Báo cáo gum hóa sinh thực phẩm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM - - BÀI TẬP HÓA HỌC HÓA-SINH THỰC PHẨM GUM Lớp: L01-HC15TP GVHD: Tơn Nữ Minh Nguyệt Danh sách nhóm: Lê Quốc Huy 1511235 Trần Văn Thắng 1513147 Trần Thị Thu Thảo 1513093 LỜI NÓI ĐẦU Từ xưa, người biết sử dụng dứa để tạo mùi thơm hay tạo màu xanh, hay lấy đu đủ non để làm giảm thời gian nấu chín,… Đó móng cho việc sử dụng phụ gia thực phẩm Ngày nay, thị hiểu người dùng tăng cao, đòi hỏi nhà sản xuất phải đưa nhiều dòng sản phẩm khác tạo đa dạng thực phẩm, tăng giá trị dinh dưỡng tính cảm quang Đi đơi với việc tạo chúng phải quan tâm đến việc kéo dài thời gian bảo quản để lưu giữ sản phẩm lâu tốt Những chất thêm vào nhằm mục đích gọi phụ gia thực phẩm Và Gum phụ gia đỗi quen thuộc quan trọng ngành thực phẩm Gum chất thuộc nhóm phụ gia tạo gel làm đặc Chúng có tác dụng cải tạo cấu trúc mà khơng làm thay đổi tính chất cảm quang (mùi, vị, ) Bài viết giúp người phần hiểu Gum ứng dụng vơ thú vị Dù cố gắng nhóm chúng em khơng thể tránh khỏi sai sót định q trình tìm kiếm tài liệu tổng hợp Chúng em mong nhận góp ý chân thành từ bạn Chúng em xin cảm ơn ! MỤC LỤC Tổng quan gum…………………………………………………………………………… 1.1 Gum ? 1.2 Đặc điểm Gum………………………………………………………………… ….1 1.3 Vai trò Gum……………………………………… ……………………………… 1.4 Phân loại gum………………………………………… ……………………………… 1.5 Cấu tạo hóa học Gum………………….………………………………………… 1.6 Tính chất chung Gum……………………………………….………………… .4 1.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả tạo đặc…………………… ………………… 1.8 Sản xuất Gum……… ………………………………………………………………… Hệ thống loại Gum thực phẩm……….………………………………………………… 2.1 Gum Arabic………………………………………………………… …………………8 2.1.1 Giới thiệu Gum Arabic………………………………………………………… 2.1.2 Cấu tạo Gum Arabic………………………………………………………… 2.1.3 Tính chất Gum Arabic……………………………………………………… 2.1.4 Ứng dụng………………………………………………………………………… 11 2.2 Xanthan Gum………………………………………………………………………… 12 2.2.1 Giới thiệu Xanthan Gum……………………………………………………… 12 2.2.2 Cấu tạo Xantha Gum………………………………………………………….12 2.2.2.1 Cấu tạo phân tử……………………………………………………………… 12 2.2.2.2 Trạng thái phân tử………………………………………………………… 14 2.2.3 Tính chất xanthan Gum……………………………………………………….14 2.2.4 Ứng dụng………………………………………………………………………… 14 2.2.4.1 Trong thực phẩm…………………………………………………………… 14 2.2.4.2 Trong mỹ phẩm…………………………………………………………… 15 2.2.4.3 Ứng dụng công nghiệp dầu mỏ……………………………………… 16 2.2.4.4 Ứng dụng dược phẩm………………………………………………… 16 2.3 Carageenan…………………………………………………………………………… 16 2.3.1 Giới thiệu chung Carageenan………………………………………………… 16 2.3.2 Cấu trúc…………………………………………………………………………… 17 2.3.3 Các tính chất lưu biến carrageenan …………… ……………………… 18 2.3.3.1 Độ rắn……………………………………………………………………… 18 2.3.3.2 Độ trương nở……………………………………………………………… 18 2.3.3.3 Độ tan……………………………………………………………………… 19 2.3.3.4 Độ nhớt…………………………………………………………………… 19 2.3.3.5 Tạo gel ………………………………………….……………… ……… 19 2.3.4 Ứng dụng………………………………………………………………………… 20 2.4 Agar …………………………………………………………………………………….23 2.4.1 Giới thiệu chung…………………………………………………………… ……………23 2.4.2 Cấu tạo……………………………………….………………………………… 24 2.4.3 Phân loại…………………………………………………………………… … 25 2.4.4 Tính chất……………………………………………………………………… 26 2.4.5 Cơ chế tạo gel agar………………………………………………………………… 26 2.4.