Khảo sát tình trạng sử dụng keo ưa nước trong sản phẩm rau câu

Chương 1: Tổng quan về chất keo thực phẩmChương 2: Thực trạng sử dụng các loại keo ưa nước trong sản phẩm rau câu hiện nayTrong quá trình làm bài không tránh khỏi sự nhầm lẫn và sai sót,

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT KEO THỰC PHẨM 3

1 Giới thiệu về chất keo thực phẩm 3

2 Phân loại và tính chất chung của keo thực phẩm 3

2.1 Phân loại keo thực phẩm 3

2.2 Tính chất chung của keo thực phẩm 3

2.2.1 Tạo độ nhớt 3

2.2.2 Tạo gel 3

CHƯƠNG 2: THỰC TRẠNG SỬ DỤNG CHẤT KEO ƯA NƯỚC TRONG SẢN PHẨM RAU CÂU HIỆN NAY 3

1 Agar 3

1.1 Đặc tính và cấu trúc hóa học 3

1.1.1 Khả năng tạo gel 3

1.1.2 Tính chất và quá trình hydrate hóa agar 3

1.1.3 Các ưu điểm nổi bật của Agar 3

1.2 Ứng dụng agar trong công nghiệp thực phẩm 3

2 Carrageenan 3

2.1 Đặc tính và cấu trúc hóa học 3

2.1 Tính chất chức năng của Carrageen 3

2.2 Độ hòa tan 3

2.3 Sự hydrate hóa 3

2.4 Sự hình thành gel trong nước 3

2.5 Độ bền đối với acid 3

2.6 Tương tác với protein 3

2.7 Ứng dụng của carragenan 3

3 Keo Konjac 3

3.1.1 Cấu trúc hóa học của glucomannan 3

2 Amorphophallus konjac K Koch 3

3 Amorphophallus corrugatus (thuộc họ Ráy – Araceae) 3

4 Amorphophallus panomemsis (thuộc họ Ráy – Araceae) 3

5 Amorphophallus scaber (thuộc họ Ráy – Araceae) 3

3.2 Tính chất đặc trưng của glucomannan 3

3.2.1 Tính chất vật lý 3

3.2.2 Tính chất hóa học 3

3.2.3 Độc tính của glucomannan 3

3.2.4 Sự phân hủy glucomannan trong cơ thể 3

3.3 Phương pháp tách và tinh chế glucomannan từ cây Amorphophallus konjac 3

3.3.1 Phương pháp tách Konjac Glucomannan 3

3.3.2 Tinh chế glucomannan 3

Các lưu ý khi chọn và sử dụng keo ưa nước trong sản phẩm rau câu 3

KẾT LUẬN 3

TÀI LIỆU THAM KHẢO 3

Chương 1: Tổng quan về chất keo thực phẩm

Chương 2: Thực trạng sử dụng các loại keo ưa nước trong sản phẩm rau câu hiện nayTrong quá trình làm bài không tránh khỏi sự nhầm lẫn và sai sót, rất mong nhận được

sự góp ý từ thầy Trân trọng chào thầy!

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT KEO THỰC PHẨM

1 Giới thiệu về chất keo thực phẩm

Chất keo thực phẩm hay còn gọi là keo ưa nước, thường được ngành công nghiệpthực phẩm và phụ gia gọi theo những ứng dụng của chúng là các hợp chất ổn định/làm bền(stabilizers), làm đặc (thickeners) và tạo gel (gelling agents) Trong tự nhiên, các hợp chấtnày vốn có sẵn trong các tổ chức sinh vật và chúng có một số chức năng cực kỳ quan trọng

