các sản phẩm đó phải đạt đến độ đặc, độ nhớt nhất định, người ta thường bổ sung các phụ gia tạo đặc vào sản phẩm Phụ gia tạo đặc là một hay một nhóm chất mà khi đưa vào thực phẩm (thường ở dạng lỏng) với một lượng rất nhỏ, chúng có thể làm cho độ nhớt của những thực phẩm này tăng lên mà không làm thay đổi tính chất đặc trưng vốn có của sản phẩm thực phẩm như màu, mùi, vị… Ngoài ra, một số chất tạo đặc còn có tác dụng tạo gel, làm bền và làm ổn định cấu trúc của các loại thực phẩm (làm bền hệ nhũ tương hay ổn định trạng thái lơ lửng của hệ huyền phù trong nước quả) Hiệu quả của những chất tạo đặc rất lớn vì chỉ cần được đưa vào hỗn hợp ở một nồng độ rất nhỏ các chất này cũng có thể tạo nên một dung dịch có độ nhớt đáng kể Vì vậy chúng thường được ứng dụng làm phụ gia tạo đặc cho các loại thực phẩm dạng đặc, sệt như nước sốt quả, salad, các loại bánh pudding ăn liền …

Để biết được các phụ gia tạo đặc có nguồn gốc từ đâu, cấu tạo hóa học của chúng như thế nào, chúng được sử dụng trong chế biến các loại thực phẩm nào, và khả năng

tạo đặc của nó ra sao? Chúng ta sẽ tìm hiểu những điều này thông qua việc: “Tìm hiểu về phụ gia Gum arabic, Gum ghatti, Guar gum”

Để có thể hoàn thành tốt bài tiểu luận này, em xin chân thành cảm ơn nhà trường đã tạo điều kiện cho việc tìm kiếm tư liệu liên quan đến bài tiểu luận được dễ dàng hơn Và

đồng thời, em cũng cám ơn cô Nguyễn Thị Hoàng Yến đã hướng dẫn và giúp đỡ em về cách làm bài tiểu luận này.

Tuy đã cố gắng hết sức nhưng không thể tránh khỏi những sai xót về nội dung cũng như hình thức trình bày Rất mong nhận được sự đóng góp và bổ sung từ cô và các bạn

Tp.HCM, ngày tháng năm

được tạo nên từ các monomer là các đường và dẫn xuất của đường (thường gặp là galactose, glucuronic acid, uronic acid, arabinose, rhamnose và các mannose…) Các gum thường có nguồn gốc từ thực vật và vi sinh vật Khi hòa tan vào dung dịch chúng đóng vai trò như những chất điều khuển hoạt động của các phân tử nước nhằm chống lại

sự chảy làm tăng độ nhớt của dung dịch hoặc hình thành nên trạng thái gel Nhờ những đặc tính này mà gum được ứng dụng rất phổ biến trong công nghệ thực phẩm với vai trò

là chất phụ gia tạo cấu trúc cho các sản phẩm

2 Phân loại gum

Có nhiều cách phân loại Gum:

Dựa trên nguồn thu nhận Gum mà người ta có thể phân loại Gum vào những nhóm sau:

 Nhóm chiết xuất từ nhựa cây (Exudates extracts): gum Arabic, gum tragacanth, gum karaya, gum ghatti

 Nhóm chiết xuất từ hạt (Seed Gums): Guar gum, Locust bean gum (hay Carrob bean gum), Tara gum

 Nhóm chiết xuất từ tảo biển (Seaweed extracts): Algins, carrageenans, agar, furcellaran

 Nhóm chiết xuất từ thực vật (Plant extracts): Pectins, cellulose…

 Nhóm có nguồn gốc lên men hay từ vi sinh vật: Xanthan gum, Gellan gum, curland

 Nhóm dẫn xuất của cellulose: CMC (carbonxymethyl celluose), hydroxypropyl cellulose (HPC), Hydroxypropyl methylcellulose (HPMS), Methyl cellulose (MC)

 Nhĩm chiết xuất từ củ, rễ: Konjac mannan.

Dựa vào cấu trúc hĩa học và cấu trúc khơng gian cĩ thể chia làm 3 nhĩm:

 Theo hình dạng

AlginsCarageenansAgar

PectinDẫn xuất cellulose

Guar gumLocust bean gum

ArabicTragacanthKarayaGhattiXanthan gum

Gellan gum

Curland

GUMThực phẩm

Konjac mannanCỦ, RỄ

LÊN MEN

NHỰA CÂYHẠT

 Mạch thẳng: Algins, carrageenans, cellulose, furcellaran, konjac mannan, pectin.

