Nghiên cứu sản xuất kẹo jelly pectin hương trái cây

+ Thuỷ phân bằng enzym: Khi thuỷ phân tinh bột bằng enzym, nó không sinh ra sản phẩm của sự thuỷ phân đường do acid, cũng như những sản phẩm phân huỷ do nhiệt độ vì quá trình tiến hành ở

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM

Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM

K hoa CNTP & TKMT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự đo - Hạnh phúc

Khoa: CN TP&TKMT

Chú ỷ: Sinh viên dán tờ giấy này vào trang thứ nhất của bản thuyết minh

Họ và tên SV: Trần Thị Phưong Dung

Ngành: Công nghệ thực phẩm

MSSV: 02DHMT042 Lóp: 03DTP2

1 Đầu đề đồ án:

Nghiên cứu sản xuất kẹo jelly pectin hưoug trái cây

2 Nhiệm vụ:

a Số liệu ban đầu:

- Tổng quan về nguyên liệu sản xuất kẹo.

- Tìm hiểu về các loại pectin và ứng dụng của nó.

b Nội dung:

* Phần tính tóan và thuyết minh:

- Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm kẹo jelly pectin hương dâu, chanh dây trong phòng thí nghiệm.

* Phần bản vẽ và đồ thị (lọai và kích thước bản vẽ)

Số liệu trình bày ở dạng bảng, biểu đồ hoặc đồ thị.

3 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 01/10/2007

4 Ngày hòan thành nhiệm vụ: 14/01/2008

Nội dung và yêu cầu ĐATN đã được thông qua.

Ngà;

P G S T S ^ Van

LỜI CẢM ƠN

ĐỒ án này được hoàn thành là nhờ sự giúp đỡ tận tình của quý Thầy Cô giáo, các cơ quan, các cơ sở đào tạo Tôi xin chân thành cảm ơn các tập thể và các cá nhân đã giúp đỡ tôi ứong suốt thời gian qua

Đặc biệt em xin cảm ơn Cô thạc sĩ Nguyễn Thị Mai Trâm đã tận tình hướng dẫn, giúp

đỡ và theo sát em trong suốt thời gian thực hiện đồ án này

Xin cảm ơn ban giám hiệu trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.HCM cùng quý Thầy Cô ừong khoa Công Nghệ Thực Phẩm đã tạo điều kiện cho em được thực hiện đồ án tốt nghiệp

Xin cảm ơn tất cả những người thân, bạn bè đã động viên, tạo điều kiện về mọi mặt và giúp đỡ tôi thực hiện tốt đồ án

ii

TÓM TẮT ĐÔ ÁN

Pectin là chất tạo gel và là sản phẩm phụ của quá trình chế biến rau quả Chủ yếu thu được từ bã ép Cà Chua và các loại vỏ trái cây, nhiều nhất là ở vỏ Bưởi, vỏ Cam Pectin được

sử dụng ữong kẹo mục đích làm cho kẹo có tính mềm dẻo và đàn hồi

Nghiên cứu này nhằm ứng dụng pectin vào công nghệ sản xuất kẹo jelly và bước đầu đã xác định được quy trình sản xuất, công thức sản xuất kẹo jelly pectin hương ừái cây ứng với loại pectin sử dụng là pectin AB 908 Sản phẩm kẹo jelly pectin được phối ừộn với màu vàng hương chanh dây và màu hồng hương dâu Để đa dạng hoá sản phẩm thì còn có thể áo đường cát hoặc đường xay nhuyễn cho sản phẩm

Với những sản phẩm kẹo jelly pectin làm ra, đem đi phân tích đường tổng - đường khử, phân tích cảm quan, đo kết cấu cơ lý thì thu được kết quả là đạt loại khá về cấu trúc và cảm quan

Kẹo jelly pectin là một loại kẹo dẻo cao cấp, có vị ngọt thanh của đường, mạch nha, vị chua của acid citric, độ dẻo, dai của pectin và hương ưái cây

MỤC LỤC

Trang i Nhiệm vụ đồ án

Lời cảm ơn ii

Tóm tắt iii

Mục lụ c iv

Danh sách bảng biểu vii

Danh sách hình v ẽ ix

Danh sách các từ viết tắt X MỞ ĐẦU .1

CHƯƠNG 1 TỎNG Q U A N 3

1.1 ĐƯ Ờ NG 5

1.1.1 Đường saccharose 5

1.1.2 Đường nghịch chuyển 9

1.2 MẠCH NHA 10

1.3 PECTIN 16

1.3.1 Nguồn g ố c 16

1.3.2 Cấu tạ o 18

1.3.3 Các chỉ số đặc trưng của pectin 22

1.3.4 Phân loại pectin 22

1.3.5 Tính chất của pectin .24

1.3.6 Sự biến đổi cùa p ectin 25

1.3.7 Sự tạo gel ở pectin 26

1.3.8 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo g e l 27

1.3.9 ứng dụng của pectin 30

IV

1.3.10 Tình hình sản xuất pectin ừên thế g iớ i 32

1.4 ACIDHỮUCƠ 32

1.5 HƯƠNG L IỆ U 34

1.6 MÀU THỰC PH Ẩ M 35

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u 36

2.1 CÔNG THỨC THAM K H Ả O 37

2.2 QUY TRÌNH SẢN XƯÁT D ự KIẾN 38

2.2.1 Quy trình công nghệ dự k iế n 38

2.2.2 Thuyết minh 39

2.3 LƯU ĐỒ NGHIÊN c ứ u 40

2.4 VẬT LIỆU NGHIÊN c ứ u 41

2.4.1 Nguyên liệ u 41

2.4.2 Dụng c ụ 41

2.5 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẢM QUAN SẢN PH Ẩ M 41

2.6 XÁC ĐỊNH CÁU TRÚC c ơ LÝ BẰNG CÁCH ĐO TRÊN MÁY THỬ NGHIỆM SỨC BỀN C ơ LÝ THỰC PHẨM VẠN NĂNG 43

2.7 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐƯỜNG TỔNG - ĐƯỜNG KHỬ 44

