PHỤ GIA TẠO NHŨ TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

MỤC LỤCI.TỔNG QUAN1.Hệ nhũ tương2.Phụ gia ổn định nhũ tươngII.TÌM HIỂU VỀ LECITHIN.1.GIỚI THIỆU VỀ LECITHIN2.CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, CHỨC NĂNG VÀ PHƯƠNG THỨC THU NHẬN CỦA LECITHIN3.ỨNG DỤNG CỦA LECITHIN III.PHỤ GIA NHŨ HÓA TỔNG HỢP1.Mono và diglyceride của acid béo2.Một số chất phụ gia nhũ hóa tổng hợp:IV.KỸ THUẬT SỬ DỤNG CHẤT NHŨ HÓA VÀ ỨNG DỤNG1. Lựa chọn chất nhũ hóa2. Phương pháp dựa vào chỉ số HLB (HLB = Hydrophilic Lipophilic)V.Ứng dụng chất nhũ hóa trong sản xuất các sản phẩm thực phẩm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM PHỤ GIA THỰC PHẨM BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ: PHỤ GIA TẠO NHŨ TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM GVHD: SVTH: Lớp: MỤC LỤC MỤC LỤC I TỔNG QUAN Hệ nhũ tương Phụ gia ổn định nhũ tương II TÌM HIỂU VỀ LECITHIN GIỚI THIỆU VỀ LECITHIN .6 CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, CHỨC NĂNG VÀ PHƯƠNG THỨC THU NHẬN CỦA LECITHIN ỨNG DỤNG CỦA LECITHIN 16 III PHỤ GIA NHŨ HÓA TỔNG HỢP 17 Mono diglyceride acid béo 17 Một số chất phụ gia nhũ hóa tổng hợp: 21 IV KỸ THUẬT SỬ DỤNG CHẤT NHŨ HÓA VÀ ỨNG DỤNG 23 Lựa chọn chất nhũ hóa 23 Phương pháp dựa vào số HLB (HLB = Hydrophilic / Lipophilic) 25 V Ứng dụng chất nhũ hóa sản xuất sản phẩm thực phẩm .31 I TỔNG QUAN Hệ nhũ tương a Khái niệm - Nhũ tương hệ phân tán cao hai hay nhiều chất lỏng không trộn lẫn vào nhau, số tồn dạng giọt nhỏ pha bị phân tán, pha lại tồn dạng pha liên tục - Nhũ tương hệ dị thể có chưa pha lỏng không tan, phân tán khắp pha thứ hai dạng giọt hình cầu b Tính chất - Khơng ổn định nhiệt động học - Có thể tồn dạng thể lỏng có độ nhớt thấp dạng giả mỡ bán rắn dạng kem c Phân loại - Nhũ tương chia làm loại theo đặc điểm:  Nhũ tương dầu nước (oil – in – water): O/W  Nhũ tương nước dầu (water – in – oil): W/O - Nếu theo kích thước:  Nhũ tương lớn: Kích thước giọt phân tán 10-7m, có màu trắng đục, bền nhiệt động  Nhũ tương nhỏ: Kích thước giọt phân tán 10-7 – 10-9 m, thường suốt bền nhiệt động d Một số thực phẩm dạng nhũ tương Food Type of emulsion (1) Milk O/W (2) Cream A + O/W (3) Ice cream A + O/W (4) Butter and margarine W/O (5) Sauce O/W (6) Fabricated meat products O/W (7) Bakery products A + O/W e Tính ổn định nhũ tương - Diện tích bề mặt lớn sức căng bề mặt lớn Sức căng bề mặt lớn chất lỏng khó trộn lẫn  pha phân tán có xu hướng “tự giảm sức căng bề mặt” Diện tích tiếp xúc lớn Sức căng bề mặt lớn Giảm diện tích tiếp xúc Giảm sức căng bề mặt NHŨ TƯƠNG LÀ MỘT HỆ DI CHUYỂN KHÔNG ỔN ĐỊNH - Các yếu tố ảnh hưởng đến tính ổn định hệ nhũ tương:  Kích thước giọt: nhỏ có xu hướng ổn định  Độ nhớt pha liên tục: độ nhớt cao xu hướng ổn định tăng  Loại nồng độ chất nhũ hóa sử dụng  Q trình gia nhiệt, làm mát, làm đông và/hoặc khuấy đảo Phụ gia ổn định nhũ tương a Khái niệm - Là nhóm chất hoạt động bề mặt Làm ổn định phân tán đại phân tử hay hợp phần khác, nhờ vào khả làm bền hệ nhũ tương - Trong cấu trúc phân tử chất nhũ hóa có phần ưa nước phần ưa béo b Bản chất hóa học - Cho chất điện ly vơ để cung cấp điện tích cho giọt, để giọt đẩy - Các chất cao phân tử hoà tan pha liên tục để tăng độ nhớt pha để hấp thụ vào bề mặt liên pha - Các chất khơng hồ tan thấm ướt pha, hấp thụ vào bề mặt liên pha tạo vật chắn chống tượng hợp giọt - Các phân tử chất hoạt động bề mặt có tính chất lưỡng cực tự định hướng để hai cực kị nước háo nước chúng ứng với hai phía bề mặt liên pha dầu/nước Các chất hoạt động cung cấp điện tích c Phân loại - Chất nhũ hóa chia làm nhóm:  Dẫn xuất monoglyxeric ethoxy hóa  Nhóm lecithin dẫn xuất  Nhóm ester  Các dẫn xuất tạo nhũ hỗn hợp - Chia theo nguồn gốc:  Chất nhũ hóa tự nhiên  Chất nhũ hóa nhân tạo d Cơ chế tác động - Các hệ nhũ tương thường không bền nguyên nhân sau:  Sự lên hay lắng xuống giọt lỏng  Sự kết tụ giọt lỏng  Sự chảy giọt lỏng vào giọt lỏng khác - Để làm bền nhũ tương thực