I. Tổng quan lý thuyết: 1. Mẫu thí nghiệm Dung dịch đường 50% Dung dịch CaCl2 0,2% Dung dịch KCl 0,2%
Là những dung dich có tính dẻo, có thể đông đặc được khi cho phụ gia tạo gel vào.
2. Phụ gia tạo gel
a. Pectin:
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 có được sử dụng ở những thực phẩm cần sự ổn dụng của nhiều phụ gia, hoặc trong sản phẩm cuối, hoặc ở giai đoạn tứ thời trong qui trình sản xuất.
Tác dụng tạo gel pectin được sử dụng chủ yếu ở những loại thực phẩm cần có hình dạng thật tự nhiên như sản phẩm mứt trái cây và mứt đông.
Ngoài ra còn sản xuất kẹo mềm hoa quả.
b. Agar:
Agar được sử dụng trong sản phẩm mứt trái cây thay thế cho pectin nhằm làm giảm hàm lượng đường trong sản phẩm: 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 chất khô không cao.
Agar thường tạo cấu trúc gel cứng, dòn, không có độ mềm dẻo, do đó thường dùng chất đông tạo gel là pectin, sản xuất bánh kẹo.
Agar được sử dụng trong 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 với acid và bề mặt khó bảo quản nên trong một trường hợp agar được thay thế bằng các chế phẩm tinh bột hoặc pectin.
Được ứng dụng trong công nghiệp sữa: Carrageenan có khả năng liên kết với protein của sữa, làm cho hạt nhũ tương sữa-nước bền vững, không bị phân lớp. Tham gia như một chất đông đối với một số sản phẩm như: kem, sữa, bơ, phomat Tạo cấu trúc gel trong các sản phẩm mứt trái cây; bổ sung trong bia, rượu, giấm…
d. Alginat:
Không tan được trong nước nhưng các muối của nó lại hòa tan hoàn toàn trong nước lạnh để tạo thành dung dịch nhớt, tính chất của dung dịch tạo thành thay đổi tùy theo xuất xứ các muối Alginatte ban đầu và độ tinh khiết của các muối. Các muối alginate tan trong nước được sử dụng như các chất cô đặc, các chất bình ổn và các tác nhân tạo màng trong các ngành nhất là công nghiệp thực phẩm.
e. Xanthangum:
Trong nước lanh xanthangum có thể hòa tan dễ dàng được , hình thành nên một dung dịch có độ nhớt cao ở nống độ rất thấp, vì vậy xanthan gum có tính chất như một chất tạo độ nhớt cho hầu hết các thực phẩm dạng lỏng và được ứng dụg nhiều trong nước sốt salad, nước sốt thịt và rau quả, sữa…
II. Quy trình thí nghiệm
Thí nghiệm 1: Dung dịch đường 50% Thí nghiệm 2: Dung dịch CaCl2 0,2% Thí nghiệm 3: Dung dịch KCl 0,2%
Mẫu: 30g Xanthan gum 0,2% Alginate 0,2% Carrageenate 0,2% Agar 0,2% Pectin 0,2% Khuấy
Đun cách thủy, tan
Để nguội
III. Kết quả và bình luận:
Mẫu Dung dịch đường 50% Dung dịch CaCl2
0,2% Dung dịch KCl 0,2% Pectin 15 phút 15 phút 15 phút Độ nhớt nhiều Trắng trong Ít nhớt Trắng trong Ít nhớt Trắng trong Agar 15 phút 15 phút 15 phút Tạo gel Vàng đục Tạo gel Vàng đục Tạo gel Vàng đục Carrageenate 15 phút 15 phút 15 phút
Tạo gel, dẻo Vàng trong
Không tạo gel và nhớt Vàng trong Tạo gel, đặc cứng Vàng trong Alginate 15 phút 15 phút 15 phút Tạo gel Vàng trong Ít nhớt hơn KCl Vón đục, Màu trắng đục Ít nhớt Trắng trong Xanthan gum 15 phút 15 phút 15 phút Độ nhớt cao Vón cục, vàng đục Ít nhớt nhất Vón đục, Trắng đục Nhớt Vón đục, Trắng đục
IV. Trả lời câu hỏi:
1. Cơ chế hoạt động của phụ gia làm đông đặc, làm dày:
Phụ gia tạo gel là các polysaccharide tan được trong nước. Khi phân tán trong nước mỗi phân tử sẽ liên kết với các phân tử bên cạnh tạo thành một cấu trúc không gian 3 chiều nhốt các phân tử nước bên trong tạo thành khối gel.
