Tiểu luận các chất keo háo nước trong công nghệ thực phẩm

8/12/2021 Tiểu luận Các chất keo háo nước Công Nghệ Thực Phẩm Sinh viên : Nguyễn Thúy Vân Lớp 18H2B MSSV: 107180122 Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng HÓA HỌC THỰC PHẨM Các chất keo háo nước thực phẩm Trong công nghiệp thực phẩm, chất keo ứng dụng nhiều lĩnh vực chế biến sản phẩm, phát triển sản phẩm mới, l àm sản phẩm, việc tìm hiểu tính chất đặc trưng số đặc trưng chất keo giúp lựa chọn chất keo phù hợp sản phẩm Hiện nay, có nhiều sản phẩm sử dụng chất keo như: kẹo, bánh, mứt, bơ, Khái niệm chất keo Là polimer thực phẩm tan nước tạo thành dung dịch keo ( colloidall solltion) có tính nhớt Đặc điểm dung dịch keo Kích thước cấu tử hịa tan : 10-4 – 10-6 mm nhin thấy mắt thường đông tụ tác dụng pH, nhiệt độ, lực ion, Độ nhớt ( tính chất làm dày) : Phụ thuộc vào nồng độ chất keo, nhiệt độ, khối lượng phân tử, cấu trúc phân tử, pH, lực ion Khả tạo gel: gel thuận nghịch nhiệt- nơi gel hóa xảy làm lạnh đun nóng, gel khơng thuận nghịch nhiệt – nơi gel hóa xảy cách tạo liên kết chéo chuỗi polime với cation hóa trị II Một số chất tạo gel làm lạnh agar, gelatin, pectin, tinh bột , Khả kết hợp ( khả hiệp lực ): nhằm tạo tính chất mới( độ bền, tính chấ lưu biến) giảm giá thành Để có hiệp lực cần tối ưu hóa loại chất keo nồng độ Tính chất chức chất keo Thị phần chất keo quan trọng ứng dụng công nghệ thực phẩm          Làm dày (thickening): tinh bột biến tính tương ớt, gelatin yaourt Tạo gel (gelling): pectin jam, agar rau câu Ổn định bọt (stabilising foams): protein hòa tan bia Ổn định nhũ tương (stabilising emulsions): chất keo lưỡng cực Ổn định huyền phù (stabilising dispersions): nectar Ức chế hình thành tinh thể đá: ice cream  mouthfeel Ức chế kết tinh đường: gelatin kẹo dẻo  mouthfeel Tạo màng: bánh tráng Kiểm sốt giải phóng chất hương (controlled release of flavors): vi bao(microencapsulation)  Chất thay chất béo (fat replacer): low-fat food (xanthan gum số sản phẩm mayonnaise đặc biệt) Một số chất keo sử dụng CNTP 4.1 Agar a Cấu tạo Agar sulfat polysacarit tách nước sơi từ lồi tảo đỏ (Gelidium sp, Gracilarta) Thành phần cấu tạo mạch l β-D-galactos 3,6 anhydro-α-L- gaclactose xen kẻ với liên kết α - 1,3 β-1,4 Agar hỗn hợp polysacarit có chung mạch gồm thành phần chủ yếu sau: Agarose thành phần tạo gel gar, có khoảng 1/10 đơn vị galactose bị ester hóa Hàm lượng agarose đóng vai trị 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 Agaropectin thành phần khơng tạo gel, có mức độ este hóa lớn h ơn agarose, ngồi cịn có acid pyruvic Nếu có cầu nối sulfat gel h ơn, cầu nối thường không bền, dễ bị phá hủy tiếp xúc với hóa chất tạo phức EDTA, ehxametaphotphat ripolyphotphat natri b Tính chất * Tính tan Agar khơng tan nước lạnh, tan ethanol amine v 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 * Sự tạo gel agar Quá