2.7.1 Phương pháp xác định hàm lượng đường tổng 44

2.7.2 Phương pháp xác định hàm lượng đường khử 45

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u 50

3.1 CÔNG THỨC THỬ NGHIỆM 51

3.2 KHẢO SÁT LOẠI PECTIN s ử DỤNG 51

3.3 KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG ĐƯỜNG s ử DỤNG 52

3.4 KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG MẠCH NHA SỪ DỰNG 52

3-5 KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG NƯỚC s ử DỰNG 53

3.6 KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG ACID CITRIC s ử DỤNG 53

3.7 KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG PECTIN s ử DỤNG 54

3.8 THỬ NGHIỆM PHỐI TRỘN MÀU, HƯƠNG CHO SẢN PHẨM 56

3.8.1 Khảo sát thử nghiệm phối màu vàng và hương chanh dây cho kẹo je lly 57

3.8.2 Khảo sát thử nghiệm phối màu đỏ dâu và hương d â u 57

3.9 KẾT QUẢ ĐO CẮƯ TRÚC c ơ LÝ CỦA SẢN PHẨM 60

3.10 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CẢM Q U A N 59

3.11 GÍA THÀNH SẢN PH Ẩ M 60

3.12 CÔNG THỨC VÀ QUY TRÌNH CHẾ BIẾN KẸO JELLY PECTIN 61

3.13 MỘT SỐ HÌNH ẢNH CỦA K ẸO 63

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIÉN NGHỊ 64

TÀI LIỆU THAM KH ẢO I

PHỤ LỤC A m

PHỤ LỤC B X

PHỤ LỤC c XIII

VI

Danh sách bảng biểu

Bảng 1.1 : Độ hoà tan của saccharose trong nước 5

Bảng 1.2: Nhiệt độ sôi của dung dịch saccharose phụ thuộc vào nồng độ 6

Bảng 1.3: Chỉ tiêu chất lượng đường saccharose dùng ừong sản xuất kẹo 6

Bảng 1.4: So sánh độ ngọt của saccharose với các loại đường k h á c 7

Bảng 1.5: Anh hưởng của nồng độ và nhiệt độ đến độ nhớt của dung dịch đường 7

Bảng 1.6: Tính hoà tan của một số loại đường trong nước ở 2 0 ° c 8

Bảng 1.7: Đặc điểm các loại mạch n h a ; 11

Bảng 1.8: Thành phần dinh dưỡng trong 100g của mạch nha 13

Bảng 1.9: Ảnh hưởng của pH mạch nha tới sự chuyển hoá của saccharose 13

Bảng 1.10: Chỉ tiêu chất lượng mạch nha dùng để sản xuất kẹo 14

Bảng 1.11: Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm mạch nha của nhà máy Biên Hoà đăng ký với cơ quan kiểm đ ịn h 15

Bảng 1.12: Hàm lượng pectin trong thực v ậ t 16

Bảng 1.13: Hàm lượng pectin có ừong các thành phần của phế liệu B ư ở i 17

Bảng 1.14: Tác dụng của DE của pectin lên sự tạo g e l 28

Bảng 1.15: Các loại pectin khác nhau và ứng d ụ n g 31

Bảng 1.16: Chỉ tiêu chất lượng acid citric dùng sản xuất k ẹ o 34

Bảng 1.17: Chỉ tiêu chất lượng cùa chất màu dùng để sản xuất k ẹ o 35

Bảng 2.1 : Thành phần và hàm lượng nguyên liệu sử dụng dự k iến 37

Bảng 2.2: Đánh giá chất lượng cảm quan sản phẩm kẹo jelly pectin 42

Bảng 2.3: Mức chất lượng 43

Bảng 3.1 : Công thức kẹo jelly thử nghiệm .51

Bảng 3.2: Ảnh hưởng của các loại pectin đến chất lượng kẹo je lly 51

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của hàm lượng đường đến chất lượng kẹo jelly „.52

vii

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của hàm lượng mạch nha đến chất lượng kẹo je lly 52

Bảng 3.5: Khảo sát hàm lượng nước sử d ụ n g 53

Bảng 3.6: Khảo sát hàm lượng acid citric sử dụng 53

Bảng 3.7: Ảnh hưởng của hàm lượng pectin sử dụng đến chất lượng k ẹ o 54

Bảng 3.8: Kết quả đo độ dai của kẹo sử dụng 6g pectin và 6,5g pectin 54

Bảng 3.9: Kết quả đo độ đàn hồi của kẹo sử dụng 6g pectin và 6,5g pectin .55

Bảng 3.10: Khảo sát ảnh hưởng của cường độ màu v à n g 57

Bảng 3.11: Khảo sát ảnh hưởng của cường độ hương chanh d â y 57

Bảng 3.12: Khảo sát ảnh hưởng của cường độ màu đỏ d â u 57

Bảng 3.13: Khảo sát ảnh hưởng của cường độ hương dâu 58

Bảng 3.14: Bảng kết quả phân tích đường tổng - đường k h ử 59

Bảng 3.15: Kết quả đánh giá cảm quan chất lượng sản phẩm kẹo jelly pectin 59

Bảng 3.16: Chi phí nguyên vật liệu sản xuất 1 kg kẹo jelly pectin 60

Bảng 3.17: Công thức chế biến sản phẩm kẹo je lly 61

Danh sách hình vẽ

Hình 1.1: Pectin trong cấu tạo cùa thành tế bào thực v ậ t 16

Hình 1.2 : Đơn phân acid D-galacturonic 18

Hình 1.3: Liên kết a-1,4 glycoside giữa 2 đơn phân acid D-glactironic trong mạch thẳng homogalacturonan 18

Hình 1.4: cấu trúc mạch homogalacturonan gồm những acid galacturonic đã biến đổi, từ trái sang là nhóm methyl-ester, nhóm amid và nhóm acetyl 19

Hình 1.5: cấu trúc phân tử p ectin 19

Hình 1.6: Phân tử pectin 20

Hình 1.7: Công thức HMP 22

Hình 1.8: Công thức LMP 22

Hình 1.9: Công thức pectin được amid hóa 22

Hình 1.10: Cơ chế tạo gel bằng liên kết hydro 25

Hình 1.11: Cơ chế tạo gel bằng liên kết với ion Ca2+ 26

Hình 1.13: Mức độ ester hoá của pectin và các sản phẩm 30

Hình 1.14: Công thức cấu tạo acid citric 33

Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất kẹo jelly pectin dự k iế n 38

Hình 2.2: Sơ đồ lưu đồ nghiên cứu 40

Hình 2.3: Máy thử nghiệm sức bền cơ lý thực phẩm vạn năng 43

Hình 3.1: Biêu diễn so sánh độ dai của kẹo 6g pectin và 6,5g pectin 55

Hình 3.2: Biêu diễn so sánh độ đàn hồi của kẹo 6g pectin và 6,5g pectin 56

Hình 3.3: Kẹo jelly pectin màu vàng hương chanh dây - màu hồng hương dâu 58

Hình 3.4: Sơ đồ công nghệ sản xuất kẹo jelly pectin 62

Hình 3.5: Sản phẩm kẹo jelly pectin 63

Danh sách các từ viết tắt

DE: Dextrose Equivalent

RE: Refined Extra

ADI: Acceptable Daily Intake value

JECFA: Joint Food Exoerts Committee

SCF: Scientific Committee for Food

GRAS: Generally Regarded

MI: Chi số methoxyl hoá

HMP: High Methoxyl Pectin

LMP: Low Methoxyl Pectin

LMAP: Low Methoxyl Acetylated Pectin

EAC: Tên công ty

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

MỞ ĐẦU

Nghệ thuật làm bánh kẹo đã ra đời cách đây rất lâu, theo những nguồn sử liệu Ai Cập

cổ đại cách đây khoảng 3500 năm Lúc đó người ta làm bánh kẹo dựa ữên thành phần nguyên liệu chính là mật ong hoặc dung dịch nước mía thô cho bốc hơi Đến thế kỷ XVI, ngành sản xuất đường ra đời tại Persia đặt nền tảng cho ngành bánh kẹo sau này Sau đó ngành đường mía phát triển và lan rộng ừên toàn thế giới và ngành bánh kẹo bắt đầu phát triển từ đó nhưng chỉ ở quy mô nhỏ và không đa dạng về chủng loại Khi ngành đường mía bắt đầu đi vào lĩnh vực thương mại thì công nghệ làm bánh kẹo bắt đầu phát triển mạnh, người ta biết cho thêm vào bánh kẹo các thành phần kháo để tạo ra nhiều chủng loại bánh kẹo phong phú và đa dạng

