1.4.1.1. Muối polyphosphat
Muối polyphosphat cú cụng thức phõn tử chung là M(n+2)PnO(3n+1). Cỏc anion của chỳng xếp thành chuỗi trong đú, mỗi nguyờn tử phospho liờn kết
với cỏc nguyờn tử bờn cạnh bởi hai nguyờn tử oxy (Hỡnh 1.8). Trong đú, n đặc
trưng cho mức độ polyme hoỏ và nhận cỏc giỏ trị từ 2-106. Cỏc muối
polyphosphat tương ứng với n <5 cú khả năng tồn tại tinh khiết dưới dạng
tinh thể, cỏc muối khỏc trong dóy đồng đẳng thường cú cỏc đồng phõn mạch
vũng nờn khụng tồn tại độc lập mà ở dạng cỏc hỗn hợp với nhau M O P O O P O O O M P O O O ... O M M O P O O M M
Hỡnh 1.8. Cấu trỳc phõn tử của muối polyphosphat mạch thẳng
Trong đú, M là nguyờn tử H+ hoặccatrion kim loại hoỏ trị 1 Muối polyphosphat là cỏc muối axit, trong dung dịch phõn tử
polyphosphat chứa 2 nhúm hydroxyl cú độ phõn ly khỏc nhau nờn một nhúm cú tớnh axit yếu, một nhúm cú tớnh axit mạnh. Cỏc muối kim loại kiềm của
axit polyphosphoric thỡ dễ dàng hoà tan trong nước. Trong dung dịch nước, cỏc muối polyphosphat kộm bền vững và cú giỏ trị pH gầnđiểm trung hoà thỡ rất nhớt, độ nhớt tăng dần khi chiều dài trung bỡnh của chuỗi tăng lờn. Cỏc ion
Nghiờn cứu sử dụng phụ gia thực phẩm để cải thiện chất lượng cho nem chua
polyphosphat đú cũn cú khả năng tạo thành cỏc phức chất với cỏc polyme khỏc và đặc biệt là với protein, peptit và axit nucleic [11].
Trong cụng nghệ thực phẩm, muối polyphosphat được sử dụng nhằm
cỏc mục đớch như làm tăng khả năng giữ nước, ổn định nhũ tương,…Chức
năng chớnh của polyphosphat trong thực phẩm là duy trỡ giỏ trị pH tối ưu để
kộo dài thời hạn bảo quản sản phẩm, trỏnh sự thay đổi khụng mong muốn về
màu sắc sản phẩm và sự phõn huỷ chất bộo trong xuốt quỏ trỡnh bảo quản. Polyphosphat cũng giỳp cho việc bảo vệ pha phõn tỏn, ổn định nhũ tương, duy trỡ trạng thỏi lơ lửng, điều chỉnh khả năng giữ nước và hỡnh thành gel [14]
Tỏc động chống vi sinh vật của polyphosphat trờn cơ sở hỡnh thành phứcchất với cỏc kim loại hoỏ trị 2 trong tế bào vi sinh vật, đặc biệt là cỏc ion caxi và magiờ. Chỳng làm suy giảm tớnh ổn định của thành tế bào bởi sự phỏ huỷ màng tế bào. Cỏc nghiờn cứu đó chỉ ra rằng, muối polyphosphat cú khả
năng chống lại cỏc vi khuẩn như Staphylococcus aureus, Streptococcus faecalis, Bacillus subtilis và Clostridium. Muối phosphat cũng làm giảm khả
năng chịu nhiệt của một số vi khuẩn[8]