trình tạo gel xảy làm lạnh dung dịch agar Dung dịch agar tạo gel nhiệt độ khoảng 40- 500C tan chảy nhiệt độ khoảng 80-850C Gel agar có tính thuận nghịch nhiệt Khi đun nóng polymer tạo th ành khối, dung dịch nguội chuỗi bao lấy liên kết với đôi liên kết hydro để tạo thành chuỗi xoắn kép, tạo mạng lưới không gian ba chiều nhốt chất khô b ên số lượng liên kết hydro lớn Quá trình hình thành gel độ ổn định gel bị ảnh hưởng hàm lượng aga vàkhối lượng phân tử Kích thước lỗ gel khác phụ thuộc v nồng độ aga, nồng độ aga cao kích thước lỗ gel nhỏ Khi làm khơ gel tạo thành màng suốt, bền học bảo quản lâu dài mà không bị hỏng c Ứng dụng Agar chất tạo gel tốt, thông thường agar sử dụng với hàm lượng 11,5% khối lượng so với lượng đường hỗn hợp kẹo Jelly sản xuất từ loại agar có polysaccharid mạch ngắn Agar không đ ược hấp thu vào thể q trình tiêu hóa agar sử dụng sản xuất loại bánh kẹo chứa lượng Agar sử dụng sảm phẩm mứt trái thay cho pecti n nhằm làm giảm hàm lượng đường sản phẩm thay gelatin số sản phẩm thịt cá.Ngồi cịn sử dụng sản phẩm yoghurt, sữa chocolate, ng ànhbánh kẹo Agar cịn sử dụng vào mơi trường ni cấy vi sinh vật d Quy trình sản xuất Agar 4.2 Gelatin a Nguồn gốc cấu tạo Gelatin sản phẩm trình thủy phân phần collagen Collagen có cấu tạo màng sợi nhỏ, cấu trúc phận mô động vật, tồn da, xương mô liên kết Kỹ thuật biến đổi collagen tạo gelatin l bước phá hủy cấu trúc thành phần để thu dẫn xuất hòa tan gelatin Gelatin polypeptid cao phân tử dẫn suất từ collagen, thành phần protein tế bào liên kết nhiều loại động vật Cấu tạo l chuỗi acid amin gồm acid amin chủ yếu glycine, proline hydroproline Trong phân t gelatin, acid amin liên kết với tạo chuỗi xoắn ốc có khả giữ n ước Phân tử lượng gelatin khoảng vài nghìn đến vài trăm nghìn đơn vị Carbon Thành phần acid amin có gelatin l à: Aspartic acid (6 %), Arginine (8 %), Alanine (9 %), Glutamic acid (10 %), Prolin e Hydroproline (25 %), Glycine (27 %), acid amin khác (10 %).Nguyên liệu để sản xuất gelatin chủ yếu lấy từ l ò mổ, nhà máy đóng hộp xưởng thuộc da Nguồn nguyên liệu cần phải ngâm muối vôi để bảo quản b Tính chất gelatin * Cơ chế tạo gel Gelatin trương nở cho vào nước lạnh, lượng nước hấp thu gấp 5-10 lần thể tích Khi gia nhiệt bị nóng chảy, hịa tan thành lập gel làm lạnh Sự chuyển dạng từ sol sang dạng gel có tính thuận nghịch v lặp lặp lại nhiều lần Đây tính chất đặc biệt ứng dụng nhiều thực phẩm Gelatin có nhiệt độ nóng chảy thấp 27-340C Độ tan gel gelatin phụ thuộc v yếu tố nhiệt độ kích thước hạt gelatin Gelatin tan rượu dung môi hữu * Độ bền gel Độ bền gel tính theo giá trị lực cần để tạo biến dạng định hay biến dạng gây lực định Độ bền gel gelatin đ ược biểu diễn theo số đơn vị khác tùy thuộc vào phương thức kiểm tra khác Gelatin có khả tạo gel mà khơng cần phối hợp với chất khác Lực bền gel định nghĩa trọng lượng (g) cần thiết để