Đang tải... (xem toàn văn)
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 địnhlàm 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.Trong bài tiểu luận này, chúng tôi sẽ tập trung tìm hiểu về: Sử dụng keo ưa nước (hydrocolloids) trong sữa và các sản phẩm từ sữa.
1 BỘ MÔN: PHỤ GIA THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: TỔNG QUAN VỀ SỬ DỤNG KEO ƯA NƯỚC (HYDROCOLLOIDS) TRONG SỮA VÀ CÁC SẢN PHẨM TỪ SỮA GVHD: NGUYỄN PHÚ ĐỨC NHÓM 10, THỨ 5, TIẾT 8, 9 TPHCM, 2015 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 2 Mục lục LỜI MỞ ĐẦU 3 I. Phân loại, tính chất và chức năng của keo ưa nước (keo thực phẩm) 4 1. Phân loại 4 2. Tính chất và chức năng chung của keo ưa nước 5 2.1. Tạo độ nhaớt 5 2.2. Tạo gel 5 II. Các loại keo ưa nước thường được sử dụng trong sữa và các sản phẩm từ sữa6 1. Carrageenan 6 1.1. Đặc tính và cấu trúc hóa học: 6 1.2. Tính chất của carrageenan: 7 1.3. Ứng dụng của carrageenan trong thực phẩm: 8 2.1. Đặc tính và cấu trúc hóa học 10 2.2. Sự tạo gel của agilnate 11 3. Agar 12 3.1. Đặc tính và cấu trúc hóa học 12 3.2. Cơ chế tạo gel của Agar 3.3. Các ưu điểm nổi bậc của Agar 3.4. Ứng dụng của Agar trong cộng nghiệp thực phẩm 13 4. Gelatin 14 4.1. Đặc tính và cấu trúc hóa học 14 4.2. Một số tính chất của Gelatin 4.3. Ứng dụng của gelatin trong công nghiệp thực phẩm 14 5. Pectin 15 6. Dẫn xuất của cenllulose 17 3 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 dùng yêu cầu. Sự ứng dụng hiệu quả của keo thực phẩm là một chủ đề hấp dẫn mà nó tiếp tục 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 cấu trúc 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. Trong bài tiểu luận này, chúng tôi sẽ tập trung tìm hiểu về: Sử dụng keo ưa nước (hydrocolloids) trong sữa và các sản phẩm từ sữa. Dù đã cố gắng hết sức, song trong quá trình tìm hiểu và biên soạn sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong sự đóng góp ý kiến từ Thầy và các bạn! Tập thể nhóm thực hiện xin chân thành cảm ơn! 4 I. Phân loại, tính chất và chức năng của keo ưa nước (keo thực phẩm) 1. Phân loại Dựa vào nguồn gốc người ta phân keo ưa nước (keo thực phẩm) thành hai nhóm chính là: keo thực phẩm tự nhiên và keo thực phẩm bán tổng hợp. Bảng phân loại keo ưa nước Keo thực phẩm tự nhiên Keo thực phẩm bán tổng hợp Trong dịch chiết từ cây (nhựa cây) Gum Arabic (acacia gum) Dẫn xuất từ cellulose Carboxymethyl cellulose (CMC) Gum Tracaganth Methyl cellulose Gum Kayara Microcrystalline cellulose (MC) Trong hạt hoặc củ Locust bean gum (LBG) Dẫn xuất từ tinh bột (tinh bột biến tính) Carboxymethyl starch Guar gum Hydroxyethyl starch Konjac flour Hydroxypropyl starch Trong rong biển Agar Tổng hợp từ vi sinh vật Xanthan gum Alginate Dextran Carrageenan Low methoxyl pectin (LMP) Nguồn khác Pectin Nguồn khác Propylene glycol alginate 5 Gelatine Carboxymethyl locus bean gum Tinh bột Carboxymethyl guar gum 2. Tính chất và chức năng chung của keo ưa nước 2.1. Tạo độ nhớt Khi kết hợp với nước, keo thực phẩm tạo ra một dung dịch hoặc dịch phân tán có độ nhớt cao. Độ nhớt này phụ thuộc vào các yếu tố sau: o Nồng độ chất keo o Nhiệt độ o Khối lượng phân tử o pH o Lực ion Chức năng: tạo nhớt, tạo đặc cho các thực phẩm dạng lỏng ví dụ các loại sốt, tương ớt, tương cà…; là chất tạo nhũ và làm bền hệ nhũ tương; là chất chống lắng các nguyên liệu dạng rắn trong thực phẩm dạng lỏng, chất giữ ẩm có tác dụng làm mềm, chất ổn định hệ bọt trong bia hay trong các sản phẩm bánh nướng và kiểm soát sự hình thành các tinh thể đá trong các sản phẩm lạnh đông… 2.2. Tạo gel Sự tạo gel là quá trình tạo thành mạng lưới liên kết chặt chẽ, có cấu trúc của các phân tử keo ưa nước với nhau và với nước tạo trạng thái rắn cho thực phẩm lúc đầu có trạng thái lỏng. Chỉ có một số loại keo có tính chất này ví dụ như tinh bột, aliginate, carrageenan, agar, gelatine… Nồng độ và điều kiện tạo gel của các loại keo ưa nước khác nhau cũng rất khác nhau. Tính chất này có vô số ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm để sản xuất ra các sản phẩm có cấu trúc gel từ mềm, đàn hồi, đến cứng, giòn, dễ gãy. Ngoài ra một số chất keo được sử dụng như nguồn chất xơ hòa tan có lợi cho sức khỏe. 6 II. Các loại keo ưa nước thường được sử dụng trong sữa và các sản phẩm từ sữa 1. Carrageenan 1.1. Đặc tính và cấu trúc hóa học: Carrageen là polysaccharide được chiết xuất thương mại chủ yếu từ hai loài trong giống tảo đỏ là kapaphycus alvarezii và eucheuma denticulatum. Carrgeen không bị tiêu hóa trong cơ thể người, không có giá trị dinh dưỡng, chỉ tác dụng như một chất xơ. Tuy nhiên chúng lại có một số tính chất chức năng đặc biệt để tạo gel, làm đặc, làm bền các thực phẩm hoặc các hệ thống thực phẩm. Về mặt hóa học, carrageen là một polysaccharide ưa nước, mạch thẳng được cấu tạo từ các đơn vị disaccharide galactose và 3,6-anhydrogalactose (3,6 AG), cả hai có thể được sunfate hóa hoặc không sunfate hóa, được nối với nhau luân phiên bằng liên kết glycoside α-(1,3) và β-(1,4). Cấu trúc của carrageenan khác nhau ở hàm lượng ester sulfate và 3,6- andehydrogalactose và sự phân bố của nhóm ester sulphate. Sự khác biệt này sẽ ảnh hưởng đến cường độ, cấu trúc, độ hòa tan, nhiệt độ chảy và nhiệt độ tạo gel, sự tách nước, sự cộng hưởng và các tương tác của carrageenan với các keo ưa nước và nguyên liệu khác Cấu tạo carrageenan 7 1.2. Tính chất của carrageenan: Màu hơi vàng, màu nâu vàng nhạt hay màu trắng. Dạng bột thô, bột mịn và gần như không mùi. Không tan trong ethanol, tan trong nước ở nhiệt độ khoảng 80oC tạo thành một dung dịch sệch hay dung dịch màu trắng đục có tính chảy, phân tán dễ dàng trong nước hơn nếu ban đầu được làm ẩm với cồn, glycerol, hay dung dịch bão hòa glucose và sucrose trong nước. Độ nhớt của dunh dịch tùy thuộc vào loại carrageenan, khối lượng phân tử, nhiệt độ, các ion có mặt và hàm lượng carrageenan. Cũng như những polymer mạch thẳng có mang điện tích khác, độ nhớt tỉ lệ thuận với hàm lượng. Carrageenan có khả năng tương tác với nhiều loại gum đặc biệt là locust bean gum, trong đó tùy thuộc vào hàm lượng nó sẽ có tác dụng làm tăng độ nhớt, độ bền gel và độ đàn hồi của gel. Ở hàm lượng cao carrageenan làm tăng độ bền gel của guar gum nhưng ở hàm lượng thấp, nó chỉ có thể làm tăng độ nhớt. Khi carrageenan được cho vào những dung dịch của gum ghatti, alginate và pectin nó sẽ làm giảm độ nhớt của các dung dịch này. Ổn định ở pH >7, phân hủy ở pH = 5-7; phân hủy nhanh ở pH < 5. Khả năng tạo gel của carrageenan phụ thuộc rất lớn vào sự có mặt của cation. 