Muối natri và kali của axit phosphoric thường được sử dụng trong cụng nghệ chế biến cỏc sản phẩm từ thịt. Cỏc muối phosphat khỏc nhau cú mức độ ảnh hưởng khỏc nhau đến khả năng giữ nước của protein và sự oxy hoỏ chất
bộo của thịt. Cỏc muối axit cú thể làm suy giảm khả năng giữ nước của thịt, cỏc muối trung hoà khụng cú đủ khả năng đú, cũn cỏc muối kiềm tạo ra pH kiềm thường cú mựi vị khụng ưa thớch làm ảnh hưởng đến chất lượng cảm
quan của sản phẩm. Thực tế sản xuất, khả năng hoà tan và độ hoà tan của
muối phosphat là điểm cần quan tõm nhất trong cụng nghệ chế biến thịt gia sỳc, gia cầm. Budeinheim đó nghiờn cứu kết hợp giữa cỏc muối phosphat và
đưa ra cỏc sản phẩm cú tờn thương mại là ABASTOL và CARNAL sử dụng
Nghiờn cứu sử dụng phụ gia thực phẩm để cải thiện chất lượng cho nem chua
Budeinheim sản xuất trực tiếp ra sản phẩm cú sự phõn bằng giữa cỏc muối mà khụng cần một sự phối trộn vật lý nào. Hỗn hợp muối phosphat đú bao gồm
muối di -, tri - và polyphosphat. Ứng dụng trong chế biến cỏc sản phẩm như
xỳc xớch, răm bụng, thịt hun khúi, thịt bũ đúng hộp,….với hàm lượng 0.2- 0.3% so với khối lượng nguyờn liệu[14]
Những ưu điểm quan trọng nhất của việc sử dụng muối phosphat trong cụng nghệ chế biến cỏc sản phẩm thịt như sau:
- Muối phosphat tỏc động đến sự phõn ly của actomiozin trong thịt nờn làm tăng khả năng giữ nước. Cải thiện cấu trỳc và độ mềm mại của sản
phẩm
- Làm giảm sự hư hỏng do oxy hoỏ trong xuốt quỏ trỡnh chế biến bởi nú cú tỏc động cụ lập cỏc ion kim loại dễ oxy hoỏ. Giảm khả năng tiềm ẩn
của sự ụi hoỏ và sự phỏt sinh màu khụng mong muốn
- Trường hợp sử dụng nước cứng trong sản xuất, cỏc muối phosphat cú khả năng cụ lập ion Ca nờn làm tăng khả năng giữ nước
- Cú khả năng điều chỉnh giỏ trị pH thớch hợp trong từng trường hợp để
protein trương nở, phồng lờn và tạo ra màu sắc thớch hợp cho sản phẩm
Từ những ưu điểm trờn của muối polyphosphat, tụi tiến hành thử
nghiệm nghiờn cứu sử dụng hỗn hợp muối polyphosphat trong sản xuất nem chua để cải thiệnđộ mềm mại và dẻo dai cho sản phẩm.
1.4.1.2. Carrageenan
Carrageenan là những polysacarit sulfat, cú cấu trỳc chung là một
polyme mạch thẳng do gốc D-galactoza và 3,6 anhydro D-galactoza kết hợp
với nhau bằng liờn kết β(1-4) và α (1-3) luõn phiờn nhau. Trong đú, cú ba thành phần chớnh đó được nghiờn cứu kỹ và cú nhiều ứng dụng trong cụng nghệ: Kappa carrageenan, iota carrageenan và lamda carrageenan.