đặt lên bề mặt gel (đường kính 21.7 mm) làm biến dạng mm c Ứng dụng gelatin Gelatin ứng dụng phổ biến công nghiệp chế biến kẹo, sữa lên men, phomat sản phẩm tráng miệng Một số lĩnh vực phổ biến sử dụng gelatin sản phẩm là: - Sản xuất kem: có tác dụng kiềm chế h ình thành tinh thể kem đường, nồng độ thường dùng 0,25 % - Kẹo dẻo: sử dụng với nồng độ 1,5 % để ngăn cản h ình thành tinh thể Rất thích hợp sản phẩm bánh kẹo nạp khí CO kẹo dẻo hay bánh xốp gelatin có tính sệt giúp ổn định bọt suốt q trình xử lý, vận chuyển dự trữ - Cơng nghệ bánh kẹo lượng thấp: có lượng thấp 14,7 KJ/g nên nghiên cứu ứng dụng sản xuất thực phẩm có giá trị lượng thấp - Trong y học: gelatin sử dụng sản xuất bao thuốc dạng thuốc viên hình thoi, với nồng độ % giúp cho bao thuốc có độ dai cần thiết Bên cạnh đó, gelatin cịn ứng dụng nhiều ngành công nghiệp chế biến khác công nghệ chế biến thịt, làm nước sốt, làm rượu, d Quy f Một số lưu ý sử dụng gelatin trình sản xuất Việc chuẩn bị gelatin sản xuất th ường gặp khó khăn sản phẩm yêu cầu có hàm lượng gelatin 10 % l chất lỏng có độ nhớt cao có tính chất lưu biến phi Newton Arabic tan nước, khơng tan chất béo, có độ nhớt thấp Độ nhớt phụ thuộc vào pH nồng độ muối Ở nồng độ cao l chất keo kết hợp với trình sấy sản phẩm hiệu Arabic ổn định mơi trường acide, arabic sử dụng tốt cho việc ổn định mùi nước Giá trị pH tự nhiên dung dịch Arabic 3,9 - 4,9 diện acide gluconic Khi thêm acide kiềm làm thay đổi độ nhớt diện tích tiếp xúc dịch keo, pH thấp th ì độ nhớt thấp ngược lại Độ nhớt đạt tối đa pH= 5,5 Hợp chất arabic thường sử dụng để giữ mùi cho sản phẩm dạng nhũ tương,giữ mùi cho sản phẩm bao gói, giữ nước chống kết tinh đường c.Ứng dụng Được sử dụng chủ yếu ngành công nghệ thực phẩm chất ổn định Nó ăn có E số E414 Gum arabic thành phần quan trọng việc khắc truyền thống sử dụng in ấn, sơn sản xuất, keo, mỹ phẩm ứng dụng công nghiệp khác nhau, bao gồm kiểm sốt độ nhớt mực ngành cơng nghiệp dệt may, tốn vật liệu cạnh tranh với cho nhiều người số vai trò       Trong sản xuất kẹo Trong sản phẩm áo lăn viên Nước giải khát hương cam, chanh Nhũ sản phẩm Sản phẩm bao vi nang… Kẹo dẻo phủ đường trái Gum Arabic tác động tăng độ dày, tạo gel, tạo bọt, tạo dung dịch có độ ẩm, giữ mùi, giữ ẩm, có chức quan trọng: Làm chậm ngăn chặn đường dẫn VÀ nhũ hóa chất béo phân bố chất nhũ tương sản phẩm.Có thể sử dụng gum arabic làm chất lượng ổn định rượu 4.6 Pectin a Nguồn gốc cấu tạo Pectin polysaccharide tồn phổ biến thực vật, l thành phần tham gia xây dựng cấu trúc tế bào thực vật Ở thực vật pectin tồn chủ yếu d ạng pectin hòa tan protopectin khơng hịa tan Dưới tác dụng acid, enzyme protopectinaza gia nhiệt protopectin chuyển thành pectin Pectin hợp chất cao phân tử polygalactoronic có đ ơn phân tử galactoronic rượu metylic Trọng lượng phân tử từ 20.000 - 200.000 đvC Hàm lượng pectin 1% dung dịch