2. Tính chất và cơ chế hoạt động của phụ gia tạo gel: pectin, agar, carrageen, alginat, xanthan gum:
Pectin: • Tính chất:
Dạng bột màu trắng hoặc hơi vàng, hơi xms, hơi nâu. Tan trong nước, không tan trong ethanol.
Có khả năng tạo gel bền. • Cơ chế hoạt động:
Các pectin và acid pectin 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 vào chiều dài của chuỗi pectin và mức độ methoxyl hóa.
Agar: • 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 ảnh hưởng đến mùi vị đặc trưng của sản phẩm.
Agar không tan trong nước lạnh, tan một ít trong ethanol amine và tan được trong nước nóng. Agar có kahr năng hòa tan với lượng nước 30-50 lần khối lượng, lượng agar trong nước trên 10% sẽ tạo một hỗn hợp sệt.
Agar thông thường và agar tan nhanh có tỉ lệ agar/nước khác nhau trong quá trnhf hòa tan điều này dẫn đến sự khác nhau về độ hòa tan của agar trong nước.
• Cơ chế tạo gel:
Quá trình tạo gel xảy ra khi làm lạnh dung dịch agar. Dung dịch agsr sẽ tạo gel ở nhiệt độ khoảng 40-500C và tan chảy ở nhiệt độ khoảng 80-850C.
Carrageen: • Tính chất:
Màu hơi vàng, màu nâu, vàng nhạt hay màu trắng Dạng bột thô mịn và gần như không mùi
Không tan trong ethanol, tan trong nước ở nhiệt độ khoảng 800C 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, glycorol, hay dung dịch bão hòa glucose và sucrose trong nước.
Độ nhớt của dung dịch phụ thuộc vào từng loại carrageen, khối lượng phân tử, nhiệt độ, các ion có mặt và hàm lượng carrageen.
Cũng như những polymer mạch thẳng có mang điện tích khác, độ nhớt tỉ lệ thuận vơi hàm lượng.
Carrageen có khẩ năng tương tác với nhiều loai 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 carrageen làm tăng độ nhớt.
Khi carrageen được cho vào dung dịch gum ghatti, alginate và pectin nó sẽ làm giảm đọ nhớt của các dung dịch này.
Ví dụ: Khi liên kết với K+, NH4+, dung dịch carrageen tao thành gel thuận nghịch về nhiệt. Khi liên lết với Na+ thì carrageen hòa tan trong nước lạnh và không có khả năng tạo gel. Muối K+ của carrageen co s khả năng tạo gel tốt nhất nhưng gel giòn và dễ bị phân rã. Có thể giảm độ nhớt của gel bằng cách thêm vào locust bean gum.
Alginat: • Tính chất:
Không tan được trong nước nhưng tan trong dung môi hữu cơ (như ethanol, ether và chloroform), tan chậm trong các dung dịch Carbonate Natri, Hydroxide Natri, TriNatri Phosphate.
• Cơ chế hoạt động:
Muối alginate của kim loại alkali, ammonia và các amin có khối lượng phân tử thấp, tan ngay trong nước nóng hay nước lạnh, nhưng muối của các cation hóa trị hai hay ba thì không tan. Các dung dịch alginate rất nhớt, có thuộc tính phụ thuộc vào tỷ suất M/G, khối lượng phân tử, và sự hiện diện điện phân trong dung dịch. Độ nhớt cảu dung dịch alginate giảm khi nhiệt độ tăng, và bị ảnh hưởng nhẹ bởi sự đổi độ pH trong cỡ từ 4-10. Dung dịch alginate trong mức pH= 5-10 có thể ổn định lâu tại nhiệt độ phòng.
