Chất hoạt động bề mặt trong thực phẩm

Hệ n/d/n: Hệ nhũ tương dầu trong nước là hệ khá phức tạp trong thực phẩm do các giọt phân tán của nó có chứa nước.. Chất hoạt động bề mặt có vai trò rất lởn trong đời sống và sản xuất, M

TỔNG QUAN VỀ CHẮT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT

Chất hoạt động bề một lả chất khỉ cho vào dưng môi, sức cầng bề mặt của dung môi giảm xuống

Phân loại chất hoạt động bề mặt:

Theo bản chất ải nước:

- Chất hoạt động bề mặt mang điện tích âm (Anionic surfactants)

- Chất hoạt động bề mặt mang điện tích dương (Cationic surfactants)

- Chất hoạt động bề mặt không mang điện tích (Non-ionic surfactants)

- Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính (Amphoterie/zwitterionic surphactants)

ctLâthoat đũìig bề màt mang điên tích, âm chất hoạt động bể mặt khổng mang điện tích chất ho

ạt động bể mặt mang điện tích đương chât hoạt đọng bê mặt lưỡng tính

Theo bản chất nhóm kỵ nước:

Phân loại nguồn cung cấp:

- Gốc alkyl mạch thẳng thu từ acid béo tự nhiên

- Các alkyl mạch ngắn từ alcol

- Các hydrocacbon dầu mỏ

- Từ phản ứng Fischer

Hê nhũ tương:

Có rất nhiều hệ nhũ tương khác nhau trong thực phẩm, nhưng chúng ta

thường gặp 3 dạng:

Pha phân tán: dầu

Pha liên tục: nước

phết kem

PHẦN

b Hện/d:

Pha phân tán: nước

Pha liên tục: dầu

Ví dụ: bơ, maragine, sốt dùng với sa-lat

c Hệ n/d/n:

Hệ nhũ tương dầu trong nước là hệ khá phức tạp trong thực phẩm do các giọt phân tán của nó có chứa nước

Chất hoạt động bề mặt có vai trò rất lởn trong đời sống và sản xuất, Một số ứng dụng của chất hoạt động bề mặt ở các lĩnh vực như:

• Trong công nghiệp dệt nhuộm: Chất làm mềm cho vài sợi, chất trợ nhuộm

• Trong công nghiệp mỹ phẩm: Chất tẩy rửa, nhũ hóa, chất tạo bọt

• Trong ngành ỉn: Chất trợ ngấm và phân tán mực ỉn

• Trong nông nghiệp: Chất để gia công thuốc bảo vệ thực vật,

• Trong xây dựng: Dùng để nhũ hóa nhựa đường, tăng cường độ đóng rắn của bê tông

• Trong dầu khí: Chất nhũ hóa dung dịch khoan

• Trong công nghiệp khoáng sản: Làm thuốc tuyển nối, chất nhũ hóa, chất tạo bọt

để làm gỉàu khoáng sản

Trong công nghệ thực phẩm: chất nhũ hóa, chất tạo bọt

O

NỘI DUNG CHÍNH

•

1 Mục đích sử dụng:

Chất hoạt động bề mặt được sử dụng trong thực phẩm với mục đích làm bền nhũ tưomg Nhũ tương là hệ phân tán của hai chất lỏng không trộn lẫn vào nhau mà một trong hai có mặt dưới dạng những giọt nhỏ của pha bị phân tán, pha còn lại ở dưới dạng pha liên tục Phần lớn các nhũ tương thực phẩm đều là kiểu dầu trong nước hoặc nước trong dầu Hiện tượng tách pha là hiện tượng không mong muốn trong sản xuất thực phẩm Do đó, ta càn sử dụng chất hoạt động bề mặt làm bền hệ nhũ tương để tránh hiện tượng tách lớp

Phụ gia làm bền nhũ tương được chia làm hai loại: các ester một phàn của các acid béo và các polyol hoặc acid hữu cơ; phospholipid như lecithine

Các hai thưc phẩm khác nhau sử dung chất hoai đông bề măt khác nhau:

Sữa bột, bột dinh dưỡng: chất nhũ hóa (dùng chế biến dạng lỏng thành dạng bột), chất ổn định, khí trơ

Sữa uống: màu, mùi, chất nhũ hóa, chất ổn định

Nước ngọt, nước trái cây: chất bảo quản, màu, mùi, chất ổn định, chống oxy hóa, chất điều chỉnh độ acid

Kem: chất tạo nhũ, chất ổn định, tạo cấu trúc, chống oxy hóa, hương liệu, chất màu

Mứt: chất tạo gel, chất bảo quản

Bia: chất tạo bọt

2 Cơ chế hoạt động của các chất hoạt động bề mặt:

Các hệ nhũ tương thường không bền là do những nguyên nhân sau:

- Sự nổi lên hay sự lắng xuống của các giọt lỏng

- Sự kết tụ của các giọt lỏng

- Sự chảy của giọt lỏng này vào giọt lỏng khác

Để làm bền nhũ tương thực phẩm, ta sẽ thêm vào các chất hoạt động bề mặt

có tác dụng sau:

PHẦN 3

- Làm giảm sức căng bề mặt phân chia pha

- Tạo một lớp phân chia bề mặt

- Tạo các điện tích cùng dấu trên bề mặt pha phân tán, các lực tĩnh điện sẽ chống lại lực hút Van der Wall giữa các giọt lỏng

- Tạo hệ các giọt lỏng phân tán có kích thước các giọt nhỏ và đồng đều

- Tạo độ nhớt cao trong pha liên tục

3 Một số chất hoạt động bề mặt thường dùng trong thực phẩm:

Protein:

Nhiều sản phẩm thực phẩm là hệ nhũ tương như sữa bò, sữa đậu nành, kem, nước cốt dừa, bơ, phô mai nóng chảy, mayonnaise, và những thành phần protein thường đóng vai trò nổi bật trong việc làm bền cấc hệ này

Protein được hấp thụ ở bề mặt phân chia giữa các giọt dầu phân tán vầ pha nước Hên tục có các tính chất vật lý và lưu biến (làm đặc, tạo độ nhớt, độ “cứng - dẻo”) có tác dụng ngăn cản các giọt chất béo họrp nhất Tùy theo pH, ion hóa các gốc R của các acid amin trong mạch polypeptide cũng tạo ra các lực đẩy tĩnh điện, góp phần làm bền

hệ nhũ tương

Protein ít có khả năng làm bền hệ nhũ tương nước/dầu, nguyên nhân là do phần lớn protein cổ bản chất ưa nước và do đổ chúng bị hấp phụ ở pha nước gần bề mặt phân chia pha

Hai giọt dầu khi chưa có mặt protein

Protein (biến tính) hấp phụ ồ bê mặt phân chia ngãn cản các gỉọt chất béo hợp nhất

Pha

Bề mặt

phân

Các lực đẩy tĩnh điện xuất hiện có tác dụng làm bền hệ nhũ tương

p8fl

Khả năng hấp phụ và làm bền nhũ tương của protein

Chất hoạt động bề mặt ưa nước:

Carragreenan: (chất hoạt động bề mặt anỉon)

Carrageenan bắt đầu được sử dụng

hơn 600 năm trước đây, được chiết

xuất từ rêu Irish moss Vào những

năm 30 của thế kỷ XX, carrageenan

được sử dụng trong công nghiệp bia

và hồ sợi Carrageenan được sử dụng

ở nhiều dạng khác nhau trong nhiều

sản phẩm mà chúng ta sử dụng hàng

ngày, nhất là trong lĩnh vực thực phẩm

và bánh kẹo

Tính phổ biến của carrageenan được thể hiện ở 4 đặc điểm sau:

- Tham gia như một chất tạo đơng đối với một số sản phẩm như: kem, sữa, bơ, pho mát

- Làm bền nhũ tương, giúp cho dung dịch ở trạng thái nhũ tương cân bằng vối nhau mà khơng bị tách lớp

- Cĩ thể thay đổi kết cấu của sản phẩm với tính chất hĩa lý, cơ học mong muốn, tạo ra các sản phẩm đơng đậc cĩ độ bền dai

- Giúp ồn định các tinh thể trong các sản phẩm bánh, kẹo ngăn chặn đường và nước đá bị kết tinh

Tương tác giữa carrageenan với protein:

Đây là một trong những tính chất quan chặn sự tách lỏng và làm ồn định các trọng của carrageenan và cũng là đậc trưng cho tất cả các chất tạo gel cũng như các chất khơng tạo gel là xuất hiện phản ứng với protein Phản ứng này xảy ra nhờ các cation cĩ mặt trong các nhĩm protein tích đỉện tác dụng với nhĩm Sulfat mang điện âm của carrageenan và cĩ tính quyết định đến độ bền cơ học của gel Trong cơng nghiệp sữa, nhờ vào tính chất liên kết với các protein trong sữa mà carrageenan được sử dụng (với nồng độ 0,015 - 0,025 %) làm tác nhân để ngăn

hạt coca trong sữa socola

Pratem

FROTE

Ï-JJH 2

u

-|<V

1

Cạïsg&emjfl.

