Khảo sát tình trạng sử dụng keo ưa nước trong sản phẩm rau câu

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
MÔN PHỤ GIA THỰC PHẨM
KHẢO SÁT TÌNH TRẠNG SỬ DỤNG KEO ƯA NƯỚC TRONG
SẢN PHẨM RAU CÂU

1
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
MỤC LỤC
Nhm: 07 Page 2
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
LỜI MỞ ĐẦU
Rau câu là một sản phẩm được chúng ta sử dụng rất nhiều trong cuộc sống hằng ngày.
Thành phần để sản xuất rau câu chủ yếu là từ rong biển nhưng bên cạnh đó nhà sản xuất còn
sử dụng thêm các loại chất phụ gia. Và một trong những loại phụ gia được sử dụng là chất
keo thực phẩm hay được gọi là keo ưa nước.
Do đó nhóm chúng em quyết định chọn đề tài: khảo sát tình trạng sử dụng keo ưa
nước trong sản phẩm rau câu để tìm hiểu bài báo cáo này chúng em xin được trình bày theo
hai chương:
Chương 1: Tổng quan về chất keo thực phẩm
Chương 2: Thực trạng sử dụng các loại keo ưa nước trong sản phẩm rau câu hiện nay
Trong quá trình làm bài không tránh khỏi sự nhầm lẫn và sai sót, rất mong nhận được
sự góp ý từ thầy. Trân trọng chào thầy!
Nhm: 07 Page 3
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT KEO THỰC PHẨM
1. Giới thiệu về chất keo thực phẩm
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 ổn định/làm bền
(stabilizers), làm đặc (thickeners) và tạo gel (gelling agents). Trong tự nhiên, các hợp chất

này vốn có sẵn trong các tổ chức sinh vật và chúng có một số chức năng cực kỳ quan trọng
để giúp cho sinh vật có thể 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 chất lưu biến và tính chất cảm quan mà người tiêu dùng yêu
cầu. Keo thực phẩm có một ảnh hưởng sâu sắc đến các tính chất của thực phẩm với tỉ lệ ít
hoặc nhiều như trường hợp sử dụng một lượng carrageenan rất nhỏ trong các sản phẩm sữa
có gia nhiệt hoặc khi sử dụng một lượng tinh bột, gelatin khá lớn trong các sản phẩm kẹo
dẻo. 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 polemer khác.
Ở một khía cạnh khác, một số loại keo thực phẩm được xem là có các đặc tính của
chất xơ. Công nghiệp thực phẩm trên thế giới đã có những ứng dụng chúng để thay thế các
chất béo trong một số loại thực phẩm để tạo ra các sản phẩm thân thiện với sức khỏe. Ngoài
ra, ví có các đặc tính của chất xơ hòa tan hoặc không hòa tan mà chúng đang được nghiên
cứu để chứng minh vai trò có lợi cho sức khỏe tương tự như các loại prebiotic hiện nay.
Người ta cho rằng khó có thể liệt kê đầy đủ các tính chất chức năng của keo thực
phẩm mà chúng đem lại cho thực phẩm các đặc tính cảm quan. Người ta đã dùng một câu
phát biểu rằng: “ keo thực phẩm được hiểu rất ít nhưng lại có mặt hầu như trong tất cả các
thực phẩm” để nói lên mức độ quan trọng và tính phổ dụng của chúng trong tất cả các ngành
sản phẩm thực phẩm. Nhìn chung, keo thực phẩm có 4 vai trò lợi ích sau:
Nhm: 07 Page 4
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
- 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
2. Phân loại và tính chất chung của keo thực phẩm
2.1. Phân loại keo thực phẩm

Hầu hết các chất keo thực phẩm là các polymer polysacharide ngoại trừ gelatin,
casein là các polymer protein. Khối lượng phân tử của các polysacharide từ vài trăm ngàn
đến vài triệu Dalton, có cấu trúc phức tạp và chúng được cấu thành từ các phân tử đường đơn
như glucose, galactose, mannose hoặc các dẫn xuất của các loại đường bằng các liên kết
đặc trưng. ở trạng thái tự nhiên các polysacharide ở trạng thái tích điện âm hoặc , trung tính
và một số trong chúng kết hợp và các ion kim loại như calcium, potassium, magesium.
Về mặt phân loại keo thực phẩm người ta thường phân theo nguồn gốc xuất xứ
trong tự nhiên cũng như bản chất tự nhiên hay bán tổng hợp của chúng (bảng 1).
Keo thực phẩm tự nhiên Keo thực phẩm bán tổng hợp
Trong dịch chiết từ
cây (nhựa cây)
Gum Aribic
(acacia gum)
Dẫn xuất từ cellulose
Carboxymethyl
cellulose ( CMC)
Gum Tracaganth Methyl cellulose
Gum Kayara Microcrystalline
celluse (MC)
Trong hạt hoặc củ Locust bean gum
(LBG)
Dẫn xuất từ tinh bột
(tinh bột biến tính)
Carboxylmethyl
starch
Guar gum Hydroxyethyl starch
Konjac flour Hydropropyl starch
Agar Tổng hợp từ vi sinh Xanthan gum
Nhm: 07 Page 5
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc

Trong rong biển
vật
Alginate Dextran
Carrageenan
Nguồn khác
Low methoxyl pectin
(LMP)
Nguồn khác
Pectin Propylene glycol
alginate
Gelatin Carboxylmethyl
locus bean gum
Tinh bột Carboxymethyl guar
gum
2.2. Tính chất chung của keo thực phẩm
2.2.1. Tạo độ nhớt
Khi kết hợp với nước, keo thực phẩm tạo ra một dung dịch hoặc phân tán có độ nhớt
cao. Độ nhớt này phụ thuộc vào nồng độ chất keo trong nước, bản chất hóa học, cấu trúc
phân tử kết quả là các loại keo thực phẩm khác nhau có thể là có độ nhớt rất khác nhau ở
cùng nồng độ. Chính tính chất tạo nhớt này làm chúng được ứng dụng để tạo nhớt, tạo đặc
cho các sản phẩm dạng lỏng; là chất tạo nhủ và làm bền hệ nhũ tương; là chất chống lắng các
nguyên liệu dạng hạt rắn lơ lửng trong thực phẩm lỏng, chất giữ ẩm để làm mềm, chất làm
ổn định để tạo xốp cho các sản phẩm bánh nướng và kiểm soát sự hình thành các tinh thể đá
trong các sản phẩm lạnh đông
2.2.2. Tạo gel
Chỉ có một số loại gel thực phẩm có tính chất này. Sự tạo gel là sự tạo thành mạng
lưới liên kết chặt chẽ, có cấu trúc của keo thực phẩm với nhau và với nước, kết quả là đem
lại trạng thái rắn (hóa rắn) cho các thực phẩm ban đầu có trạng thái lỏng. Nồng độ và điều
kiện tạo gel của các loại keo thực phẩm cũng rất khác nhau. Tính chất tạo gel này có vô số
Nhm: 07 Page 6

Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm để sản xuất ra các sản phẩm có cấu trúc gel từ mềm,
đàn hồi đến cứng mềm dễ gãy. Ngoài ra, trong những năm gần đây người ta đã sử dụng một
số keo thực phẩm như một nguồn chất xơ hòa tan. Nhiều bằng chứng khoa học đã chứng tỏ
các lợi ích chức năng của một số keo thực phẩm, chẳng hạn như gum arabic và guar gum.
Khoa học cũng cho thấy khả năng tiềm tàng của chúng trong việc hạ tháp cholesterol và làm
giảm nguy cơ ung thư. Việc sử dụng các chất keo này trong các chương trình giảm cân cho
người tiêu dùng đã được thực hiện và chắc chắn chúng sẽ được sử dụng rộng rãi trong tương
lai.
Nhm: 07 Page 7
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
CHƯƠNG 2: THỰC TRẠNG SỬ DỤNG CHẤT KEO ƯA NƯỚC
TRONG SẢN PHẨM RAU CÂU HIỆN NAY
Chất keo ưa nước sử dụng trong rau câu với mục đích là cải thiện tính chất cấu trúc,
cảm quan cho rau câu nhờ đặc tính tạo đặc, tạo đông nhờ đó mà giá thành rau câu sẽ giảm
do có thể cắt giảm nguyên liệu tự nhiên
Chất keo ưa nước phổ biến nhất trong các sản phẩm rau câu là agar,
carragenan nhưng bên cạnh đó thì gần đây công ty TNHH Long Hải đã nghiên cứu phối
trộn bột Konjac cùng với bột Carrageenan để sản xuất rau câu.
Dưới đây là một số loại keo ưa nước được sử dụng trong sản phẩm rau câu:
1. Agar
1.1. Đặc tính và cấu trúc hóa học
Agar (ở một số nước gọi là agar-agar) là loại keo thực phẩm thuộc nhóm
polysaccharide được chiếc xuất từ một số loài tảo đỏ Rhodophyceae thuộc hai loài Gelidium
và Gracilaria, trong đó agar từ loài Gelidium cho cấu trúc gel mạnh hơn. Chúng được khám
phá và sử dụng tại Nhật Bản hơn 350 năm trước. Vai trò của agar trong thực phẩm đã được
Codex xếp vào nhóm phụ gia tạo gel, làm đặc, chất ổn định. Trên thị trường, agar có nhiều
trạng thái kích thước khác nhau nhưng phổ biến vẫn là dạng bột màu trắng đến vàng nhạt với
kích thước hạt khoảng100 - 150µm. Agar không tan trong nước lạnh và khi đun nóng lên
chúng kết hợp với nước tạo thành trạng thái hydrate hóa. Khi hạ nhiệt độ xuống khoảng