Cùng với sự phát triển của xã hội, mức sống con người ngày càng nâng cao và nhu cầu bánh kẹo ngày một tăng Bánh kẹo không chỉ được làm ở quy mô gia đình mà còn ở quy mô công nghiệp và dần giữ một vị trí quan trọng ữong nền công nghiệp thế giới [24]

Kẹo là loại thực phẩm được sản xuất chủ yếu từ đường và các chế phẩm của đường Ngày nay ta có thể hiểu kẹo là một hỗn hợp gồm đường saccharose và mạch nha được nấu ở nhiệt độ cao, kết quả là thu được một khối hỗn họp mang các tính chất đặc trưng sa u :

+ v ề mặt cảm quan, không thấy các hạt tinh thể đường

+ Độ ẩm còn lại thấp, với độ ẩm cân bằng dưới 30% dẫn đến kết quả là kẹo có thể hút ẩm ứong không khí

+ Sau khi nấu thì ngoài hai thành phần chính là đường saccharose và mạch nha sẽ

có thêm một lượng đường khử là kết quả của sự nghịch đảo đường ừong quá trình nấu

Cacbonhydrat chủ yếu là polysaccarit, disaccarit (saccharose, maltose ) mà dạ dày có thể hấp thu khá dễ dàng, đặc biệt ừẻ em sử dụng rất thích hợp Monosaccarit cũng tồn tại khá phổ biến ữong bánh kẹo, thường các loại kẹo chế biến từ mạch nha hoặc đường chuyển hoá chứa nhiều glucose, íructose

Ngày nay công nghệ sản xuất kẹo đã tiến được một bước rất xa Các nhà cung cấp kẹo

đã sản xuất ra được rất nhiều loại kẹo khác nhau với nhiều hương vị khác nhau: kẹo cứng, kẹo mêm, kẹo dẻo, kẹo cao su, hương trái cây, hương sữa, hương bơ,

Nhưng nhu cầu về bánh kẹo không chỉ để đáp ứng thị hiểu của người tiêu dùng về hương vị và giải trí mà còn có giá trị dinh dưỡng và mục đích khác như cung cấp vitamin kháng sinh Những năm gần đây các nhà máy sản xuất bánh kẹo đã sản xuất được nhiều loại kẹo dinh dưỡng cung cấp thêm một lượng nhất định các sinh tố và chất khoáng cần thiết cho

cơ thể tuy chúng chỉ chiếm một lượng rất nhỏ so với các chất khác như vitamin c ữong kẹo cứng hoa quả hoặc kẹo chocolate, vitamin A, B, D ữong kẹo bơ, kẹo sữa; canxi, photpho trong kẹo thanh và kẹo mềm

Thị trường bánh kẹo cũng là một thị trường hết sức cạnh tranh, kể cả trong nước và ngoài nước Với việc giảm thuế nhập khẩu từ khu vực mậu dịch tự do các nước khu vực tháng

1 - 2006 càng làm thị trường bánh kẹo trong nước chạy đua tung ra thêm nhiều sản phẩm với nhiều loại hương vị thơm ngon mới

Một số nhà sản xuất bánh kẹo ừong nước uy tín như Kinh Đồ, Bibica, Vinabico, vẫn quyết định tăng 15 - 30% sản lượng mỗi mùa Tết Theo những nghiên cứu vừa được Kinh Đồ tiến hành cho thấy nhu cầu bánh kẹo trong nước hàng năm khoảng 50.000 tấn Trong đó nhập khẩu khoảng 5 - 8 ngàn tấn Theo các chuyên gia Thuỵ Sĩ, thị trường bánh kẹo Việt Nam ước đạt khoảng 4.000 tỉ/năm Trong đó bánh kẹo nội địa chiếm khoảng 80% thị phần và đã có được thị trường xuất khẩu [29]

Với mục tiêu luôn hướng đến sức khoẻ và lợi ích người tiêu dùng các công ty sản xuất bánh kẹo không ngừng nghiên cứu để cho ra đời các sản phẩm cao cấp phục vụ cho từng đối tượng cụ thể Áp dụng ý tưởng này vào nghiên cứu nhằm ứng dụng pectin vào trong sản xuất kẹo jelly vì pectin có nguồn gốc từ thực vật tốt hơn cho sức khoẻ con ngườị Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại jelly có thành phần là gelatin và một phần pectin nhưng chưa có loại kẹo dẻo nào được sản xuất từ pectin Nếu nghiên cứu này cho kết quả tốt sẽ góp phần không nhỏ vào việc đa dạng hoá loại sản phẩm kẹo dẻo trong và ngoài nước

Đường chuyển hoá và sản phẩm phân giải của nó có tính hút ẩm rất manh làm cho kẹo

dễ chảy Tính hút ẩm của saccharose chưa phân giải rất yếu, khi độ ẩm tương đối của không khí đạt fren 90% thi saccharose mới hút ẩm trong không khí Khi gia nhiệt đến 135°c saccharose hầu như không hút ẩm Nhưng gia nhiệt trong thời gian dài (quá 2 giờ), hoặc gia nhiệt trong thời gian ngắn với nhiệt độ cao hơn sẽ làm tăng tính hút ẩm của saccharose

Gia nhiệt saccharose với sự có mặt của ion OH', saccharose sẽ phân giải thành fucfurol, aceton, acid lactic, acid focmic, acid acetic và các chất khác có màu tương đối sẫm Ở nhiệt

độ dưới nhiệt độ nóng chảy, saccharose phân giải rất chậm Nhưng nếu tiếp tục gia nhiệt cho saccharose đã nóng chảy, thì nó phân giải rất nhanh, ở 200°c sẽ tạo thành hợp chất có màu nâu đen Hợp chất này gọi là caramen, không có vị ngọt cũng không lên men được

Saccharose có dạng tinh thể màu trắng, cỡ hạt không đều Loại đường thô chưa tẩy màu, chưa tách mật, không dùng để sản xuất kẹo được Vì trong quá trình nấu kẹo thường tạo

ra nhiều bọt, dễ bị cháy gây nhiều khó khăn cho quá ữình gia công chế biến

Dung dịch saccharose bão hoà khi làm lạnh hoặc khi nước trong dung dịch bốc hơi sẽ biến thành dung dịch quá bão hoà Dung dịch bão hoà không ổn định Khi thay đổi một số điều kiện như khuấy trộn cơ học, hạ nhiệt độ đột ngột, saccharose sẽ tách ra từ dung dịch và kêt tinh trở lại Hiện tượng này gọi là sự hồi đường (lại đường)

Trong quá trình sản xuất kẹo, khi làm nguội và tạo hình, khối kẹo có hiện tượng co thể tích Nguyên nhân là do các tạp chất như keo trên bề mặt saccharose gây nên

