Chất tạo nhũ tương trong thực phẩm

2.2.Phân loại: Gồm: Chất tạo nhũ: Chất tạo nhũ hay chất nhũ hoá là chất hoạt động bề mặt, trong phân tử có nhóm háo nước và nhóm kị nước làm giảm sức căng bề mặt của các pha trong hệ và

ĐỀ TÀI: CHẤT TẠO NHŨ TƯƠNG

Mục Lục

BẢNG PHÂN CÔNG

Nguyễn Ngọc Yến My Khái niệm,cấu tạo, phân loại, tính chất

(word + powerpoint) Phạm Võ Tân Thuận Cơ chế tạo nhũ (word + powerpoint) Diệp Trung Hiếu Ứng dụng của chất tạo nhũ, và một số

quy định của nhà nước về sử dụng phụ gia tạo nhũ (word + powerpoint)

(word + powerpoint)

1.Hệ nhũ tương:

1.1.Khái niệm.

Nhũ tương: Nhũ tương là một hệ phân tán cao của hai hay nhiều chất lỏng không trộn lẫn vào nhau, một trong hai có mặt dưới dạng những giọt nhỏ của pha bị phân tán, pha còn lại dưới dạng pha liên tục

Trong hầu hết thực phẩm, các giọt nhỏ có đường kính 0.1 – 100µm

Ví dụ: hệ nhũ tương như sữa, mayonnaise, bơ…

1.2.Phân loại.

Nhũ tương được phân loại theo tính chất của tướng phân tán và môi trường phân tán hoặc theo nồng độ của tướng phân tán trong hệ

Theo cách phân loại đầu thì người ta chia thành chất lỏng không phân cực (hoặc phân cực yếu) trong chất lỏng phân cực là nhũ tương thuận Còn chất lỏng phân cực trong chất lỏng không phân cực là nhũ tương nghịch

Theo cách phân loại thứ hai thì nhũ tương được chia ra, nhũ tương loãng, đậm đặc, rất đậm đặc hay gelatin

2.Phụ gia ổn định nhũ tương.

2.1.Khái niệm:

Trong quá trình chế biến thực phẩm để giúp quá trình đồng hóa đạt hiệu quả cao và hệ nhũ tương không bị tách lớp,người ta sử dụng các phụ gia có chức năng đặc biệt với mục đích ổn định hệ nhũ tương

2.2.Phân loại:

Gồm:

Chất tạo nhũ: Chất tạo nhũ hay chất nhũ hoá là chất hoạt động bề mặt, trong phân tử có nhóm háo nước và nhóm kị nước làm giảm sức căng bề mặt của các pha trong hệ và từ đó duy trì được sự ổn định cấu trúc của hệ nhũ tương Gồm: nhóm lecithin và dẫn xuất, nhóm ester, các dẫn xuất tạo nhũ hỗn hợp

Các loại chất nhũ hóa

+ Mono-diglyceride

+ Các dẫn xuất của mono-glyceride

+ Este của acid béo và acid hydrocacboxylic

+ Este của acid béo polyglycerol

+ Ester của acid béo glycopropylen

+ Dẫn xuất etoxylat của monoglyceride

+ Ester của acid béo và sorbitan

Chất ổn đinh: bao gồm các chất có chức năng tăng cường tính nhớt của pha liên tục, các chất loại này bao gồm chất làm đặc và chất tạo gel

2.3.Cấu tạo chất tạo nhũ.

Trong cấu trúc của chất nhũ hóa cả phần háo béo và háo nước Là este của các acid béo và các polyol hoặc các acid hữu cơ

2.3.1.Nhóm lecithin và dẫn xuất.

Lecithin là chất tạo nhũ cho phép trộn chất béo với thực phẩm hòa tan trong nước

Người ta còn xử dụng lecithin đã bị hydroxyl hóa để tăng tính tan của chúng

Lecithin thương mại được tách từ đậu tương gồm một vài phospholipid khác nhau

Phospholipid là nhóm lipid phức tạp trong đó phosphatidylcholine (lecithin) quan trọng hơn cả

Cấu trúc của lecithin:

+ Hai phân tử acid béo hấp dẫn nhau nên xếp trên cùng một hướng

+ Đầu cuối của acid béo chưa gốc kị nước (CH3) nên hình thành gốc kị nước của lecithin + Liên kết của C2 và C3 glycerin có thể quay vặn một góc 180 độ làm cho nhóm P phân cực nằm về chiều ngược lại với hai chuỗi acid béo và hình thành đầu ưa nước của lecithin

+ phospholipid trộn với nước có thể hình thành lớp bề mặt hay tạo mixen Dạng cấu trúc quan trọng nhất là cấu trúc lớp kép phospholipid

2.3.2.Ester của acid béo và glycerine.

