Báo cáo tốt nghiệp: Phân tích một số phụ gia làm thay đổi cấu trúc thực phẩm

Cũng như màu sắc và hương thơm, hình dáng bên ngoài của sản phẩm là rất quan trọng, nó ảnh hưởng đến cảm quan bên ngoài của sản phẩm, cũng như kích thích xúc giác. Vì vậy trong kỹ thuật người ta tìm mọi biện pháp để có thể tạo ra những sản phẩm có hình dáng bắt mắt. Việc sử dụng các chất chống vi sinh vật giúp ngăn chặn nguy cơ bị ngộ độc thực phẩm do các vi sinh vật gây nên. Chất chống oxy hóa được sử dụng để ngăn chặn sự phát triển của mùi thối, sự hình thành các gốc tự do có ngồn gốc từ sự oxy hóa các thành phầm có trong thực phẩm. Các chất phụ gia thực phẩm, không những có thể tách các cặn cơ học mà còn loại bỏ cả các ion kim loại hay phá vỡ hệ keo.

-o0o -BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH MỘT SỐ PHỤ GIA

LÀM THAY ĐỔI CẤU TRÚC THỰC PHẨM

GVHD: ThS.Tán Văn Hậu SVTH:

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Điểm đánh giá: ………

………

………

………

………

………

………

………

Ngày ……….tháng ………….năm 2014

( ký tên, ghi rõ họ và tên)

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Điểm đánh giá: ………

………

………

………

………

………

………

Ngày ……….tháng ………….năm 2014

( ký tên, ghi rõ họ và tên)

LỜI CẢM ƠN i

LỜI MỞ ĐẦU ii

DANH SÁCH BẢNG BIỂU iii

DANH SÁCH HÌNH VẼ iv

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Định nghĩa 1

1.2 Các phụ gia thực phẩm hay được sử dụng 1

1.3 Các phụ gia làm thay đổi cấu trúc thực phẩm 4

1.3.1 Pectin 4

1.3.1.1 Nguồn gốc 4

1.3.1.2 Một số tính chất của pectin 5

1.3.1.3 Phân loại và các chỉ số đặc trưng 6

1.3.1.4 Ứng dụng trong công nghiệp 7

1.3.2 Gelatin 8

1.3.2.1 Nguồn gốc 8

1.3.2.2 Một số tính chất của gelatin 8

1.3.2.3 Phân loại gelatin 11

1.3.3 Xanthan gum 12

1.3.3.1 Nguồn gốc 12

1.3.3.2 Một số tính chất của xanthan gum 12

1.3.4 Alginate 14

1.3.4.1 Nguồn gốc 14

1.3.4.2 Tính chất của Alginate 14

1.3.4.3 Ứng dụng của alginate 15

1.3.5 Carboxymethyl cellulose (CMC) 15

1.3.5.1 Nguồn gốc 15

1.3.5.2 Tính chất của CMC 15

1.3.5.3 Ứng dụng 15

1.4 Các phương pháp phân tích phụ gia thực phẩm 16

1.5 Phương pháp Sắc ký lọc Gel 16

1.5.1 Nguyên tắc hoạt động 16

1.5.2 Cơ sở và cấu tạo của sắc ký lọc gel 16

1.5.3 Các bộ phận chính 18

1.5.4 Ưu và nhược điểm của phương pháp sắc ký gel GPC 20

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH MỘT SỐ PHỤ GIA LÀM THAY ĐỔI CẤU TRÚC THỰC PHẨM 21

2.1.2 Phương pháp phân tích Pectin 24

2.1.3.1 Phương pháp canxi pectat 24

2.1.3.2 Xác định Pectin bằng cách thông qua xác định anhydrouronic acid bằng phương pháp so màu: 25

2.1.3.3 Phương pháp sắc ký gel GPC 26

2.2 Gelatin 28

2.2.1 Cơ chế tạo gel 29

2.2.2 Phương pháp phân tích gelatin 30

2.2.2.1 Xác định acid amin Hydroxyproline trong dung dịch thủy phân gelatin bằng phương pháp quang phổ 30

2.2.2.2 Phương pháp sắc ký gel GPC 30

2.3 Xanthan gum 32

2.3.1 Cơ chế tạo gel thuận nghịch: 32

2.4 Alginate 32

2.4.1 Cơ chế tạo gel 32

2.4.1.1 Cấu trúc phân tử 32

2.4.1.2 Khả năng tạo gel của alginate 33

2.4.2 Phân tích alginate 33

2.4.2.1 33

Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi đến quý Thầy Cô ở Khoa Công nghệ Hóa Học– Trường Đại Học Công nghệ Thực phẩm đã truyền đạt cho chúng em những vốn kiếnthức và kinh nghiệm thật sự rất quý báu trong từng buổi học trên lớp cũng như nhữngbuổi nói chuyện, thảo luận mà rất có ích đối với em trong đề tài em đang thực hiện.