Bi TỒNG QUAN

Vì hàm lượng nước trong saccharose thấp nên khó bị vi sinh vật làm biến chất Nhưng trong quá trình bảo quản phải để sacccharose ở noi khô ráo, tránh ẩm ướt, đóng cục gây khó khăn trong quá trình sản xuất kẹo, nhất là công đoạn hoà tan đường Ngoài ra có một số saccharose có khuynh hướng chống lại sự chuyển hoá, đó là do ừong quá trình chế biến còn một phần các loại muối chưa loại trừ được

> Độ hoà tan: Saccharose rất dễ tan ừong nước Ở nhiệt độ thường có thể tan với tỉ lệ nước : đường là 1 : 2 Độ tan này tăng theo sự tăng của nhiệt Chính vì vậy trong quá trình

lam kẹo, khi hoà tan đường ta phải câp nhiệt 0 nhiệt độ khác nhau, độ hoà tan của saccharose cũng khác nhau

Bảng 1.1: Độ hoà tan của saccharose trong nước [3]

Nhiệt độ (°C) Độ hoà tan (g/1 OOg nước)

TỎNG QU AN

Bảng 1.2: Nhiệt độ sôi của dung dịch saccharose phụ thuộc vào nồng độ [2]

Nồng độ saccharose (%)

Nhiệt độ sôi (°C)

Nồng độ saccharose (%)

Nhiệt độ sôi (°C)

Saccharose không hoà tan ứong đa số các dung môi hữu cơ mà họà tan ữong các dung môi có cực như NH3 lỏng, hợp chất của rượu và nước

Bảng 1.3: Chỉ tiêu chất lượng đường saccharose dùng trong sản xuất kẹo [2]

Gọi là đường nghịch đảo vì dung dịch saccharose ban đầu có [ơ]d = +66,5° nhưng sau khi thuỷ phân độ quay cực lại là - 20° nghĩa là có sự thay đổi góc quay cực từ phải sang trái

Sự nghịch đảo cũng làm tăng nhẹ vị ngọt và nhất là tăng độ hoà tan của đường ừong dung dịch Dung dịch đường nghịch đảo ít nhớt hơn do với dung dịch saccharose khi dùng 1 ừọng lượng khô ngang nhau Sự tăng tính hoà tan gây ra nhờ quá trình nghịch đảo là do tính hoà tan cao của đường fructose cũng như tính khó kết tinh của đường glucose so với đường saccharose

Bảng 1.6: Tính hoà tan của một số loại đường trong nước ở 20°c [7]

TÒNG QUAN

Ngày nay đường khử không còn được sử dụng làm nguyên liệu chính Uong quá trình

sản xuất kẹo, tuy nhiên luôn luôn có một quá trình chuyển hoá sinh ra đường nghich đảo trong quá trình nấu kẹo

Để sản xuất được loại kẹo có giá trị cảm quan tốt thì cần hạn chế càng nhiều càng tốt lượng đường nghịch đảo phát sinh này Có thể hạn chế lượng đường nghịch đảo bằng cách tăng độ pH và nhiệt độ

1.2 MẠCH NHA [2] [10] [12]

Mạch nha là sản phẩm trung gian của quá trình thuỷ phân tinh bột Đặc điểm của mạch nha là nhớt dính, ừong suốt có màu vàng và trắng, ngọt chứa khoảng 80% chất khô Thành phần chất khô chủ yếu là glucose, maltose và các dextrin Tuỳ mức độ thuỷ phân mà ta có các sản phẩm mật tinh bột khác nhau, có tính chất và công dụng khác nhau Người ta phân loại nha theo phương pháp sản xuất, theo lượng đường khử, theo hàm lượng glucose, maltose có trong nha Các loại tinh bột dùng để sản xuất mạch nha là tinh bột bắp, tinh bột khoai tây hay lúa mạch mà trong đó tinh bột bắp được dùng phổ biến hơn cả [10]

Để đánh giá mức độ thuỷ phân của tinh bột ừong chế biến mạch nha người ta dựa vào chỉ số DE Chỉ số DE là chỉ số đặc trưng cho khả năng khử của các sản phẩm thuỷ phân từ tinh bột, chỉ số này mô tả bằng số gram đường D-glucose trên lOOg chất khô của sản phẩm Đường D-glucose theo định nghĩa có chỉ số DE là 100

Dựa vào chi số DE ta có thể phân ra 3 loại mạch nha khác nhau:

+ Loại mạch nha có DE thấp: DE < 35 chứa các cấu tử có trọng lượng phân tử cao với một tỉ lệ khá lớn Vì vậy mà đường này có độ nhớt cao và độ ngọt thấp Thường được sử dụng để tạo các cấu trúc mềm cho sản phẩm, nói chung phạm vi

sử dụng hạn chế

+ Loại mạch nha có DE cao: DE > 50 chứa nhiều đường đơn giản hơn Do đó có độ nhớt thấp, độ ngọt cao và hút ẩm nhiều Vì vậy được dùng phổ biến trong công nghệ sản xuất kẹo mềm và nước giải khát

+ Loại đường nha có DE trung bình khoảng 40: Thường dùng để sản xuất kẹo cứng

> Các phương pháp sản xuất mạch nha: Để sản xuất mạch nha, người ta có thể thuỷ phân tinh bột bàng nhiều phương pháp: Phương pháp acid, phương pháp enzym hoặc kết hợp

TỔNG QUAN

acid và enzym tuỳ theo yêu cầu của sản phẩm mà áp dụng phương pháp này hoặc phương pháp khác

+ Thuỷ phân bằng axit: Nguyên liệu sản xuất là tinh bột, tác nhân thuỷ phân là acid

vô cơ, thường là acid HC1 Trong phân tử tinh bột các gốc glucose nối với nhau bằng cầu nổi -C-0-C-, khi thuỷ phân ion H* của acid bị hydrat hoá, sẽ làm yếu cầu nối oxygen rồi phá vỡ nó

ỊJ+

(CóHioC^n + Ĩ1H2O - nCóH^Oó+ Phương pháp thuỷ phân kết hợp acid và enzym: Phương pháp acid không cho phép sản xuất mạch nha có mục đích nhất định theo ý muốn, vì những phân tử tinh bột bị thuỷ phân không theo một thứ tự nào và không thể điều hoà các cấu tử ừong quá trình thuỷ phân Do đó, việc áp dụng phương pháp acid chỉ thu được mạch nha có DE thấp đến trung bình nên để sản xuất mạch nha có DE cao cần có

sự kết hợp giữa acid và enzym

+ Thuỷ phân bằng enzym: Khi thuỷ phân tinh bột bằng enzym, nó không sinh ra sản phẩm của sự thuỷ phân đường do acid, cũng như những sản phẩm phân huỷ

do nhiệt độ vì quá trình tiến hành ở nhiệt độ thấp hơn so với phương pháp aciđ

và hâu những phản ứng chỉ xảy ra trong môi trường trung tính Trong thực tế sản xuất nếu thuỷ phân tinh bột bằng enzym thì mạch nha thu được có chất lượng cao hơn so với thuỷ phân bằng acid