Khi cả ba nhóm hydroxyl của glycerine bị ester hóa sản phẩm tạo thành là chất béo

Các mono và diglyceride là các sản phẩm ester hóa 1 hay 2 nhóm hydroxyl

Glycerin ester acid được làm từ glycerine, các loại dầu mỡ của động thực vật hoặc acid béo của nó

Glycerin có 3 nhóm hydroxyl,một trong số đó ester hóa với acid béo được gọi là

monoglyceride

Mono và diglyceride được sản xuất bằng cách loại bỏ glycerin từ hỗn hợp

2.3.3.Este của acid béo và acid hydrocacboxylic.

Lactic acid esters của monoglyceride

Giúp cải thiện khí và độ ổn định trong bánh xốp

Tăng cường khả năng đông tụ sữa không kem

Tartaric acid :

Ester của acid béo và glycerine

2.3.4.Ester của acid béo glycopropylen

Được liên kết bởi liên kết ester và sản phẩm thu được từ các este hóa là một hỗn hợp của monoester và diester

Để tách monoester với các hiệu ứng bề mặt, độ tinh khiết cao, sản phẩm của monoester được sản xuất bằng cách chưng cất phân tử

Có ít tác nhân hoạt động nhưng có xu hướng giữ anpha tinh thể trong cấu trúc của nó

Có thể sử dụng như 1 chất tạo bọt khi kết hợp với monoglyceride nên được sử dụng như chất tạo bọt, bột cho bánh và món tráng miệng

2.3.5.Este của acid béo polyglycerol.

Là chất lỏng có độ nhớt cao

Không tan trong nước và ethanol, tan trong chất béo và dầu

Được dùng làm giảm chất béo và độ nhớt cho socola

2.3.6.Ester của acid béo và sorbitan.

Là một hỗn hợp của các ester sorbitol

Được dùng làm chất nhũ hóa cho kem

2.4.Tính chất:

Là các chất điện ly vô cơ để cung cấp điện tích cho các giọt

Các phân tử chất hoạt động bề mặt có tính chất lưỡng cực sẽ tự định hướng để hai cực háo nước và kị nước của chúng tương ứng với hai phía của bề mặt liên pha dầu-nước

Các chất cao phân tử hòa tan được trong pha liên tục và để tăng cường độ nhớt của pha này hoặc để được hấp thụ vào bề mặt liên pha

Các chất không hòa tan và có mức độ phân chia rất nhỏ và có thể thấm ướt được bởi các pha, khi được hấp thụ vào bề mặt liên pha sẽ tạo ra vật chắn chống lại hiện tượng hợp giọt

3.Cơ chế tạo nhũ

3.1.Cơ chế làm bền hệ nhũ tương

Chất nhũ hóa là phân tử có 2 đầu riêng biệt, một đầu kị nước và một đầu ưa nước Khi chất này ở trong hệ nhũ tương dầu trong nước (O/W) thì nó sẽ bao quanh giọt dầu (pha phân tán) giữ các giọt dầu phân tán đều khắp trong hệ nhũ tương và ngăn các giọt dầu kết hợp lại với nhau để tách ra 2 lớp riêng biệt Tương tự, khi chất nhũ hóa ở trong hệ nhũ tương nước trong dầu (W/O) thì nó sẽ bao quanh giọt nước (pha phân tán) giữ các giọt nước phân tán đều khắp trong dầu và ngăn các giọt nước tách ra khỏi dầu

Ví dụ: Chất nhũ hóa lecinin (E322)