Em xin chân thành cảm ơn ThS.Tán Văn Hậu thầy là người trực tiếp hướng dẫn đềtài cho chúng em, cô luôn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cũng như chia sẻ tài liệu rất quýbáu cho chúng em để giúp chúng em có thể hoàn thành đề tài một cách tốt nhất

Bài báo cáo được thực hiện trong khoảng gần 3 tháng tuy nhiên do kiến thức của

em còn hạn chế và nhiều bỡ ngỡ Do vậy không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắcchắn, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của Thầy Cô để kiến thứccủa em được hoàn thiện hơn

Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô trong Khoa Công nghệ Hóa Học đặc biệt làThS Tán Văn Hậu thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹpcủa mình là truyền đạt kiến thức cho chúng em cũng như những thế hệ mai sau

Trong cuộc sống con người luôn luôn mong muốn thảo mãn và tự đán ứng những nhu cầucần thiết Cuộc sống càng hiện đại thì những nhiu cầu áy càng đa dạng, phong phú và đòihỏi chất lượng càng cao hơn Một trong những nhu cầu đó, nhu cầu hàng đầu là nhu cầu

về ăn uống Chúng ta dễ dàng bị hấp dẫn bỏi những món ăn với màu sắc, hương vị hấpdẫn, độ dai dẻo hay vị chua ngọt,… Công ty thực phẩm đưa ra một sản phẩm với nhiềuhương vị khác nhau để đáp ứng nhu cầu đa dạng của người tiêu dùng như bánh kẹo,hương vani, dâu, nho, cam,… Thành tựu vượt bậc của hóa học đã mang hương thơmgiống thực tế vào bất kỳ loại sản phẩm nào mà họ mong muốn, đôi khi sự ứng dụng đókhông mang lại những điều tốt nhất cho con người mà chỉ vì lợi nhuận Phụ gia mang lạicho thực phẩm những điều tuyệt vời, nhưng cần quan tâm đến sức khỏe người tiêu dùng.Đây đang là vấn đề được quan tâm hàng đầu của các quốc gia trên thế giới trong đó cóViệt Nam

Dựa trên những kiến thức về hóa học thực phẩm, những thông tin thực tế để tìm hiểu phụgia thực phẩm về nguồn gốc, tầm quan trọng, những ứng dụng của các loại phụ gia thựcphẩm, nhất là phụ gia tạo gel và làm dày Từ đó đề nghị mọi người nên nhìn nhận và sửdụng hóa chất thực phẩm một cách an toàn cho sức khỏe công đồng, không quá lợi dụnghương liệu thực phẩm cho sản xuất mà không mang giá trị dinh dưỡng nào cho người tiêudùng và sử đụng phụ gia đúng quy định pháp luật

Dựa vào mục đích, yêu cầu đề tài và những hiểu biết về hóa học tiến hành tìm hiểu phụgia thực phẩm tạo gel, phụ gia làm dày và phân tích một số phụ gia có tác đụng làm thayđổi cấu trúc thực phẩm đó Tiến hành tìm hiểu trên các phương tiện phổ biến internet,sách hướng dẫn phụ gia, các Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và bài giảng phụ gia Tiếnhành xây dựng đề cương bài nghiên cứu

bảng 1.2: thành phần phần trăm các amino acid của mẫu gelatin tinh khiết 9

Y

hình 1.2 Công thức của LMP 7

hình 1.3 Công thức của LMAP 7

hình 1.4 Cấu trúc không gian của chuỗi xoắn ốc 10

hình 1.5 Gelatin dạng hạt 11

hình 1.6 Gelatin dạng tấm 12

hình 1.7 Máy sắc ký GPC 18

hình 1.8 Bộ phận tiêm mẫu 19

hình 1.9 Sắc ký đồ GPC 20

hình 2.4 : cơ chế tạo gel bằng liên kết hydro 22

hình 2.5 Cơ chế tạo gel bằng liên kết với ion Ca 2+ 23

hình 2.6 Sắc ký đồ của 3 detector cho các mẫu pectin 27

hình 2.7 Sơ đồ tính toán sự phân bố trọng lượng phân tử cho pectin 27

hình 2.8 Thể hiện mark-houwink (log nhớt so với log m) và sơ đồ hình dáng (log bán kính hồi chuyển so với log m) cho pectin 28

hình 2.4 RI và các dữ liệu LS 90 ° và 15 ° cho các mẫu gelatin 31

hình 2.5 Sắc ký lớp phủ cho thấy phân bố trọng lượng phân tư của hai lô Arabic sản xuất trên một Agilent PL aquagel-OH ba cột lập 33

hình 2.6 Các sắc đồ của đầu dò kép cho mẫu CMC 36

hình 2.7 Sự phân bố trọng lượng phân tử của carboxymethyl 36

hình 2.8 Sơ đồ Mark-houwink tạo ra từ sơ đồ viscometry 37

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Ngày nay, cùng với sự phát triển của xã hội, thực phẩm không chỉ là ngon mà còn phảiđáp ứng nhu cầu về dinh dưỡng, vệ sinh,… nhất là khi thực phẩm được đưa vào sản xuấttheo quy mô công nghiệp thì con người mới thấy được hết tầm quan trọng của phụ gia Sựtiến bộ của khoa học kỹ thuật làm phong phú hơn, đa dạng hơn việc sử dụng phụ gia trongthực phẩm

Vậy, phụ gia thực phẩm là gì?

