Tiểu luận Một số chất phụ gia tạo nhũ

Thực phẩm thỏa mãn các nhu cầu của người sử dụng như : cung cấp chất dinh dưỡng, an toàn cho sức khỏe, tạo cảm giác ngon, thú vị khi thưởng thức, phù hợp với thói quen truyền thống.Để là

VIỆN SINH HỌC – THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN (

MỤC LỤC MỤC LỤC 2 PHẦN I : MỞ ĐẦU 3 PHẦN II : NỘI DUNG 5

PHẦN I : MỞ ĐẦUTrong cuộc sống của mỗi con người chúng ta thường sử dụng rất nhiều loại thực phẩm khác nhau như thịt, cá, trứng, sữa, rau, quả… Các loại thực phẩm này có thể được sử dụng dưới dạng tươi sống tự nhiên hoặc đã qua sơ chế hoặc nấu chín Thực phẩm thỏa mãn các nhu cầu của người sử dụng như : cung cấp chất dinh dưỡng, an toàn cho sức khỏe, tạo cảm giác ngon, thú vị khi thưởng thức, phù hợp với thói quen truyền thống.

Để làm tăng thêm giá trị dinh dưỡng, kéo dài thời gian bảo quản hoặc làm tăng tính cảm quan của thực phẩm … con người thường sử dụng những chất tự nhiên hoặc hợp chất hóa học, được gọi là chất phụ gia thực phẩm Những chất phụ gia thực phẩm nhìn chung là có ít hoặc không có giá trị dinh dưỡng, bản thân nó không được tiêu thụ thông thường như một thực phẩm, việc bổ sung chúng vào thực phẩm là để giải quyết mục đích công nghệ trong sản xuất, chế biến, bao gói, bảo quản, vận chuyển thực phẩm nhằm cải thiện một số kết cấu hoặc đặc tính kỹ thuất của thực phẩm đó

 Vậy phụ gia là các chế phẩm tự nhiên hoặc hợp chất tổng hợp hóa học, chúng không phải là thực phẩm mà được đưa vào thực phẩm một cách cố ý

để thực hiện những mục đích kỹ thuật nhất định

Ngày nay, việc sử dụng các chất phụ gia ngày càng phổ biến, đa dạng và hoàn thiện hơn Sử dụng phụ gia trở thành một vấn đề quan trọng và hết sức cần thiết Hiện nay có đến 2500 chất phụ gia khác nhau được đưa vào thực phẩm Ở Việt Nam qui định có 22 nhóm phụ gia thực phẩm với 337 loại phụ gia được đưa vào danh mục cho phép sử dụng Trong đó có các chất phụ gia có nguồn gốc thiên nhiên, không gây độc hại ( như agar, dextrin, gelatin…) và có thể sử dụng ở giới hạn cao hay không giới hạn Ngược lại có nhiều loại phụ gia có thể gây ngộ độc nếu sử dụng tùy tiện nên được qui đinh nghiêm ngặt về liều lượng sử dụng

Trong đó, người ta chia chất phụ gia theo mục đích sử dụng thành những nhóm chính sau:

• Phụ gia dinh dưỡng

• Phụ gia bảo quản thực phẩm

• Phụ gia tăng giá trị cảm quan

• Phụ gia sử dụng để chế biến đặc biệt

Trong bài tiểu luận này sẽ nói rõ về một số chất phụ gia tạo nhũ trong nhóm các chất phụ gia sử dụng để chế biến đặc biệt, đó là Mono- and diglycerides của các axit béo, các chất béo bão hòa (saturated) và chất béo không bão hòa (unsaturated) Chất nhũ hóa thường được sử dụng rộng rãi trong nghành 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 và ngoài ra không kém phần quan trọng 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 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

- Đến năm 1920, lecithin có nguồn gốc từ đậu tương đã được xem như là một chất nhũ hóa

