PHỤ GIA THỰC PHẨM

- Carotenoid khi bị oxyhoá tạo hợp chất có mùi thơm như các aldehide không no hoặc ketone đóng vai trò tạo hương thơm cho trà 2.3.3.1 số yếu tố ảnh hưởng đến độ bền màu của carotenoid -

- Gồm các phân tử đường đơn như

trí 3,5 hoặc 7-hydroxyl

CẤU TẠO CHUYỂN HÓA

- Trong môi trường nước các anthocyanin tự

nhiên giống như chất chỉ thị pH

- Đỏ ở pH thấp, đỏ xanh ở pH trung gian, và

không màu ở pH cao

- Tại pH đã cho, tồn tại một cân bằng giữa 4 cấu

trúc của anthocyanin và aglycone: quinonoidal

(anhydro) bazo (A) màu xanh, cation flavylium

(AH+ ) màu đỏ, carbinol pseudobase (B), và

chalcone (C) không màu

1.3. Tính chất

- Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vô định hình là hợp chất khá phân cực nên tan tốt trong dung môi phân cực

- Có bước sóng hấp thụ trong miền nhìn thấy, hấp thụ cực đại tại bước sóng 510÷540 nm

- Thường có màu đỏ hoặc xanh

- Khi đun nóng lâu trong nước, anthocyanin bị phá hủy một phần

Các yếu tố ảnh hưởng tới tính chất của anthocyanin

 PH >7 có màu xanh

 PH < 7 có màu đỏ

 PH = 1 thường ở dạng muối oxonium màu cam đến đỏ

 PH= 4÷5 có thể chuyển về dạng baze cacbinol hay baze chalcon không màu

 PH= 7÷8 lại về dạng baze quinoinal anhydro màu xanh

2 CHẤT MÀU CAROTENOID

2.1. Khái niệm

- Carotenoid là một dạng sắc tố hữu cơ chất màu, tạo ra đa phần các màu vàng, da cam, đỏ trong rất nhiều các loại hoa quả (gấc, chanh, đào, mơ, cam, nho…), rau (cà rốt, cà chua…), nấm và hoa Chúng cũng có mặt trong các sản phẩm động vật như trứng, tôm hùm, cá…

- Nó có tự nhiên trong thực vật và các sinh vật quang hợp khác, con người thì không thể tự

tổng hợp ra được

- Nhóm chất màu hòa tan trong chất béo mà không tan trong nước có màu từ vàng nhạt đến

đỏ sậm tùy cấu trúc phân tử

- Có khoảng 600 loại carotenoid khác nhau trong đó có 50 loại hiện diện trong TP

- Carotenoid giúp chống các tác nhân oxy hóa bên ngoài

- Thường được dung như một chất phụ gia bổ sung màu cho thực phẩm

2.2. Cấu tạo

- Tất cả hợp chất Carotenoid có thể được xem như dẫn xuất của lycopen

- Hợp chất carotenoid( C40) bị mất 1 nhóm đầu thì gọi là Apocarotenoid

- Đây là những chất màu quan trọng

- Đặc điểm cấu trúc nổi bật nhất, đặc trưng cho màu thấy được của caroteinoid là chuỗi polyen liên hợp

- Các carotenoid được cấu tạo từ 8 đơn vị isoprene liên tiếp nhau ở trung tâm phân tử tạo nên cấu trúc đối xứng hợp chất Hydro carotenoid như Keto, methoxyl, epoxy, acid được gọi chung là Xantophin

- Đa số là vòng 6 cạnh hoặc 5 cạnh ở 1 đầu hoặc 2 đầu

2.3. Tính chất

2.3.1.Tính chất vật lý

- Màu sắc: carotenoid tự do tạo màu kem, vàng, cam , hồng, đỏ, không có màu Dạng

carotenoprotein tạo dãy màu từ xanh lá, tím, xanh dương, và đen khi đun nóng sẽ chuyển sang màu đỏ do protein bị biến tính

- Kết tinh ở dạng tinh thể, hình kim, hình khối lăng trụ, đa diện, dang lá hình thoi

- Hấp thụ ánh sáng mạnh : chuỗi polyene liên hợp đặc trưng cho màu thấy được của

caroteinoid Dựa vào quang phổ hấp thu của nó, người ta thấy khả năng hấp thụ ánh sáng phụ thuộc vào nối đôi liên hợp, phụ thuộc vào nhóm C9 mạch thẳng hay mạch vòng, cũng như vào nhóm chức gắn trên vòng Ngoài ra trong mỗi dung môi hoà tan khác nhau, khả năng hấp thụ ánh sáng tối đa cũng khác nhau với cùng 1 loại Khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh, chỉ cần 1 gam cũng có thể thấy bằng mắt thường

- Hòa tan trong chất béo, các dung môi chứa clor và các dung môi không phân cực khác

(trừ Bixin, Astaxanthin, Crocin) làm cho hoa quả có màu da cam, màu vàng và màu đỏ

- Carotenoid trong tự nhiên ở dạng đồng phân trans ổn định hơn Dạng đồng phân trans sẽ xoắn 180o dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, ánh sáng và bức xạ

2.3.2.Tính chất hóa học

- Không hòa tan trong nước, rất nhạy đối với axit và chất oxi hóa, bền vững với kiềm Do

có hệ thống nối đôi liên hợp nên nó dễ bị oxi hóa mất màu hoặc đồng phân hóa, hydro hóa tạo màu khác

- Các tác nhân ảnh hưởng đến độ bền màu: nhiệt độ, ánh sáng, phản ứng oxi hóa trực tiếp, tác dụng của ion kim loại, enzym, nước

- Dễ bị oxi hóa trong không khí => cần bảo quản trong khí trơ, chân không Ở nhiệt độ thấp nên bao kín tránh ánh sáng mặt trời

- Carotenoid khi bị oxyhoá tạo hợp chất có mùi thơm như các aldehide không no hoặc ketone đóng vai trò tạo hương thơm cho trà

2.3.3.1 số yếu tố ảnh hưởng đến độ bền màu của carotenoid

- Yếu tố hóa học

- Nhiệt độ

- Ánh sáng

2.3.4.Biến đổi của carotenoid trong quá trình gia công chế biến thực phẩm

- So với chlorophyl, carotenoid bền vững hơn nhiều đối với tác động của nhiệt độ và môi trường chế biến

- Carotenoid lại không tan trong nước nên hầu như không bị tổn thất khi ngâm rửa rau quả

Vì vậy trong điều kiện chế biến bình thường, màu của các sản phẩm tạo nên bởi các carotenoid không bị biến đổi

- Do tính hòa tan trong chất béo nên khi xào rán những loại rau quả có chứa nhiều carotenoid như cà rốt, cà chua, ớt… thì một phần carotenoid trong thực phẩm sẽ hòa tan trong chất béo có màu vàng da cam, làm tăng màu sắc hấp dẫn của món ăn vừa làm cho khả năng hấp thu của cơ thể đối với carotenoid

- Carotene khá bền với nhiệt độ nhưng nhiệt độ cao bị phá hủy gián tiếp thông qua sự oxy hóa các acid béo chưa no

2.3.5.Bảo vệ màu vàng carotenoid

- Xây dựng một quy trình kỹ thuật gia công nguyên liệu và bán thành phẩm để bảo toàn được tối đa các màu tự nhiên có sẵn nguyên liệu

- Tách ra, cô đặc và bảo quản các chất màu từ chính thực vật đó hoặc từ các nguyên liệu khác giàu màu, các chất màu tự nhiên cô đặc có thể dùng để nhuộm màu chính ngay nguyên liệu mà từ đó ta thu được chất màu hoặc cho những dạng nguyên liệu hoàn toàn khác.

2.4. Phân loại

2.4.1.Theo cấu trúc hóa học

- Loại chỉ chứa C, H như α, β_carotene, lycopen

- Loại có chứa nhóm chức có mặt O như lutein, xanthophyll

thực vật có màu vàng hay đỏ…

β – carotene Trong rau sống màu xanh

thẵm, và rau quả có màu

đỏ ,cam ,vàng,…

hydroxy

rau bina, tỏi tây…

Hợp chất keto

Astarxan thin

Trong mai và giáp của cua, tôm

Canthaxan thin nấm, động vật thân mềm ở biển

Hợp chất

epoxide

Violaxanthin Violaxathin có mặt trong nước ép cam và cũng có trong lá xanh Mutatoxan

thin Mutatoxanthin cũng có nhiều trong cam.

