II. MỘT SỐ GUM ĐƯỢC SỬ DỤNG LÀM PHỤ GIA TẠO ĐẶC
2.4. Tính năng công nghệ
Guar gum có thành phần galactose từ 33-40% khối lượng nên có thể tan tốt trong nước ở nhiệt độ thường 25oC. Trong khi đó phần lớn galactomannan của carob bean gum với hàm lượng galactose 17-21% thì cầm phải có xử lý nhiệt ở 86-89oC trong vòng 10 phút và khuấy đều thì mới có thể tan được trong nước. Nếu thành phần galactose bị tách
ra (bằng phương pháp enzim chẳng hạn) và phần galactose còn lại dưới 12% thì loại sản phẩm đó khôngthể tan trong nước được nữa. Các galactomannans của carob bean, tara gum và guar gum đều là loại không có tính ion.
Các nhóm –OH của galactomannans có thể được thay thế bằng các nhóm khác để tạo ra các dẫn xuất mang tính ion, không mang tính ion hoặc lưỡng tính. Hai nhóm –OH ở vị trí C3 và C4 có hoạt tính như nhau và quá trình tạo dẫn xuất vào nhóm –OH nào là hoàn toàn ngẫu nhiên. Nhánh galactose có bốn nhóm –OH, mannose có gắn galactose thì có hai nhóm –OH, mannose không có gắn galactose thì có ba nhóm –OH. Do vậy, mức độ thay thế trung bình lớn nhất là ba nhóm –OH.
Các galactomannans rất nhạy cảm với các acid mạnh, acid hữu cơ (như acid citric, acid acetic, acid ascorbic) và kiềm cùng với sự có mặt của các tác nhân oxi hóa mạnh, đặc biệt ở nhiệt độ cao hay dưới tác dụng của tia γ. Các tác nhân này sẽ làm thủy phân mạch ở những mức độ khác nhau.
Cả mannose và galactose đều có các nhóm –OH kế cận ở dạng cis trong không gian (với mannose là nhóm 2,3 với galactose là các nhóm 3,4). Các nhóm –OH kế cận dạng cis này có khả năng tạo phức với các tác nhân phù hợp (chẳng hạn như borate).
Hình sau sẽ minh họa một vài dẫn xuất tiêu biểu của guar:
Hình 2.5 – Các dẫn xuất tiêu biểu của Guar gu
Các loại sản phẩm của guar được ứng dụng rộng rãi trong thực phẩm. Do hòa tan được trong nước nên chúng làm cho dung dịch có độ trong rất tốt. Hơn 90% các loại carob bean gum và tara gum phổ biến hiện nay không phải là các dẫn xuất hóa học. Các sản phẩm này được ứng dụng rộng rãi làm phụ gia thực phẩm.
Bảng 2.6 – Đặc tính công nghệ của các sản phẩm guar gum
Đặc điểm M100 M175 M200 M225 M200/50
H2O (%) Protein (%) AIR (%) Tro (%) pH dd 1%
Độ nhớt dd 1% 25oC (mPas)
12.0 5.0 3.0 1.0 6.5 3000
12.0 5.0 3.0 1.0 6.5 3000
12.0 5.0 3.0 1.0 6.5 3000
12.0 5.0 3.0 1.0 6.5 3600
12.0 4.5 2.5 1.0 6.5 5000
AIR – Acid insolute residue: phần bã acid không tan.
Hình 2.6 – Đặc tính lưu biến của các loại galactomannan trong các dung dịch khác nhau sau các chu trình làm đông – tan giá.
Hình trên thể hiện sự biến đổi về độ nhớt sau số lần làm đông và rã đông của dung dịch 0.5% và 1% trong nước không có ion, có ion, có acid, có đường và trong 1 số hệ sữa của guar gum, carob bean gum và tỉ lệ 1:1 giữa chúng. Dung dịch thí nghiệm sẽ được làm đông nhanh xuống -78oC rồi lại đưa trở về 25oC. Sau đó lại lặp lại quy trình trên thêm 1 lần nữa. Hình biểu diễn trên thể hiện tính chất khác nhau của các hệ gum khác nhau. Guar
gum bền đối với việc làm đông và rã đông, còn carob bean gum thì lại tạo cấu trúc gel yếu như sau:
Hình 2.8 – Sự tạo gel của các phân tử Carob bean gum
Bảng sau thể hiện tính chất 1 số gum: Meyprogat 150(A), 120(B), 90(C), 60(D), 30(E) và 7(F). Các sản phẩm Meyprogat từ 90 đến 7 là các sản phẩm guar thủy phân, thành phần mannose trong sản phẩm 90, 60, 30 lần lượt là 65.8%, 65.5%, 65.8%.
Bảng 2.9 – Tính chất của một số sản phẩm gum
Sản phẩm Nồng độ (%)
Độ nhớt 25oC (mPa.s)
Phần không tan (%)
Khối lượng phân tử (x106) Guar gum
A B C D E F LBG M175 LBG M200 Guar gum
A
pH 4 (10 phút)* pH 4 (30 phút)* pH 9 (10 phút)* LBG M200 pH 4 (10 phút)* pH 4 (30 phút)* pH 9 (10 phút)*
0,96 1,10 1,60 3,00 3,63 9,22 1,06 1,16 0,96 0,96 0,96 0,96 1,16 1,16 1,16 1,16
4550 5050 3850 4600 2250 60 3850 4760 4550 4450 4200 4750 4760 4450 4400 4800
26 29 21 19 16 19 14 15 26 26 23 25 15 16 15 15
2,19 1,93 0,99 0,46 0,29 0,035 1,70 1,64 2,19 1,96 1,95 2,03 1,64 1,59 1,58 1,68
*đun nóng đến 86-89oC trong quá trình khuấy rồi làm nguội xuống 25oC.
Hình sau thể hiện mối quan hệ giữa độ nhớt và nồng độ của các loại gum Meyprogat. Ở pH dưới 3.5, quá trình thủy phân cần phải thực hiện ở nhiệt độ cao. Và việc tăng nhiệt độ từ 20-80oC sẽ lảm giảm độ nhớt khoảng 50%, từ 4100 xuống 2050 mPas.
Hình 2.10 – Sự ảnh hưởng của nồng độ gum Meyprogat lên độ nhớt của dung dịch khi đun nóng ở 86-89oC trong 10 phút, độ nhớt được đo ở 25oC sau đó 1 giờ.
Ứng dụng của galactomannan chủ yếu dựa vào sự thay đổi tính chất của nó trong hệ aung dịch lỏng. Tất cả 3 loại galactomannan đều là những tác nhân tạo đặc rất hiệu quả, nếu chúng tan được trong nước thì chúng có thể tương tác với aga, carrageenans và xanthan gum để tạo ra cấu trúc không gian ba chiều bền vững. Khả năng tạo đặc của galactomannan phụ thuộc vào hình dạng, chiều dài mạch liên kết và trọng lượng phân tử.