2. Hệ thống các loại Gum thực phẩm
2.4.1. Giới thiệu chung
- Agar là phycocolloid đầu tiên phát hiện vào giữa thế kỷ XVII ở Nhật Bản. Có nhiều tên gọi khác nhau ví dụ như Kanten (Nhật Bản), Dongfen (Trung Quốc).
- Agar có nhiều trong tế bào vây trụ của các loại rong đỏ (loại Rhodophyceae). Có nhiều trong các loại Gelidium, Gracilaria, Pterocladia, Ahnfeltia, … Hàm lượng agar trung bình của rong đỏ trên thế giới dao động khoảng 20 -40%. Trong khi đó thì rong đỏ Việt Nam chưa từ 24 – 45% khối lượng rong khô.
Hình 2.4.1: Một số loại tảo dùng để sản xuất agar Bảng2.4.1.1: Sự phân bố của các agar trên thế giới
Loài Địa điểm
Gelidiella acerosa Nhật Bản, Ấn Độ, Trung Quốc Gelidium amansii Nhật Bản, Trung Quốc
Gelidium cartilagineum Mỹ, Mexico, Nam Phi
Gelidium lớp sừng Nam Phi, Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha, Morocco Gelidium liatulum Nhật Bản
Gelidium lingulatam Chile Gelidium pacificum Nhật Bản Gelidium pristoides Nam Phi
Gelidium sesquipedale Bồ Đào Nha, Morocco
Graciliria spp Nam Phi, Philippines, Chile, Trung Quốc, Ấn Độ, Hoa Kỳ Pterocladia capilacea Ai Cập, Nhật Bản, New Zeland
Pterocladia Lucida New Zeland Ahnfeltia plicata Liên Xô
Bảng2.4.1.2 : Sản lượng agar trên thế giới (1980)
Quốc gia Sản lượng ( tấn )
Hàn Quốc 11308
Chile 7100
Tây Ban Nha 5000
Nhật Bản 4000 Philippines 1470 Mexico (1977) 1200 Argentina 1200 Bồ Đào Nha 1100 Morocco 1000 2.4.2. Cấu tạo:
Cấu tạo cơ bản của Agar gồm các đơn vị D-galactose và L-galactose. Chúng liên kết với nhau theo kiểu Beta-1.3 D-galactose và Beta-1.4 L- galactose, cứ khoảng 10 đơn vị Galactose thì có một nhóm Sunfat ở đơn vị Galactose cuối. Trong mạch Polisaccharit của Agar có dạng liên kết Ester ở cacbon thứ 6 của Acid sunfurit (Jones, Peat 1942).
Hình 2.4.2.1: Cấu tạo của agar
Agarose là thành phần tạo gel chính của gar, có khoảng 1/10 các đơn vị galactose bị ester hóa. Hàm lượng agarose đóng vai trò quan trọng đối với điện tích của toàn phân tử và đối với tính chất của gel như: độ bền, độ đàn hồi, nhiệt độ tạo gel, nhiệt độ nóng chảy của gel. Là một polysaccharide trung tính, chiếm số lượng nhiều (50 – 90%) cấu tạo mạch chính: b-D galactopyranose và 3,6-anhydro-a-L-galactopyranose liên kết xen kẽ nhau bằng liên kết b-1,4 và a-1,3. Nó tạo nên tính đông của agar. Mạng lưới của agarose gel có chứa xoắn kép hình thành từ tay trái gấp ba xoắn. Những xoắn kép được ổn định bởi sự hiện diện của các phân tử nước bị ràng buộc bên trong các khoang xoắn kép. Ở bên ngoài, nhóm hydroxyl cho phép agar kết hợp lên đến 10.000 phân tử nước để tạo suprafibers.