phẩm, ta thêm vào chất hoạt động bề mặt có tác dụng sau:  Hấp thụ chất béo nước bề mặt tiếp xúc pha  Làm giảm sức căng bề mặt phân chia pha  Tạo lớp phân chia bề mặt  Tạo điện tích dấu bề mặt pha phân tán, lực tĩnh điện chống lại lực hút Vanderwall giọt lỏng  Tạo hệ giọt lỏng phân tán có kích thước giọt nhỏ đồng  Tạo độ nhớt cao pha liên tục e Cách lựa chọn chất tạo nhũ - Trong trình sử dụng, người ta thường dùng giá trị HBL để đánh giá mức độ ưa béo hay ưa nước chất nhũ hố Từ chọn loại phù hợp với sản phẩm cụ thể - Nếu HBL thấp (có nhiều gốc ưa nước so với gốc ưa béo) chất nhũ hố phù hợp với hệ nước dầu ngược lại Ví dụ:  Sữa tươi với thành phần chất béo xấp xỉ 3%, lại 97% nước chất tan nước, hệ nhũ tương dầu nước Chất nhũ hoá cần dùng trường hợp cần có độ tan nước lớn độ tan dầu  Ngược lại, với sản phẩm magarine – thuộc loại hệ nước/dầu (dầu chất tan dầu chiếm 80-85%, pha nước khoảng 15-20), chất nhũ hố có khả tan dầu lớn khả tan nước - Thông thường chất nhũ hố có HBL khoảng 1-20 Các chất nhũ hố có HBL = 3- thích hợp cho hệ nhũ tương nước/dầu, đó, chất có HBL = 8-18 thích hợp cho hệ nhũ tương dầu/nước II TÌM HIỂU VỀ LECITHIN GIỚI THIỆU VỀ LECITHIN Trong ester acid phosphoric, lecithin hợp chất có nguồn nguyên liệu phổ biến thiên nhiên nhiều nghiên cứu tác dụng tích cực lecithin lên thể người Lecithin tên thông thường để chất hoạt động mặt chất nhũ hóa tối ưu tự nhiên Kể từ thương mại hóa cách 70 năm, có ảnh hưởng to lớn công nghiệp thực phẩm Từ sở đó, việc tổng hợp lecithin nhận quan tâm đầu tư trung tâm nghiên cứu khoa học toàn giới Trong tiểu luận này, nhóm 22 xin trình bày cách tổng quát cấu trúc tính chất chức ứng dụng lecithin CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, CHỨC NĂNG VÀ PHƯƠNG THỨC THU NHẬN CỦA LECITHIN 2.1 Cấu tạo, cấu trúc Năm 1846, Gobley chiết thành cơng Lecithin từ lòng đỏ trứng, sử dụng dung mơi ether cồn Tên Lecithin đặt theo tên “lekithos” – tiếng Hy Lạp có nghĩa “lòng đỏ trứng” Không lâu sau, Liebreich dùng nước sôi acid, tách lecithin làm phần, acid glycerophosphoric, acid stearic phần lại chưa rõ cơng thức Streker sau khám phá rằng, phần thứ ba lại là sản phẩm mà ơng chiết tách từ mật, có tên choline Acid glycerophosphoric Choline Năm 1918, Willstatter đưa cơng thức xác phân tử lecithin, gồm có acid glycerophosphoric, acid béo choline, thành phần ghép với theo nhiều cách có nhiều loại lecithin CH2OCOR1 CH2OH I I CHOCOR2 + H2O  CHO I I CH2OCOR3 CH2OH + R1COOH R2COOH R3COOH Hai phân tử acid béo hấp dẫn nên chúng xếp hướng.Đuôi acid béo chứa gốc kị nước (CH3) tạo nên phần kị nước lecithin Liên kết C2- C3 gốc glycerin bị quay vặn góc 180 làm cho nhóm P phân cực nằm chiều ngược lại với hai chuỗi acid béo, hình thành đầu ưa nước lecithin Do cấu trúc đặc biệt mà lecithin phân tử vừa ưa nước vừa kị nước 2.2 Tính chất loại lecithin thương mại thường gặp 2.2.1 Tính chất vật lý chung Các lecithin bột màu vàng, trơn, để khơng khí biến thành màu nâu, tan nước, cồn nóng, chloroform dầu, khơng tan aceton (0.003% kl/tt 5°C) 2.2.2 Tính chất hóa học chung Lecithin loại glyceropholipid nên có nhiều đặc điểm giống lipid biểu đặc điểm cấu trúc tính chất hóa học Như phản ứng thủy phân Lecithin bị thủy phân tác dụng enzyme lipase Ngoài phản ứng khác xà phòng hóa, hydro hóa, chuyển ester… 2.2.3 Lecithin đậu tương Hiện nay, đậu tương nguồn sản xuất lecithin thương mại chủ yếu Lecithin sản phẩm trình lấy dầu từ đậu tương, hỗn hợp phức tạp bao gồm phospholipid (PC, PE, PI ….), triglycerid lượng nhỏ chất khác (acid béo, phytosterol, tocoferol ….) Quá trình tinh luyện dầu ảnh hưởng đến tỷ lệ thành phần lecithin sản xuất Dầu đậu tương chứa 1.5-3.0% phospholipids, sau tinh luyện (degumming) lecithin đậu tương thô chứa 30% phospholipids Bảng 2.1: Tỷ lệ % phospholipids lecithin đậu tương Thành phần PC PE PI Phosphatidic acid # Phospholipid Phân loại hàm lượng Thấp 12.0-21.0 8.0-9.5 1.7-7.0 0.2-1.5 55.5-74.0 Trung bình 27.0-33.0 20.0-24.3 13.0-17.5 