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến gel agar…………………………………………………… 27 2.4.7 Ứng dụng……………………………………………………………………………………27 2.4.8 Ưu điểm sử dụng agar……………………………………………………………… 28 Tài liệu tham khảo .30 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.6.1: Tính cơng nghệ số loại Gum…………………………………… … Bảng 1.6.2: Tính chất số loại Gum……………………………………… …………….6 Bảng 2.1.2: Thành phần chất Acacia Senegal Acacia seyal…………………………9 Bảng 2.3.3.3: Tính tan carrageenan môi trường khác nhau……………………….19 Bảng 2.3.4: Cơ cấu thị trường tiêu thụ carrageenan…………………………………………… .21 Bảng2.4.1.1: Sự phân bố agar giới………………………………… ………….23 Bảng2.4.1.2 : Sản lượng agar giới (1980)……………………………………………….24 DANH MỤC HÌNH Hình 1.5: Một số loại gum thơng dụng…………………………………………………………… Hình 2.1.2: Cấu trúc Gum Arabic…………………………………………………………… Hình 2.1.3.1: So sánh độ nhớt dung dịch Gum Arabic 30% với dung dịch Xanthan Gum 1% dung dịch CMC 1% Hình 2.3.1.2: Giản đồ mơ tả hấp phụ giọt dầu bề mặt gum Arabic………………… 10 Hình 2.2.2.1.1: Cấu trúc đơn vị xanthan gum………………………………………… 13 Hình 2.2.2.1.2: Cấu tạo xanthan gum……………………………………………………… 13 Hình 2.2.4.1: Một số sản phẩm có sử dụng xanthan làm phụ gia……………………………… 15 Hình 2.2.4.2: Một số mỹ phẩm có dùng xanthan……………………………………………… 15 Hình 2.3.2.1: Cấu trúc Kappa carrageenan………………………………………………… 17 Hình 2.3.2.2: Cấu trúc Iota carrageenan…………………………………………………… 17 Hình 2.3.2.3: Cấu trúc Lambda carrageenan……………………………………………… 18 Hình 2.3.3.5: Gel carrageenan với ion……………………………………………………….19 Hình 2.3.3.4.1: Đường cong chảy dung dịch nước kappa carrageenan 1,5% 19 Hình2.3.3.4.2: Độ nhớt dung dịch nước kappa carrageenan 1,5% 20 Hình 2.3.4: Một số ứng dụng carrageenan………………………………………………… 22 Hình 2.4.1: Một số loại tảo dùng để sản xuất agar…………………………………………… … 23 Hình 2.4.2.1: Cấu tạo agar………………………………………………………………… 24 Hình 2.4.2.2: Cấu tạo agarose………………………………………………………………… 25 Hình 2.4.2.3 : Cấu trúc agropectin…………………………………………………………… 25 Hình 2.4.5: Cấu trúc gel agar……………………………………………… ……………… 26 Hình 2.4.7.1: Sản phẩm mứt trái cây…………………………………………………………… 27 Hình 2.4.7.2: Sản phẩm thịt……………………………………………………………… …….28 Hình 2.4.7.3: Sản phẩm kẹo Jelly sản xuất từ loại agar có polysaccharid mạch ngắn…… 28 Tổng quan gum: 1.1 Gum Gum hợp chất keo nước (hydrocolloid) có chất polysaccharide chất tạo nên từ monomer thường gặp galactose, glucuronic acid, uronic acid, arabinose, rhamnose mannose… Các gum thường có nguồn gốc từ thực vật vi sinh vật Khi hoà tan vào dung dịch chúng đóng vai trò chất điều khiển hoạt động phân tử nước nhằm chống lại chảy làm tăng độ nhớt dung dịch hình thành nên trạng thái gel Nhờ đặc tính mà gum có cơng dụng phổ biến cơng nghệ thực phẩm vai trò chất phụ gia tạo cấu trúc cho sản phẩm 1.2 Đặc điểm Gum: - Bản chất: Polysaccharide - Keo ưa nước (Hydrocolloids) - Có nguồn gốc từ thực vật vi sinh vật - Là xơ hòa tan - Có khả “hòa tan” vào nước - Ở điều kiện thích hợp tạo gel 1.3 Vai trò Gum: Các chất dạng gum chất thuộc nhóm phụ gia tạo gel làm đặc Chúng có tác dụng cải tạo cấu trúc mà không làm thay đổi tính chất cảm quan (mùi,vị,…) giá trị dinh dưỡng thực phẩm Ngồi có số chất có tác dụng tạo gel, tạo bọt, làm bền hệ nhũ tương,… 1.4 Phân loại gum: - Dựa nguồn thu nhận gum mà người ta phân loại Gum vào nhóm sau: + Nhóm chiết xuất từ nhựa (Exudates extracts): gum Arabic, tragacanth, karaya, ghatti + Nhóm chiết xuất từ hạt (Seed Gums): Guar gum, Locust bean gum (hay Carrob bean gum), tara gum + Nhóm chiết xuất từ tảo biển (Seaweed extracts): Algins, carrageenans, agar, furcellaran +Nhóm chiết xuất từ thực vật (Plant extracts): Pectins, cellulose…; +Nhóm có nguồn gốc lên men hay từ vi sinh vật: Xanthan gum, Gellan gum, curland +Nhóm dẫn xuất cellulose: CMC (carboxymethyl cellulose), hydroxypropyl cellulose (HPC), Hydroxypropyl methylcellulose (HPMS), Methyl cellulose (MC); +Nhóm chiết xuất từ củ, rễ: Konjac mannan; - Dựa vào cấu trúc hố học cấu trúc khơng gian : + Theo hình dạng: • Mạch thẳng: Algins, carrageenans, cellulosics, furcellaran, konjac mannan, pectin • Mạch nhánh: Loại (mức độ phân nhánh thấp, mạch thẳng): Galactomannan (guar gum, locust bean gum, tara gum, enzymically modified guar gum), Xanthan gum; Loại (mức độ phân nhánh phức tạp – branch-on-branch): Gum arabic, gum tragacanth (tragacathin); + Theo thành phần tiểu đơn vị (monomeric units): • Homoglycans: Cellulosics, curland • Diheteroglycans: Agarose, algins, carrageenans, furcellaran, galactomannans, kojac mannan, pectins; • Triheteroglycans: Gellan gums, xanthan gums; • Tetraheteroglycans: Gum arabics; • Pentaheteroglycans: Gum tragacanth 1.5 Cấu tạo hóa học Gum: Gum polymer tạo nên monomer đường dẫn xuất đường, bao gồm: glucose, galactose, mannose, fucose, glucuronic acid, rhamnose, arabinose, xylose,… Xanthan gum Galactomannan Guar gum, locust bean gum Cellulose Tragacanth Hình 1.5: Một số loại gum thơng dụng 1.6 Tính chất chung Gum: * Tính chất lưu biến: Dung dịch keo – Lưu chất phi Newton – Chất lỏng “giả dẻo” Trong thực tế dung dịch gum không xem dung dịch thực chịu tác động nhiều yếu tố: kích thước phân tử biểu kiến hạt gum phân tán dung dịch nhờ tương tác qua lại chúng với với dung mơi Do đó, chúng có khả cản trở chảy, tạo độ nhớt hình thành trạng thái gel Vì thế, thuật ngữ “dung dịch keo” ( hydrocolloid) hay chất lỏng “giả dẻo” (pseudoplastic) hay lưu chất phi Newton thường gán cho chúng Hơn nữa, hầu hết gum thực phẩm chất góp phần làm ổn định cấu trúc cho thực phẩm: khả làm bền hệ nhũ tương, hệ huyền phù , tạo kết cấu : tạo khối, tạo màng, bảo vệ xâm nhập phân cắt enzyme,… Các gum thực phẩm phải chất không màu (colorless), không mùi (oderless), không vị (tasteless) không gây độc (non- toxic) Tất loại gum ngoại trừ tinh bột, dẫn xuất của tinh bột không sinh lượng chúng xem chất xơ hòa tan (soluble dietary fiber) * Tính cơng nghệ: - Khả tạo đặc (tạo nhớt): +Kích thước phân tử +Tương tác phân tử +Lực cắt (shear force) - Khả tạo gel - Ổn định cấu trúc thực phẩm: +Làm bền nhũ +Ổn định trạng thái lơ lững hệ huyền phù +Ổn định hệ bọt Bảng 1.6.1: Tính cơng nghệ số loại Gum 10 Bảng 1.6.2: Tính chất số loại Gum Loại Gum Xanthan gum Tính chất đặc trưng Độ nhớt cao, khơng bị ảnh hưởng có mặt chất điện ly, khoảng pH rộng nhiệt độ cao Galactomannans (guar locusy bean Độ nhớt cao, khơng bị ảnh hưởng có gum) mặt chất điện ly độ nhớt pH cao hay thấp nhiệt độ cao Carboxymethyl cellulose (CMC) Độ nhớt cao bị giảm có chất điện ly pH thấp Methyl cellulose (MCs) and Độ nhớt tăng nhiệt độ tăng, không bị ảnh hydroxypropyl metyl cellulose hưởng có mặt chất điện ly pH (MPMCs) 1.