Xanthan gum: • Tính chất:
Xanthan gum 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.
• Cơ chế hoạt động:
Trong nước lạnh Xanthan gum có thể hòa tan dẽ dàng, hình thành nên một dung dịch có độ nhớt cao ở nồng độ thấp (khoảng 1%W/W). Vì vậy xanthan gum có tính chất như một chất tạo độ nhớt cho thực phẩm.
3. Những tác hại có thể xảy ra khi sử dụng sai phụ gia tạo gel:
Khi sử dụng quá liều lượng những phụ gia như pectin, agar, alginate, carrageenan thì sẽ không đạt được cấu trúc như mong muốn.
Các tính chất tốt của phụ gia tạo gel: đong đặc, nhũ hóa, làm mềm thực phẩm, tạo keo, tạo cấu trúc, tăng độ dày thực…. sẽ bị mất đi, làm cho thực phẩm nhanh chóng bị hư và thay đổi.
Đồng thời làm cho thực phẩm có mùi và vị, màu sắc lạ, làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm.
4. Phương pháp xác định:
Phương pháp định lượng bằng sắc ký ion : Polyphosphat trong mẫu sản phẩm được chiết tách bằng nước cất khử ion. Dịch chiết được làm sạch bằng phương pháp chiết pha rắn (SPE) trên cột chiết pha rắn C18. Hàm lượng polyphosphat có trong dịch chiết được xác định trên máy sắc ký ion sử dụng hệ thống phản ứng sau cột với tác chất phản ứng là sắt nitrat trong axit percloric và đầu dò UV tại bước sóng l là 330 nm theo phương pháp ngoại chuẩn.
5. Một vài loại thực phẩm và phụ gia làm đông đặc, làm dày thường gặp:
Axit alginic, Kali alginat, Amoni alginat, Canxi alginat, Propylen glycol alginat, Thạch trắng (Aga), Carrageenan và muối Na, K, NH4 của nó (bao gồm
Furcellaran), Gôm đậu Carob , Gôm Gua, Gôm Tragacanth , Gôm Arabic, Gôm Xanthan, Gôm Karaya, Gôm Tara, Gôm Gellan, Pectin, Metyl xenluloza, Metyl etyl xenluloza, Natri cacboxy metyl xenluloza, Gelatin thực phẩm
6. Giá trị INS, ADI, ML của pentasodium triphosphate, gelatin, agar, carrageenan
INS (international numbering system) là kí hiệu được uỷ ban Codex về thực phẩm xác định cho mỗi chất phụ gia khi xếp chúng vào danh mục chất phụ gia thực phẩm.
ADI (acceptable Daily Intake) là lượng xác định của mỗi chất phụ gia thực phẩm được cơ thể ăn vào hàng ngày thông qua thực phẩm hoặc nước uống mà không gây ảnh hưởng có hại đến sức khoẻ. ADI được tính theo mg/kg trọng lượng cơ
thể/ngày. ADI có thể được biểu hiện dưới dạng: giá trị xác định, chưa quy định (CQĐ) và chưa xác định (CXĐ).
ML (MaximumLevel) mức giới hạn tối đa của mỗi chất phụ gia sử dụng trong quá trình sản xuất, chế biến, xử lý, bảo quản, bao gói và vận chuyển sản phẩm.
Giá trị INS ADI ML
Pentasodium
triphosphate E451i
Gelatin CQĐ CXĐ Bảng
Agar E406 Không giới
hạn Không giới hạn
Carrageenan E407 CXĐ Bảng
Tên tiếng Việt
Carrageenan và muối Na, K, NH4 của nó (bao gồm Furcellaran)
INS: 407
Tên tiếng Anh
Carrageenan and its Na, K, NH4 salts (includes Furcellaran)
ADI: :
CXĐ