PHỤ GIA THỰC PHẨM XANTHAN GUM

1. GIỚI THIỆU VÀ LỊCH SỬ RA ĐỜI XANTHAN GUM 3 1.1 Giới thiệu 3 1.2 Lịch sử ra dời Xanthan gum: 3 2 CẤU TẠO HÓA HỌC CỦA XANTHANGUM 4 2.1 Cấu tạo phân tử 4 2.2 Khối lượng phân tử : 5 2.3 Trang thái phân tử 6 2.4. Phân loại Gum xanthan 6 3. TÍNH CHẤT CỦA XANTHAN GUM 7 3.1. Tạo dung dịch có độ nhớt 8 3.2. Tính tương hợp của xanthan 11 3.2.1 Với alcohol 11 3.2.2 Với các loại enzyme 11 3.3 Gel thuận nghịch về nhiệt độ 12 3.4 Khả năng hydrate hóa 12 3.4.1 Cách pha trộn 12 3.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng 12 3.5 Sự tương tác với các Galactomannans và Glucomannans 15 3.6 Kết luận 15 4. ỨNG DỤNG CỦA XANTHAN 16 4.1 Ứng dụng trong thực phẩm 16 4.2 Ứng dụng trong mỹ phẩm 18 4.3 Ứng dụng trong công nghiệp dầu mỏ 18 4.4 Ứng dụng trong dược phẩm 19 5. CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA XANTHAN GUM 19 6 MỘT SỐ QUY TRÌNH ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM 20 6.1 Sản xuất Xanthan Gum 20 6.2 Quy trình sản xuất nayonaise 21

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM - - TIỂU LUẬN PHỤ GIA THỰC PHẨM ĐỀ TÀI 14: XANTHAN GUM GV: LÊ VĂN NHẤT HOÀI LỚP: DHTP7B (SÁNG THỨ TIẾT 4-6) NHÓM 14 TRẦN THÀNH QUÍ 11000367 ĐÀO NGỌC LAN 11000067 HỎA THỊ THANH THỦY 11000287 NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG 11002687 NGUYỄN THÀNH DUY 10041771 TP.HỒ CHÍ MINH MỤC LỤC Phụ gia thực phẩm XANTHAN GUMS GIỚI THIỆU VÀ LỊCH SỬ RA ĐỜI XANTHAN GUM 1.1 Giới thiệu Xanthan gum loai polysaccharide ngoại bào tổng hợp chủng Xanthaomonas capestris ( Xanthomonas campestris loại vi khuẩn gây bệnh mục đen cải, hoa lơ loại rau mỏng khác.) Trong nước lạnh Xanthan gum hòa tan dễ dàng hinhg thành nên dung dịch có độ nhớ cao nồng độ thấp (khoảng 1% w/w) Vì cố tính chất chất tạo độ nhớt cho hầu hết thực phẩm dạng lỏng gọi “chất lỏng giả dẻo” (pseudoplastic) Khác với loại gum khác ,dung dịch Xanthan gum có độ nhớt bền môi trường giới hạn nhiệt độ pH rộng Bên cạnh dung dịch có khả chống lại số tác dụng phân cắt enzim Một đặc điểm Xanthan gum phối hợp với loại gum khác nồng độ nhỏ gia tang khả tạo độ nhớt (vói Locust nean gum) nồng độ cao hình thành nên mạng lưới gel có cấu trúc mền ,dẻo có khả thuận nghịch mặt nhiệt động (với Locust bean gum Konjac mannan) Xanthan gum nghiên cứu nhiều lĩnh vực đặc biệt công nghệ thực phẩm nhằm để mởi rộng khai thác tiềm vốn có 1.2 Lịch sử dời Xanthan gum: Cách lâu, người tìm hiểu lồi Xanthomonas sản xuất khối sền sệt Cuối năm 1950, xanthan phát minh Northern Reaseach Center (NRRC), Peoria, Illinois Phụ gia thực phẩm Bà Allene Rosalind Jeanes cộng bà Viện Nông Nghiệp Hoa Kỳ (United States Department of Agriculture) tổ chức kiểm tra lồi vi sinh vật có khả sản xuất loại gum tan nước, số đó, xanthan polysaccharide tổng hợp phương pháp sinh học mà có tiềm ứng dụng lớn so với loại gum tan nước sản xuất phương pháp tự nhiên Đầu năm 1960, xanthan trở thành sản phẩm thương mại công ty Kelco với tên thương mại Kelzan (theo Whistler) khơng thích hợp cho thương mại đến năm 1964 Năm 1969, xanthan tổ chức FDA (the American Food and Drug Administration) cho phép sử dụng làm phụ gia thực phẩm sau nghiên cứu thử nghiệm động vật Nó phép sử dụng nước: Hoa Kỳ, Canada, Châu Âu (1982) Số kí hiệu E415 Các cơng ty sản xuất xanthan tiếng: Merck, Pfizer Kelco Mĩ, Rhône Poulenc Sanofi-Elf Pháp, Jungbunzlauer Úc CẤU TẠO HÓA HỌC CỦA XANTHANGUM 2.1 Cấu tạo phân tử Xanthan bao gồm cụm gốc đường lặp lại, cụm gồm gốc