1.1 Định nghĩa

Phụ gia thực phẩm là các chế phẩm tự nhiên hay tổng hợp hóa học, không phải là thựcphẩm, được cho vào sản phẩm với mục đích đáp ứng nhu cầu công nghệ trong quá trìnhsản xuất, chế biến (tạo màu, mùi vị, tạo nhũ,…), vận chuyển, đóng gói, bảo quản Phụ giavẫn còn được lưu lại trong thực phẩm ở dạng nguyên thể hoặc dẫn xuất nhưng vẫn đảmbảo an toàn cho người sử dụng

Việc sử dụng các chất phụ gia phải dực trên nguyên tắc:

+ Đã được chứng minh là an toàn

+ Không được nhầm lẫn khi sử dụng

+ Không gây hại cho người tiêu dùng

Các phụ gia thực phẩm thường có những chức năng sau:

+ Nâng cao chất lượng và sự ổn định các sản phẩm thực phẩm

+ Duy trì giá trị dinh dưỡng cho thực phẩm

+ Duy trì tính cảm quan của thực phẩm

Việc sử dụng các chất chống vi sinh vật giúp ngăn chặn nguy cơ bị ngộ độc thực phẩm docác vi sinh vật gây nên Chất chống oxy hóa được sử dụng để ngăn chặn sự phát triển củamùi thối, sự hình thành các gốc tự do có ngồn gốc từ sự oxy hóa các thành phầm có trongthực phẩm

Phụ gia giúp tăng thêm một số tính chất cần thiết cho thực phẩm nhưng việc sử dụng nótrong thực phẩm còn nhiều tranh luận do còn khá nhiều rủi ro do chất bảo quản gân ra.Những rủi ro có thể như: thay dổi một số thành phần trong thực phẩm dẫn đến sự thay đổichất lương thực phẩm, có thể gián tiếp hình thành nên độc tố do các phản ứng, các phụ giakhi sử dụng quá liều lượng trong một thời gian dài sẽ gây ngộ độc hóa học,…

1.2 Các phụ gia thực phẩm hay được sử dụng

+ Phẩm màu: làm cho sản phẩm bắt mắt, bổ sung lượng màu bị tổn thất trong quá trìnhchế biến

+ Các chất bảo quản: để kéo dài thời gian sử dụng của các sản phẩm thực phẩm

+ Chất chống oxy hóa: ngăn ngừa chất béo trong thực phẩm bị oxy hóa, dẫn đến sản phẩm

bị ôi thiu hoặc mất màu

+ Các chất tạo vị ngọt: tạo sự hài lòng của người tiêu dùng đối với thực phẩm.

+ Các chất nhũ hóa: kết hợp các chất vốn không thể liên kết được lại với nhau

+ Các chất ổn định: ngăn các chất bị phân lớp

+ Chất gel: tăng độ thống nhất cho sản phẩm

+ Chất làm đặc: làm tăng độ đặc cho sản phẩm

+ Chất điều vị: tăng hương vị cho sản phẩm

+ Chất điều hương: tăng hương thơm cho sản phẩm

Ngoài ra, dựa theo chức năng, công dụng, tính chất, danh mục các chất phụ gia thực phẩmđược phép sử dụng trong thực phẩm theo quyết định số 4196/1999/QĐ-BYT ngày29/12/1999 và 3742/2001/QĐ-BYT ngày 31/8/2001 Phụ gia thực phẩm được xếp vào 22nhóm theo chức năng được thể hiện ở bảng 1

Bảng 1.1 Nhóm phụ gia thực phẩm theo chức năng

các chất điển hình

1 Chất điều chỉnh độ chua Dùng để duy trì hay

làm trung hòa độ chua của thực phẩm

41 chất như: kaliaxeta, axitcitric, axit

orthophosphoric,…

2 Các chất điều vị Đùng để làm tăng hay

cải thiện vị của thực phẩm

8 chất như: axit glutamic, mononatri glutamate, axit gluanilic, axit inosinc, …

3 Các chất ổn đinh Dùng làm ổn định hệ

phân tán, đồng nhất củasản phẩm

13 chất như:

polivinylpyronidon, canxi cacbonat, kali clorua,…

4 Các chất bảo quản Dùng để cản trở sự

phát triển của vi khuẩn,làm chậm hay ngừng quá trình lên men, acid hóa hay hư hại của thực phẩm

29 chất như: axit sorbic, natri sorbet, sunfuadioxit, kali bisunfit, …

5 Các chất chống đông vón Dùng để phòng sự

chống vón và tạo sự đồng nhất cho sản phẩm thực phẩm

14 chất như: trimagie orthophosphate, các muối armoni xitrate…

6 Các chất chống oxy hóa Đùng để đề phòng hay

cản trở sự oxy hóa trong sản phẩm thực phẩm

15 chất như: axit ascorbic, alpha tocopherol, TBHQ, BHA,…

7 Các chất chống tạo bọt dùng làm mất khả năng 4 chất như: propilen

tạo bọt trong thực phẩm

glycol, polyetylen glycol, polyoxyetylen (20) sorbitan monoleat, polydimetyl siloxan,…

8 Các chất độn Dùng làm tăng khối

lượng cho sản phẩm

3 chất như: xenluloza vi tinh thể, sáp carnauba, natri algninate,…

9 Các chất tạp ngọt Dùng tạo độ ngọt cho

thực phẩm 7 chất gồm: manitol, acesulfam kali, sacarin,…

10 Các chế phẩm tinh bột Dùng để làm tăng độ

dày độ đông đặc, đọ ổnđịnh và tăng khối lượng của thực phẩm

19 chất như: dextrin, tinh bột rang trắng vàng, tinh bột đã được xử lý bằng xút,…

11 Các enzyme Dùng để xúc tác quá

trình chuyển hóa trong chế biến thực phẩm

6 chất như: amilaza các loại, proteaza, glucoza oxidaza, …

12 Các chất đẩy khí Dùng để đầy không khí

trong túi đựng các sản phẩm

2 chất như: khí nito và khí nito dioxite

20 chất như: axit alginic, carragccnan,…

15 Các chất làm ẩm Dùng để làm cho sản

phẩm có độ ẩm mong muốn

2 chất như: glyxerol

16 Các chất làm rắn chắc Dùng làm tăng tính rán

chắc, tránh sự vỡ nát của sản phẩm

8 chất như: canxi citrate, canxi clorua, canxi sulphat,

…

17 Các chất nhũ hóa Dùng để tạo sự phân

tán dồng nhất cho sản phẩm

24 chất như: mono và diglyxerit của cấc axit béo,este của glycerol với axit lactic,…

