ứng dụng chất xơ hòa tan trong sx TPCN

Vài chục năm gần đây, nhiều nhà sản xuất đã nắm bắt được xu hướng này, họ đã chế biến thành một loại thực phẩm mới được nén trong nhưng viên nhỏ hay dung dịch được gọi là thực phẩm chức

Tháng 11, năm 2014

Lớp: 03DHT1

GVHD: TRẦN THỊ MINH HÀ

Buổi: sáng thứ 3 - tiết 3,4

Đề tài: ỨNG DỤNG CHẤT XƠ HÒA TAN

TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM CHỨC NĂNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Từ xa xưa, tổ tiên chúng ta đã biến sử dụng các loại thực phẩm không chỉ để cung cấp năng lượng, chất dung dưỡng duy trì sự sống hằng ngày Mà còn dùng để hỗ trợ ngăn ngừa và điều trị bệnh tật thông thường cũng như một số bệnh nan y Nhưng tại sao thực phẩm này lại có tác dụng như thế này thì người xưa chưa có câu trả lời xác thực Có chăng chỉ là kinh nghiệm được tích lũy qua hàng thế kỷ Cách thức chế biến phức tạp, đa phần người xưa còn sử dụng dạng thô với số lượng lớn

Trong cuộc sống hiện đại như ngày nay, không phải ai cũng có đủ thời gian để tìm mua, chế biến Và cũng không có ai có thể sử dụng một loại thực phẩm trong thời gian dài với khối lượng lớn Kèm theo đó là nhu cầu sử dụng thực phẩm để ngăn ngừa nguy cơ bệnh tật càng cao Vài chục năm gần đây, nhiều nhà sản xuất đã nắm bắt được

xu hướng này, họ đã chế biến thành một loại thực phẩm mới được nén trong nhưng viên nhỏ hay dung dịch được gọi là thực phẩm chức năng Và để nâng cao chất lượng của sản phẩm, họ dùng một nguyên liệu đặc biệt – chất xơ hòa tan Chất xơ hào tan là một dạng khác của carbohydrate, có mặt rất nhiều trong các loại rau quả Mặc dù về mặt năng lượng, chúng hầu như không có giá trị nào cả, nhưng chúng lại có nhiều tác dụng rất đáng quan tâm: giảm cân, nguy cơ tim mạch, hỗ trợ điều hòa huyết áp, hệ thống miễn dịch,… và điều trị một số bệnh như: bệnh táo bón, bệnh viêm đại tràng, bệnh tim mạch, bệnh tiểu đường

Với đề tài này, nhóm chúng em đi sâu nghiên cứu, tìm hiểu về chất xơ hòa tan và các sản phẩm thực phẩm chức năng chứa chất xơ hòa tan

I TỔNG QUAN VỀ CHẤT XƠ HÒA TAN:

1 Khái niệm:

I.1.1 Thực phẩm chức năng:

Hiện nay, khái niệm chính xác về thực phẩm chức năng (TPCN) vẫn chưa được định nghĩa đầy đủ mặc dù đã có nhiều Hội nghị nói về lĩnh vực thực phẩm chức năng Nhưng các khái niệm được đưa ra gần đây chúng có xu hướng gần thống nhất với nhau Các nước châu Âu, Mỹ, Nhật đưa ra định nghĩa như sau: TPCN là loại thực phẩm ngoài

2 chức năng truyền thống là: cung cấp chất dinh dưỡng và nhu cầu thỏa mãn cảm quan còn có chức năng thứ 3 là có các công dụng như giảm cholesterol, giảm huyết áp, chống táo bón, cải thiện hệ vi sinh vật đường ruột,…

Theo thông tư số 08/TT-BYT của Bộ Y tế Việt Nam ngày 23/8/2004 về việc “hướng dẫn việc quản lý các sản phẩm thực phẩm chức năng” đưa ra định nghĩa: “ TPCN là

thực phẩm dùng để hỗ trợ chức năng của các bộ phận trong cơ thể người, có tác dụng dinh dưỡng, tạo cho cơ thể tình trạng thoải mái, tăng sức đề kháng và giảm bớt nguy cơ bệnh tật”