để giúp cho sinh vật có thể phát triển tốt Trong công nghiệp thực phẩm, nhiều hợp chất loạinày được chiết xuất từ các nguyên liệu tự nhiên bao gồm từ các nguồn thực vật trên cạn,dưới nước cho đến động vật và nuôi cấy vi sinh vật Chúng được đưa vào thực phẩm để tạo

ra các tính chất cấu trúc, tính chất lưu biến và tính chất cảm quan mà người tiêu dùng yêucầu Keo thực phẩm có một ảnh hưởng sâu sắc đến các tính chất của thực phẩm với tỉ lệ íthoặc nhiều như trường hợp sử dụng một lượng carrageenan rất nhỏ trong các sản phẩm sữa

có gia nhiệt hoặc khi sử dụng một lượng tinh bột, gelatin khá lớn trong các sản phẩm kẹodẻo Sự ứng dụng hiệu quả của keo thực phẩm là một chủ đề hấp dẫn mà nó tiếp tục hứa hẹn

sự chú ý của các nhà nghiên cứu Trong những năm gần đây, những kỹ thuật nghiên cứumới đã giúp khám phá và hiểu rõ hơn sự hình thành mạng lưới cấu trúc và sự kết hợp củachúng với các polemer khác

Ở một khía cạnh khác, một số loại keo thực phẩm được xem là có các đặc tính củachất xơ Công nghiệp thực phẩm trên thế giới đã có những ứng dụng chúng để thay thế cácchất béo trong một số loại thực phẩm để tạo ra các sản phẩm thân thiện với sức khỏe Ngoài

ra, ví có các đặc tính của chất xơ hòa tan hoặc không hòa tan mà chúng đang được nghiêncứu để chứng minh vai trò có lợi cho sức khỏe tương tự như các loại prebiotic hiện nay

Người ta cho rằng khó có thể liệt kê đầy đủ các tính chất chức năng của keo thựcphẩm mà chúng đem lại cho thực phẩm các đặc tính cảm quan Người ta đã dùng một câuphát biểu rằng: “ keo thực phẩm được hiểu rất ít nhưng lại có mặt hầu như trong tất cả các

thực phẩm” để nói lên mức độ quan trọng và tính phổ dụng của chúng trong tất cả các ngànhsản phẩm thực phẩm Nhìn chung, keo thực phẩm có 4 vai trò lợi ích sau:

- Cung cấp sự tiện lợi

- Cải thiện và nâng cao chất lượng

- Có lợi ích chức năng cho sức khỏe

- Hạ giá thành sản phẩm một cách đáng kể

2 Phân loại và tính chất chung của keo thực phẩm

2.1 Phân loại keo thực phẩm

Hầu hết các chất keo thực phẩm là các polymer polysacharide ngoại trừ gelatin,casein là các polymer protein Khối lượng phân tử của các polysacharide từ vài trăm ngànđến vài triệu Dalton, có cấu trúc phức tạp và chúng được cấu thành từ các phân tử đường đơnnhư glucose, galactose, mannose hoặc các dẫn xuất của các loại đường bằng các liên kếtđặc trưng ở trạng thái tự nhiên các polysacharide ở trạng thái tích điện âm hoặc , trung tính

và một số trong chúng kết hợp và các ion kim loại như calcium, potassium, magesium

Về mặt phân loại keo thực phẩm người ta thường phân theo nguồn gốc xuất xứtrong tự nhiên cũng như bản chất tự nhiên hay bán tổng hợp của chúng (bảng 1)

Trong dịch chiết từ

cây (nhựa cây)

Gum Aribic (acacia gum)

Dẫn xuất từ cellulose

Carboxymethylcellulose ( CMC)

celluse (MC)

(LBG)

Dẫn xuất từ tinh bột(tinh bột biến tính)

Carboxylmethylstarch

Guar gum Hydroxyethyl starch

Trong rong biển

locus bean gum

ổn định để tạo xốp cho các sản phẩm bánh nướng và kiểm soát sự hình thành các tinh thể đátrong các sản phẩm lạnh đông