18 Các loại phẩm màu Dùng để tạo ra hoặc cải

thiện màu cho sản phẩm

24 phẩm màu tổng hợp và

11 phẩm màu tự nhiên như: vàng curcumin, vàng tartrazin, vàng quinolin, nâu HT,…

19 Các chất tạo phức kim

loại hào tan

Dùng tạo phức hòa tan với các kim loại đa hóatrị, cải thiện chất lượng

và tính vững chắc cho thực phẩm

14 chất như: isopropyl xitrate, canxi dinatri etylendiamin-tetra-axetate, natri polyphosphate, natri gluconat,…

20 Các chất tạo xốp Dùng để tạo xốp cho

sản phẩm 2 chất như: amoni cacbonate, natri cacbonate

21 Chất xử lý bột Dùng cải thiện chất

lượng nướng hoặc màu cho thực phẩm

Chỉ có 1 chất azodicacbonamit

22 Các chất tạo hương thơm

cho thực phẩm

Dùng tạo mùi thơm chocác sản phẩm thực phẩm

Nhóm này gồm 60 chất bao gồm hương tự nhiên

và tổng hợp

1.3 Các phụ gia làm thay đổi cấu trúc thực phẩm

Các chất tạo gel làm tăng độ đặc, dộ dày cho sản phẩm thường được sử dụng như:Xanthan, Pectin, Gelatin, Alginat, Carboxymetyl cellulose, …

1.3.1 Pectin

1.3.1.1 Nguồn gốc

Pectin là chất phụ gia thực phẩm ngày nay thường được dùng để tạo đông, tạo gel

Pectin có mặt trong quả, củ, thân cây Đóng vai trò vận chuyển nước và lưu chất cho cáctrái cây đang trưởng thành Tiền thân của pectin là protopectin không tan trong nước và

có nhiều trong mô trái cây còn xanh, quá trình chin sẽ kèm theo sự thủy phân protopectinthành pectin Sau đó kết hợp với sự demetyl hóa dưới tác dụng của enzyme và sựdepolymer hóa của pectin 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 chỉmới nữa thế kỷ trước ngành công nghệ thực phẩm mới nhận biết được vai trò quan trọngcủa phụ gia pectin trong việc đa dạng các sản phẩm thực phẩm

Trong công nghiệp pectin được thu nhận từ dịch chiết của các nguyên liệu thực vậtthường là táo, mận, việt quất và các quả có múi như: cam, quýt, bưởi Phần lớn các quốcgia xem pectin là phụ gia quí và vô hại được sử dụng với liều lượng phụ thuộc vào từngquy trình công nghệ

1.3.1.2 Một số tính chất của pectin

a) Khái niệm

- Pectin là hợp chất gluxit cao phân tử

- Các chất pectin đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất khi chuyển hóa cácchất và trong quá trình chín của rau quả.

- Pectin trong rau quả tồn tại hai dạng: pectin hòa tan và pectin không hòa tan

b) Cấu tạo

- Pectin là hợp chất của một loại các polysaccharide (dị thể) phức tạp, mạch thẳng, là dẫnxuất methyl của acid pectic Acid pectic là một polymer của các acid D-galacturonic, liênkết với nhau bằng liên kết 1,4- glucoside Mỗi chuỗi gồn khoảng 10000 phân tửGalacturonic tạo thành một phân tử pectin M = 10000 – 100000

- Các nhóm carboxyl (-COOH) có thể tồn tại tự do hoặc ở dạng liên kết ester vớimethanol, acid acetic, acid phenolic hoặc ở dạng muối của Na+, K+, NH4+,…Ở pectin amidhóa, một phần các gốc carboxyl trong phân tử pectin bị amid hóa tạo thành các nhómamid (-CO=NH2)

Mã hiệu quốc tế của pectin là: E440

- Là dạng bột màu trắng hoặc hơi vàng, hơi xám, hơi nâu Có khả năng tạo gel bền

- Pectin chia làm 2 loại:

Pectin hòa tan: methoxyn polygalacturonic

Pectin không hòa tan: Protopectin là dạng kết hợp của pectin-araban

+ Tính tan:

- Pectin tan trong nước và tạo thành dung dịch có độ nhớt rất cao Khi tiếp xúc với nước,pectin nhanh chóng hấp thu nước và tương nở gấp nhiều lần so với kích thước ban đầu,sau đó các phân tử pectin bắt đầu tách rời khỏi hạt pectin từ ngoài vào trong cho đến khibiến mất

- Nếu các hạt pectin dính nhau khi tiếp xúc với nước thì tất cả chúng sẽ trương lên, dínhnhau và hợp lại thành một viên to và hòa tan rất lâu Ngược lại, nếu các hạt pectin đượctách rời nhau trước khi tiếp xúc với nước thì chúng sẽ có đủ chỗ trống để trương nở màkhông dính vào nhau Vì vậy đê tránh làm vón cục pectin cần phải tách rời các hạt pectintrước khi cho pectin tiếp xuc với nước

