Khảo sát tình trạng sử dụng các chất keo ưa nước trong nước quả và sản phẩm nước quả

Ứng dụng của Carrageenan trong công nghiệp thực phẩm ...20 Ảnh hưởng của pH và nồng độ ion Ca đến khả năng tạo đông của Pectin trong sản xuất nước quả ...21 Kết luận...24 Tài liệu tham k

& SẢN PHẨM NƯỚC QUẢ

TP Hồ Chí Minh – 2013

MỤC LỤC

Lời mở đầu 3

Một số sản phẩm có sử dụng keo ưa nước trên thị trường hiện nay 4

1 Sodium carboxylmethyl cellulose (CMC) 4

1.1 Giới thiệu chung 4

1.1.1 Đặc điểm, cấu trúc của CMC 4

1.1.2 Một số tính chất của CMC 5

1.2 Ứng dụng của CMC trong công nghiệp thực phẩm 5

2 Gelatin 7

2.1 Giới thiệu chung 7

2.1.1 Đặc tính và cấu trúc hóa học của Gelatin 7

2.1.2 Một số tính chất của Gelatin 8

2.2 Ứng dụng của Gelatin trong công nghiệp thực phẩm 8

3 Alginate 11

3.1 Giới thiệu chung 11

3.1.1 Đặc tính và cấu trúc hóa học 11

3.1.2 Sự tạo gel của Alginate 12

3.2 Ứng dụng của Alginate trong công nghiệp thực phẩm 12

4 Gum Arabic 14

4.1 Giới thiệu chung 14

4.1.1 Đặc tính và cấu trúc hóa học 14

4.1.2 Tính chất của Gum Arabic 14

4.2 Ứng dụng của Gum Arabic trong công nghiệp thực phẩm 14

5 Agar 16

5.1 Giới thiệu chung 16

5.1.1 Đặc tính và cấu trúc hóa học 16

5.1.2 Cơ chế tạo gel của Agar 17

5.1.3 Các ưu điểm nổi bật của Agar 17

5.2 Ứng dụng của Agar trong công nghiệp thực phẩm 17

6 Carrageenan 19

6.1 Giới thiệu chung 19

6.1.1 Đặc tính và cấu trúc hóa học 19

6.1.2 Tính chất của Carrageenan 20

6.2 Ứng dụng của Carrageenan trong công nghiệp thực phẩm 20

Ảnh hưởng của pH và nồng độ ion Ca đến khả năng tạo đông của Pectin trong sản xuất nước quả 21

Kết luận 24

Tài liệu tham khảo 25

Lời mở đầu

Các hợp chất keo thực phẩm (hay còn gọi là keo ưa nước) thường được ngành công nghiệp thực phẩm và phụ gia gọi theo những ứng dụng của chúng là: các hợp chất tạo ổn định/làm bền, làm đặc và tạo gel Trong tự nhiên các hợp chất này vốn

có sẵn trong các tổ chức sinh vật và chúng có một số chức năng quan trọng giúp sinh vật phát triển tốt Trong công nghiệp thực phẩm, nhiều hợp chất loại này được chiết xuất từ các nguyên liệu tự nhiên bao gồm từ các nguồn thực vật trên cạn, dưới nước cho đến động vật và nuôi cấy vi sinh vật Chúng được đưa vào thực phẩm để tạo ra các tính chất cấu trúc, tính lưu biến và tính chất cảm quan mà người tiêu dùngyêu cầu Sự ứng dụng hiệu quả của keo thực phẩm là một chủ đề hấp dẫn mà nó tiếptục hứa hẹn sự chú ý của các nhà nghiên cứu Trong những năm gần đây, những kỹ thuật nghiên cứu mới đã giúp khám phá và hiểu rõ hơn sự hình thành mạng lưới cấutrúc và sự kết hợp của chúng với các polymer khác Keo thực phẩm có 4 vai trò, lợi ích sau:

- Cung cấp sự tiện lợi

- Cải thiện và nâng cao chất lượng

- Có lợi ích chức năng cho sức khỏe

- Hạ giá thành sản phẩm một cách đáng kể

Về mặt phân loại keo thực phẩm, người ta thường phân theo nguồn gốc, xuất

xứ trong tự nhiên cũng như bản chất tự nhiên hay bán tổng hợp của chúng Gồm: keo thực phẩm tự nhiên và keo thực phẩm bán tổng hợp