40
o
C, chúng tạo ra một trạng thái gel cứng, giòn, dễ gãy. Khi gia nhiệt lên 85
o
C, gel lại bị
chảy ra ở dạng lỏng. Nhiệt độ này gọi là điểm chảy (melting point) của gel và gel có tính
chất đông đặc – chảy lỏng – đông đặc nhiều lần như vậy được gọi là gel thuận nghịch nhiệt.
Agar là một hỗn hợp gồm hai thành phần polysaccharide, một thành phần chính có thể
tạo gel chắc, trung tính gọi là agarose và một thành phần phụ tạo gel yếu, tích điện gọi là
agaropectin.
Nhm: 07 Page 8
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
Agarose là một polymer mạch thẳng, không chứa nhóm sulphate, được tạo thành từ
nhiều đơn vị cơ bản agarobiose nối với nhau (Hình 1). Agarobiose là disaccharide được tạo
thành từ D-galactose và 3,6-anhydro-L-galactopyranose. Agaropectin có đơn vị cấu trúc cơ
bản giống như agarose nhưng điểm khác là nó có các nhóm bên gồm sulphate lên đến 8%,
methyl và acetyl acid pyruvic. Chính các nhóm bên này đã ngăn cản polymer tạo ra một cấu
trúc có trật tự, vì vậy agaropectin hầu như không đóng góp cho sự tạo gel của agar.
Hình 1. Đơn vị cơ bản agarobiose của agarose
1.1.1. Khả năng tạo gel
Agar là loại keo thực phẩm có chức năng đặc trưng là chất tạo gel. Khả năng hình
thành gel thuận nghịch là một tính chất quan trọng nhất của agar mà từ đó nó được ứng dụng
rộng rãi để làm phụ gia trong công nghiệp thực phẩm. Khi đun nóng, agar hydrat hóa để hình
thành những cuộn dài có hình dạng ngẫu nhiên. Nhờ liên kết hydrogen, các cuộn này kết hợp
tạo thành những vòng xoắn đơn và kép. Các vòng xoắn được làm bền bởi các phân tử nước
liên kết ở bên trong cái hốc của vòng xoắn kép và sự liên kết của các nhóm hydroxyl bên
ngoài các vòng xoắn này cho phép chúng đông tụ thành các gel rất nhỏ (vi gel-microgels).
Khi làm nguội xuống 30-40
o
C, các microgel này đông tụ để tạo thành trạng thái gel (Hình 2).

Nhm: 07 Page 9
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
Nhiệt độ tạo gel và nhiệt độ chảy của gel sẽ tăng lên theo nồng độ agar trong dung
dịch. Ví dụ: Agar từ loài Gelidium có nhiệt độ tạo gel tăng từ 32 đến 38
o
C và nhiệt độ chảy
gel tăng từ 86 đến 89
o
C khi nồng độ agar tăng từ 0,5 đến 2,0%.
Một đặc điểm chung là loại agar nào có hàm lượng sulphate thấp sẽ cho cường độ gel
cao. Agar từ loài Gelidium có hàm lượng sulphate thấp hơn và vì vậy tạo ra cường độ gel cao
hơn so với agar từ loài Gracilacia.
Chú thích:
Cool: Làm nguội; Heat: Gia nhiệt.
Hình 2. Sơ đồ tạo gel của agar
Các thông số nhiệt độ của gel agar đối với 2 loài này như sau:
Nhm: 07 Page 10
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
- Gelidium: Khoảng nhiệt độ tạo gel là 28-31
o
C, nhiệt độ chảy gel là 80-90
o
C.
- Gracilacia: Khoảng nhiệt độ tạo gel là 29-42
o
C, nhiệt độ chảy gel là 76-92
o
C.
1.1.2. Tính chất và quá trình hydrate hóa agar
Agar chỉ có thể đạt được trạng thái gel tốt nhất khi nó được hydrate hóa hoàn toàn

