Phụ gia tạo cấu trúc trong công nghệ chế biến thịt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GỊN
KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM
--------------------

TIỂU LUẬN
CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỊT

ĐỀ TÀI: PHỤ GIA TẠO CẤU TRÚC TRONG
CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỊT

GVHD: TS.Nguyễn Thị Hiền
Sinh viên thực hiện:
Họ và tên
Hồ Thị Mai Phương
Nguyễn Thanh Thảo
Hà Thị Ngọc Trâm
Nguyễn Hiệp Thuận

MSSV
DH61805395
DH61801127
DH61806378
DH61805675

TP.HỒ CHÍ MINH
THÁNG 3 NĂM 2022

Lớp
D18_TP04
D18_TP04

D18_TP04
D18_TP04


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG .............................................................................. 4
1.1. Định nghĩa: ........................................................................................................... 4
1.2. Phân loại: .............................................................................................................. 4
CHƯƠNG 2: PHỤ GIA NHÓM HYDROCOLLOID .................................................... 4
2.1. Xanthan gum: ....................................................................................................... 4
2.1.2. Cấu tạo: ........................................................................................................... 5
2.1.3. Tính chất của Xanthan gum: ........................................................................... 6
2.1.4. Ứng dụng và công dụng của Xanthan gum: .................................................... 7
2.2. Carrageenan: ........................................................................................................ 8
2.2.1. Giới thiệu và lịch sử phát hiện ra Carrageenan: .............................................. 8
2.2.2. Cấu tạo: ........................................................................................................... 9
2.2.3. Tính chất ........................................................................................................ 10
2.2.4. Phương pháp sản xuất carageenan trong công nghiệp. ................................. 12
2.2.5. Ứng dụng ....................................................................................................... 12
2.3. Pectin ................................................................................................................... 13
2.3.1. Khái niệm ...................................................................................................... 13
2.3.2. Cấu tạo........................................................................................................... 13
2.3.3. Tính chất của pectin ...................................................................................... 14
2.3.4. Phân loại pectin ............................................................................................. 15
2.3.5. Cơ chế tạo gel ................................................................................................ 16
2.3.6. Ứng dụng ....................................................................................................... 16
2.4. Alginate ............................................................................................................... 16
2.4.1. Lịch sử hình thành và phát triển .................................................................... 16
2.4.2. Nguồn gốc: .................................................................................................... 17
2.4.3. Cấu tạo: ......................................................................................................... 17

2.4.4. Tính chất ........................................................................................................ 20
2.4.5. Đặc tính: ........................................................................................................ 20
2.4.6. Ứng dụng trong cơng nghiệp chế biến thịt .................................................... 22
2.4.7. Phương pháp sản xuất alginate: .................................................................... 23
2.4.8. Quá trình nấu tách Alginic ............................................................................ 24
CHƯƠNG 3: PHỤ GIA NHÓM POLYSACCHARIDE ............................................. 28
3.1. Chitosan .............................................................................................................. 28
3.1.1. Chitin ............................................................................................................. 28
3.1.2. Chitosan ......................................................................................................... 29
3.1.3. Ứng dụng của chitosan trong công nghệ chế biến thịt .................................. 30
2


3.1.4. Sản xuất chitosan ........................................................................................... 30
3.2. Tinh bột ............................................................................................................... 31
3.2.1. Tổng quan:..................................................................................................... 31
3.2.2. Cấu tạo của tinh bột....................................................................................... 31
3.3. Tinh bột biến tính ............................................................................................... 33
3.3.1. Giới thiệu ....................................................................................................... 33
3.3.2. Cấu tạo và phương pháp xử lý ...................................................................... 33
3.3.3. Ứng dụng ....................................................................................................... 35
CHƯƠNG 4: PHỤ GIA NHÓM PROTEIN ................................................................. 36
4.1. Gelatin ................................................................................................................. 36
4.1.1. Khái niệm ...................................................................................................... 36
4.1.2. Phân loại: ....................................................................................................... 36
4.1.3. Cấu tạo........................................................................................................... 36
4.1.4. Đặc tính của gelatin ....................................................................................... 37
4.1.5. Cơ chế tạo gel ................................................................................................ 37
4.1.6. Độ bền gel ..................................................................................................... 37
4.1.7. Độ bền của gelatin ......................................................................................... 38

4.1.8. Ứng dụng ....................................................................................................... 38

3


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Định nghĩa:
- Phụ gia:
Theo TCVN: Phụ gia thực phẩm là những chất không được coi là thực phẩm hay
một thành phần chủ yếu của thực phẩm, có hoặc khơng có giá trị dinh dưỡng, đảm
bảo an toàn cho sức khoẻ, được chủ động cho vào thực phẩm với lượng nhỏ nhằm
duy trì chất lượng, hình dạng, mùi vị độ kiềm hoặc độ acid của thực phẩm, đáp ứng
về yêu cầu công nghệ trong chế biến, đóng gói, vận chuyển và bảo quản thực phẩm.
- Phụ gia tạo cấu trúc: Là nhóm phụ gia thêm vào nhằm thay đổi cấu trúc nguyên liệu
ban đầu, tạo ra cấu trúc mới hoặc làm ổn định cấu trúc của sản phẩm.
1.2. Phân loại:
- Hydrocolloid: Xanthan gum, Carrageenan, Pectin, Alginate,…
- Polysaccharide: Chitosan, Tinh bột, Tinh bột biến tính,…
- Protein: Gelatin,...
CHƯƠNG 2: PHỤ GIA NHÓM HYDROCOLLOID
2.1. Xanthan gum:
2.1.1. Giới thiệu và lịch sử ra đời xanthan gum:
Giới thiệu:
- INS: E415
- Liều lượng: 0,5% trọng lượng của thành phẩm.
- Xanthan gum là một loại polysaccharide ngoại bào được tổng hợp bởi chủng
Xanthaomonas capestris.
- Khác với các loại gum khác, dung dịch Xanthan gum có độ nhớt rất bền trong
mơi trường giới hạn nhiệt độ pH rộng. Bên cạnh đó dung dịch này có khả năng
chống lại một số tác dụng phần cắt của enzyme.

- Một đặc điểm của Xanthan gum là khi phối hợp với các loại gum khác ở nồng
độ cao nó hình thành nên mạng lưới gel có cấu trúc mềm, dẻo và có khả năng
thuận nghịch về mặt nhiệt độ.
- Xanthan gum đã và đang được nghiên cứu trên nhiều lĩnh vực đặc biệt là trong
công nghệ thực phẩm nhằm để mở rộng khai thác các tiềm năng vốn có của nó.
Lịch sử ra đời:
- Cách đây rất lâu, con người đã tìm hiểu được rằng các lồi Xanthomonas có thể
sản xuất ra những khối sền sệt.
- Cuối năm 1950, xanthan đã được phát minh tại Northern Reseach Center,
Peoria,…
- Đầu những năm 1960, xanthan trở thành sản phẩm thương mại bởi công ty Kelco
với tên thương mại là Kelzan nhưng khơng thích hợp cho thương mại mãi đến
năm 1964.
4


-

Năm 1969, xanthan đã được tổ chức FDA cho phép sử dụng làm phụ gia thực
phẩm sau những nghiên cứu và thử nghiệm trên động vật. Nó được phép sử dụng
ở các nước: Hoa Kì, Canada,… Số kí hiệu là E415.

