III. Kết quả bàn luận
1.4.Một số phụ gia sử dụng trong phòng thí nghiệm
2. Bàn luận
1.4.Một số phụ gia sử dụng trong phòng thí nghiệm
1.4.1. Agar
• Nguồn gốc
Agar là loại phycolloid đầu tiên được sử dụng là phụ gia thực phẩm. Agar được thu nhận từ loại tảo biển đỏ thuộc họ Rhodophycence.
• Cấu tạo
- Agar là một sunlfat polysacarit được tách ra từ các loài tảo đỏ . - Gồm D-galactose và G-galactose
• Tính chất
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.
• Cơ chế tạo gel
Sự chuyển đổi từ dạng cuộn xoắn thành dạng xoắn, sau đó các chuỗi dạng xoắn sẽsắp xếp theo một trật tự nhất định và tổ hợp lại thành một cấu trúc không gian ba
chiều.Quá trình tạo gel xảy ra khi làm lạnh dung dịch agar. Dung dịch agar sẽ tạo gel ở nhiệt độ khoảng 40 - 50oC và tan chảy ở nhiệt độ khoảng 80 - 85oC. Gel agar có tính thuận nghịch về nhiệt. Khi đun nóng polymer tạo thành một khối, khi dung dịch nguội đi các chuỗi sẽ bao lấy nhau và liên kết với nhau từng đôi một bằng liên kết hydro để tạo thành chuỗi xoắn kép, tạo ra một mạng lưới không gian ba chiều nhốt các chất khô bên trong do số lượng liên kết hydro rất lớn .
Không dùng agar trong môi trường pH<4 và có nhiều chất oxy hóa mạnh. Agar có thể tạo đông ởnồng độ thấp, đây là tính chất quan trọng được ứng dụng nhiều trong chế biến thực phẩm.
• Ứng dụng
Sử dụng trong rau câu, mứt nhuyễn, mứt đông…Và được ứng dụng nhiều trong nuôi cấy vi sinh.
1.4.2. Carragenan
- Được chiết xuất từ loại tảo đỏ có nguồn gốc từ Ireland, mọc dọc theo bờ biển Anh, Pháp, Tây Ban Nha, Island.
- Chiết xuất Carrageenan bằng nứoc nóng dưới điều kiện khá kiềm, sau đó cho kết tủa hay cô đặc.
• Cấu tạo:
- Carrageenan là một hỗn hợp phức tạp của ít nhất 5 loại polymer: , , , , -carrageenan, cấu tạo từ các gốc D-galactose và 3,6-anhydro D-galctose. Các gốc
này kết hợp với nhau bằng liên kết -1,4 và -1,3 luân phiên nhau. Các gốc Dgalactose được sulfate hóa với tỉ lệ cao. Các loại carrageenan khác nhau về mức độ sulfate hóa.
-
Mạch polysaccharide của các carrageenan có cấu trúc xoắn kép. Mỗi vòng xoắn do 3 đơn gốc disaccharide tạo nên.
- Các polysaccharide phổ biến của carrageenan là kappa-, iota- và lambdacarrageenan: Kappa-carrageenan là một loại polymer của D-galactose- 4-sulfate và 3,6-anhydro D- galctose.
Iota-carrageenan cũng có cấu tạo tương tự Kappa-carrageenan, ngoại trừ 3,6-anhydro- galactose bị sulfate hóa ở C số 2.
Lambda-carrageenan có monomer hầu hết là các D-galactose- 2-sulfate (liên kết 1,3) và D-galactose-2,6-disulfate (liên kết 1,4).
- Mu và nu carrageenan khi được xử lý bằng kiềm sẽ chuyển thành kappa và iota- carrageenan.
• Tính chất của carrageenan:
- Màu hơi vàng, màu nâu vàng nhạt hay màu trắng. - Dạng bột thô, bột mịn và gần như không mùi.
- Không tan trong ethanol, tan trong nước ở nhiệt độ khoảng 80oC tạo thành một dung dịch sệt hay dung dịch màu trắng đục có tính chảy; phân tán dễ dàng trong nước hơn
nếu ban đầu được làm ẩm với cồn, glycerol, hay dung dịch bão hòa glucose và sucrose trong nước.
- Độ nhớt của dung dịch tùy thuộc vào loại carrageenan, khối lượng phân tử, nhiệt độ, các ion có mặt và hàm lượng carrageenan.