 Mạch nhánh:

o Loại 1 (mức độ phân nhánh thấp, mạch thẳng): Galactomannan (guar gum, locust bean gum, tara gum, enzymically modified guar gum), Xanthan gum

o Loại 2 (mức độ phân nhánh phức tạp – banrch-on-branch): Gum arabic, gum tracaganth (tragacathin)

 Theo thành phần các tiểu đơn vị (monomeric units)

 Homogltcans: Cellulosics, curland

 Diheteroglycans: Agarose, algins, carageenans, furcellaran, galactomannans, kojac mannan, pectins

 Triheteroglycans: Gellan gums, xanthan gums

 Tetraheteroglycans: Gum arabics

 Pentaheteroglycans: Gum tracaganth

Trong thực tế một dung dịch gum không được xem là một dung dịch thực bởi vì nó chịu tác động bởi nhiều yếu tố: kích thước phân tử biểu kiến của các hạt gum phân tán trong dung dịch cũng như sự tương tác qua lại giữa chúng với nhau và với dung môi Do

đó, chúng có khả năng cản trở sự chảy (resistance to flow), tạo độ nhớt và có thể hình thành trạng thái gel Vì thế, thuật ngữ “ dung dịch keo” (hydrocollid) hay chất lỏng “giả dẻo” (pseudoplastic) thường được gán cho chúng Hơn thế nữa, hầu hết các gum thực phẩm đều là những chất góp phần ổn định cấu trúc cho thực phẩm: khả năng làm bền nhũ tương, hệ huyền phù, tạo kết cấu: tạo khối, tạo màng…, bào vệ sự xâm nhập và phân cắt của enzyme,…

Bảng 1 – Tính năng công nghệ của một số loại gum thực phẩm

Yêu cầu sử dụng gum: các gum thực phẩm phải là những chất không màu (colorless), không mùi (oderless), không vị (tasteless) và không gây độc tính (non-toxic) Tất cả các loại gum trừ tinh bột, các dẫn xuất của tinh bột đều không sinh năng lượng và

chúng còn được xem là những chất xơ hòa tan (soluble dietary fiber).

Như vậy, thông qua những tính năng đặc biệt của chúng mà việc lựa chọn loại gum nào sử dụng cho một loại thực phẩm nhất định còn tùy thuộc vào ý muốn của người sản xuất sao cho đem lại hiệu quả sử dụng cao nhất

4 Khả năng tạo đặc của gum

Khả năng tạo độ đặc là một trong những ứng dụng quan trọng trong việc sử dụng gum vào thực phẩm nhằm đạt được cấu trúc mong muốn như độ dẻo, độ đặc quánh, độ sệt… Trong số các loại gum thực phẩm, chỉ có một số gum được ứng dụng làm phụ gia tạo đặc Một số gum trong số này cũng có khả năng hình thành gel ở những điều kiện xác định (pH, nhiệt độ, các cation…) Tuy nhiên, ở đây ta chỉ xét đến tính năng tạo đặc của chúng Tính năng này liên quan đến độ nhớt do dung dịch gum tạo nên khi hòa tan vào nước Khả năng tạo độ nhớt sẽ là khác nhau giữa các loại gum: gum Arabic có khả năng tạo độ nhớt là thấp nhất trong khi xanthan gum có khả năng tạo độ nhớt là cao nhất

Hình I.1 - Độ nhớt của mốt số dung dịch gum

Guar gum

Xanthan gum

Hình I.2 - Độ nhớt của một số dung dịch gum

Dưới đây là một số gum tạo đặc quan trọng trong công nghệ thực phẩm:

Xanthangum Độ nhớt rất cao, không bị ảnh hưởng

bởi sự có mặt của chất điện ly, ở khoảng

ở nhiệt độ caoCarboxymenthyl cellulose (CMC) Độ nhớt cao nhưng bị giảm khi có chất

điện ly và pH thấp

Methyl cellulose (MCs) and

hydroxypropyl methyl cellulose

Khi sử dụng gum hay bất kỳ một loại phụ gia tạo đặc đầu phải tuân theo hướng dẫn

và quy định của Bộ Y tế về loại phụ gia được sử dụng trong danh mục (áp dụng cho từng loại sản phẩm cụ thể) cũng như liều lượng sử dụng các loại phụ gia đó

Các loại gum có trên thị trường là hỗn hợp dạng bột mịn nên tùy vào trạn thái, tính chất của sản phẩm và phụ gia mà việc đưa phụ gia vào phải theo những quy tắc sau:

 Đối với gum sử dụng dạng lỏng: nước quả, nước sốt…

Một số gum có khả năng hydrate hóa rất tốt nhưng khả năng phân tán kém như xanthangum, guar gum… Nếu trực tiếp cho vào phối hợp với sản phẩm có thể dẫn đến hiện tượng vón cục, tạo thành những khối trương nở không phân tán đều trong dung dịch

