Phụ gia tạo gel, tạo đặc

A. Các khái niệm I. Quy định sử dụng của các loại phụ gia: - Hệ thống quốc tế phổ biến nhất trên thế giới hiện nay để điều chỉnh độ an toàn của các phụ gia thực phẩm là hệ thống được lập ra bởi Hội nghị Liên hiệp FAO/WHO về phụ gia thực phẩm vào tháng 9 năm 1995. Hội nghị đã đề nghị cả hai tổ chức thu thập và phổ biến các thông tin về phụ gia thực phẩm. Từ thời điểm đó, hơn 600 loại phụ gia đã được đánh giá và cung cấp thông tin về yêu cầu tinh sạch và đặc điểm nhận dạng bởi Hội đồng chuyên môn liên hiệp FAO/WHO về phụ gia thực phẩm (The Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (JECFA)). JECFA được thành lập đầu tiên vào giữa thập niên 50 bởi FAO và WHO để đánh giá về những phụ gia hóa học trên thực phẩm trên cơ sở quốc tế. Vào đầu thập niên 60 , the Codex Alimentarius Commission (CAC), được thành lập với mục tiêu chủ yếu là bảo vệ cho sức khỏe của người tiêu dùng và tạo điều kiện cho thương mại quốc tế về hàng hóa thực phẩm. - Quá trình đánh giá một phụ gia bao gồm các bước sau : JECFA nghiên cứu về đặc tính của phụ gia và đưa lên Codex Committee on Food Additives and Contaminants (CCFAC)( Hội đồng Codex về phụ gia thực phẩm và chất độc). Nếu hội đồng này đồng ý, phu gia sẽ được đưa vào Tiêu chuẩn chung của Codex về phụ gia thực phẩm. Khi đã được đồng ý, một con số quốc tế sẽ đại diện cho phụ gia kể trên để ghi nhận sự chấp thuận của Code II. pH Ụ GIA TH ỰC PH ẨM 1) Định nghĩa : Chất phụ gia thực phẩm là những chất, hợp chất hóa học được đưa vào trong quá trình đóng gói, chế biến, bảo quản thực phẩm, làm tăng chất lượng thực phẩm hoặc để bảo toàn chất lượng thực phẩm mà không làm cho thực phẩm mất an toàn. 2) Phân loại phụ gia thực phẩm: Hiện nay người ta chia chất phụ gia thực phẩm làm 6 nhóm lớn: § Các chất bảo quản. § Các chất tạo màu. § Các chất tạo mùi. § Các chất cải tạo cấu trúc thực phẩm. § Chất phụ gia có nhiều đặc tính. II. Phụ gia tạo gel, tạo đặc: - Thuộc nhóm phụ gia cải tạo cấu trúc thực phẩm, bao gồm các polymer như polysaccharide, protein. Nhóm phụ gia nằm trong nhóm hydrocolloid. v Hydrocolloid: là những polymer tan trong nước (polysaccharide và protein)hiện đang được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp với rất nhiều chức năng như tạo đặc hay tạo gel hệ lỏng, ổn định hệ bọt, nhũ tương và huyền phù, ngăn cản sự hình thành tinh thể đá và đường, giữ hương Chúng có thể được phân loại tùy thuộc vào nguồn gốc, phương pháp phân tách, chức năng, cấu trúc, khả năng thuận nghịch về nhiệt, thời gian tạo gel hay điện tích. Nhưng phương pháp phân loại thích hợp nhất cho những tác nhân tạo gel là cấu trúc, khả năng thuận nghịch về nhiệt và thời gian tạo gel. v 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 tragacanth § Hạt: guar gum, locust bean gum, tara gum, tamarind gum § Củ: konjac mannan Tảo (Algal) § Tảo đỏ: agar, carrageenan § Tảo nâu: alginate Vi sinh vật: xanthan gum, curdlan, dextran, gellan gum, cellulose Động vật: Gelatin, caseinate, whey protein, chitosan. 