Khi các hạt nhũ tương của lecithine và phospholipid của dầu gặp nhau, nếu có đủ lực tác động thì 2 hạt nhỏ có thể tạo thành một hạt lớn hơn Các chất phản ứng trong 2 hạt nhỏ sẽ hòa trộn, phản ứng xảy ra trong lòng hạt lớn và sản phẩm mong muốn được tạo thành Khi các phân tử lecthine và phospholipid của dầu gặp nhau sẽ tạo nên sức căng bề mặt Khi 2 chất lỏng không tan trộn lẫn với nhau thì giữa bề mặt phân pha của 2 chất lỏng này sẽ xuất hiện các ứng suất do sức căng bề mặt tạo nên Năng lượng bề mặt là đại lượng tỉ lệ thuận với sức căng bề mặt và diện tích phân pha Để ổn định hệ nhũ tương người ta cần cho các chất hoạt đồng bề mặt như lecithine Các chất này làm giảm sức căng bề mặt của nước, góp phần giảm năng lượng bề mặt Do đó làm bền hệ nhũ tương

3.2.Cơ chế làm giảm sức căng bề mặt của hệ nhũ tương

Chất hoạt động bề mặt được dùng giảm sức căng bề mặt của một chất lỏng bằng cách làm giảm sức căng bề mặt tại bề mặt tiếp xúc của hai chất lỏng Nếu có nhiều hơn hai chất lỏng không hòa tan thì chất hoạt hóa bề mặt làm tăng diện tích tiếp xúc giữa hai chất lỏng đó Khi hòa chất hoạt hóa bề mặt vào trong một chất lỏng thì các phân tử của chất hoạt hóa bề mặt

có xu hướng tạo đám (micelle, được dịch là mixen) Nếu chất lỏng là nước thì các phân tử sẽ chụm đuôi kị nước lại với nhau và quay đầu ưa nước ra tạo nên những hình dạng khác nhau Tính ưa, kị nước của một chất hoạt hóa bề mặt được đặc trưng bởi một thông số là độ cân bằng ưa kị nước (tiếng Anh: Hydrophilic Lipophilic Balance-HLB), giá trị này có thể từ 0 đến 40 HLB càng cao thì hóa chất càng dễ hòa tan trong nước, HLB càng thấp thì hóa chất càng dễ hòa tan trong các dung môi không phân cực như dầu

3.3.Cơ chế tạo gel, tăng độ nhớt ở pha liên tục, tăng độ đặc trong hệ nhũ tương

Khi các chất tạo nhũ có khối lượng phân tử lớn nên khi phân tán vào dung dịch làm cho độ nhớt tăng mạnh

Sau khi phân tán vào dung dịch chất nhũ hóa đóng vai trò như những hạt keo tạo thành một khối đồng nhất vững chắc gọi là gel Nếu tách chúng ra khỏi dung dịch thường kéo theo các phân tử dung môi Ở các chuỗi phân tử được tách ra cũng có khả năng tạo liên kết thông qua liên kết hidro và tạo thành mạng tinh thể không gian bền vững

Ví dụ:

Nhóm polysaccharide: Các polysaccharide được hình thành từ các phân tử hexozo hay pentozo Trên mỗi mắc xích này lại chứa nhiều nguyên tử oxy hoặc nhóm cacboxyl tạo liên kết hidro khá tốt, dễ dàng được solvat hóa trong nước Một số chất như: pecin, gelatin, agarose…

4.Ứng dụng của chất tạo nhũ tương và một số quy định của nhà nước về sử dụng phụ gia tạo nhũ tương

Một số ứng dụng

Chất tạo nhũ tương được úng dụng rộng rãi trong nhiều sản phẩm thực phẩm như: rượu, dầu thực vât, các sản phẩm ngũ cốc, các sản phẩm từ sữa, Ở đây chúng tôi chỉ đề cập đến một

số sản phẩm tiêu biểu

4.1.Các sản phẩm ngũ cốc

Đối với các bột hạt ngũ cốc, các chất nhũ tương không chỉ làm tăng tính chất của sản phẩm

mà còn làm thuận lợi lớn hơn trong quá trình chế biến, đó là:

Làm tăng khả năng tạo các sản phẩm khác nhau của bột

Tăng khả năng chịu tác động khi phối trộn bằng cơ giới

Tăng khả năng giữ khí khi cho nấm men ít

Làm tăng khối lượng bánh

Tăng kích thước bề mặt, tăng cấu trúc vật lý

Tăng khả năng bảo quản.