Vì thế, trước khi sử dụng ta cần phải hòa tan chúng ở dạng dung dịch, điều này vừa giúp tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân bố đều các phân tử vào sản phẩm vừa dễ dàng kiểm soát quá trình tạo đặc cũng như tiết kiệm thời gian chế biến Bên cạnh đó, cần phải chú ý một số yếu tố ảnh hưởng khác trong khi pha trộn như nhiệt độ, vận tốc khuấy, pH… vì một số gum chỉ có thể hòa tan tốt trong nước nóng (80-95oC), một số gum có khả năng phân tán kém cần phải chọn vận tốc khuấy lớn

Có thể thực hiện quá trình này bằng nhiều cách:

• Bổ sung từ từ gum vào nước có khuấy đảo

• Phân tán đều gum vào cồn, glycerine hoặc propylene glycol, hay các chất lỏng có thể hòa trộn với nước nhưng không làm trương nở gum trước khi bổ sung vào nước, hoặc có thể phân tán gum vào các chất lỏng không hòa trộn được với nước, như dầu khoáng hay dầu thực vật, trước khi bổ sung vào nước

• Đưa gum qua phễu vào máy hút, tại đó nó sẽ được phân tán đều trong nước có vận tốc chảy cao

 Đối với gum sử dụng dạng khô: các loại bột nước giải khát uống liền, bột làm bánh

pudding, jelly…

Trong trường hợp này các bột sử dụng là một hổn hợp gồm nhiều thành phần khác nhau như đường, bột nước quả, các phụ gia khác… Khi đó, chúng ta có thể nhào bột này với dung môi để tạo thành hổn hợp sền sệt trước rồi mới thực hiện quá trình phối trộn chính hoặc cho hổn hợp dạng bột này trực tiếp vào dung môi khi pha chế

II MỘT SỐ GUM ĐƯỢC SỬ DỤNG LÀM PHỤ GIA TẠO ĐẶC

1 Gum arabic

1.1 Giới thiệu

Gum arabic (hay gum Acacia) là một loại nhựa cây và được xem như một thứ hàng hóa quan trọng từ thời cổ đại Nó được sử dụng để ướp xác và làm thuốc màu cho các bảng khắc chữ cổ Theo truyền thống thì loại gum này được thu hoạch từ cây Acacia xuất

xứ Senegal (Acacia Senegal) Loài cây này phát triển rộng rãi khắp vành đai Sahelian của châu Phi, bao gồm từ phía nam xích đạo lên đến tận sa mạc Sahara và từ phía tây Senegal kéo dài đến phía đông Somalia Chất gum gỉ ra từ thân cây và cành cây (thường từ 5 năm tuổi trở lên) khi chúng phải chịu đựng những điều kiện khắc nghiệt như khô hạn, đất nghèo dinh dưỡng hay cây bị tổn thương Với một chiếc rìu, người ta sẽ tiến hành rút nhựa cây bằng cách rạch nhẹ lên lớp vỏ cây để kích thích nhựa tiết ra nhiều hơn và cũng tránh làm tổn hại đến cây, tương tự như cách ta lấy mủ cao su ở Việt Nam Chất nhựa dính này sẽ khô lại, bám trên các cành cây thành những hạt cứng có thể gỡ bằng tay và được phân loại tùy theo màu sắc và kích cỡ Dạng thương mại của chúng thường chứa

thêm gum của những loại Acacia khác ngoài Acacia senegal, chủ yếu là từ loài Acacia seyal Tại Sudan, gum của Acacia senegal và Acacia seyal còn được gọi là hashab và

talha Hashab có dạng rắn, màu vàng nhạt đến vàng nâu, có những vết nứt giống thủy tinh; còn talha thì có màu sậm, bở hơn và hiếm khi thấy có mặt trong các lô hàng xuất khẩu Hashab chắc chắn là sản phẩm chính, nhưng gần đây người ta khám phá thêm những ứng dụng mới của tahla, và những khám phá này đã làm tăng đáng kể giá trị của loại gum tạm gọi là thứ cấp này Tuy nhiên, rất khó để xác định chính xác tỷ lệ thực tế của hai loại gum này trên thị trường vì chúng không ngừng biến đổi Một số dạng tiêu biểu có giá trị được giới thiệu sau đây:

 Loại được lựa chọn thủ công: là loại đắt nhất, sạch nhất, màu sáng nhất và kích thước các mẫu khá lớn