Lucaxanthin Lucaxanthin chính là thành phần carotenoid chính của quả cam

Auroxanthin Tạo màu vàng, cam cho thực phẩm Neoxanthin Tạo màu vàng, cam trong thực phẩm

Hợp chất di

carboxylic a

cid và ester

Crocetin Chất này tạo nên màu vàng của cây nghệ tây

Chlorophyll là dẫn xuất của porphyrin có khung cơ bản là porphin và các dẫn xuất : dihydroporphin

và tetrahydroporphin.Porphin gồm 4 vòng pyrol nối với nhau bởi cầu nối methyl –CH=

Phân tử diệp lục không đối xứng, nó còn có thêm 1 vòng phụ pentanol gồm các nhóm carbonyl và carboxyl liên kết với methanol

Trong phân tử Chlorophyll,các nhóm thế được gắn vào các vòng pyrol và một nguyên tử Mg ở vị trí trung tâm liên kết với 4 nguyên tử nitrogen,được định vị nhờ 2 liên kết cộng hóa trị và 2 liên kết cho nhận Do đó, Chlorophyll là một hợp chất Mg – porphyrin

• Chlorophyll a: C55H72O5N4Mg

- Phân tử lượng M = 893,48

- Có màu lam tinh thể hình lá dày

- Không tan trong nước,tan ít trong ether dầu hỏa, tan trong etanol,aceton,benzen…

- Tnc (nhiệt độ nóng chảy) = 117 – 120 0C

• Chlorophyll b: C55H70O6N4Mg

- Phân tử lượng M = 907,46

-Bị phân hủy nhanh hơn Chlorophyll a

-Bột vi tinh thể xanh lá cây

- Không tan trong nước,tan ít trong ether dầu hỏa, tan trong etanol,aceton,benzen…

- Tnc (nhiệt độ nóng chảy) = 120 – 130 0C

Ngoài ra còn có chlorophyll c và chlorophyll d:

• Chlorophyll c: Không tan trong nước,ít tan trong ether dầu hỏa , tan trong ethanol, aceton, ethylaceton…

• Chloropyll d: Không tan trong nước, ít tan trong ethanol, aceton, benzen…

4.Tính chất:

4.1 Tính chất vật lý

-Chlorophyll hấp thu mãnh liệt ánh sáng có bước sóng từ đỏ đến xanh (chàm)

-Chlorophyll có màu xanh lá cây, nó thường che các sắc tố khác như carotenoids, anthocyanin…-Rất dễ biến màu khi thực vật biến đổi sinh lý (thay đổi mùa, sau thu hoạch…)

- Không tan trong nước, nhưng khi đứt nối phytol nó trở thành tan Tan trong dung môi hữu cơ phân cực

- Khó giữ ổn định trong bảo quản

- Khi tế bào sống chlorophyll ở dạng phức chất với protein, khi tế bào chết protein biến tính, chlorophyll tách ra và dễ tham gia phản ứng hóa học

4.2 Tính chất hóa học:

-Trong quá trình chế biến và bảo quản rau quả diệp lục tố thường mất đi Diệp lục dễ bị chuyển hóa hoặc thoái biến cả trong và ngoài tế bào thành 1 loạt các dẫn xuất nâu và xanh oliu hoặc thành các phân tử ko màu có khả năng phát huỳnh quang hoặc không do quá trình làm mất màu diệp lục bằng hóa chất hay ánh sáng

+Các sản phẩm có màu nâu oliu gồm: pheophytin, pheophorbide, pỷopheophytin và pyropheophorbide

+Các sản phẩm màu xanh oliu: chlorophyllide, pyrochlorophyll và đồng phân của chlorophyll

là hydroxychlorophyll

 Tác dụng của nhiệt độ và acid

Dưới tác dụng của nhiệt độ và môi trường acid của dịch bào, màu xanh bị mất đi Một mặt là

do protein bị đông tụ làm vỏ tế bào bị phá hủy, mặt khác là do liên kết giữa chlorophyll và protein bị đứt làm chlorophyll dễ bị hydro thay thế tại vị trí Mg để thành lập chất pheophytin có màu olive Chlorophyll b bền nhiệt hơn chlorophyll a

Chlorophyll + 2HX → MgX2 + Pheophytin (màu sẫm olive)

Vì vậy những sản phẩm thực phẩm chua như lá me bị mất màu xanh và có màu oliu ngay trong quá trình trần

Chlorophyll (màu xanh) → Pheophytin (màu olive)

Trong môi trường acid mạnh, đun nóng, pheophytin có thể bị thủy phân liên kết este với rượu phytol tạo thành hợp chất pheophorbide

 Dưới tác dụng của kiềm nhẹ:

Khi cho tác dụng với kiềm nhẹ (carbonat kiềm và kiềm thổ) thì chúng sẽ trung hoà acid và muối acid của dịch bào và tạo nên môi trường kiềm làm chlorophyll bị xà phòng hoá cho sản phẩm

có màu xanh đậm, đó là các muối phức tạp có Mg gọi là chlorophylin hay chlorophylic

Chloropyll a + 2 NaOH C32H30ON4Mg(COONa)2 + CH3OH + rượu phitol

ChlorophilinChloropyll b + 2 NaOH C32H28O2N4Mg(COONa)2 + CH3OH + rượu phitol

ChlorophilicCác hợp chất muối hay acid có Mg ở trung tâm còn giữ màu xanh lá cây Tuy nhiên pH cao sẽ làm cho các vitamin như B1, C bị hư hỏng nhanh chóng

 Tác dụng của enzyme

Enzyme chlorophylase xúc tác thủy phân chlorophyll tạo thành chlorophyllide và giải phóng rượu phytol.Enzyme này thường được định vị trong các sắc lạp, khá bền với nhiệt và chỉ được hoạt hóa trong thời gian chín.Nhiệt độ tối thích của enzyme này là 600C – 820C, độ hoạt động giảm ở nhiệt độ trên 800C và vô hoạt ở 1000C.Độ hoạt đông của chlorophyllase còn tùy thuộc tuổi của thực vật

Enzyme chlorophyllase bị ức chế bởi phosphatidyglycerol và phosphatidylcholine; tuy nhiên khi có sự hiện diện của ion magie thì sự ức chế này sẽ bị đình chỉ

Chlorophyllide tạo thành có thể bị thay thế magie ở trung tâm bằng hydro trong môi trường acid tạo thành pheophorbide

 Tác dụng với kim loại

Dưới tác dụng của sắt, thiếc, đồng, nhôm thì magie trong chlorophyll sẽ bị thay thế và cho các màu khác nhau:

- Với sắt sẽ cho màu nâu

- Với thiếc và nhôm sẽ cho màu xám

- Với kẽm, đồng sẽ cho màu xanh sáng

 Dưới tác dụng của ánh sáng và oxy:

Chlorophyll cũng có thể bị oxy hóa do oxy và ánh sáng (quang oxy hóa), do tiếp xúc với các lipit

đã bị oxy hóa hoặc do tác dụng của enzyme lipooxidase Các quá trình này có thể xảy ra trong rau quả nhất là quá trình sấy rau bảo quản ở độ ẩm tương đối dưới 30%.Còn khi độ âm tương đối của không khí cao hơn thì thì chloropyll biến thành feofitin Một số hợp chất bay hơi có thể làm tăng (etylene) hoặc giảm (khí CO2) sự biến đổi của chlorophyll

4.3 Tính chất quang hóa của chlorophyll

-Mỗi loại sắc tố khác nhau sẽ có 1 phổ hấp thu duy nhất Chloropyll a và b có phổ hấp thu mạnh nhất

pử 600 – 675 nm và 400 – 475 nm Phổ hấp thu mạnh nhất của các peak phụ thuộc vào tính phân cực của dung môi

-Màu xanh của chloropyll a và b là do kêt quả hấp thu ở vùng quang phổ đỏ và xanh lam Nói chung

cả 2 loại chlorophyll a và b đều không hoặc hấp thu rất ít ánh sáng màu xanh, điều này giải thích màu xanh của diệp lục Thực ra màu xanh của diệp lục không phải là màu xanh thuần khiết mà là kêt quả

ở vùng quang phổ xanh lam (430 nm) và đỏ (662 nm) Ngoài ra màu của diệp lục còn phụ thuộc và nhân Mg trong phân tử

-Nếu nhân Mg trong phân tử chloropyll bị thay thế bởi 1 số ion kim loại khác thì màu của chlorophyll

sẽ thay đổi.Ví dụ:

+Với Fe: Cho màu nâu

+Với Sn, Al : cho màu xám

+Với Cu cho màu xanh sáng

-Ở đây hợp chất của chlorophyll với Cu có khả năng xà phòng hóa,cải thiện tính tan trong nước và bền hơn nhưng do không tồn tại trong tự nhiên nên không được coi là chloropyll tự nhiên

Hiện tượng huỳnh quang của diệp lục: Khi điện tử bị kích động, diệp lục có thể phát ra năng lượng dạng không bức xạ ( dạng nhiêt) hay bức xạ (dạng huỳnh quang và lân quang)

• Huỳnh quang: sự phát sáng ngắn hạn dưới tác động của năng lượng, hết tác động là hết phát sáng

• Lân quang: sự phát sáng dài hơn, hết tác động vẫn còn phát sáng được 1 thời gian nữa rồi mới tắt

4.4 Sự mất màu của chloropyll

- Chlorophyll tồn tại trong cây bền vững với không khí và ánh sáng, Khi ánh sáng mạnh lục lạp có khả năng quay bề mặt tiếp xúc nhỏ nhất của mình về phía ánh sáng Tuy nhiên, khi cường đô ánh sáng quá mạnh hoăc thiếu CO2 hoặc dưới tác dụng của đôc chất nào đó thì quang hợp của cây bị kiềm hãm trước tiên,sau đó cây bị vàng và bị mất màu dần.