đường D -glucose, gốc đường D - mannose, gốc đường D - glucoronate gốc acetate, pyruvate với số lượng thay đổi Mỗi cụm đơn vị mạch chuỗi polysaccharide bao gồm gốc β – D –glucose, liên kết với liên kết – 1, glycoside Yếu tố giống với cấu trúc cellulose Mạch nhánh gồm gốc glucoronate nằm liên kết với gốc mannose Vị trí thứ gốc D-glucoronate liên kết với vị trí thứ hai gốc D mannose, vị trí thứ tư gốc D-glucoronate liên kết với vị trí thứ gốc mannose khác Mạch nhánh liên kết với mạch vị trí thứ gốc cellulose mạch vị trí thứ gốc mannose mạch nhánh Phụ gia thực phẩm Khoảng nửa số gốc mannose cuối có nhóm acid pyruvic liên kết nhóm ketal tạo vòng vị trí – gốc mannose Gốc mannose lại liên kết với acetyl vị trí thứ Xanthan gum chứa ion dương hóa trị Na, K Mạch nhánh mạch thẳng xoắn chặt với tạo thành hình dạng bền chặt 2.2 Khối lượng phân tử : Có thể từ 0.9 triệu đến 1.6 triệu Dalton, phụ thuộc vào nguồn vi sinh vật điều kiện thực trình lên men Đơi khối lượng phân tử xanthan lên đến 13 - 50 triệu Dalton Xanthan Gum Phụ gia thực phẩm 2.3 Trang thái phân tử Xanthan phân tử sinh học xoắn đôi không đối xứng Mạch nhánh mạch thẳng xoắn chặt với tạo thành hình dạng bền chặt Các phân tử co lại hình xoắn ốc kép hình thành nên cấu trúc đặc quánh, gặp số điều kiện bị duỗi mạch làm thay đổi tính chất Mạch mạch bên bảo vệ nên làm cho xanthan tương đối bền với acid, kiềm enzyme 2.4 Phân loại Gum xanthan Gum xanthan sản phẩm lên men glucose saccharose vi khuẩn Xanthomonas campestris X Campestris loại vi khuẩn sản xuất xanthan gum chủ yếu, nhiên có số lồi khác như: Xanthomonas phaseolis, Xanthomonas malvacearum, Xanthomonas carotae, Xanthomonas manihotis, Xanthomonas jugandlis biết đến khả sản xuất polysaccharide ngoại bào tốt Nhưng đa dạng dinh dưỡng X Campestris nên sử dụng rộng rãi công nghiệp Phụ gia thực phẩm Vi khuẩn Xanthomonas campestris: Giới: Vi khuẩn Nghành: Proteobacteria Lớp: Gumma Proteobacteria Bộ : Xanthomonadales Họ : Xanthomonadaceae Giống: Xanthomonas Acid pyruvic thành phần quan trọng tác động đến khả hòa tan nước polymer Thành phần acid pyruvic xanthan khác phụ thuộc vào chủng Xanthomonas campestris (có chủng sản xuất hàm lượng acid pyruvic cao, có chủng lại sản xuất với hàm lượng thấp), điều kiện lên men điều kiện thu hồi sản phẩm TÍNH CHẤT CỦA XANTHAN GUM Xanthan gum tan tốt nước Dung dịch có độ nhớt cao thể tính chất chất lỏng “giả dẻo” (pseudoplastic) giá trị độ nhớt phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ Các dung dịch hệ nhũ tương hay gel có mặt xanthan gum bền chuyển hai trang thái lạnh đông tan giá So với gum khác xanthan gum có khả tạo độ nhớt cao nồng độ thấp (từ 0.005% đến 1%) Tính chất “ hệ giả dẻo” tạo nên liên kết nội phân tử bên sợi xanthan gum riêng rẽ để tạo thành cuộn ngẫu nhiên “random coil” Dung dịch có độ nhớt cao khơng chịu tác dụng lực cắt (shear force) giảm độ nhớt nhanh thành dạng chảy lỏng chịu tác dụng lực (khi bơm, khuấy trộn , nhai…) Điều giải thích ứng dụng nhiều thực phẩm Vì ăn thực phẩm vào ,chúng ta khơng thể ăn thực phẩm đặc , miệng Nhờ đặc tính “giả dẻo”này mà chúng trở nên mềm chảy miệng tạo cảm giác thích thú dễ chịu Phụ gia thực phẩm 3.1 Tạo dung dịch có độ nhớt Khi hòa tan nước, bị hidrate hóa cách nhanh chóng, khơng bị đóng cục tạo dung dịch có độ nhớt cao Xanthan gum có độ nhớt cao Dung dịch có nồng độ khoảng 1% có độ nhớt xấp xỉ 1000 cP đo 60 v/ph với thiết bị đo độ nhớt Brookfield model LVF 25oC Ảnh hưởng muối: độ nhớt không bị ảnh hưởng thêm lượng lớn muối, 250 g/l dung dịch NaCl làm tăng không đáng kể độ nhớt dung dịch xanthan Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt dung dịch Xanthan gum Nhiệt độ Dung dịch Xanthan gum có khả trì độ nhớt đạt đến nhiệt độ chảy lỏng (melting temperature) Tại nhiệt độ này, độ nhớt giảm cách đột ngột, thay đổi cấu trúc liên kết thuận nghịch phân tử Nhiệt độ phụ thuộc vào nồng độ muối có mặt dung dịch: nhiệt độ chảy lỏng cao nồng độ muối lớn (xem hình 2.4) nhiệt độ lên đến 100oC nồng độ NaCl 5%) Sự thay đổi độ nhớt nhiệt độ mang tính thuận nghịch, làm nguội dung dịch độ nhớt phục hồi trạng thái ban đầu Phụ gia thực phẩm Hình 2.4 – Sự phụ thuộc nhiệt độ chảy lỏng (melting temperature) Xanthan gum 1% vào nồng độ muối NaCl Sự khuấy trộn Ở trạng thái bình thường (ứng với tốc độ chảy tương đối thấp) dung dịch Xanthan gum có độ nhớt cao gấp 15 lần so với Guar gum (xem hình 2.2) gấp 100 lần so với CMC Sodium alginate Nhưng khuấy trộn tốc độ khoảng 100s-1 độ nhớt chúng xấp xỉ tiếp tục tăng vận tốc lên độ nhớt Xanthan gum lại hạ thấp gum khác nhiều lần Điều giải thích chúng dễ dàng vận chuyển qua đường ống nhờ bơm dễ dàng phun, xịt… tính chất quan trọng sử dụng xanthan gum sản xuất cơng nghiệp pH Thơng thường, pH ảnh hưởng đến độ nhớt dung dịch xanthan gum Độ nhớt cao không đổi khoảng pH rộng từ đến 12 Đặc biệt, pH thấp, dung dịch xanthan gum bền bảo quản gian dài Phụ gia thực phẩm Xanthan gum hydrate hố dung dịch acid Ví dụ, hồ tan hồn tồn dung dịch acid acetic 5%, acid sunfuric 5%, nitric 5% acid phosphoric 25% Thêm vào đó, xanthan gum hydrate dung dịch NaOH 5% Tuy nhiên, nâng nhiệt độ lên mơi trường acid gây phản ứng thủy phân (vì chúng polysaccharide) làm cho độ nhớt giảm Nồng độ Xanthan gum Nồng độ Xanthan gum thường hay sử dụng thực phẩm vào khoảng từ 0,1 đến 0,3% Ở nồng độ 1% cao hơn, dung dịch Xanthan gum có dạng giống gel Nồng độ muối vô Ảnh hưởng muối vơ lên độ nhớt tùy thuộc vào nồng độ Xanthan gum dung dung dịch Nếu nồng độ thấp 0,25% có mặt muối hố trị làm giảm nhẹ độ nhớt dung dịch Nếu nồng độ cao hơn, độ nhớt tăng lên với nồng độ muối thêm vào Mặt khác, nồng độ NaCl 0,1%, độ nhớt ổn định, nồng độ có tăng lên làm độ nhớt thay đổi chút Sự có mặt muối kim loại hoá trị (bao gồm Ca2+ Mg2+) có tác động tương tự lên độ nhớt Ảnh hưởng muối lên khả hydrate hoá dung dịch Xanthan gum: có mặt muối vơ khơng cần thiết nồng độ khoảng 1-2% ngăn cản làm giảm khả hydrate hoá của Xanthan gum vào dung dịch Tuy nhiên, để đạt đặc tính lưu biến học tính ổn định tối ưu, dung dịch phải có mặt vài muối cần thiết Thơng thường thành phần muối khống có nước máy vừa đủ để đạt điều Một lưu ý nhỏ hydrate hố cho thêm vào muối khơng gây ảnh hưởng bất lợi Một số chế phẩm xanthan gum đặc biệt KELTROL® BT có khả hydrate hóa nồng độ muối lên đến 20% Nồng độ ion dung dịch có ảnh hưởng đến cấu trúc phân tử hình thành liên kết tĩnh điện ion mang điện tích trái dấu với nhóm tích điện phân tử Điều có liên quan đến hình thành cấu trúc xoắn cuộn phân tử Xanthan gum Phụ gia thực phẩm 10 Rượu Mặc dù Xanthan gum khơng tan cồn ngun chất có khả phối hợp hoạt động tốt với cồn chúng tồn dạng dung dịch Các sản phẩm có chứa cồn cocktail hay rượu mùi sử dụng Xanthan gum chất tạo đặc tốt Enzymes Hầu hết hydrocolloid bị phân tách tác động enzyme có mặt thực phẩm Các enzyme có mặt thực phẩm thơng thường nhân tố không mong muốn protease, cellulase, pectinase, amylase chúng nhiều ảnh hưởng đến cấu