1) Phụ gia tạo gel: - Polysaccharide khi có mặt trong thực phẩm đều thể hiện một số tính chất có lợi dựa trên cấu trúc phân tử, kích thước và lực liên kết phân tử, chủ yếu là liên kết Hydro. Rất nhiều các polysaccharide không tan trong nước và không tiêu hóa được, chủ yếu là cellulose và hemicellulose. Những polysaccharide còn lại trong thực phẩm thì tan được trong nước và phân tán đều trong nước. Chúng đóng vai trò tạo độ kết dính, tạo đặc, tăng độ nhớt và tạo gel. - Polysaccharide là các glycosyl từ đường hexose và pentose. Mỗi gốc glycosyl có một số điểm có khả năng tạo liên kết với Hydro. Mỗi nhóm –OH trên gốc glycosyl có thể kết hợp với một phân tử nước và vì vậy mỗi gốc đều có thể hoàn toàn solvat hóa. Do đó phân tử polysaccharide có thể tan được trong nuớc. - Lý do một số phân tử polysaccharide như cellulose không tan được trong nước là do các phân tử có cấu trúc thẳng và liên kết chặt khít với nhau nên nước không có khả năng tiến gần các nhóm hydroxy (-OH). - 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. - Khả năng tạo gel phụ thuộc vào: v Liên kết giữa các phân tử: - Độ bền gel phụ thuộc chủ yếu vào lực liên kết giữa các phân tử. Nếu chiều dài của vùng liên kết dài, lực liên kết giữa các chuỗi sẽ đủ lớn để chống lại áp lực và chống lại chuyển động nhiệt của các phân tử, gel tạo thành sẽ chắc bền. Nếu chiều dài của vùng liên kết ngắn và các chuỗi không được liên kết với nhau mạnh, các phân tử sẽ tách rời dưới tác dụng của áp lực hay sự tăng nhiệt độ (làm cho các chuỗi polymer chuyển động nhiệt), gel sẽ yếu và không ổn định v Cấu trúc các phân tử: Những phân tử có nhánh không liên kết với nhau chặt chẽ, vì vậy không tạo những vùng liên kết có kích thước và sức mạnh đủ lớn để tạo thành gel. Chúng chỉ tạo cho dung dịch có độ nhớt và độ ổn định. Nhưng phân tử mạch thẳng tạo gel chắc bền hơn. v Điện tích phân tử: Đối với các polysacchride tích điện, lực đẩy tĩnh điện giữa các nhóm tích điện cùng dấu sẽ ngăn cản sự tạo thành liên kết. - Ngoài ra còn phụ thuộc vào nhiệt độ, pH và sự có mặt của các yếu tố khác trong dung dịch. Bảng 2: Khả năng tạo gel và cấu trúc gel của một số Hydrocolloid [6] 1)Gel thuận nghịch về nhiệt Agar Gel tạo thành khi làm lạnh. Các phân tử có sự chuyển đổi từ cấu trúc cuộn sang cấu trúc xoắn và tiếp theo là sự tổ hợp của các chuỗi xoắn. Kappa carrageenan Gel tạo thành khi làm lạnh với sự có mặt của những muối Kali. Các phân tử có sự chuyển đổi từ cấu trúc cuộn sang cấu trúc xoắn và tiếp theo là sự tổ hợp của các chuỗi xoắn.Ion K+ liên kết các chuỗi xoắn. Sự có mặt của các muối làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các chuỗi thúc đẩy sự tổ hợp. Iota carrageenan Gel tạo thành khi làm lạnh với sự có mặt của muối. Các phân tử có sự chuyển đổi từ cấu trúc cuộn sang cấu trúc xoắn và tiếp theo là sự tổ hợp của các chuỗi xoắn. Sự có mặt của các muối làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các chuỗi thúc đẩy sự tổ hợp. LMP Gel được tạo thành khi có các ion kim loại hóa trị 2, chủ yếu là calci ở pH thấp. Các phân tử tạo liện kết chéo thông qua các ion. pH thấp làm giảm lực tương tác tĩnh điện giữa các phân tử. Gellan gum Gel tạo thành khi làm lạnh với sự có mặt của muối. Các phân tử có sự chuyển đổi từ cấu trúc cuộn sang cấu trúc xoắn và tiếp theo là sự tổ hợp của các chuỗi xoắn. Sự có mặt của các muối làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các chuỗi thúc đẩy sự tổ hợp. Các ion có tác dụng tạo liện kết chéo giữa các chuỗi. Low acyl gellan gel thuận nghịch về nhiệt ở nồng độ muối thấp nhưng không thuận nghịch về nhiệt ở nồng độ muối cao hơn(100mM) đặc biệt khi có mặt các cation hóa trị 2 Xanthan gum và locust bean gum Gel tạo thành khi làm nguội các hỗn hợp. Đối với locust bean gum những vùng thiếu galactose sẽ tạo tạo nên sự tổ hợp. Các chuỗi Xanthan tổ hợp sau khi chuyển cấu trúc cuộn-xoắn.