Hình 2.4.2.2: Cấu tạo agarose
Agaropectin là một polysaccharide tích điện âm, các phân tử ngắn hơn agarose và số lượng ít hơn. Cấu trúc của nó là mạch nhánh và bị sunfat hóa. Nó là thành phần không tạo gel, có mức độ este hóa lớn hơn agarose, ngoài ra còn có acid pyruvic làm cho agar có tính nhầy. Nếu có một cầu nối giữa 2 sulfat gel sẽ trong hơn, cầu nối này thường không bền, dễ bị phá hủy nếu tiếp xúc với các hóa chất tạo phức EDTA, ehxametaphotphat , tripolyphotphatnatri...
Hình 2.4.2.3: Cấu trúc agropectin
2.4.3. Phân loại :
Tùy thuộc vào tỉ lệ khối lượng agar/nước trong quá trình hòa tan mà các nhà sản xuất chia làm 2 loại agar khác nhau:
- Agar thông thường: cần tỉ lệ agar/nước khoảng 1/30-1/32 khối lượng thì quá trình hòa tan mới đạt được tối ưu.
- Agar tan nhanh (QSA-quick soluble agar): cần tỉ lệ agar/nước khoảng 1/20-1/25 khối lượng thì quá trình hòa tan mới đạt được tối ưu.
2.4.4.Tính chất :
Agar có dạng bột màu trắng hay vàng nhạt, không mùi hay có mùi nhẹ đặc trưng,không vị. Vì vậy nó không làm ảnh hưởng đến mùi vị dặc trưng của sản phẩm.
- Tính tan:
Agar không tan trong nước lạnh, tan một ít trong ethanol amine và tan được trong nước nóng. Agar có khả năng hòa tan với lượng nước 30 – 50 lần khối lượng, lượng agar trong nước trên 10 % sẽ tạo nên một hỗn hợp sệt.
Agar thông thường và agar tan nhanh có tỉ lệ agar/nước khác nhau trong quá trình hòa tan điều này dẫn đén sự khác nhau về mức đọ hòa tan của agar trong nước.
- Sự tạo gel của agar
Quá trình tạo gel xảy ra khi làm lạnh dung dịch agar. Dung dịch agar sẽ tạo gel ở nhiệt độ khoảng 40 - 50°C và tan chảy ở nhiệt độ khoảng 80-85°C.
2.4.5. Cơ chế tạo gel của agar:
Quá trình hình thành gel và độ ổn định của gel bị ảnh hưởng bởi hàm lượng aga và khối lượng phân tử của nó. Kích thước lỗ gel khác nhau phụ thuộc vào nồng độ agar, nồng độ agar càng cao kích thước lỗ gel càng nhỏ. Khi làm khô gel có thể tạo thành một màng trong suốt, bền cơ học và có thể bảo quản lâu dài mà không bị hỏng.
Hình 2.4.5: Cấu trúc gel của agar
Khả năng tạo gel phụ thuộc vào hàm lượng đường agarose. Sự có mặt của ion sunfat làm cho gel bị mờ, đục. Do đó tránh dùng nước cứng để sản xuất. Chúng có khả năng giữ mùi vị, màu, acid thực phẩm cao trong khối gel nhờ nhiệt độ nóng chảy cao (85 -90°C). Gel agar chịu được nhiệt độ chế biến 100°C, pH 5–8, có khả năng trương phồng và giữ nước. Không dùng agar
trong môi trường pH < 4 và có nhiều chất oxy hóa mạnh. Agar có thể tạo đông ở nồng độ thấp, đây là tính chất quan trọng được ứng dụng nhiều trong chế biến thực phẩm.
2.4.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến gel agar :
- Nhiệt độ:
Trong môi trường trung tính, aga không chịu ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt độ - Trong môi trường acid, aga sẽ biến đổi mạnh khi nhiệt độ thay đổi.
- Các thành phần khác có mặt trong gel:
Khả năng tạo gel tăng lên nếu sử dụng sacchrose và gum chiết từ hạt bồ kết bagai và bị giảm nếu có mặt tinh bột. Thành phần aga/gelatin rất quan trọng. Dung dịch chứa 1% agar và 4% gelatin có nhiệt độ chảy khối gel là 90oC nhưng nếu lượng gelatin là 8% thì mạng gelatin sẽ hình thành và hệ gel sẽ bị yếu đi, dễ chảy hơn và nhiệt độ chảy gel chỉ còn 40oC.
