CHƢƠNG 2 : PHỤ GIA SỬ DỤNG TRONG CÁC SẢN PHẨM CÀ PHÊ
2.3. Cà phê đóng lon
2.3.2. Các loại phụ gia sử dụng trong cà phê đóng lon
2.3.2.1. Chất điều chỉnh độ acid
Sodium bicacbonate (E500ii): Sodium bicarbonate thƣờng đƣợc gọi là baking soda hoặc bicarbonate của soda, là một hợp chất hóa học có cơng
thức NaHCO3. Nó là một loại muối bao gồm cation natri (Na+) và anion bicarbonate (HCO3-), là một loại bột tinh thể màu trắng, khơng mùi. Nó bị phân hủy khi đƣợc làm nóng trên 50°C và do đó khơng thể xác định đƣợc điểm nóng chảy và sơi. Natri bicarbonate là một loại muối vơ cơ và do đó áp suất hơi có thể đƣợc coi là khơng đáng kể. Độ hịa tan trong nƣớc của nó là 96 g/lít ở 20°C. Các lớp có đƣờng kính kích thƣớc hạt trung bình khác nhau (d50) đƣợc đƣa ra thị trƣờng. Đƣờng kính kích thƣớc hạt trung bình của các loại bicarbonate natri khác nhau có thể nằm trong khoảng từ 15 đến 300μm. (Haynes WM, 2011)
Có nhiều loại cà phê có mùi thơm và mùi vị khác nhau (ví dụ: ngọt, ngọt đắng, cơ thể và axit) và chúng có phạm vi từ cấp thấp đƣợc đại diện bởi các loại cà phê có giá thấp đến cao cấp đƣợc đại diện bởi arabicas giá cao. Mọi ngƣời chọn và uống một hoặc nhiều loại cà phê theo sở thích của họ. Đƣợc bảo quản bằng cách chiết xuất từ ngun liệu thơ, pha lỗng, hịa tan, pha trộn và đóng gói, sau đó là khử trùng bằng nhiệt ở 100°C hoặc cao hơn để duy trì điều kiện vơ trùng đƣợc chấp nhận về mặt thƣơng mại. Trong trƣờng hợp đồ uống có chứa một sản phẩm từ sữa nhƣ cà phê với sữa, các chất tiết sữa đƣợc phân tán ổn định đƣợc tổng hợp ở độ pH dƣới 6 để tạo kết tủa. Để ngăn chặn vấn đề này, chúng ta phải điều chỉnh độ pH của những thức uống này. Với mục đích ngăn chặn mùi vị acid khơng mong muốn, làm giảm mùi thơm và mùi vị theo thời gian hoặc kết tủa của sản phẩm sữa, việc điều chỉnh pH của cà phê đóng lon đã đƣợc tiến hành bằng cách sử dụng Natri bicarbonate (Natri hydrogencarbonate), disodium hydrophosphate. Độ pH của đồ uống có thể đƣợc giải thích về mặt hóa lý nhƣ sau: protein, carbohydrate, chất béo, hợp chất vô cơ hoặc hợp chất hữu cơ có trọng lƣợng phân tử thấp đƣợc hịa tan hoặc phân tán trong đồ uống và các loại hóa chất tích điện duy trì trạng thái cân bằng ion với nhau để kiểm sốt nồng độ ion hydro của nhau. Nói chung, độ pH của dung dịch
có thể đƣợc điều chỉnh đến giá trị mong muốn bằng cách sử dụng nồng độ acid mạnh hoặc bazơ thấp hơn trong trƣờng hợp sử dụng acid hoặc bazơ yếu. Đặc biệt trong trƣờng hợp cần điều chỉnh độ pH của đồ uống, các chất điều chỉnh pH có chức năng mà khơng làm giảm mùi thơm và hƣơng vị của đồ uống đƣợc ƣu tiên. Theo kết quả nghiên cứu về các loại ion có trong đồ uống, các nhà phát minh đã phát hiện ra rằng các ion vô cơ nhƣ các ion natri, kali, canxi, cacbonat và phosphate có trong nguyên liệu cho các loại đồ uống khác nhau. Thứ hai, họ đã cố gắng điều chỉnh độ pH của các loại đồ uống khác nhau bằng các loại muối natri thƣờng đƣợc sử dụng nhƣ natri bicarbonate và muối kali của sáng chế và thực hiện nhiều nghiên cứu khác nhau. Ngồi ra sodium bicacbonate có vai trị chống đơng vón, chất tạo xốp và chất ổn định. (Michiko Sasagawa and Takeshi Itoh, 2000).
