KHẢO SÁT TÌNH TRẠNG SỬ DỤNG KEO ưa NƯỚC GELATINE, PECTIN, DẪN XUẤT CELLULOSE

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM LÊ THỊ HỒNG ÁNH BÁO CÁO TIỂU LUẬN PHỤ GIA THỰC PHẨM Đề tài: KHẢO SÁT TÌNH TRẠNG SỬ DỤNG KEO ƯA NƯỚC GELATINE, PECTIN, DẪN XUẤT CELLULOSE Nhóm: 06 Sinh viên thực hiện: Hồ Trúc Linh 2005181128 Nguyễn Ngọc Lan Anh 2005180213 Nguyễn Trà My 2005181155 Nguyễn Bảo Trâm 2005180528 TP HỜ CHÍ MINH, NĂM 2020 Mục lục Gelatin 1.1 Gelatin ? 1.2 Đặc tính 1.2.1 Độ nhớt tính chất hịa tan 1.2.2 Cường độ gel 1.2.3 Độ bền 1.2.4 Nhiệt độ tạo gel nhiệt độ chảy gel 1.2.5 Điểm đẳng điện (IEP) 1.2.6 Sự ảnh hưởng pH 1.3 Cách sử dụng 1.4 Vai trò Pectin 2.1 Pectin ? .8 2.2 Đặc tính 2.2.1 Độ bền pectin .10 2.2.2 Độ hòa tan pectin 11 2.2.3 Sự tạo gel pectin 11 2.3 Cách sử dụng 13 2.4 Vai trò, ứng dụng 13 Dẫn xuất cellulose 14 3.1 Giới thiệu chung dẫn xuất cellulose .14 3.2 CMC 15 3.2.1 Đặc tính 15 3.2.1.1 Độ hòa tan .15 3.2.1.2 Độ nhớt 15 3.2.1.3 Kỹ thuật phân tán hòa tan CMC 16 3.2.1.4 Tính chất lưu biến CMC 16 3.2.1.5 Tính chất giữ nước 16 3.2.1.6 Ảnh hưởng acid 16 3.2.1.7 Ảnh hưởng muối 16 3.2.1.8 Sự cộng hưởng 16 3.2.1.9 Tương tác với protein .17 3.2.1.10 Ảnh hương đến kiểm soát tinh thể đá tinh thể đường 17 3.3 3.3.1 Độ hòa tan tạp gel gia nhiệt 18 3.3.2 Tích chất hoạt dộng bề mặt 18 3.3.3 Ảnh hưởng chất hòa tan 19 3.4 Methyl cellulose hydroxypropylmethyl cellulose 17 Vai trò, ứng dụng 19 Ứng dụng 20 4.1 Gelatine 20 4.2 Pectin 22 4.3 Dẫn xuất cellulose: 25 Mục lục hình ảnh Hình 1-1 Bột gelatine Hình 1-2 Đơn vị cấu trúc collagen/gelatine Hình 1-3 Gelatin nguyên liệu thiếu làm loại thạch trái .7 Hình 1-4 Bột gelatine Hình 2-1 Pectin chiết xuất từ táo Hình 2-2 Chuỗi galactorunan với liên kết α (1,4) methyl hóa phần pectin Hình 2-3 Bốn kiểu đơn vị acid galacturonic chuỗi pectin .10 Hình 2-4 Cơ chế tạo gel liên kết hydro 12 Hình 2-5 Mơ hình tạo gel kiểu “trứng-hộp” LMP 13 Hình 4-1 Kẹo dẻo có chứa gelatine 22 Hình 4-2 Kẹo dẻo xốp .22 Hình 4-3 Sữa chua trái 23 Hình 4-4 Mứt đơng 25 Hình 4-5 Sản phẩm bánh 27 Hình 4-6 Nước ép ổi 28 Hình 4-7 Sản phẩm bánh mì 29 Hình 4-8 Sản phẩm bánh 30 Hình 4-9 Khoai tây chiên 31 Gelatin 1.1 Gelatin gì? Gelatin (INS 428) loại keo ưa nước có chất protein thu từ thủy phân collagen có mơ liên kết động vật, chủ yếu da xương heo, bò, cá,… Bột Gelatin hai dạng tồn gelatin ứng dụng ngành thực phẩm (bột Gelatin Gelatin), dùng để chế biến ăn với cơng dụng tạo đặc, kết dính cho bánh (pudding, mousse, panna cotta…), làm thạch, làm kẹo dẻo, nấu chè… Hình 1-1 Bột gelatine Đây nguyên liệu làm bánh thiếu để làm nhiều tráng miệng như: marshmallow, kẹo dẻo, pudding, mousse, panna cotta, loại thạch,… 1.2 Đặc tính - Keo gelatin đun siêu quánh với mùi đặc biệt, ưu điểm lớn keo gelatin có độ liên kết tốt, mang lại độ bền cao chịu cọ sát mạnh Đó lý loại keo nhiều người tiêu dùng ưa chuộng.  - Quy trình sản xuất gelatin có mức ảnh hưởng lớn đến đặc tính nó, bao gồm hai quy trình:  Quy trình acid (quy trình A)  Quy trình kiềm (quy trình B)  Hai quy trình xác định tính chất gelatin cường độ gel, độ nhớt, điểm đẳng điện (IEP) - Gelatin thành phần thu từ phá hủy cấu trúc bậc cao mước độ thủy phân khác collagen - Một phân tử collagen (tropocollgen) có khối lượng phân tử khoảng 300.000 Dalton, protein chứa chuỗi polypeptide xoắn với nhau, chuỗi khoảng 1000 gốc acid amin Dãy acid amin xếp bất thường, nhiên gốc acid amin lại xuất gốc glycine Hình 1-2 Đơn vị cấu trúc collagen/gelatine  Và nhìn chung, thứ tự xếp dãy acid amin collagen gelatin 1.2.1 Độ nhớt tính chất hịa tan - Do cấu trúc diện nhóm có tính chất tích ion dọc theo chuỗi, nên gelatin có độ hóa tan tốt khả giữ nước cao - Có thể trương nở nước lạnh nước ấm - Dung dịch gelatin có độ nhớt thấp dễ dàng xử lý nhiệt độ thấp (50-70oC) - Độ nhớt gelatin phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ, hàm lượng ion, pH khối lượng phân tử gelatin 1.2.2 Cường độ gel - Sự tạo gel gelatin tái xếp chuỗi phân tử riêng biệt thành lưới có trật tự - Hàm lượng chất ion thấp, cường độ gel độ nhớt cao - Dùng đơn vị Bloom (g) để đo độ mạnh gel gelatin (là khối lượng tác động lên gel mà chịu được) - Trong sản phẩm thương mại, gelatin chia thành ba nhóm  Gelatin có độ Bloom thấp (< 25)  Gelatin có độ Bloom trung bình (150-200)  Gelatin có độ Bloom cao (> 220) 1.2.3 Độ bền - Gelatine bị thủy phân nhiều yếu tố acid, kiềm, nhiệt độ, enzyme, chiếu xạ Không bị ảnh hưởng đáng kể điều kiện tiệt trùng UHT - Ở nhiệt độ 60-65oC gelatin bị thủy phân đặc biệt pH < pH > - Nồng độ gelatine thấp → thủy phân nhanh - Sau làm nguội, gelatin bền thực phẩm có chứa acid tồn trử điều kiện thường 1.2.4 Nhiệt độ tạo gel nhiệt độ chảy gel - Gelatine tạo gel nồng độ tối thiểu 0,8% làm nguội - Nhiệt độ tạo gel phụ thuộc vào nồng độ - Gel gelatin có tính thuận nghịch nhiệt q trình đơng tụ tạo gel – chảy gel – tạo gel…có thể lặp lại vài lần mà khơng làm dặc tính, cường độ gel 1.2.5 Điểm đẳng điện (IEP) - Acid amin gelatin có chứa nhóm amin nhóm carboxyl nên có tính lưỡng tính - Điểm đẳng điện điểm có giá trị pH mà nhóm amin (NH 3+) tích điện dương tương đương với nhóm carboxyl (COO-) tích điện âm, tạo ch phân tử gelatin trung hòa điện - Tại giá trị IEP độ trương nở, độ nhớt tạo gel gelatin có giá trị cực tiểu; độ đục, cường độ gel, tách nước có giá trị cực đại 1.2.6 Sự ảnh hưởng