trúc sản phẩm, chưa kể đến việc gây hư hỏng, làm giá trị dinh dưỡng cảm quan thực phẩm Tuy nhiên, enzyme không phân giải xanthan gum Nguyên nhân dẫn đến tính bền mơi trường enzyme xếp cấu hình khơng gian đặc biệt xanthan gum Sự xếp góp phần cản trở xâm nhập enzyme đến liên kết b-(1, 4) khung carbon chống lại phản ứng depolymerisation enzyme, chí acid kiềm Trong thực tế, chống lại tác dụng enzyme lên xanthan gum khai thác lĩnh vực chế biến loại thực phẩm mà có mặt enzyme hoạt động tất yếu sản phẩm từ dứa, hệ thống tinh bột nền, gia vị hỗn hợp… 3.2 Tính tương hợp xanthan 3.2.1 Với alcohol Tuy xanthan khơng hòa tan trực tiếp alcohol lại có khả tương thích với Những sản phẩm có chứa xanthan cơng thức thành phần thường chiếm đến 60% dung môi alcohol ethanol Ta sử dụng tính chất để làm cho cocktail, rượu có mùi chocolate trở nên đặc 3.2.2 Với loại enzyme Hầu hết dung dịch keo bị thối hóa giới hạn bới enzyme có mặt thực phẩm cellulase, pectinase, amylase, protease Tuy nhiên, xanthan không bị thối hóa bới chúng Khả kháng lại tác động enzyme xắp xếp nhánh nhánh phụ, xắp xếp chống lại tác động enzyme lên liên kết 1,4 Phụ gia thực phẩm 16 Ứng dụng thực tế quan trọng xanthan gum thực phẩm dựa khả tạo độ đặc, dẻo cho sản phẩm lỏng, làm bền nhũ tương loại sause ổn định trạng thái lơ lững hạt huyền phù nước Do có tính bền nhiệt cao nên xanthan gum sử dụng nhiều loại đồ hộp Khi thêm gel tinh bột, xanthan gum giúp cải thiện đáng kể độ bền gel trạng thái lạnh đông Xanthan gum sử dụng bánh pudding ăn liền Bột nhào làm bánh - Batters Trong trình nhào bột đầu (prepared batters), xanthan gum giúp giảm trình kết lắng bột (reduces flour sedimentation), tăng khả giữ CO2 (improves gas retention), tạo điều kiện cho men dịch chuyển tốt, góp phần tăng độ đồng bám dính Trong q trình nướng, có mặt xanthan gum giúp dễ dàng cải thiện độ chặt điều khiển thoát ẩm khỏi khối bột Trong bột nhào làm bánh kếp (pancake), xanthan gum giúp điều chỉnh độ căng, đồng thời làm tăng khả giữ khí ổn định độ nở bánh Các sản phẩm từ sữa – Dairy products Hỗn hợp xanthan gum với carrageenan galactomannan có tác dụng làm bền tốt sản phẩm sữa trạng thái lạnh lạnh đông như: kem (ice cream), kem chua (sour cream), kem đánh tiệt trùng (sterile whipping cream) sữa tái chế (recombined milk) Những hỗn hợp pha trộn dạng có nhiều ưu điểm: mang lại cho sản phẩm độ nhớt tối ưu, độ ổn định lâu, ngồi góp phần tăng khả truyền nhiệt trình chế biến, chống lại tượng sốc nhiệt (heat shock protection) dễ dàng kiểm sốt q trình hình thành tinh thể đá sản phẩm Nước sốt salad – Salad Dressing Nước sốt salad hệ nhũ tương dầu/nước có thành phần bao gồm: dầu thực vật (vegetable oil), tinh bột bắp, giấm, đường số phụ gia khác có xanthan gum đóng vai trò chất tạo đặc ổn định hệ nhũ Đây ứng dụng quan trọng phổ biến xanthan gum cơng nghệ thực phẩm Nhờ tính chất đặc biệt như: chất lỏng “giả dẻo”, bền môi trường acid muối, hoạt động hiệu nồng độ nhỏ, an tồn sử dụng… giúp cho trở thành chất làm bền lý tưởng cho việc Phụ gia thực phẩm 17 chế biến nước sốt salad Nước sốt salad có mặt xanthan gum giữ độ bền cấu trúc lâu có độ đặc gần không thay đổi gia nhiệt hay làm lạnh Nó chảy dễ dàng mà lại có độ bám dính lên bề mặt salad tốt Nồng độ sử dụng tuỳ thuộc vào hàm lượng dầu, thông thường vào khoảng 0,2 đến 0,4% 4.2 Ứng dụng mỹ phẩm Hình : 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 4.3 Ứng dụng công nghiệp dầu mỏ Trong lĩnh vực dầu khí, xanthan đóng vai