2.1.2. Cấu tạo:
Cấu tạo phần tử:
- Cơng thức hóa học: (C35H49O29)n
- Xanthan bao gồm những cụm 5 gốc đường được lặp lại, một cụm gồm 2 gốc D
– glucose, 2 gốc đường D – mannose, 1 gốc đường D – glucoronate và các gốc
acetate, pyruvate với số lượng thay đổi.
- Mỗi cụm đơn vị của mạch chính trong chuỗi polysaccharide bao gồm các gốc β
– D – glucose, liên kết với nhau bằng liên kết – 1,4 glycoside. Yếu tố này giống

với cấu trúc của cellulose.
- Mạch nhánh gồm một gốc glucoronate nằm ở giữa liên kết với 2 gốc mannose.
Vị trí thứ nhất của gốc D – glucoronate liên kết với vị trí tứ hai của 1 gốc D –
mannose, cịn vị trí thứ 4 của gốc D – glucoronate liên kết với vị trí thứ nhất của
một 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 chính.
- Khoảng một nửa số gốc mannose ở cuối có nhóm acid pyruvic liên kết do nhóm
ketal tạo vịng tại vị trí 4 – 6 trên gốc mannose.
- Gốc mannose cịn lại liên kết liên kết với một acetyl tại vị trí thứ 6. Xanthan gum
cũng chứa các ion dương hóa trị 1 như Na, K. Mạch nhánh và mạch thẳng xoắc
chặt với nhau tạo thành hình dạng bền chặt.

Hình 2.1: Cấu trúc một đơn vị của Xanthan gum
Khối lượng phần tử:
- Có thể từ 0.9 triệu đến 1.6 triệu Dalton, nó phụ thuộc vào nguồn vi sinh vật và
điều kiện thực hiện q trình lên men.
- Đơi khi khối lượng phân tử xanthan cũng có thể lên đến 13 – 50 triệu Dalton
Xanthan gum.

5


Hình 2.2: Khối lượng phần tử Xanthan gum
Trạng thái phần tử:
- Xanthan là phần tử sinh học xoắc đôi nhưng không đối xứng nhau.
- Mạch nhánh và mạch thẳng xoắc chặt với nhau tạo thành hình dạng bền chặt.
- Các phần tử có thể co lại hình xoắc ốc kép hình thành nên cấu trúc đặc quánh
khi gặp một số điều kiện sẽ bị duỗi mạch làm thay đổi tính chất.
- Mạch chính được mạch bên bảo vệ nên làm cho xanthan tương đối bên acid kiềm

và enzyme.
2.1.3. Tính chất của Xanthan gum:
Tính chất:
- Tan ít trong nước, dịch có độ nhớt cao, có khả năng ổn định tốt sau khi rã đông.
Sự ổn định của nhũ tương được làm từ Xanthan gum sẽ không bị ảnh hưởng bởi
pH (~3,5 trong nước sốt salad), muối (15% trong sốt barbecue) hay xử lí nhiệt
(UHT, thanh trùng). Một lợi thế khác, Xanthan gum tạo ra một độ nhớt khá đồng
nhất giữa khoảng nhiệt độ 5-75°C, điều này tạo cho sản phẩm có cấu trúc và sự
ổn định tốt trong những điều kiện bảo quản khác nhau.
- Tính tương hợp với alcohol: Tuy khơng hịa tan trực tiếp được trong alcohol
nhưng lại có khả năng tương thích với nó. Những sản phẩm có chứa loại gum
này trong công thức thành phần thường chiếm đến 60% dung mơi alcohol như
ethanol. Ta có thể sử dụng tính chất này để làm cho cocktail, rượu có mùi
chocolate trở nên đặc hơn.
- Khơng bị thối hóa bởi enzyme: Khả năng kháng lại tác động của enzyme là do
sự xắp xếp các nhánh chính và nhánh phụ, sự xắp xếp này chống lại tác động
của enzyme lên liên kết 1,4 trong nhánh chính. Nhờ đó mà ngăn cản được sự
ngưng trùng hợp do enzyme, acid và kiềm. Khả năng này đã được ứng dụng
trong một số sản phẩm thực phẩm như bánh mứt táo, thực phẩm có chứa tinh
bột, gia vị trộn…
- Gel thuận nghịch về nhiệt độ: Ở nhiệt độ 40 – 80°C, xanthan gum có thể chuyển
đổi cấu trúc xoắn ốc đôi thành chuỗi đơn. Ở cấu hình chuỗi đơn, mạng lưới liên
kết yếu đi, hình thành nên trạng thái giả dẻo (pseudoplastic) làm giảm độ nhớt
của dung dịch.
6


-

Độ nhớt phụ thuộc vào thời gian và tốc độ khuấy: Xanthan gum có tính chất của

một chất lỏng phi Newton và giả dẻo, vì thế độ nhớt của nó sẽ thay đổi khi chịu
những ứng suất cắt khác nhau – lực cắt càng cao thì độ nhớt càng thấp.

Các yếu tố ảnh hưởng:
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của xanthan gum:
- Nồng độ muối:
Với những nồng độ khác nhau, sự ảnh hưởng của muối đối với tính chất của
xanthan gum cũng khác nhau. Khi dưới nồng độ 0.25%, các muối hóa trị I như
natri clorua sẽ làm giảm nhẹ độ nhớt. Ở nồng độ cao hơn, độ nhớt lại tăng khi
thêm muối. Khi nồng độ NaCl đạt 0.1%, độ nhớt sẽ không phụ thuộc vào nồng
độ xanthan gum, và việc bổ sung thêm muối sẽ ít ảnh hưởng đến độ nhớt.
Ngồi ra, các kim loại hóa trị III như nhơm sẽ thúc đẩy q trình tạo gel của
xanthan gum.
- pH:
Xanthan gum ổn định trong một khoảng pH khá rộng, tuy nhiên độ nhớt sẽ
giảm dần khi pH xấp xỉ dưới 4. Khi trung hòa dung dịch, độ nhớt của xanthan
lại phục hồi như ban đầu. Bên cạnh đó, tuy nhạy cảm với pH dưới 4 nhưng độ
nhớt của xanthan gum lại cực kì ổn định theo thời gian.
- Nhiệt độ:
Dung dịch xanthan gum có khả năng duy trì độ nhớt hầu như khơng đổi khi
tăng nhiệt độ. Cho tới một nhiệt độ nóng chảy xác định, độ nhớt sẽ giảm mạnh
do sự chuyển đổi cấu trúc từ trạng thái có trật tự đến trạng thái linh hoạt hơn.
Nhiệt độ mà q trình chuyển đổi đó xảy ra phụ thuộc vào nồng độ ion trong
dung dịch và các đặc điểm cấu trúc phân tử. Ở nồng độ 0.3% xanthan gum
trong nước khử ion, sự chuyển đổi này xảy ra ở 40°C. Tuy nhiên khi có một
lượng muối thấp trong dung dịch, nhiệt độ này có thể đạt tới trên 90°C.
2.1.4. Ứng dụng và công dụng của Xanthan gum:
Ứng dụng trong thực phẩm:
- Xanthan gum được sử dụng trong nhiều loại sản phẩm thực phẩm, chẳng hạn
như nước sốt, kem, các sản phẩm thịt và gia cầm, sản phẩm bánh mì, sản phẩm

