Chương 4 PHỤ GIA LÀM THAY ĐỔI CẤU TRÚC THỰC PHẨM Mục tiêu: Trang bị kiến thức cho người học về tính chất vật lý, hóa học cánh sử dụng và liều lượng sử dụng các chất làm thay đổi cấu trúc thực phẩm. Các chất điều chỉnh độ ẩm sản phẩm Nguyên liệu hay bán thành phẩm có độ ẩm cao tạo điều kiện dễ dàng cho các VSV phát triển hay tác động khác làm hư hỏng sản phẩm. Để hạ độ ẩm và kéo dài thời gian bảo quản có nhiều phương pháp như sấy, cô đặc, thẩm thấu tách nước…Nhưng trong một số trường hợp không thể áp dụng hay khó áp dụng các phương pháp này nên sử dụng phụ gia để điều chỉnh độ ẩm được áp dụng trong chế biến. Hút ẩm Dựa vào tính chất vật lý của các chất hút ẩm người ta chia ra làm 2 loại: 4.
Hoá chất hút ẩm theo tính chất vật lý Nguyên tắc: chỉ hút nước, không gây ra phản ứng hoá học, nước chỉ ngưng tụ trên bề mặt các chất hút ẩm. Các chất dạng tinh thể khan nước: có khả năng hút nước cân bằng với thành phần hóa học của thực phẩm. Các chất này có khả năng hút nước tại nhiệt độ bình thường và cũng có thể nhả ẩm. Na2SO4 ( khan ) + 10H2O Na2SO4.6H2O Các chất có cấu trúc xốp: chứa nhiều ống mao dẫn trên bề mặt các chất hút ẩm.
Các chất này có khả năng hút nước trên các ống mao dẫn thậm chí ngay cả trên bề mặt các chất hút ẩm. Chất thường gặp là Silicagel (H2SiO2. - 49 - Tùy thuộc vào nước sản xuất mà 1g silicagel có diện tích bề mặt khoảng 300- 800 mm2 , là các hạt hình tròn hay bầu dục màu trắng tới nâu. Các chất lỏng: H2SO4, H3PO4, Glycerin hút nước mạnh yếu khác nhau, khi hút nước tỏa nhiệt.
Hoá chất hút ẩm theo tính chất hoá học Nguyên tắc: là chất hút ẩm tạo một chất hoàn toàn mới, tỏa nhiệt có khi làm nóng môi trường bảo quản. Sau khi dùng không thể phục hồi trở lại. Nhược điểm một số chất có thể ăn mòn bao bì trong quá trình bảo quản. CaO + H2O Ca(OH)2 + Q ( kcal) CaO được sử dụng nhiều vì rẻ tiền, khả năng hút ẩm cao.
Sau khi hút ẩm rã thành bột vẫn tiếp tục hút ẩm. Khi hút ẩm thể tích tăng lên 3 lần, ở dạng bột dễ bay tạo môi trường ăn mòn bao bì. Hoá chất giữ ẩm Trong quá trình bảo quản sản phẩm thường có sự bay hơi do chênh lệch áp suất riêng phần trên bề mặt nguyên liệu và môi trường bảo quản làm bề mặt bị khô nứt, nhăn, biến dạng, biến màu.làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm như : các sản phẩm khô thủy sản, lạnh đông thủy sản.Một số hóa chất thường sử dụng để giữ ẩm: - Các muối phosphate: dùng trong chế biến thủy sản đông lạnh giúp tăng khả năng giữ nước của miếng cá fille, giúp sản phẩm khô thủy sản được mềm chống hiện tượng có các đốm trắng trên bề mặt. - Enzyme protease thủy phân protein thành các acid amin tạo bề mặt ẩm.
- Glycerin dùng cho các sản phẩm sợi sấy khô - Hỗn hợp Glycerin-Gelatin-Nước phủ trên bề mặt thịt. Các chất làm trong Các biện pháp cơ học không thể tách được chất keo và ion trong các dung dịch. Chất làm đục trong dung dịch có nhiều dạng: - 50 - - Huyền phù: cặn cơ học. - Nhũ tương: pectin, các chất cao phân tử.