doc11 trang | Chia sẻ: banmai | Ngày: 08/01/2013 | Lượt xem: 547 | Lượt tải: 3download
Tóm tắt tài liệu Phụ gia tạo gel, tạo đặc, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Phụ gia tạo gel, tạo đặc Các khái niệm I.   Quy định sử dụng của các loại phụ gia: - Hệ thống quốc tế phổ biến nhất trên thế giới hiện nay để điều chỉnh độ an toàn của các phụ gia thực phẩm là hệ thống được lập ra bởi Hội nghị Liên hiệp FAO/WHO về phụ gia thực phẩm vào tháng 9 năm 1995. Hội nghị đã đề nghị cả hai tổ chức thu thập và phổ biến các thông tin về phụ gia thực phẩm. Từ thời điểm đó, hơn 600 loại phụ gia đã được đánh giá và cung cấp thông tin về yêu cầu tinh sạch và đặc điểm nhận dạng bởi Hội đồng chuyên môn liên hiệp FAO/WHO về phụ gia thực phẩm (The Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (JECFA)). JECFA được thành lập đầu tiên vào giữa thập niên 50 bởi FAO và WHO để đánh giá về những phụ gia hóa học trên thực phẩm trên cơ sở quốc tế. Vào đầu thập niên 60 , the Codex Alimentarius Commission (CAC), được thành lập với mục tiêu chủ yếu là bảo vệ cho sức khỏe của người tiêu dùng và tạo điều kiện cho thương mại quốc tế về hàng hóa thực phẩm. - Quá trình đánh giá một phụ gia bao gồm các bước sau : JECFA nghiên cứu về đặc tính của phụ gia và đưa lên Codex Committee on Food Additives and Contaminants (CCFAC)( Hội đồng Codex về phụ gia thực phẩm và chất độc). Nếu hội đồng này đồng ý, phu gia sẽ được đưa vào Tiêu chuẩn chung của Codex về phụ gia thực phẩm. Khi đã được đồng ý, một con số quốc tế sẽ đại  diện cho phụ gia kể trên để ghi nhận sự chấp thuận của Code II. pH Ụ GIA TH ỰC PH ẨM 1)   Định nghĩa : Chất phụ gia thực phẩm là những chất, hợp chất hóa học được đưa vào trong quá trình đóng gói, chế biến, bảo quản thực phẩm, làm tăng chất lượng thực phẩm hoặc để bảo toàn chất lượng thực phẩm mà không làm cho thực phẩm mất an toàn. 2)   Phân loại phụ gia thực phẩm: Hiện nay người ta chia chất phụ gia thực phẩm làm 6 nhóm lớn: §   Các chất bảo quản. §   Các chất tạo màu. §   Các chất tạo mùi. §   Các chất cải tạo cấu trúc thực phẩm. §   Chất phụ gia có nhiều đặc tính. II.   Phụ gia tạo gel, tạo đặc: - Thuộc nhóm phụ gia cải tạo cấu trúc thực phẩm, bao gồm các polymer như polysaccharide, protein. Nhóm phụ gia nằm trong nhóm hydrocolloid. v   Hydrocolloid: là những polymer tan trong nước (polysaccharide và protein)hiện đang được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp với rất nhiều chức năng như tạo đặc hay tạo gel hệ lỏng, ổn định hệ bọt, nhũ tương và huyền phù, ngăn cản sự hình thành tinh thể đá và đường, giữ hương.. Chúng có thể được phân loại tùy thuộc vào nguồn gốc, phương pháp phân tách, chức năng, cấu trúc, khả năng thuận nghịch về nhiệt, thời gian tạo gel hay điện tích. Nhưng phương pháp phân loại thích hợp nhất cho những tác nhân tạo gel là cấu trúc, khả năng thuận nghịch về nhiệt và thời gian tạo gel. v   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 tragacanth §   Hạt: guar gum, locust bean gum, tara gum, tamarind gum §   Củ: konjac mannan    Tảo (Algal) §   Tảo đỏ: agar, carrageenan §   Tảo nâu: alginate    Vi sinh vật: xanthan gum, curdlan, dextran, gellan gum, cellulose    Động vật: Gelatin, caseinate, whey protein, chitosan. 