Chất nhũ hóa sử dụng trong sản phẩm sữa và sôcôla - KS. Nguyễn Hà Diệu Trang

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 01/2008 Trường Đại học Nha Trang 60 CHẤT NHŨ HÓA SỬ DỤNG TRONG SẢN PHẨM SỮA VÀ SÔCÔLA KS. Nguyễn Hà Diệu Trang Khoa Chế biến - Trường Đại học Nha Trang Chất nhũ hóa thường đựơc sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm. Nó có mặt hầu hết trong thành phần nguyên liệu của các sản phẩm như nước giải khát, bánh kẹo, bơ, maragine, sữa, kem, socola,Công dụng của chất nhũ hóa là tạo cảm giác ngon miệng (mouthfeel) và ngoài ra không kém phần quan trong là tạo cấu trúc mong muốn ở một số sản phẩm như bánh phủ kem, sốt , từ đó có thể kéo dài thời gian sử dụng của sản phẩm. Trong sản xuất sữa, người ta hay sử dụng chất nhũ hóa là mono và diglyceride (MAG) – ester của các axít béo. Ngoài ra, Lexithin được sử dụng rộng rãi trong sản phẩm socola với hàm lượng không quá 0,5%. Hàm lượng qui định ADI (lượng tiêu thụ chấp nhận được hàng ngày mg/kg cơ thể) của đa số chất nhũ hóa là không giới hạn. Việc hiểu rõ cấu trúc, tính chất vật lý, hóa học cũng như cách sử dụng của chất nhũ hóa rất quan trọng trong việc phát triển các sản phẩm thực phẩm. 1. Các định nghĩa 1.1 Hệ nhũ tương Định nghĩa: là một hệ phân tán cao của ít nhất hai chất lỏng mà thông thường không hòa tan được với nhau, một pha là pha phân tán, và pha kia gọi là pha liên tục. Có rất nhiều hệ nhũ tương khác nhau nhưng trong thực phẩm chúng ta thường gặp 3 dạng: • Hệ dầu trong nước (Hình 1a): là hệ mà trong đó cac giọt dầu phân tán trong pha liên tục là nước. Ví du: mayonnaises, kem sữa, bánh phết kem, • Hệ nước trong dầu (Hình 1b) : là hệ mà trong đó các giọt nước phân tán trong pha liên tục là dầu. Ví dụ: bơ, margarine, sốt dung với sa-lat, • Hệ nước trong dầu trong nước: hệ nhũ tương dầu trong nước mà các giọt phân tán của nó có chứa nước. đây là hệ khá phức tạp trong thực phẩm và cần những nghiên cứu sâu hơn về hệ này Hình 1. Hệ dầu trong nước (a) và Hệ nước trong dầu (b) VẤN ĐỀ TRAO ĐỔI Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 01/2008 Trường Đại học Nha Trang 61 1.2 Chất nhũ hóa Định nghĩa: là chất làm giảm sức căng bề mặt của các pha trong hệ và từ đó duy trì được sự ổn định cấu trúc của hệ nhũ tương. Trong cấu trúc phân tử của chất nhũ hóa có cả phần háo nước và phần háo béo. Chất nhũ hóa được sự dụng nhằm tạo sự ổn định của hệ keo phân tán trong pha liên tục bằng cách hình thành một bề mặt điện tích trên nó. Đồng thời nó còn làm giảm sức căng bề mặt của các giọt phân tán từ đó giảm được năng lượng hình thành các giọt trong hệ. Chất nhũ hóa đa số là ester của acid béo và rượu: Trong quá trình sử dụng, người ta thường dùng giá trị HBL để đánh giá mức độ ưa béo hay ưa nược của chất nhũ hóa. Từ đó có thể lựa chọn loại nào cho phù hợp với sản phẩm cụ thể Nếu HLB thấp (có nhiều gốc ưa nước hơn so với gốc ưa béo) thì chất nhũ hóa này phù hợp với hệ nước trong dầu và ngược lại. 2. Ứng dụng của chất nhũ hóa trong sản phẩm sữa và socôla 2.1 Với sản phẩm sữa Sữa là một hệ nhũ tương phức tạp và cũng là một dung dịch keo. Hệ nhũ tương bao gồm những giọt béo phân tán trong dịch liên tục chứa protein. Hàm lượng béo có trong sữa khá đa dạng, từ 0,1% trong sữa gầy đến hơn 20% trong sữa nguyên kem. Do đó chất nhũ hóa đóng vai trò rất quan trọng trong viêc duy trì sự ổn định