Phụ gia tạo cấu trúc

8/13/2019 Phụ gia tạo cấu trúc

http://slidepdf.com/reader/full/phu-gia-tao-cau-truc 1/48

CHƯƠ NG 1: GIỚ I THIỆU CHUNG1.1 Định ngh ĩ a:

Phụ gia:Theo TCVN: Phụ gia thực phẩm là những chất không đượ c coi là thực phẩm hay mộtthành phần chủ yếu của thực phẩm, có hoặc không có giá trị dinh dưỡ ng, đảm bảo an toàn

cho sức khỏe, đượ c chủ động cho vào thực phẩm vớ i lượ ng nhỏ nhằm duy trì chất lượ ng,hình dạng, mùi vị, độ kiềm hoặc độ acid của thực phẩm, đáp ứng về yêu cầu công nghệ trong chế biến, đóng gói, vận chuyển và bảo quản thực phẩm.

Phụ gia tạo cấu trúc: là nhóm phụ gia thêm vào nhằm thay đổi cấu trúc nguyênliệu ban đầu, tạo ra cấu trúc mớ i hoặc làm ổn định cấu trúc của sản phẩm

1.2 Phân loại: HYROCOLLOID: Xanthan gum, guargum, carrageenan, locust bean gum,

agar-agar, pectin, alginate…Hyrocolloid à những polymer tan trong nướ c (polysaccharide và protein) hiện đang đượ c

sử dụng rộng rãi trong công nghiệp vớ i rất nhiều chức năng như tạo đặc hay tạo gel hệ lỏng, ổn định hệ bọt, nhũ tươ ng và huyền phù, ngăn cản sự hình thành tinh thể đá vàđườ ng, giữ hươ ng. Chúng có thể đượ c phân loại tùy thuộc vào nguồn gốc, phươ ng phápphân tách, chức năng, cấu trúc, khả năng thuận nghịch về nhiệt, thờ i gian tạo gel hay điệntích. Nhưng phươ ng pháp phân loại thích hợ p nhất cho những tác nhân tạo gel là cấu trúc,khả năng thuận nghịch về nhiệt và thờ i gian tạo gel.Nguồn hydrocolloid quan trọng trong công nghiệp:

- Thực vật:Trong cây: cellulose, tinh bột, pectin.Gum từ nhựa cây: gum arabic, gum karaya, gum ghatti, gum tragacanthHạt: guar gum, locust bean gum, tara gum, tamarind gumCủ: konjac mannanTảo (Algal)Tảo đỏ: agar, carrageenanTảo nâu: alginate

- Vi sinh vật: xanthan gum, curdlan, dextran, gellan gum, cellulose POLYSACCHARIDE: tinh bột, tinh bột biến tính, maltose dextrin, chitosan… PROTEIN: caseinate, whey, bột mì và gluten, protein đậu nành, protein trứng,

da heo, gelatin,… POLYPHOSPHATE.

CHƯƠ NG 2: MỘT SỐ LOẠI PHỤ GIA TẠO CẤU TRÚC:2.1 Carrageenan (nhóm hyrocolloid)

2.1.1 L ị ch sử phát hiệ n ra CarrageenanCarrageenan bắt đầu đượ c sử dụng hơ n 600 năm trướ c đây, đượ c chiết xuất từ rêu

Irish moss (Loài rong đỏ Chondrus crispus) tại một ngôi làng trên bờ biển phía NamIreland trong một ngôi làng mang tên Carraghen.

Vào những năm 30 của thế kỷ XX, carrageenan đượ c sử dụng trong công nghiệpbiavà hồ sợ i. Cũng trong thờ i kỳ này những khám phá về cấu trúc hóa học của

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCO

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUY



carrageenan đượ c tiến hành mạnh mẽ. Sau này, carrageenan đượ c chiết xuất từ một số loài rong khác như Gigartina stelata thuộc chi rong Gigartina. Nhiều loài rong khác cũngđượ c nghiên cứu trong việc chiết tách carrageenan để ứng dụng trong nhiều l ĩ nh vực khácnhau.

Hình 1: t ảo carrageenan

Ngày nay, sản xuất công nghiệp carrageenan không c òn giớ i hạn vào chiết tách từ Irish moss, mà rất nhiều loài rong đỏ thuộc ngành Rhodophyta đã đượ c sử dụng. Nhữngloài này gọi chung là Carrageenophyte. Qua nhiều nghiên cứu, đã có hàng chục loài rongbiển đượ c khai thác tự nhiên hay nuôi trồng để sản xuất carrageenan, phổ biến nhất là :Kappaphycus alvarezii, Chondrrus crrispus, Sarcothalia crispate và Eucheuma

denticulation đượ c sử dụng để thu carrageenan dùng trong thực phẩm. Trong thực phẩm,ngườ i ta không sử dụng từng loại tảo riêng biệt mà luôn luôn kết hợ p nhiều loại lại vớ inhau để tạo ra Carrageenan có các đặc tính riêng biệt và hoàn hảo hơ n. Từ đó ngườ i tachia carrageenan thành 3 loại điển hình sau:

+ Kappa carageenan: đượ c tch chiết từ các loại tảo Kappaphycus alvarezii,Chondrrus crrispus, Sarcothalia crispate.

+ Iota carrageenan: đượ c tách chiết từ tảo Eucheuma denticulation. + Lambda carrageenan: đượ c tách chiết từ tảo Chondrrus crrispus,

Sarcothalia crispate.

2.1.2 C ấ u tạ o củ a carrageenanCarrageenan là một polysaccharide dị thể của galactose –galactan. Ngoài mạch

polysaccharide chính còn có thể có các nhóm sulfat đượ c gắn vào carrageenan ở những vị trí và số lượ ng khác nhau. Vì vậy, carrageenan không phải chỉ l à một polysaccharid đơ nlẻ, có cấu trúc nhất định mà là các galactan sulfat. Mỗi galactan sulfat là một dạng riêngcủa carrageenan và có ký hiệu riêng. Ví dụ: λ – , κ –, ι –, ν – carrageenan.

Có thể nói carrageenan là một hỗn hợ p phức tạp của ít nhất 5 loại polymer: λ – , κ –, ι –, ν.. - carrageenan, cấu tạo từ các gốc D-galactose và 3,6-anhydro D-galctose. Cácgốc này kết hợ p vớ i nhau bằng liên kết -1,4 và -1,3 luân phiên nhau. Các gốc D-galactoseđượ c sulfate hóa vớ i 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 do3 đơ n gốc disaccharide tạo nên. Các polysaccharide phổ biến của carrageenan là kappa-,iota- và lambda- carrageenan: Kappa-carrageenan là một loại polymer của D-galactose-4-sulfate và 3,6-anhydro D-galctose. Iota-carrageenan cũng có cấu tạo tươ ng 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).

Muy và nuy- carrageenan khi đượ c xử lý bằng kiềm sẽ chuyển thành kappa vàiota- carrageenan. Trong quá trình chiết tách, do tác động của môi trườ ng kiềm các µ-, ν-,λ-carrageenan dễ chuyển hóa thành κ-, ι-, θ- carrageenan tươ ng ứng. Các carrageenan cómức độ sulfat hóa khác nhau, thí dụ κ–carrageenan (25 % sulfat), ι–carrageenan (32 %sulfat), λ–carrageenan (35 % sulfat). Các sản phẩm này đã đượ c thươ ng mại hóa, chiếmvị trí quan trọng trong thị trườ ng polysaccharide.

2.1.3 Tính chấ t Độ tan:





Màu hơ i vàng, màu nâu vàng nhạt hay màu trắng. Dạng bột thô, bột mịn và gầnnhư không mùi.

Carrageenan tan trong nướ c nhưng độ tan của nó phụ thuộc vào dạng, nhiệt độ,pH, nồng độ của ion và các chất tan khác.

Nhóm carrageenan có cầu nối 3,6-anhydro không ưa nướ c, do đó các carrageenan

nàykhông tan trong nướ c. Nhóm carrageenan không có cầu nối th ì dễ tan hơ n. Thí dụ như λ-carrageenan không có cầu nối 3,6-anhydro và có thêm 3 nhóm sulfat ưa nư ớ c nênnó tantrong nướ c ở điều kiện bất kỳ. Đối vớ i κ –carrageenan thì có độ tan trung bình,muối natri của κ –carrageenan tan trong nướ c lạnh nhưng muối kali của κ –carrageenanchỉ tan trong nướ c nóng.

Độ nhớ tĐộ nhớ t của các dung dịch carrageenan phụ thuộc v ào nhiệt độ, dạng, trọng lượ ng

phân tử và sự hiện diện của các ion khác tr ong dung dịch. Khi nhiệt độ và lực ion củadung dịch tăng thì độ nhớ t của dung dịch giảm. Các carrageenan tạo th ành dung dịch cóđộ nhớ t từ 25 – 500 Mpa, riêng κ –carrageenan có thể tạo dung dịch có độ nhớ t tớ i 2000

Mpa. Sự liên quan tỷ lệ thuận giữa độ nhớ t và trọng lượ ng phân tử của carrageenan cóthểmô tả bằng công thức cân bằng của Mark -Houwink như sau:

[η] = K(Mw)α Trong đó: η: độ nhớ t

Mw: trọng lượ ng phân tử trung bìnhK và α: hằng số phụ thuộc vào dạng của carrageenan và dung

môi hòa tan T ươ ng tác giữ a carrageenan vớ i proteinĐây là một trong những tính chất quan trọng của carrageenan v à cũng là đặc

trưng cho tất cả các chất tạo gel cũng như các chất không tạo gel là xuất hiện phản ứngvớ i protein.

Phản ứng này xảy ra nhờ các cation có mặt trong các nhóm protein tích điện tácdụng vớ i nhóm sulfat mang điện âm của carrageenan và có tính quyết định đến độ bền cơ học của gel.

Trong công nghiệp sữa, nhờ vào tính chất liên kết vớ i các protein trong sữa màcarrageenan đượ c sử dụng (vớ i nồng độ 0,015 – 0,025 %) làm tác nhân để ngăn chặn sự tách lỏng và làm ổn định các hạt coca trong sữa sôcôla.





T ạ o gelCarrageenan có một tính chất vô cùng quan trọng là tạo gel ở nồng độ thấp (nhỏ

hơ n 0,5 %). Ở dạng gel các mạch polysaccharide xoắn vòng như lò xo và cũng có thể

xoắn vớ i nhau tạo thành khung xươ ng không gian ba chiều vững chắc, bên trong có thể chứa nhiều phân tử nướ c (hay dung môi). Từ dạng dung dịch chuyển sang dạng gel là dotươ ng tác giữa các phân tử polyme hòa tan vớ i các phân tử dung môi ở bên trong, nhờ tươ ng tác này mà gel tạo thành có độ bền cơ học cao. Phần xoắn vòng lò xo chính lànhững mầm tạo gel, chúng lôi kéo các phân tử dung môi vào vùng liên kết.

Sự hình thành gel có thể gây ra bở i nhiệt độ thấp hoặc th êm các cation vớ i mộtnồng độ nhất định. Quá trình hình thành gel diễn ra phức tạp, đượ c thực hiện theo haibướ c:

• Bướ c 1: khi hạ nhiệt độ đến một giớ i hạn n ào đó trong phân tử carrageenancó sự chuyển cấu hình từ dạng cuộn ngẫu nhiên không có trật tự sang dạng xoắn có trật

tự. Nhiệt độ của quá trình chuyển đổi này phụ thuộc vào dạng và cấu trúc cáccarrageenan, cũng như phụ thuộc vào dạng và nồng độ của muối thêm vào dung dịchcarrageenan. Do đó, mỗi một dạng carrageenan có một điểm nhiệt độ tạo gel riêng.

• Bướ c 2: gel của các polyme xoắn có thể thực hiện ở các cấp độ xoắn. Trongtrườ ng hợ p đầu, sự phân nhánh và kết hợ p lại sẽ xuất hiện cấp độ xoắn thông qua sự hìnhthành không đầy đủ của xoắn kép, theo hướ ng đó mỗi chuỗi tham gia vào xoắn kép vớ ihơ n một chuỗi khác. Trong trườ ng hợ p thứ hai, các phần đã phát triển đầy đủ của đa xoắntụ hợ p lại tạo thành gel. Còn dướ i các điều kiện không tạo gel, ở các nồng độ polymethấp sự hình thành và hợ p lại của các xoắn sẽ dẫn đến tăng độ nhớ t.

Qua đó, có thể mô tả cơ chế tạo gel như sau: trướ c hết là xuất hiện sự chuyển đổi

cấu hình từ dạng cuộn sang xoắn lò xo, tiếp sau là sự kết hợ p các xoắn và tụ hợ p lại cótrật tự tạo thành xoắn kép – gel. Như vậy, gel là tập hợ p các xoắn có trật tự hay c òn gọilà xoắn kép.





Khả nă ng tạ o gel:Phụ thuộc rất lớ n vào sự có mặt của các cation. Ví dụ: Khi liên kết vớ i K+, NH4+,

dung dịch -carageenan tạo thành gel thuận nghịch về nhiệt. Khi liên kết vớ i Na+ thìcarrageenan hòa tan trong nướ c 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.

2.1.4. Phươ ng pháp sả n xuấ t carageenan trong công nghiệ p. Carrageenan đượ c thu nhận bằng cách chiết từ tảo biển bằng nướ c hay bằng dung

dịch kiềm loãng. Carrageenan đượ c thu lại bằng sự kết tủa bở i cồn, sấy thùng quay, haykết tủa trong dung dịch KCl và sau đó làm lạnh. Cồn đượ c sử dụng trong suốt quá trìnhthu nhận và tinh sạch là methanol, ethanol, và isopropanol. Sản phẩm có thể chứa đườ ngnhằm mục đích chuẩn hóa, chứa muối để thu đượ c cấu trúc gel đặc trưng hay tính năngtạo đặc.

2.1.5. Ứ ng d ụ ng





Carrageenan đượ c sử dụng ở nhiều dạng khác nhau trong nhiều sản phẩm màchúng ta sử dụng hàng ngày, nhất là trong l ĩ nh vực thực phẩm vớ i một trong ba hoặc cả ba tác dụng sau:

+ Chất ổn định+ Chất tạo gel

+ Chất tạo sự đông đặcCác sản phẩm có sử dụng carrageenan đã đượ c sử dụng phổ biến trong nhiều thế kỷ. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh độ an toàn của carrgeenan, nó không gây độc,không có dấu hiệu gây viêm loét trên cơ thể và có thể sử dụng trong thực phẩm vớ i mộtlượ ng không giớ i hạn.

Tổ chức FDA của Mỹ đã xếp carrageenan vào danh mục các chất an toàn đối vớ icác sản phẩm thực phẩm.

Tính phổ biến của carrageenan đượ c thể hiện ở 4 đặc điểm sau: Tham gia như một chất tạo đông đối vớ i một số sản phẩm nh ư: kem, sữa, bơ ,

pho mát.

Làm bền nhũ tươ ng, giúp cho dung dịch ở trạng thái nhũ tươ ng cân bằng vớ inhau mà không bị tách lớ p. Có thể thay đổi kết cấu của sản phẩm vớ i tính chất hóa lý, cơ học mong muốn,

tạo ra các sản phẩm đông đặc có độ bền dai. Giúp ổn định các tinh thể trong các sản phẩm bánh, kẹo ngăn chặn đườ ng và

nướ c đá bị kết tinh. Chính vì vậy, carrageenan đượ c ứng dụng rộng rãi trong các ngànhkinh tế quốc dân, góp phần đa dạng hóa các sản phẩm thực phẩm.





