Tiểu luận phụ gia thực phẩm

Khi được gia nhiệt đến nhiệt độ 45-60 OC protein trong gelatin bị biến tính các cấu trúc bậc cao bị phá hủy, liên kết giữa các phân tử bị đứt các nhóm bên của axit amin trước ẩn ở phía t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

******

TIỂU LUẬN PHỤ GIA THỰC PHẨM

Lớp: ĐHTP10C Nhóm: 1

TP.HCM, ngày 30 tháng 08 năm 2016

Trong quá trình thực hiện đề tài không tranh khỏi sai sót, chúng em kính mong được

sự góp y của thầy để bài được hoàn thiện và tốt hơn

Chúng em xin trân trọng cảm ơn!

Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 08 năm 2016

Nhóm 1

MỤC LỤC

GELATIN

1 KHÁI NIỆM 6

2 CẤU TẠO 6

3 TÍNH CHẤT 6

4 PHÂN LOẠI 7

5 CƠ CHÊ TẠO GEL CỦA GELATIN 8

5.1 Cơ chế 8

5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel và độ bền của gel: 9

6 ỨNG DỤNG CỦA GELATIN: 10

6.1 Các ứng dụng gelatin trong thực phẩm: 11

6.1.1 Trong công nghệ sản xuất bánh kẹo: 11

6.1.2 Trong công nghiệp sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa: 14

6.1.3 Trong sản xuất kem 18

6.1.4 Trong công nghiệp sản xuất nước giải khát: 19

6.1.5 Trong công nghiệp sản xuất thịt 21

6.1.6 Trong dược phẩm 22

6.1.7 Trong tạo màng thực phẩm 23

6.2 Qui trình ứng dụng gelatin 24

7 NGUỒN KHAI THÁC VÀ PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT GELATIN 25

7.1 Nguồn khai thác Gelatin: 25

7.2 Phương pháp sản xuất 25

7.2.1 Quá tr nh tiền xử l : 25

7.2.2 Quá tr nh trích ly 28

7.2.3 Quá tr nh tinh sạch 28

7.2.4 Quá tr nh cô đ c 28

7.2.5 Quá tr nh sấy 28

8 NGUỒN THAM KHẢO 29

GELATIN

1 KHÁI NIỆM

Gelatin là một polypeptide thu nhận từ collagen thành phần protein cơ bản của các

mô liên kết động vật ( bao gồm xương, da và gân)

+ Không hòa tan trong các dung môi ít phân cực

+ Thu nhận từ nguyên liệu ban đầu xử lý axide ( loại A)

+ Thu nhận từ nguyên liệu ban đầu xử lý base (loại B)

- Phương pháp base: Các xương đã được khử khoáng ho c đa phần ngâm trong kiềm ( thường là vôi ho c một vài trường hợp sử dụng NaOH) trong một vài tuần ở nhiệt độ thường Sau đó, cho ngâm qua cồn để đảm bảo loại khử hiệu quả dầu mỡ, các protein dễ hỏng, các mucopolysaccharide và các hợp chất hữu cơ không cần thiết khác Ngoài sự làm sạch này, mục đích quan trọng của phương pháp kiềm là phân hủy các liên kết ngang hóa họ còn hiện diện trong collagen và làm cho collagen có tính hòa tan trong nước Phương pháp kiềm có thể kéo dài từ 6-20 tuần

- Phương pháp acid: quá trình này trong thực tế thích hợp cho các nguyên liệu ít liên kết ngang như xương của trâu bò và da heo còn nhỏ PP này thực hiện trong thời gian ngắn 10-48h Trong PP này, nguyên liệu được rửa sạch và được ngâm trong dung dịch acid loãng, nồng độ tối đa là 5% acid vô cơ như HCl, H2SO4, H3PO4 Khoảng pH từ 3.5-4.5, nhiệt độ tối thích là 150oC Việc xử lý acid kết thúc khi nguyên liệu được acid hóa

đầy đủ ho c đạt đến độ trương phồng tối đa Ở giai đoạn cuối của quá tr nh các acid dư thừa được loại đi và nguyên liệu đã xử l được rửa với nước lạnh