pH - pH có ảnh hưởng định đến tính chất gelatin - Cường độ gel tất loại gelatin bị giảm pH < pH > → gelatin khơng thể tạo gel phân tử có tích điện âm dương vượt trội, làm cho phân tử gelatin tương tác với tạo vùng nối để hình thành nên mạng lưới gel 1.3 Cách sử dụng      Đối với Gelatin dạng lá: Bước 1: Ngâm Gelatin với nước lạnh gấp lần tỷ lệ thời gian 10 phút Bước 2: Vớt Gelatin ngâm mềm, vắt nhẹ cho nước Bước 3: Với lạnh, bạn cho Gelatin vắt vào chén, hòa muỗng canh nước cho vào khuấy hỗn hợp nóng cần làm đơng (lưu ý hỗn hợp trạng thái sôi) Với nóng, bạn cho trực tiếp Gelatin vào hỗn hợp nóng (khơng sơi) khuấy tan hết Bước 4: Sau thực xong bước trên, bạn cho thành phẩm vào ngăn mát tủ lạnh Thời gian cho vào tủ lạnh tùy thuộc vào u cầu ăn tiếng để ăn có độ đơng lạnh cần thiết Hình 1-3 Gelatin nguyên liệu thiếu làm loại thạch trái  Đối với Gelatin dạng bột  Với Gelatin dạng bột, bạn cần hòa bột Gelatin với nước lạnh thực bước với Gelatin cho vào chung với bột làm bánh Nếu cơng thức bánh có thêm trái nên xay nhuyễn trái trước cho vào chung để bột Gelatin phát huy tác dụng tốt 1.4 Vai trị - Có thể nói, keo gelatin vĩ mơ phân tử với đặc tính bật thiếu ngành công nghiệp Khi ứng dụng nấu tan chảy nhiệt độ từ 60-80 độ C, sau đem lăn vào bánh phớt vải bị, lăn cát cơng bóng với nhiều cỡ hạt khác nhau, thường sử dụng loại cát màu đen có đầy đủ cạnh sắc tạo độ bền chống lại công phá bề mặt kim loại Ngồi ra, keo gelatin cịn có khả liên kết gel, kiểm sốt nhiệt độ nóng chả độ nhớt Bên cạnh, với hình thành ổn định bọt nhũ tương độ pH đóng tầm quan trọng ứng dụng cơng nghiệp xi mạ kim loại Hình 1-4 Bột gelatine - Một giá trị lớn của keo gelatin là có khả hình thành dung dịch suốt, dung dịch đông lại làm lạnh tan đun nóng, làm tăng độ nhớt hình thành lớp màng bề mặt giúp bảo vệ chi tiết phủ keo bên - Kẹo gelatin loại thực phẩm chiết xuất từ tự nhiến, protein tinh khiết, khơng chứa thành phần biến đổi gen, gluten, cholesterol, chất béo carbohydrate hạn chế tình trạng bị dị ứng với gelatin - Gelatin sản xuất chế biến dạng viên nang cứng nhão ứng dụng y tế, giải phẫu trộn, xốp cầm máu, làm chất phụ gia thực phẩm, bảo quản thực phẩm đóng hộp, bánh kẹo, làm thịt giăm bơng nhiều ngành công nghiệp thực phẩm khác - Keo gelatin công nghiệp xem chất cung cấp yếu để dán gỗ, chất kết dinh, gạc, cát, in ấn, - Ngoài ra, loại keo ứng dụng rộng rãi ngành dệt, in, nhuộm, nhựa, điện tử, quốc phịng, mực in, bao bì cao su, dán tay chân mỹ nghệ, trang điểm gel tóc số lĩnh vực công nghiệp khác Pectin 2.1 Pectin ? - Pectin (INS 440) loại keo thực phẩm polysaccharide có hầu hết loại thực vật cạn Ở thực vật, với cellulose, chúng đóng vai