1)   Phụ gia tạo gel: - Polysaccharide khi có mặt trong thực phẩm đều thể hiện một số tính chất có lợi dựa trên cấu trúc phân tử, kích thước và lực liên kết phân tử, chủ yếu là liên kết Hydro. Rất nhiều các polysaccharide không tan trong nước và không tiêu hóa được, chủ yếu là cellulose và hemicellulose. Những polysaccharide còn lại trong thực phẩm thì tan được trong nước và phân tán đều trong nước. Chúng đóng vai trò tạo độ kết dính, tạo đặc, tăng độ nhớt và tạo gel. - Polysaccharide là các glycosyl từ đường hexose và pentose. Mỗi gốc glycosyl có một số điểm có khả năng tạo liên kết với Hydro. Mỗi nhóm –OH trên gốc glycosyl có thể kết hợp với một phân tử nước và vì vậy mỗi gốc  đều có thể hoàn toàn solvat hóa. Do đó phân tử polysaccharide có thể tan được trong nuớc. - Lý do một số phân tử polysaccharide như cellulose không tan được trong nước là do các phân tử có cấu trúc thẳng và liên kết chặt khít với nhau nên nước không có khả năng tiến gần các nhóm hydroxy (-OH). - 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. - Khả năng tạo gel phụ thuộc vào: v   Liên kết giữa các phân tử:  - Độ bền gel phụ thuộc chủ yếu vào lực liên kết giữa các phân tử.    Nếu chiều dài của vùng liên kết dài, lực liên kết giữa các chuỗi sẽ đủ lớn để chống lại áp lực và chống lại chuyển động nhiệt của các phân tử, gel tạo thành sẽ chắc bền.    Nếu chiều dài của vùng liên kết ngắn và các chuỗi không được liên kết với nhau mạnh, các phân tử sẽ tách rời dưới tác dụng của áp lực hay sự tăng nhiệt độ (làm cho các chuỗi polymer chuyển động nhiệt), gel sẽ yếu và không ổn định v   Cấu trúc các phân tử:    Những phân tử có nhánh không liên kết với nhau chặt chẽ, vì vậy không tạo những vùng liên kết có kích thước và sức mạnh đủ lớn để tạo thành gel. Chúng chỉ tạo cho dung dịch có độ nhớt và độ ổn định.    Nhưng phân tử mạch thẳng tạo gel chắc bền hơn. v   Điện tích phân tử:    Đối với các polysacchride tích điện, lực đẩy tĩnh điện giữa các nhóm tích điện cùng dấu sẽ ngăn cản sự tạo thành liên kết. - Ngoài ra còn phụ thuộc vào nhiệt độ, pH và sự có mặt của các yếu tố khác trong dung dịch. Bảng 2: Khả năng tạo gel và cấu trúc gel của một số Hydrocolloid [6] 1)Gel thuận nghịch về nhiệt    Agar    Gel tạo thành khi làm lạnh. Các phân tử có sự chuyển đổi từ cấu trúc cuộn sang cấu trúc xoắn và tiếp theo là sự tổ hợp của các chuỗi xoắn.    Kappa carrageenan   Gel tạo thành khi làm lạnh với sự có mặt của những muối Kali. Các phân tử có sự chuyển đổi từ cấu trúc cuộn sang cấu trúc xoắn và tiếp theo là sự tổ hợp của các chuỗi xoắn.Ion K+ liên kết các chuỗi xoắn. Sự có mặt của các muối làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các chuỗi thúc đẩy sự tổ hợp.    Iota carrageenan   Gel tạo thành khi làm lạnh với sự có mặt của muối. Các phân tử có sự chuyển đổi từ cấu trúc cuộn sang cấu trúc xoắn và tiếp theo là sự tổ hợp của các chuỗi xoắn. Sự có mặt của các muối làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các chuỗi thúc đẩy sự tổ hợp.    LMP   Gel được tạo thành khi có các ion kim loại hóa trị 2, chủ yếu là calci ở pH thấp. Các phân tử tạo liện kết chéo thông qua các ion. pH thấp làm giảm lực tương tác tĩnh điện giữa các phân tử.    Gellan gum   Gel tạo thành khi làm lạnh với sự có mặt của muối. Các phân tử có sự chuyển đổi từ cấu trúc cuộn sang cấu trúc xoắn và tiếp theo là sự tổ hợp của các chuỗi xoắn. Sự có mặt của các muối làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các chuỗi thúc đẩy sự tổ hợp. Các ion có tác dụng tạo liện kết chéo giữa các chuỗi. Low acyl gellan gel thuận nghịch về nhiệt ở nồng độ muối thấp nhưng không thuận nghịch về nhiệt ở nồng độ muối cao hơn(100mM) đặc biệt khi có mặt các cation hóa trị 2    Xanthan gum và locust bean gum   Gel tạo thành khi làm nguội các hỗn hợp. Đối với locust bean gum những vùng thiếu galactose sẽ tạo tạo nên sự tổ hợp. Các chuỗi Xanthan tổ hợp sau khi chuyển cấu trúc cuộn-xoắn.    2) Gel không thuận nghịch về nhiệt :    Alginate   Gel tạo thành khi có thêm các cation chủ yếu là Ca2+ hay ở pH thấp. Các phân tử liên kết chéo với nhau bằng các ion.    