trong nước. Khi dùng agar dạng bột (là dạng dùng phổ biến) trộn vào nước, nó dễ dàng tạo ra
trạng thái vón cục và như vậy sẽ cản trở các chuỗi polymer được hydrate hóa hoàn toàn. Để
khắc phục, có thể trộn agar trong nước lạnh kết hợp với thao tác khuấy khi nhiệt độ được
nâng lên hoặc có thể trộn trước bột agar với một lượng đường gấp 5 lần lượng agar để giúp
phân tán các hạt agar trong đường. Sau đó cho vào nước lạnh hoặc nóng, kết hợp với quá
trình khuấy đều và nâng nhiệt độ lên. Khi agar được phân tán hoàn toàn, dịch agar cần được
đun cho tới khi sôi để quá trình hydrate hóa xảy ra hoàn toàn.
Trong trường hợp trộn agar vào dung dịch có nồng độ đường cao cũng sẽ làm cản trở
sự hydrate hóa của agar. Do đó sản xuất rau câu hoặc sản phẩm chứ nhiều đường, chỉ nên
trộn đường vào dung dịch chứa agar khi agar đã được hydrate hóa hoàn toàn.
Ngoài ra, do agar có thể bị phân hủy ở nhiệt độ cao với pH< 5-5,5; nên trộn acid (nếu
có) vào dung dịch agar khi nó đã hydrate và trong quá trình làm nguội về nhiệt độ tạo gel,
nghĩa là lúc này nhiệt độ của dung dịch agar đã giảm xuống.
1.1.3. Các ưu điểm nổi bật của Agar
- Do năng lực tạo gel lớn nên agar hình thành gel ở nồng độ khá thấp, với ngưỡng
nồng độ chỉ khoảng 0,2%. Mức sử dụng thực tế trong sản xuất thực phẩm trong khoảng 0,5-
2,0%.
- Một tính chất đặc biệt quan trọng của agar là giá trị chênh lệch lớn giữa nhiệt độ tạo
gel và nhiệt độ chảy của gel. Sự chênh lệch nhiệt độ này được gọi là “độ trễ của gel (gel
hyteresis)” và khoảng chêch lệch nhiệt độ được gọi là “giá trị độ trễ (hyteresis value)”. Đối
với agar từ loài Gelidium và Gracilaria có hàm lượng methyl hóa thấp, giá trị độ trễ của
chúng vào khoảng 50-60
o
C. Nếu agar có hàm lượng methyl hóa tăng thì giá trị này sẽ giảm
Nhm: 07 Page 11
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
xuống do nhiệt độ tạo gel của loại agar này giảm xuống. Giá trị độ trễ của agar lớn hơn nhiều
so với các loại keo ưa nước khác, do đó nó có một số ứng dụng độc nhất vô nhị trong công
nghiệp thực phẩm (sẽ giải thích rõ ở phần ứng dụng).
- Agar hình thành gel trong một dãy pH rộng. Do phân tử agarose là chuỗi polymer

trung tính nên nó không bị thủy phân ở dãy giá trị pH thông thường của thực phẩm, ví dụ
như các loại trái cây. Tuy nhiên, agar có thể bị thủy phân bởi acid ở nhiệt độ cao, pH<5.
- Agar có thể tạo gel mà không cần sự có mặt của các cation (như ion Ca
2+
, Mg
2+
, K
+
,
Na
+
, ) nên nó không tạo ra “vị kim loại” cho sản phẩm (vị này có thể có trong các sản phẩm
dùng keo ưa nước như alginate, carrageenan vì các gel này cần có các cation nói trên để tạo
gel). Mặt khác, cũng vì sự không phụ thuộc mà agar vẫn cho cấu trúc gel ổn định nếu nguyên
liệu của sản phẩm có sự dao động về hàm lượng của các cation này (ví dụ như nguyên liệu
sữa).
- 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. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, hàm lượng đường cao hỗ
trợ sự hình thành mạng lưới gel và làm tăng độ mạnh gel.
- Agar có hàm lượng chất xơ hòa tan cao, không bị hấp thu, do đó nó không tạo năng
lượng cho thực phẩm. Đây là ưu điểm được sử dụng trong các thực phẩm cần năng lượng
thấp, có giá trị chức năng, sinh học cao cho sức khỏe con người.
1.2. Ứng dụng agar trong công nghiệp thực phẩm
Các ưu điểm nói trên tạo cho agar có những ứng dụng đặc trưng trong sản xuất các
thực phẩm cần có cấu trức gel kiểu giòn, dễ gãy (short texture) với độ bề nhiệt và giữ nước
tốt. Ngoài ra gel của nó còn tương đối bền trong điều kiện acid và có tương tác rất hạn chế
với các thành phần khác của thực phẩm. Các sản phẩm có thể ứng dụng được agar như sau:
- Các sản phẩm gel nước (water gel): Rau câu trái cây và các sản phẩm tương tự dùng
tráng miệng, trứng cá muối nhân tạo