2.1.6 Ứ ng d ụ ng trong các ngành thự c phẩ mCarrageenan đượ c ứng dụng trong nhiều l ĩ nh vực chế biến thực phẩm khác nhau

như: kem, phomat, bánh pudding, si rô, đồ uống lạnh, mứt ít đườ ng và sữa chua, thịt cá.Các công ty chế biến thịt cá sử dụng carrageenan vì carrageenan có khả năng tăng

hiệu suất các sản phẩm bằng cách giữ nướ c bên trong sản phẩm.

Ngoài ra, carrageenan còn đượ c thêm vào bia hoặc rượ u để tạo phức protein và kếtlắng chúng làm cho sản phẩm đượ c trong hơ n.Sử dụng carrageenan trong thực phẩm giúp gia tăng lợ i nhuận khoảng 40%.Đảm bảo sự tươ i ngon ( khả năng giữ nướ c) , ổn định cấu trúc của thịt , cá, và gia

cầm trong suốt quá trình từ vận chuyển, tồn trữ và các giai đoạn chế biến.

2.2 Tinh bột – tinh bột biến tính: (nhóm polysaccharide)Tinh bột là polysaccharide chủ yếu có trong hạt, củ, thân cây và lá cây. Tinh bột cũng

có nhiều ở các loại củ như khoai tây, sắn, củ mài. Một lượ ng đáng kể tinh bột cũng có trongcác loại quả như chuối và nhiều loại rau. Tinh bột có nhiều trong các loại lươ ng thực do đó

các loại lươ ng thực đượ c coi là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất tinh bột. Hình dạngvà thành phần hóa học của tinh bột phụ thuộc vào giống cây, điều kiện trồng trọt ... Tinh bột

không phải là một chất riêng biệt, nó bao gồm hai thành phần chính là amylose vàamylopectin. Hai chất này khác nhau về nhiều tính chất lý học và hóa học.

2.2.1 C ấ u tạ o:Tinh bột là loại polysaccharide khối lượ ng phân tử cao gồm các đơ n vị glucose đượ c

nối nhau bở i các liên kết α-glucoside, có công thức phân tử là (C6H10O5)n, ở đây n có thể từ vài trăm đến hơ n 1 triệu. Tinh bột giữ vai trò quan trọng trong công nghiệp thực phẩmdo những tính chất hóa lý của chúng. Tinh bột thườ ng dùng làm chất tạo độ nhớ t, độ sánhcho các thực phẩm dạng lỏng hoặc là tác nhân làm bền keo hoặc nhũ tươ ng như các yếu tố kết dính và làm đặc tạo độ cứng, độ đàn hồi cho nhiều loại thực phẩm. Ngoài ra tinh bột

còn nhiều ứng dụng trong dượ c phẩm, công nghiệp dệt, hóa dầu...

Tinh bột bao gồm hai dạng phân tử là amylose và amylopectin. Amylose chiếm20-30% trong tinh bột tự nhiên, dạng mạch thẳng, có khả năng tạo gel, amylopectin dạngmạch phân nhánh, không có khả năng tạo gel.

Công thức cấu tạo:

Amylose





Amylopectin

Sự khác biệt giữa amylose và amylopectin không phải luôn luôn rõ nét. Bở i lẽ ở cácphân tử amylose cũng thườ ng có một phần nhỏ phân nhánh, do đó cũng có những tính chấtgiống như amylopectin.

2.2.2 M ộ t số tính chấ t quan trọ ng củ a hạ t tinh bộ tTính chất nhớ t – dẻo của hồ tinh bộtPhân tử tinh bột chứa nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết đượ c vớ i nhau

làm cho phân tử tinh bột tập hợ p lại, giữ nhiều phân tử nướ c hơ n khiến cho dung dịch cóđộ đặc, độ dính, độ dẻo và độ nhớ t cao hơ n. Tính chất này càng thể hiện mạnh mẽ hơ n ở những tinh bột loại nếp.

Khả nă ng tạ o gel và thoái hóa củ a tinh bộ tKhi để nguội hồ tinh bột thì các phân tử sẽ tươ ng tác vớ i nhau và sắp xếp lạimột cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột có cấu trúc mạng 3 chiều. Để tạo đượ c

gel thì dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, phải đượ c hồ hóa để chuyểntinh bột thành trạng thái hòa tan và sau đó đượ c để nguội ở trạng thái yên t ĩ nh. Trong geltinh bột chỉ có duy nhất các liên kết hydro tham gia.

Khi gel tinh bột để một thờ i gian dài thì chúng sẽ co lại và một lượ ng dịch thể sẽ tách ra. Quá trình thoái hóa gồm 3 giai đoạn:

Đầu tiên các mạch đượ c uốn thẳng lại.Vỏ hydrat bị mất và các mạch đượ c định hướ ng lại.Các cầu hydro đượ c tạo thành giữa các nhóm -OH của các phân tử tinh bột khác

nhau.Do các phân tử amylose có mạch thẳng nên định hướ ng vớ i nhau dễ dàng và tự do

hơ n các phân tử amylopectin, vì thế hiện tượ ng thoái hóa gần như chỉ có liên quan vớ icác phân tử amylose.

Khả nă ng tạ o màngTinh bột có khả năng tạo màng là do amylose và amylopectin dàn phẳng ra, sắp

xếp lại và tươ ng tác trực tiếp vớ i nhau bằng liên kết hydro hoặc gián tiếp qua phân tử nướ c.





Khả nă ng tạ o sợ iPhươ ng pháp tạo sợ i như sau:Cho dịch tinh bột qua một bản có đục lỗ vớ i đườ ng kính lỗ thích hợ p (lớ n hơ n

1mm). Khi đùn qua các lỗ này, chúng sẽ tự định hướ ng theo chiều của dòng chảy. Cácphân tử tinh bột có xu hướ ng kéo căng ra và tự sắp xếp song song vớ i nhau theo phươ ng

của trọng lực.Các sợ i đã hình thành vừa ra khỏi khuôn kéo còn ướ t đượ c nhúng ngay vào một bể đựng nướ c nóng để định hình nhờ tác dụng của nhiệt. Các phân tử đã đượ c định hướ ngtrong từng sợ i sẽ tươ ng tác vớ i nhau và vớ i nướ c bằng cầu hydro để hình thành sợ i miến.

Các sợ i đã hình thành đượ c kéo ra khỏi bể rồi đượ c nhúng tiếp vào bể đựng nướ clạnh để các phân tử liên hợ p lại vớ i nhau đượ c chặt hơ n và tạo nhiều cầu hydro giữa cácphân tử hơ n. Sự kết tinh từng phần sẽ làm tăng độ bền cơ học và sự gắn bó các sợ i vớ inhau.

Các sợ i tiếp đó đượ c gia nhiệt để khử nướ c cũng như để làm tăng lực cố kết và độ cứng.

Các sợ i đượ c tạo ra từ những tinh bột giàu amylose (đậu xanh, dong, riềng,…)thườ ng dai hơ n, bền hơ n sợ i làm từ tinh bột giàu amylopectin (ngô, nếp…) bở i vì cácphân tử amylose dài nên tươ ng tác giữa các phân tử dọc theo chiều dài lớ n, sợ i dai vàchắc, còn các phân tử amylopectin có nhiều mạch nhánh ngắn, lực tươ ng tác giữa cácphân tử yếu hơ n nên dễ đứt.

Khả nă ng phồ ng nở củ a tinh bộ tKhi tươ ng tác vớ i chất béo dướ i tác dụng của nhiệt độ thì tinh bột sẽ tăng thể tích

rất lớ n và trở nên rỗng xốp. Đó là do chất béo không phân cực nên xuyên thấm qua cácvật liệu tinh bột, cellulose. Khi nhiệt độ tăng thì các tươ ng tác kỵ nướ c cũng mạnh nênchúng có khuynh hướ ng tụ lại vớ i nhau và xuyên qua các “cửa ải” tinh bột. Đồng thờ i,nhiệt làm tinh bột hồ hóa và chín, nhưng không khí cũng như các khí có trong khối bộtkhông thấm qua lớ p màng tinh bột đã tẩm béo nên sẽ giãn nở và làm tinh bột phồng nở .

2.2.3 Tinh bộ t biế n tính:

Định ngh ĩ a: là tinh bột đã qua các điều kiện gia công nhất định (gia nhiệt, xử lýbằng kiềm, acid,…làm thay đổi cấu trúc tinh bột ban đầu

Mục đích: Tinh bột tự nhiên vớ i các tính chất đặc trưng đã và đang đượ c khaithác để phục vụ cho nhu cầu sản xuất. Tuy nhiên, khi ngành công nghiệpthực phẩm mở rộng vớ i chủng loại sản phẩm đa dạng thì tinh bột tự nhiên cho thấy nó có những hạn chế,hoặc có những tính chất mặc dù thích hợ p cho sản phẩm này nhưng lại bất lợ i cho sảnphẩm khác. Trong thực tế sản xuất, ứng vớ i mỗi một sản phẩm thực phẩm thườ ng đòi hỏi 1dạng tinh bột hoặc một dẫn xuất tinh bột nhất định. Có sản phẩm yêu cầu tinh bột giàuamylose lại có sản phẩm yêu cầu tinh bột thuần nhất amylopectin. Có sản phẩm cần dạngtinh bột có độ hòa tan tốt, có dạng cần tinh bột bền không bị thoái hóa ở nhiệt độ thấp. Cóloại cần độ dẻo, độ trong, có loại không mong muốn những tính chất đó. Vì vậy, quá trìnhbiến tính tinh bột nhằm đáp ứng một số yêu cầu kỹ thuật như tăng độ hòa tan, độ nhớ t, độ dẻo, độ dai chắc, tránh hiện tượ ng thoái hóa cấu trúc gel tinh bột.

Phươ ng pháp biến tính tinh bột:

• Phươ ng pháp biến tính vật lý





• Phươ ng pháp biến tính hóa học

• Phươ ng pháp biến tính hóa sinh

• Biến tính bằng cách kết hợ p các phươ ng pháp trên

2.2.3.1. Tinh bộ t biế n tính bằ ng phươ ng pháp vậ t lý:

Tinh bộ t hồ hóa sơ bộ (Pregelatinized starch)

Kiểu biến tính hồ hóa trướ c tạo cho tinh bột khả năng hồ hóa mà không cần nấu.Sản phẩm đượ c gọi là “pregelatinized starch”, “pregel”, “pre-cooked starch” hay “instantstarch”. Phươ ng pháp này có thể áp dụng cho cả tinh bột tự nhiên và tinh bột đã biến tínhbằng các phươ ng pháp khác.

Nguyên tắc của phươ ng pháp biến tính này là hồ hóa huyền phù tinh bột bằng nhiệtrồi nhanh chóng sấy khô để trả lại trạng thái bột khô trướ c khi tinh bột bị thoái hóa. Trongthực tế, tinh bột đượ c nấu và sấy khô cùng lúc, bằng cách dùng trống sấy, ép đùn(extrusion) hoặc sấy phun. Trong kỹ thuật sấy bằng trống và ép đùn, hạt tinh bột chịu nhiềutác động cơ học như nhiệt độ, lực cắt cơ học, áp suất nén cao, và bị thay đổi cấu trúc nhiều.Ngượ c lại, trong kỹ thuật sấy phun, huyền phù tinh bột đượ c hồ hóa và sấy khô đồng thờ inhờ hơ i nóng, do đó hạt tinh bột hầu như còn nguyên vẹn, rất ít bị phá hủy bở i lực cắt

và nhiệt. Sản phẩm này gọi là tinh bột CWS (cold-water swelling starch).

Tinh bột hồ hóa sơ bộ có những tính chất sau:

- Trươ ng nhanh trong nướ c

- Biến đổi chậm các tính chất khi bảo quản

- Bền khi ở nhiệt độ thấp

- Có độ đặc và khả năng giữ nướ c, giữ khí tốt

Do đó ngườ i ta thườ ng dùng tinh bột hồ hóa sơ bộ này trong mọi trườ ng hợ p khi cầnđộ đặc, giữ nướ c mà không cần nấu.

Tinh bộ t xử lý nhiệ t (Heat treated starch)

Trong các điều kiện có kiểm soát, hạt tinh bột đượ c xử lý nhiệt và sau đó đượ ctrả về trạng thái hạt ban đầu. Tinh bột sản phẩm không những duy trì đượ c tính chấthồ hóa đúng mức (cook-up) mà hồ tinh bột còn có độ nhớ t và độ bền đượ c cải thiện.

Có 2 loại quá trình xử lý nhiệt, cả hai đều gây ra biến tính vật lý nhưng không hồ hóatinh bột, không phá hủy tính nguyên vẹn của hạt, hoặc không làm mất tính lưỡ ng chiết(birefringence).

- Quá trình xử lý nhiệt ẩ m (heat-moisture treatment): tinh bột đượ c làm ẩm và gianhiệt đến quá nhiệt độ hồ hóa, nhưng độ ẩm không đủ để quá trình hồ hóa xảy ra. Tinh bộtxử lý nhiệt ẩm là dạng tinh bột biến tính vật lý lâu đờ i nhất.

- Quá trình “annealing”: là quá trình gia nhiệt huyền phù tinh bột ở nhiệtđộ dướ i nhiệt độ hồ hóa và giữ trong một thờ i gian xác định.

Các sản phẩm tinh bột xử lý nhiệt này đượ c xem là tinh bột tự nhiên (native) và dođó chỉ cần ghi trên nhãn là “tinh bột thực phẩm” (“food starch”).

Tinh bộ t xử lý vi sóng





Phươ ng pháp biến tinh tinh bột bằng vi sóng đượ c xem là một trong nhữngphươ ng pháp “mớ i nhất” và “sạch nhất” hiện nay. Phươ ng pháp này đang đượ c nghiêncứu và hoàn thiện để ứng dụng rộng rãi trong thực tế nhằm thay thế các phươ ng phápbiến tính hóa học.

Nguyên tắc chung: tác dụng các tia có bướ c sóng khá ngắn mang năng lượ ng cao

trong một khoảng thờ i gian xác định lên khối tinh bột (tinh bột có thể ở dạng khô haydạng huyền phù).

Ư u điểm lớ n nhất của phươ ng pháp này là ta có thể linh hoạt thay đổi các tia cóbướ c sóng khác nhau và thờ i gian thích hợ p nhất nhằm thu đượ c tinh bột có những tínhchất như ý muốn: độ nhớ t thích hợ p, độ bền gel tăng, giảm khả năng thoái hóa, giảmnhiệt độ hồ hóa,…

Tinh bộ t xử lý áp suấ t cao (High pressure treated starch)

Bên cạnh phươ ng pháp biến tính tinh bột bằng vi sóng thì phươ ng pháp xử lý tinhbột ở áp suất cao cũng đượ c xem là một trong những phươ ng pháp “mớ i nhất” và “sạch

nhất” hiện nay. Các nhà khoa học đang nghiên cứu những tính chất mớ i xuất hiện trêntinh bột sau khi xử lý ở áp suất cao dể ứng dụng chúng trong thực tế.