High methoxyl (HM) pectin   Gel tạo thành khi có hàm lượng chất khô cao(>50% đường) ở pH thấp 3.5. Hàm lượng đường cao và pH thấp làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các phân tử. Sự tổ hợp của các chuỗi còn được tăng cường bằng sự giảm hoạt tính nước.    Locust bean gum   Gel tạo thành sau khi đông lạnh dung dịch.    2)   Phụ gia tạo đặc: - Tất cả các polysaccharide tan được trong nước đều tạo thành dung dịch nhớt do kích thước phân tử lớn. Gum arabic tạo dung dịch có độ nhớt min, guar gum tạo dung dịch có độ nhớt max. - Độ nhớt phụ thuộc vào kích thước, hình dạng và điện tích phân tử. Bảng 3: Khả năng tạo đặc của một số Hydrocolloid [6] Xanthan gum   Độ nhớt rất cao, không bị ảnh hưởng bởi sự có mặt của chất điện ly, ở khoảng pH rộng và ở nhiệt độ cao.    Galactomannans (guar and locust bean gum)   Độ nhớt rất cao. Không bị ảnh hưởng bởi sự có mặt của chất điện ly nhưng có thể mất độ nhớt ở pH cao hay thấp hay ở nhiệt độ cao.    Carboxymethyl cellulose   Độ nhớt cao nhưng bị giảm khi có chất điện ly và pH thấp    Methyl cellulose and hydroxypropyl methyl cellulose   Độ nhớt tăng khi nhiệt độ tăng không bị ảnh hưởng bởi sự có mặt của chất điện ly hoặc pH.    B.   Phụ gia tạo gel và tạo đặc sử dụng trong chế biến rau quả: Chủ yếu là các polysaccharide như pectin, carrageenan, alginate, agar và các loại gum. Nguồn gốc: 1)   I.   Pectin: - Có mặt trong quả, củ, thân cây, đóng vai trò vận chuyển nước và lưu chất cho các trái cây đang trưởng thành, duy trì hình dáng và sự vững chắc của trái cây. Tiền thân của pectin là protopectin, không tan trong nước và có nhiều trong mô trái cây còn xanh. Quá trình chín sẽ kèm theo sự thủy phân protopectin thành pectin, sau đó kết hợp với sự demethyl hóa dưới tác dụng của enzyme và sự depolymer hóa của pectin taọ thành pectate và cuối cùng là các loại đường hòa tan và acid. - Từ thời tiền sử, chất pectin đã là thành phần trong khẩu phần ăn của con người. Nhưng chỉ mới trong nửa thế kỉ trước ngành công nghiệp thực phẩm mới nhận biết được vai trò quan trọng của phụ gia pectin trong việc đa dạng hóa các sản phẩm thực phẩm. - Trong công nghiệp pectin được thu nhận từ dịch chiết của các nguyên liệu thực vật, thường là táo hay các quả có múi. Phần lớn các quốc gia xem pectin là một loại phụ gia quý và vô hại, được sử dụng với liều lượng phụ thuộc vào từng quy trình công nghệ. 2)   Cấu tạo : - Polysaccharide dị thể, mạch thẳng, là dẫn xuất methyl của acid pectic Acid pectic là 1 polymer của acid D-galcturonic, liên kết với nhau bằng liên kết 1,4-glucoside. Một chuỗi gồm khoảng 10000 phân tử galactoronic tạo thành một phân tử pectin M= 10000-100000. - Cấu tạo  1 đơn vị của chuỗi pectin :  1)   Các chỉ số đặc trưng của pectin: - Chỉ số methoxyl (MI): biểu hiện tỉ lệ methyl hoá, là phần trăm khối lượng nhóm methoxyl (-OCH3) trên tổng khối lượng phân tử. MI max = 16,3% MI của pectin thực vật = 10 – 12% - Chỉ số ester hóa (DE): thể hiện mức độ ester hóa của pectin, là phần trăm về số lượng của các gốc acid galactoronic được ester hoá trên tổng số lượng gốc acid galacturonic có trong phân tử. 2)   Phân loại:    4.1) Theo % nhóm methoxyl có trong phân tử: - HMP (High Methoxyl Pectin): DE > 50% hay MI >7%. - LMP (Low Methoxyl Pectin) : DE ≤ 50% hay MI ≤ 7%.   