5 CƠ CHÊ TẠO GEL CỦA GELATIN

5.1 Cơ chế

Cơ chế tạo gel: gồm 2 giai đoạn

- Giai đoạn 1:khi cho vào nước gelatin trương nở, hấp thụ thể tích nước bằng 5-10 lần thể tích của bản thân nó Khi được gia nhiệt đến nhiệt độ 45-60 OC protein trong gelatin bị biến tính các cấu trúc bậc cao bị phá hủy, liên kết giữa các phân tử bị đứt các nhóm bên của axit amin trước ẩn ở phía trong thì bây giờ xuất hiện ra ngoài

- Giai đoạn 2: Các mạch polypeptit bị duỗi ra, gần nhau, tiếp xúc với nhau và liên kết lại với nhau thành mạng lưới không gian ba chiều mà mỗi vị trí tiếp xúc của mạch lạ một nút, giai đoạn này xảy ra khi dung dịch gelatin được làm nguội ở 8-10 oC

Các nút mạng lưới có thể được tạo ra do tương tác giữa các nhóm ưa béo, do các liên kết hydro giữa các nhóm peptit với nhau ho c do các liên kết tĩnh điện

- Do tương tác giữa các nhóm ưa béo: khi các nhóm này gần nhau, tương tác với nhau thì hình thành ra liên kết ưa béo, lúc này các phân tử nước bao quanh chúng bị đẩy

ra và chúng có khuynh hướng như tụ lại Tương tác ưa béo được tăng cường khi tăng nhiệt độ, làm các mạch polypeptit sít lại với nhau hơn do đó làm cho khối gel cứng hơn

- Do các liên kết hydro giữa các nhóm peptit với nhau: giữa các nhóm – OH của serin, treonin ho c tirozin với các nhóm – COOH của glutamic ho c của aspactic Nhiệt

độ càng thấp thì liên kết hydro càng được tăng cường và củng cố v lúc này có điều kiện

để tạo ra nhiều cầu hydro Liên kết hydro là liên kết yếu, tạo ra một độ linh động nào đó giữa các phân tử đối với nhau, do đó làm cho gel có một độ dẻo nhất định Các mắt lưới trong gel gelatin chủ yếu là do các liên kết hydro Khi gia nhiệt các liên kết hydro bị đứt

và gel sẽ nóng chảy ra Khi để nguội liên kết tái hợp và gel lại hình thành

- Do các liên kết tĩnh điện: liên kết cầu nối giữa các nhóm tĩnh điện ngược dấu ho c

do liên kết giữa các nhóm tĩnh điện cùng dấu qua các ion đa hoá trị như ion canxi chẳng

hạn Các mắt lưới còn có thể do các liên kết đisulfua taon nên Trong trường hợp này sẽ tạo cho gel có tính bất thuận nghịch bởi nhiệt, rất chắc và bền

Quá trình chuyển đổi giữa dạng dung dịch và dạng gel có tính thuận nghịch Trong quá trình tạo gel amino acid của các chuỗi polypeptide tạo 1 hình thể xoắn ốc khi làm nguội và các vòng xoắn này được ổn định nhờ các cầu hydro của các nhom hydroxyl của acid amin và phân tử nước, tạo gel 3 chiều Một đ c điểm quan trọng của gel gelatin có khả năng tan chảy ở nhiệt độ cơ thể tạo nên cảm giác tan trong miệng Đây là 1 tính chất

đ t biệt của gelatin so với các chất có khả năng tạo gel khác và tính chất giúp gelatin được ứng dụng nhiều trong quá trình chế biến thực phẩm

5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel và độ bền của gel:

- Nhiệt độ tạo gel: nhiệt độ càng cao thì khả năng khuếch tán của nước càng mạnh

Ở nhiệt độ <20oC, dù hàm lượng gelatin rất thấp vẫn có khả năng tạo gel Ở nhiệt độ trong khoảng 20~30oC, dung dịch gelatin vừa tồn tại dạng gel, vừa dạng dịch nhớt, vừa dịch lỏng phụ thuộc nhiệt độ và hàm lượng gelatin Ở nhiệt độ >35oC, phân tử gelatin rời rạc,

dù hàm lượng gelatin cao vẫn không liên kết với nhau, không tạo gel bền mà chỉ tăng độ nhớt Nhiệt độ tạo gel càng thấp th gel có độ bền càng lớn

- Thời gian tạo gel: thời gian tạo gel càng dài thì các liên kết ngang hình thành càng nhiều và càng ổn định nên độ bền gel sẽ càng lớn

- Nồng độ dung dịch tạo gel: trong dung dịch gelatin, nồng độ gelatin càng cao thì gel tạo thành có độ bền càng lớn

- pH dung dịch tạo gel: gelatin có giá trị pH càng gần điểm đẵng điện thì khả năng khuếch tán vào nước càng cao Tại điểm đẳng điện thì khả năng khuếch tán nước là cao nhất, gelatin trương nở nhanh nhất và khối gel tạo thành có độ bền cao nhất Nguyên nhân

là do ở pI, các protein trung hòa về điện, các mạch gelatin sẽ dễ tiến gần lại nhau tạo liên kết với nhau

- Các thành phần khác trong dung dịch tạo gel: trong các sản phẩm thực phẩm, gelatin thường được dùng phối hợp với các hợp chất khác để làm thay đổi khả năng tạo gel và độ bền của khối gel tạo thành theo yêu cầu của sản phẩm

6 ỨNG DỤNG CỦA GELATIN:

Trong công nghiệp thực phẩm, gelatin được dùng rất nhiều với các chức năng: làm

khô và bảo quản trái cây và thịt, làm trong cà phê, bia và rượu và nước ép trái cây, chế biến sữa bột và những lọai thức ăn bột khác Gelatin cũng được dùng làm tác nhân kết dính ho c bao phủ trong trong thịt và thịt đông Gelatin là thành phần cơ bản để sản xuất

ra kẹo dẻo, kẹo mềm, kẹo nuga Sản xuất kem cần gelatin để duy tr nhũ tương bền của các nguyên liệu và tạo hình cho cây kem Hàm lượng gelatin sử dụng trong các món tráng miệng là 8-10% khối lượng khô, trong yogurt là 0.3-0.5% với chức năng là chất làm đ c, trong thịt đông là 2-3%, trong bánh mứt là 1.5-2.5%

Bảng 1: So sánh khả năng ứng dụng của gelatin so với các chất thay thế gelatin

1 Gelatin có nhiều ứng dụng: tạo gel,

làm dày, liên kết với nước, tạo nhũ,

tạo xốp, tạo màng,…

Không hydrocolloid đơn lẻ nào có cùng lúc nhiều ứng dụng như vậy

2 Gelatin tạo gel nghịch đảo, tan

chảy ở nhiệt độ cơ thể, tạo cấu trúc

tốt, làm tăng hương vị sản phẩm

Các hydrocolloid khác không có tinh chất này

3 Gelatin có khả năng tạo gel ở nhiều

độ bền khác nhau nên tạo nhiều sản

phẩm

Thông thường, các hydrocolloid khác chỉ thay đổi độ bền gel khi phối hợp với các chất khác như đường hay muối

4 Dễ tan Chỉ tan khi có nhiệt độ, pH hay nồng độ

chất khô phù hợp

5 Gelatin là thực phẩm, dễ tiêu hóa, Là phụ gia, sử dụng phải có liều lượng

không hạn chế liều lượng

6 Gelatin dễ tạo gel, không cần điều

kiện pH, nồng độ chất khô

Tạo gel ở những điều kiện xác định

Ví dụ:

Khả năng ứng dụng của gelatin tốt hơn agar:

Bột agar chảy ở nhiệt độ cao khi được đun với nước, để nguội nó sẽ đông Dùng để

đổ vô hỗn hợp bánh lạnh thì sẽ làm hư hỗn hợp Ngược lại, gelatin chảy ở nhiệt độ thấp hơn, chỉ cần nước như xúc tác nên có thể đun cách thủy ho c quay chảy trong lò viba đến khi ấm là dùng được Gelatin khi đổ vô hỗn hợp bánh sẽ không làm hư hỗn hợp và đảm bảo độ xốp, dai cho bánh

6.1 Các ứng dụng gelatin trong thực phẩm:

Gelatin được sử dụng rộng rãi vì tính chất vật lí của nó hơn là giá trị dinh dưỡng của