Mạch nha dùng làm kẹo phải là dung dịch không màu hoặc hoi vàng, trong suốt, sánh

và có vị ngọt êm dịu Khi chọn mạch nha để làm kẹo thường phải xét 2 mặt: một là với một lượng mạch nha thích đáng có thể làm chậm hoặc làm dừng hẳn tốc độ chảy và hồi của kẹo trong quá trình chế biến và lưu chuyển; Hai là mạch nha có thành phần khác nhau sẽ có ảnh hương khác nhau đên hình thái và hương vị của kẹo Vì mạch nha là một sản phẩm trung gian nên với các điều kiện khác nhau về nguyên liệu tinh bột, acid, mức độ thuỷ phân đều có thể làm cho thành phần của các lô mạch nha sai khác

^ Thanh phân chủ yếu của mạch nha và ảnh hưởng của chúng đến quá trình sản xuất kẹo

+ Glucose: Công thức câu tạo là C6H12O6 (M = 180) Glucose là đường khử trong mạch nha tôn tại dưới dạng vô định hình, có tính hút ẩm tương đối manh Trong kẹo glucose có tính chống kết tinh Glucose kết tinh rất dễ tan trong nước, ít hút ẩm nhưng sau khi gia nhiệt tính hút ẩm lại tăng Khi gia nhiệt nhanh đến 135°c tính hút

ẩm không lớn lắm, nhưng khi quá 135°c tính hút ẩm tăng rất nhanh Thông thường hàm lượng glucose trong mạch nha là 25 - 30%

+ Maltose: Công thức cấu tạo là C6Hi20 6 Maltose cũng là đường khử thuộc loại disaccharide Khi hoà tan vào trong nước sẽ tạo ta dung dịch có tính nhớt Maltose ngậm nước, ít hút nước nhưng khi được đun nóng đến 90 - 100°c thi bắt đầu bị phân

TỒNG QUAN

huỷ và hút nước, khi nhiệt độ đạt tới 102 - 103°c thì quá trình phân huỷ diễn ra mãnh liệt và hút nước rất mạnh Tiếp tục gia nhiệt, màu sẫm dần rất dễ bị cháy Trong mạch nha thì hàm lượng maltose vào khoảng 10-15%

+ Fructose: Công thức là C6Hi20 6 Fructose không trực tiếp hình thành khi thuỷ phân tmh bột mà nó được tạo thành do sự chuyển hoá glucose thành fructose (sự chuyển hoá này thường xảy ra trong môi trường acid và nhiệt độ cao), vì vậy hàm

lượng mạch nha trong tinh bột không nhiều Trong môi trường acid, mạch nha rất dễ làm cho saccharose phân giải thành fructose Fructose dễ tan trong nước, mang tính hút ẩm cực mạnh Khi độ ẩm không khí ữên 45% fructose đã hút ẩm Do đó, sự có mặt của fructose sẽ làm tăng khả năng chảy nước của kẹo

+ Dextrin: Công thức là (C6Hi20ô)n Dextrin thuộc loại polysaccharide, không vị ngọt, có khối lượng phân tử lớn nên dextrin có độ nhớt cao và tính dính, hầu như không hút ẩm Dextrin có dạng bột hoặc hạt nhỏ phi tính thể, màu ừắng v àng hoặc sẫm, tan trong nước, không tan trong cồn và ête Dextrin có tính quay cực phải, độ quay cực là 202° Dextrin gồm có một số loại Khi thử bằng iot, nếu hiện màu xanh là dextrin tinh bột, màu hồng là dextrin biến màu hồng, hiện màu trắng là dextrin không biến màu Dextrin trong mạch nha tốt nhất là dextrin không biến màu vì số lượng và tính chất của dextrin trực tiếp ảnh hưởng đến độ n h ớ t, độ ngọt, độ trong của mạch nha Khi mạch nha ngậm nhiều dextrin sẽ làm cho kẹo khó chảy, khó hồi nhưng làm giảm vị ngọt, giảm độ ừong và tăng độ nhớt Độ nhớt của dextrin quá cao sẽ cản trở

sự truyền nhiệt tíong quá trình nấu kẹo, gây khó khăn ừong thao tác Do đó dextrin trong mạch nha dùng để nấu kẹo chỉ cần có độ nhớt vừa phải, tính linh động tương đổi cao và tính tan khá tốt Trong mạch nha hàm lượng dextrin vào khoảng 35 - 40%

TÔNG QUAN

Bảng 1.8: Thành phần dinh dưỡng trong lOOg của mạch nha [14]

TỒNG QUAN

> Trong sản xuất kẹo, mạch nha được sử dụng rộng rãi, không những dùng làm chất chống kết tinh mà còn là chất độn lý tưởng đối với hầu hết các loại kẹo Trong quá trinh bảo quản, nhất là mùa hè, mạch nha dễ bị lên men, tạo nhiều bọt và có mùi rượu Nếu để ở nơi có nhiệt độ thấp thì sự biến chất sẽ chậm đi nhiều Mạch nha biến chất sẽ ảnh hưởng nghiêm

trọng đến chất lượng kẹo Nêu độ khô vượt quá 80% thì mạch nha bền khó hư hỏng, nhưng nếu đặc quá thì khó lấy ra khỏi thùng sử dụng

Bảng 1.10: Chỉ tiêu chất lượng mạch nha dùng để sản xuất kẹo [2]

TÒNG QUAN

Bảng 1.11: Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm mạch nha của nhà máy Biên

Hoà đăng ký với cơ quan kiểm định [10]

Pectin là một loại chất keo, có nhiều toong vách tế bào thực vật, ngoài ra nó còn tồn tại

ở thể hoà tan trong dịch tế bào thực vật, đóng vai trò vận chuyển nước và lưu chất cho các trái cây đang trưởng thành, duy trì hình dáng và sự vững chắc của trái cây Tiền thân của pectin là protopectin, không tan ừong nước và có nhiều toong mô trái cây còn xanh Khi quả chúi dần dưới tác dụng của enzym protopectinase và acid hữu cơ toong quả, nhiệt độ, protopectin sẽ bị thuỷ phân thanh pectin, làm giảm sự liên kết giữa các tế bào, khiến cho quả trở nên mềm hơn

Pectin hiện diện toong hầu hết các thực vật ở cạn, đặc biệt toong các mô mềm như củ thân non, lá, nhiều nhất là ở quả Chúng có vai trò quan trọng toong vách sơ cấp của tế bào thực vật, giúp gắn chặt các tế bào lại với nhau

Middle rlamella L

Primary cell wall

Plasma * membra ne

Hình 1.1: Pectin trong cẩu tạo của thành tế bào thực vật [11]

Chiều dài phân tử pectin lớn hơn tinh bột nhưng ngắn hơn cellulose Khả năng keo hoá của pectin phụ thuộc vào khối lượng phân tử và mức độ methoxyl hoá ừong phân tử pectin Chính vì thế, khả năng keo hoá của pectin được khai thác từ cùng 1 loại nguyên liệu nhưng với những điều kiện trích ly khác nhau rất có thể sẽ khác nhau Đã có nghiên cứu cho biết pectin thu từ quả có chất lượng tốt hơn thu từ rau

Bảng 1.12: Hàm lượng pectin trong thực vật [9]