Cùng rất nhiều khái niệm khác nhau của các quốc gia, tổ chức khác nhau song tất

cả đề thống nhất cho rằng: TPCN là loại thực phẩm nằm giữa giới hạn giữa thực phẩm

và thuốc (Food- Drug)

I.1.2 Chất xơ:

Chất xơ có bản chất hóa học thuộc nhóm carbohydrate, thường được gọi là polysaccharide có khối lượng phân tử từ thấp đến cao (nhưng không bao gồm tinh bột) Chúng được tạo thành từ các gốc đường đơn (các monosaccharide gồm glucose, mannose, fructose) thông qua mối liên kết Glycoside

Chúng là thành phần nằm trong mô tế bào thực vật mà cơ thể con người không tiêu hóa được do có sức chống đỡ được với các men tiêu hóa Tuy chất xơ không tạo ra năng lượng khi tiêu hóa, nhưng có những tác dụng tốt sau:

 Kích thích khoang miệng tiết ra nhiều nước bọt hỗ trợ tiêu hóa tinh bột ở đây

 Trong ruột non, chất xơ trì hoãn sự tiêu hóa thực phẩm và sự hấp thu các chất dinh dưỡng nên tạo cảm giác no lâu hơn

 Trong ruột già, chất xơ là môi trường tốt cho các vi sinh vật lên men, hút nhiều nước khiến phân mềm, to và được đào thải ra ngoài nhanh hơn

Chất xơ trong thực phẩm gồm 2 phần:

→ Chất xơ không hòa tan (Insoluble fiber)

→ Chất xơ hòa tan ( soluble fiber) , thường được gọi là Prebiotic

Trong đề tài này, chúng em chỉ đi sâu phân tích các ứng dụng của chất xơ hòa tan trong sản xuất thực phẩm chức năng

I.1.3 Chất xơ hào tan – Prebiotic:

Chất xơ hòa tan là loại xơ tan trong nước Khi ở trong đường tiêu hóa, chúng tạo nên một lớp nhớt, tráng lên các bề mặt của thành ruột và thức ăn, qua đó làm giảm hấp thu đường vào máu, giảm hấp thu vào mỡ, giảm cholesterol Lớp nhớt này còn làm cho khối phân di chuyển dễ dàng hơn trong lòng ruột, cùng với sự gia tăng kích thước khối phân và tơi xốp của phân nhờ vi khuẩn trong đại tràng lên men chất xơ, góp phần quan trong trong chống táo bón

Chất xơ hòa tan có nhiều trong các loại đậu, yến mạch, lúa mạch, rau quả, đặc biệt là rễ cây rau diếp Riêng chất nhầy có nhiều trong mồng tơi, rau đay, mướp, thanh long,…

Năm 1995, xuất hiện thuật ngữ Prebiotic Đây là một thuật ngữ dùng để chỉ các

loại xơ hòa tan có mạch ngắn Trong đó, các hợp chất thuộc nhóm oligosaccharide là nhóm prebiotic điển hình, chúng là những hợp chất không bị tiêu hóa ở dạ dày & ruột non Chúng có tác dụng kích thích sự phát triển của một số chủng vi sinh vật chọn lọc

có ích ở đường ruột kết (Lactobacilli và Bifidobacteria) đồng thời ức chế các chủng vi sinh vật có hại (Clostridia).