1 protein Nhiệt độ tan chảy của gelatin dưới 37C nên dễ dàng hòa tan và tan được cả trong miệng Do khả năng tan chảy ở nhiệt độ cơ thể nên khi cho gelatin vào miệng nó sẽ tan chảy tạo nên cảm giác đầy miệng, v vậy gelatin được sử dụng làm chất thay thế chất béo bổ sung vào các sản phẩm ít béo dành cho người ăn kiêng

Dựa vào chức năng có thể phân chia các ứng dụng của gelatin: tác nhân tạo gel, chất

ổn định, chất nhũ hóa, chất tạo độ đ c, chất keo, tác nhân liên kết, tác nhân lọc

Gelatin chủ yếu được dùng làm phụ gia tạo gel trong các sản phẩm bánh và kẹo, tạo

ra dạng gel mềm dẻo, trong suốt, nghịch đảo nhiệt khi làm nguội dưới 350

C

6.1.1 Trong công nghệ sản xuất bánh kẹo:

Đây là lĩnh vực mà gelatin ứng dụng nhiều nhất Gelatin được sử dụng trong các sản phẩm bánh kẹo chiến tỷ lệ từ 6-9%, trong sản xuất bánh, mứt là 1,5-2,5%

Trong bánh kẹo:

- Gelatin chứa từ 6-9%, bloom từ 150- 250

- Gelatin dùng như chất tạo kết cấu trong sản xuất bánh kẹo không chứa đường

Trong kẹo, gelatin giữ vai trò:

+ Chất tạo bọt: làm giảm sức căng bề m t của pha lỏng

+ Chất ổn định: tạo độ bền cơ học cần thiết tránh biến dạng sản phẩm

+ Chất liên kết: liên kết một lượng nước lớn kéo dài thơi gian bảo quản sản phẩm

Ví dụ:

Gelatin được sử dụng trong các sản phẩm bánh kẹo ngọt như: “winegums”, “gummy bears”, “fruit chews”, “marshmallow” và ”licorice”

Chức năng của gelatin phụ thuộc vào loại sản phẩm:

- Trong “marshmallows”: gelatin đóng vai trò làm bền bọt

- Trong “fruit chews” và “licorice”: gelatin tham gia tạo cấu trúc, độ dai cho sản phẩm

- Trong “winegums” và “gummy bears”, đ c tính tạo gel của gelatin đóng vai trò quan trọng và độ Bloom yêu cầu từ 260280 Loại gelatin được sử dụng phụ thuộc vào

đ c tính của sản phẩm cuối cùng

Yêu cầu về việc sử dụng gelatin trong công nghiệp sản xuất bánh kẹo:

 Gelatin cần phải được hòa tan hoàn toàn trước để có thể phát huy các tính năng công nghệ của chúng Để đạt được yêu cầu này th cần phải thỏa mãn các vấn đề sau:

 Lượng nước thích hợp

 Sự khuấy đảo hợp lý: khi phần gelatin được hydrate hóa chúng có khuynh

hướng kết lại với nhau do vậy sự khuấy đảo hợp l là cần thiết

 Nhiệt độ: gelatin cần được gia nhiệt đến 60oC để có thể hòa tan hoàn toàn Nó

có thể hòa tan rất nhanh khi được đưa trực tiếp vào nước nóng lớn hơn 90o

C

ho c gia nhiệt gelatin đã được làm ướt trong nước lạnh

 Thời gian: gelatin cần thời gian để có thể hút nước Khoảng thời gian này có

thể kéo dài từ 15 phút cho đến 1 giờ tùy thuộc vào nồng độ dung dịch cần thu, kích thước các phần hòa tan và phương pháp sử dụng để chuẩn bị dịch hòa tan

Dung dịch gelatin này không tạo gel được cho đến khi nó được làm nguội đến nhiệt độ thích hợp và nó không giống như các chất tạo gel khác cần muối ho c acid để tạo gel Gel gelatin có tính thuận nghịch với nhiệt độ do vậy nó có thể tan chảy ra sau khi thể gel được tạo thành Nhiệt độ tan chảy của chúng thấp hơn nhiệt độ thân nhiệt (khoảng 3536oC)

 Giá trị Bloom của gelatin là chỉ số đo đạc độ mạnh của gel gelatin Chỉ số này càng cao th độ bền của gel càng lớn ở cùng một nồng độ