- Nhiệt độ hòa tan: Nhiệt độ càng cao pectin hòa tan càng tốt nhiệt dộ thích hợp nhất đểhòa tan pectin là trên 80oC Thời gian hòa tan càng lâu, pectin càng tan được nhiều hơn,tốc độ khuấy càng cao pectin hòa tan càng tốt

- Nồng độ chất khô: Để đảm bảo hòa tan tốt pectin, nồng dộ chất khô của dung dịch khi

bổ sung pectin không nên quá 25%, nồng độ chất khô thích hợp nhất là < 20%

d) Độ nhớt của dung dịch pectin

So với các gum thực vật và các chất tạo đặc khác, dung dịch pectin có độ nhớt tương đốithấp

Ca2+ và các ion đa hóa trị khác làm tang độ nhớt của dung dịch pectin Do đó độ nhớt củapectin phụ thuộc vào độ cứng của nước

pH cũng ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch pectin, trong dung dịch không chứa Ca2+,

độ nhớt của dung dịch pectin ổn định ở pH = 3 -3.5 và sẽ giảm khi pH càng lớn

e) Khả năng tạo đặc, tạo nhũ và ổn định nhũ tương

+ Khả năng tạo đặc, giữ nước:

Pectin có khối lượng phân tử lớn khi hòa tan vào dung dịch, các nhóm hoạt động củapectin sẽ tương tác với nước tạo thành lớp vỏ hydrat làm cho lực liên kết ở mắt xích bất kìcủa phân tử yếu đi, các phan tử pectin bị xê dịch rồi bị nhão ra, nước xâm nhập vào bêntrong khiến pectin trương lên

Nếu pectin chỉ trương lên mà không bị rã ra thì pectin đóng vai trò chất giữ nước, còn nếupectin bị rã ra hoàn toàn tạo thành dung dịch nhớt thì pectin đóng vai trò chất tạo đặc.+Khả năng ổn định nhũ tương:

Pectin hòa tan trrong pha liên tục và làm tăng độ nhớt của hệ phân tán, hạn chế khả năngchuyển động của các giọt phân tán, làm giảm va chạm giữa chúng, nhờ đó hạn chế sự tạogiọt Khả năng tạo đặc và ổn định hệ nhũ tương là hai tính chất đi kèm nhau

1.3.1.3 Phân loại và các chỉ số đặc trưng

a) Theo % nhóm methoxyl có trong phân tử

+ HMP (High Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl cao (HMP): MI > 7%, trongphân tử pectin có trên 50% các nhóm acid bị ester hóa (DE > 50%)

O O

O COOCH3

COOH

O

O COOCH3

O

O COOH

O

O COOCH3

O

Hình 1.1 Công thức của HMP

+ LMP (Low Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl thấp: MI < 7%, khoảng từ 3 ÷5%, trong phân tử pectin có dưới 50% các nhóm acid bị ester hóa (DE ≤ 50%)

O O

O COOH

COOH

O

O COOCH3

O

O COOH

O

O COOCH3

O CONH2

COOH

O

O COOCH3

O

O COOH

O

O COOCH3

O

Hình 1.3 Công thức của LMAP

b) Theo khả năng hòa tan trong nước

Pectin hòa tan (methoxyl polygalacturonic): Pectin hòa tan là polysaccharide cấu tạo bởicác gốc acid galacturonic trong đó một số gốc acid có chứa nhóm thế methoxyl

Pectin không hòa tan (protopectin): là dạng kết hợp của pectin với araban (polysaccharide

ở thành tế bào)

- Pectin được đặc trưng bởi các chỉ số sau:

+ Chỉ số methoxyl (MI): biểu hiện tỷ lệ methyl hóa - là % khối lượng nhóm methoxyl OCH3) trên tổng khối lượng Sự methyl hóa hoàn toàn ứng với chỉ số methoxyl bằng16,3%, các pectin tách từ thực vật thường có chỉ số methoxyl từ 10% đến 12%

(-+ Chỉ số ester hóa (DE): thể hiện mức độ ester hóa của pectin – là % về số lượng của cácgốc acid galacturonic được ester hóa trên tổng số lượng gốc acid galacturonic có trongphân tử

1.3.1.4 Ứng dụng trong công nghiệp

+ Trong công nghiệp thực phẩm:

Pectin là tác nhân tạo gel quan trọng nhất được sử dụng để tạo ra cấu trúc gen cho thựcphẩm, chủ yếu là những thực phẩm có nguồn gốc từ rau quả Khả năng tạo gel còn được

sử dụng trong sản phẩm cuối, hoặc ở một giai đoạn tức thời trong qui trình sản xuất Tácdụng tạo gel của pectin được sử dụng chủ yếu ở những loại thực phẩm cần có hình dạngthật tự nhiên như mứt trái cây và mứt đông ( pectin: 0.1 – 0.4%), kẹo mềm pectin ( pectinchiếm 1% so với sản phẩm)

+ Trong công nghiệp dược phẩm, pectin được dùng để chế thuốc uống, thuốc tiêm ( bắp,dưới da) để cầm máy trước và sau khi phẫu thuật răng, hàm, mặt, tai, mũi, họng, phụkhoa Chữa chảy máu đường tiêu hóa, tiết niệu Dung dịch pectin 50% còn được sử dụngnhư thuốc sát trùng H2O2 trong phẫu thuật răng hàm mặt, tai mũi họng Trên thị trườnghiện có biệt dược Hacmophobin (Đức) và Arthemapectin (Pháp).