2.2.2 Tạo gel

Chỉ có một số loại gel thực phẩm có tính chất này Sự tạo gel là sự tạo thành mạnglưới liên kết chặt chẽ, có cấu trúc của keo thực phẩm với nhau và với nước, kết quả là đem

lại trạng thái rắn (hóa rắn) cho các thực phẩm ban đầu có trạng thái lỏng Nồng độ và điềukiện tạo gel của các loại keo thực phẩm cũng rất khác nhau Tính chất tạo gel này có vô sốứng dụng trong công nghiệp thực phẩm để sản xuất ra các sản phẩm có cấu trúc gel từ mềm,đàn hồi đến cứng mềm dễ gãy Ngoài ra, trong những năm gần đây người ta đã sử dụng một

số keo thực phẩm như một nguồn chất xơ hòa tan Nhiều bằng chứng khoa học đã chứng tỏcác lợi ích chức năng của một số keo thực phẩm, chẳng hạn như gum arabic và guar gum.Khoa học cũng cho thấy khả năng tiềm tàng của chúng trong việc hạ tháp cholesterol và làmgiảm nguy cơ ung thư Việc sử dụng các chất keo này trong các chương trình giảm cân chongười tiêu dùng đã được thực hiện và chắc chắn chúng sẽ được sử dụng rộng rãi trong tươnglai

CHƯƠNG 2: THỰC TRẠNG SỬ DỤNG CHẤT KEO ƯA NƯỚC

TRONG SẢN PHẨM RAU CÂU HIỆN NAY

Chất keo ưa nước sử dụng trong rau câu với mục đích là cải thiện tính chất cấu trúc,cảm quan cho rau câu nhờ đặc tính tạo đặc, tạo đông nhờ đó mà giá thành rau câu sẽ giảm

do có thể cắt giảm nguyên liệu tự nhiên

Chất keo ưa nước phổ biến nhất trong các sản phẩm rau câu là agar,carragenan nhưng bên cạnh đó thì gần đây công ty TNHH Long Hải đã nghiên cứu phốitrộn bột Konjac cùng với bột Carrageenan để sản xuất rau câu

Dưới đây là một số loại keo ưa nước được sử dụng trong sản phẩm rau câu:

1 Agar

1.1 Đặc tính và cấu trúc hóa học

Agar (ở một số nước gọi là agar-agar) là loại keo thực phẩm thuộc nhóm

polysaccharide được chiếc xuất từ một số loài tảo đỏ Rhodophyceae thuộc hai loài Gelidium

và Gracilaria, trong đó agar từ loài Gelidium cho cấu trúc gel mạnh hơn Chúng được khám

phá và sử dụng tại Nhật Bản hơn 350 năm trước Vai trò của agar trong thực phẩm đã đượcCodex xếp vào nhóm phụ gia tạo gel, làm đặc, chất ổn định Trên thị trường, agar có nhiềutrạng thái kích thước khác nhau nhưng phổ biến vẫn là dạng bột màu trắng đến vàng nhạt vớikích thước hạt khoảng100 - 150µm Agar không tan trong nước lạnh và khi đun nóng lênchúng kết hợp với nước tạo thành trạng thái hydrate hóa Khi hạ nhiệt độ xuống khoảng

40oC, chúng tạo ra một trạng thái gel cứng, giòn, dễ gãy Khi gia nhiệt lên 85oC, gel lại bị

chảy ra ở dạng lỏng Nhiệt độ này gọi là điểm chảy (melting point) của gel và gel có tínhchất đông đặc – chảy lỏng – đông đặc nhiều lần như vậy được gọi là gel thuận nghịch nhiệt

Agar là một hỗn hợp gồm hai thành phần polysaccharide, một thành phần chính có thểtạo gel chắc, trung tính gọi là agarose và một thành phần phụ tạo gel yếu, tích điện gọi làagaropectin

Agarose là một polymer mạch thẳng, không chứa nhóm sulphate, được tạo thành từnhiều đơn vị cơ bản agarobiose nối với nhau (Hình 1) Agarobiose là disaccharide được tạothành từ D-galactose và 3,6-anhydro-L-galactopyranose Agaropectin có đơn vị cấu trúc cơbản giống như agarose nhưng điểm khác là nó có các nhóm bên gồm sulphate lên đến 8%,methyl và acetyl acid pyruvic Chính các nhóm bên này đã ngăn cản polymer tạo ra một cấutrúc có trật tự, vì vậy agaropectin hầu như không đóng góp cho sự tạo gel của agar.