Các loại oligosaccharide (prebiotics điển hình) :

Bản chất cũng là polysaccharide, mức độ polymer hóa thấp, mạch ngắn, có cấu trúc chuỗi được xác định rõ, bao gồm 03 loại chính được sử dụng ở quy mô thương mại hóa rộng rãi hiện nay:

 Galacto-oligosaccharide (GOS): là nhóm polymer có phân tử thành phần là các Galactose nối với nhau bằng liên kết β-galatoside,

Vai trò của GOS:

- Tăng sức đề kháng với các vi khuẩn gây bệnh đường ruột thông qua cơ chế: cạnh tranh các chất dinh dưỡng và nơi cư trú và sản sinh ra các sản phẩm chuyển hóa cuối có hoạt tính kháng khuẩn và kháng nhiễm trùng

- Kích thích miễn dịch đường tiêu hóa

- Tăng hấp thu Ca và khoáng chất do trong quá trình lên men tại ruột già

- Quá trình lên men sản sinh ra hơi và nước có tác dụng làm cho phân mềm và xốp phòng chống táo bón, đồng thời tăng cường khả năng kháng khuẩn

 Fructo-oligisaccharide (FOS): là nhóm Polymer (chiều dài chuỗi từ 2 – 10) có phân tử thành phần là các Fructose nối với nhau bằng liên kết glycoside

Ảnh hưởng của FOS lên cơ chế và sức khỏe con người:

- Tăng cường sự hấp thu các chất khoáng

- Tăng cường sự phát triển của loài vi khuẩn Bifidobacteria phát triển trong ruột già,

đồng thời ức chế nhóm vi khuẩn có hại trong đường ruột Đồng thời sản xuất kháng thể chống tế bào ung thư

- FOS được lên men trong ruột già, tạo acid hữu cơ và được hấp thu tốt ở đây và tạo năng lượng cho cơ thể mà không tăng đường huyết trong máu

 Inulin: có thành phần & cấu trúc liên kết tương tự FOS nhưng mức độpolymer hóa cao hơn (chiều dài chuỗi có thể lên đến 60) có thành phần là các Fructose nối với nhau bằng liên kết β (2-1)

Chất xơ hào tan bao gồm: pectin, gum, mucilage,…

Pectin là một trong những polysaccharide tồn 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 propectin không hòa tan Dưới tác dụng của acid, enzyme protopectinaza hoặc khi gia nhiệt thì protopectin chuyển thành pectin

Pectin là hợp hất cao phân tử polygalactoronic có đơn phân tủ là galactoronic và rượu metylic Trọng lượng phân tử từ 20.000 đến 200.000 đvC Hàm lượng pectin 1% trong dung dịch có độ nhớt cao, nếu bổ sung 60% đường và điều chỉnh pH môi trường

từ 3,1 – 3,4 sản phẩm sẽ tự đông

Cấu tạo phân tử pectin là một dẫn xuất của acid pectin, acid pectic là một polymer của acid D-galacturonic lien kết với nhau bằng lien kết 1-4-glycozide

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: DE > 50% hay MI > 7% Chất này có thể làm tăng độ nhớt cho sản phẩm muốn tạo đông cần phải có điều kiện pH 3,1 – 3,4 và nồng độ đường trên

60%

Pectin methoxyl hóa thấp: De <50% hay MI <75 Được sản xuất bằng cách giảm nhóm methoxyl trong phân tử pectin Pectin methoxyl thấp có thể tạo đông trong môi trường không có đường Chúng thường được dùng làm màng bao bọc các sản phẩm

Trong quá trình bảo quản có thể bị tách nước hoặc lão hóa Quá trình tạo đông phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nguồn pectin, mức độ methoxy hóa càng cao thì khả năng tạo đông càng cao Khi sử dụng cần phải hòa tan pectin vào nước, khi pectin hút đủ nước thì mới sử dụng ở công đoạn cuối chế biến

Các pectin đều là những chất keo háo nước nên khả năng hydrat hóa cao nhờ sự gắn các phân tử nước vào nhóm hydroxyl của chuỗi polymethyl galacturonic 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 bên trong

Konjacgum là chất xơ hòa tan trong nước và được sử dụng như một chất tạo keo, chất làm đặc, chất ổn định, chất nhũ hóa là sản phẩm tự nhiên, được thu nhận từ bột nghiền củ Konjac morphophallus Konjac gum là một đại phân tử polysaccharide, chứa chất xơ hòa tan nguyên chất cao; nó không chứa protein, không chứa chất béo, không chứa tinh bột, hút nước mạnh, tỷ lệ tương nở cao Thành phần chính của Konjacgum là Glucomannan 80%-95% Có trọng lượng phân tử trung bình từ 200.000 đến 2.000.000 đvC