Tinh bột có thể đượ c xử lý ở dạng hạt khô hay dướ i dạng huyền phù.

Bằng cách thay đổi cườ ng độ áp suất, nhiệt độ xử lý và thờ i gian thích hợ p thì tinhbột sau xử lý sẽ có những tính chất như mong muốn: tinh bột hồ hóa ở nhiệt độ thườ ng vàtrong nướ c lạnh, độ bền gel tăng, khả năng thoái hóa giảm, cải thiện độ trong, cấu trúc,…

Trong bài báo cáo này, chúng ta sẽ nghiên cứu sâu hơ n ảnh hưở ng của áp suất caolên sự thay đổi các tính chất của hạt tinh bột.

2.2.3.2. Tinh bộ t biế n tính bằ ng phươ ng pháp hóa họ c

Biến tính tinh bột bằng phươ ng pháp hóa học là quá trình biến tính thông dụng nhấthiện nay. Dướ i tác động của một lượ ng nhỏ các tác nhân hóa học đượ c cho phép sử dụng, tinh bột bị thay đổi tính chất. Quá trình biến tính hóa học có thể thực hiện ở 3 trạngthái tinh bột:

- Trạng thái huyền phù (slurry), tinh bột phản ứng vớ i các tác nhân hóa họctrong môi trườ ng nướ c. Khi phản ứng kết thúc, tinh bột đượ c lọc, rửa và sấy khô.

- Trạng thái sệt (paste), tinh bột đượ c hồ hóa (gelatinize) vớ i tác nhân hóahọc trong điều kiện có ít nướ c và khuấy trộn liên tục. Khi phản ứng kết thúc, tinhbột đượ c sấy khô.

- Trạng thái rắn, tinh bột đượ c làm ẩm bằng tác nhân hóa học trong nướ c, sấy, vàcuối cùng phản ứng ở nhiệt độ cao.

Tinh bộ t biế n tính bằ ng cách cắ t mạ ch (Degradation, conversion)

Biến tính tinh bột bằng cách cắt mạch sẽ cho các sản phẩm tinh bột chứa cácpolymer có khối lượ ng phân tử thấp và độ nhớ t giảm, thích hợ p dùng trong các sản phẩmcần nồng độ chất khô cao như kẹo và các màng bao.

Tinh bộ t thủ y phân bằ ng acid

Thủy phân acid là phươ ng pháp đượ c ứng dụng trong thươ ng mại đầu tiên, từ những





năm 1900. Acid đượ c cho vào huyền phù tinh bột trong một quá trình đượ c kiểm soát chặtchẽ, khuấy trộn liên tục trong điều kiện nhiệt độ tăng dần từ nhiệt độ môi trườ ng (25

oC)

đến nhiệt độ hơ i thấp hơ n nhiệt độ trươ ng nở của tinh bột (khoảng 55oC) cho đến khiđạt đượ c mức độ thủy phân cần thiết. Chất phản ứng thườ ng dùng là acid hypochloridehoặc acid sulfuric.

Đây là quá trình thủy phân các liên kết α-1,4 và α-1,6-glucoside của tinh bột cóacid xúc tác. Sự thủy phân xảy ra ở các vùng vô định hình của hạt tinh bột, làmgiảm độ dài mạch polymer, cấu trúc hạt yếu đi nhưng hình dạng hạt tinh bột khôngthay đổi.

Mục đích chính của quá trình thủy phân tinh bột là làm giảm độ nhớ t khi nóng củahồ tinh bột (hot viscosity) để dùng trong các sản phẩm cần nồng độ tinh bột cao mà khôngbị đông đặc, khi làm nguội mớ i tạo thành gel có độ cứng cao. Sản phẩm đượ c gọi là tinh bột“thin-boiling” hay “acid-thinned”.

Tinh bộ t oxi hóa và tinh bộ t đượ c tẩ y màu (bleaching)

Tinh bột có thể đượ c biến tính bằng cách sử dụng các tác nhân oxi hóa trongnhững điều kiện có kiểm soát. Tùy thuộc vào loại tác nhân oxi hóa và liều lượ ng sử dụng mà kiểu biến tính này đượ c phân làm 2 dạng: oxi hóa và tẩy màu (bleaching).

- Quá trình t ẩ y màu (bleaching): các tác nhân đượ c phép sử dụng bao gồmhydrogen peroxide (H2O2), ammonium persulfate, sodium hoặc calcium hypochlorite,potassium permanganate (KMnO4), và sodium chlorite. Mục đích của quá trình này là tẩymàu nhằm làm tăng độ trắng của tinh bột, bằng cách oxi hóa các hợ p chất như carotene,xanthophyll và các sắc tố khác. Mặc dù mức độ xử lý thấp nhưng một số nhóm hydroxyl

của tinh bột cũng bị oxi hóa tạo thành các nhóm carboxyl vớ i tỷ lệ các nhóm carboxyltạo thành không quá 0,1% trên tổng chất khô của sản phẩm.

Tinh bột tẩy màu có các tính chất gần giống như tinh bột nguyên liệu ban đầu, nhưngcó chỉ số vi sinh thấp hơ n do tác dụng của các chất oxi hóa sử dụng.

- Quá trình oxi hóa (oxidization): chỉ có sodium hypochlorite đượ c phép sử dụngnhưng lượ ng sử dụng cho phép cao hơ n nhiều so vớ i quá trình tẩy. Quá trình này baogồm 2 tác động xảy ra đồng thờ i: gắn các nhóm carboxyl (COOH) và carbonyl (C = O) lênmạch và depolymer hóa một phần các mạch tinh bột. Sự oxi hóa thườ ng xảy ra ở cáccarbon 2, 3, và 6 của đơ n vị D-glucose của mạch tinh bột. Ngườ i ta cho rằng khoảng 25%

lượ ng tác nhân oxi hóa đượ c dùng để cắt mạch carbon, trong khi 75% lượ ng tác nhâncòn lại dùng để oxi hóa các nhóm hydroxyl (Fleche, G. 1985).

Tinh bột oxi hóa có độ nhớ t thấp, độ trong cao và bền ở nhiệt độ thấp. Giống như tinh bột thủy phân acid, hồ tinh bột oxi hóa khi nóng cũng có độ nhớ t thấp do quá trình

cắt mạch tinh bột. Tuy nhiên, sự chiếm chỗ trong không gian của các nhóm carboxyl vàcarbonyl cản trở các mạch tinh bột ngắn tiến lại gần và tái kết hợ p vớ i nhau, do đó gel tạothành mềm.

Tinh bộ t biế n tính bằ ng cách làm bề n hóa hoặ c gắ n thêm nhóm thế (Stabilization, substitution)

Tinh bột tự nhiên sau khi hồ hóa thườ ng có xu hướ ng tạo thành các gel cứng do sự tái sắp xếp và kết hợ p của các phân tử amylose và tách nướ c (hiện tượ ng thoái hóa). Để hạn





chế hiện tượ ng này, các nhóm hydroxyl trong phân tử tinh bột sẽ đượ c làm bền bằng cáchliên kết vớ i những nhóm chức hóa học cồng kềnh. Chúng sắp xếp dọc theo mạch polymertinh bột, chiếm chỗ trong không gian phân tử và cản trở các mạch polymer tái kết hợ p vớ inhau. Tinh bột biến tính bằng cách này thích hợ p dùng trong các sản phẩm thực phẩm cầnlàm lạnh hoặc lạnh đông.

Hiệu quả của quá trình bền hóa tinh bột phụ thuộc vào số lượ ng và bản chất củanhóm thế. Mức độ thế DS là đại lượ ng đo số nhóm thế trên 100 đơ n vị anhydroglucose. Các tinh bột có DS thấp (DS < 0,2 tươ ng ứng 2 nhóm thế trên 10 đơ n vị glucose) là những tinh bột thươ ng mại quan trọng. Khi độ DS tăng, tươ ng tác giữa các mạchpolymer trong hạt tinh bột giảm, do đó quá trình trươ ng nở và hồ hóa tinh bột xảy ra ở nhiệtđộ thấp hơ n.

2.2.3.3 Tinh bộ t biế n tính bằ ng phươ ng pháp hóa sinh

Thủy phân tinh bột bằng các enzyme chọn lọc là một quá trình biến tính tinh bộtbằng phươ ng pháp hóa sinh. Tùy thuộc vào mức độ thủy phân mà tạo thành một hỗn hợ pvớ i các sản phẩm có độ dài mạch khác nhau như glucose (dextrose), maltose,oligosaccharide, polysaccharide. Sản phẩm có phân tử lượ ng càng nhỏ thì độ ngọt càng caovà chỉ số DE - số đươ ng lượ ng đườ ng khử (dextrose equivalent) càng cao, vớ i chỉ số DE100 tươ ng ứng vớ i dextrose tinh khiết và DE 0 tươ ng ứng vớ i tinh bột tự nhiên.

Tinh bộ t xử lý bằ ng enzyme amylase

- α-amylase: là một endoenzyme, có khả năng phân cắt các liên kết α-1,4-glycosidetrên mạch tinh bột và tạo ra các sản phẩm có mạch ngắn dần, không thủy phân đượ c liên kếtα-1,6 trên mạch amylopectin, và cũng không phân cắt đuợ c các liên kết α-1,4 ở gần điểmphân nhánh. Khi thủy phân, độ nhớ t của dịch tinh bột bị giảm nhanh chóng, do đó quátrình thủy phân tinh bột bằng α-amylase còn gọi là quá trình dịch hóa.

- β -amylase: là exoenzyme, có khả năng thủy phân tinh bột chậm chạp nhưng sâusắc. Nó tấn công từ đầu không khử của các mạch tinh bột và giải phóng ra từng đơ n vị maltose bằng cách thủy phân các liên kết α-1,4. Phản ứng dừng lại khi đến điểm phânnhánh α-1,6 hoặc trướ c khi đến điểm phân nhánh nếu không còn đủ số lượ ng đơ n vị glucose để phản ứng. Sản phẩm là đườ ng maltose và các β-dextrin giớ i hạn, vì

polysaccharide này không bị phân cắt nữa.

- Glucoamylase: là endoenzyme, phản ứng cắt từng đơ n vị glucose từ đầu không khử của mạch tinh bột, có khả năng thủy phân cả liên kết α-1,4 và α-1,6 glycoside, và quá trìnhthủy phân liên kết α-1,4 xảy ra nhanh hơ n. Nếu thờ i gian phản ứng đủ lâu, cuối cùng toànbộ phân tử tinh bột sẽ đượ c thủy phân hoàn toàn thành glucose, bất kể mức độ phân

nhánh của các phân tử tinh bột.Tinh bộ t xử lý bằ ng các enzyme cắ t mạ ch nhánh (Debranching enzyme)

- Các enzyme cắ t mạch nhánh (debranching enzyme): các enzyme này thủy

phân chọn lọc các liên kết α-1,6-glycoside. Có 2 enzyme loại này thườ ng đượ c sử dụng là isoamylase và pullulanase, trong công nghiệp thườ ng đượ c thu nhận từ vi khuẩn.

- Cyclodextrin glycosyltransferase (CDGTase): enzyme này có thể tác động trênmạch tinh bột hay tinh bột đã biến tính, sản phẩm tạo thành là các mạch vòng chứa các





đơ n vị glucose liên kết nhau bở i các liên kết α-1,4. Enzyme này cắt các liên kết trong mạchtinh bột để tạo thành mạch thẳng chứa các đơ n vị glucose, sau đó nối 2 đầu mạch lại tạithành cấu trúc vòng. CDGTase từ vi khuẩn đượ c sử dụng để sản xuất các cyclodextrinchứa 6 (α-cyclodextrin), 7 (β-cyclodextrin) hoặc 8 (γ-yclodextrin) gốc glucose.

2.2.3.4 Tinh bộ t biế n tính bằ ng cách kế t hợ p nhiều phươ ng pháp

Do sự phát triển ngày càng lớ n mạnh của ngành công nghệ thực phẩm và yêu cầungày càng cao của các sản phẩm thực phẩm, tinh bột biến tính tạo ra phải đáp ứng tất cả cácyêu cầu và mục đích công nghệ. Chính vì lẽ đó, việc kết hợ p nhiều phươ ng pháp xử lý tinhbột là hết sức cần thiết.

Nguyên tắc chung là lần lượ t kết hợ p các phươ ng pháp vật lý, hóa học hay hóa sinhxử lý tinh bột để đạt đượ c mục đích công nghệ như mong muốn.

Ví dụ như khi ta cần một sản phẩm tinh bột có thể hồ hóa ở nhiệt độ thườ ng đồng thờ icó độ nhớ t thấp và giảm mức độ thoái hóa xuống thấp nhất thi sẽ kết hợ p xử lý nhiệt, áp suấtcao và dùng các hợ p chất thích hợ p để tạo liên kết ngang.

Loại tinh bột này ngày càng phổ biến và đượ c ứng dụng rộng rãi hơ n do những tínhchất ưu việt của chúng.

2.2.4 Ứ ng d ụ ng củ a tinh bộ t biế n tính

Tinh bột hồ hóa trướ c đượ c dùng trong chế biến các thực phẩm ăn liền như bánhpudding ăn liền, trong sản xuất bánh kẹo, soup, cream, các món tráng miệng ăn liền vàtrong các ngành công nghiệp khác như khoan giếng dầu nhằm giữ cho dung dịch khoanmột lượ ng nướ c cần thiết.

Tinh bột thủy phân acid đặc biệt hữu dụng trong công nghệ sản xuất kẹo cần quátrình tạo gel. Các loại kẹo chứa tinh bột acid hóa thườ ng mềm, cấutrúc dạng jelly, mềm

dẻo nhưng bền. Tinh bột acid hóa cũng đượ c dùng trong công nghiệp dệt để hồ sợ i, làm chosợ i có độ bền và chịu đượ c mài mòn. Trong sản xuất giấy, nó đượ c dùng để làm bóng

giấy, giảm trầy xướ c và tăng chất lượ ng in của giấy.

Dextrin có độ nhớ t tươ ng đối thấp, khả năng tạo màng tốt, một số loại có độ hòa tantrong nướ c cao, nên đượ c dùng làm lớ p phủ ngoài (coating) của các sản phẩm thực phẩmvà có thể thay thế nhiều loại gum đắt tiền. Một số dextrin đặc biệt có độ nhớ t cao đượ cdùng làm chất thay thế cho chất béo (fat replacer) trong các sản phẩm bánh và sữa.

Tinh bột tẩy màu thườ ng dùng trong sản xuất thuốc. Tinh bột oxi hóa đượ c sử dụngđể hồ bề mặt trong sản xuất giấy, hồ sợ i trong công nghiệp dệt. Trong thực phẩm, tinh bộtoxi hóa thườ ng đượ c dùng trong bột nhào và bánh mì để bao bọc các nguyên liệu khác như

thịt, cá, rau. Nó tạo cho bột nhào có độ kết dính tốt và tạo cấu trúc giòn cho sản phẩm khichiên.





Hình 2.1. Ứ ng d ụng của tinh bột biế n tính trong thự c t ế .