có độ nhớt cao, bổ sung 60 % đ ường điều chỉnh pH môi trường từ 3,1-3,4 sản phẩm tạo đông Cấu tạo phân tử pectin dẫn suất acid pectic, acid pectic l polymer acid D-galacturonic liên kết với liên kết 1-4-glycozide Dựa mức độ methoxy hóa este hóa, thương mại chia pectin thành loại: - Pectin methoxyl hóa cao (High Methoxyl Pectin – HMP): DE >50 % hay MI > 7% Chất làm tăng độ nhớt cho sản phẩm Muốn tạo đơng cần phải có điều kiện pH =3,1 – 3,4 nồng độ đường 60 % - Pectin methoxyl hóa thấp (Low Methoxyl Pectin – LMP): DE < 50 % hay MI < 7% Được sản xuất cách giảm nhóm methoxyl phân tử pectin Pectin methoxy thấp tạo đơng mơi trường khơng có đường Chúng thường dùng làm màng bao bọc sản phẩm c Tính chất Trong q trình bảo quản bị tách nước lão hóa Q trình tạo đơng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nguồn pectin, mức độ methoxy hóa c àng cao khả tạo đơng cao Khi sử dụng cần phải hòa tan pectin vào nước, pectin hút đủ nước sử dụng cơng đoạn cuối chế biến.Các pectin chất keo háo nước nên có khả hydrat hóa cao nhờ gắn phân tử nước vào nhóm hydroxyl chuỗi polymethyl galacturonic Ngồi ra, phân tử pectin có mang điện tích âm nên chúng có khả đẩy lẫn có khả làm giãn mạch làm tăng độ nhớt dung dịch Khi l àm giảm độ tích điện hydrat hóa làm cho sợi pectin xích lại gần v tương tác với tạo nên mạng lưới ba chiều rắn chứa pha lỏng bên d Ứng dụng Pectin chất tạo gel quan trọng sử dụng để tạo cấu trúc gel cho thựcphẩm Khả tạo gel sử dụng thực phẩm cần có ổn định nhiều pha Tác dụng tạo gel pectin đ ược sử dụng chủ yếu sản phẩm mứt trái mứt đông Tác dụng pectin tạo cấu trúc mứt đông mứt trái không bị thay đổi trình vận chuyển, tạo mùi vị thơm ngon cho sản phẩm giảm phá cấu trúc Trong số trường hợp, pectin sử dụng với carageenan để tăng hiệu tạo gel 4.7 Carrageenan a Nguồn gốc Cấu tạo carrageenan Được chiết tách từ loài rong biển gọi chung Carrageenophyte Carrageenan polysaccharide galactose –galactan Ngồi mạch polysaccharide cịn có nhóm sulfat gắn vào carrageenan vị trí số lượng khác Vì vậy, carrageenan khơng phải l polysaccharid đơn lẻ, có cấu trúc định mà galactan sulfat Mỗi galactan sulfat dạng riêng carrageenan có ký hiệu riêng Ví dụ: λ – , κ –, ι –, ν – carrageenan Trong trình chiết tách, tác động mơi trường kiềm μ-,ν-,λcarrageenan dễ chuyển hóa thành κ-, ι-, θ- carrageenan tương ứng Các carrageenan có mức độ sulfat hóa khác nhau, thí dụ κ–carrageenan (25 % sulfat), ι–carrageenan (32 % sulfat), λ–carrageenan (35 % sulfat) Các sản phẩm thương mại hóa, chiếm vị trí quan trọng thị trường polysaccharide b Tính chất * Độ tan Carrageenan tan nước độ tan phụ thuộc vào dạng, nhiệt độ, pH, nồng độ ion chất tan khác Nhóm carrageenan có cầu nối 3,6-anhydro khơng ưa nước, carrageenan khơng tan nước Nhóm carrageenan khơng có cầu nối th ì dễ tan Thí dụ λ- carrageenan khơng có cầu nối 3,6-anhydro có thêm nhóm