Hình 1 Đơn vị cơ bản agarobiose của agarose

1.1.1 Khả năng tạo gel

Agar là loại keo thực phẩm có chức năng đặc trưng là chất tạo gel Khả năng hìnhthành gel thuận nghịch là một tính chất quan trọng nhất của agar mà từ đó nó được ứng dụngrộng rãi để làm phụ gia trong công nghiệp thực phẩm Khi đun nóng, agar hydrat hóa để hìnhthành những cuộn dài có hình dạng ngẫu nhiên Nhờ liên kết hydrogen, các cuộn này kết hợptạo thành những vòng xoắn đơn và kép Các vòng xoắn được làm bền bởi các phân tử nướcliên kết ở bên trong cái hốc của vòng xoắn kép và sự liên kết của các nhóm hydroxyl bênngoài các vòng xoắn này cho phép chúng đông tụ thành các gel rất nhỏ (vi gel-microgels).Khi làm nguội xuống 30-40oC, các microgel này đông tụ để tạo thành trạng thái gel (Hình 2)

Nhiệt độ tạo gel và nhiệt độ chảy của gel sẽ tăng lên theo nồng độ agar trong dung

dịch Ví dụ: Agar từ loài Gelidium có nhiệt độ tạo gel tăng từ 32 đến 38oC và nhiệt độ chảygel tăng từ 86 đến 89oC khi nồng độ agar tăng từ 0,5 đến 2,0%

Một đặc điểm chung là loại agar nào có hàm lượng sulphate thấp sẽ cho cường độ gel

cao Agar từ loài Gelidium có hàm lượng sulphate thấp hơn và vì vậy tạo ra cường độ gel cao hơn so với agar từ loài Gracilacia.

Chú thích:

Cool: Làm nguội; Heat: Gia nhiệt

Hình 2 Sơ đồ tạo gel của agarCác thông số nhiệt độ của gel agar đối với 2 loài này như sau:

- Gelidium: Khoảng nhiệt độ tạo gel là 28-31oC, nhiệt độ chảy gel là 80-90oC.

- Gracilacia: Khoảng nhiệt độ tạo gel là 29-42oC, nhiệt độ chảy gel là 76-92oC

1.1.2 Tính chất và quá trình hydrate hóa agar

Agar chỉ có thể đạt được trạng thái gel tốt nhất khi nó được hydrate hóa hoàn toàntrong nước Khi dùng agar dạng bột (là dạng dùng phổ biến) trộn vào nước, nó dễ dàng tạo ratrạng thái vón cục và như vậy sẽ cản trở các chuỗi polymer được hydrate hóa hoàn toàn Đểkhắc phục, có thể trộn agar trong nước lạnh kết hợp với thao tác khuấy khi nhiệt độ đượcnâng lên hoặc có thể trộn trước bột agar với một lượng đường gấp 5 lần lượng agar để giúpphân tán các hạt agar trong đường Sau đó cho vào nước lạnh hoặc nóng, kết hợp với quátrình khuấy đều và nâng nhiệt độ lên Khi agar được phân tán hoàn toàn, dịch agar cần đượcđun cho tới khi sôi để quá trình hydrate hóa xảy ra hoàn toàn

Trong trường hợp trộn agar vào dung dịch có nồng độ đường cao cũng sẽ làm cản trở

sự hydrate hóa của agar Do đó sản xuất rau câu hoặc sản phẩm chứ nhiều đường, chỉ nêntrộn đường vào dung dịch chứa agar khi agar đã được hydrate hóa hoàn toàn

Ngoài ra, do agar có thể bị phân hủy ở nhiệt độ cao với pH< 5-5,5; nên trộn acid (nếucó) vào dung dịch agar khi nó đã hydrate và trong quá trình làm nguội về nhiệt độ tạo gel,nghĩa là lúc này nhiệt độ của dung dịch agar đã giảm xuống