- Sự mất màu của chloropyll còn thay đổi theo quá trình phát triển của cây, lúc cây còn non diệp lục

dễ bị mất màu hơn khi cây già

- Sự bền vững của chloropyll trong tế bào là do chúng nằm trong phức hệ với protein lipoid bảo vệ Nhưng dung dịch chloropyll ngoài ánh sáng và môi trường có oxi thì sự mất màu xảy ra, do sự oxy hóa dưới tác dụng của ánh sáng:

Chlorophyll + hv Chlorophyll*(trạng thái kích thích)

Chloropyll*+ O2 ChlO2 ( trạng thái oxy hóa không màu)

-Chlorophyll trong thời kỳ quang hợp được che chở bởi carotenoids và các lipid khác Khi già cổi, trong trường hợp chlorophyll bị trích, hay tế bào bị hư, chlorophyll sẽ bị oxy hóa, trở nên nhạt màu

và hóa trắng Sự phân hủy do ánh sáng phá vỡ vòng pyrole thành các phân tử nhỏ Các oxygen độc thân hay gốc –OH tự do sẽ tác dụng sâu sắc tới vòng pyrole dẫn đến sự phá vỡ vòng porphyrin và làm mất màu.Chlorophyll có thể bị oxy hóa dưới tác dụng của enzyme lipoxidase

2 Cấu tạo

-Các thành phần hóa học của Gum Arabic phức tạp, bao gồm một nhóm các đại phân tử đặc

trưng bởi một tỷ lệ cao của các carbohydrate (khoảng 97% ) , trong đó có chủ yếu bao gồm D- galactose và L- arabinose và một tỷ lệ thấp của protein (<3%)

-Thành phần hóa học của họ thay đổi với các nguồn, khí hậu, thời tiết, độ tuổi của cây, nhưng dữ liệu phân tích điển hình được đưa ra trong bảng:

- Trong thực tế, cả hai gum từ 2 loại keo có dư lượng đường tương tự nhưng keo seyal gum

có hàm lượng axit rhamnose, glucuronic, nitro thấp hơn và hàm lượng các arabinose và 4 -O- methyl axit glucuronic cao hơn keo Senegal Phép quay cụ thể cũng hoàn toàn khác nhau

Gum được thu hoạch từ cây keo Senegal bởi vì nó có đặc tính vượt trội hơn keo khác, và do đó

nó là kẹo cao su này đã chiếm ưu thế trong thương mại quốc tế

Gum đang được giao dịch với số lượng lớn, và được chia thành ba loại :

Loại 1 (tốt nhất) : trong lớn, mảnh hình con sâu hoặc tròn và có màu vàng trắng, màu nhạt hoặc nâu.

Loại 2 : có hình con sâu hoặc phân nhánh, và có kích thước nhỏ hơn và thường tối hơn màu sắc hơn

so với chất lượng hàng đầu

Loại 3 : Có dạng hạt nhỏ màu nâu.

4 Tính chất

Tính chất vật lý

Ở dạng bột màu trắng hoặc màu trắng ngà, tan được trong nước, không tan trong chất béo, có

độ nhớt thấp Có thể hòa tan đến nồng độ dung dịch 55% Gum Arabic hoàn toàn có thể hòa tan trong nước lạnh trong khi các loại gum khác không thể hoặc bị tạo huyền phù ở dạng keo hoặc hòa tan không hoàn toàn.Đồng thời Gum Arabic rất ổn định trong môi trường acide, vì vậy arabic sử dụng rất tốt cho việc ổn định mùi của nước quả

Tính chất hóa lý

Gum Arabic là một vật liệu không đồng nhất có cả hai đầu ưa nước và kỵ nước.Phản ứng hóa

lý của Gum Arabic có thể bị xử lý tùy thuộc vào sự cân bằng của tương tác ưa nước và kỵ nước Tính chất chức năng Gum Arabic liên quan chặt chẽ tới cấu trúc của nó, mà xác định, ví dụ, độ hòa tan, độ nhớt, độ tương tác với nước và dầu trong một nhũ tương, khả năng microencapsulation

Sự thay đổi độ nhớt theo nồng độ

arabic được biểu diễn bằng đồ thị sau:

về phía pha nước, chống kết tập của các giọt nước bởi lực đẩy tĩnh điện

+ Liên kết trong phân tử

Polysaccharides có xu hướng liên kết trong dung dịch nước Các phân tử liên kết sâu sắc có thể ảnh hưởng đến chức năng của chúng trong một ứng dụng cụ thể do ảnh hưởng của nó trên trọng lượng phân tử , hình dạng và kích thước , mà quyết định cách phân tử tương tác với các phân tử khác

và nước Có một số yếu tố như hydro liên kết, liên kết kị nước , một tổ chức trung gian bởi các ion , điện tương tác , mà phụ thuộc vào nồng độ và sự hiện diện của các thành phần protein có ảnh hưởng đến khả năng hình thành các phức siêu phân tử

Gum Arabic dễ dàng hòa tan trong nước để cung cấp các giải pháp rõ ràng khác nhau, màu sắc từ vàng nhạt đến nâu cam và có độ pH ~ 4,5

Cấu trúc cao phân nhánh của Gum Acacia Senegal làm phát sinh các phân tử nhỏ gọn với độ nhớt thủy động lực học tương đối nhỏ So sánh độ nhớt của kẹo cao su với Xanthan Gum và natri

carboxymethylcellulose , thì tất cả chúng đều có độ dày chung.

Đặc tính chức năng quan trọng khác của Gum Arabic là khả năng hoạt động như một chất chuyển thể sữa cho tinh dầu và hương vị Hiện nay, chúng ta biết rằng các cao giàu thành phần protein khối lượng phân tử hấp phụ ưu tiên lên bề mặt của các giọt dầu Dự kiến các chuỗi polypeptide kỵ nước hấp thu và neo các phân tử bề mặt trong khi các khối carbohydrate ức chế keo tụ

và sự hợp nhất thông qua điện và steric repulsions Vì chỉ có một phần của Gum Arabic được tham gia vào quá trình nhũ tương hóa, sự tập trung cần thiết để sản xuất nhũ tương là cao hơn nhiều so với protein tinh khiết Ví dụ , để sản xuất một nhũ tương dầu cam 20 % thì nồng độ arabic kẹo cao su của ~ 12% là bắt buộc Sau khi hình thành nhũ tương có thể duy trì ổn định trong thời gian dài ( vài tháng) và không có bằng chứng của sự hợp nhất xảy ra Độ hòa tan của Gum Arabic kéo dài gây ra các thành phần để proteinaceous tủa trong dung dịch do đó ảnh hưởng đến Gum nhũ tương hóa

Tính chất chức năng

Gum Arabic là một Chất nhũ hóa linh hoạt, là một hydrocolloid đa năng có nhiều ứng dụng

Nó là một chất chuyển thể sữa cao , Gum Arabic bột khô phun được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nước giải khát và hương vị nhũ tương và các chất thay thế bữa ăn

Độ nhớt thấp và có đặc tính kết dính, Gum Arabic là một thành phần tuyệt vời cho lớp phủ ngũ cốc , kẹo, và đồ ăn nhanh Đối với các sản phẩm bánh, Gum Arabic của ràng buộc và nhũ tương hóa khả năng hỗ trợ trong việc xây dựng icings và frostings cũng như các thực phẩm nướng như bánh ngọt và bánh nướng xốp