bánh kẹo, đồ uống, sản phẩm sữa, các sản phẩm khác,… Nó giúp ngăn ngừa sự
tách dầu bằng cách ổn định hệ nhũ tương, mặc dù nó khơng phải là chất nhũ hóa.
Đồng thời nó cũng giúp ổn định các hạt rắn, chẳng hạn như trong gia vị. Phụ gia
này giúp tạo ra kết cấu mong muốn trong nhiều loại kem. Kem đánh răng thường
chứa thành phần gum này như một chất kết dính để giữ cho sản phẩm đồng nhất.
Nó cũng giúp làm đặc sản phẩm thay thế trứng thương mại làm từ lòng trắng
trứng, để thay thế chất béo và chất nhũ hóa có trong lịng đỏ. Nó cũng là một
phương pháp làm đặc chất lỏng được ưa chuộng đối với những người bị rối loạn
nuốt, vì nó khơng làm thay đổi màu sắc hoặc hương vị của thực phẩm hoặc đồ
uống ở mức độ sử dụng thông thường.
7


-

-

Khi bổ sung vào gel của tinh bột sẽ cải thiện độ ổn định. Thêm một lượng nhỏ
Xanthan gum (0,1-0,2%) có thể cải tiến rất đáng kể sự ổn định của dịch tinh bột
cũng như cấu trúc và hình dạng của sản phẩm cuối cùng. Tinh bột cung cấp cấu
trúc đặc biệt và cảm giác ngon miệng khi ăn, còn Xanthan gum tạo sự ổn định ở
các điều kiện xử lý khác nhau.
Trong các sản phẩm nướng với tính chất giả dẻo của mình sẽ giúp quá trình nhào
bột bao gồm và vơ khn sẽ dễ dàng hơn. Vì tính chất giữ nước của nó, Xanthan
gum ngăn chặn sự vón cục trong suốt quá trình nhào cải thiện sự đồng nhất của
bột nhào. Hơn thế nữa nó cũng làm giảm sự mất nước trong q trình nướng. Nó
cũng góp phần giúp sự phân phối và kích thước các lỗ xốp trong sản phẩm nướng
được đồng nhất hơn.

Công dụng:

- Ổn định hệ nhũ tương và huyền phù, ổn định dung dịch tốt khi đông lạnh và rã
đông.
- Xanthan gum sử dụng làm chất làm dày, đông đặc trong sản xuất, đồng thời là
chất tạo béo giả, tạo vị béo mà không có giá trị dinh dưỡng.
- Xanthan gum làm tăng thể tích, cải thiện cấu trúc và tính ổn định.
- Giữ ẩm tốt.
- Để giảm lượng đường trong máu và cholesterol toàn phần ở người bị tiểu đường.
- Là thuốc nhuận tràng.
- Là chất thay thế nước bọt ở người bị khô miệng (hội chứng Sjogren).
- Người ta cũng sử dụng làm kem để chống sự hình thành của những tinh thể đá
nhỏ trong kem và giữ cho kem được mướt.
- Và được sử dụng rộng rải cho những thành phẩm khơng có gluten. Nó giúp cho
bột dính chặt, tính đàn hồi dai như khi mình dùng bột mì.
- Là một chất liên kết, giúp cho các thành phần trộn vào nhau một cách hiệu quả
và gắn kết với nhau.
2.1.5. Phương pháp sản xuất Xanthan gum:
- Xanthan gum được sản xuất từ quá trình lên men trên canh đường với chủng vi
khuẩn Xanthomonas campestris. Quá trình lên men này được tiến hành trong
mơi trường lên men chìm, hiếu khí. Mơi trường phải được tiệt trùng kĩ, có chứa
đường (glucose, sucrose) phù hợp, nguồn nitơ thích hợp (amon clorua), kali
phosphate và một số chất khoáng vi lượng khác phụ thuộc vào giống. Sau đó
tinh sạch bằng cách xử lý bằng ethanol hoặc isopropanol, sấy và nghiền.
- Xanthan gum thương mại thường dưới dạng muối Na+, K+ và Ca2+, dung dịch
của nó trung tính.
2.2. Carrageenan:
2.2.1. Giới thiệu và lịch sử phát hiện ra Carrageenan:
- INS: E407
8

-

-

-

Liều lượng: GMP
Carrageenan bắt đầu được sử dụng hơn 600 năm trước đây, được chiết xuất từ
rêu Irish moss tại một ngơi làng trên bờ biển phía Nam Ireland trong một ngôi
làng mang tên Carrageenan.
Vào những năm 30 của thế kỷ XX, carrageenan được sử dụng trong công nghiệp
bia và hồ sợi. Cũng trong thời kì này những khám phá về cấu trúc hóa học của
carrageenan được tiến hành mạnh mẽ. Sau này, carrageenan được chiết xuất từ
một số loài rong khác như Gigartina stelata thuộc chi rong Gigartina. Nhiều loài
rong khác cũng được nghiên cứu trong việc chiết tách carrageenan để ứng dụng
trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Hình 2.3: Tảo carrageenan
Trong thực phẩm, người ta không sử dụng tùng loại tảo riêng biệt mà luôn luôn
kết hợp nhiều loại với nhau để tạo ra Carrageenan có đặc tính riêng biệt và hồn
hảo hơn. Từ đó, người ta chia carrageenan thành 3 loại điển hình sau:
✓ Kappa carrageenan: được tách chiết từ các loại tảo Kappaphycus alvarezii,
Chondrrus crrispus, Sarcothalia crispate.
✓ Iota carrageenan: được tách chiết từ tảo Eucheuma denticulation.
✓ Lambda carrageenan: được tách chiết từ tảo Chondrrus crrispus,
Sarcothalia crispate.