Tính chất chung của keo thực phẩm là tạo độ nhớt và tạo gel

Ngoài ra, trong những năm gần đây người ta đã sử dụng một số keo thực phẩmnhư một nguồn chất xơ hòa tan

MỘT SỐ SẢN PHẨM CÓ SỬ DỤNG KEO ƯA NƯỚC TRÊN

THỊ TRƯỜNG HIỆN NAY

1 Sodium carboxylmethyl cellulose (CMC)

1.1 Giới thiệu chung

1.1.1. Đặc điểm, cấu trúc của CMC

CMC là một dẫn xuất của cellulose có tính anion, hòa tan trong nước CMC cótrạng thái bột rời, không mùi vị, màu từ nâu nhạt đến trắng và khá hút ẩm loại cóphẩm cấp cao, tinh khiết, có hàm lượng ≥ 99.5% được gọi là gum cellulose

Đặc tính trong dung dịch và độ hòa tan của CMC sẽ khác nhau tùy thuộc vàogiá trị DP và DS cũng như tính đồng đều của sự thay thế Giá trị DS sẽ cho biết sốnhóm cacboxyl trung bình trên mỗi AGU Về lý thuyết DS có thể đạt đến 3 nhưngtrong thực tế, các sản phẩm CMC thương mại có DS chỉ lên tới 1.5 Nếu DS<0.4,CMC sẽ không hòa tan trong nước Dẫn xuất cellulose là các polymer mạch dài vàkhối lượng phân tử của nó được xác định bởi cả 2 giá trị DP và DS Khi tăng khốilượng phân tử 1 giá trị nhỏ sẽ tạo ra mức tăng lớn về độ nhớt Giá trị DP trung bình

và khối lượng phân tử của một số CMC thương mại được trình bày ở bảng sau:

DP Khối lượng phân tử (Dalton)

1.1.2. Một số tính chất của CMC

- Độ hòa tan:

Độ dài của chuỗi polymer sẽ ảnh hưởng đến độ hòa tan Độ dài giảm sẽ ảnhhưởng đến độ hòa tan, tăng số nhóm thay thế cũng sẽ làm tăng độ hòa tan LoạiCMC có DS thấp v2 sự thay thế kém đồng đều sẽ hoàn tan kém hơn so với loại có

DS cao khi cả 2 loại có cùng giá trị DP

- Tương tác với protein

CMC có tác dụng làm bền các sản phẩm nước giải khát có protein ở pH thấp.Quá trình lên men hoặc việc bổ sung acid trực tiếp sẽ làm đông tụ protein trong sữahoặc sữa đậu nành Bản chất annion của CMC sẽ tạo ra tương tác với protein tíchđiện dương ở gần hoặc tại điểm pH đẳng điện Sự hình thành phức CMC-protein sẽthúc đẩy tính ổn định của sữa và sữa đậu nành có bổ sung acid tạo ra các sản phẩmsữa chua uống và nước giải khát protein có hương vị trái cây

1.2 Ứng dụng của CMC trong công nghiệp thực phẩm:

- Sản phẩm nước giải khát

- Nước giài khát có protein

- Sản phẩm bánh mì

- Sản phẩm bánh bông lan và bánh ngọt

- Sản phẩm mì nui và mì ăn liền

- Sản phẩm kem và đồ tráng miệng đông lạnh

- Sản phẩm kem trang trí bề mặt được tạo xốp

- Sản phẩm qua chiên

Bánh bông lan cuộn hương cam

 Ứng dụng trong sản xuất nước giải khát có hương vị trái cây

Dung dịch CMC có hòa tan cao, độ trong tuyệt vời là các ưu điểm đáng kểdùng rộng rãi trong nước giải khát Các nhà khoa học nhận thấy các dung dịch gum

có tính chất thixotrophy cao tạo ra một cảm giác lỏng, mượt, nhẹ nhàng mà các loại

có tính thixotrophy thấp không có được, các keo thực phẩm có tình thixotrophyđáng kể bao gồm: pectin, CMC, LBG… và tất cả đều được sử dụng phổ biến trongnhiều loại nước giải khát