- Cũng như những polymer mạch thẳng có mang điện tích khác, độ nhớt tỉ lệ thuận với hàm lượng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Carrageenan có khả năng tương tác với nhiều loại gum đặc biệt là locust bean gum, trong đó tùy thuộc vào hàm lượng nó sẽ có tác dụng làm tăng độ nhớt, độ bền gel và độ đàn hồi của gel. Ở hàm lượng cao carrageenan làm tăng độ bền gel của guar gum nhưng ở hàm lượng thấp, nó chỉ có thể làm tăng độ nhớt.
- Khi carrageenan được cho vào những dung dịch của gum ghatti, alginate và pectin nó sẽ làm giảm độ nhớt của các dung dịch này.
- Ổn định ở pH >7, phân hủy ở pH = 5-7; phân hủy nhanh ở pH < 5. • Khả năng tạo gel:
- Phụ thuộc rất lớn vào sự có mặt của các cation.
Ví dụ: Khi liên kết với K+, NH4+, dung dịch -carageenan tạo thành gel thuận nghịch về nhiệt.
Khi liên kết với Na+ thì carrageenan hòa tan trong nước lạnh và không có khả năng tạo gel.
- Muối K+ của -carrageenan có khả năng tạo gel tốt nhất nhưng gel giòn và dễ bị phân rã. Chúng ta có thể giảm độ giòn của gel bằng cách thêm vào locust bean gum. -carrageenan có ít liên kết ion hơn nhưng khi tăng lực liên kết có thể tạo gel đàn hồi. -carrageenan không có khả năng tạo gel. Muối K+ của nó tan trong nước.
• Ứng dụng
Dùng làm chất tạo gel và ổn định trong công nghiệp sản xuất đồ ăn tráng miệng, sữa đông, sữa sôcola, nước chấm, món ăn nhà bếp, kem, bánh kẹo .v.v. Liều dùng : không quy dịnh tuỳ thuộc vào yêu cầu của thực phẩm .
1.4.3. Alginat
• Nguồn gốc
Alginate được chiết xuất từ rong biển, tảo bẹ lớn như Macrocystis pyrifera, Ascophyllum Nodosum và các loại như Laminaria.
Ngoài ra, chúng cũng được sản xuất bởi hai loại vi khuẩn Pseudomonas và Azotobacter
• Cấu tạo
Alginate có công thức phân tử là (C6H8O6)n
Alginate bào gồm axit alginic, alcinate natri, alginate canxi, alginate amon, alginate kali…
• Tính chất
Alginate có thể hấp thụ với lượng nước gấp 200-300 lần khối lượng của nó và có thể tạo nên một sự liên kết tạo cho dung dịch có độ nhớt. Chúng có màu trắng đến vàng nâu. Gel hình thành do alginate không có tính thuận nghịch về nhiệt
• Khả nảng tạo gel
Alginate tạo thành gel khi có mặt cation Ca2+hoặc ở pH thấp, các phân tửsẽ liên kết chéo với nhau bằng liên kết ion. Khi ở nhiệt độ cao ở trạng thái sôi, khi làm nguội thì alginate sẽ tạo gel.
Alginate thường được sử dụng trong các loại thực phẩm như sữa đông, sô cô la, bánh kẹo, các sản phẩm thịt…
1.4.4. Gelatin
• Nguồn gốc
Gelatin là polypeptid cao phân tử thu nhận từ collageb của mô liên kết động vật bao gồm xương, da và gân.
• Cấu tạo
Cấu trúc phân tử gelatin gồm có 18 amino acid khác nhau liên kết với nhau theo một trật tự xác đònh, tuần hoàn, tạo nên chuỗi polypeptide với khoảng 1000 acid amin, hình thành nên cấu trúc bậc 1. Chuỗi peptide có chiều dài khác nhau phụ thuộc nguồn nguyên liệu, chuỗi có một đầu là nhóm amino, một đầu là nhóm carboxyl. Cấu trúc
thường gặp của gelatin là Gly – X – Y (với X chủ yếu là nhóm proline còn Y chủ yếu là nhóm hydroxyproline).