- Các chất tan: các ion kim loại. Các biện pháp hóa học có thể tách các cặn cơ học, loại bỏ các ion kim loại hay phá vỡ các hệ thống chất keo. Hoá chất tách các chất tan dạng ion Nguyên tắc: Cho các ion này tác dụng với phụ gia tạo kết tủa, sau đó dùng các biện pháp cơ học để làm trong. Ca2+ + CO2 CaCO3 ↓ Ca2+ + H3PO4 Ca3(PO4)2 ↓ Fe2+ + Na2S Na+ + FeS ↓ 4.
Hoá chất tách các chất keo Có nhiều phương pháp: - Tạo trạng thái tích tụ: Thay đổi pH môi trường đưa các chất keo về điểm đẳng điện. Phá vỡ lớp vỏ solvat bằng các chất điện ly. Dùng nhiệt làm biến tính chất keo. - Tạo kết tủa thứ 2 lôi kéo các chất keo: Các phương pháp làm sạch nước mía trong công nghệ sản xuất đường Phương pháp carbonate hoá tạo kết tủa CaCO3 ↓ Phương pháp phosphate hoá tạo kết tủa Ca3(PO4)2 ↓ Phương pháp sulphate hoá tạo kết tủa CaSO4 ↓ - Sử dụng các hợp chất cao phân tử để tạo kết tủa: Chitosan, pectin, gelatin, agar - Sử dụng các enzyme để thuỷ phân các hợp chất mạch dài thành hợp chất mạch ngắn, hòa tan: Enzyme α-amylase, pectin methylesterase, polygalacturonase, protease.
- Chất trợ lắng và trợ lọc. Bao gồm các chất: - 51 - Than hoạt tính để làm sạch chất khí và chất lỏng, diatomite, khoáng kiesengu, dùng làm chất trợ lọc. Silic gel của silic dùng làm chất hấp phụ đặc biệt đối với protein có phân tử lượng cao. Polyvinylpyrolidon (PVP) và nylon 66 (copolyme acrrilat-acrylamit) là chất không tan, có khả năng hấp phụ đặc biệt đối với các hợp chất polyphenol trong nước giải khát.
Tannin gallic là hợp chất polyphenol được dùng để kết tủa protein tạo thành tannin-protein không tan, tạo điều kiện cho quá trình lọc. Abumin dùng trong việc lọc rượu vang. Các chất tạo keo - Các tính chất có thể có của chất keo a. Khả năng liên kết với nước f.
Tính chất lưu biến g. Tạo các phản ứng hoá học c. Khả năng tạo màng hoặc tạo gel h. Tăng độ ngọt và vị d.
Khả năng liên kết với các chất mùi i. Khả năng hút nước trở lại dạng ban e. Tạo áp suất thẩm thấu đầu Các tính chất này được lợi dụng trong chế biến thực phẩm nhằm để : làm đặc, chất nhũ hóa, làm mềm, ổn định mùi vị. - Mục đích sử dụng các chất tạo keo a.
Chất làm đặc sản phẩm: nước quả, sirô, yaourt,… b. Chất nhũ hoá: kem, các loại bơ, sốt, chocolate c. Chất ổn định nhũ tương d. Chất tạo bọt e.
Chất làm mềm sản phẩm f. Chất ổn định mùi, vị g. Chất cải thiện tính chảy - Đặc tính của một số chất tạo keo - 52 - Bảng 4.1 Đặc tính của một số chất tạo keo Cấu trúc Thuận nghịch nhiệt Tạo gel tức thì Điện tích Dễ chảy Dương Không Không Dính Dòn Âm Có Có Chất keo 0 HM-Pectin X X X X X LM-Pectin X X X X X X Carragenan X X X X X X Agar X X X X X Alginate X X X CMC X X Guar X LBG X Xanthan X X X X Gellan X X X X Gelatin X X X X X X Arabic X Casenate X X X X X Protein đậu nành X X X X X Nguồn: Võ Tấn Thành, 2000 4. Acid Alginic & Alginate 4.