trị quan trọng cấu trúc thành tế bào  - Nói cách khác, pectin một chất bột, có màu (từ màu trắng nâu nhạt) được chiết xuất chủ yếu từ loại trái cây họ cam quýt, số loại trái khác táo, cà chua, mận Hình 2-5 Pectin chiết xuất từ táo Pectin có hai loại:  Loại pectin khơng tan: tồn chủ yếu ở thành tế bào (dưới dạng kết hợp với polysaccharide araban)  Loại pectin hòa tan: tồn chủ yếu ở dịch tế bào 2.2 Đặc tính - Trong sản xuất thực phẩm, có hai loại pectin ứng dụng  Loại có mức % methyl ester hóa cao (> 50%), viết tắt HMP (high methyl pectin)  Loại có mức % methyl ester hóa thấp (< 50%), viết tắt LMP (low methyl pectin) - Với mục đích kiểm sốt pH, pectin chọn với muối đệm citrate, tartrate phosphate - Trong thực vật, pectin có thành phần phức tạp với cá nhánh bên chứa số loại đường trung tính - Nhưng sản phẩm thương mại, nhánh bị lược bỏ quy trình chiết xuất sản xuất pectin → pectin thương mại xem chuỗi mạch thẳng tạo từ khoảng 100-200 gốc acid anhydrogalacturonic nối với liên kếtα (1,4) với số nhóm carboxyl ester hóa nhóm methyl  Đây xem khung chứa acid galacturonic đồng gọi homogalacturonan (HGA) 3.3 Methyl cellulose hydroxypropylmethyl cellulose - Methyl cellulose (MC, INS 461) hydroxypropylmethyl cellulose (HPMC, INS 464) ether cellulose không ion, hòa tan nước - Các dẫn xuất dạng bột rời, màu sáng, mùi vị trung tính hút ẩm CMC - Khi cellulose phản ứng với methyl chloride tạo MC, nhóm OH thay nhóm methyl Cịn HPMC, cellulose phản ứng với methyl chloride propylene oxide  CTCT methyl cellulose  CTCT HPMC 3.3.1 Độ hòa tan tạp gel gia nhiệt - MC HPMC hòa tan nước lạnh Độ hòa tan bị ảnh hưởng giá trị DP loại mức độ thay - Khẳ không hòa tan gia nhiệt ứng dụng đáng quan tâm MC HPMC Điều đặc trưng tính chất đặc biệt tạo gel gia nhiệt kết tủa xảy nâng nhiệt độ lên - Khi tăng nhiệt độ MC HPMC, làm dụng dịch giảm nhẹ độ nhớt Khi dung dịch đạt tới nhiệt độ tạo gel, độ nhớt tăng đột ngột Sau đó, độ nhớt cường độ gel trì giá trị cố định - Cấu trúc nhiệt độ tạo gel phụ thuộc vào loại mức độ thay  VD:  MC tạo gel nhiệt dộ thấp gel có cấu trúc cứng, giịn, dễ gãy  HPMC tạo gel nhiệt độ cao (63-80oC) gel có cấu trúc mềm - Sự tạo gel gia nhiệt khử hydrate hóa (tách nước hấp thu) polymer Hiện tượng giải thích làm yếu tương tác polymer – nước tăng cường tương tác polymer – polymer Các phân tử nước hình thành liên kết hydrogen chung quanh phân tử polysaccharide, Quá trình gia nhiệt phá vỡ cấu trúc liên kết cho phép hình thành liên kết phân tử polymer 3.3.2 Tích chất hoạt dộng bề mặt - MC HPMC có hoạt tính bề mặt đặc kỵ nước nhẹ - Dung dịch MC HPMC có hoạt tính bề mặt tăng tùy thuộc vào loại mức độ thay - Tính chất ứng dụng