trò to lớn tất giai đo ạn 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 Phụ gia thực phẩm 18 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 CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA XANTHAN GUM Chỉ tiêu vật lý  Tan hoàn toàn nước nóng nước lạnh Chỉ tiêu hóa học a) Thành phần dinh dưỡng  Năng lượng: 237 kJ/100g  Protein – 6g  Tổng lượng glucid: 78g  Chất xơ: 73g  Natri: – 2g b) Độc tố  Arsenic < (ppm)  Chì < (ppm)  Kim loại nặng < 20 (ppm)  Isopropyl alcohol < 0,075% Chỉ tiêu hóa lý  Độ ẩm max: 12%  Độ nhớt 24oC: 600 cP Phụ gia thực phẩm 19  Độ trắng > Chỉ tiêu vi sinh Hàm lượng vi khuẩn hộp cấy petri < 2000 (cfu/g) Nấm mốc: 50 tế bào/g Nấm men: 50 tế bào/g Samonella: âm tính/25g E coli: âm tính/25g MỘT SỐ QUY TRÌNH ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM 6.1 Sản xuất Xanthan Gum Xanthan gum sản xuất thơng qua q trình trao đổi chất vi khuẩn Xanthomonas campetris với xúc tác phức hợp enzyme đặc biệt Khi đó, Xanthan gum xuất bề mặt thành tế bào sản phẩm trình Trong tự nhiên, Xanthomonas campetris tìm thấy thuộc họ Brassia, điển hình cải bắp (cabbage) Sau chúng phân lập canh trường khiết để làm giống cho trình sản xuất Xanthan gum Quá trình sản xuất xanthan gum trình lên men hiếu khí tiến hành theo phương pháp lên men chìm Khi chủng vi khuẩn lên men canh trường thần khiết có chứa đường Glucose, NH 4Cl, khống sục khí liên tục Sau lên men, người ta tiến hành trùng để diệt toàn vi khuẩn có dịch lên men Thu nhận Xanthan gum thô dịch cách cho kết tủa với Isopropanol với có mặt KCl Sau ta thực trình tách tinh chế để thu chế phẩm Xanthan gum tinh tiến hành q trình sấy, nghiền đóng gói để thu sản phẩm Xanthan gum có chất lượng cao Quy trình công nghệ sản xuất xanthan gum: Phụ gia thực phẩm 20 Hình 6.1 – Sơ đồ quy trình sản xuất Xanthan gum 6.2 Quy trình sản xuất nayonaise Nguyên liệu Đậu nành Đậu nành mua siêu thị Coop mark công ty TNHH TM-DV Xuân Hồng 44/12 Phan Xích Long, P.16, Q.11, TP HCM, Việt Nam đóng gói phân phối Chỉ tiêu chất lượng bao bì sản phẩm: độ ẩm ≤ 14% Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật phân hóa học theo QĐ 46/2007/QĐ-BYT 2.1.2 Dầu đậu nành Sử dụng sữa đậu nành simply Xanthan gum đường đa có phân tử lượng lớn thu trình lên men hiếu khí nguồn carbon (đường) tác động vi khuẩn Phụ gia thực phẩm 21 thuộc họ Xanthomonas, thường Xanthomonas campestris Điều kiện cho môi trường lên men có chứa chất dinh dưỡng khác nhau, nhiệt độ lên men Ngoài khâu thu hồi sản phẩm có ý nghĩa kinh tế quan trọng 50% tổng chi phí sản xuất thuộc khâu Xanthan gum polymer sinh học có phân tử lượng lớn từ 2.106 – 20.106 phân tử gồm mạch β - (1-4) - D glucopyranose Các nhánh trisaccharide tạo nên glucose, mannose acid glucuronic Phân tử phần gốc acetyl pyruvate Cấu trúc bậc III xanthan gum cơng nhận có dạng xoắn ốc Phân tử lượng cao cấu trúc bậc III xanthan gum tạo cho đường đa có độ hòa tan tương đối cao nước dung dịch có độ nhớt cao Hơn độ nhớt biểu kiến dung dịch ổn định khoảng rộng điều kiện như: nhiệt độ, pH Đây lý chủ yếu khiến cho xanthan gum có nhiều ứng dụng đa dạng ngành công nghiệp khác Ứng dụng thương mại chủ yếu thực phẩm, làm tác nhân tạo huyền phù, độ sệt ổn định sản phẩ m Trong cơng nghiệp khai thác dầu khí, xanthan gum sử dụng nhiều để tăng độ nhớt dung dịch khoan Trong cơng nghiệp hóa nơng mỹ phẩm, dùng tác nhân huyền phù cho hoạt chất khác Quy trình sản xuất nayonaise dự kiến: Đậu nành Phụ gia thực phẩm Dầu ăn Nayonaise