•
Tính chất
Gelatin là chất rắn dạng miếng, vảy, bột hoặc hạt, không mùi, không vò, trong suốt, có màu từ vàng nhạt đến màu trắng. Ở nhiệt độ thường và độ ẩm thường, gelatin chứa từ 9- 12% ẩm và có tỉ trọng riêng từ 1,3-1,4. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các hạt gelatin rắn khi ngâm trong nước sẽ hút nước và trương nở. Gelatin có thể hấp thu một lượng nước gấp 5-10 lần khối lượng của nó. Khi gia nhiệt, gelatin đã hydrat hóa sẽ nhanh chóng chuyển thành dạng dung dòch.Gelatin tan trong các polyol như glycerin, propylen glycol, sorbitol, manitol, không tan trong cồn, aceton, CCl4, benzen, ether và các dung môi hữu cơ khác.Các muối phosphat, citrat, sulfat ở nồng độ thấp cũng làm gelatin trong dung
dịch nồng độ cao kết tủa. • Khả năng tạo gel
Gelatin trương nở khi được cho vào nước, hấp thụ một thể tích nước bằng 5-10 lần thể tích của bản thân nó. Khi được gia nhiệt đến nhiệt độ cao hơn điểm tan chảy, gelatin đã trương nở hòa tan và tạo thành gel khi được làm nguội. Quá trình chuyển đổi giữa dạng dung dòch và dạng gel có tính thuận nghòch. Tính chất này được lợi dụng trong nhiều quá trình chế biến thực phẩm. Ngoài ra, gel của gelatin bắt đầu tan chảy ở 27-34oC và có khuynh hướng tan
trong miệng. Tính chất này đươc ứng dụng nhiều trong thực phẩm. Cơ chế cơ bản của sự tạo gel là sự thay đổi ngẫu nhiên của dạng xoắn ốc. Iminoacid của các
chuỗi polypeptit khác nhau tạo một hình thể xoắn ốc khi làm nguội và các vòng xoắn này được ổn định nhờ các cầu hydro, tạo gel ba chiều. Sự tạo gel của gelatin được
xem như sự tái tạo một phần collagen và phần đã được tái tạo này hoạt động như một đoạn chức năng của gel.
• Ứng dụng
Gelatin chủ yếu được dùng làm phụ gia tạo gel, tạo ra dạng gel mềm dẻo, trong suốt, nghịch đảo nhiệt khi làm nguội dưới 35oC. Gelatin tan trong nước, tạo ra cảm giác sản phẩm tan trong miệng.
Trong CNSX kẹo mứt, gelatin được sử dụng làm chất tạo gel, tạo xốp, làm chậm quá trình tan kẹo trong miệng với tỷ lệ 2 – 7%.
Trong CNSX rượu, bia và nước hoa quả, gelatin sử dụng làm chất làm trong. Gelatin có khả năng hấp thụ nước gấp 5 ÷ 10 lần thể tích của nó nên được sử dụng trong CNSX đồ hộp thòt để tránh hiện tượng rỉ nước.Gelatin là thành phần của viên ngậm, thuốc đạn, dung dòch đẳng trương chứa từ 0,5-0,77% gelatin hoặc là thành phần của một loại thuốc sát trùng được sử dụng như nước mắt nhân tạo. Gelatin còn được ứng dụng làm viên bao nang trong dược
phẩm.
1.4.5. Xanthan gum
• Nguồn gốc
Xanthan gum là một chất làm đặc tự nhiên có nguồn gốc từ quá trình lên men glucosehoặc sucrose bởi một loại vi khuẩn, Xanthomonas campestris. Loài vi khuẩn này rất phổ biến gây ra các đốm đen trên lá của nhiều loại rau, nhưng nó vô hại đối với con người.
• Cấu tạo
Cấu trúc cơ bản: 1 mạch chính là cellulose (các phân tử glucose liên kết β-(1,4)) và 1 mạch bên trisaccharide.
Mỗi đơn vị β-D-glucopyranosyl trên mạch chính được liên kết với 1 đơn vị β-D- glucopyranosyl –(1–>4)- β -D- glucuronopyranosyl – (1–>2)-6-O-acetyl- β -D- mannopyranosyl trisaccharide.
Khoảng ½ đơn vị β-D-glucopyranosyl tận cùng có acid pyruvic liên kết như là 4,6- cyclic acetal. Mạch bên tương tác với mạch chính (nhờ lực liên kết thứ hai) để hình thành một phân tử khá cứng. Mạch bên trisaccharide: 2 phân tử mannose được tách biệt nhờ 1 phân tử glucuronic acid. Phân nữa nhóm mannose tận cùng liên kết với nhóm
pyruvate & phân nữa còn lại có chứa nhóm acetyl. Những nhóm carboxyl ở mạch bên thể hiện tính anion của phân tử gum.