sulfat ưa nư ớc nên tan nước điều kiện Đối với κ –carrageenan có độ tan trung bình, muối natri κ –carrageenan tan nước lạnh muối kali κ – carrageenan tan trongnước nóng * Độ nhớt Độ nhớt dung dịch carrageenan phụ thuộc v nhiệt độ, dạng, trọng lượng phân tử diện ion khác tr ong dung dịch Khi nhiệt độ lực ion dung dịch tăng độ nhớt dung dịch giảm Các carrageenan tạo th ành dung dịch có độ nhớt từ 25 – 500 Mpa, riêng κ –carrageenan tạo dung dịch có độ nhớt tới 2000 Mpa Sự liên quan tỷ lệ thuận độ nhớt trọng lượng phân tử carrageenan mơ tả công thức cân Mark -Houwink sau: Trong đó: η: độ nhớt Mw: trọng lượng phân tử trung bình K α: số phụ thuộc vào dạng carrageenan dung mơi hịa tan * Tương tác carrageenan với protein Phản ứng xảy nhờ cation có mặt nhóm protein tích điện tác dụng với nhóm sulfat mang điện âm carrageenan có tính định đến độ bền học gel * Tạo gel Carrageenan có tính chất vơ quan trọng tạo gel nồng độ thấp (nhỏ 0,5 %) Ở dạng gel mạch polysaccharide xoắn v òng lò xo xoắn với tạo thành khung xương khơng gian ba chi ều vững chất, bên chứa nhiều phân tử nước (hay dung môi) d Ứng dụng Carrageenan sử dụng nhiều dạng khác nhiều sản phẩm mà sử dụng hàng ngày, lĩnh vực thực phẩm bánh kẹo Tính phổ biến carrageenan thể đặc điểm sau: - Tham gia chất tạo đông số sản phẩm nh ư: kem, sữa, bơ, mát - Làm bền nhũ tương, giúp cho dung dịch trạng thái nhũ tương cân với mà không bị tách lớp - Có thể thay đổi kết cấu sản phẩm với tính chất hóa lý, c học mong muốn, tạo sản phẩm đơng đặc có độ bền dai - Giúp ổn định tinh thể sản phẩm bánh, kẹo ngăn chặn đ ường nước đá bị kết tinh Chính vậy, carrageenan ứng dụng rộng rãi ngành kinh tế quốc dân Góp phần đa dạng hóa sản phẩm thực phẩm * Ứng dụng cơng nghiệp sữa Carrageenan có khả liên kết với protein sữa, làm cho hạt nhũ tương sữa – nước bền vững Chính tính chất mà carrageenan thiếu công nghiệp chế biến sữa * Ứng dụng ngành thực phẩm khác Carrageenan ứng dụng nhiều lĩnh vực chế biến thực phẩm khác như: kem, phomat, bánh pudding, si rơ, đ uống lạnh, mứt đường sữa chua Các công ty chế biến thịt sử dụng carrageenan chế biến thịt carrageenan có khả tăng hiệu suất sản phẩm cách giữ n ước bên sản phẩm Ngoài ra, carrageenan thêm vào bia rượu để tạo phức protein kết lắng chúng làm cho sản phẩm  .. .Các chất keo háo nước thực phẩm Trong công nghiệp thực phẩm, chất keo ứng dụng nhiều lĩnh vực chế biến sản phẩm, phát triển sản phẩm mới, l àm sản phẩm, việc tìm hiểu tính chất đặc trưng... trưng chất keo giúp lựa chọn chất keo phù hợp sản phẩm Hiện nay, có nhiều sản phẩm sử dụng chất keo như: kẹo, bánh, mứt, bơ, Khái niệm chất keo Là polimer thực phẩm tan nước tạo thành dung dịch keo. .. giảm giá thành Để có hiệp lực cần tối ưu hóa loại chất keo nồng độ Tính chất chức chất keo Thị phần chất keo quan trọng ứng dụng công nghệ thực phẩm          Làm dày (thickening): tinh