Khuấy Làm nguội Phối trộn Đun sôi Ngâm Đãi Lọc vỏ Xay 22 Gia vị phụ gia có xanthangummm Thuyết minh quy trình: a Ngâm [5] - Mục đích q trình ngâm: Phụ gia thực phẩm 23 Trong trình ngâm, hạt đậu hút nước trương lên Khi phân tử nước có tính lưỡng cực tác động vào liên kết phân tử protein, lipid, glucid cellulose Quá trình xảy qua giai đoạn: + Trong giai đoạn đầu xảy tượng solvate hóa, giai đoạn liên kết phân tử hạt đậu chưa bị phá vỡ trạng thái keo đông + Trong giai đoạn hai phân tử nước tiếp tục tác động làm phá vỡ liên kết hạt đậu, chuyển liên kết phân tử sang trạng thái dịch thể keo linh động nằm tế bào hạt đậu - Yếu tố ảnh hưởng: thời gian ngâm + Thời gian: ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi protein, ngắn biến đổi hạt đậu dừng lại giai đoạn (ở trạng thái keo đông), liên kết thành phần hạt đậu chưa bị phá vỡ Nếu thời gian ngâm dài xảy trình hòa tan chất khơ hạt đậu, làm hao hụt chất dinh dưỡng + Lượng nước: lượ ng nước nhiều thành phần chất khô hạt dễ hòa tan, gây tổn thất chất khơ, đồng thời gây lãng phí nước Nếu lượng nước dùng làm cho hạt đậu trương nở khơng làm giảm hiệu suất thu hồi protein + Nhiệt độ nước ngâm: nhiệt độ cao tốc độ trương nở hạt đậu nhanh khả trương nở thấp thành phần hạt đậu trạng thái keo khó hòa tan Nếu nhiệt độ thấp thời gian ngâm dài b Đãi vỏ: - Mục đích: tách vỏ khỏi nhân hạt Do hạt có chứa chất chát số glycoside có tính độc solanin có mặt nhiều lớp vỏ đậu nành nên lớp vỏ cần tách khỏi nhân để đảm bảo mùi vị thơm ngon dịch sữa - Yếu tố ảnh hưởng đến trình đãi vỏ: + Thời gian ngâm: thời gian ngâm cần đủ để làm lõng lẽo liên kết vỏ hạt nhân hạt Nếu thời gian ngâm chưa đủ trình bóc tách vỏ hạt trở nên khó khăn số hạt đậu nành có mối liên kết vỏ nhân bền chặt Phụ gia thực phẩm 24 + Nhiệt độ nước ngâm: nhiệt độ nước ngâm cao vừa phải thời gian ngâm giảm nhiệt độ cao, phân tử nước có chuyển động nhiệt nhiều nên nước dễ dàng xâm nhập qua lớp vỏ hạt, đồng thời nhiệt độ cao làm cho vỏ nhân hạt giãn nở thể tích nhiều c Xay [5] - Mục đích: dùng lực học để phá vỡ tế bào nhằm giải phóng protein, lipid glucid,…nhờ có nước hòa tan chất chuyển chúng sang dạng huyền phù - Yếu tố có ảnh hưởng: + Nếu lượng nước q xảy tượng hòa tan tạo ma sát mạnh gây tượng tăng nhiệt Nhiệt tăng làm protein biến tính, khả hòa tan protein đi, làm giảm hiệu suất thu hồi dung dịch, tăng lượng bã thải + Nếu nhiều nước làm tăng lượng hòa tan chất sau phải gia nhiệt với lượng nước lớn gây tổn hao nguyên liệu thiết bị chứa d Lọc - Mục đích q trình lọc: Mục đích trình lọc thu dịch đậu gồm có protein hòa tan, glucid, lipid loại bỏ tạp chất khác khơng hòa tan cellulose, protopectin,… - Các yếu tố ảnh hưởng đến trình lọc: + Quá trình xay: đậu xay mịn sau lọc xong, dịch lọc có tạp chất cặn cellulose xay nhỏ + Lượng nước dùng để lọc: lượng nước ít, tách khơng hết thành phần hòa tan protein, glucid, lipid Nếu lượng nước nhiều thành phần hòa tan mong muốn hòa tan hết vào nước, nồng độ chất hòa tan dịch sữa thấp làm giảm chất lượng sản phẩm sau e Đun sơi - Mục đích: gia nhiệt nhằm mục đích phá hủy enzyme kháng tripxin độc tố aflatoxin, diệt vi sinh vật, khử mùi đậu nành, phá vỡ lớp solvat (lớp nước bao quanh) tạo điều kiện cho phần tử sữa gần lại dễ keo tụ Phụ gia thực phẩm 25 - Yếu tố ảnh hưởng: + Nhiệt độ: nhiệt độ đun sôi cao gây cháy khét dịch sữa Nếu nhiệt độ thấp khơng đủ nhiệt để diệt enzyme, vi sinh vật, khử mùi dung dịch sữa +Thời gian: đun thời gian dài bốc gây tổn hao