1.1.3 Các ưu điểm nổi bật của Agar

- Do năng lực tạo gel lớn nên agar hình thành gel ở nồng độ khá thấp, với ngưỡngnồng độ chỉ khoảng 0,2% Mức sử dụng thực tế trong sản xuất thực phẩm trong khoảng 0,5-2,0%

- Một tính chất đặc biệt quan trọng của agar là giá trị chênh lệch lớn giữa nhiệt độ tạogel và nhiệt độ chảy của gel Sự chênh lệch nhiệt độ này được gọi là “độ trễ của gel (gelhyteresis)” và khoảng chêch lệch nhiệt độ được gọi là “giá trị độ trễ (hyteresis value)” Đối

với agar từ loài Gelidium và Gracilaria có hàm lượng methyl hóa thấp, giá trị độ trễ của

chúng vào khoảng 50-60oC Nếu agar có hàm lượng methyl hóa tăng thì giá trị này sẽ giảmxuống do nhiệt độ tạo gel của loại agar này giảm xuống Giá trị độ trễ của agar lớn hơn nhiều

so với các loại keo ưa nước khác, do đó nó có một số ứng dụng độc nhất vô nhị trong côngnghiệp thực phẩm (sẽ giải thích rõ ở phần ứng dụng)

- Agar hình thành gel trong một dãy pH rộng Do phân tử agarose là chuỗi polymertrung tính nên nó không bị thủy phân ở dãy giá trị pH thông thường của thực phẩm, ví dụnhư các loại trái cây Tuy nhiên, agar có thể bị thủy phân bởi acid ở nhiệt độ cao, pH<5

- Agar có thể tạo gel mà không cần sự có mặt của các cation (như ion Ca2+, Mg2+, K+,

Na+, ) nên nó không tạo ra “vị kim loại” cho sản phẩm (vị này có thể có trong các sản phẩmdùng keo ưa nước như alginate, carrageenan vì các gel này cần có các cation nói trên để tạogel) Mặt khác, cũng vì sự không phụ thuộc mà agar vẫn cho cấu trúc gel ổn định nếu nguyênliệu của sản phẩm có sự dao động về hàm lượng của các cation này (ví dụ như nguyên liệusữa)

- Sự tạo gel của agar không đòi hỏi một hàm lượng đường tối thiểu (như đối với nhiềuloại keo thực phẩm khác) Vì vậy có thể sử dụng nó thích hợp trong các loại mứt có độ ngọtthấp, hàm lượng đường thấp Tuy nhiên, trong một số trường hợp, hàm lượng đường cao hỗtrợ sự hình thành mạng lưới gel và làm tăng độ mạnh gel

- Agar có hàm lượng chất xơ hòa tan cao, không bị hấp thu, do đó nó không tạo nănglượng cho thực phẩm Đây là ưu điểm được sử dụng trong các thực phẩm cần năng lượngthấp, có giá trị chức năng, sinh học cao cho sức khỏe con người

1.2 Ứng dụng agar trong công nghiệp thực phẩm

Các ưu điểm nói trên tạo cho agar có những ứng dụng đặc trưng trong sản xuất cácthực phẩm cần có cấu trức gel kiểu giòn, dễ gãy (short texture) với độ bề nhiệt và giữ nướctốt Ngoài ra gel của nó còn tương đối bền trong điều kiện acid và có tương tác rất hạn chếvới các thành phần khác của thực phẩm Các sản phẩm có thể ứng dụng được agar như sau:

- Các sản phẩm gel nước (water gel): Rau câu trái cây và các sản phẩm tương tự dùngtráng miệng, trứng cá muối nhân tạo

- Các sản phẩm kẹo, sản phẩm ngọt (confectionary): Kẹo dẻo, mứt đông, rau câu uống,kẹo mềm, nhân kẹo

- Các sản phẩm sữa: Bánh flan, pudding, custard, kem

- Các sản phẩm thịt, cá đóng hộp: Pa tê cá

Phần dưới đây sẽ mô tả vắn tắt các điểm chính trong sản xuất một số sản phẩm cụ thể