Tinh bột acetate đượ c sử dụng để hồ vải, sản xuất chỉ dai và mềm dẻo. Trong thựcphẩm, tinh bột acetate thườ ng dùng làm chất làm đặc và chất ổn định cho nhiều sản phẩm,

bao gồm cả các sản phẩm cần bảo quản lạnh và lạnh đông. Tinh bột acetate thươ ngmại thườ ng không bền khi đông lạnh và rã đông như tinh bột hydroxypropylate.

Tinh bột octenylsuccinate đượ c sử dụng làm chất ổn định trong các sản phẩm thựcphẩm như các loại đồ uống và các loại nướ c xốt (salad dressing), làm tác nhân giữ mùi. Tinhbột octenylsuccinate có ái lực vớ i các chất béo và dầu nên đượ c dùng để thay thế cho gumarabic trong các hệ chất ổn định nhũ tươ ng. Đây là ứng dụng quan trọng của tinh bộtoctenylsuccinate và là đặc điểm ưu việt của nó so vớ i các tinh bột biến tính khác.

Hồ tinh bột phosphate có độ trong tốt, bền ở nhiệt độ thấp và có tính nhũ hóa. Tinhbột này thườ ng đượ c dùng để làm nướ c xốt do có khả năng cải thiện độ bền của hệ nhũ tươ ng dầu và giấm. Tinh bột hydroxypropylate đượ c dùng trong các sản phẩm cần nhiệt độ thấp hoặc các sản phẩm lạnh đông.

Tinh bột biến tính bằng cách tạo liên kết ngang đượ c sử dụng nhiều trong côngnghiệp thực phẩm trong các sản phẩm mà quy trình sản xuất đòi hỏi nhiệt độ, pH và sự khuấy trộn. Trong y học, tinh bột liên kết ngang vớ i mức độ cao đượ c dùng để pha chế bột sát trùng trong phẫu thuật vì không bị trươ ng lên khi thanh trùng bằng hơ i nóng. Tinhbột liên kết ngang còn là thành phần của dung dịch sét để khoang dầu mỏ, thành phần củasơ n, gốm, làm chất kết dính cho các viên than, làm chất mang các chất điện ly trong pin

khô.Tinh bột biến tính bằng phươ ng pháp xử lý vi sóng hay áp suất cao là những sản

phẩm mớ i còn đang đượ c nghiên cứu và hoàn thiện từng bướ c nên việc ứng dụng trongthực tế hầu như chưa có. Nhưng vớ i những tính chất ưu việt đã đượ c nêu ra mà đặc biệt làchúng đượ c xem là “sạch”, sau biến tính thi không khác gì so vớ i tinh bột thườ ng nênviệc ứng dụng rộng rãi loại tinh bột này trong tươ ng lai gần sẽ không còn gì trở ngại.

Tinh bột biến tính bằng cách kết hợ p nhiều phươ ng pháp vớ i nhau ngày càng thể hiện đượ c những tính năng công nghệ đặc thù nên việc ứng dụng trong thực tế dễ dàng và





phổ biến hơ n. Vớ i những ngành yêu cầu độ tinh sạch và tính năng công nghệ cao như thực phẩm, y dượ c… tinh bột này là sự lựa chọn thích hợ p nhất.

2.3 Caseinate: 2.3.1 Đị nh nghĩ a và nguồ n gố c:

Caseinat là hỗn hợ p muối của αs1, αs2, β và κ-casein , đượ c sử dụng rộng rãi trongsản xuất các nhũ tươ ng thực phẩm, chủ yếu trong sản xuất các sản phẩm có liên quan đếnsữa.

Nó đượ c sản xuất bằng cách acide hóa toàn bộ casein có trong sữa đến pH 4,6 rồisau đó điều chỉnh pH đến 6 – 7 để thu đượ c huyền phù đem thanh trùng và sấy phun.Quá trình xử lí như vậy sẽ loại bỏ hầu hết canxi photphat keo có trong casein sữa.

2.3.2 Tính chấ t:Caseinat có tính tạo nhũ. Tính chất nhũ hóa tốt của natri caseinat có thể là do vai

trò của từng casein κ-casein, đặc biệt là αs1 và κ-casein (Dickinson và Golding, 1998).Các casein này có khả năng làm giảm sức căng bề mặt dị thể trong khi nhũ hóa và bảo vệ

các hạt dầu nhỏ mớ i đượ c hình thành khỏi kết tụ hoặc liên hợ p trở lại bằng sự kết hợ p củalực đẩy không gian và lực đẩy t ĩ nh điện (Dickinson v_ Davies, 1999).Chú ý khi sử dụng phụ gia này:

2.3.3 Các yế u tố ả nh hưở ng đế n tính chấ t công nghệ:Các nhũ tươ ng đượ c sản xuất từ casein này lại bị kết tụ rất nhanh khi có mặt của

ion canxi.Sở d ĩ xảy ra như vậy là do sự có mặt của các phosphoseryl trên phân tử αs1 và k-casein,các casein này có xu hướ ng liên kết mạnh mẽ vớ i các ion canxi (Dickinson và Davies,1999; Ye và Singh, 2001). Sự liên kết của các ion canxi vớ i các casein làm giảm lực đẩyt ĩ nh điện dẫn đến sự hình thành các kết tụ. Sự thay đổi trạng thái kết tụ của casein như

vậy sẽ ảnh hưở ng đến khả năng hấp thụ của nó trên bề mặt dị thể dầu/nướ c và độ bền củanhũ tươ ng (Ye và Singh, 2001). Mật độ điện tích trên bề mặt của hạt dầu giảm cũng gâyra sự đứt gãy của các lớ p protein đã đượ c hấp thụ xung quanh hạt dầu, và vì vậy làmgiảm độ bền không gian (Dickinson v_ Davies, 1999).

Theo Mitidieri và Wagner (2002), protein có khả năng tạo và làm bền nhũ tươ ngphụ thuộc vào hai yếu tố:

+ Đú khả năng làm giảm sức căng bề mặt dị thể + Và khả năng tạo một lớ p màng mà nó sinh ra lực đẩy mạnh giữa các hạt

do kết hợ p sự tươ ng tác t ĩ nh điện và không gian. Lớ p màng này chịu đượ c sự đứt gãy donó có độ nhớ t đàn hồi cao.

2.4 Gluten: 2.4.1 Nguồ n gố c và cấ u tạ o:

Gluten là sản phẩm đượ c phân lập từ bột lúa mì sau khi đã tách tinh bột dướ i tácđộng của nướ c. Gluten còn có tên gọi một cách dễ hiểu là Protein.

Gluten thu nhận sau quá trình rửa khối bột nhào gọi là gluten ướ t. Hàm lượ ngnướ c trong gluten ướ t là 65-75%. Gluten ướ t có tính dẻo, dai, đàn hồi và cũng có khả năng tạo màng.

Chất này hoặc có dạng lỏng ít nhiều sánh hoặc bột nhão, có màu trăng trắng(gluten ẩm) hoặc có dạng bột màu kem (gluten khô).





Gluten có cấu trúc bậc 4 phức tạp.Thành phần các chất trong gluten :

90% protein.8% lipid.Tro và carbohyrate

Gluten không tan trong nướ c nhưng nó có khả năng hút một lượ ng nướ c gấp hailần khối lượ ng chất khô của nó và tạo thành một khối có tính đàn hồi cao.Gluten của bột mì thượ ng hạng thì có độ đàn hồi tốt và chịu độ kéo vừa phải.

Hình 1.6 : Gluten ướ t.

Chất lượ ng gluten đượ c đánh giá theo bảng sau :

Bảng 1.2 : Các chỉ số đánh giá chất lượ ng gluten. [1]

Gluten ướ t chất lượ ng tốtGluten ướ t chất lượ ng

xấu

Phân loại

Chỉ tiêu MạnhTrungbình

Yếu

Cảm quan Đồng nhất, mềm mại, trắng ngà Xám, không mịn

Độ đàn hồi TốtTrungbình

Ít Kém

Độ căng CaoTrungbình

Trungbình

Thấp

Độ giãnTrungbình

Trungbình

Lớ n Lớ n

Gluten là một protein của bột mì. Nó đượ c cấu tạo chủ yếu từ hai loại protein là gliadinvà glutenin vớ i tỉ lệ tươ ng đươ ng nhau. Gliadin và glutenin chiếm từ 85-95% proteintrong gluten. Chính hai loại protein này tạo nên tính chất đàn hồi và mềm dẻo đặc trưngcho gluten bột mì.

Gliadin phân thành bốn loại : α, β, γ, ω.Glutenin phân thành hai loại : glutenin mạch dài và glutenin mạch ngắn.Các thành phần gluten đượ c thể hiện qua hình sau :





Hình 1.4: Thành phần hóa học của gluten.

2.4.2 Tính chấ t công nghệ :

Khi ta nhào trộn bột vớ i nướ c thì gliadin và glutenin sẽ hút nướ c trươ ng nở tạothành một cấu trúc mạng có tính chất dai, dẻo và đàn hồi rất đặc trưng. Đó chính là cấutrúc mạng gluten.

Hình 1.5 : S ự hình thành cấ u trúc gluten

Trong đó glutenin tạo tính đàn hồi và lực căng đứt lớ n, còn gliadin tạo độ dính và chảy.Theo mô hình nghiên cứu về sự hình thành gluten (Belton, 1999 và Wang, 2003),

thì glutenin mạch dài sẽ kết hợ p vớ i nhau bằng liên kết disulfure. Dướ i tác động cơ học,

liên kết disulfure và liên kết hydro sẽ nối vào nhau. Kết quả tạo nên một hợ p chất caophân tử. Sự liên kết của các cấu trúc đơ n vị có thể xảy ra bằng liên kết chuỗi hydro.Gluten kết tụ dạng sợ i to có kích thướ c đườ ng kính cỡ micromet, có thể quan sát dướ ikính hiển vi.

Tuy nhiên trong một nghiên cứu gần đây, Xu (2003) lại cho rằng gliadin cũng làthành phần quan trọng tạo nên đặc tính đặc biệt của gluten. Cụ thể là ở hàm lượ ng nhỏ hơ n 250mg/ml dịch huyền phù thì gliadin hầu như chỉ có tính dẻo, nhưng ở hàm lượ ngtrên 300mg/ml thì gliadin có tính chất dẻo, dính và đàn hồi. Do đó mà gliadin là mộtthành phần quan trọng tạo nên tính chất đặc biệt cho gluten





Chính 2 loại protein này đã làm nên nét đặc trưng cho gluten lúa mì và khi đượ chỗn hợ p vớ i một tỉ lệ thích hợ p và vớ i nướ c, nhờ có hai loại protein này mà gluten cónhững khả năng đàn hồi và mềm dẻo rất riêng biệt.

Gluten có khả năng hút nướ c và trươ ng nở mạnh, cho độ kết dính cao nên nó đượ csử dụng để hỗ trở việc tạo gel, làm cho sản phẩm có tính dai, đàn hồi và mềm mại cho

sản phẩm.Gluten đượ c sử dụng như chất kết dính, hỗ trợ tạo gel trong một số sản phẩm chế biến từ thịt như hamburger, đồ hộp thịt...

Ngoài ra, gluten còn đượ c sử dụng để làm giầu vitamin. 2.4 Gelatin:

2.4.1 Đị nh nghĩ a, nguồ n gố c và cấ u tạ o:Định ngh ĩ a :Hiện nay, có nhiều cách khác nhau để định ngh ĩ a gelatin:

Theo dượ c điển của Mỹ (American Pharmacopoeia-USP 29-NF 24, 2006): gelatin là sảnphẩm thu đượ c bở i sự thủy phân một phần collagen có nguồn gốc từ da, mô liên kết hoặc

xươ ng của động vật.Theo dượ c điển châu Âu (European Pharmacopoeia 5, 2005) : gelatin là một loại proteintinh chế, thu đượ c bở i sự thủy phân một phần collagen bằng phươ ng pháp acid (gelatinloại A), kiềm (gelatin loại B) hoặc ezyme.Theo “ Food Chemical Codex 5th, 2003” : gelatin là sản phẩm thu đượ c bằng phươ ngpháp thủy phân kiềm, acid hoặc ezyme collagen-thành phần chính của da, xươ ng và môliên kết ở động vật.

Nguồn gốc :Nguyên liệu để sản xuất gelatin bao gồm: Nguyên liệu có nguồn gốc từ động vật có vú: da và xươ ng động vật là

nguồn nguyên liệu đầu tiên để sản xuất gelatin thươ ng mại. Hiện nay nguồn nguyên liệunày vẫn đóng vai trò chính của ngành công nghiệp sản xuất gelatin (H.2.1).Da heo: có thể sử dụng ở dạng tươ i, đông lạnh để sản xuất gelatin. Da heo đượ c cung cấpbở i các nhà sản xuất thịt.Da chưa thuộc: trong công nghiệp chế biến da, da chưa thuộc đượ c bảo quản bằng muốihoặc canxi hydroxit để giữ trạng thái tươ i cho đến khi chúng đượ c sử dụng trong quytrình sản xuất gelatin.Mẩu xươ ng: trong quy trình sản xuất thịt thì xươ ng là sản phẩm phụ và đượ c sử dụng để sản xuất gelatin. Tuy nhiên trướ c khi đượ c sử dụng nó phải trải qua quá trình tiền xử lýnghiêm ngặt. Bướ c đầu tiên là xươ ng đượ c cắt ra thành từng khúc dài khoảng từ 5÷10mm. Sau đó là công đoạn xử lý tẩy nhớ t bằng nướ c nóng, sấy khô và phân loại. Các

mẩu xươ ng này sẽ đượ c lưu trữ trong các silo cho đến khi đượ c đưa vào sử dụng.Ossein: là các mẫu xươ ng qua quá trình khử khoáng. Quá trình khử khoáng sử dụng acidHCl loãng đượ c tiến hành ở nhiệt độ thấp trong vài ngày sử dụng dòng chảy ngượ c để loại khỏi xươ ng các phần chứa phosphate.

Nguyên liệu có nguồn gốc từ cá: da cá và bong bóng cá gần đây đượ c quantâm để sản xuất gelatin. Mặc dù chất lượ ng gelatin thu đượ c từ nguồn nguyên liệu này làchưa ổn định nhưng đây là nguồn nguyên liệu giàu tiềm năng trong tươ ng lai.

Hiện nay có khoảng 27 loại collagen đã đượ c xác định.





Collagen loại I: trong da và xươ ng. Collagen loại II: trong sụn, thủy tinh thể của mắt. Collagen loại III: trong thành mạch máu. Collagen loại IV: có trong chất nền của màng ở các cơ quan trong cơ thể. Collagen loại V: có trong dây chằng, giác mạc, kẽ hở giữa các mô.

Collagen loại VI: có trong gan, thận, màng sụn. Collagen loại VII: có trong sự nối liền của da và biểu bì. Collagen loại VIII: có trong tế bào màng trong. Collagen loại IX: có trong sụn. Collagen loại X: có trong sụn bị khoáng hoá và phình to. Collagen loại XI: có trong sụn. Collagen loại XII: có trong dây chằng, sợ i liên kết collagen. Collagen loại XIII: có trong biểu bì, nang tóc, tế bào gốc của móng. Collagen loại XIV: có trong sợ i liên kết collagen. Collagen loại XV: có trong nhiều mô khác nhau, tươ ng đồng vớ i collagen

loại XVII. Collagen loại XVI: còn đang đượ c nghiên cứu. Collagen loại XVII: có trong da. Collagen loại XVIII: có trong gan. Collagen loại XIX: có trong mắt, não, tinh hoàn, mô trong thờ i kỳ đầu phát

triển. Collagen loại XX-XXVII: còn đang đượ c nghiên cứu.