- Năm 1952 Chính phủ Pháp đã chính thức cho phép sử dụng chất nhũ tương hoá tổng hợp đầu tiên là Nonostéarste Glycerine để sản xuất Margarine Khi cho 15% nước vào chất béo ở thể đặc ta sẽ được Margarine có cấu trúc và hình dạng giống như bơ Thao tác tiến hành sẽ rất nhanh nếu khi khuấy trộn

có thêm 0,8 Stéarete glycerine (tính theo tỷ lệ chất béo) (điều lệ ởPháp quy định cho phép sử dụng với tỷ lệ 2%)

- Năm 1977, tiến sĩ Eli Pinthus đầu tiên thành lập Adumim thực phẩm,

thương mại hóa các nghiên cứu về sản xuất chất nhũ hoá thực phẩm

- Tháng mười hai năm 1999,công nghệ sản xuất bánh kẹo đã sử dụng chất nhũ hoá vào trong sản xuất và đã đạt được những lợi ích vô cùng to lớn Các chất nhũ hoá giữ ẩm bánh Nó liên kết các chất béo và chất lỏng với nhau Lecithin đậu nành là chất nhũ hóa phổ biến nhất được sử dụng trong bánh

- Ngày nay thì chất phụ gia tạo nhũ đã được sử dụng rất phổ biến trong

• Hệ nước trong dầu ( Hình b ) : là hệ mà trong đó các giọt nước phân tán trong pha liên tục là các dầu Ví dụ : bơ, margarine,…

• Hệ nước trong dầu trong nước : hệ nhũ tương dầu trong nước

mà các giọt phân tán của nó có chứa nước Đây là một hệ nhũ tương khá phức tạp trong thực phẩm

2 Phân loại

hệ nhũ

tương

Dựa trên kích thước có thể chia nhũ tương thành 2 loại

 Hệ nhũ tương lớn : kích thước giọt phân tán là 10-7 m, có màu trắng đục, kém bền nhiệt động

 Hệ nhũ tương nhỏ : kích thước giọt phân tán tử 10-7 – 10-9 m, thường trong suốt, bền nhiệt động

3 Biện pháp làm bền nhũ tương:

• Khuấy trộn để tăng mức độ phân tán

• Giảm kích thước giọt pha phân tán

• Sử dụng phụ gia làm bền hệ nhũ tương

• Tạo vật chắn giữa các giọt để ngăn chặn sự hợp giọt

• Tăng điện tích làm các giọt dầu đẩy nhau

• Tăng độ nhớt của pha liên tục làm các giọt khó hợp nhau

4 Chất nhũ hóa :

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 sử 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 năng lượng hình thành các giọt trong hệ Chất nhũ hóa đa số

là các ester của axit béo và rượu

Trong quá trình sử dụng, người ta thường dùng giá trị HLB để đánh giá mức độ ưa béo hay ưa nước của chất nhũ hóa Từ đó có thể lựa chọn loại nào 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

5 Một số chức năng của chất nhũ hóa

Làm bền nhũ tương:

• Nước / dầu

• Dầu / nước

Margarine, mayonnaises, sữa

Ức chế sự kết tinh của chất béo Kẹo

Tác nhân phá bọt Sản xuất đường

Tác nhân cố định mùi Nhũ tương tạo mùi

6 Bản chất hóa học của phụ gia tạo nhũ

 Cho các chất điện ly vô cơ để cung cấp điện tích cho các giọt,

để các giọt đẩy nhau

 Các chất cao phân tử hòa tan được trong pha liên tục hoặc để tăng độ nhớt của pha này hoặc để hấp thu vào bề mặt liên pha

 Các chất không hòa tan có thể thấm ướt được cả 2 pha, hấp thu vào bề mặt liên pha sẽ tạo ra vật chắn chống hiện tượng hợp giọt

 Các phân tử chất hoạt động bề mặt có cấu trúc lưỡng cực sẽ tự định hướng để hai cực kỵ nước và háo nước của chúng ứng với hai phía của bề mặt liên pha dầu / nước Các chất hoạt động bề mặt cũng có thể cung cấp điện tích