để hiểu rõ hơn về các đặc tính của agar ứng dụng trong thực phẩm

Một số ứng dụng phổ biến nhất của agar là sản phẩm rau câu: Agar được đun sôitrong nước hoặc nước ép trái cây cho tới khi agar tan hoàn toàn Sau đó cho đường, hươngliệu, màu vào Dịch lỏng này được đổ vào khuôn và để yên cho đông lại Người ta có thể chovào dịch lỏng các miếng trái cây xắt lát (dâu, dứa ) để tạo ra sản phẩm rau câu hấp dẫn hơn.Trong trường hợp sử dụng gelatine trong sản phẩm tráng miệng như rau câu, người ta khôngthể trộn dứa vào vì dứa có chứa enzyme bromelin có thể thủy phân gelatine, trong khi agarkhông bị enzyme này thủy phân

Một sản phẩm phổ biến hiện nay có liên quan đến rau câu là rau câu dầm đường Saukhi hoàn thành sản phẩm rau câu ở trên, chúng được cắt thành hình khối vuông/hạt lựu vàtrộn với dịch syrup đường, sau đó đem hỗn hợp này rót và đóng hộp rồi thanh trùng để tạo rathành phẩm Điểm đặc biệt ở đây là quá trình thanh trùng sản phẩm không lam cục râu câu bịchảy (nghĩa là gel bị chảy) vì nhờ giá trị độ trễ của agar rất cao, nói cách khác, gel agar đượchình thành ở 40oC nhưng lên đến hơn 85oC gel mới đạt đến điểm chảy

Ứng dụng tạo gel khá thú vị là dùng agar để sản xuất trứng cá nhân tạo Một hỗn hợpdịch chiết từ cá, màu thực phẩm và hương liệu được trộn với dịch agar nóng Hỗn hợp được

ép đùn thành dạng giọt và các giọt này được nhúng vào một bể chứa dầu hướng dương nguội

để tạo đông thành viên, sau đó các viên được gia công cho giống với hình dạng của trứng cá

2 Carrageenan

2.1 Đặc tính và cấu trúc hóa học

Carrageenan là polysacharide được chiết xuất thương mại chủ yếu từ 2 loài trong

giống tạo đỏ là kappaphycus alvarezii (‘Cottonii’) và eucheuma denticulatum (Sprinosum”).

Carrageenan không bị tiêu hóa trong cơ thể người, không có giá trị dinh dưỡng, chỉ tác dụngnhư một chất xơ Tuy nhiên chúng lại có một số tính chất chức năng đặc biệt tạo gel, làmđặc, làm bền các thực phẩm hoặc các hệ thống thực phẩm Các loài tảo đỏ đa dạng cung cấpmột loạt các dịch chiết carrageenan có thành phần và cấu hình khác nhau dẫn tới việc tạo ramột phổ rộng rãi các tính chất cơ lý, cấu trúc và tính chất gel, mật độ tích điện phân tử và cáctương tác với các loại keo thực phẩm khác và protein

Các loại carrageenan có cùng khung xương là galactose nhưng khác nhau về tỷ lệ và vịtrí các nhóm ester sulphate và tỷ lệ của 3,6-anhydrogalactose Có 3 loại carrageenan chính.Hai loại kappa carrageenan và iota carrageenan hình thành gel thuận nghịch nhiệt, có cấutrúc từ cứng, chắc, mềm và đàn hồi Loại thứ ba là lambda carrageenan thì không tạo gel.Kappa carrageenan tương tác cộng hưởng với các keo thực phẩm khác để cải thiện cấu trúcgel, ví dụ như cộng hưởng với các polymannan là locust bean gum và konjac Một tương tácđặc trưng giữa kappa carageenan với casein sữa được sử dụng rất rộng rãi để làm bền, ổnđịnh các sản phẩm sữa và từ sữa

Về mặt hóa học, carrageenan là một polysaccharid ưa nước, mạch thẳng được cấu tạo

từ các đơn vị disaccharide galactose và 3,6-anhydrogalactose (3,6 AG), cả hai có thể đượcsulphate hóa hoặc không sulphate hóa, được nối với nhau luân phiên bằng liên kết glycosideα-(1,3) và β-(1,4) như trình bày ở hình 1