90% collagen trong cơ thể ngườ i và động vật là collagen loại I, II, III. Collagen loạiI là phổ biến nhất và thườ ng ở trong các mô liên kết như da, xươ ng, gân. Collagen loại IIhầu như tồn tại ở các mô sụn. Collagen loại III lại phụ thuộc rất lớ n vào độ tuổi của độngvật, da heo còn trẻ chứa tớ i 50%, theo thờ i gian tỷ lệ này giảm 5÷10%. Những loạicolagen khác chỉ hiện diện vớ i lượ ng rất nhỏ và chỉ ở một vài cơ quan đặc biệt.

Cấu trúc cơ bản của collagen loại I (loại collagen đượ c sử dụng trong sản xuấtgelatin) gồm 1014 amino acid và chúng liên kết vớ i nhau hình thành nên chuỗi vớ i khốilượ ng phân tử vào khoảng 100000g/mol. Chuỗi này đượ c gọi là chuỗi alpha gồm 334 đơ nvị lặp lại của chuỗi Gly-X-Y (H.1.2). Chỉ tại điểm kết thúc N-, C- chuỗi ngắn gồm15÷26 amino acid không tuân theo cấu trúc này.

Glycine chiếm khoảng 33% các amino acid, proline và hydroxyproline chiếmkhoảng 22%. Proline thườ ng xuất hiện ở vị trí X và hydroxyproline hầu như luôn xuấthiện ở vị trí Y. Và 45% các amino acid còn lại sẽ kết hợ p vớ i các amino acid này tạo nênmạng không gian và tính chất t ĩ nh điện cho collagen.

Proline và hydroxyproline liên quan tớ i cấu trúc bậc 2 của collagen. Những aminoacid này giúp giớ i hạn sự quay của bộ khung polypeptide do đó góp phần tạo nên sự bềnvững cho cấu trúc xoắn ốc bậc 3. Nhóm hydroxyl của hydroxylproline đóng vai trò quantrọng trong sự bền vững cấu trúc xoắn ốc bậc 3 của collagen. Polypeptide của collagenmà thiếu hydroxylproline sẽ tạo nên cấu trúc gấp khúc ở nhiệt độ thấp và sẽ không bềnvững ở nhiệt độ thân nhiệt.

Kỹ thuật biến đổi collagen tạo gelatin là từng bướ c phá hủy cấu trúc các thành

phần để thu đượ c dẫn xuất hòa tan gelatin.





Phươ ng pháp sản xuất :Hiện nay có hai quy trình khác nhau đượ c sử dụng để sản xuất gelatin theo quy mô

công nghiệp, hai quy trình này khác nhau về phươ ng thức sử dụng để phân tách mối liênkết collagen. Quy trình đượ c sử dụng sẽ ảnh hưở ng đến những đặc tính chính của sảnphẩm gelatin thu đượ c. Nhìn chung quá trình sản xuất gelatin sẽ bao gồm các bướ c cơ

bản sau: Tiền xử lý nguyên liệu thô. Trích ly. Tinh sạch. Cô đặc. Sấy. Nghiền, sàng, trộn.Cấu tạo gelatin:

Cấu trúc phân tử gelatin gồm có 18 amino acid liên kết vớ i nhau theo một trật tự xác định, tuần hoàn, tạo nên chuỗi polypeptide vớ i khoảng 1000 đơ n vị, hình thành nên

cấu trúc bậc 1 (B.1.1). Chiều dài chuỗi peptide phụ thuộc nguồn nguyên liệu và chuỗi cómột đầu là nhóm amino, một đầu là nhóm carboxyl. Cấu trúc thườ ng gặp của gelatin làGly – X – Y (vớ i X chủ yếu là nhóm proline còn Y chủ yếu là nhóm hydroxyproline)(H.1.5).

Cứ 3 chuỗi polypeptide xoắn lại theo hình xoắn ốc tạo nên cấu trúc bậc 2. Ở cấutrúc bậc 3, chuỗi xoắn đó tự xoắn quanh nó, tạo nên cấu trúc phân tử dạng dây thừng, gọilà “proto fibril”.

Trong phân tử gelatine có một số nhóm tích điện: carboxyl, imidazole, amino,guanidino. Tỷ lệ các nhóm này ảnh hưở ng đến pH và pI của gelatin. Ngoài ra số lượ ngnhóm không mang điện tích như các nhóm hydroxyl (serine, threonine, hydroxyproline,hydroxylysine, tyrosine) và các nhóm peptide (-CO-NH-) quy định khả năng tạo liên kếthydro, quy định cấu trúc phân tử.

Bảng : Thành phần phần trăm các amino acid của mẫu gelatin tinh khiết [54]Thành phần Phần trăm

Alanine 11,3Arginine* 9,0

Aspartic acid 6,7Glutamic acid 11,6

Glycine 27,2Histidine* 0,7

Proline 15,2Hydroxyproline 13,3Hydroxylysine 0,8

Isoleucine* 1,6Leucine* 3,5Lysine* 4,4

Methionine* 0,6Phenylalanine* 2,5

Serine 3,7





Threonine* 2,4Trytophan* 0

Tyrosine 0,2Valine* 2,8

*Amino acid không thay thế.

Hình: Cấu trúc Gly – X – Y thườ ng gặp của gelatinPhân loại:Có rất nhiều cách để phân loại gelatin tùy thuộc vào phươ ng pháp sản xuất,

nguyên liệu, đặc tính sản phẩm… Sau đây là vài cách phân loại cơ bản:Phân loại d ự a theo nguồn gố c nguyên liệu

Dựa vào nguồn gốc nguyên liệu để sản xuất ra gelatin, ngườ i ta chia gelatin thành

hai loại: Gelatin động vật: là gelatin sản xuất từ da, xươ ng, gân động vật có vú. Gelatin cá: gelatin sản xuất từ da các loại cá như cá tuyết, cá trắm cỏ…

Phân loại d ự a theo phươ ng pháp sản xuấ tDựa vào phươ ng pháp sản xuất ra gelatin, ngườ i ta chia gelatin thành hai loại: Gelatin loại A: quá trình sản xuất xử lý bằng acid, dùng khi sản xuất gelatin

đi từ da heo. Gelatin loại B: quá trình sản xuất xử lý bằng kiềm, dùng khi sản xuất

gelatin đi từ da bò và xươ ng gia súc.Phân loại d ự a vào hình dáng bên ngoài

Dựa vào hình dáng bên ngoài, ngườ i ta chia gelatin thành hai loại: Gelatin dạng hạt





Hình Error! No text of specified style in document..1 Gelatin dạng hạt Gelatin dạng tấm

Hình Error! No text of specified style in document..2 Gelatin dạng tấm

M ột số cách phân loại khác. Gelatin hòa tan trong nướ c lạnh.Loại gelatin này đượ c sản xuất bằng cách sử dụng công đoạn sấy phun hoặc sấy

thùng quay. Theo cách này gelatin có thể đượ c sấy có kèm theo phụ gia hoặc không. Cấutrúc vô định hình thu đượ c khi quá trình tạo gel diễn ra trong lúc sấy.

Cấu trúc vô định hình của gelatin loại này cho phép nó trươ ng nở rất nhanh và rấtmạnh. Mạng phân tử ba chiều của nó liên kết lỏng lẻo, sự sắp xếp của các phân tử là hoàntoàn ngẫu nhiên, lực liên kết giữa các phân tử cũng như lực liên kết nội phân tử rất yếunên nướ c có thể dễ dàng xâm nhập vào cấu trúc phân tử vớ i một lượ ng lớ n nhất có thể vàtạo thành cấu trúc tươ ng tự gel.

Về tính chất lưu biến học, gel của gelatin dạng này tươ ng tự như gel của các dạnggelatin khác nhưng động học của quá trình tạo gel lại khác biệt. Trong khi gel gelatin loạinày đạt đượ c 90% độ chắc của nó sau 30 phút thì gel của gelatin thông thườ ng yêu cầunhiều thờ i gian hơ n. Thêm vào đó, gel của gelatin thông thườ ng có độ chắc cao hơ n ngaycả khi tươ ng tự về nồng độ và chất lượ ng gelatin sử dụng. Để tránh sự tạo tảng và đảmbảo sự đồng nhất thì tỉ lệ hòa tan nên dùng là 1:5÷1:7.

Gelatin thủy phân.Gelatin mất khả năng tạo gel khi bị thủy phân thành các polypeptid mạch ngắn.

Các sản phẩm thủy phân này đượ c tạo ra bằng cách sử dụng enzym thực hiện quá trình





thủy phân, sau đó tiệt trùng, cô đặc và cuối cùng là sấy phun. Toàn bộ thành phần vẫngiống thành phần của gelatin ban đầu (89÷ 93% protein, 2% tro và 5 ÷ 9% ẩm). Gelatinthủy phân không có vị đắng, độ nhớ t 20÷50mPa.s ở nồng độ dung dịch 35% ở 35oC,khối lượ ng phân tử dao động từ 3000÷20000đvC do đó mà gelatin thủy phân đượ c ứngdụng rộng rãi trong nhiều l ĩ nh vực khác nhau.

Gelatin biến tính bằng phươ ng pháp hóa học.Các nhóm amino-, carboxyl-, hydroxyl- trong các amino acid của gelatin có thể phản ứng vớ i các chất hóa học để làm biến đổi các đặc tính hóa học và vật lý của gelatin.Gelatin biến tính loại này đượ c sử dụng chủ yếu trong l ĩ nh vực nhiếp ảnh và mỹ phẩm,việc sử dụng chúng trong l ĩ nh vực thực phẩm và y dượ c hiện đang bị cấm.

2.4.2 Tính chấ t:Khi gelatin đượ c ứng dụng trong các l ĩ nh vực công nghiệp khác nhau, các đặc tính

kỹ thuật của gelatin là yếu tố đượ c quan tâm hàng đầu. Các đặc tính này ảnh hưở ng tớ ichất lượ ng sản phẩm, khả năng ứng dụng của gelatin vào các loại sản phẩm khác nhau.

Vì vậy cần phải nghiên cứu đầy đủ, sâu sắc các đặc tính kỹ thuật của gelatin nhằm nângcao khả năng ứng dụng của gelatin. Điể m đẳ ng đ iện:

Giống như các loại protein khác, gelatin có thể xem là acid hay base, điều này phụ thuộc vào giá trị pH. Trong dung dịch acid, gelatin mang tính dươ ng, còn trong dung dịchbase, gelatin mang tính âm. Tại điểm trung gian, khi gelatin không chuyển động trongđiện trườ ng thì xem là điểm đẳng điện.

Hình: Đặc tính lưỡ ng tính của gelatin trong dung dịchĐiểm đẳng điện của dung dịch gelatin phụ thuộc vào:+ Nguồn nguyên liệu: gelatin có nguồn gốc từ ossein thì IEP trong khoảng 6,5

÷7,5; từ da heo thì IEP trong khoảng 7,5÷9,0.+ Phươ nng pháp sản xuất: gelatin đượ c sản xuất bằng phươ ng pháp acid có IEP

trong khoảng 6,5÷9,0. Gelatin đượ c sản xuất bằng phươ ng pháp kiềm có IEP trongkhoảng 4,8÷5,2. Sự khác nhau này là do các phản ứng làm phá vỡ các liên kết trong quátrình sản xuất. Quá trình xử lí bằng kiềm đã cắt đứt hầu hết các liên kết và chỉ còn một tỉ lệ nhỏ các nhóm amin.





Giá trị IEP và sự phân bố khối lượ ng phân tử sẽ có ảnh hưở ng đến độ nhớ t, độ bềngel của dung dịch gelatin… và từ đó quyết định đến khả năng ứng dụng của gelatin trongcác l ĩ nh vực khác nhau.S ự phân bố khố i lượ ng của Gelatin:

Sự phân bố khối lượ ng phân tử của gelatin có thể đượ c xác định bằng phươ ng pháp

sắc ký lọc gel (GPC), điện di gel polyacrymide và sắc ký lỏng cao áp (HPLC).Sự phân bố khối lượ ng của gelatin liên quan tớ i chuỗi α và các oligomer của nó bắtnguồn từ việc bẻ gãy các mối liên kết của collagen (B.3.1).

Bảng Error! No text of specified style in document..1 Các phân đoạn phân tử chínhtrong gelatin [72]

Phân đoạn phân tử Các đặc điểm chínhQ Có khối lượ ng phân tử rất lớ n, 15÷20x106 dalton.1-4 Là các chuỗi oligomer của chuỗiα (thườ ng từ 5÷8

chuỗi).X Là oligomer của 4 chuỗi α .

γ 285000 dalton (3 chuỗiα ). β 190000 dalton (2 chuỗiα ).α 95000 dalton.A-peptide 86000 dalton.

Trong gelatin các chuỗi α , β luôn chiếm một tỷ lệ lớ n. Ngoài ra gelatin cũng chứacác tổ hợ p phân tử có khối lượ ng tớ i 10 triệu và các chuỗi polypeptide có khối lượ ngphân tử nhỏ hơ n 80000

Việc xác định những phân đoạn này sẽ giúp hiểu rõ hơ n về độ mạnh của gel, độ nhớ t cũng như việc đảm bảo chất lượ ng gelatin đượ c sử dụng trong các ứng dụng khácnhau. Phân đoạn α , β và các phần có khối lượ ng phân tử lớ n hơ n sẽ góp phần nâng cao

độ nhớ t, độ mạnh của gel và điều ngượ c lại có liên quan đến hàm lượ ng các đơ n vị dướ iα .

Hình: Sự phân bố khối lượ ng phân tử của gelatin loại B 225 độ BloomTính t ạo gel:

Quá trình tạo gel của gelatin liên quan đến hai quy luật cơ bản sau: đầu tiên là cácmối nối bên trong mạng phân tử trở nên sắp xếp có trật tự hơ n, chắc hơ n và kế đến là





mạng phân tử đượ c làm dày thêm. Khi gel gelatin đượ c hình thành thì có sự tái tạo mộtphần collagen.

Các nhà nghiên cứu nhìn chung chấp nhận rằng những khu vực giàu pyrolidinetrong chuỗi gelatin hoạt động như vị trí trung tâm trong việc hình thành nên những vùngliên kết khi nhiệt độ thấp ở những vùng này. Và đặc biệt chuỗi glycine-proline-proline

(hoặc hydroxyproline) có khuynh hướ ng chuyển về dạng xoắn proline-L-proline II, vớ isự tập hợ p 3 dạng xoắn như thế sẽ hình thành nên cấu trúc tươ ng tự như cấu trúc xoắn ốccủa collagen, chúng hoạt động như điểm hoặc khu vực chuyển tiếp trong mạng gel. Cáckhu vực chuyển tiếp này đượ c ổn định nhờ vào mối liên kết hydro bên trong, mối liên kếtnày sẽ bị bẻ gãy ở nhiệt độ 35÷40oC dẫn đến gel tan chảy.