7 Một số phụ gia tạo nhũ thường gặp

Este của axit béo và glyxerin Monoglyceride ( MG )

Este của acid acetic và

monoglyceride

Acetyl monoglyceride ( AMG )

Este của acid latic và

monoglyceride

Lactylated monoglyceride ( LMG )

Este của acid citric và

Este của axit béo và Propylen

Glycol

PG Este ( PGME )

Este của axit béo và Sucrose Đường Este ( SE )

Calcium stearoyl di Laciate CSL

8 Lựa chọn chất nhũ hóa thích hợp cho sản xuất và chế biến

- Do hệ nhũ tương có 2 pha, khi lựa chọn chất nhũ hóa cần quan tâm đến tính tan của nó trong mỗi pha

- Throng quá trình sử dụng, người ta thường dùng giá trị HLB để đánh giá mức độ ưa dầu hay ưa nước của chất nhũ hóa

- Từ đó có thể lựa chọn loại nào phù hợp với sản phẩm cụ thể

- Nếu HLB thấp (có nhiều gốc ưa nước hơn so với góc ưa dầu) thì chất nhũ hóa này phù hợp với hệ nước trong dầu và ngược lại

- Ví dụ: Sữa tươi với thành phần chất béo xấp xỉ 3%, còn lại khoảng 97% là nước và các chất tan trong nước, hệ nhũ tương dầu nước Chất nhũ hóa cần dùng trong trường hợp này cần có độ tan trong nước lớn hơn độ tan trong dầu

- Ngược lại với sản phẩm magarine – thuộc loại hệ nước/ dầu (dầu

và các chất tan trong dầu chiếm 80-85%, pha nước khoảng 20%), chất nhũ hóa cần có khả năng tan trong dầu lớn hơn khả năng tan trong nước

15 Thông thường các chất nhũ hóa có HLB ở trong khoảng 115 20 Các chất nhũ hóa có HLB = 3–6 thích hợp cho hệ nhũ tương nước/dầu trong khi đó,các chất có HLB = 8–18 thích hợp cho hệ nhũ tương dầu nước

 Khi cả 3 nhóm hydroxyl của glycerin bị ester hóa, sản phẩm tạo thành là chất béo

 Các mono và diglyceride là các sản phẩm ester hóa 1 hay 2 nhóm hydroxyl

 Là nhóm chất nhũ hóa được sử dụng rộng rãi nhất trong thực phẩm.

 Chúng thường được sản xuất bằng phương pháp ester hóa

 Glycerin có ba nhóm hydroxyl, một trong số đó là ester hóa với một acid béo và ester được gọi là monoglyceride Di-và glyxerit-tri

có hai và ba nhóm acid béo ester hóa ở nhóm hydroxyl tương ứng

 Mono & di glyxerit-được sản xuất bằng cách loại bỏ các glycerin

từ hỗn hợp

IV Mono- và diglycerides của axit béo bão hòa

• Tên gọi khác : Glyceryl monostearate, E471, GMS, Glyceryl stearate, Glyceryl monopalmitate, Mono-Di

• Công thức cấu tạo : CH2OH-CHOH-CH2COOC-(CH2)16-CH3 (đây

là công thức của các monostearate ) Khối lượng phân tử của chất này là 358 Các dạng tồn tại khác thay đổi tùy theo thành phần axit béo và tùy theo hàm lượng mono-este ( 30% - 90 % )

• Đặc tính và hình dáng : màu trắng trong giọt, hạt hoặc bột kem

• Nhiệt độ tan chảy là 62 – 70 0C

monoglyceride

diglyceride

triglyceride

• Độ tinh khiết : hàm lượng mono este khác nhau, chiếm ít nhất là

30 – 90 %

• Hàm lượng nước tối đa chiếm 2%

• Hàm lượng kim loại nặng tối đa khoảng 10ppm ( chủ yếu là Pb )