5.0-9.0 16.2-35.0 Cao 36.0-41.0 28.0-32.0 19.0-21.0 12.0 ~5.0 Bảng 2.2 Những đặc tính kĩ thuật loại Lecithin dễ tan chảy Phân tích Loại Lecithin chảy lỏng tự Acetone không tan, %min Độ ẩm, *1% max nhiên 62 Lecithin tẩy trắng dễ chảy 62 Lecithin tẩy trắng lần dễ chảy 62 Benzene không tan, % max Chỉ số acid, max Màu, độ Gardner ** max Độ nhót P 77o, max 0.3 32 10 150 0.3 32 150 0.3 32 150 * Bằng chưng cất toluene (Am Oil Chemist’s Soc, Jan 2, 1956) ** Trên dung dịch 5% dầu khoáng Bảng 2.3 Thành phần tương đối Lecithin thương mại sau Dầu đậu nành, % Lecithin hóa học, % (phosphatidyl choline) Cephaline, % (phosphatidyl ethanolamine) Inositol phosphatides, % Các phospholipid chất béo phân cực khác,% Cacbohydrat (sterol glucoside), % Inositol, mg/g Choline, mg/g 35 18 15 11 12 14 23 Tocopherol, mg/g Bitotin, 10-6g/g Acid folic, 10-6g/g Thiamine , 10-6g/g Riboflavin Acid pantothenic, 10-6g/g Pyridoxinine, 10-6g/g Niacin, 10-6g/g 1.3 0.42 0.60 0.115 0.33 0.59 0.29 0.12 Bảng 2.4 Các thơng số phân tích yếu (phương pháp AOCS), theo Eichberg(1980) Aceton khơng hòa tan Chỉ số Iod Chỉ số xà phòng hóa Phosphorus Tỷ trọng (250C) 62-65 (%) 95 196 2% 1.0305 pH Độ ẩm Chỉ số acid Benzene khơng hòa tan Chỉ số peroxide 6.6 MAX 1% MAX 30 MAX 3.0 MAX Bảng 2.5 Các nhà sản xuất yêu cầu thêm đặc tính tinh sạch, Meyer(1983) Chì Arsenic Sắt Các kim loại khác Max 10 ppm Max ppm Max 40 ppm Max 15 ppm Tổng số khuẩn lạc/g Salmonella/ 25g Nấm men, nấm mốc/g Enterobacteriaceae/g Max 5000 Khơng có Khơng có Khơng có Tạo nhũ đậu nành Lecithin đậu nành hòa tan hydrocarbon, acid béo, dầu động vật thực vật nóng Nó khơng hòa tan dung môi phân cực (như acetone) nước; với lượng nước nhỏ phân tán lecithin bị pha lỗng với nhiều nước để tạo nhũ tương mở rộng Tính chất hữu dụng yêu cầu để phân tán chẳng hạn chất hòa tan nước, chất màu, mơi 2.2.4 Tính chật Lecithin thực vật khác Các tính chất đại diên số leceithin: Bảng 2.6: Tính chất lecithin thực vật Aceton không tan (%) Phosphorus (%) Độ ẩm (%) Hình dạng bên ngồi Tính đồng Hương, mùi vị Hạt cotton 50 1.9 1.0 Nâu sậm Dạng lỏng sền sệt Đậm, có mùi Đậu phộng 72 2.4 1.0 Nâu nhạt dạng rắn dẻo Mùi nhạt, hương có vị hương khó chịu chua Nhìn chung, lecithin có độ nhớt thấp, lượng khử cao lecithin đậu nành chúng dễ thay đổi Những lecithin có ứng dụng cụ thể việc hình thành hệ nhũ tương nước dầu dầu nước việc phủ bột mà thấm ướt yêu cầu cho dạng chocolate uống bột cacao Các lecithin điều chỉnh để cải thiện tính chất ưa nước chúng, sử dụngtrong trình nướng Cất phân đoạn lecithin thực việc chiết tách lecithin tự nhiên alcohol Đoạn hòa tan alcohol tán sắc nước dễ dàng hình thành nhũ tương dầu nước đoạn khơng hòa tan hình thành nhũ tương nước dầu 2.3 Chức lecithin Lecithin cung cấp cho thể cholin inositol Lecithin lòng đỏ trứng tham gia ổn định nhũ dầu nước Người ta sử dụng dạng lecithin hydroxyl hóa để tăng tính tan chúng Lecithin phospholipid có tính hoạt động bề mặt, làm bền hệ nhũ tương Lecithin nhân tố phân tán mang lại độ nhớt mong muốn giai đoạn đảo trộn đổ khn Nó có ảnh hưởng đến q trình tạo tinh thể chất béo, chống lại tượng “fat bloom”(hiện tượng nở hoa bề mặt sản phẩm) , ảnh hưởng đến bề mặt láng bóng chocolate giữ cho có vị ngào thời gian dài trường béo Về mặt y học, lecithin có vai trò quan trọng thể người, chứng minh thực tế khoảng 30% trọng lượng não 66% chất béo gan làm chất Ngồi ra, thành phần thiết yếu tất tế bào người Hiệp hội Tim mạch Hoa Kỳ cho lecithin tốt thu thông qua thực phẩm tự nhiên, thơng qua bổ sung, khơng có trợ cấp Đê hàng ngày (RDA) thiết lập Cục Quản lý Dược Thực phẩm Mỹ (FDA) 2.4 Nguồn thu nhận phương pháp thu nhận lecithin Hầu hết tế bào người có phospholipids, phổ biến sphingomyelin (SPH), lecithin (phosphatidyl choline - PC), cephalin (phosphatidyl ethanolamin PE), phosphatidyl inositol (PI) … Hệ thống thần kinh trung ương gan chứa lượng phospholipid lớn Nó xuất cách tự nhiên tất vật chất sống, động vật thực vật, với hàm