Nhm: 07 Page 12
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
- Các sản phẩm kẹo, sản phẩm ngọt (confectionary): Kẹo dẻo, mứt đông, rau câu uống,
kẹo mềm, nhân kẹo
- Các sản phẩm sữa: Bánh flan, pudding, custard, kem
- Các sản phẩm thịt, cá đóng hộp: Pa tê cá
Phần dưới đây sẽ mô tả vắn tắt các điểm chính trong sản xuất một số sản phẩm cụ thể
để hiểu rõ hơn về các đặc tính của agar ứng dụng trong thực phẩm.
Một số ứng dụng phổ biến nhất của agar là sản phẩm rau câu: Agar được đun sôi
trong nước hoặc nước ép trái cây cho tới khi agar tan hoàn toàn. Sau đó cho đường, hương
liệu, màu vào. Dịch lỏng này được đổ vào khuôn và để yên cho đông lại. Người ta có thể cho
vào dịch lỏng các miếng trái cây xắt lát (dâu, dứa ) để tạo ra sản phẩm rau câu hấp dẫn hơn.
Trong trường hợp sử dụng gelatine trong sản phẩm tráng miệng như rau câu, người ta không
thể trộn dứa vào vì dứa có chứa enzyme bromelin có thể thủy phân gelatine, trong khi agar
không bị enzyme này thủy phân.
Một sản phẩm phổ biến hiện nay có liên quan đến rau câu là rau câu dầm đường. Sau
khi hoàn thành sản phẩm rau câu ở trên, chúng được cắt thành hình khối vuông/hạt lựu và
trộn với dịch syrup đường, sau đó đem hỗn hợp này rót và đóng hộp rồi thanh trùng để tạo ra
thành phẩm. Điểm đặc biệt ở đây là quá trình thanh trùng sản phẩm không lam cục râu câu bị
chảy (nghĩa là gel bị chảy) vì nhờ giá trị độ trễ của agar rất cao, nói cách khác, gel agar được
hình thành ở 40
o
C nhưng lên đến hơn 85
o
C gel mới đạt đến điểm chảy.
Ứng dụng tạo gel khá thú vị là dùng agar để sản xuất trứng cá nhân tạo. Một hỗn hợp
dịch chiết từ cá, màu thực phẩm và hương liệu được trộn với dịch agar nóng. Hỗn hợp được
ép đùn thành dạng giọt và các giọt này được nhúng vào một bể chứa dầu hướng dương nguội
để tạo đông thành viên, sau đó các viên được gia công cho giống với hình dạng của trứng cá.
Nhm: 07 Page 13

Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
2. Carrageenan
2.1. Đặc tính và cấu trúc hóa học
Carrageenan là polysacharide được chiết xuất thương mại chủ yếu từ 2 loài trong
giống tạo đỏ là kappaphycus alvarezii (‘Cottonii’) và eucheuma denticulatum (Sprinosum”).
Carrageenan 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 tạo gel, làm
đặc, làm bền các thực phẩm hoặc các hệ thống thực phẩm. Các loài tảo đỏ đa dạng cung cấp
một loạt các dịch chiết carrageenan có thành phần và cấu hình khác nhau dẫn tới việc tạo ra
một phổ rộng rãi các tính chất cơ lý, cấu trúc và tính chất gel, mật độ tích điện phân tử và các
tương tác với các loại keo thực phẩm khác và protein.
Các loại carrageenan có cùng khung xương là galactose nhưng khác nhau về tỷ lệ và vị
trí các nhóm ester sulphate và tỷ lệ của 3,6-anhydrogalactose. Có 3 loại carrageenan chính.
Hai loại kappa carrageenan và iota carrageenan hình thành gel thuận nghịch nhiệt, có cấu
trúc từ cứng, chắc, mềm và đàn hồi. Loại thứ ba là lambda carrageenan thì không tạo gel.
Kappa carrageenan tương tác cộng hưởng với các keo thực phẩm khác để cải thiện cấu trúc
gel, ví dụ như cộng hưởng với các polymannan là locust bean gum và konjac. Một tương tác
đặc trưng giữa kappa carageenan với casein sữa được sử dụng rất rộng rãi để làm bền, ổn
định các sản phẩm sữa và từ sữa.
Về mặt hóa học, carrageenan là một polysaccharid 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
sulphate hóa hoặc không sulphate hóa, được nối với nhau luân phiên bằng liên kết glycoside
α-(1,3) và β-(1,4) như trình bày ở hình 1.
Nhm: 07 Page 14
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
LAMBDA KAPPA
Hình 1. Đơn vị cấu trúc disaccharide của carrageenan
Cấu trúc của carrageenan khác nhau ở hàm lượng ester sulphate và 3,6-
anhydrogalactose và sự phân bố của nhóm ester sulphate. Sự khác biệt này sẽ ảnh hưởng đến
cường độ, cấu trúc, độ hoàn tan, nhiệt độ nóng chảy và nhiêt độ tạo gel, sự tách nước, sự

cộng hưởng và các tương tác củ carrageenan với các keo ưa nước và nguyên liệu khác. Sự
khác biệt này sẽ được tạo ra và kiểm soát bằng việc chọn lựa loại tảo và điều kiện chế biến
cũng như bằng việc phối trộn các chiết xuất carrageenan khác nhau.
Hàm lượng ester sulphate và 3,6-anhydrogalactose tương ứng là khoảng 22% và 33%
đối với kappa carrageenan; 32% và 26% đối với iota carrageenan. Lambda carrageenan chứa
khoảng 37% ester sulphate và có ít hoặc không có hàm lượng 3,6-anhydrogalactose. Mức độ
ester sulphate cao này đối nghịch với hàm lượng eater sulphate rất thấp của agar (1,5-2,5%).
Trong ứng dụng thực phẩm, carrageenan được mô tả tốt nhất như là “chất chiết xuất”
polygalactan từ tảo Rhodophyceae với hàm lượng ester sulphate trong khoảng 18-40% và
các liên kết glycoside α-(1,3) và β-(1,4) luân phiên.
Carrageenan là loại polysaccharide có khối lượng phân tử cao. Các loại carrageenan
thương mại có khối lượng phân tử khoảng 200.000-800.000 Dalton nhưng cũng có thể lên
tới 1.500.000 Dalton, ngoài ra chúng cũng chứa một lượng nhỏ các phân đoạn dưới 100.000
Dalton.
Nhm: 07 Page 15
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
2.1. Tính chất chức năng của Carrageen
Trong các hệ thống thực phẩm, carrageenan đã được chứng minh là một phụ gia làm ổn
định, làm đặc và tạo gel rất hiệu quả. Tính chất vật lý cơ bản cỉa 3 loại carrageenan chính nói
trên, bao gồm các đặc tính tạo gel, khả năng hòa tan được trình bày ở Bảng 1.
Bảng 1. Tóm tắt các tính chất của carrageenan
Độ hòa tan Lambda Iota Kappa
Nước nóng (80
o
C) Hòa tan Hòa tan Hòa tan
Nước lạnh (20
o
C) Tất cả các muối
lambda đều hòa tan
Muối Na