dung dịch sữa, tốn nhiên liệu Nếu thời gian ngắn khơng đủ nhiệt để diệt enzyme, vi sinh vật, khử mùi dung dịch sữa f Làm nguội -Quá trình làm nguội nhằm mục đích đưa nhiệt độ dịch sữa nhiệt độ bình thường để chuẩn bị cho trình khuấy trộn thuận lợi g Khuấy -Quá trình khuấy trộn thực để tạo hệ nhũ tương hỗn hợp dầu nước Quá trình khuấy trộn với dầu nhằm tăng giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm, vcảm quan cho sản phẩm h Phối trộn -Hỗn hợp nhũ tương sữa dầu đậu nành hòa tan loại gia vị phụ gia để tạo vị tăng liên kết thành phần ưa nước thành phần kỵ nước Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm 1: Xác định thời gian ngâm đậu nành - Mục đích thí nghiệm: Mục đích thí nghiệm xác định thời gian ngừng trình ngâm đậu nành, thời gian ngâm ngắn, đậu chưa thể bóc vỏ, thời gian ngâm dài, tổn thất chất dinh dưỡng hòa tan có đậu - Yếu tố cố định: + Khối lượng đậu nành: 100 g + Thể tích nước ngâm: 500 ml (lượng nước đủ để ngập tất hạt đậu) + Nhiệt độ ngâm: nhiệt độ thường - Yếu tố khảo sát: Thời gian ngừng trình ngâm: 2h30, 3h, 3h30, 4h, 4h30, 5h Cách tiến hành: Phụ gia thực phẩm 26 + Chuẩn bị mẫu đậu nành tạp chất đất, cát, chất bẩn bên ngồi, mẫu có khối lượng 100 g + Cho vào mẫu đậu nành thể tích nước ngâm 500 ml + Cứ sau khoảng thời gian khảo sát 2h30, 3h, 3h30, 4h, 4h30, 5h, ngừng trình ngâm, đánh giá cảm quan đậu nành Làm đậu cân khối lượng đậu nành sau ngâm + Lập tỷ lệ độ tăng khối lượng đậu nành trước sau ngâm (g/100 g) 2.3.2 Thí nghiệm 2: Xác định thể tích nước dùng để xay lọc đậu nành - Mục đích thí nghiệm: Thí nghiệm xác định thể tích nước dùng để xay lọc đậu nành Nếu thể tích nước xay lọc đậu nành q ít, khơng hòa tan hết chất có đậu nành, đặc biệt lượng protein hòa tan nước Ngược lại thể tích nước xay lọc đậu nhiều làm cho hàm lượng chất hòa tan bị giảm - Yếu tố cố định: + Khối lượng đậu nành khô: 100 g + Nhiệt độ ngâm: nhiệt độ thường + Thời gian ngâm: (kết TN 1) - Yếu tố khảo sát: Thể tích nước dùng để xay lọc đậu: 350 ml, 400 ml, 450 ml, 500 ml, 550 ml, 600 ml, 650 ml - Cách tiến hành: + Chuẩn bị mẫu đậu nành, mẫu có khối lượng đậu nành 100 g + Tiến hành ngâm khoảng thời gian xác định (đã khảo sát thí nghiệm 1) + Mỗi mẫu đậu nành sau ngâm, đem xay với thể tích nước khác nhau, 350 ml, 400 ml, 450 ml, 500 ml, 550 ml, 600 ml, 650 ml Phụ gia thực phẩm 27 + Đậu sau xay xong đem lọc, loại bỏ bã đậu nành + Dịch sữa thu được, đem đun sôi, tiếp tục nấu thêm 10 phút + Lấy dịch sữa xác định hàm lượng protein có Thí nghiệm 3: Xác định khối lượng dung dịch phụ gia xanthan gum 3% cho vào sản phẩm - Mục đích: Thí nghiệm nhằm mục đích khảo sát khối lượng dung dịch phụ gia xanthan gum 3% cần cho vào sản phẩm để tạo độ sệt cho sản phẩm, đồng thời kéo dài thời gian từ lúc sản phẩm chế biến xong đến lúc sản phẩm bị tách pha - Yếu tố cố định: + Thời gian ngâm đậu (kết TN1) + Thể tích nước dùng để xay lọc (kết TN2) + Khối lượng gia vị: muối 10 g, đường g, giấm 15 ml + Thể tích dầu ăn khuấy trộn: 30 ml + Nhiệt độ bảo quản: 5o C - Yếu tố khảo sát: Khối lượng dung dịch xanthan gum cho vào sản phẩm: 60 gam; 80 gam; 100 gam; 120 gam - Cách tiến hành: + Chuẩn bị mẫu đậu nành, mẫu có khối lượng đậu nành 100 g + Tiến hành ngâm khoảng thời gian xác định (đã khảo sát thí nghiệm 1) + Tiến hành xay đậu nành với thể tích nước xác định (kết thí nghiệm 2) Phụ gia thực phẩm 28 + Sau xay xong đậu nành, lọc nấu khoảng thời gian + Chuẩn bị 500 g sữa đậu nành với thời gian ngâm, thể