Độ mạnh của gel chủ yếu phụ thuộc vào nồng độ, sự phân bố các phần pyrolidine vàhình dạng, kích thướ c chung của phân tử. Độ mạnh của gel hầu như không phụ thuộc vàogiá trị pH trong khoảng pH=4÷10. Ngoài khoảng giá trị pH này quá trình tạo gel trở nênchậm đi đáng kể, điều này có thể là do ảnh hưở ng của sự thay đổi hệ thống điện tích,ngăn cản khả năng các chuỗi tiến đến các vị trí thích hợ p để hình thành nên vùng chuyển

tiếp.

Hình: Tươ ng tác phân tử xảy ra trong giai đoạn đầu quá trình tạo gel của gelatin





Hình: Sự biến đổi sang dạng cấu trúc giống collagen trong quá trình tạo gel của gelatinKhả năng tạo gel là một trong những tính chất chức năng quan trọng nhất củagelatin. Độ bền của gel khi đông đượ c đặc trưng bở i độ Bloom. Theo định ngh ĩ a, độ Bloom là khối lượ ng tính bằng gam cần thiết tác dụng lên bề mặt gel tạo bở i ống cóđườ ng kính 13mm để khối gel lún xuống 4mm. Khối gel có hàm lượ ng gelatin là 6,67%đượ c giữ ổn định ở 10oC trong 16 ÷18h. Gelatin trên thị trườ ng có độ Bloom trongkhoảng 50÷300 Bloom.

Khả năng tạo gel của gelatin trong các loại dung môi khác nhau là khác nhau. Vìvậy khi đánh giá khả năng tạo gel của gelatin cần chú ý điểm này, sau đây là ảnh hưở ngkhả năng tạo gel của gelatin trong một số môi trườ ng cơ bản.

Gelatin trong nướ c:Gelatin trươ ng nở khi đượ c cho vào nướ c, hấp thụ một thể tích nướ c bằng 5÷10lần thể tích của bản thân nó. Khi đượ c gia nhiệt đến nhiệt độ cao hơ n điểm tan chảy,gelatin đã trươ ng nở hòa tan và tạo thành gel khi đượ c làm nguội. Quá trình chuyển đổigiữa dạng dung dịch và dạng gel có tính thuận nghịch. Ngoài ra, gel của gelatin bắt đầutan chảy ở 27÷34oC và có khuynh hướ ng tan trong miệng. Các tính chất này đượ c sử dụng trong nhiều quá trình chế biến thực phẩm.Quá trình tạo gel của gelatin trải qua 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1: hấp thụ và trươ ng nở trong nướ c để tạo dung dịch, xảy ra tốt ở nhiệt độ ấm (45÷600C).Giai đoạn 2: tạo các liên kết ngang nối các phân tử gelatin vớ i nhau, thườ ng diễn ra ở nhiệt độ thấp (8÷120C).

Khả năng hấp thụ nướ c của gelatin phụ thuộc vào đặc điểm nguyên liệu và các yếutố công nghệ khi tạo gel như pH, nhiệt độ, nồng độ các chất khác trong dung dịch.

pH củ a dung d ị ch gelatinTheo Bonazzi, Ripoche, Michon và Traoré, 1997, khả năng khuếch tán nướ c cao

nhất tại pH = 6 vớ i mẫu gelatin loại A. Điều này có thể giải thích do mối liên hệ giữa khả năng trươ ng nở và điểm đẳng điện của dung dịch gelatin. Điểm đẳng điện của dung dịch





gelatin trong thí nghiệm khoảng 5,2 nên giá trị pH nào càng gần thì khả năng khuếch tánnướ c càng cao.

Như vậy, tại điểm đẳng điện thì khả năng khuếch tán nướ c là cao nhất (H.3.10). Nhiệ t độ củ a dung d ị ch gelatin

Nhiệt độ càng cao thì khả năng khuyếch tán của nướ c vào gelatin càng cao

(H.3.11). Tùy điều kiện tiến hành, l ĩ nh vực ứng dụng mà sử dụng nhiệt độ hòa tan thíchhợ p để không làm mất đi các đặc tính kỹ thuật của gelatin. Thông thườ ng nhiệt độ hòatan gelatin thườ ng không vượ t quá 90oC.Độ bền gel của dung dịch gelatin phụ thuộc vào khả năng hấp thụ nướ c của gelatin vàkhả năng hình thành liên kết ngang giữa các phân tử gelatin. Thờ i gian để ổn định dungdịch gel hình thành liên kết ngang (thờ i gian trưở ng thành) càng dài thì độ bền gel cànglớ n cho đến khi đạt đến một giá trị bão hòa

N ồ ng độ và loại gelatinTrong dung dịch cùng một loại gelatin (cùng một giá trị Bloom), nồng độ gelatin

của dung dịch nào càng cao thì gel tạo thành càng chắc, độ bền gel càng lớ n và ngượ c lại

Hình: Độ bền gel phụ thuộc vào nồng độ và loại gelatin [35]

Sự kết hợ p giữa gelatin và tinh bộtKhi các hạt tinh bột đượ c đưa vào nướ c và đượ c nung nóng ở nhiệt độ dướ i nhiệt

độ tạo gel thì các hạt tinh bột sẽ trươ ng nở do amylose và amylpectin đượ c giải phóng vàtrở nên hòa tan. Nếu nồng độ đủ lớ n và quá trình xử lý nhiệt tạo ra độ nhớ t ở pha “paste”thì hỗn hợ p sẽ tạo thành gel khi đượ c làm nguội.

Amylose đượ c hòa tan trong suốt quá trình tạo gel sẽ có thể hình thành nên mạnggel sau quá trình thoái hoá của amylose. Và quá trình thoái hoá này tạo khuynh hướ ngcho các phần tinh bột trở nên tăng sự không hoà tan khi đượ c làm nguội. Amylose nhạycảm vớ i sự thoái hoá hơ n là amylopectin. Gel hình thành từ amylose và các hạt tinh bộtsẽ có độ mạnh gấp 3 lần so vớ i gel amylose không có các hạt tinh bột. Trong khi đó thànhphần amylopectin lại có chức năng của một chất độn vào mạng gel amylose và độ chắccủa gel có liên quan tớ i mối tươ ng tác của các chuỗi amylopectin.





Bảng: Giá trị G’ đo đượ c cho các mẫu gel khác nhauMẫu. Giá trị G’(Pa)

5% Gelatin. 79,65% Gelatin/1% Tinh bột bắp. 104,65% Gelatin/ 3% Tinh bột bắp. 299,4

5% Gelatin/ 5% Tinh bột bắp. 467,55% Gelatin/ 1% Tinh bột bắp nếp. 128,45% Gelatin/ 3% Tinh bột bắp nếp. 116,85% Gelatin/5% Tinh bột bắp nếp. 72,5

Hình 3.17 diễn tả cấu trúc khác nhau giữa gel gelatin và gel của hỗn hợ pgelatin/tinh bột trong đó gel của 5%(w/w) gelatin trông giống như cấu trúc dạng tổ ongvớ i các khoảng không lớ n, cấu trúc của gel 5%(w/w) tinh bột bắp và 5%tinh bột bắp nếptươ ng ứng đã xuất hiện một mạng lướ i nhưng không xác định so vớ i gel gelatin, cấu trúcgel 5%(w/w) gelatin/5%(w/w) tinh bột bắp tươ ng tự như cấu trúc của gelatin nhưng trongđó xuất hiện nhiều khu vực đượ c bao bọc bở i các phần tinh bột và chiều dài các sợ i trở

nên nhỏ hơ n (điều này có thể là kết quả của sự đồng tạo gel của gelatin và tinh bột ở cáckhu vực riêng biệt) do đó làm chặt mạng gel và cấu trúc của 5%(w/w) gelatin/5%(w/w)tinh bột bắp nếp thì tươ ng tự cấu trúc của gel gelatin nhưng các khoảng trống bây giờ đãnhỏ hơ n do các hạt tinh bột bị gel hoá đóng vai trò của một chất độn vào các khoảngtrống.

Hình: Cấu tạo gel của (a) 5%(w/w) gelatin, (b) 5%(w/w) tinh bột bắp, (c) 5% tinh bột bắpnếp, (d) 5% (w/w) gelatin/5% (w/w) tinh bột bắp, (e) 5%(w/w) gelatin/5%(w/w) tinh bột

bắp nếp

2.4.3 Ứ ng d ụ ng gelatin:Bảng: Tiêu chuẩn gelatin ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm [82]

Thông số. “US Food Chemical V, 2003” “EUROPEANREGUALATION





NO853/2004M 2073/2005.”

Tổn thất trong lúcsấy.

≤15%(105oC) -

Tro. ≤3%(550oC) -

Sulfur dioxide(SO2).

≤50 mg/kg ≤50 mg/kg

Peroxide (H2O2). - ≤10 mg/kgCadmium (Cd). - ≤0,5mg/kg

Arsenic (As) - ≤1 mg/kgCopper (Cu) - ≤30 mg/kg

Lead (Pb) ≤1,5mg/kg ≤5 mg/kgZinc (Zn) - ≤50 mg/kg

Chromium (Cr) ≤10 mg/kg ≤10 mg/kgMercury (Hg) - ≤0,15 mg/kg

Pentachlorophenol ≤0,3 mg/kg -Salmonella Không hiện diện trong 25g Không hiện diện trong 25g

E. coli Không hiện diện trong 25g -

Gelatin đã đượ c sử dụng từ nhiều thập niên để sản xuất ra món thịt đông, các sảnphẩm xúc xích. Vào thờ i điểm này gelatin còn đượ c sử dụng rộng rãi để tiêm vào thịtnhằm mục đích tăng hàm lượ ng protein trong sản phẩm. Vì khả năng tạo liên kết tốt vớ inướ c gelatin còn đượ c sử dụng để gia tăng hàm lượ ng ẩm và hạ giá thành sản phẩm. Tuynhiên trong thờ i gian gần đây, việc sử dụng gelatin trong l ĩ nh vực này đã bị cắt giảm bở icác tổ chức bảo vệ ngườ i tiêu dùng. Một số sản phẩm từ thịt có sử dụng gelatin là:

“Ham” (giăm bông):Đối vớ i giăm bông có quá trình hun khói: bột gelatin hấp thu nướ c trong thịt và trong quátrình chế biến sẽ tạo một lớ p màng giúp hàn kín khối thịt khi làm nguội.Đối vớ i giăm bông có trải qua quá trình nấu: gelatin tạo gel vớ i dịch lỏng tách ra trongquá trình chế biến, quá trình này giúp giữ nướ c bên trong và chung quanh sản phẩm.Gelatin cũng giúp làm cứng chắc lớ p thạch thu đượ c trực tiếp từ các mô liên kết nhằm tạovẻ ngoài hấp dẫn và nhát cắt đẹp cho sản phẩm.Gelatin thủy phân đượ c thêm vào các sản phẩm giăm bông nhằm tăng hàm lượ ng protein.

Thịt hộp: gelatin tạo gel vớ i nướ c thất thoát trong quá trình chế biến vàthanh trùng. Gelatin đượ c sử dụng trong sản phẩm này là loại gelatin có độ bền gel cao

(200÷250 Bloom) vớ i lượ ng 0,5÷2%. Đối vớ i các sản phẩm thịt có hàm lượ ng nướ c và hàm lượ ng chất béo caorất dễ xảy ra hiện tượ ng tách nướ c, tách béo ảnh hưở ng đến cấu trúc sản phẩm. Gelatingiúp liên kết nướ c, làm bền hệ nhũ tươ ng, tạo cấu trúc đồng nhất. Lượ ng gelatin sử dụngphụ thuộc vào sự có mặt của các tác nhân liên kết khác.

Nướ c thịt đông: nướ c thịt đông đượ c dùng rộng rãi làm lớ p phủ ngoài vàtrang trí cho các sản phẩm thịt như: giăm bông, patê, thịt hộp. Các sản phẩm nướ c thịtđông truyền thống đượ c làm từ gelatin loại B và carrageenan. Sự kết hợ p giữa hai chấtnày mang lại cho sản phẩm nướ c thịt đông các tính chất sau:





Giảm thờ i gian định hình.Gel tạo thành chắc, bền vững.Tăng nhiệt độ tan chảy (thêm 10% carrageenan vào gelatin sẽ giúp làm tăng độ tan chảytừ 30oC lên 53oC).

Bảng: Bảng ứng dụng của gelatin trong công nghệ sản xuất thịtLoại sảnphẩm.

Chức năngcủa gelatin.

Độ Bloom. Loại gelatin. Độ nhớ t. Hàm lượ ngsử dụng.

Giăm bông. Tạo liên kết. 200÷250. A/B. Trung bình. 1÷2%.

Thịt đông. Tạo gel, tạo

cấu trúc.

150÷280. A/B. Trung bình-

cao.

3,5÷8%.

Thịt hộp. Tạo cấu trúc. 250÷280. A/B. Trung bình-

cao.

1,5÷3%.

Thịt bòmuối.

Tạo liên kết. 250÷280. A/B. Trung bình-cao.

1,5÷3%.

Patê. Tác nhânlàm ổn định.

180÷250. A/B. Trung bình-cao.

1,3÷3%.

Thịt đã nấuchín đông

lạnh.

Tạo liên kếtvớ i thịt.

200÷240. B. Trung bình-cao.

0,5÷3%.

2.5 Da heo:

2.5.1 Thành phầ n cấ u tạ o: Bảng 5: Thành phần dinh d ưỡ ng của 100g da heo

Thành phần Tỷ lệ

Thải bỏ 10 %Năng lượ ng 118 KcalProtid 23,3 gLipid 2,7 gCa 11 mgP 8 mgFe 0,4 mgVitamin B

1 0,29 mg

Da heo có chứa collagen là một loại protein không tan trong nướ c. Trong quá trình

gia nhiệt đến 55oC, phân tử collagen bị co ngắn đi một phần ba. Khi tớ i gần 61

oC co ngắn

đi 1/2, khi nhiệt độ gần 100oC thì collagen bị hòa tan và tạo ra gelatin (sự keo hóa hay sự





gelatin hóa (gelatinization), ở nhiệt độ cao 115 ÷ 125oC và áp suất cao thì sự gelatin hóa

xảy ra rất nhanh (Lê Ngọc Tú, 2001). 2.5.2 Tính chấ t công nghệ :

Galentin có tính tạo keo, tạo gel và khả năng giữ nướ c rất tốt. 2.5.3 Ứ ng d ụ ng :

Tính tạo keo đượ c áp dụng trong các sản phẩm thịt nấu đông, giò bó như giò thủ,giò da, nem.

Công nghệ sản xuất gelatin thực phẩm và công nghiệp (keo da, vảy, vây…)Công nghệ sản xuất bóng bì tữ da lợ n, một số sản phẩm thực phẩm truyền thống

rất nổi tiếng.Công nghệ sản xuất một số mặt hàng có giá trị thực phẩm và tiêu thụ cao (mỹ vị)

như: vây cá nhám, cá mập, yến sào, bong bóng cá (làm thực phẩm và chỉ khâu phẫuthuật).

Công nghệ chế tác các loại thuốc cao chữa bệnh từ xươ ng, sừng móng: cao khỉ,cao trăn, nai.

2.6 Trứ ng :Protein trong trứng có khả năng tạo gel, tạo cấu trúc cho sản phẩm. Lòng đỏ có vai

trò là chất nhũ hóa do có chứa lecithin tạo cấu trúc đồng nhất cho hỗn hợ p nguyên liệu vàsản phẩm không bị tách béo sau quá trình hấp.