Ngoài tính chất chức năng của nó , Gum Arabic còn đóng một vai trò quan trọng chế độ ăn uống Nó

là một nguồn tuyệt vời của chất xơ hòa tan ( hơn 85% trên cơ sở khô) và do độ nhớt thấp ( tối đa 300

cP trong dung dịch 1% ) , có thể được sử dụng để nâng các mức chất xơ trong thực phẩm hoặc đồ uống mà không thay đổi đáng kể độ nhớt thành phẩm

Gum Arabic được dùng rộng rãi trong ngành công nghiệp nướng bánh Nó có độ hấp thụ thấp

và có tính chất kết dính để sử dụng trong lớp tráng men và bánh Đồng thời nó cũng là chất nhũ hóa

và chất kết dính trong thuốc

5 Cơ chế tạo gel

-Gel là một hình thức trung gian giữa rắn và lỏng Đây là liên kết ngang trong các phân tử polymer và tạo một mạng lưới giữa các phân tử trong một môi trường lỏng

-Trong thực phẩm, chất lỏng này là nước, một dung môi có ảnh hưởng đến tính chất và khả năng hút lẫn nhau giữa các phân tử giữ sự toàn vẹn của mạng lưới polyme Mạng lưới này giữ được nước Thực phẩm chế biến và phát triển sản phẩm mới đòi hỏi các thành phần như các chất tạo gel để xây dựng một hệ thống cấu trúc mong muốn trong thực phẩm Gel có thể được mô tả bởi khả năng của nó để cố định các chất lỏng, bởi cấu trúc phân tử của gel, kết cấu của gel và tính chất lưu biến Gel thực phẩm là chất viscoelastic và gel hóa một số sản phẩm được sản xuất trên toàn thế giới Gel hình thành trong thực phẩm thường là polysaccharides và protein

-Polysaccharide khi có mặt trong thực phẩm đều thể hiện một số tính chất có lợi dựa trên cấu trúc phân tử, kích thước và lực liên kết phân tử, chủ yếu là liên kết Hydro Các polysaccharide có thể tan được hoặc không tan được trong nước:

+Polysaccharide là các glycosyl từ đường hexose và pentose Mỗi gốc glycosyl có một số điểm có khả năng tạo liên kết với Hydro Mỗi nhóm –OH trên gốc glycosyl có thể kết hợp với một phân tử nước và vì vậy mỗi gốc đều có thể hoàn toàn solvat hóa Do đó phân tử polysaccharide có thể tan được trong nuớc Chúng đóng vai trò tạo độ kết dính, tạo đặc, tăng

độ nhớt và tạo gel

+ Một số phân tử polysaccharide như cellulose không tan được trong nước là do các phân tử có cấu trúc thẳng và liên kết chặt khít với nhau nên nước không có khả năng tiến gần các nhóm hydroxy (-OH).

-Gum Arabic là 1 phụ gia có khả năng tạo gel hay polysaccharide tan được trong nước Khi phân tán trong nước mỗi phân tử sẽ liên kết với các phân tử bên cạnh tạo thành một cấu trúc không gian 3 chiều nhốt các phân tử nước bên trong tạo thành khối gel

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel:

Bản chất và tính chất của gel bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nồng độ protein, pH, tính chất, và nồng độ của chất điện phân Gel có thể xảy ra trong quá trình gia nhiệt, làm lạnh và phụ thuộc vào tính chất của protein và quá trình tự nó Sự hình thành do nhiệt gây ra của mạng gel liên quan đến các hệ thống kết hợp của chuỗi gấp polypeptide thông qua các không kết cộng hóa trị (ví dụ như liên kết hidro, tương tác ion và kỵ nước) và trong một số trường hợp, thông qua liên kết hóa trị (liên kết disulfua)

-Liên kết giữa các phân tử ảnh hưởng đến độ bền gel:

+Nếu chiều dài của của vùng liên kết dài thì lực liên kết giữa các chuỗi sẽ đủ lớn để chống lại

áp lực và chống lại chuyển động nhiệt của các phân tử, gel tạo thành sẽ bền chắc

+Nếu chiều dài của vùng liên kết ngắn và các chuỗi không được liên kết với nhau mạnh thì các phân tử sẽ bị tách rời dưới tác dụng của áp lực hay sự tăng nhiệt độ (làm cho các chuỗi polymer chuyển động nhiệt), gel sẽ yếu và không ổn định

-Cấu trúc phân tử:

+Những phân tử có nhánh không liên kết với nhau chặc chẽ, vì vậy không tạo những vùng liên kết có kích thước và sức mạnh đủ lớn để tạo thành gel Chúng chỉ tạo cho dung dịch độ nhớt và

độ ổn định

+Những phân tử mạch thẳng tạo gel chắc, bền hơn

-Điện tích phân tử: đối với các polysaccharide tích điện, lực đẩy tĩnh điện giữa các nhóm tích điện cùng dấu sẽ ngăn cản sự tạo thành liên kết

-Ngoài ra còn phụ thuộc vào nhiệt độ, pH và sự có mặt của các yếu tố khác trong dung dịch

I.1 Khái niệm - định nghĩa

Agar là polysaccharide có chủ yếu ở một số loại rong biển,có dạng bột màu trắng hay vàng nhạt,không mùi hay có mùi nhẹ đặc trưng,không vị

Agar không tan trong nước lạnh khi đun nóng sẽ hòa tan nhanh, để nguội bị đông lại thành một khối và tạo gel

I.2 Cấu tạo

Agar là một hổn hợp phức tạp của các polysaccharide mà thành phần chủ yếu của mạch chính là D-galactose và 3,6-anhydro-L-galactose, xen kẽ với nhau bằng liên kết 1-4 và 1-

3 Chuỗi mạch chính được ester hóa một ít với acid sulfuric Hàm lượng sulfate khác nhau giữa agarose (thành phần tạo gel chính của agar) và agaropectin ( thành phần không tạo gel) tạo nên bản chất của agar

Hình 1.1: Cấu tạo agar

Gồm 2 thành phần chủ yếu:

Agarose là thành phần tạo gel chính của agar,chuỗi kết hợp giữa các phân tử D-galactose tại

vị trí β-1,3 với 3,6-anhydro-L-galactose tại vị trí α-1,có khoảng 1/10 các đơn vị garlactose bị ester hóa Hàm lượng agar đóng vai trò quan trọng đối với điện tích toàn phân tử và đối với tính chất của gel như độ bền, độ đàn hồi, nhiệt độ tạo gel, nhiệt độ nóng chảy của gel Là 1 polysaccharide trung tính, chiếm số lượng nhiều( 50- 90%) cấu tạo mạch chính: β-D agar-Carageenan galactopyranose và 3,6-anhydro-α-L-galactopyranose liên kết xen kẽ nhau bằng liên kết β-1,4 và α-1,3 Nó tạo nên tính đông của agar

Mạng lưới của agarrose có chứa xoắn kép hình thành từ tay trái gấp 3 xoắn Những xoắn kép được ổn định bởi sự hiện diện của các phân tử nước bị ràng buộc bên trong các khoang xoắn kép Ở bên ngoài, nhóm hydroxyl cho phép agar kết hợp lên đến 10.000 phân

tử nước để tạo ra suprafibers

 Agaropectin là 1 polysaccharide tích điện âm, các phân tử ngắn hơn agarose và số lượng

ít hơn Cấu trúc của nó là mạch nhánh và bị sunfat hóa Nó là thành phần không tạo gel,

có mức độ ester hóa lớn hơn agarose, ngoài ra còn có acid pyruvic làm cho agar có tính nhầy nếu có một cầu nối giữa 2 sulfat gel sẽ trong hơn, cầu nối thường không bền, dễ bị phá hủy nếu tiếp xúc với các hóa chất tạo phức EDTA, ehxametaphotphat, tripolyphotphatnatri…

I.3 Phân loại

Tùy thuộc vào tỉ lệ khối lượng agar/nước trong quá trình hòa tan mà các nhà sản xuất chia làm 2 loại agar khác nhau:

+ Agar thông thường: cần tỉ lệ agar/nước khoảng 1/30- 1/32 khối lượng thì quá trình hòa tan mới đạt được tối ưu

+ Agar tan nhanh: cần tỉ lệ agar/ nước khoảng 1/20 – 1/25 khối lượng thì quá trình hòa tan mới đạt được tối ưu