 Cấu tạo phân tử: Là các pholysaccharide

 Chỉ số quốc tế: E425

 Trạng thái: Là dạng bột màu trắng hoặc kem đến màu hơi xám, không mùi, không vị

 Độ hòa tan: Phân tán trong nước nóng hoặc nước lạnh tạo thành một dung dịch trong và có độ nhớt cao với độ pH giữa 4,0 và 7,0 Khả năng hòa tan tăng khi tăng nhiệt và có khuấy động Ngoài kết quả thu được là dung dịch kiềm nhẹ, có

sự hình thành gel ổn định nhiệt không bị tan chảy, ngay cả trong điều kiện nhiệt kéo dài

I.1.4 Vai trò và công dụng của chất xơ hòa tan:

Vai trò:

- Tăng cường hấp thu Calcium và các khoáng chất khác

- Hỗ trợ hệ thống miễn dịch

- Giảm nguy cơ ung thư trực tràng

- Ngăn ngừa ung thư ruột kết

- Hỗ trợ ổn định cao huyết áp

- Giảm Cholesterol xấu

- Duy trì sự thoải mái cho đường ruột

- Duy trì mức ổn định đường huyết

Công dụng của chất xơ hòa tan thể hiện ở khả năng chống một số loại bệnh:

- Bệnh táo bón

- Bệnh viêm đại tràng

- Bệnh tim mạch

- Bệnh tiểu đường

II CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ BIẾN:

Các sản phẩm thực phẩm chức năng được chế tạo theo quy trình công nghiệp nhằm kéo dài thời gian bảo quản, ổn định chất lượng sản phẩm: màu sắc, mùi vị, hàm lượng chất dinh dưỡng

Có 3 phương pháp chế biến công nghiệp thường được áp dụng:

- Xử lý nhiệt

- Xử lý nhiệt – cơ học

- Xử lý không dùng nhiệt

1 Xử lý nhiệt:

- Bao gồm xử lý nhiệt ẩm và xử lý nhiệt khô

 Xử lý nhiệt ẩm: gồm các quá trình như: chần, luộc, hấp, đóng hộp, hấp, vi sóng

• Chần, hấp:

− Mục đích:

Đình chỉ các quá trình sinh hóa xảy ra trong nguyên liệu, giữ màu sắc của nguyên liệu không hoặc ít bị biến đổi

Đối với nguyên liệu thực vật, dưới tác dụng của enzyme peroxidase, polyphenoloxidase trong các nguyên liệu thường xảy ra quá trình oxy hóa các chất chát, tạo thành flobafen có màu đen Chần, hấp, đun nóng làm cho

hệ thống enzyme đó bị phá hủy nên nguyên liệu không bị thâm đen

Làm thay đổi trọng lượng và thể tích của nguyên liệu để các quá trình chế biến tiếp theo được thuận lợi

Giảm tỉ lệ tổn thất nguyên liệu và nâng cao hiệu suất chế biến

Làm cho rau quả có màu sáng hơn do phá hủy một số chất màu

Làm giảm lượng vi sinh vật bám trên bề mặt của nguyên liệu

− Các yếu tố ảnh hưởng:

Loại nguyên liệu

Kích thước nguyên liệu

Nhiệt độ gia nhiệt

Phương thức gia nhiệt

Sau khi chần, hấp xong cần làm nguội nhanh

Hấp thì tổn thất chất dinh dưỡng ít hơn chần, nhưng trong thực tế sản xuất, người ta thường chần vì thao tác thuận tiện, thiết bị đơn giản, truyền nhiệt tốt hơn khi hấp

• Luộc:

Luộc là làm chín thực phẩm trong chất lỏng được nấu sôi Thông thường nhất người ta luộc trong nước, nhiệt độ luộc khoảng 100oC Trong quá trình luộc có sự trao đổi nước bên trong sản phẩm và bên ngoài và kéo theo đó là

sự tăng dần nhiệt độ

− Các yếu tố ảnh hưởng đến sản phẩm trong quá trình luộc:

Nhiệt độ: khoảng 100oC làm chín sản phẩm mặc khác biến đổi một số thành phần trong nguyên liệu

Nước: khi luộc nguyên liệu phải ngập trong nước Nước ảnh hưởng rất lớn đến quá trình luộc

pH: pH kiềm hay acid sẽ tác động tới một số thành phần trong nguyên liệu

Các ion kim loại có trong nước luộc: với hàm lượng không nhiều nhưng sẽ ảnh hưởng đến những hợp chất vi lượng có trong nguyên liệu

 Xử lý nhiệt khô:

Sấy là biện pháp làm cho một lượng nước trong rau quả bay hơi để làm giảm nhẹ trọng lượng rau quả Nhưng trong phương pháp sấy, một lượng lớn vitamin C bị phá hủy, tùy từng loại quả và tùy từng phương pháp sấy mà tổn thất vitamin C có thể lên tới 90%

− Phân loại: có 2 phương pháp sấy là sấy thăng hoa và sấy nóng

Sấy lạnh: là làm lạnh đông rau quả ở nhiệt độ – 200C, nước trong rau quả bị đóng băng thành nước đá ở thể rắn, sau đó làm cho nước từ thể rắn chuyển sang thể hơi, bị bay hơi không qua trạng thái lỏng Phương

Sấy nóng: dùng không khí nóng để làm khô rau quả Đó là quá trình

khuếch tán nước từ các lớp bên ngoài ra bề mặt, và nước từ bề mặt sản phẩm bốc hơi ra môi trường xung quanh Trong công nghiệp thường sấy rau quả bằng lò sấy đường hầm Phương pháp này ưu việt là có thể giải quyết được sản lượng lớn với quạt gió cưỡng bức, làm tốc độ bay hơi nhanh, nhiệt độ đúng yêu cầu Đối với gia đình chỉ có thể dùng tủ sấy, lò sấy thủ công hoặc phơi nắng Phơi nắng cơ ưu điểm tiết kiệm chất đốt, tận dụng năng lượng mặt trời, nhưng làm giảm tới 80% vitamin C và caroten, thời gian làm khô kéo dài, phẩm chất mầu kém hơn, gặp trời mưa sản phẩm dễ bị mốc Ngoài ra phơi nắng còn đòi hỏi nhiều diện tích, khó giải quyết được sản lượng lớn Về mùa củ cải, thời tiết hanh khô có thể phơi nhiều được

• Nướng:

Nướng là quá trình xử lý nhiệt, mà nhiệt lượng truyền vào nguyên liệu chủ yếu bằng bức xạ, đó là một quá trình công nghệ phức tạp

− Mục đích: chế biến nguyên liệu Ngoài ra còn có mục đích chuẩn bị cho các quá trình sau, hay để bảo quản sản phẩm

− Các yếu tố ảnh hưởng:

Nhiệt độ: khi tăng nhiệt độ nướng,các biến đổi xảy ra trong nguyên liệu sẽ nhanh hơn và sâu sắc hơn

Thời gian: thời gian nướng càng dài thì mức độ biến đổi các chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu càng lớn

Độ ẩm của không khí trong thiết bị nướng

Thiết bị và phương pháp nướng

2 Xử lý nhiệt-cơ học:

• Phương pháp ép đùn:

Ép đùn là quá trình nguyên liệu được làm nóng dưới áp suất cao trong 1 khoảng thời gian ngắn (5-15s) Trong quá trình làm chín thực phẩm thì nhiệt

độ trong buồng ép có thể lên đến 200oC

− Mục đích: làm chín sản phẩm, tạo cấu trúc cho sản phẩm

− Các biến đổi của nguyên liệu:

Màu sắc và mùi vị:Các sản phẩm sau khi ra khỏi máy ép đùn thường

có hương vị giảm

Cấu trúc: có nhiều biến đổi

Khối lượng riêng

Kích thước, hình dạng