8 1.3. Ứng dụng của carrageenan trong thực phẩm Các ứng dụng phổ thông và truyền thống của carrageenan trong các sản phẩm từ sữa là bánh flan và pudding. Các sản phẩm này sử dụng một dãy toàn bộ các loại carrageenan cho các mục đích tạo gel và tạo đặc. Khi sử dụng trong các công thức của đồ uống từ đậu nành, carrageenan cung cấp một hệ huyền phù đồng nhất, bền của các chất rắn không hòa tan, bảo đảm một chất lượng cao cho thành phẩm. Đối với các sản phẩm sữa có acid, chẳng hạn như phô mai mềm hoặc sữa chua nói chung, carrageenan không thích hợp để là chất làm bền hiệu quả. Tuy nhiên một hỗn hợp carrageenan-galactomannan được lựa chọn thích hợp, cẩn thận có thể được dùng để kiểm soát sự đông tụ này tạo ra độ bền hiệu quả và ngăn ngừa sự tách ẩm trong khi vẫn đem lại một đặc tính mouthfeel tốt cho thành phẩm. Có khả năng tương tác protein hình thành hệ gel thixotropic trong sữa. Hệ thixotropic là cấu trúc gel đã được định hình lại, có tác dụng duy trỳ hệ nhũ tương ổn định và đồng hóa tốt chống việc hình thành “đường kem” bằng cách làm giảm quá trình đông tụ và phân tách các hạt cầu béo, tạo cảm giác mềm dịu của sản phẩm. Tạo gel và đông tụ với pho mát, carrageenan giúp cho sản phẩm dễ cắt lát và lâu chảy. Trong sản xuất sữa chua, carrageenan được cân đo rồi hòa tan với nước và đem đi phối trộn cùng với nguyên liệu chính để tạo gel. Nó tạo một cấu trúc xoắn nhốt các phần tử chất khô (sữa, nước, men vi sinh ), cho sản phẩm ở dạng rắn nhưng không mềm, liên kết với các phân tử nước tự do khi đông lạnh làm sữa chua trở nên mịn, chống khả năng tách lớp ở sản phẩm có hàm lượng chất béo trong sữa chua thấp. Trong sản phẩm bánh flan và các sản phẩm gel sữa, sữa cô đặc và các hỗn hợp kem (ice cream mix), chỉ cần sử dụng carrageenan ở mức 0,01% do hiệu quả cao của sự cộng hưởng giữa kappa carrageenan với kappa casein. Trong các sản phẩm này, kappa carrageenan không chỉ hình thành một gel yếu trong pha nước mà nó còn tạo được cấu trúc bằng việc tương tác trực tiếp với các nhóm acid amin tích điện dương và tương tác gián tiếp, thông qua các cation hóa trị 2, với các nhóm a cid amin tích điện âm của protein ở bề mặt của các hạt cầu casein (casein micelle). Loại tương tác cộng hưởng này được ứng dụng rộng rãi để làm ổn định các sản phẩm làm từ sữa. Với liều lượng thấp khoảng 150 – 250 ppm carrageenan là đủ để ngăn chặn sự tách whey protein của những sản phẩm này trong quá trình sản xuất và tồn trữ. Trong sản phẩm sữa hương vị chocolate và đồ uống từ sữa có bổ sung calcium, một lượng nhỏ 9 carrageenan có thể ngăn chặn sự tách whey protein và tạo ra mạng lưới giúp làm bền sự lơ lửng của các hạt cacao hoặc