2.3.2.2. Chất tạo hƣơng
Methylthiol và furfurylthiol là các hợp chất hƣơng thơm chính trong cà phê mang lại thuộc tính hƣơng vị cà phê. Tiền chất hƣơng vị, methyl và furfurylthioacetate, tạo ra methylthiol và furfurylthiol, tƣơng ứng, thơng qua q trình thủy phân, ổn định hóa học hơn đối với q trình oxy hóa so với thiol tƣơng ứng. Methyl và furfurylthioacetate đã đƣợc xác định trong cà phê. Các ví dụ về việc thêm các tác nhân hƣơng vị nhƣ furfurylthioacetate một mình hoặc kết hợp với các hợp chất hƣơng lƣu huỳnh khác vào cà phê hòa tan để thay đổi hƣơng vị của cà phê hòa tan. Các tác nhân hƣơng vị này có thể đƣợc thêm vào ở một bƣớc thuận tiện trong quy trình cà phê hịa tan, chẳng hạn nhƣ mạ các chất rắn cà phê hịa tan khơ với độ pha lỗng mong muốn của chất tạo hƣơng vị trong một dung dịch chấp nhận đƣợc sau khi sấy khô. Các tác nhân hƣơng vị ở dạng rắn hoặc lỏng cũng có thể đƣợc thêm trực tiếp vào chiết xuất cà phê đậm đặc và hỗn hợp đƣợc sấy khô thành một sản phẩm cà phê hịa tan có chứa chất tạo hƣơng vị nhƣ một phần không thể thiếu của chúng. Các tác nhân hƣơng vị này có thể đƣợc thêm vào ở một bƣớc thuận tiện trong quy trình cà phê hòa tan, tạo hƣơng vị trong một dung dịch chấp nhận đƣợc. Các tác nhân hƣơng vị ở dạng rắn hoặc lỏng cũng có thể đƣợc thêm trực tiếp vào chiết xuất cà phê đậm đặc và hỗn hợp đƣợc sấy khô thành một sản phẩm cà phê
hịa tan có chứa chất tạo hƣơng vị nhƣ một phần không thể thiếu của chúng. Các tác nhân hƣơng vị có thể đƣợc kết hợp vào một đồ uống.
Các hợp chất thiol nhƣ furfurylthiol (FFT) có sự đóng góp hƣơng vị và mùi thơm tốt hơn nhiều so với các hợp chất thioacetate. Tuy nhiên, các hợp chất thiol xuống cấp nhanh chóng và dễ dàng, khiến cho sản phẩm RTD có ít lợi ích về hƣơng. Ngƣợc lại, các hợp chất thioacetate nhƣ furfurylthioacetate (FFT-Ac) bền hơn thiols, nhƣng không cung cấp cùng một mức độ hƣơng vị và lợi ích nhƣ hợp chất thiol dễ bị phân hủy hơn.
Thơng thƣờng, các tác nhân hƣơng vị đƣợc thêm vào muộn trong quá trình sản xuất, vì ngƣời ta biết rằng các bƣớc chế biến bổ sung nhƣ vặn lại có thể làm mất hƣơng vị và tăng độ axit, và những điều này góp phần làm giảm chất lƣợng hƣơng vị, đặc biệt là khi lƣu trữ sản phẩm kéo dài. Mặc dù đã có một số nỗ lực thành cơng để giảm bớt ảnh hƣởng của q trình xử lý nhiệt đối với việc mất hƣơng vị và tăng độ axit, vấn đề suy giảm chất lƣợng hƣơng vị khi lƣu trữ vẫn còn phải giải quyết (Yu Chu Zhang, Carol Borland, 2011).
Ngoài ra, cà phê đóng lon thƣờng sử dụng một số hƣơng liệu sau:
- Coffee 592025T: Mùi thơm và bốc theo kiểu cà phê “Đơng Đức”, hơi nồng
rƣợu rhum và có hậu vị mạnh.
- Coffee 374816FE: Hƣơng cà phê “Chồn” đặc biệt. Hậu vị mùi cà phê Moka
thơm nồng xen lẫn vị cà phê lên men.