1.3.2 Gelatin

1.3.2.1 Nguồn gốc

Gelatin không có sẵn trong tự nhiên mà được tìm thấy từ protein collagen gốc bằng quátrình phá hủy cấu trúc bậc 2 hoặc cao hơn, ở các nhiệt độ khác nhau của quá trình thủyphân polypeptide có trong xương và da

Nguồn nguyên liệu có nguồn gốc từ động vật có vú:

Da heo : có thể sử dụng ở dạng tươi, đông lạnh để sản xuất gelatin Da heo được cung cấpbởi các nhà sản xuất thịt

Da chưa thuộc: trong công nghiệp chế biến da, da chưa thuộc được bảo quản bằng muốihoặc Ca(OH)2 để giữ trạng thái tươi cho đến khi chúng được sử dụng trong quy trình sảnxuất gelatin

Mẩu xương: trong quy trình sản xuất thịt thì xương là sản phẩm phụ và được sử dụng đểsản xuất gelatin Trước khi sử dụng thì nó phải được xử lý nghiệm ngặt qua các bước:xương được cắt thành khúc (5- 10mm) => tẩy nhớt bằng nước nóng => sấy khô rồi phânloại => đem đi lưu trữ trong silo đến khi đưa vào sử dụng

Nguyên liệu có nguồn gốc từ cá: da cá và bong bóng cá gần đây được quan tâm để sảnxuất gelatin Tuy chất lượng gelatin chưa ổn định nhưng đây là nguồn nguyên liệu tiềmnăng trong tương lai

1.3.2.2 Một số tính chất của gelatin

a) Khái niệm

Hiện nay có nhiều định nghĩa khác nhau về gelatin

+ Năm 1967, Ranmachandran định nghĩa gelatin là một polypeptide có khối lượng phân

tử lớn có nguồn gốc từ collagen – một thành phần protein chính của mô liên kết – cónhiều trong xương, da và nội tạng

+ Năm 1987, Rose định nghĩa gelatin là từ để chỉ những hợp chất protein có nguồn gốccollagen

+ Năm 1990, tổ chức Y khoa của Mỹ (USP – United States Pharmacopeia) định nghĩagelatin là một sản phẩm phân giải collagen có nguồn gốc từ da, xương của động vật

b) Cấu tạo của gelatin

-Thành phần hóa học:

Thành phần hóa học cơ bản của gelatin bao gồm: 85 – 90% protein, 0.5 – 2% muốikhoáng, 8 – 13% nước

Gelatin có chứa gần đầu đủ các acid amin, ngoại trừ tryptophan và cysteine, cysteine đôikhi chỉ tìm thấy ở dạng vết.

Bảng 1.2: Thành phần phần trăm các amino acid của mẫu gelatin tinh khiết

Thành phần Phần trăm

Aspartic acid 6.7Glutamic acid 11.6

Histidine 0.7

Hydroxyproline 13.3Hydroxylysine 0.8

Cấu trúc của Gelatin được hình thành từ sự liên kết của 18 loại amino acid khác nhau, liênkết theo một trật tự nhất định, tuần hoàn, tạo nên chuỗi polypeptide với khoảng 1000 đơn

vị, hình thành nên cấu trúc bậc 1 Chiều dài chuỗi phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu vàchuỗi có một đầu là nhóm amino, một đầu là nhóm carboxyl Cấu trúc thường gặp củagelatin là Gly – X – Y (với X chủ yếu là nhóm proline còn Y chủ yếu là nhómhydroxyproline) Gelatin chứa nhiều nhóm glycine, proline và 4 – hydroxyproline Cấutrúc cơ bản của chuỗi gelatin, proline và 4-hydroxyproline Cấu trúc cơ bản của chuỗigelatin là: - Ala – Gly – Pro – Arg – Gly – Glu – Hyp – Gly – Pro

Cứ 3 chuỗi polypeptide xoắn lại theo hình xoắc ốc tạo nên cấu trúc bậc 2 Ở cấu trúc bậc

3, chuỗi xoắn đó tự xoắn quanh nó, tạo nên cấu trúc phân tử dạng dây thừng, gọi là “protofibril”

Hình 1.4 Cấu trúc không gian của chuỗi xoắn ốc

Độ bền gel phụ thuộc vào nồng độ gelatin và khả năng hình thành gel Gelatin có khảnăng hình thành và ổn định liên kết hydro với các phân tử nước để hình thành dạng cấutrúc gel ổn định 3 chiều

Gelatin thu từ động vật có Bloom cao hơn và ổn định hơn từ cá

-Độ nhớt tỉ lệ thuận với nồng độ dung dịch và tỉ lệ nghịch với nhiệt độ Dưới 20oC, dungdịch sẽ tồn tại ở dạng gel (trừ nồng độ thấp) Trong khoảng 20 – 35oC, dung dịch vừa tồntại ở dạng gel vừa tồn tại ở dạng dung dịch nhớt hoặc ở dạng chất lỏng có độ nhớt không

ổn định Trên 35oC, các phân tử gelatin trở nên rời rạc, cho dù có tăng nồng độ gelatintrong dung dịch thì chúng vẫn không liên kết với nhau

- pH của dung dịch: độ nhớt của dung dịch gelatin nhỏ nhất tạo điểm đẳng điện (IEP) củaloại gelatin được sử dụng

1.3.2.3 Phân loại gelatin

- Phân loại dựa theo nguồn gốc nguyên liệu

Dựa vào nguồn gốc nguyên liệu để sản xuất ra gelatin, người ta chia gelatin thành hailoại:

Gaelatin cá: gelatin sản xuất từ da các loại cá như cá tuyết, cá trắm cỏ…

- Phân loại dựa theo phương pháp sản xuất

Dựa vào phương pháp sản xuất ra gelatin, người ta chia gelatin thành hai loại:

Gelatin loại A: quá trình sản xuất xử lý bằng acid, dùng khi sản xuất gelatin đi từ da heo.Gelatin loại B: quá trình sản xuất xử lý bằng kiềm, dùng khi sản xuất gelatin đi từ da bò

và xương gia súc

- Phân loại dựa vào hình dáng bên ngoài

Dựa vào hình dáng bên ngoài, người ta chia gelatin thành hai loại:

+ Gelatin dạng hạt

Hình 1.5 Gelatin dạng hạt.