• Tính chất
Khối lượng phân tử 2*10^6.Xanthan gum tương tác với guar gum để tăng độ nhớt của dung dịch.Tương tác với locust bean gum tạo ra 1 loại gel thuận nghịch với nhiệt. Xanthan gum không hòa tan trong dung môi hữu cơ (nhưng hydrate hóa trong glycerol ở 650C).
Sau khi hydrate hóa trong nước –> thêm đến 50% ethanol hoặc propanol –> không kết tủa xanthan gum.
Tương tác tốt với các chất làm đặc khác: tinh bột, carrageenan, pectin, gelatin, agar, alginate và dẫn xuất cellulose.
Tính chất: hòa tan trong nước nóng và nước lạnh, độ nhớt dung dịch cao khi nồng độ thấp, không có sự thay đổi rõ ràng về độ nhớt khi nhiệt độ từ 0-1000C (tính chất độc đáo), hòa tan và ổn định trong môi trường acid, khả năng tương tác tốt với muối, tương tác với những loại gum khác như locust bean gum, ổn định hệ nhũ tương và huyền phù, ổn định dung dịch tốt khi đông lạnh và rã đông.
Xanthan gum tương hợp với nhiều loại acid hữu cơ: acetic, citric, lactic, tartaric và phosphoric acid
Xanthan gum có nồng độ 0.3% trong nước đã khử ion có nhiệt độ thay đổi hình dạng là 400C > trong TP có hàm lượng muối thấp là 900C –> muối giúp ổn định hình dạng có trật tự của xanthan gum và ổn định độ nhớt của nó.
•
Khả năng tạo
gel
Trong nước lạnh Xanthan gum có thể hòa tan được dễ dàng , hình thành nên 1 dung dịch có độ nhớt cao ở nồng độ rất thấp( khoảng 1%w/w). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
• Ứng dụng
Xanthan gum được ứng dụng trong 1 số loại thực phẩm như nước sốt salad, nước sốt thị và nước sốt rau quả, các sản phẩm sữa, sản phẩm kem, các sản phẩm nướng,……
1.4.6. Pectin
• Nguồn gốc
- Có mặt trong quả, củ, thân cây, đóng vai trò vận chuyển nước và lưu chất cho các trái cây đang trưởng thành, duy trì hình dáng và sự vững chắc của trái cây. Tiền thân của pectin là protopectin, không tan trong nước và có nhiều trong mô trái cây còn xanh. - Trong công nghiệp pectin được thu nhận từ dịch chiết của các nguyên liệu thực vật, thường là táo hay các quả có múi.
• Cấu tạo
Acid pectic là 1 polymer của acid D-galcturonic, liên kết với nhau bằng liên kết 1,4- glucoside. Một chuỗi gồm khoảng 10000 phân tử galactoronic tạo thành một phân tử pectin M= 10000-100000.
- Cấu tạo 1 đơn vị của chuỗi pectin :
• Tính chất
- Dạng bột màu trắng hoặc hơi vàng, hơi xám, hơi nâu. - Tan trong nước, không tan trong ethanol.
- Có khả năng tạo gel bền. • Khả năng tạo gel
- Các pectin và acid pectinic có các nhóm hydroxyl (-OH) nên có khả năng hydrat hóa cao.
- Các phân tử pectin mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy lẫn nhau, do đó làm giãn mạch và làm tăng độ nhớt của dung dịch.
- Vì vậy khi làm giảm độ tích điện và độ hydrat hóa sẽ làm cho các phân tử pectin xích lại gần nhau và tương tác với nhau tạo nên một mạng lưới 3 chiều rắn chứa pha lỏng ở bên trong.
- Khả năng tạo gel phụ thuộc chủ yếu vào 2 yếu tố: chiều dài của chuỗi pectin và mức độ methoxyl hóa.
• Ứng dụng
- Pectin là tác nhân tạo gel quan trọng nhất được sử dụng để tạo ra cấu trúc gel cho thực phẩm,chủ yếu là những thực phẩm có nguồn gốc từ rau quả. Khả năng tạo gel của nó còn được sử dụng ở những thực phẩm cần có sự ổn định của nhiều pha, hoặc trong sản phẩm cuối hoặc ở một giai đoạn tức thời trong quy trình sản xuất.
- Tác dụng tạo đặc của pectin được sử dụng chủ yếu ở những loại thực phẩm mà quy định không cho phép sử dụng những loại gum có giá thành rẻ hơn hay ở những loại thực
phẩm cần có một hình dáng thật tự nhiên.