2.2.2. Cấu tạo:

Hình 2.4: Cấu tạo Carraageenan

-

Carrageenan là một polysaccharide dị thể của galactose –galactan. Ngoài mạch
9


-

polysaccharide chính cịn có thể có các nhóm sulfat được gắn vào carrageenan ở
những vị trí và số lượng khác nhau. Vì vậy, carrageenan khơng phải chỉ l à một
polysaccharid đơn lẻ, có cấu trúc nhất định mà là các galactan sulfat. Mỗi
galactan sulfat là một dạng riêng của carrageenan và có ký hiệu riêng. Ví dụ: λ
– , κ –, ι –, ν – carrageenan. Có thể nói carrageenan là một hỗn hợp phức tạp của
ít nhất 5 loại polymer: λ – , κ–, ι –, ν.. - carrageenan, cấu tạo từ các gốc Dgalactose và 3,6-anhydro D-galctose. Các gốc này kết hợp với nhau bằng liên
kết -1,4 và -1,3 luân phiên nhau. Các gốc D-galactose được sulfate hóa với tỉ lệ
cao. Các loại carrageenan khác nhau về mức độ sulfate hóa.Mạch polysaccharide
của các carrageenan có cấu trúc xoắn kép. Mỗi vòng xoắn do 3 đơn gốc
disaccharide tạo nên. Các polysaccharide phổ biến của carrageenan là kappa-,
iota- và lambda- carrageenan: Kappa-carrageenan là một loại polymer của Dgalactose4-sulfate và 3,6-anhydro D-galctose. Iota-carrageenan cũng có cấu tạo
tương tự Kappacarrageenan, ngoại trừ 3,6-anhydro-galactose bị sulfate hóa ở C
số 2. Lambdacarrageenan có monomer hầu hết là các D-galactose- 2-sulfate (liên
kết 1,3) và Dgalactose-2,6-disulfate (liên kết 1,4). Muy và nuy- carrageenan khi
được xử lý bằng kiềm sẽ chuyển thành kappa và iota- carrageenan. Trong q
trình chiết tách, do tác động của mơi trường kiềm các μ-,ν-,λ-carrageenan dễ
chuyển hóa thành κ-, ι-, θ- carrageenan tương ứng. Các carrageenan có mức độ
sulfat hóa khác nhau, thí dụ κ–carrageenan (25 % sulfat), ι– carrageenan (32 %
sulfat), λ–carrageenan (35 % sulfat). Các sản phẩm này đã được thương mại hóa,
chiếm vị trí quan trọng trong thị trường polysaccharide.

Hình 2.5: Sự chuyển hóa cấu trúc carrageenan

2.2.3. Tính chất
- Độ tan:
Màu hơi vàng, màu nâu vàng nhạt hay màu trắng. Dạng bột thô, bột mịn và gần
như không mùi.
Carrageenan tan trong nước nhưng độ tan của nó phụ thuộc vào dạng, nhiệt độ,
pH, nồng độ của ion và các chất tan khác.
Nhóm carrageenan có cầu nối 3,6-anhydro khơng ưa nước, do đó các
carrageenan này khơng tan trong nước. Nhóm carrageenan khơng có cầu nối thì
dễ tan hơn. Thí dụ như λ-carrageenan khơng có cầu nối 3,6-anhydro và có thêm
3 nhóm sulfat ưa nước nên nó tan trong nước ở điều kiện bất kỳ. Đối với κ –
10


-

-

-

carrageenan thì có độ tan trung bình, muối natri của κ –carrageenan tan trong
nước lạnh nhưng muối kali của κ –carrageenan chỉ tan trong nước nóng.
Độ nhớt
Độ nhớt của các dung dịch carrageenan phụ thuộc v ào nhiệt độ, dạng, trọng
lượng phân tử và sự hiện diện của các ion khác tr ong dung dịch. Khi nhiệt độ
và lực ion của dung dịch tăng thì độ nhớt của dung dịch giảm. Các carrageenan
tạo th ành dung dịch có độ nhớt từ 25 – 500 Mpa, riêng κ –carrageenan có thể
tạo dung dịch có độ nhớt tới 2000 Mpa. Sự liên quan tỷ lệ thuận giữa độ nhớt và
trọng lượng phân tử của carrageenan có thểmơ tả bằng cơng thức cân bằng của
Mark - Houwink như sau:
[η] = K(Mw)α

Trong đó: η: độ nhớt
Mw: trọng lượng phân tử trung bình
K và α: hằng số phụ thuộc vào dạng của carrageenan và dung mơi hịa tan
Tương tác giữa carrageenan với protein:
Đây là một trong những tính chất quan trọng của carrageenan v à cũng là đặc
trưng cho tất cả các chất tạo gel cũng như các chất không tạo gel là xuất hiện
phản ứng với protein.
Phản ứng này xảy ra nhờ các cation có mặt trong các nhóm protein tích điện
tác dụng với nhóm sulfat mang điện âm của carrageenan và có tính quyết định
đến độ bền cơ học của gel.
Trong công nghiệp sữa, nhờ vào tính chất liên kết với các protein trong sữa mà
carrageenan được sử dụng (với nồng độ 0,015 – 0,025 %) làm tác nhân để ngăn
chặn sự tách lỏng và làm ổn định các hạt coca trong sữa sơcơla.
Tạo gel
Carrageenan có một tính chất vơ cùng quan trọng là tạo gel ở nồng độ thấp (nhỏ
hơn 0,5 %). Ở dạng gel các mạch polysaccharide xoắn vòng như lò xo và cũng
có thể xoắn với nhau tạo thành khung xương khơng gian ba chiều vững chắc,
bên trong có thể chứa nhiều phân tử nước (hay dung môi). Từ dạng dung dịch
chuyển sang dạng gel là do 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 cao. Phần xoắn vịng lị xo chính là những mầm tạo gel, chúng lơi kéo các
phân tử dung môi vào vùng liên kết. Sự hình thành gel có thể gây ra bởi nhiệt độ
thấp hoặc th êm các cation với một nồng độ nhất định. Quá trình hình thành gel
diễn ra phức tạp, được thực hiện theo hai bước:
• Bước 1: khi hạ nhiệt độ đến một giới hạn n ào đó trong phân tử
carrageenan có sự chuyển cấu hình từ dạng cuộn ngẫu nhiên khơng có
trật tự sang dạng xoắn có trật tự. Nhiệt độ của quá trình chuyển đổi này
phụ thuộc vào dạng và cấu trúc các carrageenan, cũng như phụ thuộc vào

11

-

dạng và nồng độ của muối thêm vào 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 thơng qua sự hình thành khơng đầy đủ của xoắn kép, theo hướng đó
mỗi chuỗi tham gia vào 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 tạo thành
gel. Còn dưới các điều kiện không tạo gel, ở các nồng độ polyme thấp sự
hình thành và hợp lại của các xoắn sẽ dẫn đến tăng độ nhớt. Qua đó, có
thể mô tả cơ chế tạo gel như sau: trước hết là xuất hiện sự chuyển đổi cấu
hình từ dạng cuộn sang xoắn lò xo, tiếp sau là sự kết hợp các xoắn và tụ
hợp lại có trật tự tạo thành xoắn kép – gel. Như vậy, gel là tập hợp các
xoắn có trật tự hay cịn gọi là xoắn kép.
Khả năng tạo gel:
Phụ thuộc rất lớn vào sự có mặt của các cation.
Ví dụ: Khi liên kết với K+, NH4+, dung dịch -carageenan tạo thành gel thuận
nghịch về nhiệt. Khi liên kết với Na+ thì carrageenan hịa tan trong nước lạnh và
khơng có khả năng tạo gel. Muối K+ của-carrageenan có khả năng tạo gel tốt
nhất nhưng gel giịn và dễ bị phân rã. Chúng ta có thể giảm độ giòn của gel bằng
cách thêm vào locust bean gum.