 Loại đã được làm sạch và sàng: loại gum có được sau quá trình lựa chọn thủ công

và sàng Bao gồm dạng nguyên miếng hay dạng miếng bị vỡ có màu sắc thay đổi

vào thị trường Âu-Mỹ, một số loại gum được xử lý để nâng cao chất lượng và thuận tiện cho khách hàng sử dụng, mặt khác cũng làm tăng giá trị của chúng, ở vào mức khoảng

1000 USD đến 1500 USD/tấn Quy trình xử lý có thể bao gồm quá trình nghiền cơ học (nghiền thô) để phá vỡ các hạt lớn thành những hạt nhỏ có kích thước khác nhau Một trong những điều kiện thuận lợi của guim nghiền là nó có tốc độ hòa tan tốt hơn dạng tảng lớn Người ta cũng sản xuất những dạng gum theo phương pháp sấy phun và roller-dried Những quá trình này liên quan đến sự hòa tan của gum vào nước, phụ thuộc vào nhiệt độ và sự khuấy trộn Nhiệt độ được giữ ở mức tối thiểu để bảo đảm cho gum không

bị biến tính, ảnh hưởng không tốt đến các tính năng công nghệ của gum Sau khi các loại hóa chất không hòa tan bằng cách gạn, chắt, lọc, dung dịch gum được phun vào dòng khí nóng, nước chanh nóng bay hơi hay bột gum khô, kích thước từ 50 đến 100 micromet, được tách khỏi dòng không khí nóng nhờ một cyclone Đối với sấy roller-dried, dung dịch được cho chảy trên bề mặt của các ống cuộn Các ống này được gia nhiệt bởi các dòng hơi và nước trong dung dịch sẽ bay hơi và được cuốn đi nhờ các dòng không khí

Độ dày của màng gum tạo ra trên bề mặt của các ống được điều chỉnh bởi khe hở giữa các ống Màng gum được cắt ra khỏi ống thành những mảnh nhỏ khoảng vài trăm micromet nhờ một lưỡi dao mỏng và dẻo Gum sấy phun và sấy roller có ưu điểm hơn hẳn gum thô và gum nghiền ở chỗ chúng hầu như không bị nhiễm vi sinh vật và có tốc độ hòa tan nhanh hơn

1.3 Cấu trúc

Gum từ loài Acacia Senegal và Acacia seyal là hỗn hợp các polysaccharide và cả hai loại đều chứa một lượng nhỏ các hợp chất nitơ (những hợp chất nitơ này không thể tách ra được trong quá trình tinh sạch) Thành phần hóa học của chúng thay đổi nhẹ theo nguồn gốc, thời tiết, mùa, độ tuổi của cây…, các thành phần chủ yếu của mỗi loại được liệt kê trong bảng 1.2

Bảng 1.2 – Đặc điểm của 2 loại gum Acacia Senegal và Acacia seyal

Gum Acacia seyal có hàm lượng đường rhamnose và acid glucoronic thấp hơn gum Acacia Senegal nhưng lại chứa hàm lượng arabinose và 4-O-methyl glucoronic cao hơn Bên cạnh đó, hàm lượng các hợp chất nitơ trong gum Acacia seyal cũng thấp hơn Góc quay cực của hai loại gum rất khác nhau Thành phần amino acid của hai loại tương đương nhau, bao gồm chủ yếu là hydroxyproline và serine (bảng 1.3)

Bảng 1.3 – Thành phần amino acid của hai loại gum arabic (g/1000g phần còn lại)

Khối lượng phân tử trung bình của gum Acacia seyal lớn hơn gum Acacia Senegal Khối lượng phân tử của hai loại gum được xác định bằng phương pháp sắc kí lọc gel sử dụng chỉ số khúc xạ kết hợp với quang phổ phát xạ và quang phổ hấp thu tử ngoại (bước sóng 206nm), được giới thiệu trong hình 1.4a và 1.4b Chỉ số khúc xạ là một thước đo rất nhạy với nồng độ gum và kết quả mô tả gum cho thấy gồm hai phần, phần chính thể hiện bằng peak 1 với diện tích chiếm gần 90% có khối lượng phân tử vào khoảng vài trăm nghìn và phần còn lại (peak 2) chiếm 10% có khối lượng phân tử khoảng vài triệu Trong khi đó, những mô tả trên đồ thị của quang phổ hấp thu tử ngoại lại khác biệt khá lớn và cho thấy có 3 peak Hai peak trong số đó tương tự với chỉ số khúc xạ nhưng khác về cường độ do có sự hiện diện của những thành phần có protein bên trong phần có khối lượng phân tử khá lớn Peak thứ 3 tương ứng với những thành phần giảu protein và chỉ

chiềm khoảng 1% khối lượng tổng cộng Phần này có khối lượng phân tử khoảng 200000.