- Coffee 55402C: Mùi thơm cà phê Moka truyền thống với hậu vị thơm dai.
- Coffee 504104P: Hƣơng thơm cà phê rang chín kết hợp với vị cà phê ủ men, kiểu “Santos”ở Brazil.
- Coffee 71223LD: Hƣơng cà phê Moka đặc trƣng, mùi thơm cà phê rang vừa chín với hƣơng thơm nồng nàn.
Đồng thời để điểu chỉnh hƣơng vị có thể dựa vào các yếu tố sau: tăng nồng độ axit citric làm tăng cảm nhận về màu rang (nghĩa là tạo ra hƣơng vị rang nhẹ hơn); tăng nồng độ axit photphoric làm giảm cảm nhận về màu rang (nghĩa là tạo ra hƣơng vị rang đậm hơn); tăng aicd malic tạo ra nhận thức về kem nhiều hơn đối với nguồn cà phê kem và tạo ra hƣơng vị trái cây cho các nguồn cà phê đen; tăng axit fumaric làm tăng nhận thức về độ nặng đối với một nguồn cà phê nhất định; tăng acid lactic tạo ra nhận thức về kem nhiều hơn đối với nguồn cà phê kem và tạo ra độ chua cao hơn đối với nhận thức đối với cà phê đen; tăng acid axetic làm tăng tính làm se của các nguồn cà phê đen và tạo ra hƣơng vị kem lớn hơn trong các nguồn cà phê đen; tăng acid 2-Furoic tạo ra các ghi chú trái cây bổ sung cho một nguồn cà phê nhất định và truyền đạt nhận thức về hƣơng vị nhẹ hơn; tăng độ acid tổng thể làm cho hƣơng vị cà phê nhẹ hơn nhất định và giảm độ acid tạo ra một nhận thức vị nặng hơn (Douglas Craig Hardesty, 2010).
2.3.2.4. Chất chống oxy hóa
Acid erythorbic (E314)
Acid erythorbic hay erythorbate, thƣờng đƣợc biết đến là acid Ascobicand D- araboascorbic, một đồng phần của acid ascorbic (Hui YH, 2006). Tinh thể rắn trắng đến vàng nhạt, tối dần khi tiếp xúc ánh sáng. Khối lƣợng phân tử 176.13 g/mol. Với tính chất hóa học có nhiều điểm giống với Vitamin C, nhƣng là một chất chống oxy hóa, nó có những ƣu thế riêng mà Vitamin C khơng có. Đầu tiên, nó có tính chống oxy hóa vƣợt trội hơn Vitamin C, nhờ đó, khi kết hợp với Vitamin C, nó có thể bảo vệ hiệu quả tính chất các thành phần Vitamin C trong việc cải thiện đặc tính và bảo vệ màu cho Vitamin C. Thứ hai, nó an tồn hơn, khơng có dƣ lƣợng trong cơ thể con ngƣời, tham gia vào quá trình trao đổi chất sau khi hấp thụ vào cơ thể, chuyển hóa thành Vitamin C từng phần một. Vài năm gần đây acid erythorbic hay erythorbate, thƣờng đƣợc biết đến là axit ascobicand D-araboascorbic, một đồng phân của acid ascorbic (Vitamin C). Là phụ gia thực phẩm dẫn xuất từ thực vật sản xuất từ đƣờng mía. Nó có kí hiệu bởi số E là E314, đƣợc sử dụng rộng rãi nhƣ chất
chống oxy hóa trong chế biến thực phẩm bằng cách ức chế tác động của oxy lên thực phẩm.
Các thử nghiệm lâm sàng đã đƣợc thực hiện để nghiên cứu ảnh hƣờng giá trị dinh dƣỡng của acid erythorbic. Một thử nghiệm đánh giá hiệu quả của acid erythorbic lên sự chuyển hóa Vitamin C trong phụ nữ trẻ; khơng ảnh hƣởng lên Vitamin C trên cơ thể đƣợc tìm thấy. Các nghiên cứu sau đó cho thấy rằng aicd erythorbic là chất tăng cƣờng hiệu nghiệm hấp thụ sắt. Axit erythorbic không chỉ giữ màu thực phẩm gốc và hƣơng vị tự nhiên mà còn làm tăng thời hạn sử dụng của cà phê lon mà khơng có bất kỳ tác dụng phụ nào. Cơ chế là: nó ngăn chặn sự hình thành các gốc tự do (những chất có electron riêng lẻ) bằng cách cho đi hydro. Khi cho đi nguyên tử hydro, bản thân acid erythorbic cũng trở thành những gốc tự do nhƣng gốc này hoạt tính kém hơn. Sau đó gốc tự do của lipid (R⁕) kết hợp với gốc tự do của acid erythorbic (A⁕) tạo thành hợp chất bền. Acid erythorbic tác dụng với oxy khơng khí, oxy sẽ phản ứng với acid erythorbic mà khơng phản ứng với chất béo có trong cà phê sữa đóng lon vì vậy chất béo khơng bị hƣ hỏng do oxy hóa .