Acid alginic Là một polysaccharide thiên nhiên ưa nước và có tính keo, được tinh chế từ các loại rong nâu khác nhau, công thức (C6H8O6)n. Tồn tại dưới dạng sợi, hạt, hay bột màu trắng đến vàng nâu. Khối lượng phân tử: 10.000, dùng làm chất ổn định, chất tạo đông, chất tạo gel, chất nhũ hoá, không tan trong nước và các dung môi hữu cơ, tan chậm trong các dung dịch Carbonate Natri, Hydroxide Natri, TriNatri Phosphate… Hình 4.1 Cấu tạo của Acid Alginic - 42 - 4. Alginate Calcium Công thức (C6H7Ca1/2O6)n, không tan trong nước và ete, tan nhẹ trong ethanol; tan chậm trong những dung dịch natri polyphosphate, natri carbonate, và các chất kết hợp với ion calcium.2 Cấu tạo của Alginate Calcium 4.
Alginate Natri Công thức (C6H7NaO6)n, tan chậm trong nước, tạo thành dung dịch nhớt; không tan ethanol, ete và chloroform, khối lượng phân tử: 32.3 Cấu tạo Alginate Natri Công dụng dùng để sản xuất các sản phẩm có: Độ dày thấp, kích thước nhỏ hay màng bao phía ngoài sản phẩm bằng cách nhúng hoặc phun dung dịch Alginate có chứa ion Ca 2+. Khi sử dụng pectin một mình chỉ tạo gel được tốt trong môi trường có nồng độ đường cao và pH thấp. Kết hợp Na Alginate-Pectin để sản xuất các sản phẩm dạng gel như mứt trái cây (táo, cam,… và gel được thành lập ở nồng độ chất khô thấp hơn và khoảng pH rộng hơn. - 43 - Qui trình sản xuất alginate Rong mơ Nghiền Rửa nước Lọc Trích ly ` Làm sạch Lọc Dịch lọc Kết tủa với CaCl2 Alginate Calci Nghiền Xử lý acid Xử lý Na2CO3 Alginate Natri Sấy khô Alginate Hình 4.4 Qui trình sản xuất alginate - 44 - 4.
Agar Agar là một polysaccharide được trích ly từ rong biển có chứa một lượng nhỏ sulfate (1,5- 2,5%), gồm: Agarose: không chứa gốc sulfate , có khả năng tạo gel rất lớn. Agarose pectin: có chứa gốc sulfate, tạo gel rất cứng so với agarose. Sự tạo gel của agar có các tính chất và ưu điểm sau : Khả năng tạo gel đơn giản, không cần dùng đến các chất trợ đông khác Quá trình tạo gel là thuận nghịch Agar có thể tạo gel ở nồng độ rất thấp Agar nóng chảy 80 0C, đông đặc ở nhiệt độ dưới 40 0C Gel agar không màu, không vị, không ảnh hưởng đến vị tự nhiên của sản phẩm Có khả năng chống lại phân hủy acid, tuy nhiên tại pH quá thấp quá trình thủy phân có thể xảy ra (pH < 4). Agar được ứng dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm, ngành VSV và sinh hóa.
- 45 - Qui trình sản xuất agar Rong câu Làm sạch cơ học Rửa nước Trích ly Làm sạch Lọc Dịch lọc Tạo gel Cắt gel Lạnh đông Tan giá Sấy khô Agar Hình 4.5 Qui trình sản xuất agar 4. Cellulose và các dẫn xuất CMC (Carboxy Methyl Cellulose), dẫn xuất của Cellulose. CMC: Là chế phẩm ở dạng bột trắng thu dược do tác dụng của cacboxyl methyl natri (-CH2–COONa) với các nhóm hydroxyl của cellulose, có phân tử lượng từ 40. - 46 - NaOH, ClCH2-COONa Cellulose CMC + H2O + NaCl CH2OH CH2OH Cellulose Hình 4.6 Cấu tạo Cellulose CH2OCH2COONa CH2OCH2COONa CMC Hình 4.7 Cấu tạo CMC Tính chất của CMC CMC là các polymer anion mạch thẳng, dễ phân tán trong nước lạnh, nước nóng và trong rượu.
Muối natri của CMC cũng là chất tạo đông, nó có khả năng tạo đông thành khối vững chắc với độ ẩm rất cao (tới 98%). Ở pH 5-9 dung dịch ít thay đổi tính chất, nhưng ở pH <3 độ nhớt gia tăng hoặc kết tủa. Do đó, không sử dụng CMC cho sản phẩm có độ pH <3, pH > 7 độ nhớt bị giảm ít. Dịch CMC có thể bị phá hủy do các VSV hoặc enzyme khử.
Độ nhớt CMC giảm khi nhiệt độ tăng và ngược lại.