• Hàm lượng asen tối đa là 3ppm

• ASH tối đa chiếm 0.5 %

2 Chức năng trong thực phẩm :

• Tạo khí, bọt biển trong bánh Tạo các phức amylase trong ngủ cốc

và các sản phẩm khoai tây Làm mềm ruột bánh mì Có chức năng nhũ hóa trong kem, nhũ tương ổn định trong các hợp chất bánh, cải thiện tính chất kết cấu kem, kẹo cứng, tạo độ mịn trong bơ thực vật, giảm dính trong mì ống và các sản phẩm khoai tây, caramel

Hỗ trợ đùn trong các sản phẩm snack, tạo độ trơn cho kẹo cao su

• Với chỉ số HLB : 3 -4 Chứng tỏ đây là một chất thích hợp làm bền nhũ tương hệ nước dầu

• Công nghệ sử dụng trong thực phẩm : khi sản xuất cần phân tán khí vào dung dịch nước của bánh, nó là cần thiết, được kiểm soát ở nhiệt độ tối đa là 60 – 65 0 C, tùy thuộc vào chất nhũ hóa để đảm bảo sự hình thành tinh thể một cách chính xác Đối với kem, hàm lượng monoglyceride tối thiểu được khuyến cáo sử dụng là 0.21% Đối với bột mềm ( chống ôi thiu, chống sự đông cứng ) hàm lượng monoglyceride tối thiểu cần sử dụng là 0.3 – 0.5 % trọng lượng bột mịn Nó góp phần cải thiện phân phối chất béo và các đặc tính nhai / làm giảm độ dính của kẹo cứng và caramel

• Chất hỗ trợ : este của monoglyceride với acid lactic và acid acetic, este của monoglceride với propylene glycol có khả năng duy trì hình thức tinh thể khi sục khí

• Chất đối kháng : là những chất làm phân tán khí như acid hoặc kiềm

• Vấn đề an toàn thực phẩm : thực tế không có hiệu ứng độc hại cấp tính ở các liều lượng Các hiệu ứng kết hợp với mono – diglyceride không gây hại ADI không giới hạn.

1 Các tính chất đặc trưng

• Phân loại : thuộc nhóm các chất nhũ hóa

• Ứng dụng trong các loại thực phẩm như bơ thực vật, các loại bánh, bánh bơ thực vật, bánh xốp, bột cho vào café thay sữa, làm đặc lớp kem bề mặt

• Tên gọi khác : Glyceryl monostearate/ GMS/ Mono-Di/ E471

• Công thức cấu tạo :

CH2OH-CHOH-CH2OOC-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-CH3 ( đối với monooleate )

• Khối lượng phân tử của chất này là 356 Các dạng tồn tại khác thay đổi tùy theo thành phần axit béo và tùy theo hàm lượng mono-este ( 30% - 90 % )

• Đặc tính và hình dáng : chất lỏng nhớt, màu vàng, bột nhão

• Nhiệt độ tan chảy là 20 – 60 0C

• Độ tinh khiết : hàm lượng mono este khác nhau, chiếm ít nhất là 30 – 90 %

• Hàm lượng nước tối đa chiếm 2%

• Hàm lượng kim loại nặng tối đa khoảng 10ppm ( chủ yếu là Pb )

• Hàm lượng asen tối đa là 3ppm

• ASH tối đa chiếm 0.5 %

2 Chức năng trong thực phẩm

• Nhũ tương ổn định trong bơ thực vật và bột nhão, các hợp chất làm bánh mì và các chất cho vào café để thay sữa Sục khí, tạo độ kem

và độ xốp cho bánh bơ thực vật, tạo bọt, góp phần ổn định lớp trên

bề mặt đánh

• Với chỉ số HLB : 3 -4 Chứng tỏ đây là một chất thích hợp làm bền nhũ tương hệ nước dầu

• Chất hỗ trợ : Mono và diglycerides các axit béo bão hòa Các nhóm chất nhũ hóa khác về hàm lượng

• Công nghệ sử dụng trong thực phẩm : đối với các loại bột nhão ít béo, các mono – diglyceride của các acid béo không bão hòa được