Nguyên liệu Hàm lượng pectin (%)

Đài hoa hướng dương CÑ 00 1

Với các thành phần khác nhau của cùng một loại quả cũng có thể có hàm lượng pectin khác nhau

Hiệu suất thu hồi (% pectin/chất khô)

Trong công nghiệp pectin được thu nhận từ dịch chiết của các nguyên liệu thực vật thường là táo hay các quả có múi Phần lớn các quốc gia xem pectin là loại phụ gia quý và vô hại, được sử dụng với liều lượng phụ thuộc vào từng quy trình công nghệ, điều này được chứng minh bởi hàm lượng ADI cho phép là không xác định được ban hành bởi các tổ chức JECFA, SCF ở Liên Minh Châu Âu và GRAS

1.3.2 Cấu tạo [11]

Pectin là polysaccharide có cấu trúc dị thể, mạch thẳng là dẫn xuất methyl của acid pectic Acid pectic là một polymer của acid D-galacturonic, liên kết với nhau bằng liên kết 1,4-glucoside Chiều dài của chuỗi acid polygalacturonic có thể biến đổi từ vài trăm đến hàng ngàn đom vị acid galacturonic Pectin khác với hydratcacbon thông thường là không phải được xây dựng từ các phân tử đường mà là từ acid galacturonic, mạch thẳng vì thế có tên gọi là homogalacturonan Công thức nguyên của acid galacturonic là C6H10O7

Cẩu tạo một đơn vị của chuỗi pectin:

ĩ R'UUNGĐHDL- K7CN ITHƯ VIỆN !

'BBBSBBẳSBBBKEBK

50— ẩa&L

18 SVTH: TRẦN THỊ PHƯƠNG DƯNG

TỒNG QUAN

Hình 1.4: c ẩ u trúc mạch homogalacturonan gồm những acid galacturonic đã biến đỗi, từ trái

sang là nhóm methyl-ester, nhổm am id và nhóm acetyl [11]

Phần mạch nhánh (hairy region) có thể là cấu trúc tuần tự xylogalacturonan và rhamnogalacturonan tiếp theo mạch thẳng với homogalacturonan có mang những nhánh là đường đơn như L-arabinose, D-galactose, D-xylose

R homnogsla ctir onan I

Alternating a -(1 -2>L-rhamnosyl-a <1 -4>D-galacturonosyl backbone with two types of branching composed of aribonfuranose or galactose oligomeis

Hình 1.6: Phân tử pectin [22]

Như vậy, pectin có cấu trúc phức tạp gồm mạch thẳng gồm các acid galacturonic với nhóm carboxyl tự do hoặc mang các nhóm methyl-ester, nhóm amid, nhóm acetyl; ngoài ra còn có xylogaclactose, rhamnogalactose, và các loại đường đơn Các nhánh chứa đường đơn này mẫn cảm với acid khác hơn là với acid galactoronic hoặc nhóm ester của nó Do đó, hầu hết các nhóm “hairy region” bị cắt mất đi suốt quá trình sản xuất pectin thương mại Một vài kiểu cắt đứt loại này, được thực hiện bởi enzym phá vỡ liên kết với acid galacturonic và một vài sự khử ester hóa, xảy ra ừong quá trình chín, đóng vai trò quan trọng trong sự làm mềm trái cây Có những khía cạnh về hóa học pectin cho đến ngày nay vẫn chưa được làm sáng tỏ hoàn toàn Ở mỗi loài thực vật khác nhau, tỉ lệ phần trăm tham gia vào cấu trúc pectin của các nhóm phân tử trên cũng như cách sắp xếp của chúng sẽ tạo nên những loại pectin có tính chất khác nhau

Tùy nguồn gốc nguyên liệu chiết pectin mà mạch pectin có thể dài hoặc ngắn và do đó trọng lượng phân tử của chúng cũng khác nhau, dao động trong khoảng 20.000-200.000 đơn

vị carbon Ví dụ: phân tử lượng pectin từ nguồn táo, mận là 25.000-35.000, từ nguồn cam lại

SVTH: TRÂN THỊ PHƯƠNG DUNG

TÒNG QUAN

đạt tới 50.000 đơn vị carbon Trong các glucid so về chiều dài phân tử thì pectin cao hơn tinh bột nhưng thấp hơn cellulose

1.3.3 Các chỉ số đặc trưng của pectin [23]

Pectin được đặc trưng bởi các chỉ sổ sau:

+ Chỉ số methoxyl (MI): Biểu hiện ti lệ methyl hoá, là phần ữăm khối lượng nhóm methoxyl (-OCH3) ừên tổng khối lượng phân tử pectin Sự methyl hoá hoàn toàn tương ứng với chỉ số methoxyl bằng 16,3% (MI max = 16,3%), còn các pectin tách ra từ thực vật thường

có chỉ số methoxyl từ 10% đến 20% (MI pectin thực vật = 10 - 20%)

+ Chỉ số ester hoá (DE): Thể hiện mức độ ester hoá của pectin, là phần trăm về số lượng cùa các gốc acid galacturonic được ester hoá trên tổng số lượng gốc acid galacturonic

có ữong phân tử

1.3.4 Phân loại pectin [11]

1.3.4.1 Phân loại theo tính tan trong nước

Dựa vào tính tan trong nước người ta thấy hai dạng tồn tại của pectin là protopectin không tan và pectin tan Protopectin là phức chất giữa pectin với những polysaccharide khán như cellulose, hemicellulose, araban, tinh bột làm nên cấu trúc vách tế bào Pectin tan có trong thành phần dịch bào thực vật

Dưới tác dụng của nhiệt độ, acid hoặc enzym protopectinase, protopectin không tan chuyển thành pectin tan

1.3.4.2 Phân loại theo sự methoxyl hóa

Dựa vào độ ester hoá với metanol (sự methoxyl hóa) người ta phân pectin thành 2 loại

là pectin có độ ester hoá cao (HMP) và pectin có độ ester thấp (LMP)

> HMP (High Methoxyl Pectin): Là nhóm pectin ừong phân tử có trên 50% các nhóm acid galacturonic bị ester hóa (DE > 50%), đồng thời có chỉ số methoxyl cao: MI > 7%

H ìn h 1.7: C ô n g thứ c H M P

> LMP (Low Methoxyl Pectin): Là nhóm pectin ữong phân tử có dưới 50% các nhóm acid galacturonic bị ester hóa (DE < 50%), đồng thời có chỉ số methoxyl thấp: MI < 7% khoảng từ 3 - 5%

Hình 1.8: Công thức LM P

y Trong đó một vài pectin phản ứng với amoniac để tạo ra pectin được amid hóa ứng dụng trong một số lĩnh vực khác

Hình 1.9: Cồng thứcpectin được am id hóa.

^ Hoặc cổ the phân loại một cách đơn giản hơn:

- Pectin: Có chuỗi polygalacturonic metyl hóa 100%

- Acid pectinic: Chuỗi polygalacturonic metyl hóa cao nhưng thấp hơn 100%

- Acid pectic: Trong cấu tạo chứa nhóm methoxyl không đáng kể

Tuy nhiên, tên chung thường sử dụng của tất cả các loại này đều gọi là pectin

SVTH: TRẢN THỊ PHƯƠNG DUNG

Tan ừong nước, không tan ừong ethanol.