2.3.2.5. Chất bảo quản
Acid benzoic (E210)
Acid benzoic - C7H6O2 (hoặc C6H5COOH), là một chất rắn tinh thể không màu và là dạng axit cacboxylic thơm đơn giản nhất. Tên của nó đƣợc lấy theo gum benzoin , là một nguồn để điều chế axit benzoic. Acid yếu này và các muối của nó đƣợc sử dụng làm chất bảo quản thực phẩm. Đây là một chất ban đầu quan trọng để tổng hợp nhiều chất hữu cơ khác. Các muối và este của acid benzoic đƣợc gọi là benzoate (Harris, Daniel, 2010).
Theo quy định của Bộ y tế năm 1998 (QĐ 867/BYT) thì liều lƣợng acid benzoic và sodium benzoate tối đa sử dụng trong sản xuất là 1000mg/kg sản phẩm. Acid benzoic và natri benzoat đƣợc sử dụng làm chất bảo quản trong đồ uống, sản phẩm trái cây, đồ nƣớng có hóa chất và gia vị, tốt nhất là trong khoảng pH dƣới 4.5.
Do tác dụng ức chế của chúng đối với nấm men. Vì vậy acid benzoic và muối của nó thƣờng đƣợc sử dụng để làm chất bảo quản trong cà phê đóng lon.
2.3.2.6. Đƣờng tổng hợp
Ngồi sử dụng đƣờng sucrose, có thể sử dụng đƣờng tổng hợp Acesulfame Potassium (950).
Acesulfame kali còn đƣợc gọi là acesulfame K (K là biểu tƣợng cho kali) hoặc Ace K, là một calorie - miễn phí chất thay thế đƣờng (chất làm ngọt nhân tạo) thƣờng đƣợc bán trên thị trƣờng dƣới tên thƣơng mại Sunett và Sweet One. Trong Liên minh châu Âu, nó đƣợc biết đến dƣới số E (mã phụ gia) E950 . Nó đƣợc phát hiện tình cờ vào năm 1967 bởi nhà hóa học ngƣời Đức Karl Clauss tại Hoechst AG (nay là Nutrinova) (Clauss, K.; Jensen, H. 1973). Trong cấu trúc hóa học, acesulfame kali là muối kali của 6-methyl-1,2,3-oxathiazine-4 (3 H) -one 2,2- dioxide. Nó là một loại bột tinh thể màu trắng có cơng thức phân tử C4H4KNO4S và khối lƣợng phân tử 201,24 g/mol (Ager, D. J, 1998). Acesulfame K ngọt hơn 150 lần so với sucrose (đƣờng thông thƣờng), ngọt nhƣ aspartame, khoảng hai phần ba ngọt nhƣ saccharin và một phần ba ngọt nhƣ sucralose . Giống nhƣ saccharin, nó có một dƣ vị hơi đắng, đặc biệt là ở nồng độ cao vì vậy phù hợp sử dụng để làm phụ gia cho cà phê. Thực phẩm kraft đƣợc cấp bằng sáng chế về việc sử dụng natri lên men để che dấu dƣ vị của acesulfame. Acesulfame K thƣờng đƣợc pha trộn với các chất làm ngọt khác (thƣờng là sucralose hoặc aspartame). Những hỗn hợp này đƣợc cho là mang lại hƣơng vị giống sucrose hơn, theo đó mỗi chất làm ngọt che dấu dƣ vị của nhau, hoặc thể hiện sự hiệp lực hiệu ứng mà hỗn hợp ngọt hơn các thành phần của nó (Deis RC, 2006). Acesulfame kali có kích thƣớc hạt nhỏ hơn sucrose, cho phép hỗn hợp của nó với các chất làm ngọt khác đồng đều hơn.