Tăng khả năng cắt mỏng

4.2.Các sản phẩm sữa và socola

4.2.1.Sữa

Sữa là một hệ nhũ tương phức tạp và cũng là một dung dịch keo Hệ nhũ tương bao gồm những giọt béo phân tán trong dịch liên tục chứa protein Hàm lượng béo có trong sữa khá

đa dạng, từ 0.1% trong sữa gầy đến hơn 50% trong sữa nguyên kem Do đó chất nhũ hóa đóng vai trò rất quan trọng trong việc duy trì sự ổn định cũa hệ, tránh hiện tượng phân tách lớp làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm Chất nhũ hóa sử dụng trong sản phẩm sữa đa

số là các monoglyceride và diglyceride của các acid béo và rượu Chúng có tác dụng tạo thành lớp phim membrane mỏng bao quanh các giọt béo có trong sữa và từ đó giúp tăng và

ổn định bề mặt tiếp xúc của các giọt béo này trong quá trình đồng hóa sữa

4.2.2.Cream

Kem là hệ keo phức tạp, trong đó 17% chất béo sữa, 13-17% đường,8-11% chất khô

khác( đường lactose, protein, muối khoáng)

Monoglyceride là chất nhũ hóa thông dụng được sử dụng sản xuất kem Nó có thể liên kết cạnh tranh với bề mặt protein sữa ở cả 2 hệ nhũ tương béo trong nước và khí trong nước và một phần có thể làm mất ổn định hệ nhũ tương béo

Tuy nhiên chất ổn định polysaccharide thường liên kết với chất béo của kem để làm giảm khả năng tạo thành tinh thể đá lớn trong quá trình bảo quản và cũng như duy trì cấu trúc mong muốn của sản phẩm cuối cùng

Cream ở dạng lạnh hay đông lạnh do chất phụ gia nhũ tương.Protein và lecithin có tác dụng rất tốt đến chất lượng và ổn định sản phẩm

Các chất nhũ tương lám tăng khả năng phân tán của chất béo, khả năng tương tác giữa protein và chất béo, khả năng sấy, khả năng tạo hình, khả năng lien kết không khí, tăng khả năng phân tán.Ngoài ra các chất nhũ tương tăng màng protein xung quanh bọt khí trong cream

Các chất nhũ tương như mono glycerid, este polyxyethylenesorbitan của axit béo làm tăng khả năng tạo bọt, tăng khả năngđịnh hình của cream, khi làm lạnh tọa độ cứng nhất định cho cream

4.2.3.Socola

Trong sản xuất socola người ta thường sử dụng lecithin làm chất nhũ hóa nhằm tạo cấu trúc

và chống hiện tương “nở hoa bề mặt” ở sản phẩm Lexithin là một trong những

phospholipids phổ biến nhất và là tên thương hiệu trên thị trường Lexithin co thể là một hay hỗn hợp các phospholipids

Trong cấu trúc phân tử của lexithin có phần háo nước và háo béo, do đó lexithin được dùng như chất nhũ hóa của hệ dầu trong nước Người ta chiết xuất lexithin từ đậu nành hạt hoặc long đỏ trứng gà

Hàm lượng lexithin sử dụng trong sản xuất socola khoảng 0.3-0.5%

4.2.4.Sữa chua

Chất nhũ hóa thường được sử dụng có nguồn gốc tự nhiên và gum đã được biến tính chiết xuất từ rong biển carrageenan, alginate và gelatin Những chất này có khả năng tạo thành gel cấu trúc , bền cấu trúc và tránh khả năng tách lớp ở sản phẩm có hàm lượng chất béo sữa thấp Sữa chua là sản phẩm có cấu trúc hạt gel và dạng keo và chất nhũ hóa có tác dụng như chất tạo gel, chất làm dày và chất ổn định cấu trúc

Chất ổn định sử dụng có thể là một chất hay có thể hỗn hợp nhiều chất Tùy thuộc vào mục đích sử dụng , thuộc tính, nồng độ yêu cầu của thực phẩm mà ta dùng chất ổn định nào cho hợp lý

4.3.Kẹo

Trong sản xuất kẹo người ta sử dụng triglyceride, este sorbitan của axit béo, polyglycol… Polyglycerol được sử dụng để làm vỏ các loại kẹo

4.4.Một số quy định của nhà nước về sử dụng phụ gia tạo nhũ tương

Quy định của nhà nước về sử dụng phụ gia nói chung, và phụ gia tạo nhũ tương nói riêng, được đề cập đến trong thông tư số 22/2012/TT-BYT, hướng dẫn việc quản lý phụ gia thực