2.2.4. Phương pháp sản xuất carageenan trong công nghiệp.
Carrageenan được thu nhận bằng cách chiết từ tảo biển bằng nước hay bằng dung
dịch kiềm loãng. Carrageenan được thu lại bằng sự kết tủa bởi cồn, sấy thùng quay,
hay kết tủa trong dung dịch KCl và sau đó làm lạnh. Cồn được sử dụng trong suốt
quá trình thu nhận và tinh sạch là methanol, ethanol, và isopropanol. Sản phẩm có

thể chứa đường nhằm mục đích chuẩn hóa, chứa muối để thu được cấu trúc gel đặc
trưng hay tính năng tạo đặc.
2.2.5. Ứng dụng
Carrageenan được sử dụng ở nhiều dạng khác nhau trong nhiều sản phẩm mà chúng
ta sử dụng hàng ngày, nhất là trong lĩnh vực thực phẩm với một trong ba hoặc cả ba
tác dụng sau:
+ Chất ổn định
+ Chất tạo gel
+ Chất tạo sự đơng đặc
Các sản phẩm có sử dụng carrageenan đã được sử dụng phổ biến trong nhiều thế kỷ.
Nhiều nghiên cứu đã chứng minh độ an toàn của carrgeenan, nó khơng gây độc,
khơng có dấu hiệu gây viêm loét trên cơ thể và có thể sử dụng trong thực phẩm với
một lượng không giới hạn. Tổ chức FDA của Mỹ đã xếp carrageenan vào danh mục
các chất an tồn đối với các sản phẩm thực phẩm.
Tính phổ biến của carrageenan được thể hiện ở 4 đặc điểm sau:
12


Tham gia như một chất tạo đông đối với một số sản phẩm nh ư: kem, sữa, bơ, pho
mát.
Làm bền nhũ tương, giúp cho dung dịch ở trạng thái nhũ tương cân bằng với nhau
mà khơng bị tách lớp.
Có thể thay đổi kết cấu của sản phẩm với tính chất hóa lý, cơ học mong muốn, tạo
ra các sản phẩm đơng đặc có độ bền dai.
Giúp ổn định các tinh thể trong các sản phẩm bánh, kẹo ngăn chặn đường và nước
đá bị kết tinh. Chính vì vậy, carrageenan được ứng dụng rộng rãi trong các ngành
kinh tế quốc dân, góp phần đa dạng hóa các sản phẩm thực phẩm.
 Ứng dụng trong các ngành thực phẩm:
Carrageenan được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực chế biến thực phẩm khác nhau.
Đảm bảo sự tươi ngon (khả năng giữ nước), ổn định cấu trúc của thịt, cá, và gia cầm

trong suốt quá trình từ vận chuyển, tồn trữ và các giai đoạn chế biến.
Ngồi ra, carrageenan cịn được thêm vào bia hoặc rượu để tạo phức protein và kết
lắng chúng làm cho sản phẩm được trong hơn.
Sử dụng carrageenan trong thực phẩm giúp gia tăng lợi nhuận khoảng 40%.
Đảm bảo sự tươi ngon (khả năng giữ nước), ổn định cấu trúc của thịt, cá, và gia cầm
trong suốt quá trình từ vận chuyển, tồn trữ và các giai đoạn chế biến.
2.3. Pectin
2.3.1. Khái niệm
INS: E440
Liều lượng: GMP
- Pectin là hợp chất gluxit cao phân tử.
- Các chất pectin đóng vai trị quan trọng trong q trình trao đổi chất khi chuyển
hóa các chất và trong q trình chín của rau quả.
2.3.2. Cấu tạo
Các chất pectin là các polysaccharide, mạch thẳng, cấu tạo từ sự liên kết giữa các
mạch của phân tử acid D-galacturonic C6H10O7, liên kết với nhau bằng liên kết 1,
4- glucoside. Trong đó một số gốc acid có chứa nhóm thế methoxyl (-OCH3). Chiều
dài của chuỗi acid polygalacturonic có thể biến đổi từ vài đơn vị tới hàng trăm đơn
vị galacturonic.

13


Hình 2.6: Cấu tạo peptin
Phân tử lượng của các loại pectin tách ra từ các nguồn quả khác nhau thay đổi trong
giới hạn rộng tùy theo số phân tử acid galacturonic và thường thay đổi trong phạm
vi từ 10.000-100.000. Trong các hợp chất dạng glucid so về chiều dài phân tử thì
pectin cao hơn tinh bột nhưng thấp hơn cellulose. Ví dụ từ nguồn táo, mận thu được
pectin có phân tử lượng từ 25.000 – 35.000, trong khi pectin lấy từ cam lại có phân
tử lượng đạt tới 50.000.

Tên gọi pectin dùng để chỉ các chuỗi polygalacturonic hồn tồn khơng chứa nhóm
methoxyl. Trong thực tiễn thì tên pectin dùng để chỉ cả acid pectinic và pectin.
Công thức cấu tạo của một chuỗi pectin.

Hình 2.7: Cơng thức cấu tạo một chuỗi pectin
2.3.3. Tính chất của pectin
Pectin tinh chế có dạng chất bột trắng màu xám nhạt, không mùi vị, dễ tan trong
nước tạo thành dung dịch keo có độ nhớt cao. Từ dung dịch với nước, pectin có thể
bị kết tủa với rượu, aceton, ete hoặc benzen. Khi đun nóng trong nước pectin bị phá
hủy.
Khi có mặt của acid và đường nó có khả năng tạo gel. Vì vậy pectin được ứng dụng
phổ biến trong kỹ nghệ sản xuất mứt kẹo. Pectin lấy từ các nguồn khác nhau thì có
khả năng tạo gel khác nhau.

14


Đối với pectin tan thì dưới tác dụng của pectinase sẽ biến thành acid pectinic
(thường dưới dạng muối Ca và Mg) và các chất đơn giản khác như rượu methylic,
acid acetic, arabinose, galactose.
Các dạng pectin tồn tại trong trái cây cùng tồn tại một lúc.
Trong q trình chín, dưới tác dụng của enzyme pectinase hoặc với sự tham gia của
acid hữu cơ, protopectin bị thủy phân thành pectin hòa tan, cường lực liên kết giữa
các tế bào giảm.
Pectin hòa tan khi bị tác dụng của kiềm loãng hoặc enzyme pectinase sẽ giải phóng
nhóm methyl dưới dạng methylic và polysaccharide (acid pectic). Acid pectic có
thể tạo nên dạng muối canxi pectat, chất này chuyển thành dạng kết tủa dễ dàng, do
đó dùng để định lượng pectin. Tuy nhiên acid pectic lại khơng có khả năng tạo gel
ngay cả khi có đường như pectin. Vì vậy, để duy trì khả năng tạo gel của pectin hịa
tan cần chú ý tránh mơi trường kiềm hoặc tác dụng thủy phân của pectinase.

2.3.4. Phân loại pectin
Dựa trên mức độ methoxyl hóa và este hóa, trong thương mại chia pectin thành 2
loại: pectin có độ methyoxyl hóa cao và pectin có độ methyoxyl hóa thấp.
Pectin methoxyl hóa cao (High Methoxyl Pectin – HMP): DE > 50% hay MI > 7%.
Chất này có thể làm tăng độ nhớt cho sản phẩm. Muốn tạo đơng phải có điều kiện
pH = 3,1 – 3,4 và nồng độ đường trên 60%.

Hình 2.8: High Methoxyl pectin
Pectin methoxyl hóa thấp (Low Methoxyl Pectin – LMP): DE < 50% hay MI < 7%.
Được sản xuất bằng cách giảm nhóm methoxyl trong phân tử pectin. Pectin
methoxyl thấp có thể tạo đơng trong mơi trường khơng có đường. Chúng thường
được dùng làm màng bao bọc các sản phẩm.