+
hòa tan
Muối Ca
2+
tạo ra các
hạt trương nở có
tính chất thixotropic
Muối Na
+
hòa tan
Đối với muối K
+
,
Ca
2+
thì trương nở
có giới hạn.
Sữa nóng (80
o
C) Hòa tan Hòa tan Hòa tan
Sữa lạnh (20
o
C) Làm đặc Không hòa tan Không hòa tan
Sữa lạnh (có bổ sung
tetra sodium
pyrophosphate-TSPP)
Làm tăng tính chất
tạo đặc hoặc tạo
gel
Tạo đặc hoặc tạo gel Tạo đặc hoặc tạo gel

Dung dịch (dd)
đường 50%
Hòa tan Không hòa tan Hòa tan trong điều
kiện dd nóng
Dung dịch muối 10% Hòa tan trong điều
kiện dd nóng
Hòa tan trong điều
kiện dd nóng
Không hòa tan
Sự tạo gel
Ảnh hưởng của các
cation
Không tạo gel Tạo gel mạnh nhất
với Ca
2+
Tạo gel mạnh nhất
với K
+
Cấu trúc gel _ Dẻo Giòn, dễ gãy
Sự tách nước _ Không Có
Độ trễ (hyteresis) _ 5-10
o
C 10-20
o
C
Nhm: 07 Page 16
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
Bền trong điều kiện
lạnh đông – rã đông
Có Có Không

Cộng hưởng với
locust bean gum
(LBG)
Không Không Có
Cộng hưởng với bột
konjac
Không Không Có
Cộng hưởng với tinh
bột
Không Có Không
Sự thuận nghịch với
lực khuấy, cắt (shear-
reversibile)
Có Có Không
Độ bền trong môi
trường acid
Bị thủy phân Bị thủy phân, quá trình bị thúc đẩy bởi
nhiệt độ cao, pH thấp, thời gian kéo dài.
Tương tác với protein Tương tác mạnh với protein trong điều
kiện acid
Tương tác đặc trưng
với kappa casein của
sữa
Tính chất tạo gel và tạo đặc của các loại carrageenan khác nhau là rất khác nhau. Ví dụ,
kappa carrageenan hình thành một gel chắc với ion K
+
trong khi iota carrageenan tương tác
với ion Ca
2+
để tạo ra loại gel dẻo mềm. Các cation không có ảnh hưởng gì tới tính chất

không tạo gel của lambda carrageenan nhưng nó sẽ tạo gel trong dung dịch muối có nồng độ
rất cao. Việc ứng dụng các sự kết hợp này đòi hỏi phải có hiểu biết và kinh nghiệm về
carrageenan, tuy nhiên việc này có thể được hỗ trợ từ các nhà cung cấp phụ gia. Trong 3 loại
thì lambda có ít ứng dụng nhất trong thực phẩm, trong nhiều trường hợp, bó chỉ cung cấp các
tính chất chức năng bổ sung cho kappa carrageenan, ví dụ tạo cho gel sữa kappa carrageenan
có cấu trúc mượt, mịn (creamy) hơn. Các sản phẩm thương mại có dán nhãn “lambda
Nhm: 07 Page 17
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
carrageenan” trong thực tế chính là loại carrageenan không tạo tạo gel và thành phần của nó
là một hỗn hợp của lambda và loại kappa chưa bị biến đổi cấu trúc.
2.2. Độ hòa tan
Từ bảng trên ta có thể thấy các loại carrageenan chỉ hòa tan trong nước nóng, ngoại trừ
lambda. Kappa và iota ở dạng sodium thì có thể tan trong nước lạnh. Tất cả các carrageenan
đều có thể hòa tan trong sữa nóng nhưng trong sữa lạnh thì chỉ có lambda có khả năng hòa
tan và tạo ra tính chất tạo đặc thông qua tương tác protein và tinh chất này được tăng lên khi
có mặt các hợp chất phosphate. Dung dịch carrageenan có độ nhớt và thể hiện tính chất
“shear thinning” khi chịu tác động của quá trình khuấy hoặc bơm.
Ảnh hưởng của nhiệt độ là một yếu tố quan trọng để xác định loại carrageenan nào nên
được sử dụng. Tất cả các carrageenan đều hydrate hóa ở nhiệt độ cao và đặc biệt kappa và
iota carrageenan thể hiện một độ nhớt thấp trong cả nước và sữa. Khi làm nguội, cac loại
carrageenan này hình thành một dãy các cấu trúc gel tùy thuộc vào sự có mặt của các loại
cation và nguyên liệu khác.
2.3. Sự hydrate hóa
Sự hiện diện của các loại muối và đường có một ảnh hưởng sâu sắc đến nhiệt độ hydrate
hóa và tiếp theo là nhiệt độ tạo gel và chảy gel. Vi dụ, iota carrageenan sẽ hydrate hóa ở
nhiệt độ thường nhưng khi thêm một số muối sẽ làm tăng điểm tạo gel đến mức mà dung
dịch được chuyển thành một loại gel có thể ứng dụng trong các loại nước trộn salad. Muối
sodium của kappa carrageenan sẽ hydrate hóa ở 40
o
C nhưng nếu sử dụng loại carrageenan