hạt muối calcium không hòa tan trong sữa. Dựa vào đặc tính ưu việt của carrageenan và các keo thực phẩm khác, người ta có thể phát triển các sản phẩm mới thuộc dạng này mà có thể lược bỏ một vài nguyên liệu truyền thống quan trọng. Điều này có thể đem lại các lợi ích rõ rệt như sự tiện lợi, đơn giản, giá thành thấp… Được ứng dụng trong các sản phẩm từ sữa làm bánh flan, bánh pudding. Các sản phẩm này được sử dụng toàn bộ một dãy carrageenan cho các mục đích tạo gel, tạo đặc: Làm hỗn hợp trộn (dry mix) để làm bánh flan “sử dụng tiện lợi” hay bánh flan “nền carrageenan”: Chất ổn định chính là carrageenan. Trong chế phẩm carrageenan người ta có thể kết hợp 2 loại kappa và lambda hoặc thêm LBG với mục đích cộng hưởng. Hiệu ứng cộng hưởng này giúp cho sản phẩm có cấu trúc co giãn và giảm sự tách nước. Ưu điểm của sản phẩm nền carrageenan : Tạo hương vị và mouthfeel tốt. Có tính đồng nhất về chất lượng giữa các mẻ sản xuất khác nhau Thay thế hiệu quả và kinh tế đối với bánh flan có sử dụng trứng Có thể sản xuất một loạt các bánh flan phù hợp với các yêu cầu như tính đàn hồi, cường độ gel, kiểm soát sự tách nước, cấu trúc và mouthfeel của sản phẩm Không bắt buộc phải làm lạnh để tạo gel Dễ dàng phân phối trên thị trường 10 2. Agilnate 2.1 Đặc tính và cấu trúc hóa học Acid alginic là một acid hữu cơ có trong tảo nâu, trọng lượng phân tử từ 32000-200000. Cấu tạo hóa học của acid alginic gồm 2 phần tử β-D- mannuronic và α-L-guluronic acid liên kết với nhau bằng liên kết 1- 4glucozid. Nó không bền, dễ bị tự phân hủy nên người ta chuyển nó thành các hợp chất muối alginate khác nhau bền hơn và hòa tan trong nước. Công thức cấu tạo của acid alginic. [...]... nhanh 4.3 Ứng dụng của gelatin trong sữa và các sản phẩm từ sữa Trong công nghệ sản xuất sữa: gelatin được sử dụng như một phụ gia tạo cấu trúc Trong sản phẩm sữa như yoghurt (đặc biệt là yoghurt trái cây), gelatin có tác dụng ổn định cấu trúc sản phẩm tránh được hiện tượng tách lỏng trong suốt quá trình xử lý và bảo quản Vai trò và mục đích khi sử dụng gelatin: 14 Tạo các mối liên kết với nước do có... của sản phẩm có sự dao động về hàm lượng của các cation này Sự tạo gel của agar không đòi hỏi một hàm lượng đường tối thiểu như đối với nhiều loại keo thực phẩm khác Vì vậy có thể sử dụng nó thích hợp trong các loại mứt có độ ngọt thấp, hàm lượng đường thấp 3.4 Ứng dụng của Agar trong sữa và các sản phẩm từ sữa Là chất ổn định trong phomai, kem, yoghurt, sữa chocolate,… Được ứng dụng các sản phẩm từ sữa: ... chúng với nước giúp ngăn cản sự rỉ nước trong các sản phẩm sữa Củng cố cấu trúc cho các sản phẩm từ sữa: làm chặt cấu trúc cream, tạo lớp gel chắc từ dịch lỏng Tạo bọt: gelatin tạo bọt tốt khi có mặt đường và sữa Có khả năng tương thích hoàn toàn với sữa, casein, các thành phần khác của sữa Tạo cấu trúc mềm: sự có mặt một lượng nhỏ gelatin trong các sản phẩm sữa luôn tạo cho sản phẩm cấu trúc... một trong những nội phản ứng quan trọng của alginat với chất keo khác và là một trong những chỉ số kinh 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 hòa tan và nhiệt độ 2.3 Ứng dụng của Alginate trong sữa và các sản phẩm từ sữa Được dùng làm chất bảo vệ các kem đá với những ứng dụng. .. 