Hình 2.9: Low Methoxyl pectin
15


Theo khả năng hòa tan trong nước:
- Pectin hòa tan: là polysaccharide cấu tạo bởi các gốc acid galacturonic trong đó
một số gốc có chứa nhóm thế methoxyl.
- Pectin khơng hòa tan: là dạng kết hợp của pectin với polysaccharide ở thành tế
bào.
2.3.5. Cơ chế tạo gel
Phụ thuộc vào chiều dài chuỗi pectin và mức độ methyl hóa.
Chiều dài chuỗi pectin quyết định độ cứng của pectin. Nếu phân tử pectin quá dài
thì gel tạo thành rất cứng.
Mức độ methoxyl hóa quy định cơ chế tạo gel:
- HMP: tạo gel bằng liên kết hydro
• Điều kiện tạo gel: Đường > 60%, pH = 3,1 - 3,4, pectin = 0,5 – 1%.
• Đường có khả năng hút ẩm, làm giảm mức độ hydrat hóa pectin trong dung

dịch.
• pH giúp trung hịa acid, làm gảm bớt điện tích trong phân tử.
• Các phân tử pectin có thể tiến lại gần nhau liên kết hidro nội phân tử và tạo
gel. Liên kết hidro có thể là: hydroxyl-hydroxyl, cacbonyl- cacbonyl,
hydroxyl- cacbonyl, liên kết này kém bền nên gel tạo ra sẽ có tính mềm dẻo
và phụ thuộc vào hàm lượng đường, pH, pectin.
- Tạo gel bằng liên kết Ca2+:
• Điều kiện: Khi có mặt của Ca2+ nồng độ < 0,1% không cần đường và acid.
• Ở LHP tỉ lệ nhóm COO- cao do đó các liên kết giữa các phân tử pectin sẽ
được tạo thành qua cầu nối là các ion hóa trị II, đặc biệt là Ca2+
• Đặc điểm gel là có tính đàn hồi. Phụ thuộc vào nồng độ Ca2+.
2.3.6. Ứng dụng
Trong chế tạo màng bao bì ăn được, màng thu được bằng cách đem nhúng sản phẩm
vào dung dịch pectin methoxyl thấp hay natri pectat và sau đó nhúng vào trong dung
dịch calci chlorua. Đôi khi, người ta thêm glycerin vào dung dịch pectin để làm dẻo
hóa. Màng phủ lên phải đem sấy để nhận được màng thành phẩm.
2.4.

Alginate
INS: E400
Liều lượng: GMP

2.4.1. Lịch sử hình thành và phát triển

Trên thế giới:
- Năm 1881, Stanford là người đầu tiên phát hiện ra Alginic axit
- Năm 1923, F.C Thernley đã tiến hành chiết rút Alginate thơ ở Orkney và từ đó
cơng nghệ sản xuất Alginate ra đời.
16

-

-

Năm 1975, Booth đã viết về lịch sử công nghiệp Alginate dựa trên kết quả của
Standford.
Hiện nay có các nước sản xuất Alginatebao gồm: Nauy, Pháp. Nhật, Canada,...

Ở Việt Nam:
- Được nghiên cứu và sản xuất tại Hải Phỏng. Nha Trang và TP. Hồ Chí Minh.
- Vào những năm 70, bộ thủy sản đã nghiên cứu ban hành quy trình sản xuất
Alginate bằng phương pháp formol.
- Năm 1997, đại học thủy sản đã nghiên cứu đưa ra quy trình sản xuất Alginate
bằng phương pháp formol và CaCl.
2.4.2. Nguồn gốc:
Alginate là loại polymer sinh học biển phông phú nhất thế giới và là loại polymer
sinh học nhiều thứ hai trên thế giới sau cellulose. Và được phát hiện đầu tiên
bởiStanford (1881), là một acid hữu cơ có trong tảo nâu, trọng lượng phân tử từ
32000 – 200000. Nguồn Alginate chủ yếu được tìm thấy ở thành tế bào và ở gian
bào của tảo nâu ở biển (thuộc họ Phaeophyceae), tảo bẹ (Macrocystis pyrifera),
Ascophyllum nodosum và các loại Lamminaria nhưng nhiều nhất là ở tảo nâu. Ở
dưới dạng muối Alginat Alginate tồn tại dưới 2 dạng không tan là acid alginic và
Alginate Canxi và Magie (kí hiệu: AlgCa, AlgMg) rất bền vững ở thành tế bào cây
rong. Tạo nên cấutrúc lưới gel bền trên thành tế bào rong nâu. Alginate là chất không
thể thiếu trong thực phẩm, được ứng dụng làm phụ gia thực phẩm. Nó có rất nhiều
ứng dụng liên quan đến khả năng tạo gel. Không chỉ trong ngành thực phẩm mà nó
cịn có nhiều ứngdụng trong những ngành khác nữa. Đặc điểm nổi bật của Alginate
là khả năng tạo gel,tính nhớt. Ngồi ra Alginate cịn có chức năng trong giải độc
cho cơ thể.

Alginate là một polysaccharide anion và ưa nước. Nó là một trong những nguyên
liệu sinh tổng hợp phong phú nhất, và có nguồn gốc chủ yếu từ rong nâu và vi khuẩn.
2.4.3. Cấu tạo:

Alginate là muối của acid Alginic. Cấu tạo hóa học của Alginate gồm 2 phân tử βD-Mannuroic acid (M) và α- L-Guluronic acid (G) liên kết với nhau bằng liên kết
1-4 glucozid. Có 3 loại liên kết có thể gặp trong 1 phân tử Alginate: (M-M-M), (GG-G), (M-M-G).

Hình 2.10: Cơng thức cấu tạo của 2 acid cấu tạo nên Alginic
Công thức cấu tạo của acid Alginic: (C6H6O6)n
17


Phân loại:

Phân loại theo dạng muối có các loại sau:
Acid alginic (E400)
Công thức phân tử: (C6H6O6)n
Acid alginic là một polysaccharide tự nhiên được chiết xuất từ nhiều loại rong biển
khác nhau của họ Phacophycease.

Hình 2.11: Cơng thức cấu tạo nên Acid agilic (E400)
Natri alginate (E401)
Công thức phân tử: (C6H7O4COONa)n
Natri alginate là muối natri của acid alginic. Được dùng trong bánh nướng, bơ sữa,
nước sốt, và trong sản phẩm được chế biến từ thịt.

Hình 2.12: Cơng thức cấu tạo nên natri alginate (E401)
Amoni alginate (E403)
Công thức phân tử: (C6H11NO6)n
Amoni alginate là muối amoni của acid alginic. Được dùng trong hỗn hợp bột trứng

sữa, yogurt, bột thạch, sữa tăng hương vị, chất làm ngọt nhân tạo, kem phủ đóng
hộp, phơ mai cũng như được dùng trong thuốc giảm cân và thuốc khó tiêu.
18


Hình 2.13: Cơng thức cấu tạo nên Amoni alginate (E403)
Canxi alginate (E404)
Công thức phân tử: [(C6H7O4COO)2Ca]n
Canxi alginate là muối canxi của acid alginic. Được dùng trong dầu giấm trộn salad
và nước sốt.