này trong sản phẩm thịt ngâm nước muối thì sự hydrate hóa hoàn toàn chỉ xảy ra khi nhiệt độ
ở 55
o
C hoặc hơn.
Khi một dịch phân tán carrageenan được gia nhiệt, sự trương nở hoặc hydrate hóa chỉ
xảy ra khi nhiệt độ đạt tới khoảng 40-60
o
C. Khi các hạt carrageenan được hydrate hóa, nó
trương nở và làm tăng độ nhớt. Khi nhiệt độ lên tới 75-80
o
C, độ nhớt sẽ giảm mạnh. Khi làm
nguội, độ nhớt của dung dịch sẽ tăng đáng kể và tiếp theo là sự tạo gel khi nhiệt độ giảm
Nhm: 07 Page 18
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
xuống tới 40-50
o
C. Sự hydrate hóa và sự tạo gel của carrageenan bị phụ thuộc mạnh vào các
loại muối được kết hợp với carrageenan hoặc được thêm vào trong dung dịch. Ví dụ dung
dịch muối ăn > 4% sẽ ngăn cản sự hydrate hóa hoàn toàn của carrageenan. Ngược lại, một
dịch carrageenan rất loãng khoảng 200ppm, được sữ dụng để làm bền sản phẩm sữa có
chocolate hoặc nước giải khác từ sữa khác, có thể không hình thành một mạng lưới gel bền
cho tới khi nhiệt độ xuống dưới 20
o
C.
Sự hiện diện của hàm lượng chất khô cao như trong các sản phẩm kẹo, mứt làm tập
trung các phân tử carrageenan và các cation trong pha nước để sự tạo gel có thể xảy ra ở
nhiệt độ > 85
o
C hoặc cao hơn. Điều này tạo ra sự giới hạn về mức độ và loại carrageenan
thích hợp cho những ứng dụng như vậy.

Nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng để đảm bảo rằng các hạt carrageenan phải
được phân tán hoàn toàn, tránh vón cục, trước khi bắt đầu quá trình hydrate hóa. Các phương
pháp này bao gồm trộn khô một lượng carrageenan với 5-10 lượng đường saccharose hoặc
glucose; trộn nó vào trong dầu hoặc phân tán nó trong một dung dịch đường, muối hoặc cồn.
Sử dụng lực khuấy trộn thích hợp cũng giúp tránh sự vón cục của carrageenan.
Hình 2. Cơ chế tạo gel của
Nhm: 07 Page 19
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
2.4. Sự hình thành gel trong nước
Dung dịch nóng của iota và kappa carrageenan sẽ tạo gel khi nhiệt độ xuống khoảng 30-
70
o
C, tùy thuộc vào các loại cation và sự hiện diện của các nguyên liệu khác để hình thành
một dãy cấu trúc gel khác nhau. Cơ chế tạo gel 02 kiểu được trình bày trong hình 4.11 với
Gel-I là loại gel đàn hồi (iota) và Gel-II là loại gel giòn, dễ gãy (kappa).
Thành phần ion hóa của hệ thống thực phẩm là quan trọng cho việc sử dụng hiệu quả
carrageenan. Ví dụ, kappa carrageenen chọn ion K
+
để làm bền vùng nối trong cấu trúc gel
chắc, giòn, dễ gãy đặc trưng. Iota carrageenan chọn ion Ca
2+
để làm cầu nối giữa các chuỗi
gần kề nhau và tạo ra loại gel mềm, đàn hồi đặc trưng. Sự kết hợp iota và kappa carrageenan
sẽ cho một loại gel có cường độ và cấu trúc trung gian giữa 02 loại.
Gel carrageenan có tính chất hyteriesis, nghĩa là có sự khác biệt giữa nhiệt độ tạo gel và
nhiệt độ chảy gel. Gel bền ở nhiệt độ thường nhưng có thể chảy lỏng ở nhiệt độ trên nhiệt độ
tạo gel khoảng 5-30
o
C. Khi làm nguội trở lại, gel được hình thành mà không làm mất cường
độ gel hay thay đổi cấu trúc trong các điều kiện trung tính. Đây là tính chất của gel thuận