4.2) Theo khả năng hòa tan trong nước: - Pectin hòa tan: methoxyl polygalacturonic. - Pectin không hòa tan: protopectin – là dạng kết hợp của pectin với araban (polysaccharide ở thành tế bào). 3)   Tính chất của pectin: - Dạng bột màu trắng hoặc hơi vàng, hơi xám, hơi nâu. - Tan trong nước, không tan trong ethanol. - Có khả năng tạo gel bền. 4)   Khả năng tạo gel: - Các pectin và acid pectinic có các nhóm hydroxyl (-OH) nên có khả năng hydrat hóa cao. - Các phân tử pectin mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy lẫn nhau, do đó làm giãn mạch và làm tăng độ nhớt của dung dịch. - Vì vậy khi làm giảm độ tích điện và độ hydrat hóa sẽ làm cho các phân tử pectin xích lại gần nhau và tương tác với nhau tạo nên một mạng lưới 3 chiều rắn chứa pha lỏng ở bên trong. - Khả năng tạo gel phụ thuộc chủ yếu vào 2 yếu tố: chiều dài của chuỗi pectin và mức độ methoxyl hóa. a)   Chiều dài của phân tử quyết định độ cứng của gel:    Nếu phân tử pectin quá ngắn thì nó sẽ không tạo được gel mặc dù sử dụng với liều lượng cao.    Nếu phân tử pectin quá dài thì gel tạo thành rất cứng b)   Mức độ methoxyl hoá quy định cơ chế tạo gel: v   HMP: tạo gel bằng liên kết hydro    Điều kiện tạo gel:[Đường] >50%, pH = 3-3,5; [Pectin]= 0,5-1%    Đường có khả năng hút ẩm, vì vậy nó làm giảm mức độ hydrat hóa của phân tử pectin trong dung dịch.    pH acid trung hòa bớt các gốc COO-, làm giảm độ tích điện của các phân tử.    Vì vậy các phân tử có thể tiến lại gần nhau để tạo thành liên kết nội phân tử và tạo gel. - Liên kết hydro được hình thành giữa các phân tử  pectin có thể hydroxyl – hydroxyl, carboxyl – carboxyl, hoặc hydroxyl – carboxyl. Kiểu liên kết này không bền do đó các gel tạo thành sẽ mềm dẻo bởi tính linh động của các phân tử trong khối gel.     Cấu trúc của gel phụ thuộc vào hàm lượng đường, hàm lượng acid, hàm lượng pectin, loại pectin và nhiệt độ.    30 – 50% đường thêm vào pectin là sucrose. Do đó cần duy trì pH acid để khi đun nấu sẽ gây ra quá trình nghịch đảo đường sucrose, ngăn cản sự kết tinh của đường sucrose. Tuy nhiên cũng không nên dùng quá nhiều acid vì pH quá thấp sẽ gây ra nghịch đảo một lượng lớn sucrose gây kết tinh glucose và hoá gel nhanh tạo nên các vón cục. Khi dùng lượng pectin vượt quá lượng thích hợp sẽ gây ra gel quá cứng do đó khi dùng một nguyên liệu có chứa nhiều pectin cần tiến hành phân giải bớt chúng bằng cách đun lâu hơn.    Khi sử dụng một lượng cố định bất cứ một loại pectin nào pH, nhiệt độ càng giảm và hàm lượng đường càng cao thì gel tạo thành càng nhanh. v   LMP: tạo gel bằng liên kết với ion Ca2+.    Điều kiện tạo gel: khi có mặt Ca2+, ngay cả ở nồng độ < 0,1%, không cần đường và acid.    Ở LMP, tỉ lệ các nhóm COO- cao, do đó các liên kết giữa những phân tử pectin sẽ được tạo thành qua cầu nối là các ion hóa trị (II), đặc biệt là Ca2+.    Cấu trúc của gel phụ thuộc vào nồng độ Ca2+.    Đặc điểm của gel: đàn hồi.                                                  