lượng cao có lòng đỏ trứng gà (8–10%) Bơ chứa 0,5 – 1,2% dầu đậu nành, nguồn lecithin thực vật rẻ tiền yếu nay, có hàm lượng khoảng 2,5% Ở động vật, trứng, sữa não chứa nhiều lượng phospholipid Lòng đỏ trứng nguồn để sản xuất lecithin thương mại trước người ta sử dụng đậu tương để thay nhằm tiết kiệm chi phí % Lipid SPH PC PE PI Trứng 2.0-4.0 68.0-72.0 12.0-16.0 0-2.0 Sữa 19.0 28.0 30.0 5.0 Não bò 4.9 48.2 24.2 7.1 2.4.1 Từ lòng đỏ trứng: Lòng đỏ trứng nguồn nguyên liệu sử dụng để chiết tách lecithin thương mại Quá trình sản xuất lecithin từ lòng đỏ trứng ngày hồn thiện nhằm nâng cao hiệu suất giảm chi phí  Tách 60 lòng đỏ trứng tươi (~800g), rửa nước đưa qua rây nhằm loại bớt màng  Thêm 2l aceton lạnh (4°C), đồng hóa thiết bị đồng vòng phút, sau để n 1h 4°C để kết tủa phospholipid protein  Lọc qua phễu Buchner, rửa tủa lần, lần với 500ml aceton, loại bỏ dung mơi lại qua chân khơng  Đồng hóa phần tủa với 2l ethanol lạnh (4°C) phút Hỗn hợp lọc qua phễu Buchner, phần tủa chiết với ethanol lần Dịch chiết ethanol gộp lại cho bốc dung môi với thiết bị bốc kiểu quay Ta thu lecithin thô ban đầu 10  Chức năng: tạo nhũ cho sản phẩm Ngồi số chức khác cải thiện ổn định; cung cấp kết cấu, cấu trúc mịn sản phẩm;… Có thể kết hợp với số chất khác để tăng cường thể tích giảm tỷ trọng staling, điều chỉnh tinh thể dầu khả giữ dầu tốt,…  - Một số ứng dụng: Nước giải khát protein để ổn định chất béo protein ngăn chặn thải loại lắng đọng, liều dùng từ 0,1 – 0,2% tổng sản phẩm - Kem: để tránh tạo thành tinh thể băng lớn, cải thiện cấu trúc mịn cung cấp kết cấu kem, cải thiện ổn định,liều dùng 0,1 – 0,2% tổng sản phẩm - Bánh mỳ: cải thiện độ mềm mỡ, cung cấp cấu trúc mịn thống nhất, giảm tỷ lệ staling, liều dùng từ 0,3 – 0,8% bột - Bánh: tăng cường thể tích, cải thiện kết cấu, kéo dài tuổi thọ, liều dùng từ – 10% dầu - Bơ thực vật: điều chỉnh tinh thể dầu, tạo phân tán nước tốt ổn định Tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà có liều lượng khác nhau, … Một số chất phụ gia nhũ hóa tổng hợp: 2.1 Polyglycerol esters acid béo (PGE): - Là chất nhũ hóa acid béo este hóa với polyglycerine, phân tán nước hòa tan dầu 19 - Hydrophilicity lipophilicity có nhiều thay đổi phụ thuộc mức độ trùng hợp loại acid béo HLB dao động khoảng – 13 - PGE có nhiều chức tùy thuộc vào điều kiện sử dụng cho mục đích khác Được sử dụng trogn nhiều loại thực phẩm khác chất tạo nhũ cho sản phẩm sữa có chứa acid muối kiểm soát kết tinh chất béo 2.2 Polyglycerol polyricinoleate (PGPR): - PGPR chất nhũ hóa W/O mạnh, chất lỏng có độ nhớt cao, có màu vàng sánh, khơng tan nước ethanol, tan chất béo dầu - PGPR sử dụng chất giảm hàm lượng chất béo độ nhớt socola 2.3 Sorbitan esters (sorbitan esters acid béo): - Là hỗn hợp este sorbitol ester sorbite - Những chất thường sử dụng chất nhũ hóa cho kem,… sử dụng lĩnh vực hạn chế đặc tính đặc biệt khác với khả nhũ tương - Được sử dụng rộng rãi chất nhũ hóa kết hợp với chất nhũ hóa khác với chức khác 2.4 Propylene glycol esters acids (PG ester): - Được liên kết liên kết ester sản phẩm thu từ ester hóa hỗn hợp monoester diester - Để tách monoester với hiệu ứng bề mặt, độ tinh khiết cao, sản phẩm monoester sản xuất cách chưng cất phân tửu monoglycetide cất Nó có tác nhân hoạt động có xu hướng giữ alpha tinh thể cấu trúc - Có thể sử dụng chất tạo bọt kết hợp với monoglyceride, nên sử dụng chất tạo bọt, bột cho bánh tráng miệng,… 2.5 Sucrose esters acid béo (sucrose ester): - Sucrose ester hỗn hợp sucrose acid béo có HLB từ – 16 - Do trải rộng HLB nên có nhiều chức khác - Nó chất nhũ hóa sử dụng kem chất phân tán cho kem bacteriocidal cho cà phê đóng hộp 2.6 Calcium stearoyl – – lactate (CSL): - Cấu tạo: 20 - Là hỗn hợp acid lactic acid stesric liên kết với canxi bao gồm acid stearic chưa phản ứng muối - CSL chất nhũ hóa anion có khả liên kết mạnh với protein sử dụng chất nhũ hóa thực phẩm bột nhào bột bánh mỳ IV KỸ THUẬT SỬ DỤNG CHẤT NHŨ HÓA VÀ ỨNG DỤNG Lựa chọn