 Độ Bloom cho các ứng dụng tạo gel điển h nh nằm trong khoảng từ 100

280 tuy nhiên gelatin có độ Bloom trung b nh và cao hơn được ưa chuộng trong lĩnh vực “gummy” bởi v chúng tạo ra một cấu trúc đ c trưng và cải thiện khả năng định h nh Những thành phần khác như glucose, surcose và hàm lượng ẩm cũng là những nhân tố quan trọng trong việc h nh thành nên cấu trúc của sản phẩm “gum” V vậy việc xem xét ảnh hưởng của gelatin cũng gắn liền với những nhân tố này

 Khi gelatin được ứng dụng trong sản xuất loại kẹo “chewy” th độ Bloom thấp được ưa chuộng (độ Bloom nằm trong khoảng từ 70140) Mức độ sử dụng từ 0,2% trong kẹo “caramel” và “toffee” đến 2,5% trong kẹo “grained chew” Nếu gelatin có độ Bloom cao được sử dụng th lượng dùng có thể giảm đi một nửa

 Khi gelatin được ứng dụng trong sản xuất loại kẹo “marshmallow” th giá trị Bloom chỉ đóng vai trò nhỏ trong việc h nh thành cấu trúc sản phẩm

 Độ nhớt của gelatin:

 Trong quá tr nh sản xuất các sản phẩm “gum”: độ nhớt của gelatin có thể tác động đến quá tr nh cố định trong sản xuất sản phẩm “gum”, đ c biệt là khi gelatin có hàm lượng cao Tuy nhiên trong một vài nhà máy, cả quy tr nh và việc lập công thức được xem xét khi cần định ra độ nhớt phù hợp Trong nhiều trường hợp, độ nhớt của gelatin không đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất các sản phẩm “gum”

 Trong sản xuất các sản phẩm “chewy” th độ nhớt của gelatin có thể có tác dụng thứ yếu trong quá tr nh đánh trộn tuy nhiên chúng có thể được điều chỉnh dễ dàng bằng sự thay đổi nhiệt độ trong quá tr nh này

 Trong quá tr nh sản xuất các sản phẩm “marshmallow” th độ nhớt của gelatin đóng vai trò quan trọng hơn trong những ứng dụng khác của gelatin trong công nghệ sản xuất bánh kẹo Độ nhớt của gelatin ảnh hưởng đến quá tr nh đánh trộn syrup, quá tr nh giữ các bọt khí… Độ nhớt của gelatin còn đóng vai trò quan trọng khi kết hợp với các phương pháp tạo h nh được sử dụng Với phương pháp tạo h nh sử dụng các khuôn tinh bột th độ nhớt của khối kẹo yêu cầu phải thấp để nó có thể chảy dễ dàng vào các khuôn, còn trong phương pháp ép đùn th độ nhớt của khối kẹo phải cao để định h nh cho sản phẩm sau khi đùn

 Gelatin là chất nhạy cảm với nhiệt độ và acid và đ c biệt là khi có sự kết hợp giữa hai yếu tố này có thể làm hỏng khả năng tạo gel của gelatin Nếu quá tr nh nấu diễn ra nhanh thì gelatin có thể được đưa vào ngay từ đầu còn nếu quá tr nh nấu yêu cầu thời gian dài th gelatin nên đưa vào quá tr nh trộn sau công đoạn nấu để hạn chế phản ứng Maillard và phản ứng nghịch đảo đường Việc thêm acid vào nên giữ ở mức tối thiểu có thể được và nên thêm chỉ vào trước công đoạn đánh trộn tại nhiệt độ nhỏ nhất có thể

6.1.2 Trong công nghiệp sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa:

Gelatin được sử dụng như một phụ gia tạo cấu trúc, tạo bọt, giữ mùi trái cây; sự đông

tụ của sữa và casein sẽ hoàn toàn hơn và đồng nhất hơn khi có m t của gelatin,…

 Trong yoghurt gelatin thường dùng với tỷ lệ 0.3-0.5% như chất làm đ c

Ví dụ:

 Yaourt

- Gelatin giúp cải thiện cấu trúc yaourt đã lên men mà không ảnh hưởng đến vị

đ c trưng của sản phẩm

- Gelatin được sử dụng chủ yếu để tránh hiện tượng tách lỏng của whey trong

suốt quá tr nh xử l và bảo quản