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả tạo đặc: - Khuấy trộn - Nhiệt độ - pH - Nồng độ gum - Nồng độ muối điện ly - Rượu - Enzyme - Tương tác với loại gum khác 1.8 Sản xuất Gum: - Chiết suất trực tiếp từ nhựa cây, củ , rễ, hạt + Nhực cây: Gum Arabic, tragacanth … + Củ, rễ: Konjac mannan… + Hạt: Guar gum, Locust bean gum, … 19 Hình 2.2.4.1: Một số sản phẩm có sử dụng xanthan làm phụ gia - Xathan phối trộn sử dụng kết hợp với phụ gia khác guar gum, locust bean gum để làm tăng độ dai, độ nhớt, độ bám thực phẩm so với sử dụng loại phụ gia - Khi gluten (có lúa mì) bị loại bỏ, xanthan gum sử dụng cho bột nhão hỗn hợp có tính bám dính thay cho gluten Đây dòng sản phầm dùng cho người dị ứng với gluten 2.2.4.2 Trong mỹ phẩm Hình 2.2.4.2: Một số mỹ phẩm có dùng xanthan Xanthan sử dụng rộng rãi mỹ phẩm dầu gội đầu, cream, sản phẩm dùng cho tóc, kem đánh Đặc biệt, xanthan có cơng dụng làm cho da dễ chịu không gây tác dụng phụ dùng sản phẩm Xanthan tạo gel liên kết với đất sét bentonite Nó dùng để tạo nhũ tương dầu – nước, giúp ổn định giọt dầu, ngăn cản tách pha Xanthan tạo số hiệu ứng bề mặt 2.2.4.3 Ứng dụng công nghiệp dầu mỏ - Trong lĩnh vực dầu khí, xanthan đóng vai trò to lớn tất giai đoạn khoan dầu, vệ sinh đường ống… - Tính lưu biến đặc trưng xanthan, khả tương thích xanthan với muối khả làm giảm hư hỏng nhiệt làm cho xanthan sử dụng phổ biến để thêm vào dầu thô - Xanthan trộn vào bê tông đổ nước để tăng độ sệt chống xói lở Ngồi có ứng dụng công nghiệp sơn phủ 2.2.4.4 Ứng dụng dược phẩm - Xanthan dùng thuốc có dạng huyền phù thuốc kháng sinh, thuốc đau dày…với vai trò capsule bao giữ bột thuốc tác dụng hòa tan - Nhãn hiệu xanthan thị trường: sản phẩm xanthan gum từ Cargill Texturizing Solutions bán với tên thương hiệu SATIAXANE™ cho thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm VerXan™ cho ngành công nghiệp khác 2.3 Carageenan 20 2.3.1 Giới thiệu chung Carageenan - Carrageenan loại colloid nhóm phycocolloid với agar, alginat Carrageenan chiết rút từ rong biển đỏ có cấu trúc polysaccharite Carrageenan biết đến từ lâu đời nước phương tây Vào năm 1842-1862, nhà khoa học như: Schimdt, Stantord… phát Carrageenan có lồi tảo đỏ có tên Chondrus Cripus loài Irish moss thuộc họ Rhodophyceae, khám phá họ thơ sơ, chưa xác định tính chất đặc điểm Mãi đến năm chiến tranh giới thứ bùng nổ, việc chiết xuất gelatin để phục vụ quân đội trở nên cấp thiết Do cần phải có chất thay thế, nhiều nghiên cứu tiến hành để giải đáp cho vần đề cuối họ tìm chất có tính chất giống gelatin Đó Carrageenan - Tên Carrageenan hay Carrageenan – irish moss tên thị trấn ven biển Irish thuộc Carrageenan - Trong công nghiệp Carrageenan thu nhận cách chiết từ tảo biển nước hay dung dịch kiềm loãng Carrageenan thu lại kết tủa cồn, sấy thùng quay, hay kết tủa dung dịch KCl sau làm lạnh Cồn sử dụng suốt trình thu nhận tinh methanol, ethanol isopropanol Sản phẩm chứa đường nhằm mục đích chuẩn hóa, chứa muối để thu cấu trúc gel đặc trưng hay tính tạo đặc 2.3.2 Cấu trúc - Carrageenan có cơng thức cấu tạo đơn giảm là: R=(OSO3)2Ca, tồn ma trận nội bào thành tế bào rong biển, polysaccharide phân tử cao với hàm lượng ester-sulfate từ 15% - 40% Chúng bao gồm đơn vị galactose 3,6-anhydrogalactose (3,6 AG) với liên kết α-(1,3) and β-(1,4) glycosidic, đơn vị sulfate hóa khơng Sự khác đặc tính kappa, iota lambda carrageenan số lượng vị trí nhóm ester sulfate groups hàm lượng 3,6-AG Hàm lượng ester sulfate cao đồng nghĩa với nhiệt độ hòa tan thấp độ gel