2.5 PolyphosphatePhotphat thô đượ c tìm thấy ở dạng nguồn khoáng tự nhiên, đượ c biến đổi thành một

dạng acid photphoric tinh khiết dùng trong thực phẩm. Tiếp đó đượ c trung hòa vớ i kiềm(NaOH, KOH tươ ng ứng) để tạo thành orthor-photphat. Sau đó các polyphosphat khácnhau như pyrophotphat, tripolyphosphat, các đại phân tử meta-photphat đượ c tạo thành

trong quá trình phản ứng ở nhiệt độ cao (250 ÷ 8000

C) từ các tỷ lệ biến đổi của cácorthorphotphat khác nhau.Polyphosphat đượ c sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, đặc biệt là trong hàng loạt

các sản phẩm thịt cá cần giữ nướ c như giò, chả, nem, lạp xưở ng, cá khô... Các nhà sảnxuất các sản phẩm thịt muối và nấu thườ ng phối hợ p sử dụng polyphosphat và các muốinitrat- nitric.

Các muối polyphosphat có trong danh mục phụ gia cho phép sử dụng:* E450 Diphosphates(i) Disodium diphosphate(ii) Trisodium diphosphate

(iii) Dipotassium diphosphate(v) Tetrapotassium diphosphate(vi) Dicalcium diphosphate(vii) Calcium dihydrogen diphosphate * E451 Triphosphates(i) Pentasodium triphosphate(ii) Pentapotassium triphosphate * E452 Polyphosphates





(i) Sodium polyphosphates(ii) Potassium polyphosphates(iii) Sodium calcium polyphosphate(iv) Calcium polyphosphates

Đây là một phụ gia khá phổ biến trong công nghiệp chế biến thịt cá vớ i tên gọi

thông dụng Tari vớ i tính năng cải thiện khả năng nhũ hoá và khả năng giữ nướ c của thịt.Có nhiều loại tari:tari-l,tari-k, tari-p…

2.5.1.Công thứ c cấ u tạ o

2.5.2 Tính chấ t vậ t lý: Màu trắng hay trong suốt không màu, dạng bột hay hạt nhỏ.

Dễ hòa tan trong nướ c (gốc pholyphosphate càng dài thì khả năng hòa tantrong nướ c lạnh càng cao) 2.5.3 Tính chấ t công nghệ:

Là chất đệm điều chỉnh pH sản phẩm. Khả năng liên kết một đầu vớ i các nhóm mang điện dươ ng, đầu còn lại liên kết

vớ i nướ c -> làm tăng khả năng giữ nướ c, khả năng liên kết (ứng dụng trong lạnh đông để hạn chế lượ ng nướ c rỉ ra sau khi rã đông) đồng thờ i làm tăng khối lượ ng sản phẩm.

Ảnh hưở ng đến tính hòa tan của các protein. Ngăn ngừa sự ôi hóa nhờ khả năng tạo phức vớ i các kim loại xúc tác. Tác dụng kháng khuẩn nhẹ Đồng thờ i còn làm tăng mùi vị sản phẩm.

2.5.4 Ứ ng d ụ ng:

Đượ c sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm cần giữ nướ c như: chả, giò, nem,lạp xưở ng,...

Các sản phẩm thườ ng phối hợ p sử dụng polyphosphate và các muối nitrat-nitrit.

Hàm lượ ng tối đa cho phép: 0,5% (tính trên P2O5). Trong sản phẩm pate,polyphotphat không đượ c sử dụng quá 0,2 – 0,3%.





Hạn chế: nếu dùng nhiều, sản phẩm tạo thành có cấu trúc giống cao su, gây vị tanh kim loại, gắt, vị xà phòng, ngứa lưỡ i...

2.5.5. M ộ t số loại phụ gia polyphosphate trên th ị trườ ng:Có khoảng 20 polyphosphate sử dụng có nhiều mục đích khác nhau trong chế biến

thực phẩm. Các polyphosphate sử dụng trong chế biến thực phẩm chia làm 2 loại:

Ortophosphate và polyphosphate ngưng tụ (các polyphosphate và meta polyphosphate).Các hợ p chất phosphate có vai trò rất lớ n trong sản xuất thực phẩm, các vai trò cơ bảncủa phosphate bao gồm:

T ạ o phứ c: Tạo phức một trong những chức năng quan trọng. Khi tạo phức vớ i cácion kim loại, các phức này là các anion thành lập phức chất hòa tan vớ i các ion kim loại,hiện diện trong dung dịch hoặc kết tủa, khả năng tạo phức chất của các ion kim loại đượ cso sánh theo chiều dài dây polyphosphate, dây polyphosphate càng dài thì s ự tạo càngmạnh và sự tạo phức giảm khi tăng pH.

Khả nă ng giữ nướ c Các polyphosphate đượ c dùng trong chế biến thịt, cá, gia cầm, thủy sản rộng r

ãi để điều chỉnh sự mất ẩm và giữ ẩm trong các sản phẩm sau khi chế biến hoặc r ã đông. Các phosphate thườ ng sử dụng là: Tri polyphosphate nhưng nếu kết hợ p vớ iNa hexametaphosphate sẽ có tác dụng hiệu quả hơ n.

Các phosphate khi thêm vào các sản phẩm đầu tiên sẽ bị thủy phân tạo thànhcác pyrophosphate là các chất hoạt động chính.

Trong chế biến thịt kết hợ p 2 % muối v à 0,3 % phosphate đượ c sử dụng giatăng khả năng giữ nướ c, tươ ng đươ ng 0,8 M-1 M (4,6 %-5,8 %) NaCl đượ c yêu cầu tốiđa cho sự trươ ng nở , nhưng khi thêm phosphate sẽ làm giảm lượ ng muối cần thiết.

Tác dụng phosphate trên thịt muối vớ i 3 l. do: gia tăng pH thịt, gia tăng lực ionvà tạo phức vớ i ion kim loại.

Nhờ vào tính chất này mà phosphate đượ c sử dụng như những chất bảo quảnthủy sản để tránh sự mất ẩm trong quá trình bảo quản. Trong chế biến các sản phẩm, vớ isự tham gia của phosphate giúp cho sản phẩm có hiệu suất thu hồi cao.

Ổ n đị nh nhủ tươ ngCác phosphate đượ c sử dụng trong chế biến phomat giúp sự ổn định của nhũ

tươ ng chất béo trong mạng protein-nướ c. Phosphate đượ c đề nghị sử dụng vì khả năngtạo phức vớ i các ion Ca2+ của para K casein hiện diện trong protein sữa. Kết quả l à cócấu trúc láng, dễ chảy, không có sự phân ly béo. Các phosphate đ ượ c sử dụng thôngthườ ng là: Na Orthophosphate, polyphosphate như Na pyrophosphate, Nahexametaphosphate. Các Orthophosphate kiềm sẽ cho các phomat mềm dễ chảy, cácOrthophosphate acid và polyphosphate sẽ làm tăng độ nóng chảy, cấu trúc cứng. Liều

lượ ng thườ ng dùng dướ i 3% trọng lượ ng sản phẩm cuối cùng. Bảng 22: Hàm lượ ng P2O5 và pH của một số polyphosphates

(trong dung d ịch 1% vớ i nướ c)

Tên gọi Công thức %P2O5 pH trong

dung dich 1%

Pyrophosphatedisodium

P2O7Na2 63.9 4-4.3





Pyrophosphatestetrasodium

P2O5Na4 53.4 10-10.5

Triphosphatepentasodium

P3O10Na5 57.9 >9.2

Pentaphosphatesheptasodium P5O16Na7 62.0 8.2-8.6

Metaphosphate (PO4Na)n 69.6 6.3-7.5

Pyrophosphatetetrapotassium

P2O7K4 43.2 10.3

Tác d ụ ng bả o quả n thự c phẩ m:Polyphosphates đượ c sử dụng như một phụ gia: chất ổn định, chất làm đông, và

chất nhũ hoá. Những polyphosphates hay đượ c sử dụng là monophosphate (E 339-343),diphosphates (E450), triphosphates 9E451) và polyphosphates (E452). Vì thế polyphosphate đựơ c ứng dụng nhiều trong chế biến cá, giò lụa, jambon.

Cơ chế khả năng giữ nứơ c của protein:Polyphosphates hoạt động như một cầu nối cation (Ca), do đó chúng cô lập cation.

Khi đó, phức hợ p actomyosin trong cơ bị tách ra thành actin và myosin. Actin và myosinhoà tan bở i nướ c muối, do đó tăng tính giữ nướ c của protein.

Tác động của polyphosphates lên khả năng giữ nứơ c của thịt:

Caáu truùc ñoùng caàu Cagiöõa caùc sôïi cô

Caá u truùc môû caàu Ca bò ñöùt

phöùcCa-PP

protein thòt

nöôùc hydrathoaù protein

Ca

Tetrasodium pyrophosphate có tác động mạnh nhất. Sodium tripholyphosphates có

tác dụng tươ ng tự nhưng hoạt tính không bằng, trong khi hexameta phosphate khôngtươ ng tác gì cả. 2.5.6 Hàm l ượ ng sử d ụ ng-An toàn sứ c khoẻ :

Dựa trên những kiến thức hiện tại polyphosphates không gây hại cho sức khoẻ nếu hàm lượ ng bé hơ n ADI (acceptable daily intake). Vì thế sự nghi ngờ polyphosphateschịu trách nhiệm cho bệnh hyperkinetic (hội chứng quá linh động) ở trẻ em vẫn chưađượ c xác nhận bở i những nghiên cứu khoa học.

Tuy nhiên polyphosphates cũng gây những bất lợ i sau (nếu sử dụng quá liềulượ ng).





Làm cho sản phẩm có cấu trúc như cao su.Hàm lượ ng polyphosphates >0.3 gây vị chát.Làm cho sản phẩm có vị tanh đắng, có cảm giác ngứa lưỡ i.Hàm lượ ng lớ n ảnh hưở ng đến sức khoẻ: đau bụng, tiêu chảy.Ở Việt Nam, theo quyết định số 760-2000-Bộ Thuỷ sản cho phép sử dụng

polyphosphate (sodium, potassium) vớ i hàm lượ ng tối đa cho phép là : 5g/kg cònDiphosphates (di, tri, tetra-sodium & di, tetra-potasium) Triphosphates (pentasodium,pentapotassium) thì 5g/kg đối vớ i sản phẩm cá phi lê và 1g/kg đối vớ i các sản phẩmkhác.

2.5.7 Sả n phẩ m polyphosphate trên th ị trườ ng:

Sodium Hexametaphosphate ( SHMP )CTHH: (NaPO3)6, KLPT: 611.82

CAS No.: 10124-56-8

H.S code: 2835 3900 10Đóng gói: in 25kg PP túi or 50pound túi giấy.20Mt/20'FCL.

Đặc tính kỹ thuật: 68%, 70%, 65%, 60%Hình dạng: Bột hoặc hột.Thuật ngữ mua bán: FOB, CFR CIFChất lượ ng: nhỏ dướ i 1FCLĐóng gói: 25kg hoặc 50 pound / 1 ti.

Tên công ty: Sichuan Chenghong Phosph-Chemical Co., Ltd.

Ngừơ i liên hệ: Ms. Marcy, Mr. Li

Địa chỉ: 23 Linjiang Road, Hongchuan Town, HongyaCounty, Meishan City, Sichuan Province. China

Zip: 620000

Telephone: 86-833-7496816, 7496972, 7496117

Fax: 86-833-7496017

Web Site: http://www.chpchem.com

Potassium Polymetaphosphate(KPMP) :

CTHH:(KPO3)xĐóng gói: túi 25kg hoặc túi giấy 50 pound.Thuật ngữ mua bán: FOB, CFR CIF.





Tên công ty: Sichuan Chenghong Phosph-Chemical Co., Ltd.

Ngườ i liên lạc: Ms. Marcy, Mr. Li

Địa chỉ: 23 Linjiang Road, Hongchuan Town, HongyaCounty, Meishan City, Sichuan Province. China

Zip: 620000

Telephone: 86-833-7496816, 7496972, 7496117

Fax: 86-833-7496017

Web Site: http://www.chpchem.com

2.6 Các loại bộ t: Bột bắp, bột mì, bột đậu nành, bột năng, … 2.6.1 Nguồ n gố c và cấ u tạ o:

2.6.1.1 Bộ t đậu nành:

Các sản phẩm bột đạm đậu nành (đậu tươ ng) là những sản phẩm thay thế rất tốtcho các sản phẩm từ động vật. Không giống như các loại hạt khác, đậu nành có thể bổsung hoàn toàn lượ ng đạm. Hạt đậu nành chứa đầy đủ lượ ng axit amin cần thiết cho dinhdưỡ ng bở i chúng không bị tổng hợ p trong cơ thể con ngườ i. Sản phẩm bột đạm đậu nànhcó thể thay thế cho thực phẩm từ động vật mà không cần phải điều chỉnh thực đơ n.Thông thườ ng các sản phẩm từ động vật chứa nhiều chất béo hơ n, đặc biệt là chất béo

bão hòa (không tốt cho tiêu hóa).Thực phẩm đạt tiêu chuẩn phải chứa ít nhất 6.25 grams bột đạm đậu nành và phù hợ p vớ icác tiêu chuẩn khác như hàm lượ ng chất béo, cholesterol và natri thấp.Các sản phẩm bột đạm đậu nành sau chế biến đượ c chia thành ba loại tùy vào hàm lượ ngprotein : Bột đạm (Flour), Concentrates và Isolates. Ba loại này đượ c coi là nhữngnguyên liệu đầu vào cơ bản của các sản phẩm bột đạm đậu nành. Trong một số trườ nghợ p, những nguyên liệu này có thể đượ c xử lý thêm trướ c khi đưa vào các sản phẩm thựcphẩm

Loại Bột đạm Bột đạm đượ c tạo ra bằng cách nghiền hạt đậu nành đã sấy thành dạng bột mịn và

chứa khoảng 50% hàm lượ ng đạm. Bột đạm cũng có ba dạng khác nhau: tự nhiên haynguyên béo, khử béo và thêm lecithin.

Dạng tự nhiên hay nguyên béo chứa nguyên lượ ng dầu có trong hạt đậu nành. Dạng khử béo, đã đượ c tách bớ t lượ ng dầu trong quá trình chế biến. Dạng thêm Lecithin tức là đã đượ c bổ sung một lượ ng lecithin nhất định vào. Bột đạm không chứa Gluten, vì vậy loại bánh mỳ nở bằng men có dùng bột đạm

loại này có cấu trúc rất chặt. Bột đạm đậu nành thô cũng tươ ng tự như bột đạm đậu nành,chỉ khác là loại này đượ c xay thành những hạt cỡ to hơ n.

Loại Concentrates Loại Concentrates đượ c chiết xuất từ loại đậu nành khử béo, dạng vẩy và chứa

70% protein. Loại này chứa một lượ ng axit amin rất tốt cho tiêu hóa và giữ lại phần lớ nchất xơ từ hạt đậu nành phục vụ cho quá trình tiêu hóa.

