Phụ gia thực phẩm tìm hiểu về xanthan gum và gellan gum

Những ảnh hưởng gellan gum vào chức năng tiêu hóa đã được nghiên cứu. Các cấu trúc hình thái của bề mặt niêm mạc ruột đã được quan sát bằng cách quét kính hiển vi electron của chuột được cho ăn gellan gum trong bốn tuần. Những con chuột được cho ăn gellan gum cho thấy giảm cân trong manh tràng và tăng cân ở nội tràng. Thời gian vận chuyển của đường tiêu hóa được rút ngắn khi bổ sung gellan gum. Không có sự khác biệt trong cấu trúc bề mặt niêm mạc đại tràng giữa các nhóm ăn cellulose và ăn gellan gum.

Trường ĐH Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh GVHD: Th.S Nguyễn Thị Hồng Yến BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH VIỆN CƠNG NGHỆ SINH HỌC-THỰC PHẨM -o0o TIỂU LUẬN MƠN PHỤ GIA THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ XANTHAN GUM VÀ GELLAN GUM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC-THỰC PHẨM GVHD : Th.S.Nguyễn Thị Hoàng Yến SVTH: Nguyễn Thị Thùy Trang SVTH: Nguyễn Thị Thùy Trang 13028331 MSSV:13028331 Trường ĐH Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh GVHD: Th.S Nguyễn Thị Hoàng Yến MỤC LỤC SƠ LƯỢC VỀ PHỤ GIA TẠO GEL .3 1.1 Khái niệm 1.2 Nguồn hydrocolloid quan trọng công nghiệp 2.XANTHAN GUM 2.1 Giới thiệu 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Lịch sử đời 2.1.3.Nguồn gốc 2.1.4.Cấu tạo 2.1.5.Tính chất 2.1.6.Các yếu tố ảnh hưởng liên quan đến trình tạo độ nhớt 2.2 Phương pháp sử dụng .8 2.3 Cơ chế tác dụng 2.4 Yêu cầu kỹ thuật phương pháp kiểm tra 10 2.5 Phương pháp sản xuất xanthangum 15 2.6 Liên quan xanthan gum 16 2.6.1 Liều lượng sử dụng số INS: 16 2.6.2 Luật sử dụng châu Âu 17 2.6.3 Luật sử dụng Mỹ: 17 2.7 Nghiên cứu có hại hay vơ hại Xanthan Gum 18 3.GELLAN GUM 21 3.1 Giới thiệu 21 3.1.1.Khái niệm: .21 3.1.2 Lịch sử đời: 21 3.1.3 Công thức cấu tạo, phân loại 22 3.1.4 Tính chất hóa lý gellan gum: 23 3.2 Phương pháp sử dụng gellan gum 25 SVTH: Nguyễn Thị Thùy Trang MSSV:13028331 Trường ĐH Công nghiệp TP Hồ Chí Minh GVHD: Th.S Nguyễn Thị Hồng Yến 3.2.1 Nhu cầu sử dụng Gellan gum 25 3.2.2.Ứng dụng thực phẩm 26 3.2.3 Ứng dụng nhiều lĩnh vực khác 29 3.3 Cơ chế tạo gel gellan gum 32 3.4 Phương pháp kiểm tra gellan gum 33 3.4.1 Định tính 33 3.5 Phương pháp sản xuất 37 3.6.Liên quan gellan gum 38 3.6.1.Chỉ số INS giới hạn tối đa gellan gum thực phẩm 38 3.6.2 Luật sử dụng số nước 39 3.7 Nghiên cứu độc tính gellan gum 40 SƠ LƯỢC VỀ PHỤ GIA TẠO GEL 1.1 Khái niệm Thuộc nhóm hydrocolloid- nhóm phụ gia tạo cấu trúc cho thực phẩm, bao gồm polymer polysaccharide, protein tan nước Hydrocolloid sử dụng rộng rãi công nghiệp với nhiều chức tạo đặc hay tạo gel hệ lỏng, ổn định hệ bọt, nhũ tương huyền phù, ngăn cản hình thành tinh thể đá đường, giữ hương Chúng phân loại tùy thuộc vào nguồn gốc, phương pháp phân tách, chức năng, cấu trúc, khả thuận nghịch nhiệt, thời gian tạo gel hay điện tích Nhưng