thấp Kappa carrageenan có hàm lượng ester sulfate khoảng 25% - 30% hàm lượng 3,6-AG khoảng 28% - 35% Iota carrageenan có hàm lượng ester sulfate khoảng 28% - 30% hàm lượng 3,6-AG khoảng 25% - 30% Lambda carrageenan có hàm lượng ester sulfate khoảng 32% - 39% khơng có 3,6-AG [1] [68] - Kappa-Carrageenan: Là loại polymer mạch ngắn xen kẽ D-galactose4sulphat (Gal S) 3,6 – Anhydro-D-galactose (GalA) Cấu trúc phân tử kappa-Carrageenan vòng xoắn kép bậc 21 Hình 2.3.2.1: Cấu trúc Kappa carrageenan - Iota-Carrageenan: Cũng giống Kappa-Carrageenan gốc 3,6Anhydrogalactose lại vị trí cacbon thứ Iota –Carrageenan Carrageenan có nhóm SO42nhiều mạch phân tử, cấu trúc vòng xoắn kép bậc Gel Iota- Carrageenan có tính đàn hồi Hình 2.3.2.2: Cấu trúc Iota carrageenan - Lamda-Carrageenan: Trong mạch phân tử, đơn vị monomeric xen kẽ với nhau: đơn vị D-galactose-2-sulphat (1,3) D-galactose 2,6-disulphat Hình 2.3.2.3: Cấu trúc Lambda carrageenan 2.3.3 Các tính chất lưu biến carrageenan 2.3.3.1 Độ rắn: Ở nhiệt độ định, độ rắn hàm thời gian thể hàm phá hủy mơ hình định Tính chất lưu biến thể carrageenan dạng bột, dạng sợi, dạng vảy, dạng dạng bán rắn Độ rắn bánh đƣợc đo máy TPA Texture Analyzer (TA-XT2i, Stable Micro Systems, England) Bánh cắt mỏng với độ dày 15mm ép pít tơng nhơm 22 đường kính 50mm với lực 5kg/ơ Tỷ lệ trước, sau kiểm tra 3,0, 1,7 1,7mm/s Đường cong nén bánh (khoảng cách lực) thể hiện, 25% lực kết đo độ rắn bánh theo phương pháp AACC International method 74–09 [9] lát/01 bánh phân tích Độ rắn bơ thực vật chất béo xác định thiết bị CT3 với 4,5kg lực/ ô, fixture Base Table (TA-BT-KIT), đường kính xi lanh mm (TA35) phần mềm texture Pro CT [27] Phân tích texture (độ rắn, độ cứng, bung, kết dính, gumminess, chewiness khả phục hồi) bánh mì kết hợp hạt kê phân tích máy Texture Analyzer (Make Stable Micro System, UK, Model TA-XT2) [58] 2.3.3.2 Độ trương nở Độ trương nở khả hấp thụ nước hay dung dịch carrageenan Các dạng tồn carrageenan có đặc tính trương nở Tuy nhiên trương nở phụ thuộc vào kiểu cấu trúc chúng, loại ion kim loại, nồng độ ion, loại dung dịch carrageenan hấp thụ Khả trương nở gel κ-carrageenan dung dịch nước KCl [38] nghiên cứu thơng qua thí nghiệm truyền photon với chuẩn bị gel có chứa ion K+ ion ion K+ coi nhân tố tạo gel Cường độ photon truyền liên tục tăng carrageenan trương nở phụ thuộc vào hàm lượng carrageenan ion gel 2.3.3.3 Độ tan Bảng 2.3.3.3: Tính tan carrageenan mơi trường khác Mơi trường Iota-carrageenan Nước nóng Nước lạnh Kappacarrageenan o Tan > 70 C - o Tan > 70 C - Sữa nóng Sữa lạnh Sữa lạnh (tetrasodium Dung dịch đường Dung dịch muối Dung môi hữu Tan Không tan Đặc tạo gel Tan dung dịch nóng Khơng tan dung dịch lạnh Khơng tanvà nóng Tan Khơng tan Đặc tạo gel Khó tan Tan dung dịch nóng Khơng tan 2.3.3.4 Độ nhớt Lambdacarrageenan Tan Tan loại muối Tan Phân tán dày đặc Tăng độ đặc độ tạo gel Tan dung dịch nóng Tan dung dịch nóng Khơng tan 23 Hình 2.3.3.4.1: Đường cong chảy dung Hình2.3.3.4.2: Độ nhớt dung dịch nước dịch nước kappa carrageenan 1,5% kappa carrageenan 1,5% 2.3.3.5 Tạo gel Dung dịch nước nóng kappa iota carrageenans có khả hình thành gel nhiệt phục hồi (thermo-reversible) làm lạnh Hiện tượng xảy phụ thuộc vào hình thành cấu trúc xoắn đơi polymer carrageenan Tại nhiệt độ cao điểm nhiệt tan chảy gel, polymer carrageenan tồn