Hình 2.14: Cơng thức cấu tạo nên canxi alginate
Propanediol 1,2 alginate (E405)
Công thức phân tử: (C0H14O7)n
Propylen glycol alginate là một este của acid alginic. Được dùng trong sốt nhũ hóa,
ngũ cốc, phết phơ mát,món tráng miệng, sản phẩm từ sữa…

Hình 2.15: Cơng thức cấu tạo nên Propanediol 1,2 alginate (E405)
19


2.4.4. Tính chất
Một số tính chất chung:
Là polymer có tính chất acid yếu, không màu, không mùi, không tan trong các dung
mơi hữu cơ và nước.
Là chất có tính chất hút nước trương nở khi ngâm trong nước.
Alginic hòa tan trong dung dịch kiềm hóa trị I và tạo dung dịch muối kiềm hóa trị I
hịa tan có độ nhớt cao.
Muối kiềm hóa trị II khơng tan.
Tan trong nước lạnh

Tạo gel không cần gia nhiệt
Gel chịu được nhiệt
Ổn định khi đơng lạnh và rã đơng
Tính chất của Alginate với kim loại hóa trị II:
Có độ chắc cao
Có khả năng tạo màu tùy theo kim loại.
Khơng hịa tan trong nước.
Khi ẩm thì dẻo (Gel Alginate), khi khơ có độ cứng cao và khó thấm nước, tỷ trọng
thấp.
Tính chất của muối Alginate với kim loại hóa trị I:
Dễ bị cắt mạch bởi yếu tố acid, kiềm mạnh, nhiệt độ cao, enzyme.
Khi tương tác với acid vơ cơ thì tách Alginic tự do. Vì vậy, lợi dụng tính chất này
để tinh chế Alginic, ứng dụng trong cơng nghiệp.
Dễ hịa tan trong nước, tạo dung dịch keo nhớt có độ dính, độ nhớt cao.
Khi làm lạnh khơng đơng, khi khơ trong suốt có tính đàn hồi.
2.4.5. Đặc tính:

Tạo nhớt
Khi hịa tan các Alginat vào nước chúng sẽ ngậm nước và tạo dung dịch nhớt. Độ
nhớt phụ thuộc vào chiều dài của phân tử Alginat. Bột Alginat rất dễ bị giảm nếu
không được bảo quản ở nhiệt độ thấp. Ngoài ra, cách sắp xếp của phân tử Alginat
cũng ảnh hưởng đến độ nhớt của nó.
Trong một số trường hợp độ nhớt có thể gia tăng ở nồng độ thấp với sự hiện diện
của một số cơ chất như: CaSO4, CaCO3. Ion canxi liên kết với Alginat tạo liên kết
chéo trong phân tử gia tăng, sẽ làm gia tăng trọng lượng phân tử và độ nhớt.
Độ nhớt: Khi hòa tan các Alginate vào nước và sẽ ngậm nước và tạo dung dịch nhớt,
độ nhớt tỉ lệ thuận vào chiều dài phân tử của Alginate.

20

Khả năng tạo màng:
Các Alginate cũng có khả năng tạo màng rất tốt. Các màng rất đàn hồi, bền, chịu
dầu và khơng dính bệt. Màng thuộc nhóm polysacharide có khả năng ngăn cản oxy
và Lipid thấm qua vì thế sẽ ức chế được hiện tượng oxy hóa chất béo và các thành
phần khác trong thực phẩm. Bên cạnh đó màng cịn có khả năng làm giảm thất thốt
ẩm vì lượng ẩm trong màng sẽ bóc hơi trước ẩm trong thực phẩm, từ đó màng bao
sẽ hơi khơ và co lại làm cho lượng ẩm bên trong khơng thốt ra được.
Khả năng tạo gel
Alginate là sự kết hợp của 2 acid β-D-Mannuronate và α-L-guluronate, mỗi đơn vị
bao gồm một nhóm cacboxyl tích điện âm có khả năng trao đổi ion cao. Các đơn vị
tạo thành một chuỗi cấu trúc polyme của alginate. Các phân từ alginate khi tan trong
nước sẽ đẩy nhau nhờ lực đẩy tĩnh điện tạo thành độ nhớt. Khi các ion canxi được
thêm vào, các phân tử alginate mang điện tích âm sẽ hút các ion Ca mang điện tích
dương tạo thành muối, ion canxi đó lại tiếp tục hút các phân tử alginate khác. Khi
đó ion Ca là cầu nối giúp các phân từ alginate gắn kết lại với nhau và tạo thành gel.

21


Hình 2.16: Khả năng tạo gel
Kỹ thuật tạo gel:
Gel thành lập có thể kiểm sốt được thơng qua sự giải phóng ion Ca2+ hay dung dịch
Alginate.
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.
2.4.6. Ứng dụng trong công nghiệp chế biến thịt

-

-

Chất tạo gel:
Tái cấu trúc thực phẩm là một công đoạn phổ biến trong công nghiệp thực phẩm,
nhằm tận dụng hoặc khắc phục những thành phần có tính thẩm mỹ không tốt. Cải
thiện được ngoại quan của thực phẩm, các dạng tái cấu trúc cũng đáp ứng yêu cầu
của người tiêu dùng. Sản phẩm tái cấu trúc có thể được sản xuất ở mọi hình dạng và
kích thước, tăng độ đồng nhất hoặc thẫm mỹ trong sản xuất thực phẩm. Do độ nhớt
của alginate rất đa dạng, chúng có thể tăng tính ổn định cho thực phẩm ở cả nhiệt
độ cao và nhiệt độ thấp, và được ứng dụng như chất tạo gel trong nhiều sản phẩm.
Độ rắn chắc và tỷ lệ tạo gel của alginate có thể kiểm sốt bằng nồng độ Ca2+ và H+
trong dung dịch và số lượng G block trong chuỗi polyuronate. Vì khả năng tạo gel
ở nhiệt độ thấp, alginate hữu dụng trong việc tái cấu trúc những thành phần đã bị
tổn hại hoặc oxi hóa dưới nhiệt độ cao.
Màng bao thực phẩm
Lớp phủ và màng bao ăn được là công nghệ đang phát triển và có nhiều tiềm năng,
nhờ những cố gắng để thay thế và hạn chế sử dụng bao bị không thân thiện với mơi
trường. Đối với vật liệu bao bì truyền thống, công nghệ mới này cũng cải thiện độ
ổn định, an toàn và thời hạn bảo quản cho sản phẩm. Alginate là một trong nhiều
polysaccharide và protein được sử dụng tạo lớp phủ ăn được cho nhiều loại thực
phẩm. Màng bao từ natri alginate được chứng minh là có khả năng kéo dãn, tính
linh động chống cọ kéo và khơng thấm dầu.