CMC được dùng trong các loại nước giải khát có hương vị trái cây để tạo racảm giác giống nước ép trái cây ở trong miệng các dẫn xuất cellulose cũng đượcdùng để thay thế đường trong nước giải khát năng lượng thấp hoặc ít ngọt CMCcũng được dùng để tham gia tạo cảm giác mượt mà hoặc làm tròn vị trong nước giảikhát HPC có thể làm giảm hiệu quả độ chua và độ mặn trong nước ép cà chua mà ítảnh hưởng đến hương vị của nó Người ta cũng thấy loại CMC có độ nhớt trungbình làm giảm độ chua đáng kể trong khi chỉ có một ảnh hưởng nhỏ đến độ ngọttrong sản phẩm nước giải khát hương cam

.Nước giải khát hương trái cây

Nhiều loại nước giải khát được bổ sung axit nhằm 2 mục đích: tạo hương vị vàbảo quản do CMC có bản chất anion nên nó có thể có khả năng đệm và làm tăng độ

pH so với sản phẩm không có CMC Vì vậy phải có sự điều chỉnh công thức thíchhợp để tạo ra mouthfeel và hình thái hương vị như mong muốn

2 Gelatin

2.1 Giới thiệu chung

2.1.1. Đặc tính và cấu trúc hóa học của Gelatin

Gelatin là loại keo ưa nước có bản chất là protein thu được từ sự thủy phâncollagen có trong các mô liên kết của động vật, chủ yếu là trong da và xương củaheo, bò, cá… gelatin là một trong vài loại có bản chất hóa học khác biệt với hầu hếtcác loại keo thực phẩm polysaccharide khác Cường độ gel được xác định chủ yếu

từ tỷ lệ của 2 axit amin proline và hydroxyproline so với tổng các axit amin có trong

phân tử hàm lượng của 2 axit amin này cao sẽ tạo ra gelatin có lực tạo gel cao Quytrình kiềm sẽ tạo ra loại gelatin có giá trị IEP trong khoảng 4.5-5.5 trong khi vớiquy trình axit sẽ tạo loại có giá trị IEP trong khoảng 6-9.5 3 đặc tính này là quantrọng để xác định loại gelatin nào thích hợp cho 1 ứng dụng cụ thể.

2.1.2 Một số tính chất của Gelatin

- Độ nhớt và tính hòa tan

Gelatin cò độ hòa tan rất tốt và khả năng giữ nước cao Nó có thể trương nởtrong nước lạnh hoặc nước ấm và có thể kết hợp với lượng nước gấp 10 lần so vớikhối lượng của nó Dung dịch gelatin có độ nhớt thấp và dễ dàng xử lý ngay ở nhiệt

độ khá thấp, khoảng 50-700C Độ nhớt của gelatin phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ,hàm lượng ion, pH và khối lượng phân tử của gelatin

- Cường độ tạo gel

Độ mạnh của gel phụ thuộc vào nồng độ, độ pH, nhiệt độ và thời gian gianhiệt, hàm lượng các chất ion Hàm lượng các chất ion càng thấp, cường độ gel và

 Trong sản phẩm sữa chua trái cây:

Gelatin đặc biệt có ích khi sản xuất loại sữa chua trái cây vì chắc chắn sẽ có sựtách nước từ trái cây nếu không có chất làm ổn định Gelatin có thể cho vào sữachua như trường hợp sản phẩm sữa chua hoặc cho vào trong giai đoạn chuẩn bị tráicây nếu nó không được trộn với sữa chua Do sự liên kết nước trong dịch trái cây,

gelatin ngăn chặn sự khuếch tán nước vào trong sản phẩm Đặc tính quan trọng củayaourt trái cây là cấu trúc, gelatin có thể là một trong những tác nhân cải thiện cấutrúc, làm tăng độ nhớt, làm giảm sự tách nước, cải thiện cảm giác ngon miệng vàgiảm được giá thành sản phẩm.

Sữa chua trái cây Sữa chua hương trái cây

Yaourt được khuấy trộn với mứt đông để tạo sự đồng nhất giữa khối đôngyaourt và thịt quả Khi tỷ lệ gelatin tăng thì độ cứng chắc của yaourt càng tăng

Tỷ lệ gelatin bổ sung (%) Độ cứng Độ tách nước (%)

 Ghi chú: các trung bình nghiệm thức đi kèm với các chữ cái giống nhau trêncùng một cột không khác biệt ý nghĩa thống kê, mức độ ý nghĩa 5%