Cũc ỉùitli ilute liến líểt giftig farra se «nau vơi pro tem

Cairageensua

Tạo gel:

Caưageenan có một tính chất vô cùng quan trọng là tạo gel ở nồng độ thấp (nhỏ hơn 0,5 %) Ở dạng gel các mạch polysaccharide xoắn vòng như lò xo và cũng có thể xoắn với nhau tạo thành khung xương không gỉan ba chiều vững chắc, bên trong có thề chứa nhiều phân tử nước (hay dung môi) Từ dạng dung dịch chuyển sang dạng gel là

do tương tác giữa các phân tử polyme hòa tan với các phân tử dung môi ở bên trong, nhờ tương tấc này mà gel tạo thành có độ bền cơ học cao Phần xoắn vòng lò xo chính

là những mầm tạo gel, chúng lôi kéo các phân tử dung môi vào vùng liên kết

Cơ chế tạo gel: trước hết là xuất hiện sự chuyển đổi cấu hình từ dạng cuộn sang xoắn lò xo, tiếp sau là sự kết hợp các xoắn và tụ hợp lại có trật tự tạo thành xoắn kệp - gel Như vậy, gel là tập hợp các xoắn có trật tự hay còn gọi là xoắn kép

\ Gia nhiệt

-ụmxiaxxnì /

Tãc dụng của nhiệt đỏ đỏi vỏi co fhê chuyền đổi tít (lung dịcli sang gel

ứng dụng trong công nghiệp sữa

Carrageenan có khả năng liên kết với protein của sữa, làm cho hạt nhũ tương sữa - nước bền vững Chính vì tính chất này mà carrageenan không thể thiếu được trong công nghiệp chế biến sữa Sữa nóng có chứa carrageenan được làm lạnh sẽ tạo gel, giữ cho nhũ tương của sữa với nước được bền vững, không bị phân lợp Tác nhân chính trong quá trình tạo gel là do lỉên kết giữ các ỉon Sulfat với các đuôi mang điện của các phân tử protein và các catỉon Ca2+, K+ có mặt trong sữa

ứng dụng trong cảc ngành thực phẩm khác

Lam lạnh

-Lãm lạnh

-►

Carrageenan được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực chế biến thực phẩm khác nhau như: kem, phomat, bánh pudding, si rô, đồ uống lạnh, mứt ít đường và sữa chua

Các công tỵ chế biến thịt cũng sử dụng carrageenan trong chế biến thịt vì carrageenan có khả năng tăng hiệu suất các sản phẩm bằng cách giữ nước bên trong sàn phẩm, Ngoài ra, carrageenan còn được thêm vào bia hoặc rượu để tạo phức protein và kết lắng chúng làm cho sản phẩm được trong hơn

Pectin (chất hoạt động bề mặt anion):

a Nguồn gốc và cảu tạo:

Pectin là một polysaccharide tần tại phổ biến trong thực vật, là thành phần tham gia xây dựng cấu trúc tế bào thực vật Ở thực vật pectin tồn tại chủ yếu ở 2 dạng là pectin hòa tan và protopectỉn không hòa tan

Hợp chất pectin được đạc trưng bồi 2 chỉ số quan trọng là chỉ số methoxyl “MI” biểu hiện cho phần trăm khối lượng nhóm methoxyl -OCH3 có trong phân tử pectin và chỉ sổ este hóa “DE” thể hiện múc độ este hóa của các phân tử acỉd galactoronic trong phân tử pectin

Dựa trên mức độ methoxy hóa và este hóa, trong thương mại chia pectin thành 2 loại: pectin có độ methoxyl hóa cao và pectin có độ methoxyl hóa thấp

Pectin methoxyl hóa cao (High Methoxyl Pectin - HMP): DE >50 % hay

MI > 7% Chất này có thể làm tầng độ nhớt cho sản phẩm Muốn tạo đông cần phải cổ điều kiện pH = 3,1 - 3,4 và nồng độ đường trên 60 %

Crm tạo Pectin

Pectin methoxyl hóa thấp (Low Methoxyl Pectin - LMP): DE < 50 %

hay MI < 7% Được sản xuất bằng cách giảm nhóm methoxyl trong phân tử pectin Pectin methoxy thấp có thể tạo đông trong môỉ trường không có đường Chúng thường được dùng làm màng bao bọc các sản phẩm

Các pectin đều là những chất keo háo nước nên có khả năng hydrat hóa cao nhờ sự gắn các phân tử nước vào nhóm hydroxyl của chuỗi polymethyl galacturonỉc Ngoài ra, trong phân tử pectin có mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy lẫn nhau có khả năng làm giãn mạch và làm tăng độ nhớt của dung dịch Khi làm giảm độ tích điện và hydrat hóa sẽ làm cho sợi pectin xích lại gần nhau và tương tác với nhau tạo nên một mạng lưới ba chiều rắn chứa pha lỏng ở bên trong

b ứng dụng:

Pectin là chất tạo gel quan trọng nhất được sử dụng để tạo ra cấu trúc gel cho thực phẩm Khả năng tạo gel của nó được sử dụng trong những thực phẩm cần cổ sự ổn định của nhiều pha Tác dụng tạo gel của pectin được sử dụng chủ yếu trong các sản phẩm mứt trái cây và mứt đông