Nghiờn cứu sử dụng phụ gia thực phẩm để cải thiện chất lượng cho nem chua
Cỏc carrageenan khỏc nhau về mức độ sulfat hoỏ và vị trớ gốc sulfat hoỏ. Kappa carrageenan thường được sulfat hoỏ một phần ở hydroxyl C6 của
gốc D-galactoza và ở hydroxyl C2 của cả hai gốc anhydro galactoza. Trong Iota carrageenan, hydroxyl ở C2 của gốc anhydro galactoza luụn luụn được
sulfat hoỏ và chỉ cú 10% số gốc galactoza được sulfat hoỏ ở hydroxyl của C2
và C6. Cũn lamda carrageenan thỡ ở một gốc galactoza luụn luụn được sulfat hoỏ ở C2 và C6 , ở gốc galactoza kia thỡ chỉ một phần được sulfat hoỏ ở C2
(Hỡnh 1.9 )
Kappa Carrageenan
Iota Carrageenan
Lambda Carrageenan
Hỡnh 1.9. Cụng thức cấu tạo của carrageenan
Cỏc chuỗi cao phõn tử lamda carrageenan rất dễ dàng ở cỏch xa nhau nờn chỳng khụng cú khả năng kết hợp lại để tạo thành gel. Điều này cú thể
Nghiờn cứu sử dụng phụ gia thực phẩm để cải thiện chất lượng cho nem chua
phớa ngoài của vũng xoắn ốc nờn sẽ tạo ra lực đẩy tĩnh điện và sự cồng kềnh
về mặt khụng gian khiến cho cỏc chuỗi sợi đơn khụng thể đến gần nhau để tạo
nờn một mạng lưới. Mặt khỏc, cấu trỳc xoắn ốc của nú ớt đều đặn nờn sẽ gõy khú khăn cho việc hỡnh thành cỏc liờn kết giữa cỏc cao phõn tử. Vỡ vậy, carrageenan chỉ cú tỏc dụng làm dầy và sử đối xử của cỏc dung dịch là theo kiểu giả dẻo cú nghĩa là độ nhớt sẽ giảm cựng với lực cắt.
Iota carrageenan và Kappa carrageenan cú khả năng sắp xếp thành một
hỡnh xoắc ốc đều đặn, thỉnh thoảng bị ngắt quóng bởi cỏc khuỷu. Đặc biệt, hai cao phõn tử này cú nhúm sulfat đều chỉ phõn bốở mặt ngoài của xoắn ốc
nờn mặt trong của cỏc xoắn cú thể gần nhau để tạo thành xoắn kộp. Sự tạo gel
của iota carrageenan là do hỡnh thành cỏc xoắn ốc kộp bền. Cơ chế này là thuận nghịch với nhiệt và sự núng chảy của gel là do một sự chuyển hỡnh thể. Cấu tạo của mạng lưới ba chiều cần thiết cho sự tạo gel cú tớnh liờn kết là do cỏc anhydrogalactoza làm ngắt quóng sự đều đặn khụng gian của chuỗi tức là sẽ tạo thành cỏc khuỷu. Do đú, sẽ làm giới hạn chiều dài của cỏc xoắn kộp và buộc mỗi chuỗi phải tự liờn kết thành cỏc chuỗi xoắn kộp đụi với nhiều chuỗi
bờn cạnh. Đồng thời, sự kết hợp cỏc xoắn kộp đụi với nhau sẽ bị giới hạn là do lực đẩy tĩnh điện giữa cỏc nhúm sulfat nằm ở phớa ngoài của chuỗi xoắn
kộp. Vỡ vậy, gel cú tớnh đàn hồi tốt và khụng bị co gel
Kappa carrageenan cú tỏc động đặc biệt đối với ion K+. Catrion này cú kớch thước nhỏ, khi ở trạng thỏi hydrat nú cú thể đi vào trong cỏc khe hở của
cỏc xoắn ốc và trung hoà một phần cỏc nhúm sulfat. Cỏc xoắn kộp đụi cú thể đến gần nhau và tạo ra những khối kết tụ (những tập hợp). Kết quả là gel tạo
thành cú một độ cứng, cấu trỳc co lại, đẩy nước ra và đục mờ. Hiện tượng này càng mạnh khi số khuỷu càng ớt