phương pháp phân loại thích hợp cho tác nhân tạo gel cấu trúc, khả thuận nghịch nhiệt, nguồn gốc, phương pháp phân tách, thời gian tạo gel điện tích 1.2 Nguồn hydrocolloid quan trọng cơng nghiệp Thực vật: - Trong cây: cellulose, tinh bột, pectin - Gum từ nhựa cây: gum arabic, gum karaya, gum ghatti, gum tragacanth SVTH: Nguyễn Thị Thùy Trang MSSV:13028331 Trường ĐH Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh GVHD: Th.S Nguyễn Thị Hoàng Yến - Hạt: guar gum, locust bean gum, tara gum, tamarind gum - Củ: konjac mannan Tảo (Algal) - Tảo đỏ: agar, carrageenan - Tảo nâu: alginate Vi sinh vật: xanthan gum, curdlan, dextran, gellan gum, cellulose Động vật: Gelatin, caseinate, whey protein, chitosan 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả tạo gel Liên kết phân tử: - Nếu chiều dài vùng liên kết dài, lực liên kết chuỗi đủ lớn - Nếu chiều dài vùng liên kết ngắn, chuỗi không liên kết với mạnh Cấu trúc phân tử: - Những phân tử có nhánh không liên kết với chặt chẽ, tạo độ nhớt độ ổn định - Những phân tử mạch thẳng tạo gel bền Điện tích phân tử: - Polysaccharide tích điện, lực đẩy nhóm tích điện dấu ngăn cản tạo thành liên kết 2.XANTHAN GUM 2.1 Giới thiệu 2.1.1 Khái niệm Xanthan gum polysaccharide sử dụng phụ gia thực phẩm chất điều chỉnh lưu biến Là sản phẩm lên men glucose saccharose vi khuẩn Xanthomonas campestris Xanthomonas campestris loại vi khuẩn gây bệnh mục đen cải, hoa lơ loại rau mỏng khác 2.1.2 Lịch sử đời SVTH: Nguyễn Thị Thùy Trang MSSV:13028331 Trường ĐH Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh GVHD: Th.S Nguyễn Thị Hồng Yến Cách lâu, người tìm hiểu lồi Xanthomonas sản xuất khối sền sệt Cuối năm 1950, xanthan phát minh Northern Reaseach Center (NRRC), Peoria, Illinois Bà Allene Rosalind Jeanes cộng bà Viện Nông Nghiệp Hoa Kỳ (United States Department of Agriculture) tổ chức kiểm tra loài 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 2.1.3.Nguồn gốc Được khám phá lần đầu 1960, thương mại hóa lần đầu 1970 Là polysaccharide có khối lượng phân tử lớn tiết vi sinh vật Xanthomonas campestris – loài vi khuẩn rau cải Thu nhận từ trình lên men carbohydrate với Xanthomonas campestris –> tinh chế ethanol isopropanol –> sấy khô nghiền 2.1.4.Cấu tạo Cấu trúc bản: mạch cellulose (các phân tử glucose liên kết β-(1,4)) mạch bên trisaccharide SVTH: Nguyễn Thị Thùy Trang MSSV:13028331 Trường ĐH Công nghiệp TP Hồ Chí Minh GVHD: Th.S Nguyễn Thị Hồng Yến Mỗi đơn vị β-D-glucopyranosyl mạch liên kết với đơn vị β-Dglucopyranosyl –(1–>4)- β -D- glucuronopyranosyl – (1–>2)-6-O-acetyl- β -Dmannopyranosyl trisaccharide Khoảng ½ đơn vị β-D-glucopyranosyl tận có acid pyruvic liên kết 4,6cyclic acetal Mạch bên tương tác với mạch (nhờ lực liên kết thứ hai) để hình thành phân tử cứng Mạch bên trisaccharide: phân tử mannose tách biệt nhờ phân tử glucuronic acid Phân nhóm mannose tận liên kết với nhóm pyruvate & phân cịn