LAMBDA KAPPA

Hình 1 Đơn vị cấu trúc disaccharide của carrageenan

Cấu trúc của carrageenan khác nhau ở hàm lượng ester sulphate và anhydrogalactose và sự phân bố của nhóm ester sulphate Sự khác biệt này sẽ ảnh hưởng đếncường độ, cấu trúc, độ hoàn tan, nhiệt độ nóng chảy và nhiêt độ tạo gel, sự tách nước, sựcộng hưởng và các tương tác củ carrageenan với các keo ưa nước và nguyên liệu khác Sựkhác biệt này sẽ được tạo ra và kiểm soát bằng việc chọn lựa loại tảo và điều kiện chế biếncũng như bằng việc phối trộn các chiết xuất carrageenan khác nhau

Hàm lượng ester sulphate và 3,6-anhydrogalactose tương ứng là khoảng 22% và 33%đối với kappa carrageenan; 32% và 26% đối với iota carrageenan Lambda carrageenan chứakhoảng 37% ester sulphate và có ít hoặc không có hàm lượng 3,6-anhydrogalactose Mức độester sulphate cao này đối nghịch với hàm lượng eater sulphate rất thấp của agar (1,5-2,5%).Trong ứng dụng thực phẩm, carrageenan được mô tả tốt nhất như là “chất chiết xuất”

polygalactan từ tảo Rhodophyceae với hàm lượng ester sulphate trong khoảng 18-40% và các

liên kết glycoside α-(1,3) và β-(1,4) luân phiên

Carrageenan là loại polysaccharide có khối lượng phân tử cao Các loại carrageenanthương mại có khối lượng phân tử khoảng 200.000-800.000 Dalton nhưng cũng có thể lên tới1.500.000 Dalton, ngoài ra chúng cũng chứa một lượng nhỏ các phân đoạn dưới 100.000Dalton

2.1 Tính chất chức năng của Carrageen

Trong các hệ thống thực phẩm, carrageenan đã được chứng minh là một phụ gia làm ổn định, làm đặc và tạo gel rất hiệu quả Tính chất vật lý cơ bản cỉa 3 loại carrageenan chính nóitrên, bao gồm các đặc tính tạo gel, khả năng hòa tan được trình bày ở Bảng 1

Bảng 1 Tóm tắt các tính chất của carrageenan

lambda đều hòa tan

Muối Na+ hòa tanMuối Ca2+ tạo ra các hạt trương nở có tính chất thixotropic

Muối Na+ hòa tanĐối với muối K+,

Ca2+ thì trương nở

có giới hạn

Sữa lạnh (có bổ sung

tetra sodium

pyrophosphate-TSPP)

Làm tăng tính chất tạo đặc hoặc tạo gel

Tạo đặc hoặc tạo gel Tạo đặc hoặc tạo gel

Bền trong điều kiện

nhiệt độ cao, pH thấp, thời gian kéo dài

Tương tác với protein Tương tác mạnh với protein trong điều

kiện acid

Tương tác đặc trưng với kappa casein củasữa

Tính chất tạo gel và tạo đặc của các loại carrageenan khác nhau là rất khác nhau Ví dụ,kappa carrageenan hình thành một gel chắc với ion K+ trong khi iota carrageenan tương tác

không tạo gel của lambda carrageenan nhưng nó sẽ tạo gel trong dung dịch muối có nồng độrất cao Việc ứng dụng các sự kết hợp này đòi hỏi phải có hiểu biết và kinh nghiệm vềcarrageenan, tuy nhiên việc này có thể được hỗ trợ từ các nhà cung cấp phụ gia Trong 3 loạithì lambda có ít ứng dụng nhất trong thực phẩm, trong nhiều trường hợp, bó chỉ cung cấp cáctính chất chức năng bổ sung cho kappa carrageenan, ví dụ tạo cho gel sữa kappa carrageenan

có cấu trúc mượt, mịn (creamy) hơn Các sản phẩm thương mại có dán nhãn “lambda

carrageenan” trong thực tế chính là loại carrageenan không tạo tạo gel và thành phần của nó