2.4.7. Ứng dụng:
Agar được sử dụng trong sản phẩm mứt trái cây thay thế cho pectin nhằm làm giảm hàm lượng đường trong sản phẩm.
Hình 2.4.7.1: Sản phẩm mứt trái cây
Agar thường được bổ sung trong sản phẩm mứt trái cây nhằm cải thiện cấu trúc gel của mứt, trong trường hợp pectin thương phẩm có khả năng tạo gel kém, hoặc điều kiện môi trường không tối ưu ( hàm lượng đường nhỏ hơn 50% ), hàm lượng chất khô không cao, PH > 4. Nhưng agar thường tạo cấu trúc gel cứng, dòn, không có độ mềm dẻo, do đó thường dùng chất đồng tạo gel là pectin thay thế gelatin trong một số sản phẩm thịt và cá.
Hình 2.4.7.2: Sản phẩm thịt
Trong sản xuất kẹo: Agar là một chất tạo gel rất tốt, thông thường aga được sử dụng với hàm lượng 1-1,5% khối lượng so với lượng đường trong hỗn hợp kẹo. Do gel agar bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và acid nên người ta cho aga vào hỗn hợp kẹo khi nhiệt độ khoảng 60oC và trước khi cho acid vào hỗn hợp. Điều kiện tối ưu cho quá trình tạo gel là pH = 8-9.
Hình 2.4.7.3: Sản phẩm kẹo Jelly được sản xuất từ loại agar có polysaccharid mạch ngắn. Agar không được hấp thụ vào cơ thể trong quá trình tiêu hoá do đó aga được sử dụng sản xuất các loại bánh kẹo chưa ít năng lượng. Aga còn được sử dụng vào môi trường nuôi cấy vi sinh vật. Ngoài ra còn được sử dụng trong các sản phẩm yoghurt, sữa chocolate, Tuy nhiên, agar giữ mùi không tốt lắm nhạy cảm với acid và bề mặt khó bảo quản nên trong một số trường hợp, aga được thay thế bằng các chế phẩm tinh bột hay pectin.
2.4.8. Ưu điểm khi sử dụng agar:
- Khả năng tạo gel cứng tại nồng độ rất thấp.
- Không cần bất kỳ chất hỗ trợ nào, không ảnh hưởng vị của sản phẩm.
- Có sự khác biệt giữa nhiệt độ nóng chảy và tạo gel: 400°C đông đặc, 800°C nóng chảy làm cho agar rất dễ sử dụng.
- Có khả năng cạnh tranh với các chất tạo đông khác, không những về đặc tính kỹ thuật mà còn có lợi về kinh tế.
- Không cần đường và pH trong quá trình tạo đông. Trong trường hợp nồng độ đường cao, agar có thể có các nội phản ứng làm tăng lực bền gel.
- Có khả năng chống lại các phản ứng phân hủy do enzim, dùng làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật rất tốt.
- Có khả năng chống lại phân hủy acide (trừ trường hợp môi trường pH < 4). - Không màu, không vị nên không ảnh hưởng đến vị tự nhiên của sản phẩm.
TƯ LIỆU THAM KHẢO
1. Phụ gia thực phẩm - Đàm Sao Mai – NXB Đại Học Quốc Gia Tp.HCM
2. Giáo trình Hóa học và phụ gia thực phẩm – PGS.TS. Nguyễn Duy Thịnh – NXB Thông tin và truyền thông
3. https://www.wikipedia.org/ 4. http://drhealthbenefits.com/food-bevarages/snack/health-benefits-of-arabic-gum 5. https://draxe.com/what-is-xanthan-gum/ 6. http://www.sinhhocvietnam.com/forum/showthread.php?t=1018&page=3 7. http://www.agrogums.com/ 8. http://www.sciencedirect.com/science/journal/03088146 9. http://forum.foodnk.com/forum.php