Loại Isolates (Soy protein Isolate):





Bột đạm tách từ các vẩy đậu nành khử béo tạo ra loại bột đạm Isolates - loại bộtđạm tinh khiết nhất. Chứa đến 90% protein,có khi lớ n hơ n 95%. Bột đạm Isolates giứ lạihầu hết toàn bộ lượ ng đạm có trong hạt đậu nành. Chúng cũng chứa một lượ ng đáng kểaxit amin có lợ i cho tiêu hóa và vì chúng có vị rất nhẹ nên có thể thêm vào các sản phẩmthực phẩm mà không hề ảnh hưở ng đến hươ ng vị và đặc tính cơ bản của sản phẩm.

Có tính năng cải thiện cấu trúc hay tạo cấu trúc trong các sản phẩm tạo gel, nhũ tươ ng, … Có khả năng giữ nướ c, liên kết các thành phần chất béo, protein 1 cách nhanh

chóng. Tạo sự cân bằng giữa nguồn protein động vật và protein thực vật. Giúp giảm giá thành sản phẩm.

Bột đạm Textured:Đượ c làm từ bột đạm tách béo thông qua một thiết bị nén cho phép tạo ra nhiều

dạng và kích cỡ khác nhau. Chúng chứa khoảng 50% protein, các chất xơ vàcarbonhydrates tan từ hạt đậu nành. Khi thủy hợ p, chúng trở nên dai. Chúng đượ c ứng

dụng rộng rãi như là chất giả thịt, thườ ng là loại Textured. Loại bột đạm textured đượ c bán ở dạng khô, có thể ở dạng hạt hoặc khoanh miếng, không có mùi. Đạm Textured Concentrates

Đượ c làm từ thiết bị nén và tồn tại ở nhiều dạng và kích cỡ khác nhau. Loại đạmnày chứa đến 70% protein và chất xơ từ hạt đậu nành. Khi thủy hợ p, chúng trở nên dai vàtham gia vào việc hình thành cấu trúc của thịt thật.

Ứ ng dụng của bột đậu nành vào trong ngành công nghệ chế biến thịt và thủy sản:Thịt khô cắt miếng, thịt bắp, thịt hộp, các sản phẩm gia cầm, các sản phẩm hải sản.

Loại Textured (TSP) TSP luôn luôn ám chỉ tớ i loại sản phẩm là hỗn hợ p của bột đạm Textured và

Textured Concentrates. Chúng đượ c dùng như sản phẩm giả thịt hoặc tươ ng tự và có thểthêm vào thực đơ n nhằm bổ sung hàm lượ ng đạm cần thiết. TSP có cấu trúc giống vớ icấu trúc của thịt bò và một số loại thịt khác. Tuy vậy, chúng phải đượ c thủy hóa lại bằngnướ c sôi trướ c khi sử dụng.

2.6.1.2 Tinh bộ t bắ p:





Bảng tiêu chuẩ n chấ t lượ ng sản phẩ m tinh bột bắ p ( bột ngô):

Thành phần Tỉ lệ Hàm lượ ng nướ c 13 – 14 %Tỉ lệ tro < 0,2 %Độ đạm < 0,5 %Chất béo < 0,5 %Độ mịn < 100 %Hàm lượ ng SO2 < 40 ppmMàu sắc Bột màu trắngMùi vị Hươ ng vị đặc trưng của bắp

2.6.2 Ứ ng d ụ ng trong công nghệ chế biế n th ị t và thủ y sả n: Hỗ trợ việc tạo gel cho các sản phẩm thịt cá: Protein và tinh bột đều sắp xếp lại

phân tử để tạo thành gel và tươ ng tác vớ i nhau. Chủ yếu là liên kết hydro và lựcvanderval → Tinh bột có tính đồng tạo gel vớ i Protein

Tạo độ đàn hồi, cứng vững, khả năng giữ nướ c của gel Là phụ liệu nhằm giảm giá thành sản phẩm Lượ ng dung không quá 5%. Khi dung lượ ng lớ n sẻ gây ảnh hưở ng xấu đến cấu

trúc và mùi vị của sản phẩm. Do sư j hỏng cấu trúc bở i thoái hóa tinh bột làm thoái hóacấu trúc.

2.7 Whey Protein Isolate (WPI):

Định ngh ĩ a:Whey Protein Isolate đượ c thu bằng loại bỏ các thành phần không là Protein ra

khỏi whey và có hàm lượ ng Protein ít nhất là 90%.

WPI đượ c phân tách bằng phươ ng pháp vật lí như kết tủa, lọc membrane hay traođổi ion. pH của WPI có thể đượ c điều chỉnh bở i sự thêm vào các chất.

Bảng thành phần:Protein 92.0%Lactose 0.5%Béo 1.0%Ash 2.0%Ẩm 4.5%





Chỉ tiêu vi sinh:Coliform < 10/gSalmonella không cóListeria không cóStaphylococci không có

Ứ ng dụng trong công nghệ chế biến thịt và thủy sản: Đượ c ứng dụng trong sảnxuất thịt và xúc xích, có tác dụng giữ nướ c.Điều kiện bảo quản: Đượ c bảo quản trong môi trườ ng khô, nhiệt độ dướ i 800F, độ

ẩm môi trườ ng dướ i 65%. Thờ i hạn sử dụng sản phẩm nên từ 9 tháng đến 1 năm.

CHƯƠ NG 3: Ứ NG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỊT VÀ THỦYSẢN

3.1 Sản xuất surimi:Định ngh ĩ a: surimi là mặt hàng thủy sản bán thành phẩm. Đượ c sản xuất từ thịt

cá, qua quá trình rửa sạch, nghiền nhỏ…, nó không có màu, mùi vị đặc trưng.Thành phần hóa học: Nướ c : 75%Protein: 16%Lipid : 0.2%Năng lượ ng: 80calo/100gKhông chứa cholesterol





Mục đích sử dụng phụ gia:

Bảo vệ cấu trúc protein cá trong quá trình trữ đông. Bảo quản cấu trúc đó khi đem ra sử dụng sau này.Phụ gia sử dụng và vai trò: Tinh bột lúa mì hoặc tinh bột sắn: đồng tạo gel vớ i protein có sẵn trong thịt cá

làm cấu trúc bền hơ n dướ i tác dụng của lực cơ học và giảm khả năng biến dạng khikhông cấp đông. Hàm lượ ng sử dụng khoảng 3 – 6%

Lòng trắng trứng: tăng độ bền cấu trúc, làm bề mặt surimi mịn hơ n và trắnghơ n.





Polyphosphate: giúp tăng khả năng giữ nướ c của cấu trúc gel. Hàm lượ ng sử dụng khoảng 0.2 – 0,3%

Protein đậu nành (isolated): góp phần tạo cấu trúc gel và hài hòa thành phầndinh dưỡ ng trong surimi.

3.2 Jambon

Quy trình công nghệ:

Phụ gia cấu trúc sử dụng và vai trò: Caseinat natri: dạng keo, có tác dụng làm bền vớ i protein. Nó bao vây quanh

các tâm hoạt động của protein, có khả năng giữ mỡ tốt (1kg Caseinat giữ đượ c 7kg mỡ và1kg nướ c).

Carrageenan: có trong hồng tảo hay tảo đỏ, có khả năng giữ nướ c tốt (1kgCarrageenan giữ đượ c 25kg nướ c).





Protein đậu nành: có trong đậu nành, có khả năng giữ mỡ và nướ c. Polyphosphate: Là chất giữ nướ c trong sản phẩm, tăng sự liên kết giữa nướ c và

thịt, nhờ chất này mà trong quá trình bảo quản không có sự rỉ nướ c từ trong thịt ra bênngoài, có như vậy mớ i kìm hãm đượ c sự phát triễn của vi sinh vật. Trong quá trình nhàotrộn Jambon, nếu có bổ sung polyphosphat thì giữa các khối Jambon có hình thành một

“chất bùn” giàu protein tơ cơ , nhờ đó mà dáng vẻ lát Jambon chặt chẽ hơ n do sự đông tụ protein xảy ra hoàn toàn.3.3 Thịt hộp:Quy trình công nghệ

Phụ gia sử dụng và vai trò Tinh bột: Tinh bột bổ sung vào hỗn hợ p nhũ tươ ng nhằm mục đích:

- Hạ giá thành sản phẩm- Hấp thu một lượ ng nướ c

Thịt heo đông lạnh

Rã đông

Cắt nhỏ

Xay

Vào hộp

Bài khí

Ghép nắp

Tiệt trùng

Nguyên liệu phụ

Bảo ôn

Dán nhãn

Sản phẩm

Hấp

Cắt lát

Nhồi





- Tinh bột có khả năng tạo gel do sự tạo thành và sắp xếp lại các phân tử tinhbột tạo thành cấu trúc mạng 3 chiều do các liên kết hydro giữa các mạch polyglucosidehay gián tiếp qua cầu phân tử nướ c. Tinh bột cũng có khả năng đồng tạo gel vớ i proteinnhờ vào liên kết hydro và lực Van Der Waals. Trong trườ ng hợ p này cả protein và tinhbột đều sắp xếp lại phân tử để tạo gel.

Tuy nhiên việc sử dụng tinh bột vào sản phẩm là có giớ i hạn, nếu quá nhiều chúngsẽ tạo mùi cho sản phẩm, làm giảm chất lượ ng. Muối polyphosphate:Vai trò chủ yếu của các muối polyphosphate khi ướ p là làm gia tăng khả năng liên

kết của nướ c vớ i protein của mô cơ , và do đó làm gia tăng năng suất của sản phẩm saucùng, tăng chất lượ ng của sản phẩm.

3.4 Giò lụa:Quy trình công nghệ:





Thòt

Caét nhoû thòt

Caân Caân

M ôõ

Caét nhoû môõ

Xay thoâPhuï gia, ph uï lieäu

Xay nhuyeãn

Laøm nguoäi

Haáp

Nhoài vaøo bao

Hoaøn thieänsaûn phaåm

Baûo quaûn laïnh ñoâng

Gioø luïa

Bao PE

Laù chuoái, nhaõn

Goùi laù chuoáiLaù chuoái

Phụ gia sử ụng: Polyphosphate (TARI K7): Là hỗn hợ p diphosphate, triphosphate, và

polyphosphate có pH = 8 ÷ 9Mục đích sử dụng:

• Khả năng trích ly protein rất cao





• Tăng khả năng giữ nướ c tốt• Đồng nhất khối nhũ tươ ng, khối mỡ • Cải thiện cấu trúc mềm mại của sản phẩm• Ngăn cản sự tách lớ p của protein-mỡ -nướ c• Giảm sự hao hụt trọng lượ ng

• Làm chậm sự ôi thiu• Ổn định màu sắc và hươ ng vị của sản phẩm• Liều lượ ng sử dụng: khoảng 0,3÷0,5% khối lượ ng sản phẩm (0,2÷0,3 khối

sản phẩm tính trên lượ ng P2O5) Tinh bột:Tinh bột có tác dụng hút ẩm nên khi ở hàm lượ ng nhỏ để liên kết các phân tử

nướ c, tạo độ dẻo, độ đặc, độ dai, độ dính, tạo gel. Bột có tác dụng như một chất đệm để thay thế một phần thịt, làm giảm giá thành sản phẩm. Nhưng không đượ c sử dụng nhiềubột vì ảnh hưở ng đến chất lượ ng và giá trị dinh dưỡ ng của sản phẩm. Tinh bột sử dụngphải khô, trắng, sạch, không ẩm mốc và không lẫn tạp chất.

Trong sản xuất giò lụa, có thể sử dụng tinh bột bắp biến tính hay tinh bột mì biếntính, tinh bột sẽ liên kết vớ i gel protein làm cho sản phẩm có độ đàn hồi đặc trưng. Protein đậu nành:Là sản phẩm có hàm lượ ng protein cao (65 – 69%), trong protein đậu nành,

globulin chiếm 85 – 95%, ngoài ra còn một lượ ng nhỏ albumin, prolamin và glutelin.Protein đậu nành có tính năng cải thiện cấu trúc hay tạo cấu trúc trong các dạng

sản phẩm khác nhau (dạng gel, nhũ tươ ng...), có khả năng giữ nướ c, liên kết các thanhphần chất béo, protein nhanh chóng nên đượ c đưa vào trực tiếp trong quá trình tạo nhũ tươ ng. Việc sử dụng protein còn tạo sự cân bằng giữa nguồn protein động vật và proteinthực vật, cũng như để hạ giá thành cho sản phẩm giò lụa thì việc bổ sung protein đậunành là thích hợ p vì nó có giá thành rẻ và có các tính năng công nghệ khác.

Caseinat:Casein không hòa tan, không đóng vón bở i nhiệt độ, chúng có khả năng kết nối

thấp hơ n so vớ i muối của nó là Natri caseinat. Natri caseinat đượ c sản xuất từ casein sữabằng cách hòa tan chất này vào trong xút hoặc muối natri. Đây là một loại protein hòa tanđượ c sử dụng trong chế biến thịt bở i khả năng liên kết tuyệt hảo của nó: nó có tính áinướ c và có khả năng tạo nhũ rất tốt. Ngoài ra, chúng còn có lợ i điểm là không đóng vóndướ i tác dụng của nhiệt độ và đề kháng tốt ở nhiệt độ cao.

Vai trò của Natri caseinat:• Bao bọc quanh các phân tử phân tán trong môi trườ ng nhũ tươ ng thườ ng là

chất béo bằng một lớ p vỏ keo làm cho chúng tách biệt vớ i môi trườ ng và tách lẫn nhau

bở i lực đẩy mang điện tích âm mà chúng mang.• Làm môi trườ ng trở nên nhớ t hơ n, cản trở sự tách lớ p của các hạt béo.• Khả năng tạo gel của natri caseinat làm cho sản phẩm gia tăng tính săn

chắc. Tuy nhiên việc sử dụng quá độ có thể cho ra một kết cấu quá chắc như cao su.Chúng đượ c sử dụng ở dạng bột khô, dạng dung dịch lỏng hoặc nhũ tươ ng mỡ .

Các casein thực phẩm đượ c quản lý theo quy định chung của cộng đồng chungchâu Âu ngày 25/7/1983: hàm lượ ng protein tối thiểu phải đạt là 88%. Ngườ i ta tìm thấytrên thị trườ ng các loại Natri caseinat ở những độ nhớ t khác nhau từ mức thấp nhất (20 –





40 centipoies) đến mức cao nhất (15000 centipoies). Các caseinate có độ nhớ t cao chotính ổn định tốt hơ n do chúng làm sệt pha nướ c làm ngăn cản sự dịch chuyển các hạt mỡ .Tuy nhiên, điều này không đượ c thái quá vì nó cản trở quá trình tạo gel, kết quả tốt nhấtcó đượ c ở độ nhớ t khoảng 7000 - 15000 centipoies.

Gelatin:

Gelatin có công thức C102H151O39N31, không màu hoặc vàng nhạt, trong suốt, giòn,không mùi, vị, dạng vảy hoặc bột, hòa tan trong nướ c nóng, trong glycerol, không hòa tantrong dung môi hữu cơ . Gelatin hấp thụ nướ c và trươ ng nở 5 – 10 lần khối lượ ng của nóđể trở thành dạng gel trong dung dịch nướ c có nhiệt độ từ 30 – 35oC, tăng cườ ng khả năng kết nối.


Documents

Phụ gia tạo cấu trúc