dung dịch trạng thái cuộn ngẫu nhiên Khi dung dịch làm lạnh, mạng lưới polymer chiều hình thành, xoắn đơi hình thành điểm giao chuỗi polymer Xa hơn, làm mát tạo điều kiện đính kết mắt xích để tạo cấu trúc gel chiều Sự diện liên kết chuối số lượng, kiểu vị trí nhóm ester sulfate ảnh hưởng lên đặc tính hóa gel carrageenan Cơ chế gel hóa dựa dung dịch kappa and iota carrageenan solutions Muối calcium potassium cần thiết gel nước, khơng cần thiết gel sữa Ví dụ: kappa carrageenan hình thành gel rắn với ion potassium iota lambda bị ảnh hưởng potassium Iota carrageenan tương tác với ion calcium để hình thành gel elastic mềm muối calcium không ảnh hưởng tới đặc tính lambda carrageenan 24 Gel kappa carrageenan rắn giòn Gel iota carrageenan đàn hồi Hình 2.3.3.5: Gel carrageenan với ion 2.3.4 Ứng dụng Đặc tính polymer sinh học có nguồn gốc tự nhiên nhiều trường hợp bị chi phối khối lượng phân tử, phân bố khối lượng phân tử, kích thước, hình dáng độ nhớt đàn hồi (viscoelastic) chúng Xa hơn, chúng phụ thuộc vào nhiệt độ thành phần dung môi khả tự liên kết thân chúng Nhờ có tính chất vật lý hố học đặc biệt carrageenan nên sử dụng rộng rãi công nghiệp thực phẩm phi thực phẩm để làm chất đồng hoá, ổn định, tạo gel, tạo độ nhớt, tạo kết cấu,… Carrageenan phụ gia tốt công nghiệp thực phẩm ngành công nghiệp khác, danh mục ứng dụng carrageenan vơ lớn, tóm tắt lại bảng sau: Bảng 2.3.4: Cơ cấu thị trường tiêu thụ carrageenan Ứng dụng Bơ sữa Thịt gia cầm Nước giải khát Thực phẩm sử dụng carrageenan tinh khiết Tấn 11.000 5.000 5.000 8.000 % 33 15 15 25 25 Kem đánh Khác Tổng cộng 2.000 2.000 33.000 6 100 Ngày thị trường có khoảng 4.000 sản phẩm hàng hố có sử dụng carrageenan, cơng nghệ thực phẩm sử dụng nhiều Một số ứng dụng carrageenan công nghiệp thực phẩm: - Sản xuất dấm công nghiệp q trình sinh hóa sử dụng vi khuẩn hữu ích Những hạt gel k-carrageenan sử dụng chất mang trình sản xuất liên tục acid acetic - Trong trình sản xuất bia, hạt k-carrageenan sử dụng để cố định tế bào nấm men - Hydrocolloids đưa vào bột nhằm tác động lên textural khác bánh mì, alginate đảm bảo độ bột k-carrageenan giảm độ rắn bánh mì - Carrageenan sử dụng chất ổn định để làm tăng độ nhớt pha liên tục, từ chúng đảm bảo chất béo không bị phân riêng dung dịch - Carrageenan nồng độ thấp (ca 300 ppm) đóng vai trò ổn định cocoa sữa chocolate; khơng có gum có đặc tính này… Bột carrageenan Các tráng miệng 26 Thạch đông Gia vị, nước sốt Bơ, cacao , sữa Các sản phẩm nướng Nước Đậu phụ Hình 2.3.4: Một số ứng dụng carrageenan - Ngồi ra, bảo quản Carrageenan ứng dụng tạo lớp màng cho sản phẩm đông lạnh, làm giảm hao hụt trọng lượng bay nước, tránh nước thịt gia cầm bảo quản đông… 27 2.4 Agar 2.4.1 Giới thiệu chung - Agar phycocolloid phát vào kỷ XVII Nhật Bản Có nhiều tên gọi khác ví dụ Kanten (Nhật Bản), Dongfen (Trung Quốc) - Agar có nhiều tế bào vây trụ loại rong đỏ (loại Rhodophyceae) Có nhiều loại Gelidium, Gracilaria, Pterocladia, Ahnfeltia, … Hàm lượng agar trung bình rong đỏ giới dao động khoảng 20 -40% Trong rong đỏ Việt Nam chưa từ 24 – 45% khối lượng rong khơ Hình 2.4.1: Một số loại tảo dùng để sản xuất agar Bảng2.4.1.1: Sự phân bố agar giới Loài Gelidiella acerosa Gelidium amansii Gelidium cartilagineum Gelidium lớp sừng Gelidium liatulum Gelidium lingulatam Gelidium pacificum Gelidium pristoides