lại có chứa nhóm acetyl Những nhóm carboxyl mạch bên thể tính anion phân tử gum Hình: Cấu trúc xanthan gum 2.1.5.Tính chất Khối lượng phân tử Xanthan gum tương tác với guar gum để tăng độ nhớt dung dịch Tương tác với locust bean gum tạo loại gel thuận nghịch với nhiệt Xanthan gum khơng hịa tan dung mơi hữu (nhưng hydrate hóa glycerol 650C) Sau hydrate hóa nước –> thêm đến 50% ethanol propanol –> không kết tủa xanthan gum Tương tác tốt với chất làm đặc khác: tinh bột, carrageenan, pectin, gelatin, agar, alginate dẫn xuất cellulose SVTH: Nguyễn Thị Thùy Trang MSSV:13028331 Trường ĐH Công nghiệp TP Hồ Chí Minh GVHD: Th.S Nguyễn Thị Hồng Yến Tính chất: hịa tan nước nóng nước lạnh, độ nhớt dung dịch cao nồng độ thấp, khơng có thay đổi rõ ràng độ nhớt nhiệt độ từ 0-100 0C (tính chất độc đáo), hịa tan ổn định môi trường acid, khả tương tác tốt với muối, tương tác với loại gum khác locust bean gum, ổn định hệ nhũ tương huyền phù, ổn định dung dịch tốt đông lạnh rã đông Xanthan gum tương hợp với nhiều loại acid hữu cơ: acetic, citric, lactic, tartaric phosphoric acid Xanthan gum có nồng độ 0.3% nước khử ion có nhiệt độ thay đổi hình dạng 400C > TP có hàm lượng muối thấp 900C –> muối giúp ổn định hình dạng có trật tự xanthan gum ổn định độ nhớt Hình: Tính chất lưu biến xanthan gum 2.1.6.Các yếu tố ảnh hưởng liên quan đến trình tạo độ nhớt Kết hợp xanthan gum locust bean gum→ gel thuận nghịch với nhiệt, tính cố kết cao, chắc, tách nước bảo quản lạnh (syneresis) Xanthan gum kết hợp Konjac → gel đàn hồi & SVTH: Nguyễn Thị Thùy Trang MSSV:13028331 Trường ĐH Công nghiệp TP Hồ Chí Minh GVHD: Th.S Nguyễn Thị Hồng Yến Độ nhớt giảm nhiệt độ tăng, khôi phục lại làm nguội Độ nhớt phụ thuộc pH, độ nhớt xanthan gum giảm pH0.3% –> thêm muối –> tăng độ nhớt Nhiệt độ làm thay đổi hình dạng theo nhiệt độ phụ thuộc vào: độ mạnh lực ion đặc trưng cấu trúc (như: hàm lượng pyruvic acid acetic acid phân tử xanthan gum) Sự hydrate hóa xanthan gum giảm có mặt muối (>1-2%) → khuyến cáo: hydrate hóa xanthan gum nước trước thêm muối Sau hydrate hóa xanthan gum chịu muối tốt (lên đến 20-30%) mà không ảnh hưởng đến độ nhớt 2.2 Phương pháp sử dụng Một đặc tính bật xanthan gum khả tạo gia tăng lớn độ nhớt chất lỏng cách thêm số lượng nhỏ xanthan gum Trong hầu hết loại thực phẩm, sử dụng mức 0.5%, sử dụng nồng độ thấp Trong thực phẩm, xanthan gum thường tìm thấy salad nước sốt Nó giúp ngăn cản tách dầu cách ổn định nhũ tương , khơng phải chất nhũ hóa Xanthan gum giúp đình hạt rắn, chẳng hạn loại gia vị Nó sử dụng thực phẩm đông lạnh đồ uống, xanthan gum giúp tạo kết cấu dễ chịu nhiều kem, với guar gum locust bean gum Kem đánh thường chứa xanthan gum, đóng vai trị chất kết dính để giữ đồng phục sản phẩm Nó phương pháp ưa thích chất lỏng dày cho người có rối loạn nuốt, khơng thay đổi màu sắc hay mùi vị thực phẩm đồ uống mức độ sử dụng điển hình SVTH: Nguyễn Thị Thùy Trang