hệ nhũ cho phép “nhốt” khơng khí cách dễ dàng trình khử diễn chậm 3.3.3 Ảnh hưởng chất hòa tan - MC HPMC dung nạp tương thích với loại muối dung thực phẩm Sự có mặt dung dịch muối ăn 2% làm hạ thấp nhiệt độ tạo gel dung dịch MC HPMC 2% tới 10-15oC 3.4 Vai trò, ứng dụng 3.4.1 Trong sản xuất nước uống Việc sử dụng riêng rẽ kết hợp với chất keo khác dùng để giữ ổn định pha rắn dung dịch Ngoài cịn có khả ngăn cản phân ly tinh dầu/nước sản phẩm nước Nồng độ thường sử dụng 1% 3.4.2 Trong sản xuất bánh kẹo Giúp cải thiện tính chất bạo nhão sản phẩm từ bột, sử dụng nồng độ 0,1-0,5% trọng lượng chất khô Hợp chất CMC có tác dụng làm mềm khối bột nhão, giữ ấm, kéo dài thời gian bảo quản, làm sản phẩm dễ trở lại trạng thái ban đầu, chống dính 3.4.3 Trong sản xuất dạng nước sốt Do CMC tạo sệt tốt nên CMC dược dùng để sản xuất sản phẩm nước sốt salad, sốt cà Ứng dụng 4.1 Gelatine  Sản xuất sản phẩm kẹo: Hình 4-10 Kẹo dẻo có chứa gelatine Hình 4-11 Kẹo dẻo xốp  Tính thuận nghịch nhiệt gel cho phép sản phẩm chảy trở lại để dễ dàng cho việc tái chế kẹo thành phẩm  Độ nhớt dịch syrup kẹo có gelatin cho độ nhớt thấp để dễ dàng cho trình chiết rót mà khơng bị tình trạng nhớt “dắt dây(tailing)”  Gelatine loại protein có tính chất tạo nhũ tạo xốp tốt  Khả liên kết nước mạnh ngăn chặn thành phẩm bị khơ  Tương thích hồn tồn với nhiều tác nhân cấu trúc khác (nghĩa sử dụng với nhau)  Gelatine dùng làm kẹo khơng nên ngâm nước q nhiều,vì sau đánh trộn làm bốc nước, làm cho độ ẩm kẹo cao, kẹo trở nên mềm dễ biến dạng  Kẹo chứa gelatine chia thành nhóm: Kẹo jelly (chứa 7%) kẹo dẻo xốp ( chứa 3-4%)  Sản xuất sữa chua,sữa chua trái cây: Hình 4-12 Sữa chua trái  Đặc tính gelatin đảm bảo lựa chọn cho mục đích làm bền mà khơng ảnh hưởng đến q trình lên mem lactic  Gelatine đặc biệt có ích sản xuất loại sữa chua trái chắn có tách nước từ trái khơng có chất làm ổn định  Gelatine ngăn chặn khuếch tán nước vào sản phẩm  Đặc tính quan trọng sữa chua trái cấu trúc, gelatin tác nhân cải thiện cấu trúc, làm tăng độ nhớt, làm giảm tách nước, cải thiện cảm giác ngon miệng giảm giá thành sản phẩm  Sản xuất sản phẩm sữa: - Để phát triển đa dạng sản phẩm từ sữa, ngành công nghiệp chế biến sữa sử dụng nhiều nguyên liệu, phụ gia để tạo đặc, làm ổn định tạo bọt Một số phụ gia có gelatin mà tạo nhiều lợi ích cho sản phẩm như:  Có tính chất gel thuận nghịch nhiệt, gel có độ dẻo, độ mượt mà độ chảy dễ chịu miệng  Có khả tương thích hồn tồn với sữa, casein, thành phần khác  Có tính chất tạo đặc làm bền mà không làm đông tụ casein loại muối đưa vào  Liên kết với 5-10 lần khối lượng nước, ngăn chặn tách nước sản phẩm sữa  Hoạt động chất bảo vệ keo, giúp