6.3 Ứng dụng của CMC trong sữa và các sản phẩm từ sữa Quá trình lên men hoặc việc bổ sung acid trực tiếp sẽ làm đông tụ protein trong sữa hoặc sữa đậu nành Bản chất annion của CMC sẽ tạo ra tương tác với protein tích điện dương ở gần hoặc tại điểm pH đẳng điện Sự hình thành phức CMC protein sẽ thúc đẩy tính ổn định của sữa và sữa đậu nành có bổ sung acid tạo ra các sản phẩm sữa chua uống và nước 18... việc sử dụng chính lượng calcium có trong sữa Sản phẩm tráng miệng có đông tụ ở nhiệt độ thấp: dung dịch pectin được trộn với sữa lạnh và calcium có trong sữa giúp pectin tạo gel ở pH thấp Khả năng liên kết nước làm giảm thiểu sự tách nước và sự tương tác của pectin với protein làm tăng cường mạng lưới protein của sữa chua Pectin bổ sung hương vị trái cây cho các sản phẩm sữa chua Cho pectin vào sữa. .. là loại keo ưa nước có bản chất là protein thu được từ sự thủy phân collagen có trong các mô liên kết của động vật, chủ yếu là trong da và xương của heo, bò, cá… gelatin là một trong vài loại có bản chất hóa học khác biệt với hầu hết các 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 7 phân... đồng nhất Trong yaghurt trái cây, pectin tạo cấu trúc mịn, giúp phân bố đều các mẫu trái cây nhỏ trong sữa và nó còn làm cho sản phẩm có bề mặt nhẵn bóng Trong các sản phẩm nhiều 16 lớp, pectin còn có tác dụng ổn định và giữ cho trái cây không bị tách khỏi yaghurt Trong yaghurt uống, pectin từ táo và citrus bảo vệ protein không bị biến tính trong quá trình tiệt trùng, ngăn chặn protein kết tủa và sự kết... tan rất chậm trong dung dịch đường cô đặc, thường xúc tiến quá trình hòa tan pectin bằng cách hòa tan nó vào dung dịch xirô (có chứa hàm lượng fructose cao rất hữu ích vì có độ nhớt thấp) rồi lại hòa tan vào trong nước tạo thành dung dịch có hàm lượng chất rắn thấp hơn 20%, khi đó pectin sẽ tan tốt khi đun nóng và khuấy nhẹ 5.3 Ứng dụng của pectin trong sữa và các sản phẩm từ sữa Được sử dụng như chất... giải khát protein có hương vị trái cây gọi là gum cellulose Sản phẩm kem (ice cream) và đồ tráng miệng đông lạnh: Keo ưa nước và chất nhũ hóa được dùng giúp cho sản phẩm có cấu trúc mịn, mượt, tăng độ xốp và làm giảm sự phát triển của các tinh thể đá trong quá trình làm lạnh đông – rã đông CMC được sử dụng rộng rãi nhất trong việc bảo vệ sản phẩm từ hiện tượng “sốc nhiệt” do nó kiểm soát sự phát triển . (HYDROCOLLOIDS) TRONG SỮA VÀ CÁC SẢN PHẨM TỪ SỮA GVHD: NGUYỄN PHÚ ĐỨC NHÓM 10, THỨ 5, TIẾT 8, 9 TPHCM, 2015 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH. carrageenan: 7 1.3. Ứng dụng của carrageenan trong thực phẩm: 8 2.1. Đặc tính và cấu trúc hóa học 10 2.2. Sự tạo gel của agilnate 11 3. Agar 12 3.1. Đặc tính và cấu trúc hóa học 12 3.2. Cơ chế. của sản phẩm Không bắt buộc phải làm lạnh để tạo gel Dễ dàng phân phối trên thị trường 10 2. Agilnate 2.1 Đặc tính và cấu trúc hóa học Acid alginic là một acid hữu cơ có trong