Trong thông tư này có quy định đầy đủ về tên cũng như hàm lượng các loại phụ gia được phép có trong thực phẩm

ST

ML (mg/kg)

01 Mono và diglycerid của

các acid béo

Các sản phẩm tương tự sữa bột và cream bột GMP

02 Carrageenan và muối Na, K, NH4 của nó (bao

gồm furcellaran)

Trích dẫn từ thông tư số 22/2012/TT-BYT về hàm lượng cho phép của một vài chất tạo nhũ

có trong những nhóm thực phẩm xác định.

5.Nguồn khai thác và phương pháp sản xuất.

5.1.Mono- diglyceride (E 471)

Đầu tiên, mono- diglycerid được sử dụng trong sản xuất magarine

Thuật ngữ monoglyceride thường được dùng để chỉ các chất hoạt động bề mặt được sản xuất

từ các acid béo và glycerol

Tuy nhiên, trong công nghiệp hóa chất, để thu được các monoglyceride người ta trộn hỗn hợp triglyceride với glycerol, ở nhiệt độ 200-260 với xúc tác kiềm

Đây là nhóm chất nhũ hóa được sử dụng rộng rãi nhất trong thực phẩm Lượng dùng từ 2,5-15g/kg thực phẩm

5.2.Nhóm lecithin và dẫn xuất

- Lecithin là chất hoạt động bề mặt có nguồn gốc tự nhiên như đậu nành, hoa hướng dương, lòng đỏ trứng, sữa, các nguồn hải sản, hạt cải dầu,hạt bông…nhiều thập niên trước đây lecithin từ lòng đỏ trứng được sử dụng trong sản xuất magarine Tuy nhiên, vì giá thành cao

nên hiện nay các loại lecithin có mặt trên thị trường hầu hết được sản xuất từ đậu nành với cái tên thương mại là LecithinTM

Lecithin có thể dễ dàng trích xuất bằng hóa học bất kỳ dung môi không phân cực như hexane , ethanol , acetone , ether dầu khí , benzen… hoặc khai thác có thể được thực hiện một cách máy móc Nó có khả năng hòa tan thấp trong nước, nhưng là một tuyệt vời chất chuyển thể sữa Trong dung dịch nước, phospholipid của nó có thể tạo thành

hoặc liposome , tấm kép, mixen , hoặc cấu trúc dạng tấm, tùy thuộc vào độ ẩm và nhiệt

độ Điều này dẫn đến một loại bề mặt thường được phân loại là amphipathic Lecithin được bán như là một thực phẩm bổ sung và cho mục đích y học Trong nấu ăn, nó đôi khi được sử dụng như một chất nhũ hóa và để không bị dính, ví dụ như trong phun nấu ăn không dính Lecithin thương mại, như được sử dụng bởi các nhà sản xuất thực phẩm, là một hỗn hợp của các phospholipid trong dầu Các lecithin có thể thu được bằng nước degumming dầu chiết xuất hạt giống Nó là một hỗn hợp của các phospholipid khác nhau, và các thành phần phụ thuộc vào nguồn gốc của lecithin Một nguồn chính của lecithin là dầu đậu tương Các phospholipid chính trong lecithin từ đậu nành và hạt hướng dương là

choline-phosphatidyl ,phosphatidyl-inositol , phosphatidyl-ethanolamin và axit phosphatidic Họ thường được viết tắt là PC, PI, PE và PA, tương ứng Phospholipid tinh khiết được sản xuất bởi các công ty thương mại

Lecithin là chất tạo nhũ tương cho phép trộn chất béo với thực phẩm hòa tan trong nước Lecithin của lòng đỏ trứng tham gia ổn định nhũ của dầu trong nước Người ta còn sử dụng dạng lecithin đã được hydroxyl hóa để tăng tính tan của chúng

Nhóm lecithin và các dẫn xuất

Phosphatidylchloline

Phosphatidylethanamine

Phosphatidylinositol

Lecithin là dịch chiết bằng dung môi của dầu đậu bao gồm: photpharid, triglyxerid và

glycolipid

Lecithin dùng trong công nghệ sản xuất sữa bột khan nước, nước chấm, margarine, bánh