High Methoxyl pectin                                                  Low methoxyl pectin Tác dụng của DE của pectin lên sự tạo gel [4] DE   Điều kiện tạo gel       pH   Đường (%)   Ion hóa trị II   Tốc độ tạo gel    > 70   2,8 – 3,4   65   Không   Nhanh    50 – 70   2,8 – 3,4   65   Không   Chậm    < 50   2,5 – 6,5   0   Có   Nhanh  1)   Ưng dụng: - Pectin là tác nhân tạo gel quan trọng nhất được sử dụng để tạo ra cấu trúc gel cho thực phẩm,chủ yếu là những thực phẩm có nguồn gốc từ rau quả. Khả năng tạo gel của nó còn được sử dụng ở những thực phẩm cần có sự ổn định của nhiều pha, hoặc trong sản phẩm cuối hoặc ở một giai đoạn tức thời trong quy trình sản xuất. - Tác dụng tạo đặc của pectin được sử dụng chủ yếu ở những loại thực phẩm mà quy định không cho phép sử dụng những loại gum có giá thành rẻ hơn hay ở những loại thực phẩm cần có một hình dáng thật tự nhiên. v   Mứt trái cây và mứt đông: - Vai trò của pectin là nhằm tạo ra một cấu trúc cho mứt đông và mứt trái cây để những sản phẩm này khi được vận chuyển vẫn không thay đổi cấu trúc, tạo ra mùi vị thơm ngon cho sản phẩm, và giảm đến tối đa sự phân rã. Quá trình sản xuất mứt đông và mứt trái cây phải đảm bảo tạo ra sự phân bố đồng đều của các phân tử trong pha liên tục ngay từ khi quá trình khuấy trộn ngừng lại. Hàm lượng pectin sử dụng trong mứt và mứt đông thường trong khoảng từ 0,1 – 0,4%. - Pectin có khả năng tạo gel nhanh có giá trị đặc biệt trong sản xuất mứt vì yêu cầu của sản phẩm phải được tạo gel, tạo đặc trước khi đóng hộp. Còn mứt đông trái cây tốt nhất khi chúng không bị tác động trong suốt quá trình tạo gel. Đó là lý do pectin tạo gel chậm được sử dụng, và các khâu vào hộp, đóng nắp, dán nhãn, xếp chồng phải được thực hiện trước khi quá trình tạo gel diễn ra. - Quá trình tạo gel của pectin có thể được tạo ra trong một quy trình lạnh bằng 2 cách:    Trộn syrup đường pectin có hàm lượng chất khô hòa tan từ 60 – 65%, pH = 3,8 -4,2 với dịch acid trái cây để đạt được pH = 3,0.    Trộn dung dịch pectin có pH = 2,9 và lượng chất khô hòa tan là 25% với syrup đường để thu được hỗn hợp mới có hàm lượng chất khô 23%. - LMP thường được ứng dụng trong mứt trái cây có hàm lượng chất khô hòa tan < 55%. Loại LMP được chọn dựa trên hàm lượng chất khô và pH trong sản phẩm. Trong những sản phẩm có hàm lượng chất khô rất thấp, ví dụ như mứt trái cây không đường cho người bị bệnh tiểu đường, LMP khó tạo đủ liên kết với nước và Carrageenan thích hợp hơn. Trong một số trường hợp người ta có thể sử dụng cả pectin và carragenan. Tóm tắt ứng dụng của pectin Tính chất của pectin   Khả năng ứng dụng    Phân tử pectin dài và dễ vướng vào nhau  dung dịch có độ nhớt  pectin có khả năng tạo đặc   Pectin có thể cải thiện cấu trúc nước uống có hàm lượng đường đường thấp.    Nếu hàm lượng đường đủ lớn được bổ sung vào để giảm độ hydrate hóa của các phân tử pectin, các phân tử sẽ lại hình thành mạng lưới gel   Mứt trái cây có đường cao phụ thuộc vào pectin để tạo hình    Vì nhóm acid khá yếu, sự thay đổi pH sẽ thay đổi khả năng tích điện của chuỗi pectin. Pectin có thể liên kết với nhau ở điều kiện acid   Cần có cả đường và acid trong sản xuất mứt đông    Nhóm acid của pectin có thể phản ứng với ion Ca2+  tạo liên kết với 2 nhóm COO- hình thành gel không cần đường   LMP được sử dụng để làm mứt trái cây có hàm lượng đường thấp và nhiều sản phẩm chế biến từ trái cây    Phân tử pectin có thể liên kết với 1 protein tích điện (+) chúng không bị đông lại khi gia nhiệt   Giúp protein sữa trong yoghurt không bị đông tụ vì nhiệt độ  có thể tiệt trùng UHT    2)   Phương pháp sản xuất pectin trong công nghiệp: - Pectin là 1 sản phẩm carbohydrate được thu nhận từ dịch chiết của những nguyên liệu thực vật, thường là táo hay quả có múi. Phần lớn các quốc gia xem pectin là một loại phụ gia quý và vô hại, được sử dụng với liều lượng phụ thuộc vào từng quy trình công nghệ. v   Sản phẩm pectin từ trái cây có múi: Được chiết xuất từ vỏ chanh, vỏ cam và