tích nước xay lọc y trên, dịch sữa chuẩn bị để pha dung dịch xanthan gum 3% + mẫu sữa đậu nành khuấy với 30 ml dầu ăn, phối trộn với tỷ lệ gia vị muối 10 g, đường g, giấm 15 ml + Sau mẫu cho vào khối lượng xanthan gum khác + Quan sát sản phẩm để khảo sát thời gian sản phẩm bắt đầu bị tách pha Thí nghiệm 4: Xác định tỷ lệ gia vị cho vào sản phẩm: - Mục đích thí nghiệm: Thí nghiệm nhằm mục đích khảo sát tỷ lệ gia vị cho vào để đảm bảo cho sản phẩm có vị hài hòa mong muốn - Yếu tố cố định: + Thể tích sữa đậu nành cho phụ gia: 550 ml + Thể tích dầu ăn khuấy trộn: 30 ml + Khối lượng phụ gia xanthan gum cho vào (Kết TN 3) - Yếu tố khảo sát: Tỷ lệ muối : đường : giấm, chọn tỷ lệ khảo sát là: + gam muối : gam đường : 10 ml giấm + 10 gam muối : gam đường : 15 ml giấm + 15 gam muối : 10 gam đường : 15 ml giấm + 15 gam muối : 10 gam đường : 20 ml giấm - Cách tiến hành: + Chuẩn bị mẫu, cách chuẩn bị tương tự thí nghiệm Phụ gia thực phẩm 29 + Sau cho dầu ăn vào mẫu, tỷ lệ gia vị cho vào mẫu + Sau cho vào lượng xanthan gum xác định (kết thí nghiệm 3) + Đánh giá cảm quan sản phẩm Thí nghiệm 5: Xác định thể tích dầu ăn cho vào sản phẩm khuấy trộn - Mục đích thí nghiệm: Thí nghiệm nhằm mục đích xác định thể tích dầu ăn cho vào sản phẩm nhằm tăng giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm - Yếu tố cố định: + Thể tích sữa đậu nành cho phụ gia: 550 ml + Khối lượng phụ gia xanthan gum cho vào (Kết TN 3) + Tỷ lệ gia vị cho vào (Kết TN 4) - Yếu tố khảo sát: + Thể tích dầu ăn cho vào khuấy trộn 15 ml, 25 ml, 35 ml, 45 ml - Cách tiến hành: + Chuẩn bị mẫu thí nghiệm, cách chuẩn bị mẫu tương tự thí nghiệm trước + Trong thí nghiệm sau dịch sữa đậu nành nấu xong, sau cho gia vị phụ gia vào, tiếp đến dầu ăn cho vào với tỷ lệ khảo sát 15 ml, 25 ml, 35 ml, 45 ml 6.6 Yêu cầu cảm quan sản phẩm nayonaise Bảng 2.1 Yêu cầu cảm quan sản phẩm nayonaise Chỉ tiêu Tính chất cảm quan sản phẩm Cấu trúc Đồng nhất,mịn,có độ sệt vừa phải,có thể phết Mùi Mùi đặc trưng sản phẩm,thơm mùi đậu nành Màu Có màu trắng đục đặc trưng Phụ gia thực phẩm 30 Vị Có vị béo,hơi chua,hơi mặn Phương pháp xử lý số liệu: Phương pháp xử lý số liệu phân tích Anova Phân tích phương sai Anova để xác định mẫu phân tích khác có ý nghĩa hay khơng Giả thuyết H0: Sự khác mẫu phân tích ngẫu nhiên (chọn mức ý nghĩa 0,05%) + Nếu P-value < 0,05 khác biệt có ý nghĩa mẫu + Nếu P-value > 0,05 khơng có khác biệt có ý nghĩa mẫu Dùng Statgraphic để xử lý số liệu - Xử lý Anova: Nhập số liệu → chọn Compare → Analysic of variance → One way Anova → OK Bảng Anova Analysis xuất hiện, so sánh P-value với 0,05 - Xử lý Multiples Ranges Test: Sau có kết Anova, chọn Multiples Ranges Test → xuất bảng cho biết giá trị khác có ý nghĩa giá trị khơng khác có ý nghĩa (biểu chữ X đồng hàng khác khơng có ý nghĩa, chữ X khác hàng khác có ý nghĩa) Phụ gia thực phẩm ... Phụ gia thực phẩm Dầu ăn Nayonaise Khuấy Làm nguội Phối trộn Đun sôi Ngâm Đãi Lọc vỏ Xay 22 Gia vị phụ gia có xanthangummm Thuyết minh quy trình: a Ngâm [5] - Mục đích q trình ngâm: Phụ gia thực... cellulose Quá trình xảy qua giai đoạn: + Trong giai đoạn đầu xảy tượng solvate hóa, giai đoạn liên kết phân tử hạt đậu chưa bị phá vỡ trạng thái keo đông + Trong giai đoạn hai phân tử nước tiếp... thời gian ngâm + Thời gian: ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi protein, ngắn biến đổi hạt đậu dừng lại giai đoạn (ở trạng thái keo đông), liên kết thành phần hạt đậu chưa bị phá vỡ Nếu thời gian