chất nhũ hóa − Yêu cầu kỹ thuật − Căn lựa chọn − Phương pháp lựa chọn a Yêu cầu chất nhũ hóa Các tính chất bắt buộc chất nhũ hóa: - Làm giảm sức căng bề mặt Hệ Dầu-Nước - Có tính ưa dầu ưa nước - Có khả tan tốt phần nước dầu - Tạo điều kiện cho phân bố hạt nhỏ pha liên tục - Tương tác với thành phần thực phẩm làm tăng thêm đặc tính sản phẩm Ví dụ: mùi vi, khả tan chảy, cảm quan Một số đặc tính cần có chất nhũ hóa thực phẩm: - Có khả làm giảm sức căng bề mặt xuống 10 dynes/cm - Có khả hấp thụ nhanh bề mặt - Có khả hoạt động tốt nồng độ thấp - Chống thay đổi hóa học - Khơng màu, mùi, khơng độc 21 - Kinh tế b Căn lựa chọn - Đặc tính mong muốn sản phẩm cần sản xuất – Mơ tả sản phẩm - Đặc tính hệ nhũ tương thực phẩm - Vai trò cơng nghệ mà chất nhũ hóa cần đảm nhiệm - Điều kiện áp dụng (quy trình sản xuất thơng số) - Danh mục chất nhũ hóa phép sử dụng - Chi phí sử dụng c Phương pháp lựa chọn: - Phương pháp số HLB (Griffin 1949, 1954) - Phương pháp H/L (More and Bell 1956) - Phương pháp water number (Greenwald et.al 1956) - Phương pháp PIT (Phase Inversion Temparature) (Shinoda 1967) - Phương pháp EIP (Emulsion Inversion Point) (Marszall 1975) - Tra cứu thông tin * Tra cứu thông tin: - Căn để tra cứu: + Nhóm phân nhóm sản phẩm + Mục đích sử dụng - Nguồn tra cứu: + Tài liệu + Internet 22 + Nhà sản xuất phân phối chất nhũ hóa + Người có kinh nghiệm Phương pháp dựa vào số HLB (HLB = Hydrophilic / Lipophilic) a Ưu nhược điểm phương pháp – HLB + Giúp sàng lọc nhanh chất nhũ hóa sử dụng Chỉ số HLB cho biết đặc tính tan chất nhũ hóa: tan nước hay dầu + Thuận tiện, tiết kiệm thời gian + Chỉ nên áp dụng với chất nhũ hóa khơng phân cực + Thang đo số HLB xác định điều kiện lý tưởng: cho hệ đơn giản có hai thành phần dầu nước thực phẩm lại hệ phức tạp, gồm nhiều thành phần khác nhau, có ảnh hưởng đáng kể đến khả hoạt động chất nhũ hóa, số HLB thực có sai lệch định so với thang đo lý thuyết b Nguyên tắc phương pháp: - Chất hệ nhũ hóa chọn phải: + Có giá trị HLB đáp ứng yêu cầu HLB hệ thực phẩm + Có chất hóa học phù hợp với hệ thực phẩm c Quy trình lựa chọn chất nhũ hóa dựa vào giá trị HLB: - Xác định chất hệ nhũ tương thực phẩm cần nhũ hóa thành phần pha - Xác định giá trị HLB yêu cầu (Required HLB) - Xác định loại/bản chất hóa học/thành phân chất nhũ hóa cần dùng - Xác định cơng thức phối trộn chất nhũ hóa để có giá trị HLB mong muốn - Xác định lượng chất nhũ hóa cần dùng Bước 1: Xác định đặc tính hệ: 23 - Xác định chất hệ nhũ tương thực phẩm thành phần pha - Trong trường hợp chưa chắn chất hệ cần thực đánh giá thử nghiệm để xác định đặc tính pha phân tán, pha liên tục - Thành phần pha hệ xác định dựa vào khả hòa tan chất cơng thức phối liệu * Phương pháp xác định loại nhũ tương: - Phương pháp Pha loãng (Dilution Test) Dựa vào khả hòa tan pha ngồi (pha liên tục nhũ tương) Nhũ tương O/W hòa tan nước Nhũ tương W/O hòa tan dầu - Phương pháp điện dẫn: Nước chất dẫn điện tốt dầu khơng dẫn điện Vì khả dẫn điện nhũ tương O/W tốt nhũ tương W/O - Phương pháp kết hợp khả hòa tan nhuộm màu: Khi trộn nhũ tương với chất màu tan nước, ví dụ amaranth, nhũ tương O/W có tượng màu phân bố hoàn toàn khối nhũ tương, nhũ tương W/O quan sát thấy giọt màu phân tán - Phương pháp huỳnh quang: Dầu có khả phát huỳnh quang chiếu tia cực tím nước lại khơng có tính chất Do ánh sáng tia cực tím nhũ tương W/O phát huỳnh quang liên tục nhũ tương O/W xuất điểm sáng lẻ tẻ Bước 2: Xác định giá trị HLB yêu cầu: - Giá trị HLB yêu cầu giá trị mà chất/hệ nhũ hóa phải thỏa mãn - Giá trị HLB yêu cầu xác định dựa vào PHA DẦU hệ thực phẩm 24 - Giá trị HLB yêu cầu xác định thơng qua: + Xác định tính tốn:  Dựa vào: Thành phần pha dầu Giá trị HLB thành phần Tỷ lệ tham gia thành phần  Giá trị HLB cần tìm xác định qua cơng thức Trong đó: HLBi: Giá trị HLB thành phần i Yi: Phần trăm thành phần i + Xác định thực nghiệm:  Sử dụng SPANS TWEENS  Chọn cặp chất nhũ hóa SPAN TWEEN (có chất hóa học)  Phối trộn SPAN TWEEN theo