22


2.4.7. Phương pháp sản xuất alginate:

Q trình xử lí hóa học:

➢ Xử lý formol:
* Mục đích:
- Cố định protein và chất màu trên phần cellulose, làm sạch dịch chiết sau nấu.
- Bảo vệ Alginate trong suốt q trình cơng nghệ.
* Các yếu tố ảnh hưởng:
- Thời gian.
- Nhiệt độ.
- Nồng độ.
- Tỷ lệ formol.
* Ưu nhược điểm:
- Ưu điểm: Làm tăng hiệu suất và chất lượng đáng kể dồng thời khơng cần bổ
sung formol khi một lý do nào đó công nghệ bị chậm trễ.
- Nhược điểm: Độc
➢ Xử lý acid:
* Mục đích:
- Loại khống Ca, Mg ra khỏi muối Alginate trong cây rong, từ đó giải phóng
Alginic để Alginic dễ dàng tương tác kiềm trong quá trình nấu. Rút ngắn quá
trình nấu chiết.
- Làm mềm cellulose của cây rong.
- Acid có tác dụng hịa tan các thành phần phi Alginate chủ yếu chất màu và các
chất khác.
- Tăng hiệu suất tách chiết, giảm thời gian nấu.
* Giải thích:
- Acid đẩy Ca, Mg ra khỏi cấu trúc gel bền, khi đó Alginic ở trạng thái mạch đơn
tự do nhưng vẫn chưa hòa tn mà vẫn ở trên thành tế bào cây rong.
- Khi kiềm hóa trị I vào nấu, phản ứng tạo muối kiềm I diễn ra nhanh hơn, triệt để
hơn, hiệu suất cao hơn.
- Phản ứng diễn ra khi cho rong ngâm trong acid:
Ca(Alg)2 + 2H+
→ 2 HAlg + Ca2+

Alginic được giải phóng sẽ dễ dàng tương tác với kiềm hóa trị I để tạo muối
kiềm I hịa tan trong công đoạn nấu và tách ra.
HAlg + Na+ → NaAlg + H+
Thường dung HCl, H2SO4 xử lý thì phản ứng tách Ca xảy ra như sau:
[(C5H7O4COO)2Ca]n + 2nHCl → 2C5H7O4COOH + nCaCl2
[(C5H7O4COO)2Ca]n + nH2SO4 → 2C5H7O4COOH + nCaSO4
23


* Ưu nhược điểm:
- Ưu điểm: Tách được triệt để các khoáng ra khỏi polymer của Alginate tạo điều
kiện cho quá trình nấu chiết rất nhanh. Nếu những thong số của quá trình xử lý
phù hợp thì phương pháp này có đóng góp rất tốt vào hiệu suất cũng như chất
lượng của Alginate rất tốt.
- Nhược điểm: Thử nghiệm với từng loại rong để tìm ra biện pháp thích hợp.
➢ Xử lý bằng CaCl2 0,1%:
* Mục đích:
- Làm mềm cellulose và khử khoáng Ca2+, Mg2+ nhẹ nhàng.
- Bảo vệ keo rong.
- Tác dụng cố định chất màu trên màng cellulose của cây rong làm dịch nấu
trong và sang.
Phản ứng diễn ra khi xử lý rong qua CaCl2:
CaCl2 +
H2 O →
Ca(OH)2
+
HCl
2+
→
C

+
H+
+
ClMg(Alg)2
+
CaCl2 →
Ca(Alg)2
+
MgCl2
Ca(Alg)2
+
2HCl →
2HAlg
+
CaCl2
Alginic
* Ưu nhược điểm:
- Ưu điểm: Đơn giản, không gây ô nhiễm môi trường, dễ thực hiện.
- Nhược điểm: Qúa trình khử khống khơng mạnh mẽ, tác dụng của nó gần như
formol. Sử dụng phương pháp này để thay thế formol đồng thời nên kết hợp với
phương pháp xử lý acid là rất tốt. Vì vừa cố định chất màu và vừa tách khống.
2.4.8. Q trình nấu tách Alginic
Ngun lý:
Cho Alginic phản ứng với kiềm Na hoặc K để chuyển về dạng tan. Sau đó cho
Alginate Natri hoặc Kali ra khỏi môi trường nước. Môi trường nấu chiết là kiềm hóa
trị I và phản ứng tổng quát:
Alg-COOH + MA = Alg-COOM + HA
Ca-Alg + MA = Alg-COOM + CaA
Trong đó: MA: Dung dịch Hydroxit hoặc Cacbonat của kiềm hóa trị I; còn HA là
acid tạo thành sau phản ứng.

Alg-COOH: Alginic
M: kiềm hóa trị I
A: OH hay CO3, SO3, HPO4
Bản chất:
Có 2 q trình cơ bản:
24


Chuyển Alginate khơng tan về dạng Alginate hịa tan.
Khuyếch tán Alginate hịa tan từ rong ra mơi trường chiết.
Các yếu tố cần lưu ý để quá trình Alginate đạt hiệu suất và chất lượng cao:
Chất kiềm:
Nguyên tắc: có thể sử dụng mọi kim loại kiềm.
Có 2 loại kiềm:
+ Kiềm mạnh: KOH, NaOH…Tốc độ phản ứng xảy ra nhanh.
+ Kiềm yếu: Na2CO3, Na2HPO4….Phản ứng diễn ra chậm.
Trong thực tế người ta sử dung dịch Na2CO3, Na2HPO4 để nấu:
• Trường hợp nấu bằng dung dịch Na2CO3:
2nC5H7O4COOH + nNa2CO3 = 2nC5H7O4COONa + nH2O + nCO2
Alginic (khơng hịa tan)
Alginat Natri (hịa tan)
• Trường hợp nấu chiết bằng hỗn hợp Na2CO3 và Na2HPO4:
2nC5H7O4COOH + nNa2CO3 = 2nC5H7O4COONa + nCO2 + nH2O
(1)
Alginic (khơng tan)
Alginat Natri (hịa tan)
2nC5H7O4COOH + nNa2HPO4 = 2nC5H7O4COONa + nH3PO4
(2)
Hàm lượng và nồng độ kiềm:
+ Vừa đủ để phá vỡ cấu trúc tế bào và chuyển toàn bộ Alginic về dạng Alginate

Natri.
+ Nồng độ kiềm thích hợp: 20% o với rong khơ và 1% so với dung dịch nấu.
Nhiệt độ nấu:
+ Phá vỡ nhanh tế bào cây rong trong thời gian hợp lý.
+ Thực hiện nhanh và triệt để phả ứng giữa Alginic với kiềm tạo Alginate Natri hịa
tan.
+ Giảm độ nhớt mơi trường tạo điều kiện cho q trình hịa tan Alginate Natri trong
dung dịch nấu.
+ Nhiệt độ nấu thích hợp: 60o-70o trong điều kiện dung dịch kiềm 1%, tỷ lệ kiềm
so với rong khô 20%.
Thời gian nấu:
+ Cần đủ để phản ứng Alginic chuyển thành Alginate xảy ra hoàn toàn và đủ để
Alginate Natri hịa tan ra mơi trường chiết.
+ Thời gian nấu thích hợp: 1,5h-2h (Rong bị nát nhừ)
Mơđun thủy áp:
+ Môđun thủy áp hay là tỷ lệ H2O/rong và kí hiệu: N. nước cần đủ hịa tan Alginate
tạo dung dịch có nồng độ thích hợp tạo điều kiện cho các q trình cơng nghệ về
sau.

25