Nghiờn cứu sử dụng phụ gia thực phẩm để cải thiện chất lượng cho nem chua
Nhiều nghiờn cứu đó chỉ ra rằng, carrageenan mang điện tớch õm của
gốc −OSO3− nờn cú khả năng liờn kết với protein qua gốc amin mang điện tớch dương khi pH nằm dưới điểmđẳngđiện (Hỡnh 1.8)
Hỡnh 1.10. Mụ hỡnh phản ứng giữa carrageenan và protein
1.4.1.3. Chitosan
Tờn khoa học là : β-1,4-poly-D-glucosamine Cụng thức phõn tử : (C6H11NO4)n
Hỡnh 1.11. Cụng thức cấu tạo của chitosan
NH2 Ca++ CO2- SO4- NH2 Ca++ CO2- SO4- NH2 Ca++ CO2- SO4- NH2 Ca++ CO2- SO4- NH2 NH3+ SO4- CO2- NH3+ SO4- CO2- NH3+ SO4- CO2- NH3+ SO4- CO2- SO4- NH3+ SO4- CO2- NH3+ SO4- CO2- NH3+ SO4- CO2- NH3+ SO4- CO2- Trên điểm đẳng Prote Carrageena Carrageena D-ới điểm đẳng Carrageena
Nghiờn cứu sử dụng phụ gia thực phẩm để cải thiện chất lượng cho nem chua
Chitosan là một amino- polysacarit, thuộc loạipolyme hữu cơ cú nguồn
gốc tự nhiờn, tớch điện dương. Thành phần phõn tử gồm khoảng trờn 5000 đơn vị glucoza và axetyl-gluco. Khối lượng phõn tử của nú lờn tới trờn 1triệu
Dalton. Nú cú khả năng phõn huỷ sinh học và khụng độc đối với con người và
động vật nhưng khụng tiờu hoỏ được nờn khụng cú khả năng sinh năng lượng.
Đồng thời, chitosan giống như cỏc chất xơ chứa trong rau, quả, hạt,…cỏc chất
xơ đú khụng thể tiờu hoỏ được nhưng khi đi qua dạ dày, ruột chỳng cú khả
năng hấp thụ nước, cỏc chất thải hữu cơ, chất độc rồi mang ra khỏi ruột già, tống ra ngoài cơ thể. Loại chitosan cú nguồn gốc tự nhiờn, sản xuất từ vỏ tụm, cua, và vỏ của cỏc thuỷ sản biển khỏc cú thể hoà tan trong nước và bị phõn huỷ bởi cỏc enzym của vi khuẩn trong đường ruột. Loại chitosan tổng hợp
bằng con đường hoỏ học là loại chất sơ khụng hoà tan trong nước và khụng bị
phõn huỷ bởi enzim của vi khuẩn đường ruột mà bị đẩy ra khỏi ruột ở dạng
nguyờn trạng thỏi ban đầu[12], [18]
Hiện nay, trờn thế giới, chitosan đang được ứng dụng rất rộng rói, trong nhiều lĩnh vực khỏc nhau. Ở Nhật, chitosan được sử dụng lần đầu tiờn trong xử lý nước thải bởi chỳng cú khả năng liờn kết với cỏc kim loại nhưng đến
nay chitosan được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: trong thuốc khỏng sinh, trong chỉ khõu phẫu thuật, trong thực phẩm, trong mỹ phẩm,… Ở Mỹ,
chitosan được sử dụng trong xử lý hạt, trong sản xuất thức ăn gia sỳc, trong xử lý nước, trong hoỏ mỹ phẩm, trong thực phẩm chức năng, trong bảo quản
quả tươi,… [20]
Chitosan cú khả năng hỡnh thành lớp màng mỏng khụng màu bao xung quanh rau, quả làm cản trở quỏ trỡnh thoỏt hơi nước và giữ độẩm tự nhiờn của
rau quả nờn dựng trong bảo quản rau quả tươi. Một số nghiờn cứu đó chỉ ra rằng, chitosan cú khả năng kỡm hóm sự hoạt động của cỏc vi khuẩn gõy bệnh