Gelidium sesquipedale Graciliria spp Pterocladia capilacea Pterocladia Lucida Ahnfeltia plicata Địa điểm Nhật Bản, Ấn Độ, Trung Quốc Nhật Bản, Trung Quốc Mỹ, Mexico, Nam Phi Nam Phi, Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha, Morocco Nhật Bản Chile Nhật Bản Nam Phi Bồ Đào Nha, Morocco Nam Phi, Philippines, Chile, Trung Quốc, Ấn Độ, Hoa Kỳ Ai Cập, Nhật Bản, New Zeland New Zeland Liên Xô 28 Bảng2.4.1.2 : Sản lượng agar giới (1980) Quốc gia Hàn Quốc Chile Tây Ban Nha Nhật Bản Philippines Mexico (1977) Argentina Bồ Đào Nha Morocco Sản lượng ( ) 11308 7100 5000 4000 1470 1200 1200 1100 1000 2.4.2 Cấu tạo: Cấu tạo Agar gồm đơn vị D-galactose L-galactose Chúng liên kết với theo kiểu Beta-1.3 D-galactose Beta-1.4 L- galactose, khoảng 10 đơn vị Galactose có nhóm Sunfat đơn vị Galactose cuối Trong mạch Polisaccharit Agar có dạng liên kết Ester cacbon thứ Acid sunfurit (Jones, Peat 1942) Hình 2.4.2.1: Cấu tạo agar Agarose thành phần tạo gel gar, có khoảng 1/10 đơn vị galactose bị ester hóa Hàm lượng agarose đóng vai trò quan trọng điện tích tồn phân tử tính chất gel như: độ bền, độ đàn hồi, nhiệt độ tạo gel, nhiệt độ nóng chảy gel Là polysaccharide trung tính, chiếm số lượng nhiều (50 – 90%) cấu tạo mạch chính: b-D galactopyranose 3,6-anhydro-a-L-galactopyranose liên kết xen kẽ liên kết b-1,4 a-1,3 Nó tạo nên tính đơng agar Mạng lưới agarose gel có chứa xoắn kép hình thành từ tay trái gấp ba xoắn Những xoắn kép ổn định diện phân tử nước bị ràng buộc bên khoang xoắn kép Ở bên ngồi, nhóm hydroxyl cho phép agar kết hợp lên đến 10.000 phân tử nước để tạo suprafibers 29 Hình 2.4.2.2: Cấu tạo agarose Agaropectin polysaccharide tích điện âm, phân tử ngắn agarose số lượng Cấu trúc mạch nhánh bị sunfat hóa Nó thành phần khơng tạo gel, có mức độ este hóa lớn agarose, ngồi có acid pyruvic làm cho agar có tính nhầy Nếu có cầu nối sulfat gel hơn, cầu nối thường không bền, dễ bị phá hủy tiếp xúc với hóa chất tạo phức EDTA, ehxametaphotphat , tripolyphotphatnatri Hình 2.4.2.3: Cấu trúc agropectin 2.4.3 Phân loại : Tùy thuộc vào tỉ lệ khối lượng agar/nước q trình hòa tan mà nhà sản xuất chia làm loại agar khác nhau: - Agar thông thường: cần tỉ lệ agar/nước khoảng 1/30-1/32 khối lượng q trình hòa tan đạt tối ưu - Agar tan nhanh (QSA-quick soluble agar): cần tỉ lệ agar/nước khoảng 1/20-1/25 khối lượng q trình hòa tan đạt tối ưu 30 2.4.4.Tính chất : Agar có dạng bột màu trắng hay vàng nhạt, khơng mùi hay có mùi nhẹ đặc trưng,khơng vị Vì khơng làm ảnh hưởng đến mùi vị dặc trưng sản phẩm - Tính tan: Agar khơng tan nước lạnh, tan ethanol amine tan nước nóng Agar có khả hòa tan với lượng nước 30 – 50 lần khối lượng, lượng agar nước 10 % tạo nên hỗn hợp sệt Agar thông thường agar tan nhanh có tỉ lệ agar/nước khác q trình hòa tan điều dẫn đén khác mức đọ hòa tan agar nước - Sự tạo gel agar Quá trình tạo gel xảy làm lạnh dung dịch agar Dung dịch agar tạo gel nhiệt độ khoảng 40 - 50°C tan chảy nhiệt độ khoảng 80-85°C 2.4.5 Cơ chế tạo gel agar: Quá trình hình thành gel độ ổn định gel bị ảnh hưởng hàm lượng aga khối lượng phân tử Kích thước lỗ gel khác phụ thuộc vào nồng độ agar, nồng độ agar cao kích thước lỗ gel nhỏ Khi làm khơ gel tạo thành màng suốt, bền học bảo quản lâu dài mà khơng bị hỏng Hình 2.4.5: Cấu trúc gel agar Khả tạo gel phụ thuộc vào hàm lượng đường agarose Sự có mặt ion sunfat làm cho gel bị mờ, đục Do tránh dùng nước cứng để sản xuất Chúng có khả giữ mùi vị, màu, acid thực phẩm cao khối gel nhờ nhiệt độ nóng chảy cao (85 -90°C) Gel agar chịu nhiệt độ chế biến 100°C, pH 5–8, có khả trương phồng giữ nước Không dùng agar 31 môi trường pH < có nhiều chất oxy hóa mạnh Agar tạo đơng nồng độ thấp, tính chất quan trọng ứng dụng nhiều chế biến thực phẩm 2.4.