tỷ lệ thay đổi để tạo hỗn hợp chất nhũ hóa có giá trị HLB thay đổi khoảng giá trị HLB SPAN TWEEN chọn  Bổ sung chất nhũ hóa vào hệ thực phẩm cần nhũ hóa, lượng bổ sung khoảng từ 10- 20% khối lượng pha dầu, khuấy trộn đều, quan sát so sánh chất lượng nhũ tương sau phối trộn với hỗn hợp chất nhũ hóa có giá trị HLB khác  Giá trị HLB yêu cầu giá trị ống có hệ thực phẩm hình thành với chất lượng tốt  Trong trường hợp khơng có khác biệt đáng kể mẫu lặp lại thí nghiệm với: Lượng chất nhũ hóa bổ sung giảm bớt chất nhũ tương có chât lượng tốt Lượng chất nhũ hóa bổ sung tăng lên nhũ tương có chất lượng + Cần xác định rõ tiêu chí cần đạt hệ thực phẩm để lựa chọn xác giá trị HLB yêu cầu + Xác định kinh nghiệm: 25 Bước 3: Lựa chọn chất nhũ hóa có đặc tính phù hợp - Bên cạnh phù hợp giá trị tuyệt đối HLB, chất nhũ hóa cần phải có chất hóa học phù hợp với hệ thực phẩm - CÁCH THỰC HIỆN: + Xác định chất (đặc tính) hệ cần nhũ hóa + Lựa chọn chất nhũ hóa có chất hóa học/đặc tính phù hợp với tính chất hệ thực phẩm cần nhũ hóa - Xác định chất hóa học chất/ hệ nhũ tương: Sử dụng cặp TWEENS SPANS khác để xác định chất hóa học chất nhũ hóa phù hợp vơi hệ nhũ tương cần dùng Thực thêm thí nghiệm để xác định cụ thể hơn: Ảnh hưởng loại chất/giá trị HLB/nồng độ - Xác nhận chất nhũ hóa phù hợp: Để xác định xác hất nhũ hóa phù hợp, nên dùng cho thực phẩm cần tiến hành sàng lọc thử nghiệm thực tế để xác đinh khả nhũ hóa chất nhũ hóa thỏa mãn điều kiện số HLB chất hóa học thu - Sàng lọc chất/hệ nhũ hóa: + Xác định mục tiêu cơng nghệ mà chất nhũ hóa phải đảm nhiệm + Tra cứu tài liệu, thu thập thông tin để chọn chất/hệ nhũ hóa có giá trị HLB khoảng giá trị HLB yêu cầu đáp ứng mục tiêu cơng nghệ cần đạt 26 Chất nhũ hóa có số HLB khác chất hóa học chức khả nhũ hóa chúng khác + Căn vào nhóm/phân nhóm sản phẩm cần sản xuất biết chất nhũ hóa phép sử dụng với đối tượng sản phẩm cần sản xuất + Theo kinh nghiệm, chất nhũ hóa nên có mức độ no/khơng no tương đồng với pha dầu thành phần phối liệu: không no – không no; no – no - Một số điểm cần quan tâm: + Mỗi chất/nhóm chất nhũ hóa có ưu nhược điểm riêng + Nên kết hợp chất nhũ hóa tự nhiên chất nhũ hóa tổng hợp + Cần hiểu rõ công thức phối liệu quy trình sản xuất sản phẩm để biết xác:  pH thực phẩm  Mức độ phân tán/hòa tan chất nhũ hóa  Thơng số chế độ xử lý nhiệt sản phẩm: phù hợp với melting point chất nhũ hóa Bước 4: Xác định cơng thức phối hợp chất nhũ hóa - Phối trộn nhiều chất nhũ hóa tạo hiệu tốt so với sử dụng chất nhũ hóa đơn lẻ - Để tăng độ ổn định cần phối hợp chất nhũ hóa có giá trị HLB cao với chất nhũ hóa có giá trị HLB thấp giá trị HLB yêu cầu - CÁCH THỰC HIỆN: + Chọn tối thiểu chất nhũ hóa có giá trị HLB cao thấp giá trị HLB yêu cầu + Xác định tỷ lệ % chất nhũ hóa hỗn hợp để đạt giá trị HLB mong muốn + Lượng dùng chất nhũ hóa tính dựa theo:  Phần trăm chất nhũ hóa hỗn hợp vừa xác định,  Tỷ lệ chất nhũ hóa so vói tổng khối lượng hệ nhũ tương 27 - Công thức xác định tỷ lệ chất nhũ hóa hỗn hợp + Chất nhũ hóa A, với giá trị HLB HLBA + Chất nhũ hóa B, với giá trị HLB HLBB + X giá trị HLB yêu cầu + Tỷ lệ % A B xác định theo công thức sau: %(B) = 100 - %(A) + Hoặc dùng cơng cụ HLB Computagraph, hay phần mềm tính tốn (Excel) Bước 5: Xác định lượng đánh giá hiệu sử dụng: - Xác định lượng sử dụng + Kinh nghiệm + Tra cứu thông tin + Thử nghiệm - Đánh giá hiệu sử dụng, thông qua: + Độ ổn đinh hệ + Kích thước pha phân tán - Thủ tục đánh giá độ ổn định – nhũ tương: + Chuẩn bị mẫu:  Hòa tan thành phần tan dầu nhiệt độ cao nhiệt độ sơi thành phần có nhiệt độ sơi cao từ 5-10oC  Hòa tan thành phần tan nước với lượng nước nhỏ (Ngoại trừ muối, axit) nhiệt độ cao nhiệt độ hòa tan thành phần tan dầu từ 3-5oC  Phối trộn pha dầu vào pha nước 28  Hòa tan tiếp thành phần muối, axit với lượng nước lại + Các thơng số cần thu thập:  Thời gian tồn nhũ tương nhiệt độ phòng  Số lần nhũ tương chịu sau chu kỳ cấp đông rã đông  Thời gian bảo quản 40-50oC  Mức độ phân tách tạo thành dạng kem Lưu ý: Do hệ nhũ tương có pha, lựa chọn chất nhũ hóa cần quan tâm đến tính tan pha  Trong trình sử dụng, người ta thường dùng giá trị HLB để đánh giá mức độ ưa dầu hay ưa nước nhũ hóa  Từ lựa chọn loại phù hợp với sản phẩm cụ thể  Nếu HLB thấp (có nhiều gốc ưa nước so với gốc ưa dầu) chất nhũ hóa phù hợp với hệ nước dầu ngược lại Ví dụ: Sữa tươi với thành phần chất béo xấp xỉ 3% lại khoảng 97% nước chất tan nước, hệ nhũ tương dầu nước Chất nhũ hóa cần dùng trường hợp cần có độ tan nước lớn độ tan dầu Ngược lại với sản phẩm margarine – thuộc loại hệ nước/ dầu (dầu chất tan dầu chiếm 80- 85%, pha nước khoảng 15-20%), chất nhũ hóa cần có khả tan dầu lớn khả tan nước V Ứng dụng chất nhũ hóa sản xuất sản phẩm thực phẩm Trong bánh nướng (bánh mì, bánh bơng lan, custard, layer cake, murphy ), chất nhũ hóa sử dụng để liên kết pha nước pha chất béo lại với thân chất nhũ hóa có mang nhóm ưa nước nhóm ưa béo tạo nên cầu trúc liên kết bền vững, giúp cải thiện cấu trúc khối bột nhào, cải thiện độ xốp, độ mịn độ ẩm ruột bánh sau nướng Bánh mì:Chất nhũ hóa dùng cho bánh mì thường chia thành hai loại - loại làm dai bột loại làm mềm bột Chất nhũ hóa làm dai bột làm cho khối bột nhào trở nên hơn, giúp cải thiện cấu 29 trúc ruột bánh, tăng thể tích bánh cải thiện hình dáng cho bánh sau nướng khơng bị co rút, kết làm bánh mì có hình dáng kết cấu mong muốn Chất nhũ hóa làm mềm bột giúp cải thiện cấu trúc ruột bánh độ tươi bánh sau nướng Chất nhũ hoá thường sử dụng mono-diglycerides axit béo (E471), mono- diacetyl tartaric acid esters mono- and diglycerides axít béo (E472e) sodium calcium stearoyl-2lactylates (E481 and E482) Bánh quy: Chất nhũ hóa sử dụng bánh quy để tạo thuận lợi cho sản xuất cải thiện cảm quan sử dụng Trong bánh quy béo, chất nhũ hố đặc biệt cần thiết bánh có kết cấu tốt và cải thiện cảm quan sử dụng Chức chất nhũ hóa thay chất béo thúc đẩy q trình nhũ tương chất béo có khối bột nhào Các chất nhũ hoá thường sử dung như: Mono diacetyl este axit tartaric mono- diglycerides axit béo (E472e) este sucrose axit béo (E473) Bánh lan (Cakes):Trong khối bột bánh bơng lan (Cake batter) hệ nhũ có chứa bóng khí (air bubbles) Chất nhũ hóa sữ dụng ảnh hưởng đến số lượng kích thước bóng khí giúp cải thiện độ nở khối bột, giúp tăng thể tích cải thiện cấu trúc độ mềm mịn ruột bánh Các chất nhũ hóa thường sử dụng: mono-diglycerides axít béo (E471), lactic acid esters mono- and diglycerides axít béo (E472b;) polyglycerol esters (E475) Chocolate: Chất nhũ hóa sữ dụng sản xuất sô cô la giúp làm giảm độ nhớt, cải thiện dòng chảy khối dịch nghiền, giúp cho q trình bơm định hình sơ cô la tốt hơn, hạn chế bọt chống dính khn suốt q trình định hình kẹo sơ la Sự phát triển đốm trắng bề mặt thỏi sô cô la " hay hiểu bloom", xảy thay đổi cấu trúc tinh thể trình lưu trữ - phát triển tất yếu theo thời gian Do lưu trữ không cách (dao động nhiệt độ) tăng tốc độ hình thành hoa Chất nhũ hóa thêm vào để làm chậm phát triển, làm chocolate trơng sáng bóng ngon miệng thời gian dài 30 Các chất nhũ hóa thường sử dụng cải thiện đặc tính dòng chảy khối dịch sô cô la bao gồm lecithins (E322, E342), polyglycerol polyricinoleate (PGPR, E476), citric acid esters (E472c) ammoniumphosphatide (E442) Sorbitan tristearate (STS, E492) bổ sung giúp làm chậm trình bloom kẹo Lecithin thường sử dụng bánh kẹo chất nhũ hóa tự nhiên chất bôi trơn giúp làm giảm độ nhớt, thay thành phần nguyên liệu đắt tiền, kiểm soát tượng kết tinh đường cải thiện thuộc tính dòng chảy sơ la, giúp đồng thành phần nguyên liệu phối trộn, cải thiện hạn sử dụng cho sản phẩm, sử dụng lớp áo phủ bên sản phẩm Trong bánh nướng, Lecithin làm giảm hàm lượng chất béo lượng trứng sử dụng, giúp phân bố thành phần bột đồng đều, ổn định trình lên men, làm tăng khối lượng thể tích sản phẩm, bảo vệ tế bào nấm men bột đơng lạnh, chống dính khn Lecithin giúp tránh tượng tách lớp ca cao bơ ca cao có kẹo Caramels and toffees: Trong sản xuất kẹo caramels toffees, Chất nhũ hóa sử dụng nhằm hạn chế độ dính tạo sản phẩm đồng mà khơng có chất béo bề mặt Chất nhũ hóa thường sử dụng mono- and diglycerides axít béo (E 471) Kẹo (Sugar confectionery): Trong sản xuất kẹo, chất nhũ hóa giúp cải thiện mùi vị cấu trúc sản phẩm (i.e., làm giảm độ dính kẹo rót khn, bảo quản dính sử dụng) Chất nhũ hóa thường sử dụng: mono- diglycerides axít béo (E 471); sucrose esters axít béo (E 473) Chewing gum: Trong sản xuất chewing gum, Chất nhũ hóa sử dụng giúp cải thiện mùi vị sản phẩm ngăn chặn gum bị dính sử dụng Chất nhũ hóa sử dụngcải thiện độ xốp (mềm) khả tạo bóng bóng khí, bao gồm bóng khí to gum Các chất nhũ hóa thường sử dung: mono- diglycerides axít béo (E 471), acetic acid esters mono- diglycerides axít béo (E 472a); sucrose esters axít béo (E 473) Sản phẩm sữa: Sữa hệ nhũ tương phức tạp dung dịch keo Hệ nhũ tương bao gồm giọt béo phân tán dịch liên tục chứa protein Hàm lượng béo có sữa đa dạng, từ 0,1% sữa gầy đến 20% sữa nguyên kem Do chất nhũ hóa đóng vai trò quan trọng viêc trì ổn định hệ, tránh tượng phân tách lớp làm giảm giá trị 31 cảm quan sản phẩm Chất nhũ hóa dụng sản phẩm sữa đa số monoglycerid diglyceride acid béo rượu Chúng có tác dụng tạo thành lớp phim membrane mỏng bao quanh giọt béo có sữa từ giúp tăng ổn định bề mặt tiếp xúc giọt béo trình đồng hóa sữa Sodium alginate: alginate polysaccharide chiết xuất từ rong nâu Phaeophyceae, tồn liên kết với muối, Kali, canxi, Magie Tùy thuộc vào loại mà alginate có khả trì số loại cấu trúc sản phẩm Người ta hay sử dụng sodium alginate chất nhũ hóa ion Sodium alginate có khả tan nước lạnh thường dùng chất làm “dày” dung dịch Tuy nhiên nhược điểm sodium alginate khả hòa tan môi trường giàu canxi Người ta khắc phục nhược điểm cách thêm axit citric Sữa chua:Trong sữa chua, hàm lượng chất béo từ 0-3,5% chất béo sữa 10-15% chất béo phi sữa Chất nhũ hóa thường sử dụng có nguồn gốc tự nhiên gum biến tính, chiết xuất từ rong biển (carrageenan, alginate) gelatin Những chất có khả tạo thành gel cấu trúc, bền cấu trúc chống khả tách lớp sản phẩm có hàm lượng chất béo sữa thấp Sữa chua sản phẩm có cấu trúc hạt gel dạng keo chất nhũ hóa có tác dụng chất tạo geo, chất làm dày chất ổn định cấu trúc Kem: Kem hệ keo phức tạp, 17% chất béo sữa, 13-17% đường, 8-11% chất khô khác (đường lactose, protein, muối khống) Monoglyceride chất nhũ hóa thơng dụng sử dụng sản xuất kem Nó liên kết cạnh tranh với bề mặt protein sữa hệ nhũ tương béo nước khí nước phần làm ổn định hệ nhũ tượng béo Tuy nhiên chất ổn định polysaccharide thường liên kết với chất béo kem để làm giảm khả tạo thành tinh thể đá lớn trình bảo quản trì cấu trúc mong muốn sản phẩm cuối  Các chất nhũ hóa thường sử dụng phổ biến ngành sản xuất bánh kẹo như: o Acetic acid ester of mono-glyceride (Acetem - E472a) o Citric Acid Esters of Mono and Diglycerides (CITREM – E472c) o Distilled Monoglyceride (DMG - E471) o Diacetyl Acid Ester of Mono-diglycerides (Datem - E472e) 32 o Lactic acid ester of mono-diglycerides (Lactem - E472b) o Propylen glycol Monostearate (PGMS) o Polyglycerol Ester (PGE - E475) o Polyglycerol Polyricinoleates (PGPR - E476) o Sorbitan Mono Oleate (SMO) o Sorbitan Mono Stearate (SMS - E491) o Sorbitan Tri Stearate (STS - E492) o Sodium Stearol Lactylate (SSL - E481) o Calcium Stearol Lactylate (CSL) o Lecithin (ứng dụng cho ngành bánh; kẹo; chống dính) 33 ... 16 III PHỤ GIA NHŨ HÓA TỔNG HỢP 17 Mono diglyceride acid béo 17 Một số chất phụ gia nhũ hóa tổng hợp: 21 IV KỸ THUẬT SỬ DỤNG CHẤT NHŨ HÓA VÀ ỨNG DỤNG... thập:  Thời gian tồn nhũ tương nhiệt độ phòng  Số lần nhũ tương chịu sau chu kỳ cấp đông rã đông  Thời gian bảo quản 40-50oC  Mức độ phân tách tạo thành dạng kem Lưu ý: Do hệ nhũ tương có... Chất nhũ hóa chia làm nhóm:  Dẫn xuất monoglyxeric ethoxy hóa  Nhóm lecithin dẫn xuất  Nhóm ester  Các dẫn xuất tạo nhũ hỗn hợp - Chia theo nguồn gốc:  Chất nhũ hóa tự nhiên  Chất nhũ hóa