MSSV:13028331 Trường ĐH Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh GVHD: Th.S Nguyễn Thị Hoàng Yến Xanthan gum sử dụng gluten-free nướng Kể từ gluten lúa mì phải bỏ qua, xanthan gum sử dụng để cung cấp cho bột "dính" để đạt gluten Trong ngành cơng nghiệp dầu mỏ , xanthan gum sử dụng với số lượng lớn, thường để làm dày bùn khoan Nó cịn thêm vào bê tơng đổ nước, làm tăng độ nhớt bê tông ngăn chặn rửa trôi Trong mỹ phẩm, xanthan gum sử dụng để chuẩn bị gel nước, thường kết hợp với bentonite sét Nó sử dụng dầu-trong-nước nhũ tương để giúp ổn định giọt dầu chống lại kết dính Nó cung cấp độ ẩm cho da Tỷ lệ trọng lượng xanthan gum thêm vào chất lỏng có ảnh hưởng lớn tới cấu trúc chất lỏng Nếu xanthangum chiếm 0,2% trọng lượng chất lỏng dày nhẹ Một chất lỏng dày có 0,7-1,5% xanthan gum Q nhiều xanthan gum dẫn đến kết cấu nhớt khó chịu khơng mong muốn Một nhũ tương hình thành với 0,1% xanthan gum Tăng số lượng xanthan gum cho nhũ tương ổn định dày Một nhũ tương ổn định có khoảng 0,8% xanthan gum Để thực bọt, 0,2-0,8% xanthan gum thường sử dụng Số lượng lớn dẫn đến bong bóng lớn bọt dày đặc 2.3 Cơ chế tác dụng Gel tạo thành làm nguội hỗn hợp Xanthan gum trạng thái keo thực chuyển đổi cấu hình xoắn ốc đôi thành chuỗi đơn cách luyện nhiệt độ 40 - 800C Ở cấu hình chuỗi đơn, mạng lưới liên kết yếu đi, hình thành nên trạng thái giả dẻo (pseudoplastic) làm giảm độ nhớt dung dịch Trong môi trường nước: Xanthan gum bị hydrate hóa cách nhanh chóng, khơng bị đóng cục tạo dung dịch có độ nhớt cao Sự diện chuỗi tích điện âm phân tử xanthan gum làm tăng khả hydrate hóa tạo nên dung dịch xanthan gum nước lạnh Xanthan gum chất háo nước, tan nước SVTH: Nguyễn Thị Thùy Trang MSSV:13028331 Trường ĐH Công nghiệp TP Hồ Chí Minh GVHD: Th.S Nguyễn Thị Hồng Yến nóng nước lạnh Điều kiện lạnh đông/rã đông: nhờ khả liên kết với nước nên dung dịch xanthan gum bền lạnh đông rã đông Trong môi trường chứa alcohol: xanthan gum có khả tương thích với alcohol giúp đồ uống có cồn trở nên đặc Trong môi trường chứa 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 gum khơng 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 nhánh Nhờ mà ngăn cản ngưng trùng hợp enzyme, acid kiềm Trong môi trường chứa loại phụ gia tạo gel khác: Xanthan gum có khả kết hợp với nhiều chất tạo gel, tạo sệt khác locust bean gum, konjac, guar gum 2.4 Yêu cầu kỹ thuật phương pháp kiểm tra 2.4.1.Cảm quan Dạng bột màu kem 2.4.2.Yêu cầu kỹ thuật 2.4.2.1 Định tính - Độ tan: Tan nước; không tan ethanol - Tạo gel: Phải có phản ứng tạo gel đặc trưng 2.4.2.2 Độ tinh khiết Giảm khối lượng sấy khô Không 15% (nhiệt độ sấy 1050C 2,5 Tro tồn phần Acid pyruvic Khơng q 16% sau sấy Không nhỏ 1,5% Xem mô tả phần Phương pháp thử - Định tính Nitrogen Khơng 1,5% Tiến hành theo phương pháp Kjeldahl SVTH: Nguyễn Thị Thùy Trang MSSV:13028331 10 ... nguội Độ nhớt phụ thuộc pH, độ nhớt xanthan gum giảm pH