cho đông tụ sữa casein mịn động  Cung cấp lượng tạo bọt số tính chất nhũ hóa + Gelatine dễ dàng kết hợp sữa Đầu tiên, bột gelatin trộn với đường, hương liệu, chất ổn định,…Sau hỗn hợp khuấy trộn với sữa để gelatine trương nở Trong q trình trùng, gelatin hydrate hóa hồn tồn + Các sản phẩm sữa lên men có qua trình xử lý nhiệt: sản phẩm sữa lên men làm tăng thời gian bảo quản cho sản phẩm lại làm tính ổn định cấu trúc sản phẩm dẫn đến tượng tách nước Việc bổ sung hỗn hợp gelatin tinh bột trước trùng giúp tạo cấu trúc tốt ngăn ngừa tách lỏng Cấu trúc sản phẩm ổn định gelatin dễ bị biến đổi nhiệt độ bảo quản nên kết hợp gelatin tinh bột (0,4-0,6% gelatin 11,5% tinh bột biến tính) giúp đạt hiệu cao tinh bột biến tính giúp ổn định độ nhớt khoảng nhiệt độ 5-20oC điều giúp tránh nguy tách lỏng + Trong sản phẩm calo làm từ sữa: sản phẩm calo đòi hỏi phải cắt giảm lượng chất béo chí loại khỏi sản phẩm chất béo từ sữa Thay vào loại chất béo có nguồn gốc từ thực vật kết hợp chất béo từ thực vật chất béo có sẵn sữa Để làm bền vững hệ nhũ tương cần phải có diện chất ổn định chất nhũ hóa Chất giúp đảm bảo mối liên kết với nước, cải thiện cấu trúc (độ chắc, độ đặc, độ căng) cho sản phẩm Gelatin có độ Bloom cao có khả thực chức ngồi tính thơng thường gelatin, gelatin loại có nhiệt độ tan chảy xấp xỉ nhiệt độ nhiều loại chất béo thông thường (31 - 33oC)  Trong công nghiệp sản xuất thịt: - Gelatin ứng dụng để tạo màng hàn kín khối thịt hun khói, làm tác nhân giữ nước, làm bền hệ nhũ tương tạo cấu trúc đồng cho sản phẩm thịt hộp - Gelatin sử dụng từ nhiều thập niên để sản xuất thịt đơng, sản phẩm xúc xích Vào thời điểm gelatin cịn sử dụng rộng rãi để tiêm vào thịt nhằm mục đích tăng hàm lượng protein sản phẩm - Vì khả tạo liên kết tốt với nước gelatin sử dụng để gia tăng hàm lượng ẩm hạ giá thành sản phẩm Tuy nhiên thời gian gần đây, việc sử dụng gelatin lĩnh vực bị cắt giảm tổ chức bảo vệ người tiêu dùng 4.2 Pectin  Trong sản phẩm mứt đông, jelly có hàm lượng đường cao thấp: - Vai trị pectin sản phẩm tham gia tạo gel Hình 4-13 Mứt đơng + Trong mứt đơng (jam), pectin phải đơng tụ gel nhanh chóng để đảm bảo miếng trái phân bố đồng + Trong sản phẩm jelly (loại sản phẩm có trạng thái thạch đông), pectin phải đông tụ chậm để khơng khí dung dịch trước tạo gel Loại sản phẩm Ứng dụng –Chức Mứt đông chứa hũ nhỏ Hàm lượng đường Mứt đông cao (>60%) thùng 5-10kg Mứt đông chứa thùng >10kg Tạo gel o khoảng 85-95 C Tạo gel o khoảng 70-75 C Tạo gel o khoảng 60 C Tạo gel tránh Jelly tượng “nhốt” khơng khí trước tạo gel Mứt đơng Tạo gel mà khơng có calcium Mứt đơng jelly có Tạo gel mứt Hàm lượng đường hàm lượng đương đơng jelly có thấp (