Khi tăng lượng gelatin bổ sung, độ tách độ tách nước của yaourt giảm đáng kể

do tác dụng giữ nước của gelatin khi liên kết mạng với casein trong khối đôngyaourt tăng khi lượng gelatin bổ sung tăng Tuy nhiên khi sử dụng lượng lớn gelatinvới độ Blomm cao sẽ dẫn đến sản phẩm có cấu trúc giống như dạng thạch (jelly) vàxuất hiện cảm giác lạ khi ăn sản phẩm

 Sản phẩm kẹo

Gelatin dùng làm kẹo không nên ngâm nước quá nhiều, vì sau khi đánh trộnkhông thể làm bốc hơi nước, làm cho hàm ẩm trong kẹo quá cao, kẹo trở nền quámềm, rất dễ bị biến dạng

Nhiệt độ nước ngâm thấp hoặc quá cao đều gây ảnh hưởng tới khản năng đông

tụ của gelatin Nếu nhiệt độ nước ngâm thấp, khả năng hút nước và trương nở củagelatin kém khi gia nhiệt nước ngâm Nếu nhiệt độ nước ngâm cao, gelatin dễ bịbiến tính làm mất khả năng đông tụ, do bản chất của gelatin là một protein nêndễ bịbiến tính ở nhiệt độ cao Gelatin ngâm trong thời gian ngắn, sản phẩm không đạtcấu trúc mềm như mong muốn Nếu ngâm quá lâu, gây lãng phí thời gian sản xuất

Kẹo mềm vị trái cây

Công thức cấu tạo của acid alginic

3.1.2. Sự tạo gel của Alginate

- Một tính chất quan trọng của alginate là tính chất tạo gel của chúng Trongđiều kiện nhiệt độ cao ở trạng thái sôi và khi làm nguội sẽ trở thành dạng gel.Thông thường alginat kết hợp với ion Ca2+ tạo gel như hình vẽ

- Các alginat có khả năng tạo gel khi có mặt của ion Ca2+ và acid Có thể tạogel acide ở pH < 4 (khoảng 3.4) thường dùng kết hợp với pectin (HMP).Tham gia tạo gel các tương tác tĩnh điện qua cầu nối Ca2+ có vai trò quantrọng, vì thế các gel này không thuận nghịch với nhiệt và ít đàn hồi

 Kết hợp alginate và pectin

Khi sử dụng pectin riêng rẽ thì chỉ tạo được gel ở nồng độ đường cao và pHthấp Khi alginat Na được thêm vào thì gel được thành lập ở nồng độ chất khô thấphơn và khoảng pH rộng hơn Trái cây giàu pectin như táo sẽ tạo gel với với alginatnatri sau khi chế biến

Mạng gel cứng thành lập khi alginat natri chứa nhiều dạng G, gel mềm khialginat natri chứa nhiều dạng M Sự trợ lực pectin - alginat là một trong những nộiphản ứng quan trọng của alginat với chất keo khác và là một trong những chỉ sốkinh tế quan trọng trong khi sử dụng các chất keo tạo cấu trúc

Khả năng tạo gel của alginat phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nguồn canxi,alginat, chất tạo phức, pH, sự h òa tan và nhiệt độ

3.2 Ứng dụng của Alginate trong công nghiệp thực phẩm:

- Sản xuất thực phẩm tái cấu trúc

- Sản xuất các loại nhân bánh bền nhiệt

- Sử dụng alginate trong sản xuất sữa.

Thường natri alginat được sử dụng nhiều nhất và là hợp phần tạo kết cấu chonhiều sản phẩm Trong sản phẩm natri alginat là chất làm đặc, làm dày để ổn địnhcác bọt cũng như để tạo cho nước quả đục những thể đặc biệt Một hợp chất củaacid alginic có tên là lamizell một alginat kép của natri và canxi với một tỷ lượngnhất định Lamizell tạo ra được một độ nhớt đặc biệt và cho khả năng ăn ngonmiệng cũng được quan tâm trong sản xuất thực phẩm Bên cạnh đó, natri alginatcòn được dùng làm chất bảo vệ kem đá vì nó có nhiều tác dụng đối với sản phẩmnhư:

- Ngăn ngừa tạo ra tinh thể đá thô

- Ức chế hoàn toàn sự tạo thành tinh thể của lactose

- Nhũ hóa các cầu béo

- Làm bền bọt

- Tạo ra độ nhớt cao

- Tạo ra gel có khả năng giữ nước tốt

- Làm cho kem không bị tan chảy

 Ứng dụng trong sản xuất các loại nhân bánh bền nhiệt

Trong sản xuất các loại bánh nướng có nhân kem hoặc nhân mứt, nếu các loạinhân này không bền nhiệt thì quá trình nướng sẻ phá hủy cấu trúc của chúng Dựavào tính chất bền nhiệt, giữ ẩm tốt của alginate, giúp giữ cấu trúc của nhân, tránhlàm cho nhân bị biến dạng trong quá trình nướng

4.1.2 Tính chất của Gum Arabic

- Arabic tan được trong nước, không tan trong chất béo, có độ nhớt thấp Cóthể hòa tan đến nồng độ dung dịch 55% Gum Arabic hoàn toàn có thể hòatan trong nước lạnh trong khi các loại gum khác không thể hoặc bị tạo huyềnphù ở dạng keo hoặc hòa tan không hoàn toàn

- Độ nhớt cua Arabic phụ thuộc vào pH và nồng độ muối Ở nồng độ cao làchất keo kết hợp với các quá trình sấy sản phẩm rất hiệu quả Arabic rất ổnđịnh trong môi trường acide, vì vậy arabic sử dụng rất tốt cho việc ổn địnhmùi của nước quả Giá trị pH tự nhiên của dung dịch Arabic là 3,9 - 4,9 là do

sự hiện diện của acide gluconic Khi thêm acide hoặc kiềm có thể làm thayđổi độ nhớt và diện tích tiếp xúc của dịch keo, pH thấp thì độ nhớt thấp vàngược lại Độ nhớt đạt tối đa khi pH= 5,5

4.2 Ứng dụng của Gum Arabic trong công nghiệp thực phẩm:

- Trong sản xuất kẹo

- Trong sản phẩm áo và lăn viên

- Sản phẩm hệ nhũ

- Sản phẩm bao vi nang…

Kẹo dẻo phủ đường hương trái cây

Gum Arabic là tác nhân tăng độ dày, tạo gel, tạo bọt, tạo dung dịch có độ nhớtmịn, giữ mùi, giữ ẩm, có 2 chức năng quan trọng:

- Làm chậm hoặc ngăn chặn sự kết tinh của đường

- Nhũ hóa chất béo và phân bố chất nhũ tương đều trong sản phẩm

Có thể sử dụng gum arabic làm chất ổn định trong rượu Nó có tác dụng làmtăng vị cảm nhận đối với rượu hoa quả và duy trì độ tươi của rượu do hương liệu,một số chất màu, vitamin… không hòa tan hoặc phân tán trong nước nên không thể

sử dụng chúng trong sản xuất nước giải khát Người ta dung tính chất tạo nhũ củaArabic để nhũ hóa chúng, tạo ra các sản phẩm nhũ tương đậm đặc có thể phân tántrong nước dịch này được pha vào sản phẩm nước giải khát như là nguyên liệu tạohương vị, màu sắc, bổ sung dinh dưỡng… nhũ tương này thích hợp cho các loạinước giải khát có pH thấp (hương vị cam, chanh…) vì gum Arabic bền trong môitrường acid, không bị thủy phân ngay cả khi pH = 2

Nước giải khát hương cam, chanh

5 Agar

5.1 Giới thiệu chung

5.1.1 Đặc tính và cấu trúc hóc học:

- Agar là loại keo thực phẩm thuộc nhóm polycacharide được chiết xuất từ một

số loài tảo đỏ Rhodophyceae thuộc hai loài Gelidium và Gracilaria, trong đóagar từ loài Gelidium cho cấu trúc gel mạnh hơn

- Vai trò của agar trong thực phẩm đã được Codex xếp vào nhóm phụ gia tạogel, làm đặc, chất ổn định

- Agar không tan trong nước lạnh và khi đun nóng lên chúng kết hợp với nướctạo thành trạng thái hydrate hóa

- Khi hạ nhiệt độ xuống khoảng 40oC, chúng tạo ra một trạng thái gel cứng,giòn, dễ gãy Khi gia nhiệt lên 85oC, gel lại bị chảy ra ở dạng lỏng

- Agar là một hỗn hợp gồm 2 thành phần polysaccharide, một thành phầnchính có thể tạo gel chắc, trung tính gọi là agarose và một thành phần phụ tạogel yếu, tích điện gọi là agaropectin