Có khả năng tạo gel bền

1.3.5.2 Tính tan và độ nhớt.

Pectin hoà tan ừong nước tạo thành dung dịch nhớt Giống như các nhựa dẻo (gum) khác, cần quan tâm đến sự phân tán của bột pectin nhanh chóng vào nước: khối bột dễ dàng bị bao phủ bởi một lớp gel, làm cho việc hoà tan tiếp theo bị chậm chạp và khó khăn Do đó, cần

sử dụng thiết bị phân tán bột pectin thành các phần nhỏ riêng biệt Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng thiết bị khuấy ưộn và phân cắt bậc cao (high-shear mixer) hoặc bởi sự phân tán pectin trong bột mịn như đường Pectin hoà tan rất chậm chạp trong dung dịch đường cô đặc, nỏ có thể nhanh chóng phân tán dạng bột vào ừong một syrup (các syrup nhiều fructose đặc biệt hữu dụng vì chúng có độ nhớt thấp) và sau đó pha loãng với nước tới dưới 20% tổng chất khô Khi đó, pectin được hoà tan dưới sức nóng và sự khuấy nhẹ

Pectin có khả năng tan ữong nước nhờ sự gắn các phân tử nước vào các nhóm phân cực như hydroxyl của chuỗi polymethylgalacturonic Ở nhiệt độ thường và pH = 2,8-3,2, độ hoà tan ừong nước cùa pectin tăng theo mức độ ester hoá của mạch polygalacturonic Quá trình hoà tan diễn ra qua 3 giai đoạn:

- Giai đoạn phân tán: Các hạt pectin phân tán vào nước, sự khuấy ừộn có tác dụng làmtăng tốc độ phân tán pectin vào môi trường nước

- Giai đoạn trương nở: Các hạt pectin thực hiện quá trình hydrat hoá

- Giai đoạn hoà tan: Ket thúc khi phân tử pectin có đủ lượng nước cần thiết, thườngtheo tỉ lệ ứọng lượng pectin/thể tích nước là 1/15 - 20

> Độ nhớt của dung dịch pectin phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Nồng độ pectin, trọng lượng phân tử và độ ester hoá, do chúng ảnh hường lên điện tích âm của pectin, mà các phân

từ pectin có tích điện âm nên đẩy nhau làm giãn mạch, tăng độ nhót Ngoài ra nhiệt độ, độ cứng của nước, sự có mặt của các chất điện phân trong môi trường cũng gây ảnh hường lên độ nhớt

TỎNG QUAN

Mặc dù pectin nhớt ừong dung dịch, nhưng nó không phải nhớt nhất trong các nhựa cây (gum) và thường không được chọn do sự gia tăng của độ nhớt là tác động không mong muốn Tuy nhiên, khi đòi hỏi một sự gia tăng độ nhót nhỏ, ví dụ để thay thế khẩu vị của đường trong thức uổng ít calori, thì pectin rất hữu dụng

1.3.6 Sự biến đổi của pectin [4] [11]

Phân tử pectin de dàng bị giảm bậc (degradation) Mặc dù pectin, ngược lại với các nhựa cây khác, thật sự ôn định dưới điều kiện acid, cấu trúc hoá học của nỏ làm nó có khuynh hướng bị bẻ gãy dưới điều kiện môi trường ít acid (pH = 5 hoặc ừên nữa), đặc biệt dưới điều kiện nhiệt độ cao Bởi vì phản ứng có thể xảy ra bất cứ noi nào có nhóm ester hoá trong chuỗi phân tử, do đó một sự giảm cấp nhò có thể đưa đến một sự biến đổi lớn về độ nhớt, sức tạo gel và các tính chất chức năng khác Tỉ lệ giảm cấp ít hơn nhiều ở các pectin có mức methoxyl thấp và hầu như không có ở acid pectic, vật liệu đã khử ester hoá hoàn toàn và muối của nó Do đó, chỉ có acid pectic hoặc các pectin có mức methoxyl thấp có thể được sử dụng ữong các sản phẩm trung tính, đặc biệt với những sản phẩm được chế biến ở nhiệt độ cao

Pectin hòa tan khi bị tác dụng của chất kiềm loãng hoặc enzym pectinase sẽ giải phóng nhóm methoxyl dưới dạng rượu methylic, polysaccharide còn lại khi đó gọi là acid pectic nghĩa là chỉ chứa acid polygalacturonic Acid pectic khi tác dụng với CaCl2 có thể dễ dàng tạo nên dạng muối canxi pectat kết tủa triệt để, do đó được dùng để định lượng các chất pectin Nhưng dưới dạng acid pectic tự do, nó mất khả năng tạo gel khi có đường như ữong trường họp của pectin hòa tan ban đâu Vỉ vậy để duy trì khả năng tạo gel của pectin hòa tan ữong đường can chú ý tranh môi trường kiềm hoặc tác dụng thủy phân cùa enzym pectinase

Còn đổi với pectin tan thì dưới tác dụng của pectinase sẽ biến thành acid pectinic (thường dưới dạng muối Ca và Mg) và các chất đơn giản khác như rượu methylic, acid acetic arabinose, galactose

^ Ta có thể xem quá trình xảy ra từng bước đó như sau:

- Giai đoạn thứ nhất thủy phân chất pectin thành đường:

C 46 H 68 O 40 + 1 0 H2O = 4 CHO(CHOH)4COOH + C6Hi20 6 + C5H10O5 + C5H10O5 +

2CH3COOH + 2CH3OH

- Giai đoạn thứ hai là biến đường thành các sản phẩm lên men:

C5H10O5 = CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + 2H2 + mKCal

1.3.7 Sự tạo gel ở pectin [9] [11]

Tuỳ loại pectin có mức độ methoxyl hoá khác nhau mà có cơ chế tạo gel khác nhau

1.3.7.1 Sự tạo gel ở HMP bàng liên kết hydro

Hình 1.10: Cơ chế tạo gel bằng liên kết hydro.

HMP chi tạo gel dưới các điều kiện đậc biệt của nồng độ đường và acid Đường có khả năng hút nước, vì vậy nó tranh lớp vỏ nước bao quanh pectin làm giảm mức độ hydrat hóa của phân tử pectin ữong dung dịch Ion H+ sẽ trung hòa bớt các gốc COO‘, làm giảm độ tích điện âm của các phân tử, dẫn tới lực đẩy giữa các phân tử pectin này giảm xuống, thay vào đó

là lực hút giữa nguyên tử hydro và các nhóm phân cực giữa các phân tử pectin Vì vậy các phân tử có thể tiến lại gần nhau để tạo thành liên kết nội phân tử và tạo gel

Trong trường hợp này liên kết giữa các phân tử pectin với nhau chủ yếu nhờ các cầu hydro giữa các nhóm hydroxyl Liên kết hydro được hình thành giữa các phân tử pectin có thể

là giữa các nhóm hydroxyl - hydroxyl, carboxyl - carboxyl, hoặc hydroxyl -carboxyl Kiểu

Khi sử dụng một lượng cố định bất cứ một loại pectin nào, pH, nhiệt độ càng giảm và hàm lượng đường càng ca® thì gel tạo thành càng nhanh.