Hình 1.2: Cấu tạo agarose

Hình 1.3: Disacharitde lập lại đơn vị cấu trúc

I.4 Tính chất của agar

I.4.1 Tính tan

Agar không tan trong nước lạnh, tan nhẹ trong ethanolamin và tan tốt trong formamide Agar nhận dc nhờ kết tủa bằng cồn, ở trạng thái ẩm có thể tan tốt trong nước ở nhiệt độ bằng 25oC, nhưng ở trạng thái sấy khô chỉ tan trong nước nóng

I.4.2 Khả năng tạo gel

• Quá trình tạo gel xảy ra khi làm lạnh dung dịch agar

• Agar có khả năng tạo gel mạnh nhất do quá trình tạo gel có thể xảy ra ở nông độ 0,04%, gel tạo thành có độ bền cao nhất

• Gel agar có tính thuận nghịch về nhiệt Dung dịch agar sẽ tạo gel ở nhiệt độ khoảng 32-40oC và tan chảy ở nhiệt độ khoảng 80-85oC

• Phối hợp với gum của hạt đậu locust (0,1-0,2%) sẽ cho gel chất lượng tốt hơn

• Hàm lượng đường cũng tác động đến cấu trúc agar, tăng lượng đường sẽ làm agar cứng hơn, nhưng giảm độ kết tinh

I.4.3 Cơ chế tạo gel

-Gel agar tạo thành sau khi agar được đun nóng và làm lạnh Các phân tử có sự biến đổi từ cấu trúc cuộn sang cấu trúc xoắn và tiếp theo là sự tổ hợp các chuỗi xoắn tạo thành một mạng lưới không gian ba chiều nhốt các chất khô bên trong do số lượng liên kết hidro rất lớn Ngoài các liên kết hidro, cấu trúc gel vững chắc nhờ các nút mạng chứa liên kết ion nội phân tử nên gel agar rất cứng và vững chắc

Agar là chất tạo gel tốt nhất , nó có thể hấp thu rất nhiều nước và tạo gel nhờ các liên kết hidro ở nồng độ thấp ( khoảng 0.04%).Dung dịch agar sẽ đông lại khi làm nguội đến 40-50oC và nóng chảy khi nhiệt độ gần 80-85oC

-Gel agar có tính thuận nghịch và đàn hồi

-Agar có thể tạo đông ở nồng độ thấp,

Hình 1.4: cơ chế tạo gel

I.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến gel agar

 Nhiệt độ: trong môi trường trung tính, agar không chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ nhưng trong môi trường acid agar sẽ biến đổi mạnh khi nhiệt độ thay đổi

o -Khả năng tạo gel và độ bền gel phụ thuộc vào nồng độ agar và phân tử lượng trung bình của nó (phân tử lượng trung bình càng lớn thì gel tạo thành càng bền ).Dung dịch 1.5% tạo gel ở 32-39oC nhưng không chảy ở nhiệt độ thấp hơn 60-97oC.Kích thước lỗ gel cũng khác nhau phụ thuộc vào nồng độ agar, nồng độ agar càng cao thì bán kính lỗ gel càng nhỏ, khi làm khô gel sẽ tạo thành một màng trong suốt bền cơ học và có thể bảo quản lâu dài mà

-Khả năng tạo gel phụ thuộc vào hàm lượng đường agarose Chúng có khả năng giữ mùi vị, màu, acid thực phẩm cao trong khối gel nhờ nhiệt độ nóng chảy cao( 85-90oC) Gel agar chịu được nhiệt độ chế biến 100oC, pH 5-8, có khả năng trương phồng và giữ nước.Không dùng agar trong môi trường pH<4 và có nhiều chất oxi hóa mạnh Sự có mặt của ion sunfat làm cho gel bị

mờ, đục

Hình 1.5: Cấu trúc gel agar

1.2.CẤU TRÚC CỦA CARRAGEENA

Carrageenan là một polysaccharide của galactose – galactan Ngoài ra còn có các nhóm sulphat được gắn vào những vị trí và số lượng khác nhau gọi là các galactan sulphat

Trong tự nhiên, các dạng carrageenan thường gặp như μ-, ν-, λ- carrageeenan, là

những carrageenan không tạo gel λ-carrageenan hay gặp nhiều nhất ở các loài Solieria chordalis (Solieriaceae), Callibepharis jubata, C ciliata, Cystoclonium purpureum (Rhodophyllidaceae), Gigartina clavifera và Gigartina decipiehns thuộc họ Gigartinaceae

3,6-anhydro-− Nhóm không có liên kết 3,6-anhydro-D-galactose, có đơn vị cấu trúc (G,D)

− Nhóm có liên kết 3,6-anhydro-D-galactose, có đơn vị cấu trúc (G,DA)

Bảng 1.1 Phân nhóm các carrageenan theo cấu trúc

G, D: các carrageenan không có liên kết 3,6-anhydro-D-galactose

Dạng carrageenan Vị trí nhóm sulphat trong đơn vị G Vị trí nhóm sulphat trong đơn vị D

G, DA: các carrageenan có liên kết 3,6-anhydro-D-galactose

Dạng carrageenan Vị trí nhóm sulphat trong đơn vị G Vị trí nhóm sulphat trong đơn vị DA

Sự đa dạng về cấu trúc và thành phần của các nhóm sunfat mang điện âm trong phân

tử carageenan dẫn đến sự biến đổi đáng kể trong tính chất vật lý của các carageenan

Giống như các polysaccharide tự nhiên, các carrageenan được đặc trưng bởi sự phân

bố khối lượng phân tử Phần lớn các carragenan có khối lượng phân tử từ 500-1000kDa, nhưng trong đó chúng có thể chứa tới 25% polysaccharide với phân tử lượng nhỏ dưới 100kDa

2.1.2 Độ nhớt của dung dịch carrageenan:

-Độ nhớt của nó phụ thuộc vào nhiệt độ, dạng, trọng lượng phân tử và,sự có mặt của một số ion khác trong dung dịch

- Độ nhớt giảm dần khi tăng nhiệt độ và tăng lực ion của dung dịch Các carrageenan tạo thành dung dịch có độ nhớt từ 25-500Mpa, thường 25-100Mpa, riêng λ-carrageenan có thể cho dung dịch có độ nhớt lên đến 2000Mpa

- Sự phụ thuộc độ nhớt vào nhiệt độ của các dạng carrageenan rất khác nhau

2.1.3 Tương tác carrageenan với protein

-Phản ứng này xảy ra nhờ các cation có mặt trong các nhóm protein tích điện tác dụng với nhóm sulphat mang điện tích âm của carrageenan và có tính quyết định đến độ bền co học của gel

-Tương tác hiệp lực giữa carrageenan và protein trong sữa là tương tác tĩnh điện

2.1.4 Tương tác hiệp lực carrageenan với các polysaccharide khác

-Sự hiệp lực được phát hiện trong trường hợp dung dịch κ-carrageenan ở nồng độ quá thấp không đủ khả năng tạo gel, nhưng khi thêm LBG vào thì hình thành gel, mặc dù LBG (locust bean gum) là một polysaccharide không tạo gel

-Cơ chế của tương tác trên được giả thiết là xuất hiện các liên kết của các vùng xương của galactomannan với tập hợp xoắn kép của κ-carrageenan

-Ngoài ra, carrageenan cũng có sự tương tác với một số loại tinh bột và gelatin Tương tác tĩnh điện của hệ ι-carrageenan-gelatin sẽ dẫn đến sự ổn định của mạng lưới ι-carrageenan

2.2 Tính chất tạo gel

-Có khả năng tạo gel ở nồng độ thấp (nhỏ hơn 0,5%).

-D o tương tác giữa các phân tử polyme hòa tan với các phân tử dung môi ở bên trong Nhờ tương tác này mà gel tạo thành có độ bền cơ học đáng kể Phần xoắn là xo chính là những mầm tạo gel, chúng lôi kéo những phân tử dung môi vào vùng liên kết.