+ Gelatin dạng tấm

Đầu năm 1960, xanthan trở thành sản phẩm thương mại bởi công ty Kelco với tên thươngmại là Kelxan nhưng không thích hợp đến mãi năm 1964.

Năm1969,xanthan đã được tổ chức FDA (the American Foodand Drug Administration)cho phép sử dụng làm phụ gia thực phẩm sau những nghiên cứu và thử nghiệm trên độngvật Nó được phép sử dụng ở các nước: HoaKỳ, Canada, ChâuÂu (1982) Số kí hiệu là

b) Cấu tạo

Acid pyruvic là một thành phần rất quan trọng do nó tác động đến khả năng hòa tan trongnước của polymer xanthan gum Thành phần acid pyruvic trong xanthan khác nhay phụthuộc vào chủng Xanthomonas campestris, điều kiện len men và điều kiện thu hồi sảnphẩm

Xanthan bao gồm những cụm 5 gốc đường được lặp lại, mỗi cụm gồm 2 gốc đường D –glucose, 2 gốc đường D – mantoso, 1 gốc đường D – glucoronate và các gôc acetate,pyruvate với ố lượng thay đổi

Mỗi cụm đợn vị của mạch chính trong chuỗi polysaccharide bao gồm các gốc glucose, liên kết với nhau bằng liên kết β – 1,4 glycoside Yếu tố này giống với câu trúccủa cellulose

β-D-Mạch nhánh gồm 1 gốc glucoronate nằm ở giữa lien kết với 2 gốc mannose Vị trí thứnhất của gốc D – glucoronate liên kết với vị trí thứ nhất của 1 gốc mannose khác

Mạch nhánh liên kết với mạch chính tại vị trí thứ 3 trên gốc cellulose của mạch chính và

vị trí thứ nhất trên gốc mannose của mạch nhánh

Khoảng 1 nửa số gốc manose ở cuối có nhóm axit pyruvic liên kết do nhóm ketal tạovòng vị trí thứ 4 – 6 trên gốc manose

Gốc manose còn lại liên kết với 1 acetyl tại vị trí thứ 6

Mạch nhánh và mạch thẳng xoắn chặt với nhau tạo thành hình dạng bền chặt.

c) Tính chất của Xanthan gum

Tạo dung dịch có độ nhớt

Khi hòa tan trong nước, bị hydrate hóa một cách nhanh chóng, không bị đóng cục tạodung dịch có độ nhớt cao

Xanthan gum có độ nhớt cao Dung dịch có nồng độ khoảng 1% có độ nhớt xấp xỉ 1000

cP khi đo owe 60 v/ph với thiết bị đo dộ nhớt Brookfiled model LVF ở 25oC

ảnh hưởng của muối: đọ nhớt không bị ảnh hưởng khi thêm 1 lượng muối lớn, như trong

259 g/L dung dịch NaCl chỉ làm tăng không đáng kể dộ nhớt của dung dịch xanthan

Tính tương hợp của xanthan

Với ancohol: tuy xanthan không hào tan trực tiếp được alcohol nhưng lại cso khả năngtương thích với nó Những sản phẩm có chứa xanthan trong công thức thành phần thườngchiếm đến 60% dung môi alcohol như ethanol Ta có thẻ sử dụng tính chất làm cocktail,rượu ó mùi chocolate trở nên đặc hơn

Với các loại emnzyme:

hầu hết các dung dịch keo đều bị thái hóa ở 1 giới hạn nào đó bởi có các enzyme có mặttrong thực phẩm như cellulose, pectin, amylase Tuy nhiên, xanthan không bị thoái hóavới chúng

Khả năng kháng lại tác động của enzyme là do sự sắp xếp nhánh chính và nhánh phụ, sựsắp này chống lại tác động của enzyme lên liên kết 1,4 trong nhánh chính

Gel thuận nghịch về nhiệt độ

Gel tạo thành khi làm nguội các hỗn hợp xanthan gum ở trạng thái keo có thể thực hiện

sự chuyển đổi cấu hình xoắn ốc đuôi thành chuỗi đợn bằng cách tôi luyện ở nhiệt độ 40 –

80oC ở cấu hình chuỗi đơn, mạng lưới liên kết yếu đi, hình thành nên trạng thái giả dẻo,làm giảm độ nhớt của dung dịch

Khả năng hydrate hóa

Sự hiện diện của những chuỗi tích đinẹ âm trong phân tử xanthan gum làm tăng khả nănghydrate hóa và tạo nên dung dịch xanthan trong nước lạnh

Việc sử dụng phụ gia thực phẩm là rất phổ biến và không phải lúc nào cũng được sử dụngtrong liều lượng cho phép, vì thế cần phải được phân tích Mục đích của việc phân tíchphụ gia thực phẩm nhằm:

+ Đánh giá chất lượng phụ gia thực phẩm

+ Phát hiện sử dụng phụ gia thực phẩm ngoài danh mục hoặc các loại hóa chất cấm sửdụng trong thực phẩm

+ Lượng phụ gia thực phẩm cho phép sử dụng trong thực phẩm

1.3.4 Alginate

1.3.4.1 Nguồn gốc

Alginate acid là một loại polyumic được chiết suất từ tảo nâu

Alginate thường được chiết bằng kiềm, sau đó được kết tủa bằng acid hay muối calcium.Sau đó trung hòa bằng kiềm hoặc các bazo khác nhau để tạo thành những alginate tươngứng mà ta muốn có: natri alginate, amon alginate, canxi alginate hoặc trietanolaninalginate

1.3.4.2 Tính chất của Alginate

Alginate ở dạng muối tan trong nước , độ nhớt của dung dịch thu được phụ thuộc vàotrọng phân tử và lượng ion trong muối Khác với agar, dung dịch alginate không đông lạingay cả khi làm lạnh đông Việc lạnh đông và làm tan giá dung dịch Na-algilnate khi cómặt ion Ca2+có thể làm tăng độ nhớt của dung dịch

Khi thêm acid hay ion Ca2+ dung dịch Na-algilnate có thể tạo thành gel, màng hay sợi nhờcác tương tác tĩnh điện qua cầu calcium khi ở nhiệt độ phòng pH từ 4 đến 10 Phụ thuộcvào nồng độ calcium,gel tạo ra có thể thuận nghịch( khi nồng độ Ca2+ thấp) hay khôngthuận nghịch và ít đàn hồi ( khi nồng độ Ca2+ cao) Tham gia tạo gel trong trường hợpnày, các tương tác tĩnh điện (qua cầu canxi) có vai trò quan trọng Có lẽ vì thế các gel nàykhông thuận nghịch với nhiệt và ít đàn hồi

Các màng algilnate rất đàn hồi, rất bền, chịu dầu và không dính bết Có thể tạo màngalginate bằng các phương pháp sau :

+ Cho bốc hơi một lớp dung dịch alginate hòa tan trên một bề mặt phẳng

+ Dùng chất kết tủa thích hợp để xử lý màng từ alginate hòa tan

+ Tách ammoniac ra khỏi màng của dung dịch kẽm alginate, nhôm alginate, đồng alginatehoặc bạc alginate hòa tan trong ammoniac dư

Các algilnate tích điện âm nên có thể tạo keo tụ với các chất tích điện dương

Agilnate hấp thụ nước rất tốt, có thể hấp thụ hơn 200 lần khối lượng phân tử của mình

1.3.4.3 Ứng dụng của alginate

+ Trong công nghiệp thực phẩm:

Cho vào sữa bò với nồng độ keo alginate natri 0.1% sẽ chống được hiện tượng các chấtkhông hào tan kết tủa

Khi tinh chế rượu dùng alginate natri 1% để làm trong

Alginate còn dùng trong sản xuất bơ, bánh kẹo, fomat, nước giải khát cũng như các mặthang đông lạnh

1.3.5 Carboxymethyl cellulose (CMC)

1.3.5.1 Nguồn gốc

Carboxymethyl cellulose (CMC) là một dẫn xuất của cellulose với các nhóm

carboxymethyl (CH2COOH) gắn với nhóm hydroxyl của glucopyranose monome tạo nên

trục cellulos Nó thường được sử dụng dưới dạng muối natri như là natri carboxymethyl cellulose.

Carboxylmethyl cellulose được tổng hợp bởi các kiềm - xúc tác phản ứng của cellulose với axit chloroacetic Các cực (hữu cơ axit ) nhóm carboxyl render cellulose tan và phản ứng hóa học

Các tính chất chức năng của CMC phụ thuộc vào mức độ thay thế của cấu trúc cellulose (tức là, bao nhiêu nhóm hydroxyl đã tham gia vào các phản ứng thế), chiều dài chuỗi của cấu trúc trục cellulose và mức độ phân cụm các nhóm thế carboxymethyl

1.3.5.2 Tính chất của CMC

Là chế phẩm ở dạng bột trắng, hơi vàng, hầu như không mùi hạt hút ẩm CMC tan trong

cả nước nóng và nước lạnh

CMC có khả năng tạo đông thành khối vững chắc với độ ẩm rất cao (98%)

CMC không tan trong dung môi hữu cơ như ethanol, glycerol,… Dầu ăn có thể được sử dụng, mặc dù khả năng hòa tan có thể chậm hơn vì dầu ăn tạo lớp vỏ bọc bao phủ các hạt CMC

CMC có thể kết hợp dễ dàng với thành phần hóa học thực phẩm như làm chậm sự kết tinhcủa đường, protein, tinh bột và hầu hết các polymer trung tính

1.3.5.3 Ứng dụng

- Làm dày, tạo đặc cho sản phẩm

- Cải thiện cấu trúc sản phẩm

- Tạo cảm giác ngon miệng

- Tăng khả năng giữ nước

- Ổn định sản phẩm

- Kiểm soát sự hình thành tinh thể đá trong thực phẩm đông lạnh

1.4 Các phương pháp phân tích phụ gia thực phẩm

1.5.1 Nguyên tắc hoạt động

Quá trình chung của sắc ký:

+ Cột sắc ký chuẩn bị với mẫu cần phân tách, giá thể được cân bằng với với dung dịchđệm