ưa thích để giảm giá thành Ổn định sự phân tán các giọt nước chất nhũ hóa hàm lượng 0.5 – 1 % có thể kết hợp với 0,2-0,5%polyglycerol polyricinoleate và hydrocolloid Đối với các loại bánh

mì (40-80% chất béo mềm), mono-diglycerides của các acid béo không bão hòa được sử dụng ở liều lượng 1-2% để sản xuất phân tán tốt, ổn định với thời hạn sử dụng kéo dài

• Vấn đề an toàn thực phẩm : thực tế không có hiệu ứng độc hại cấp tính ở các liều lượng Các hiệu ứng kết hợp với mono – diglyceride không gây hại ADI không giới hạn

1 Acid citric liên kết với monoglyceride ( CMG )

• Công thức cấu tạo:

CH2·O·C=O·CH2·COH·COOH·CH2·COOH-CHOH-CH2·O·CO(CH2)16·CH3

(của stearate)

• Phân tử khối : 532

• Có nhiều trong dầu hướng dương tinh chế

• Là một chất nhũ hóa ưa nước cao

• Với một cấu trúc alpha-tinh thể ổn định.

• Sử dụng cho bơ thực vật, sản phẩm sữa (như whitener cà phê và kem)

• Cũng được sử dụng như một chất ổn định nhũ tương cho mayonnaise

• Và tạo lớp phủ schocolate và hợp chất

2 Acid succinic liên kết với monoglyceride ( SMG )

• Công thức cấu tạo :

3 Acid acetic liên kết với monoglyceride (AMG )

• Công thức cấu tạo :

CH2·O·COCH3-CHOH-CH2·O·CO·(CH2)16·CH3 (của stearate)

hóa có thể cải thiện chất lượng của các chất béo Ví dụ: Bơ thực vật đặc trưng với những thay đổi nhiệt độ nhỏ và phạm vi dẻo rộng.

• Mặc dù nó không có chức năng như một chất nhũ hóa, nhưng vẩn được sử dụng để tạo bọt và các loại dầu mỡ của chính nó hoặc kết hợp với chất nhũ hoá khác do cấu trúc ổn định alpha-tinh thể của nó

• Thực tế, nó được sử dụng như là chất tạo bọt chất bột, dung môi, dẻo cho nướu răng và các chất phủ cho thực phẩm

4 Acid lactic liên kết với monoglyceride (LMG )

• Công thức cấu tạo :

CH2·O·CO-CHOH-CH3-CHOH-CH2·O·CO·(CH2)16·CH3

(của stearate)

• Phân tử khối : 430

• Khả năng tạo bọt của nó là mạnh hơn khả năng tạo nhũ tương của nó

• Giúp cải thiện lổ khí và độ ổn định trong bánh xốp và ở trong bánh bột khi sử dụng kết hợp với monoglycerides chưng cất

• Tăng cường khả năng đông tụ của sữa không kem khi sử dụng kết hợp với các chất nhũ hoá bảo quản

5 Diacetyl acid tartaric liên kết với monoglyceride (DATEM)

• Công thức cấu tạo :

CH2·O·C=O·CH·O·COCH3·CH·O·COCH3·COOH-CHOH-CH2·O·CO·(CH2)16·CH3

(của stearate)

• Phân tử khối : 574

• Phân tán trong nước lạnh và nóng, và hòa tan trong chất béo và dầu

• Là một chất nhũ hóa ưa nước và kháng acid

• Sử dụng cho nhũ tương hóa và tạo bọt của mayonnaise, bơ thực vật

VII Ứng dụng thực tế của mono- diglyceride của chất béo bão hòa và

không bão hòa.

1 Kem : kem là một 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 trong 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 ổn định hệ nhũ tương béo

2 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 20% trong sữa nguyên kem Do đó chất nhũ hóa đóng vai trò rất quan trọng trong việc 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 sử dụng trong sản phẩm sữa đa số là các monoglyceride 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

3 Bánh mì :

trong các loại bánh

mì thường