-Ở dạng gel, các mạch polysaccharide xoắn vòng như lò xo và cũng có thể xoắn với nhau tạo

thành khung xương không gian ba chiều vững chắc và có thể chứa nhiều phân tử nước (dung môi) bên trong

-Quá trình tạo gel này phụ thuộc vào nhiều yếu tố: cấu trúc hóa học và nồng độ của polyme, bản chất và nồng độ của các cation thêm vào, số và vị trí của các nhóm sulphat có trong mỗi dạng carrageenan

Số nhóm sulphats càng nhiều và vị trí của chúng càng khác nhau thì lực đẩy tĩnh điện giữa các ion sẽ càng cản trở các phân tử liên kết với nhau, làm giảm khả năng tạo gel

2.2.1 Cơ chế tạo gel

Quá trình hình thành gel phức tạp, được thực hiện theo hai bước:

- Bước 1: khi hạ nhiệt độ đến một giới hạn nào đó trong phân tử carrageenan có sự chuyển cấu hình từ dạng cuộn ngẫu nhiên không có trật tự sang dạng xoắn có trật tự Nhiệt

độ của quá trình chuyển đổi phụ thuộc vào dạng và cấu trúc của các carrageenan, cũng như phụ thuộc vào dạng và nồng độ của muối thêm vào các dung dịch carrageenan Do đó, mỗi một dạng carrageenan có một điểm nhiệt độ tạo gel riêng

- Bước 2: gel của các polyme xoắn có thể thực hiện ở các cấp độ xoắn Trong trường hợp đầu, sự phân nhánh và kết hợp lại sẽ xuất hiện cấp độ xoắn thông qua sự hình thành không đầy đủ của xoắn kép với hơn một chuỗi khác Trong trường hợp thứ hai, các phần đã phát triển đầy đủ của đa xoắn tụ hợp lại để tạo thành gel Còn dưới các điều kiện không tạo gel, ở các nồng độ polyme thấp, sự hình thành và tập hợp lại của các xoắn sẽ dẫn đến tăng độ nhớt

2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của gel

2.2.2.1 Ảnh hưởng của các ion kim loại

-Các cation đặc biệt như: K+, Cs+ và Rb+ liên kết vào xoắn kép κ-carrageenan làm tăng

sự ổn định của xoắn lò xo, xúc tiến tập hợp các xoắn tiếp theo, và làm tăng khả năng tạo gel

-Đóng vai trò quan trọng trong trong giai đoạn thứ hai của quá trình tạo gel khi các phần lò xo của phân tử liên kết vào cấu trúc dưới phân tử

-Gel của κ- carrageenan được hình thành một cách đặc thù bơỉ ảnh hưởng của một vài cation hóa trị 1 Dạng muối Na+ của κ-carrageenan không tạo gel hoặc taọ gel yếu và tan trong nước ở nhiệt độ bình thường, nhưng thêm muối tạo gel như muối của K+ , Ca2+ thì ngay lập tức sẽ gây tạo gel

2.2.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình hình thành gel

-Ảnh hưởng rất rõ nét đến quá trình hình thành gel

-Các dạng carrageenan riêng biệt có điểm nhiệt độ hình thành gel rất rõ ràng κcarrageenan bắt đầu chuyển đổi từ dạng cuộn sang dạng xoắn ở 23oC, ι-carrageenan -58oC

Nhiệt độ còn ảnh hưởng lớn tới độ truyền quang học của carrageenan.

2.2.2.3 Ảnh hưởng của các tác nhân phân tách phân đoạn KCl

Chính những đặc điểm trên của sự tạo gel mà có thể thay đổi điều kiện để tạo những gel có tính chất mong muốn

2.3 Tính chất hóa học

2.3.1 Hình thành liên kết 3,6-anhydro

-Cơ chế của sự hình thành này gồm hai bước :

+ Đầu tiên , α-galactose-6-sulphat (D6s) chuyển từ cấu hình 4C1 (xích đạo 6-O-SO3Gal) thành cấu hình 1C4 bởi tăng nhiệt độ (80-90oC), điều này đặt cả hai nhóm 6-O-

-SO3-Gal và C3-OH vào vị trí quanh trục Sự có mặt của kiềm mạnh (NaOH, xúc tác NaBH4) sẽ ion hóa đồng các nhóm hydroxyl tự do (tại C2,C3 trong κ-carrageenan; tại C3 trong ι-carrageenan ) của liên kết (1→4)-α-D-galactose, sản xuất ra anion O- .+ Bước thứ hai, phản ứng đổi chỗ nucleophil của C6-sulphat bởi sự tấn công của anion O- dẫn đén sự hình thành cầu nối 3,6-anhydro trong nhóm galactose tương tự (DA) và sự biến mất của nhóm sulphat tại C6 (cơ chế phản ứng thế SN2)

2.3.3.Phản ứng chuyển nhóm Sulphat của carrageenan

- Phản ứng khử sulphat của carrageenan

- Phản ứng sulphat hóa ι-carrageenan

Hỗn hợp axit sulphuric và N,N’ –dicyclohexylcarbodiimide (DCC) trong điều kiện làm lạnh đến 0oC, có tác dụng sulphat hóa ι-carrageenan để tạo thành ι-, ρ-carrageenan

2.3.4 Phản ứng thủy phân carrageenan

-Các liên kết (1→3) glucosid trong carrageenan rất dễ dàng bị axit và chất chống oxy hóa làm bẻ gãy Các enzyme thủy phân carrgeenan được gọi là carrageenase

- Sự phá vỡ liên kết glucosid tăng cùng với nhiệt độ và thời gian Hệ thống cầu nối 3,6-anhydro thích hợp với sự thủy phân, trong khi đó nhóm sulphat tại vị trí C2 làm giảm tốc

độ thủy phân Thủy phân bằng axit đối với κ-carageenan xảy ra nhanh hơn đối với carrageenan Tự thủy phân cũng có thế xuất hiện trong giai đoạn làm khô lạnh hoặc khi carrageenan được lưu trữ thời gian dài ở điều khiện khô Trạng thái gel giữ cho các liên kết trong mạch của carrageenan bề vững hơn, có tác dụng ngăn chặn sự thủy phân

ι Khi thủy phân bằng axit yếu, các liên kết glucosid α(1-3) bị phá vỡ (↑), được tạo thành các đơn vị carrabiose Trong trường hợp axit đậm đặc, lực ion lớn, liên kết glycosid

β(1-4) trong phân tử carrageenan cũng bị phá vỡ

-Khi thủy phân carrageenan bằng enzyme , các liên kết glycosid β(1-4) giữa 3,6-anh ydro-D-galactose bị phá vỡ (↓), các đơn vi được tạo thành không phải là carrabiose (galactobiose), mà gọi là neocarrabiose

Mã nhóm thực

01.3.1 Sữa đặc (nguyên chất) 150 CS281 01.3.2 Các sản phẩm tạo màu trắng cho đồ

hợp

củ và thân rễ, đậu, đỗ, lô hội) tảo biển ngâm trong dấm, dầu, nước muối hoặc nước tương

04.2.2.7 Rau, củ lên men (bao gồm nấm, rễ,

thực vật thân củ và thân rễ, đậu, đỗ, lô hội) và sản phẩm rong biển lên men không bao gồm sản phẩm đậu tương lên men của mã thực phẩm 06.8.6, 06.8.7, 12.9.1, 19.9.2.1, 12.9.2.3

09.2.1 Cá, cá phi lê và sản phẩm thủy sản

đông lạnh, kể cả nhuyễn thể, giáp xác,

da gai

phẩm thủy sản bao bột đông lạnh, kể

cả nhuyễn thể, giáp xác, da gai

cho trẻ dưới 12 tháng tuổi

359&CS072

mục đích ăn bổ sung cho trẻ từ 6 đến

36 tháng tuổi

364&CS156

mục đích ăn bổ sung cho trẻ từ 6 đến

358&CS072

mục đích y tế đặc biệt cho trẻ đến 12 tháng tuổi

359&CS072

1.Định nghĩa : Alginate là một loại polymer sinh học (Polysaccharide) được chiết lọc từ

rong biển (hay tảo nâu) được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, làm chất tạo nhũ tương, tạo gel, làm tăng độ đặc cũng như làm lớp phủ ngoài cho sản phẩm

2.Cấu tạo : CTCT acid alginic: (C6H6O6)n

_Là một polymer tuyến tính dựa trên hai đơn vị monomeric axit β -D-mannuronic

và axit α -L-guluronic

_Alginate là một plyuronic acid Có 2 loại acid uronic là β –L-manuronic acid (ManA hoặc M) và α –D-glucoronic acid (GluA hoặc G) chúng được phân phối thành khối của GluA, ManA và chuỗi trùng hợp (GluA-ManA, thường thay đổi)

_Các màng alginate rất đàn hồi, rất bền, chịu dầu và không dính bết

_Các alginate tích điện âm nên có thể tạo keo tụ với các chất tích điện dương

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

4.Phân loại:

4.1 Theo nguồn gốc khai thác:

_Alginate được sản xuất từ rong biển: Phaeophyceae và Laminaria

_Alginate được tổng hợp bởi Pseudomonas aeruginosa và Azotobacter vinelandii.

4.2.Theo công dụng của mỗi loại alginate

_Alginate natri: Công thức phân tử: (C5H7O4COONa)n Là một carbohydrate amylose tự nhiên chưng cất từ tảo Nó được dùng trong thực phẩm, y học, dệt may,in ấn và nhuộm, Giấy

và hóa chất hàng ngày như làm đặc, chất chuyển thể sữa, ổn định và kết dính,…

_Calcium alginate: Công thức phân tử: [(C5H7O4COO)2Ca]n Đặc tính: Trắng đến màu vàng bột, không mùi và không vị, không hòa vào nước

Là một carbohydrate thiên nhiên, chiết xuất từ tảo bẹ, có thể dùng trong các sản phẩm hộ trợ chức năng cho người bệnh, sử dụng cho việc cố định enzyme, dùng như chất làm đặc trong thực phẩm.

_Alginate Kali: Công thức: (C 5 H 7 O 4 COOK) n Có chức năng như một chất ổn định,

làm đặc và sử dụng nhiều làm chất độn trong bánh mì.

_Alginate Amoni: Công thức phân tử: (C6H11NO6)n , được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm như là một chất ổn định, làm đặc và là chất nhũ hóa, tạo gel…

_Propylen glycol alginate (PGA): có chức năng đặc biệt trong việc tạo bọt, làm đặc, nhũ

hóa, làm ổn định các thành phần trong thực phẩm, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nước

ép quả, bia, salad dressing, làm chất nhũ hóa, acid protein drinks, trong mỹ phẩm, gia vị…PGA được sử dụng hiệu quả và phổ biến nhất trong việc giúp làm bền bọt bia Với những thực phẩm có độ acid cao không thể dùng natri alginate được thì PGA là chất thay thế rất tốt

vì nó bền được cả trong vùng pH = 0-3

5.Cơ chế tạo gel:

5.1 Sự tạo gel alginate:

_Là một tính chất quan trọng của alginate

_Khi hòa tan alginate sẽ phản ứng với nhiều cation hóa trị 2 hay 3 để tạo thành gel, các loại gel sẽ hình thành ở nhiệt độ phòng, hoặc bất kỳ nhiệt độ lên đến 100° C, và nó không tan khi đun nóng Nó được ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau Hòa tan alginate cũng

sẽ hình thành gel nếu chúng được axit hóa một cách cẩn thận và không giống như gel canxi, gel tạo thành mềm hơn tạo ra cảm giác của sự tan chảy trong miệng và người ta đã tìm thấy nhiều ứng dụng của nó trong công nghiệp thực phẩm

_Khi alginate kết hợp với Na, đó sẽ là một cấu trúc rất linh hoạt Tuy nhiên, khi Na được thay thế bằng Ca cấu trúc sẽ kém linh hoạt hơn và tạo thành một mạng lưới liên kết khổng lồ

- một loại gel Điều này sẽ xảy ra rất nhanh sau khi hỗn hợp alginate được nhỏ vào nước (duy trì ở nhiệt độ nhất định) có chứa các ion Ca2+

5.2 Điều kiện tạo gel của Alginate:

_Hỗn hợp alginate có khả năng tạo gel khi có mặt Ca2+ và môi trường acid (pH < 4, khoảng 3.4) Các cầu nối Ca2+ tương tác tinh điện với các phân tử alginate nên hệ gel này không thuận nghịch với nhiệt và ít đàn hồi

_Khả năng tạo gel của alginate phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nguồn canxi, aglinate, chất tạo phức, pH, sự hòa tan, nhiệt độ

5.3 Tạo gel trực tiếp bằng cách phun:

Alginate hay hỗn hợp chứa nó được tạo gel bằng cách nhúng hoặc phun dung dịch chứa ion Ca2+ CaCl2 là chất phổ biến thường được sử dụng đi chung Các ion Ca2+ sẽ phản ứng với alginate theo dạng “box egg” Trường hợp với việc chế biến các sản phẩm có bề dày mỏng và kích thước nhỏ hoặc tạo màng bao phía ngoài các sản phẩm Các alginate phản ứng mạnh với ion Ca2+ hoặc alguante có chứa nhiều α-1,4-L-Guluronic acid (G)

Chứa năng phụ gia thêm vào màng alginate CaCl2 : cacium clorua có công thức hóa học là Cl-Ca-Cl, có chứa năng khi nhúng màng vào dung dịch muối này thì ion Ca2+ sẽ kết hợp với alginate tạo thành dạng “box egg” vì thế giữ được cấu trúc màng được cứng hơn.

GUM GUAR

1.Định nghĩa : Guar gum là loại polysaccharide có trong nội nhũ của hạt cây guar plant

Cyamopsis tetragonoloba Đây là loại cây họ đậu có rễ sâu, sống ở những vùng đất khô cằn

2.Cấu tạo: Guar gum có cấu trúc bao gồm chuỗi dài , thẳng của các đơn vị α -D-

mannopyranosyl liên kết với nhau bởi β -D- (1-4) - glycosidic liên kết Các hexose liên kết dọc theo chuỗi này là α -D- galactopyranose và các nhóm bên xuất hiện trên cả hai mặt của chuỗi mannose tại về tất cả các liên kết mannose khác trong chuỗi chính Vì vậy , tỷ lệ mannose đường galactose trong galactomannan của guar gum đã được biết đến khoảng 2:1 Trọng lượng phân tử được ước tính trong khoảng từ 200.000 đến 300.000 Dalton

_Bền với việc làm đông và rã đông

_Không tự tạo gel được, borax hoặc canxi có thể liên kết chéo với guar gum làm cho nó tạo gel

_ Nó hòa tan trong nước nóng và lạnh nhưng không hòa tan trong các dung môi hữu cơ

_Các acid mạnh và kiềm mạnh có khả năng làm thủy phân gum guar nên làm giảm độ nhớt của nó

_ Độ nhớt đạt được phụ thuộc vào thời gian, nhiệt độ, nồng độ, độ pH, tỷ lệ kích động và kích thước thực tế của gum dạng bột được sử dụng, sự hiện diện của muối và các chất rắn khác

_ Gum guar có khả năng làm dày, tạo nhũ tương, góp phần vào sự trương nở, như chất ổn định duy trì tính đồng nhất của sản phẩm thực phẩm

3.2.Tính chất hóa học:

_Các nhóm –OH của galactomannans có thể được thay thế bằng các nhóm khác để tạo ra các dẫn xuất mang tính ion, không mang tính ion hoặc lưỡng tính Hai nhóm –OH ở vị trí C3 và C4 có hoạt tính như nhau và quá trình tạo dẫn xuất vào nhóm –OH nào là hoàn toàn ngẫu nhiên Nhánh galactose có bốn nhóm –OH, mannose có gắn galactose thì có hai nhóm –OH,

mannose không có gắn galactose thì có ba nhóm –OH Do vậy, mức độ thay thế trung bình lớn nhất là ba nhóm –OH.

_Các galactomannans rất nhạy cảm với các acid mạnh, acid hữu cơ (như acid citric, acid acetic, acid ascorbic) và kiềm cùng với sự có mặt của các tác nhân oxi hóa mạnh, đặc biệt ở nhiệt độ cao hay dưới tác dụng của tia γ Các tác nhân này sẽ làm thủy phân mạch ở những mức độ khác nhau

_Có liên kết hydro mạnh

4.Cơ chế tạo gel:

_Các phân tử guar gum có các nhóm hydroxyl (-OH) nên có khả năng hydrat hoá cao và khi phân tán trong nước các phân tử sẽ liên kết với nhau tạo thành mạng không gian ba chiều giữ dung dịch ở bên trong tạo thành khối gel

_Guar gum không thể tự tạo gel mà phải có borax hoặc ion kim loại tạo liên kết chéo để tạo gel

• Tạo gel khi thêm borax:

_Khi guar gum hoà tan trong nước với nồng độ khoảng 0,3-0,5% làm cho độ nhớt của nước tăng từ 1-150cP Khi bổ sung thêm vài milimol ion borax vào dung dịch có thể làm độ nhớt dung dịch tăng lên đáng kể (khoảng 5700cP)

_Acid boric được xem là nguồn cung cấp ion borax cho việc hình thành liên kết chéo Khi thêm acid boric vào dung dịch boric acid sẽ kết hợp với ion OH- tạo thành ion borax B(OH)4-

H3BO3 + OH- → B(OH)4

-Ion borax sẽ kết hợp hai phân tử guar gum ở vị trí hai nhóm OH không đối xứng và liền kề với nhau trên trục chính manose

• Tạo gel với Zirconate:

_Zirconate là một phức hợp của kim loại (Ti, Zr, Al, Cr) với các nhóm hydroxyl

_Các zirconate sẽ kết hợp hai phân tử guar gum bằng liên kết hydro thông qua các nhóm hydroxyl nhóm hydroxyl tạo thành liên kết chéo

_Zirconat cũng có thể kết hợp hai phân tử guar gum ở vị trí gốc carboxyl bằng liên kết cộng hoá trị

_Gel tạo thành bằng liên kết cộng hoá trị bền hơn so với gel tạo bằng liên kết hydro

_Gel này không ứng dụng trong thực phẩm mà ứng dụng trong những ngành công nghiệp khác.