2.3.2.7. Chất nhũ hóa
- Lecithin (E322):
Năm 1846, Gobley đã chiết thành cơng Lecithin từ lịng đỏ trứng, sử dụng dung môi ether và cồn. Tên Lecithin đƣợc đặt theo tên “lekithos” – trong tiếng Hy
Lạp có nghĩa là “lịng đỏ trứng”. Khơng lâu sau, Liebreich dùng nƣớc sôi và acid, tách lecithin ra làm 3 phần, đó là acid glycerophosphoric, acid stearic và phần cịn lại chƣa rõ cơng thức. Streker sau đó khám phá ra rằng, phần thứ ba cịn lại là chính là sản phẩm mà ơng đã chiết tách đƣợc từ mật, có tên là choline. Năm 1918, Willstatter đƣa ra cơng thức chính xác của phân tử lecithin, gồm có acid glycerophosphoric, acid béo và choline, vì 3 thành phần này có thể ghép với nhau theo nhiều cách cho nên có nhiều loại lecithin (Bernard F.Szuhaj, 1980). Hai phân tử acid béo hấp dẫn nhau nên chúng cùng xếp trên cùng một hƣớng. Đuôi của acid béo chứa gốc kị nƣớc (CH3) tạo nên phần kị nƣớc của lecithin. Liên kết của C2 – C3
ở gốc glycerin có thể bị quay vặn đi một góc 1800 làm cho nhóm P phân cực nằm về chiều ngƣợc lại với hai chuỗi acid béo, hình thành đầu ƣa nƣớc của lecithin. Do cấu trúc đặc biệt đó mà lecithin là phân tử vừa ƣa nƣớc vừa kị nƣớc.
Các lecithin là bột màu vàng, trơn, để ra khơng khí biến thành màu nâu, tan trong nƣớc, cồn nóng, chloroform và dầu, khơng tan trong aceton (0.003% kl/tt ở 5°C). Lecithin là một loại glyceropholipid nên có nhiều đặc điểm giống nhƣ ở lipid đƣợc biểu hiện ở đặc điểm cấu trúc và tính chất hóa học. Nhƣ phản ứng thủy phân. Lecithin bị thủy phân dƣới tác dụng của enzyme lipase. Ngoài ra là các phản ứng khác nhƣ xà phịng hóa, hydro hóa, chuyển ester.
Lecithin đƣợc sử dụng trong cà phê sữa đóng lon. Vì lecithin tan đƣợc trong các hydrocarbon, các acid béo, và dầu động vật và thực vật nóng. Nó khơng hịa tan trong các dung mơi phân cực (nhƣ acetone) hoặc trong nƣớc; nhƣng với lƣợng nƣớc nhỏ sẽ phân tán trong lecithin và có thể bị pha loãng với nhiều nƣớc hơn để tạo ra một nhũ tƣơng mở rộng. Tính chất này rất hữu dụng khi nó đƣợc yêu cầu để phân tán chẳng hạn chất hòa tan trong nƣớc, chất màu, trong mơi. Ngồi ra, sử dụng dạng lecithin đã đƣợc hydroxyl hóa để tăng tính tan của chúng. Lecithin là một phospholipid có tính hoạt động bề mặt, làm bền hệ nhũ tƣơng. Lecithin là nhân tố phân tán mang lại độ nhớt mong muốn trong giai đoạn đảo trộn và đổ khn. Nó có ảnh hƣởng đến q trình tạo tinh thể chất béo và giữ cho nó có vị ngọt ngào trong một thời gian dài trƣờng béo. (B. F. Szuhaj, 1983)
Sucrose este acid béo hay este sucrose, đƣợc gọi là SE (đƣờng este). Một bề mặt không ion, acid béo sucrose phản ứng este hóa và một chất hoặc một hỗn hợp của chúng. Vì sucrose có chứa nhóm OH-8, và do đó bằng cách este hóa, este của các sản phẩm khác nhau từ một este duy nhất có thể đƣợc tạo ra. Với một nhóm ƣa nƣớc, chuỗi carbon của phần acid béo của nhóm tan trong dầu, acid thƣờng stearic, axit oleic, acid palmitic, axit béo cao nhƣ vậy (nhƣ là một dạng bột), mà còn với