là một hỗn hợp của lambda và loại kappa chưa bị biến đổi cấu trúc

2.2 Độ hòa tan

Từ bảng trên ta có thể thấy các loại carrageenan chỉ hòa tan trong nước nóng, ngoại trừlambda Kappa và iota ở dạng sodium thì có thể tan trong nước lạnh Tất cả các carrageenanđều có thể hòa tan trong sữa nóng nhưng trong sữa lạnh thì chỉ có lambda có khả năng hòatan và tạo ra tính chất tạo đặc thông qua tương tác protein và tinh chất này được tăng lên khi

có mặt các hợp chất phosphate Dung dịch carrageenan có độ nhớt và thể hiện tính chất

“shear thinning” khi chịu tác động của quá trình khuấy hoặc bơm

Ảnh hưởng của nhiệt độ là một yếu tố quan trọng để xác định loại carrageenan nào nênđược sử dụng Tất cả các carrageenan đều hydrate hóa ở nhiệt độ cao và đặc biệt kappa vàiota carrageenan thể hiện một độ nhớt thấp trong cả nước và sữa Khi làm nguội, cac loạicarrageenan này hình thành một dãy các cấu trúc gel tùy thuộc vào sự có mặt của các loạication và nguyên liệu khác

2.3 Sự hydrate hóa

Sự hiện diện của các loại muối và đường có một ảnh hưởng sâu sắc đến nhiệt độ hydratehóa và tiếp theo là nhiệt độ tạo gel và chảy gel Vi dụ, iota carrageenan sẽ hydrate hóa ởnhiệt độ thường nhưng khi thêm một số muối sẽ làm tăng điểm tạo gel đến mức mà dungdịch được chuyển thành một loại gel có thể ứng dụng trong các loại nước trộn salad Muối

này trong sản phẩm thịt ngâm nước muối thì sự hydrate hóa hoàn toàn chỉ xảy ra khi nhiệt độ

ở 55oC hoặc hơn

Khi một dịch phân tán carrageenan được gia nhiệt, sự trương nở hoặc hydrate hóa chỉ

trương nở và làm tăng độ nhớt Khi nhiệt độ lên tới 75-80oC, độ nhớt sẽ giảm mạnh Khi làmnguội, độ nhớt của dung dịch sẽ tăng đáng kể và tiếp theo là sự tạo gel khi nhiệt độ giảm

xuống tới 40-50oC Sự hydrate hóa và sự tạo gel của carrageenan bị phụ thuộc mạnh vào cácloại muối được kết hợp với carrageenan hoặc được thêm vào trong dung dịch Ví dụ dungdịch muối ăn > 4% sẽ ngăn cản sự hydrate hóa hoàn toàn của carrageenan Ngược lại, mộtdịch carrageenan rất loãng khoảng 200ppm, được sữ dụng để làm bền sản phẩm sữa cóchocolate hoặc nước giải khác từ sữa khác, có thể không hình thành một mạng lưới gel bềncho tới khi nhiệt độ xuống dưới 20oC.

Sự hiện diện của hàm lượng chất khô cao như trong các sản phẩm kẹo, mứt làm tậptrung các phân tử carrageenan và các cation trong pha nước để sự tạo gel có thể xảy ra ởnhiệt độ > 85oC hoặc cao hơn Điều này tạo ra sự giới hạn về mức độ và loại carrageenanthích hợp cho những ứng dụng như vậy

Nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng để đảm bảo rằng các hạt carrageenan phảiđược phân tán hoàn toàn, tránh vón cục, trước khi bắt đầu quá trình hydrate hóa Các phươngpháp này bao gồm trộn khô một lượng carrageenan với 5-10 lượng đường saccharose hoặcglucose; trộn nó vào trong dầu hoặc phân tán nó trong một dung dịch đường, muối hoặc cồn

Sử dụng lực khuấy trộn thích hợp cũng giúp tránh sự vón cục của carrageenan

Hình 2 Cơ chế tạo gel của