Tác dụng của pectin là tạo ra cấu trúc mứt đông và mứt trái cây không bị thay đỗỉ trong quá trình vận chuyển, tạo ra mủi vị thơm ngon cho sản phẩm và

giảm sự phá vỡ cấu trúc Trong một số trường hợp, pectin còn được sử dụng với carageenan để tăng hiệu quả tạo gel

Geỉatin: (chất hoạt động bề mặt anỉon)

Là các polypeptid cao phân tử dẫn xuất từ collagen, là thành phần proteỉn chính trong các tế bào liên kết của nhiều loại động vật, bao gồm xương, da

Cơ chế tạo geỉ:

- Gelatin trương nở khi cho vào

nước lạnh, lượng nước hấp thu khoảng

5 - 10 lần thể tích chính nó

- Tan chảy khi gia nhiệt, đông đặc

(tạo gel) khi làm lạnh Sự chuyển đổi

SOL - GEL có tính thuận nghịch

- Nhiệt độ nóng chảy 27 - 34°c

Công dụng của Gelatin:

- Tạo đông: Geliy, Jam

- Ổn định: kem

- Nhũ hóa: tạo khí

- Làm đậc: súp, đồ hộp

- Kết dính: kẹo, sản phẩm thịt

- Làm trong: rượu

- Có khả năng tạo gel mà không cần phối hợp với chất khác

artha-dihydiox.yphenyl Gỉoup

Lecithine: (chất hoạt động bề mặt lưỡng tính)

Lả một trong những phospholipid phổ biến nhất và là tên thương hiệu trên thị trường Lecithine có thể là một hay hỗn hợp các phospholipid

Trong cấu trúc phân tử của lecithine cổ 2 phần háo nước và háo béo, do đó lecỉthỉne được dùng như chất nhũ hóa của hệ dầu trong nước, người ta chiết xuất lecỉthỉne từ hạt đ$u nành hoặc lòng đỏ trứng gà

ứng đụng của ỉecithine:

Quá trình lecithine hóa trong công nghệ sản xuất sữa bột:

- Một số sản phẩm sữa bột có hàm lượng chất béo khá cao nên khó hòa tan vào trong nước do một sé hạt sữa được bao bọc xung quanh bởi một màng mỏng lipid tự do Chính vì thế, chúng trở nên “kỵ nước” Hiện tượng này xảy ra ngay cả trong sản xuất sữa bột tan nhanh và ảnh hưởng đến khả năng hòa tan của sản phẩm

- Để khắc phục nhược điểm trên, người ta sử dụng quá trình lecỉthine hóa Bản chất của quá trình này là tạo một màng mỏng lecỉthine bao quanh các hạt sữa Nhờ khả năng nhũ hóa của lecithine, các hạt sữa vối màng bao lipid sẽ trở nên hòa tan trong nước lạnh, hạn chế được hiên tượng không tan hay đóng vón khi pha sữa

Lecithin

PHẦN lili CÁC QUY TRÌNH

Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất phô mai nấu chảy có nồng độ chất khô cao

Theo sơ đồ trên, chất phụ gia được thêm vào ở giai đoạn gia nhiệt và khuấy trộn Mục đích của quá trình này là nấu chảy phô mai nguyên liệu nhằm phá vỡ hoàn toàn cấu trúc gel ban đàu của chúng, tiếp theo là phối trộn phô mai đã được nấu chảy với các nguyên liệu và phụ gia khác thành một hỗn họp đồng nhất Phụ gia sử dụng ở đây là hỗn họp trisodium citrate, sodium bicarbonate và acid citric

Phô mai nguyên

để tạo cấu true gel cho phô mai Ngày nay, nhiều phụ gia mới xuất hiện, thông dụng nhất

là 4 phụ gia sau:

- Nhóm sodium polyphosphate (E.450)

- Nhóm sodium orthophosphate (E.339)

- Sodium citrate (E.331)

- Acid citric (E.330)

Quy trình sản xuất thạch dừa;

Quy trình chế biến thạch dừa được trình bày trong sơ đồ phía trên

- Dùng máy cắt để cắt khối cellulose tạo các miếng nhỏ, đều đặn

- Ngâm sản phẩm trong dung dịch Na2CC>3 3-5% trong 15’ để trung hoà acid acetỉc còn sót bên trong thạch Sau đó xà lại bằng nước lạnh

Phụ

Đun sôi để làm trong sản phẩm và tao độ dai bằng cách bổ sung chất tạo

Ngâm đường tạo độ ngọt và tăng độ trong cho sản phẩm Bổ sung màu, mùi để hoàn thiện giá trị cảm quan