DẪN XUẤT CỦA CELLULOSE

1 Carboxyl Methyl Cellulose(CMC) - Gum – Cellulose

1.1 Định nghĩa - Cấu tạo

− Là một dẫn xuất Cellulose với các nhóm Carboxyl Methyl (-CH2-COOH) liên kết với một số nhóm Hydroxyl của các monomer Glucopyranose tạo nên xương sống Cellulose Nó thường được dùng ở dạng muối Natri Carboxyl Methyl Cellulose CMC được hình thành do sự kết hợp của Carboxyl Methyl Natri (-CH2-COONa) với các nhoms Hydroxyl của Cellulose

− Phân tử lượng: 40.000 – 200.000

− Là một dẫn xuất của Cellulose với Acid Chloroacetic

− Công thức: C6H9OCH2COONa

− Là chế phẩm ở dạng bột trắng và gần như không mùi, tạo dung dịch dạng keo với nước

− Hút ẩm

− Phân tử ngắn hơn phân tử Cellulose

− Dễ phân tán trong nước lạnh, nước nóng và trong rượu

− CMC tan trong nước, Sucrose, Chlorua Natri và Ethanol, tan ít trong dầu thực vật

và Glycol Propylene Độ hoà tan giảm khi trọng lượng phân tử và nồng độ ngày càng tăng, độ Methyl hoá giảm

− Tan tốt ở 40oC – 50oC Cách tốt nhất để hoà tan CMC trong nước là trộn bột trong nước nóng, để các hạt Cellulose Methyl được phân tán trong nước, khi nhiệt độ hạ xuống chúng ta khuấy thì các hạt này sẽ tan ra

− Phụ thuộc vào giá trị DS – tức là mức độ thay thế, giá trị DS cho độ hoà tan cao và nhiệt độ tạo kết tủa thấp hơn do mất đi sự cản trở của các nhóm Hydroxyl phân cực

− Dẫn xuất dưới 0.4 thì CMC không hoà tan trong nước

− Với CMC dẫn xuất 0.95 và nồng độ tối thiểu 2% cho độ nhớt 25MPa tại 25oC CMC là các anion polymer mạch thẳng cho chất chất lỏng gọi là dung dịch giả

− Dung dịch 1% thông thường có pH 7 – 8.5 ở pH <3 có độ nhớt tăng, thậm chí kết tủa Do đó không sử dụng được CMC cho các sản phẩm có pH thấp, pH > 7 thì độ nhớt giảm ít

− Độ nhớt của CMC giảm khi nhiệt độ tăng và ngược lại

− Độ nhớt của CMC còn chịu ảnh hưởng bởi các ion kim loại

+ Cation hoá trị I: ít tác dụng ở điều kiện thường

+ Cation hoá trị II: Ca2+, Mg2+ làm giảm độ nhớt

+ Cation hoá trị III: Al3+, Fe3+, Cr3+ tạo gel

− CMC có khả năng tạo đông thành khối vững chắc với độ ẩm rất cao (98%) Độ chắc và tốc độ tạo đông phụ thuộc vào nồng độ CMC, độ nhớt của dung dịch và

lượng nhóm acetat thêm vào để hoạt động Nồng độ tối thiểu để CMC tạo đông là 0.2% và của nhóm acetat là 7% so với CMC.

− Các tính chất hoá học của CMC phụ thuộc vào mức độ thay thế của các cấu trúc Cellulose (tức là bao nhiêu nhóm Hydroxyl đã tham gia vào phản ứng thế), cũng như độ dài chuỗi các cấu trúc sườn Cellulose và mức độ của các phân nhóm của nhóm thể Carboxyl Methyl

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

− Liều dùng: không giới hạn (GMP)

Natri chloacetatLàm sạch

- Tạo gel thuận nghịch ở nhiệt độ nhất định Khả năng tạo gel cũng phụ thuộc vào dạng dẫn xuất, mức độ thay thế, nồng độ của dẫn xuất cellulose trong dung dịch nước.

- Trương nở và hòa tan trong nước.Phụ thuộc vào bản chất của gốc thay thế ( methyl, ethyl, hay ethyl methyl) và mức độ thay thế mà các dẫn xuất cellulose nhận được

Ankyl Cellulose gồm : Methyl Cellulose, Ethyl Cellulose và Hydroxypropyl cellulose.2.1 Methyl Cellulose

2.1.1 Cấu tạo của Methyl Cellulose

− Là ether methyl của cellulose, một dẫn xuất ưa nước

− Bột màu trắng ở dạng tinh khiết và hòa tan trong nước lạnh, tạo thành một dung dịch sệt dính rõ ràng hoặc gel

− Không độc hại và không gây di ứng

− Tên gọi khác: Cellulose Methyl Ether

− Khối lượng phân tử :

+ Đơn vị cấu trúc không thế: 162,14

+ Đơn vị cấu trúc có tổng độ thay thế là 1,45: 182

+ Đơn vị cấu trúc có tổng độ thay thế là 2,00: 190

+ Đại phân tử: từ khoảng 20000 (n khoảng 100) đến khoảng 380000 (n có gía trị khoảng 2000)

− Công thức hoá học: [C6H7O2(OH)x(OCH3)y]n

Trong đó: x = 1.00 đến 1.55

y = 2.00 đến 1.45

x + y = 3.00

y là độ thay thế

2.1.2 Tính chất của Methyl Cellulose

− Dạng hạt mịn, sợi nhỏ hoặc bột, màu trắng hoặc trắng nhạt, không có mùi, hút ẩm

− Tính chất đặc trưng của Methyl Cellulose và Methyl – Hydroxpropyl Cellulose là khả năng giảm độ nhớt khi tăng nhiệt độ và khả năng tạo gel thuận nghịch ở nhiệt

độ nhất định Khả năng tạo gel phụ thuộc vào dạng dẫn xuất, mức độ thay thế, nồng độ của dẫn xuất Cellulose trong dung dịch nhất định Methyl Cellulose có độ nhớt tăng khi nhiệt độ tăng, không bị ảnh hưởng bởi sự có mặt của chất điện li hoặc pH

− Tạo với nước một dung dịch giả (ổn định pH 2 – 12, kết tủa khi đun lên 60oC), có

độ nhớt thay đổi tuỳ theo nồng độ, mức độ ankyl hoá, độ lớn phân tử

− Trương nở trong nước, tạo dung dịch từ trong đến trắng đục, nhớt, keo; không tan trong Ethanol, Ether và Chloroform; tan trong acid acetic băng

− Có phản ứng tạo bọt và tạo kết tử đặc trưng

− Là một dẫn xuất ưa nước, không mùi, không phải là chất có thể tiêu hoá, không độc hại va không gây dị ứng

− Các nhóm OH của các đơn vị Glucose trong phân tử Cellulose được Methyl hoá (Ankyl hoá) tạo thành Methyk Cellulose (MC)

− Cellulose + NaOH → Cellulose – kiềm (Hydro của nhóm ancol bậc một của các đơn vị Glucose được thay thế bởi Natri)

− Methyl Chlorid (CH3Cl) + Cellulose – kiềm → Methyl Cellulose

Kết tủa Methyl Cellulose bằng Methanol, đem ly tâm rồi sấy khô để bảo quản2.1.3 Sản xuất Methyl cellulose:

Bột gỗ hoặc bông  xử lý với kiềm  cellulose kiềm

methyl hóa cellulose kiềm bằng methyl clorid methyl cellulose

Để bảo quản: kết tủa methyl cellulose bằng methanol, đem ly tâm rồi sấy khô

2.2 Etyl cellulose

− Là một dẫn xuất của cellulose trong đó một số nhóm hydroxyl trên lặp đi lặp

lại đường đơn vị được chuyển đổi thành nhóm ethyl ether

− Số lượng các nhóm ethyl có thể thay đổi tùy theo nhà sản xuất

− Ethyl cellulose được sử dụng như một phụ gia thực phẩm như một chất chuyển thể sữa (E462)

pH (1% water solution，25℃

)

tro(%) Muối asen

(%)

Kim loại nặng (%)