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến gel agar : - Nhiệt độ: Trong môi trường trung tính, aga khơng chịu ảnh hưởng nhiều nhiệt độ Trong môi trường acid, aga biến đổi mạnh nhiệt độ thay đổi - Các thành phần khác có mặt gel: Khả tạo gel tăng lên sử dụng sacchrose gum chiết từ hạt bồ kết bagai bị giảm có mặt tinh bột Thành phần aga/gelatin quan trọng Dung dịch chứa 1% agar 4% gelatin có nhiệt độ chảy khối gel 90oC lượng gelatin 8% mạng gelatin hình thành hệ gel bị yếu đi, dễ chảy nhiệt độ chảy gel 40oC 2.4.7 Ứng dụng: Agar sử dụng sản phẩm mứt trái thay cho pectin nhằm làm giảm hàm lượng đường sản phẩm Hình 2.4.7.1: Sản phẩm mứt trái Agar thường bổ sung sản phẩm mứt trái nhằm cải thiện cấu trúc gel mứt, trường hợp pectin thương phẩm có khả tạo gel kém, điều kiện mơi trường không tối ưu ( hàm lượng đường nhỏ 50% ), hàm lượng chất khô không cao, PH > Nhưng agar thường tạo cấu trúc gel cứng, dòn, khơng có độ mềm dẻo, thường dùng chất đồng tạo gel pectin thay gelatin số sản phẩm thịt cá 32 Hình 2.4.7.2: Sản phẩm thịt Trong sản xuất kẹo: Agar chất tạo gel tốt, thông thường aga sử dụng với hàm lượng 1-1,5% khối lượng so với lượng đường hỗn hợp kẹo Do gel agar bị ảnh hưởng nhiệt độ acid nên người ta cho aga vào hỗn hợp kẹo nhiệt độ khoảng 60oC trước cho acid vào hỗn hợp Điều kiện tối ưu cho trình tạo gel pH = 8-9 Hình 2.4.7.3: Sản phẩm kẹo Jelly sản xuất từ loại agar có polysaccharid mạch ngắn Agar khơng hấp thụ vào thể q trình tiêu hố aga sử dụng sản xuất loại bánh kẹo chưa lượng Aga sử dụng vào mơi trường ni cấy vi sinh vật Ngồi sử dụng sản phẩm yoghurt, sữa chocolate, Tuy nhiên, agar giữ mùi không tốt nhạy cảm với acid bề mặt khó bảo quản nên số trường hợp, aga thay chế phẩm tinh bột hay pectin 2.4.8 Ưu điểm sử dụng agar: - Khả tạo gel cứng nồng độ thấp - Không cần chất hỗ trợ nào, không ảnh hưởng vị sản phẩm - Có khác biệt nhiệt độ nóng chảy tạo gel: 400°C đơng đặc, 800°C nóng chảy làm cho agar dễ sử dụng - Có khả cạnh tranh với chất tạo đông khác, khơng đặc tính kỹ thuật mà có lợi kinh tế 33 - Không cần đường pH q trình tạo đơng Trong trường hợp nồng độ đường cao, agar có nội phản ứng làm tăng lực bền gel - Có khả chống lại phản ứng phân hủy enzim, dùng làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật tốt - Có khả chống lại phân hủy acide (trừ trường hợp môi trường pH < 4) - Không màu, không vị nên không ảnh hưởng đến vị tự nhiên sản phẩm TƯ LIỆU THAM KHẢO Phụ gia thực phẩm - Đàm Sao Mai – NXB Đại Học Quốc Gia Tp.HCM Giáo trình Hóa học phụ gia thực phẩm – PGS.TS Nguyễn Duy Thịnh – NXB Thông tin truyền thông https://www.wikipedia.org/ http://drhealthbenefits.com/food-bevarages/snack/health-benefits-of-arabic-gum https://draxe.com/what-is-xanthan-gum/ http://www.sinhhocvietnam.com/forum/showthread.php?t=1018&page=3 http://www.agrogums.com/ http://www.sciencedirect.com/science/journal/03088146 http://forum.foodnk.com/forum.php