1.3.7.2 Sự tạo gel ở LMP bằng liên kết vói ion Ca2+

Hình 2.11: C ơ chế tạo geỉ bằng liên kết với ion Ca2*.

> Điều kiện tạo gel: Khi có mặt Ca2+, ngay cả ở nồng độ < 0,1% miễn là chiều dài phân

tử pectin phải đạt mức độ nhất định Khi đó gel được tạo thành ngay cả khi không thêm đường và acid

Khi chỉ số methoxyl của pectin thấp, cũng có nghĩa là tỷ lệ các nhóm -COOcao thì các liên kết giữa những phân tử pectin sẽ là liên kết ion qua các ion hóa trị hai đặc biệt là Ca2+

TÒNG QUAN

> Cấu trúc của gel: Phụ thuộc vào nồng độ Ca2+ và chỉ số methoxyl Gel pectin có chỉ

số methoxyl thấp thường có tính chất đàn hồi giống như gel agar - agar Khi cổ đ ịn h 1 % pectin LMP chuẩn, không có gel tạo thành khi nồng độ Ca2+ ở dưới mức chuẩn đề ra Trên mức đó, sự tạo gel và độ bền gel tăng lên nhanh chóng, tỉ lệ thuận với sự tăng dần nồng độ Ca2+, đạt đến mức lớn nhất, và rồi lại giảm xuống Khi mức độ Ca2+ tối thích bị vượt quá một cách đáng kể, các gel có thể ừở nên rất giòn, vẩn đục và dễ hòa tan Do đó, cần để Ca2+ ở mức thấp hom hàm lượng Ca2+ tối thích

> ứ n g dụng: Cho phép chế tạo được thịt đông có độ cứng bền ngay cả ở khí hậu nhiệt đới (khác với đông gelatin)

1.3.8 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel [9] [11]

Có 4 yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo gel: Pectin, đường, nước và acid

+ Chiều dài của phần tử pectin quyết định độ cứng của gel Nếu phân tử pectin quá ngắn (nghĩa là họng lượng phân tử cùa pectin nhỏ) thì nó sẽ không tạo được gel mặc

dù sử dụng với hàm lượng cao Nếu phân tử pectin quá dài (ừọng lượng của pectin lớn) thì gel tạo thành rất cứng

+ Mức độ methoxyl hoá của pectin quy định cơ chế tạo gel

Khi tạo thành hệ keo, những phân tử pectin sẽ phát triển kích thước theo 3 chiều, tạo nên một mạng lưới và dung dịch được nhốt bên trong mạng Nếu kích thước phân tử pectin quá nhỏ, sự liên kết trong hệ thống mạng pectin không được liên tục và chặt chẽ ở một số vị trí nào đó, khiên cho hệ keo tạo thành kém bền chặt Nếu hệ keo pectin được tạo thành từ những sợi pectin ngắn, thì mạng lưới pectin sẽ khó giữ được pha lỏng bên trong Làm cho hệ keo kém bền và dễ rữa nước

TỒNG QUAN

Khả năng keo hoá của pectin phụ thuộc tương đối vào mức độ hiện diện của các nhóm methoxyl Tuỳ thuộc vào chỉ sổ methoxyl cao (>7%) hoặc thấp (3 - 5%) ở phân tử pectin mà các kiểu kết hợp giữa chúng sẽ khác nhau ừong việc tạo gel

Bảng 1.14: Tác dụng của DE của pectin lên sự tạo gel [23]

1.3.8.3 Đường.

Trong dung dịch nước, pectin ở trạng thái hoà tan do có sự tạo thành các liên kết hydro giữa các nhóm OH' của mạch phân tử pectin và H+ của phân tử nước Khi đường xuất hiện, đường đóng vai ừò của chất hydrat hoá, ngậm mất phần nước đang liên kết với pectin Khi đó pectin trở nên không hoà tan cộng với tác động của ion i f 1" từ lượng acid sử dụng để tạo đông, H+ làm trung hoà điện tích của các gốc COO' trên mạch phân tử pectin, tạo gốc -COOH Vì thế sợi pectin không còn đẩy nhau mà tiến lại gần nhau và tạo mạng

Lượng đường trong hỗn hợp pectin - đường - acid thường phải lớn hơn 50% thì mới có khả năng tạo gel Thông thường người ta tạo hỗn hợp có 65% đường để tiến hành keo đông Nếu hàm lượng đường dùng cao hơn, sự kết tinh đường có thể xảy ra ữên bề mặt hạt keo, hoặc ngay trong hệ keo Để có thể khắc phục có thể thay thế một phần đường saccharose bằng đường glucose nhằm tránh hiện tượng kết tinh đường Với pectin chất lượng càng tốt thì lượng pectin dùng để keo hoá cùng một lượng đường càng ít

28 SVTH: TRẰN THỊ PHƯƠNG DUNG

TỔNG QUAN

1.3.8.4 Acid

Pectin chỉ có thể tạo gel trong môi trường có pH < 4 Trong môi trường có H*, các phân

tử pectin tích điện âm sẽ bị trung hoà và trở thành dạng trung hoà điện dễ tạo đông tụ Hcm nữa, ion H+ sẽ thay thế các ion kim loại (nếu có) trong nhóm cacboxyl của phân tử pectin và chuyển thành dạng muối pectat (không tạo gel) thành dạng pectin (có tạo gel) Acid sử dụng

để tạo gel cần có mức độ phân ly cao hơn acid pectic để acid này có thể ngăn cản sự phân ly của acid pectic, và giữ cho chúng ở dạng trung hoà điện tích Trong khi chưa đủ H 1-, nồng độ ion H* càng lớn thì khả năng tạo gel của dung dịch pectin sẽ càng cao cần duy trì độ pH thấp

để khi đun nấu sẽ gây ra quá trình nghịch đảo đường saccharose (30 - 50% đường thêm vào pectin) để nhăn cản sự kết tinh của đường Cũng không nên dùng quá nhiều acid, vì pH quá thấp sẽ gây ra sự nghịch đảo một lượng lớn saccharose từ đó gây kết tinh glucose và hoá gel nhanh tạo nên các vón cục Thường dùng độ pH từ 3 - 3,5

Mức độ gel chỉ tăng đến một giới hạn nào đó của nồng độ acid rồi sẽ ngừng lại bởi vì ờ ngưỡng nồng độ đó toàn bộ gốc COO' của phân tử pectin đã được trung hoà điện tích Nên dù

có tăng ion H* cũng không thể tăng thêm mức độ tạo gel Nồng độ acid để tạo gel dung dịch pectin phụ thuộc mức độ methoxyl của pectin và hàm lượng pectin trong dung dịch Khi hàm lượng pectin sử dụng tăng khoảng 0,05 - 1% thì pH của dung dịch có thể tăng lên 1 đơn vị

Nếu phải sử dụng pectin có khả năng đông tụ yếu thì nên tăng nồng độ acid lên Nhưng việc tăng nồng độ này lại dễ làm tăng lượng đường chuyển hoá và làm tăng tính háo nước của sản phẩm