Nghiờn cứu sử dụng phụ gia thực phẩm để cải thiện chất lượng cho nem chua
axit trong xuốt quỏ trỡnh bảo quản rau quả, thậm trớ làm tăng hàm lượng
vitamin C. Chitosan hạn chế hoạt động của cỏc enzim phõn huỷ trong xuốt
quỏ trỡnh bảo quản rau quả, tăng cườngđộ bền vững của thành tế bào [19]
Ở Việt Nam, bắt đầu từ năm 1998, sau khi Bộ Y tế nghiờm cấm sử dụng hàn the trong chế biến thực phẩm do tớnh độc hại của chỳng đối với sức khỏe. Vấn đề đặt ra là phải tỡm được chất an toàn thay thế hàn the trong chế
biến và bảo quản thực phẩm. Phú giỏo sư Nguyễn Thị Ngọc Tỳ, chủ nhiệm
chương trỡnh phỏt triển PDP (β-1,4-poly-D-glucosamine - chitosan) thuộc
Phũng nghiờn cứu dược phẩm (Viện Cụng nghệ hoỏ học Việt Nam) đó cú ý tưởng tận dụng nguồn nguyờn liệu phế thải là vỏ tụm, cua, mai mực và dựng cụng nghệ cao để tạo ra sản phẩm cú ớch này. Từ đõy, lần đầu tiờn, nhúm khoa học đó tạo ra được một hợp chất gọi là chito, chưa cú trong danh mụcphụ gia
thực phẩm của Việt Nam.
PDP ra đời với nhiều tớnh năng ưu việt của một hợp chất cao phõn tử. PDP cú tớnh khỏng nấm và khỏng khuẩn cao nờn cú thể bảo quản thực phẩm khỏi bị chua, ụi thiu. Chất này cũn làm tăng độ dai, giũn, sựt, màu sắc và mựi vị của thực phẩm, hoàn toàn cú thể thay thế hàn the. Đặc biệt, PDP cú khả năng loại bỏ cỏc kim loại nặng độc hại trong đồ uống giải khỏt.Vỡ vậy, cú thể sử dụng PDP làm phụ gia cho cỏc loại thực phẩm sau:
- Nhúm thịt như: giũ, chả, thịt hộp, nem chua...
- Nhúm tinh bột: bỳn, bỏnh cuốn, bỏnh phở, bỏnh đa nem, bỏnh susờ...
- Nước giải khỏt, kem, sữa chua.
- Cỏc loại bỏnh quy, bỏnh gatụ, kem.
- Vỏ bao cho thực phẩm nguội như xỳc xớch, lạp xưởng...
Kết quả thử nghiệm trờn động vật cho thấy, PDP khụng gõy độc tớnh cấp và độc tớnh tớch luỹ, khụng gõy dị ứng, khụng ảnh hưởng đến trọng lượng cơ thể, trọng lượng gan, chức năng của gan, thận, lỏch, cơ quan tạo mỏu, cơ
Nghiờn cứu sử dụng phụ gia thực phẩm để cải thiện chất lượng cho nem chua
năng tim, cỏc chỉ tiờu sinh húa trong mỏu và nước tiểu. Khụng những thế, nú cũn cú lợi cho quỏ trỡnh chuyển húa protein ở động vật thực nghiệm. Kết quả thử nghiệm lõm sàng khẳng định bột PDP an toàn cho con người [18]. Nờn Cục Vệ sinh An toàn Thực phẩm Việt Nam đó cho phộp sản xuất và lưu hành PDP trờn toàn quốc theo hồ sơ cụng bố số 4377-2003/CBTCYT ngày 2/12/2003. Hiện nay, Cụng ty cổ phần dược phẩm - thực phẩm Thăng Long đó sản xuất PDP trờn quy mụ cụng nghiệp tại khu cụng nghiệp Đỡnh Trỏm (Bắc Giang) do Phũng nghiờn cứu Dược phẩm - Viện Hoỏ học Việt Nam chuyển giao cụng nghệ. Trờn cơ sở đú, tụi tiến hành nghiờn cứu sửdụng phụ
gia PDP, sản phẩm của Viện cụng nghệ hoỏ học Việt Nam để thay thế hàn the trong sản xuất nem chua truyền thống