của hệ, tránh hiện tượng phân tách lớp làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm. Chất nhũ hóa sự dụng trong sản phẩm sữa đa số là các monoglycerid và diglyceride của các acid béo và rượu. Chúng có tác dụng tạo thành lớp phim membrane mỏng bao quanh các giọt béo có trong sữa và từ đó giúp tăng và ổn định bề mặt tiếp xúc của các giọt béo này trong quá trình đồng hóa sữa. Sodium alginate: alginate là polysaccharide được chiết xuất từ rong nâu Phaeophyceae, tồn tại liên kết với muối, Kali, canxi, và Magie. Tùy thuộc vào từng loại mà alginate có khả năng duy trì một số loại cấu trúc sản phẩm. Người ta hay sử dụng sodium alginate như là một chất nhũ hóa ion. Sodium alginate có khả năng tan trong nước lạnh và thường được dùng như chất làm “dày” dung dịch. Tuy nhiên nhược điểm của sodium alginate là khả năng hòa tan kém khi ở trong môi trường giàu canxi. Người ta khắc phục nhược điểm này bằng cách thêm axit citric. Hình 2: Công thức hóa học của sodium alginate alance ipophilic ydrophilicHLB B L H = Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 01/2008 Trường Đại học Nha Trang 62 Carrageenan: được chiết xuất từ rong đỏ thuộc Rhodophycea. Có 3 loại carrageenan đã được định danh là kappa , iota và lambda. Tuy nhiên kappa thường được sử dụng trong sản phẩm sữa hơn, đặc biệt ở sữa có bổ sung axit béo omega 3. Trong quá trình bảo quản sữa, sự ổn định của sữa liên quan đến việc duy trì hệ thixotropic. Khi gia nhiệt, bề mặt cấu trúc của kappa carrageenan có thể phản ứng với nhau hay với mixen casein của sữa đề hình thành gel thixotropic. Hình 3: Công thức hóa học của kappa carageenan Polymer này có gốc galatose và anhydro- galactose với rất nhiều liên kết sulfate. Hệ thixotropic là cấu trúc gel đã được định hình lại, có tác dụng duy trì hệ nhũ tương ổn định và đồng hóa tốt. Một phần bề mặt cấu trúc phân tử của kappa carrageenan có khả năng phản ứng casein mixeo trong sữa trong quá trình gia nhiệt. Những phần cuối của phân tử carrageenan liên kết với nhau để tạo thành một mạng lưới, mạng lưới này liên kết với mixeo kappa casein hình thành hệ gel thixotropic. Hệ gel này chống việc hình thành “đường kem” trong sản phẩm bằng cách làm giảm quá trình đông tụ và phân tách các hạt cầu béo. Guar gum: được sử dụng như một chất làm dày. Gum có khả năng tan hòa tan trong nước lạnh, tăng độ nhớt để tạo thành dịch pse-do-plas-tic trắng sữa. Dịch này có tác dụng cao ngăn chặn sự tách béo tạo cặn trong sản phẩm. Hinh 4: Công thức hóa học cua gum 2.2 Sữa chua Trong sữa chua, hàm lượng chất béo từ 0-3,5% chất béo sữa và 10-15% chất béo phi sữa. Chất nhũ hóa thường được sử dụng có nguồn gốc tự nhiên và gum đã được biến tính, chiết xuất từ rong biển (carrageenan, alginate) và gelatin. Những chất này có khả năng tạo thành gel cấu trúc, bền cấu trúc và chống khả năng tách lớp ở sản phẩm có hàm lượng chất béo sữa thấp. Sữa chua là sản phẩm có cấu trúc hạt gel và dạng keo và chất nhũ hóa có tác dụng như chất tạo geo, chất làm dày và chất ổn định cấu trúc. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 01/2008 Trường Đại học Nha Trang 63 Chất ổn định sử dụng có thể chỉ là một chất hay có thể hỗn hợp nhiều chất. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, thuộc tính, nồng độ yêu cầu của thực phẩm, mà ta dùng chất ổn định nào cho hợp lý. 2.3 Kem Kem là hệ keo phức tạp, trong đó 17% chất béo sữa, 13-17% đường, 8-11% chất khô khác (đường lactose, protein, muối khoáng). Monoglyceride là chất nhũ hóa thông dụng được sử dụng sản xuất kem. Nó có thể liên kết cạnh tranh với bề mặt protein sữa ở cả 2 hệ nhũ tương béo trong nước và khí trong nước và một phần có thể làm mất ổn định hệ nhũ tượng béo. Tuy nhiên chất ổn định polysaccharide thường liên kết với chất béo của kem để làm giảm khả năng tạo thành tinh thể đá lớn trong quá trình bảo quản và cũng như duy trì cấu trúc mong muốn của sản phẩm cuối cùng. 2.4. Socola Trong sản xuất socola người ta thường sử dụng lexithin là chất nhũ hóa nhằm tạo cấu trúc và chống hiện tượng “nở hoa bể mặt” ở sản phẩm. Lexithin là một trong những phos- pholipids phổ biến nhất và là tên thương hiệu trên thị trường. Lexithin có thể là một hay hỗn hợp các phospholipids. Trong cấu trúc phân tử của lexithin có 2 phần háo nước và háo béo, do đó lexithin được dùng như chất nhũ hóa cũa hệ dầu trong nước. Người ta chiết xuất lexithin từ đậu nành hạt, hoặc lòng đỏ trứng gà. Hàm lượng lecithin sử dụng trong sản xuất socola khoảng 0,3 – 0,5%. Hình 5: Công thức hóa học của lexithin 3. Kết luận Để ổn định cấu trúc và đạt các tiêu chuẩn của sữa và các sản phẩm sữa, đặc biệt sản phẩm có tính chất lưu biến cao (sữa chua, sữa chức năng, kem,) người ta sử dụng chất nhũ hóa hay chất nhũ hóa chung với chất ổn định. Sự kết hợp giữa chất nhũ hóa và chất ổn định đặc biệt tác dụng tốt đến các sản phẩm sữa lỏng chức năng. Đối với sữa chua thì việc sử dụng chất ổn định giúp sản phẩm đạt được những đặc tính mong muốn về độ nhớt, hình dạng, vị và cấu trúc. Ngoài ra trong kem ít béo, sử dụng chất nhũ hóa với hàm lượng thấp có thể đạt được cấu trúc sản phẩm rất tốt. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 01/2008 Trường Đại học Nha Trang 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Stig E. Friberg and Ka˚ re Larsson. (1997). Food emulsion, fourth edition, revised and expanded. Mercel Dekker Inc. 2. Rajeev K. Thakur, C. Villette, J.M. Aubry, G. Delaplace. (2007). Formulation–composition map of a lecithin-based emulsion. Colloids and Surfaces. A Physicochem Eng Aspects 310 (2007) 55–61 3. Shane N.D. Lal , Charmian J. O'Connor, Laurence Eyres. (2006). Application of emulsifi- ers/stabilizers in dairy products of high theology. Advances in Colloid and Interface Science 123– 126 (2006) 433–437. ABSTRACT APPLICATION OF EMULSIFIERS IN DAIRY PRODUCTS AND CHOCOLATE Among the structures and structure-forming units within foods, emulsions play a major part. Food emulsions are widely used in some fruit drinks, milk, cream, butter, margarine, chocolate, etc. They are known to impart desirable mouthfeel characteristics to the food, and they are key ingredients in the formation of structures in certain products, such as toppings, dressing, etc. Emulsifiers used in milk processing are the mono - diglycerides (MAG) of fatty acids. Lecithin is an emulsifier widely used in chocolate with less than 5% in the amout of content. There is no limit of ADI value (acceptable daily intake mg/kg body weight per day) in using most of emulsifier in food. A specific understanding of the chemical and physical properties of emulsifiers with other food constituents ( protein, carbohydrates, etc) is important to the development of food industry.