vỏ bưởi. Vỏ của các loại trái cây này là sản phẩm phụ của quá trình ép nước quả, ép dầu và có chứa hàm lượng pectin cao với những tính chất mong muốn. v   Sản phẩm pectin từ táo: Bã táo, phần thu nhận được từ quá trình ép nước táo, là nguyên liệu thô cho sản phẩm pectin từ táo. Những sản phẩm này có màu sắc tối hơn (màu nâu) so với pectin từ các loại trái cây có múi nhưng khác nhau về chức năng. - Quá trình sản xuất pectin có thể khác nhau giữa các công ty nhưng quy trình chung bao gồm các bước như sau: Các bước   Ghi chú    Nhà máy thu nhận bã táo hoặc vỏ trái cây có múi từ các nhà sản xuất nước trái cây. Trong nhiều trường hợp nguyên liệu này được rửa và sấy để có thể vận chuyển và bảo quản mà không bị hư hỏng   Nếu nguyên liệu thô khô, nó có thể được lấy từ trong kho. Nhưng khi sản xuất từ vỏ trái cây ướt phải sử dụng ngay vì chúng hư hỏng rất nhanh           Nguyên liệu thô được cho vào nước nóng có chứa các chất hỗ trợ cho quá trình chiết như acid hoặc enzyme   Nếu chỉ dùng nước không thì chỉ chiết được một lượng giới hạn pectin           Sau một khoảng thời gian để chiết pectin, chất rắn còn lại sẽ được tách ra; và dung dịch được lọc, cô đặc bằng cách loại nước   Chất rắn có thể tách ra bằng thiết bị lọc, thiết bị ly tâm hoặc các thiết bị khác. Dung dịch sau đó được lọc lại 1 lần nữa nếu cần thiết           Hoặc là ngay lập tức, hoặc sau 1 khoảng thời gian để biến tính pectin, chất lỏng cô đặc sẽ được trộn với cồn để kết tủa pectin   Pectin có thể được deester hóa phần nào ở giai đoạn này; hoặc sớm hơn hay trễ hơn trong quy trình           Chất kết tủa được tách ra, rửa với cồn để loại bỏ tạp chất và được sấy. Cồn được dùng có thể chứa các muối hay kiềm để biến đổi pectin thành dạng muối 1 phần (Na+, K+, Ca2+, NH4+)   Cồn (thường dùng là isopropanol) được thu lại và được dùng để kế tủa thêm pectin           Trước khi hay sau khi sấy, pectin có thể được xử lý với NH3 để sản xuất pectin amid hóa   Pectin amid hóa được ưa chuộng hơn trong 1 vài ứng dụng           Chất rắn được nghiền thành bột, kiểm tra và trộn với đường hay dextrosehình thành khả năng tạo gel tiêu chuẩn hay những tính chất khác như khả năng tạo sệt, khả năng ổn định   Pectin cũng được trộn với những phụ gia thực phẩm được chấp nhận khác và dùng trong những sản phẩm đặc trưng.    Tiêu chuẩn về độ tinh sạch củc pectin sử dụng trong chế biến Tiêu chuẩn FAO FCC EEC Chất dễ bay hơi max. 12% max. 12% max. 12% Tro không tan trong acid max. 1% max. 1% max. 1% Sulfur dioxide max. 50 mg/kg max. 50 mg/kg max. 50 mg/kg Sodium methyl sulfate max. 0,1% Methanol, ethanol and isopropanol. max. 1% max. 1% max. 1% Hàm lượng Nitrogen max. 2.5% max. 0.5% Galacturonic acid min. 65% min.65% Tổng Anhydrogalacturonides min. 65% Mức độ amin hóa max. 25% max. 25% max. 25% Arsenic, ppm max. 3 max. 3 max. 3 Chì, ppm max. 10 max. 5 max. 10 Đồng, ppm max. 50 Kẽm, ppm max. 25 max. 25 Đồng và kẽm, ppm max. 50 Kim loại nặng (như Pb), ppm max. 20     (FAO Food and Nutrition Paper, 1992. FCC: Food Chemical Codex. EEC: Eropean Economic Community.) 3)   Quy định sử dụng: Pectin được xem là 1 trong những phụ gia thực phẩm an toàn và được chấp nhận nhiều nhất, và điều này được chứng minh bởi hàm lượmg ADI cho phép là “không xác định” được ban hành bởi các tổ chức JECFA (Joint Food Experts Committee), SCF (Scientific Committee for Food) ở Liên minh châu Âu, và GRAS (Generally Regarded).         

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docPhụ gia tạo gel.doc
Tài liệu liên quan