nghịch nhiệt.
Gel của iota carrageenan bị bẻ gãy khi bị lực khuấy, cắt nhưng có thể phục hồi hoắc tái
tạo gel khi ngưng lực tác dụng. Đây gọi là tính chất thixotropic hoặc shear-thinning. Trong
khi gel kappa bị gãy do các lực tác động nói trên thì không thể hồi phục được. Vì vậy, kappa
được gọi là không có tính chất thuận nghịch với lực khuấy, cắt (shear-reversibile).
Sự tách nước (syneressis) là sự thải nước từ một loại gel khi cấu trúc gel bị co lại. Gel
kappa có mức tách nước cao, trong khi iota lại không có hiện tượng này. Tính chất này có
liên quan trực tiếp với độ bền của gel với quá trình lạnh đông-rã đông, nghĩa là khi làm lạnh
đông, gel kappa carrageenan bị làm chặt và co lại và không hồi phục được khi rã đông. Kiểm
soát được sự tách nước là một yếu tố cơ bản trong một số sản phẩm thực phẩm.
Sự cộng hưởng (synergy) xảy ra khi 2 thành phần kết hợp với nhau để tạo ra các ưu
điểm vượt trội so với khi sử dụng chúng riêng rẽ. Kappa carrageenan hình thành loại gel
Nhm: 07 Page 20
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
cộng hưởng với các loại galactomamnan như locus bean gum (LBG) hoặc loại glucomanan
như konjac gum (cả 2 loại này đều thuộc nhóm keo thực phẩm). Ngoài ưu điểm làm tăng
cường độ gel, các phân tử polymanan này còn làm cho hệ gel có cấu trúc dẻo hơn và làm
giảm sự tách nước. Tỷ lệ trộn tối ưu giữa kappa carrageenan với từng loại keo thực phẩm
này là 6:4 hoặc 7:3.
2.5. Độ bền đối với acid
Dung dịch carrageenan bị giảm độ nhớt khi pH <5,5, tuy nhiên khi pH xấp xỉ 4 thì mức
giảm mới đáng kể. Sự giảm độ nhớt này do sự tự thủy phân và hiện tượng này xảy ra, khi PH
thấp, là do phân tử carrageenan ở dạng acid bị chẻ ở liên kết của 3,6-anhydrogalactose. Tốc
độ tự thủy phân sẹ tăng khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiên khi nhiệt độ xuống dưới nhiệt độ tạo
gel, phân tử carrageenan sẽ giữ lại ion K
+
có liên kết với nhóm sulphate và điều này ngăn
chặn sự tự thủy phân tiếp tục. Do hiện tượng tự thủy phân này mà trong các thực phẩm cần
bổ sung acid, acid nên được bổ sung vào thời điểm cuối cùng của quy trình sản xuất để tránh
hoặc hạn chế hiện tượng này.

2.6. Tương tác với protein
Một loại tương tác của carrageenan được biết rõ nhất là tương tác với protein (đây cũng
được xem là keo thực phẩm). Một ứng dụng đầu tiên của tương tác này là trong sản phẩm
bánh flan và các sản phẩm gel sữa, sữa cô đặc và các hỗn hợp kem (ice cream mixes). Trong
các ứng dụng này, chỉ cần sử dụng carrageenan ở mức 0,01% do hiệu quả cao của sự cộng
hưởng giữa kappa carrageenan với 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, thông qua các cation hóa trị 2, với các nhóm acid 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 rất 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 calium, một lượng nhỏ carrageenan có
Nhm: 07 Page 21
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
thể giúp ngăn chặn sự tách whey protein và tạo ra mạng lưới giúp làm bền sự lơ lửng của các
hạt cacao hoặc các hạt muối calium không hòa tan trong sữa.
2.7. Ứng dụng của carragenan
Các sản phẩm dạng gel bền nước dùng tráng miệng là một trong những ứng dụng
truyền thống của carrageenan.Các sản phẩm này dựa trên cấu trúc gel kiểu chắc, giòn, dễ gãy
của kappa carrageenan (kiểu gel giống agar trong rau câu).Nếu cần sản phẩm có cấu trúc gel
đàn hồi hơn, có độ dính hoặc ít tách nước hơn thì có thể phối trộn thêm iota carrageenan
hoặc các loại gum khác như LBG, konjac.
Một ví dụ đơn giản về việc sử dụng carrageenan trong sản phẩm kiểu này là jelly có
cấu trúc, trạng thái tương tự và dùng thay thế cho sản phẩm jelly tráng miệng có gelatin
(cũng là sản phẩm gel nước). Một trong những ưu điểm của sản phẩm này là dùng cho người
ăn chay (trong khi sản phẩm dùng gelatin thì có thể không thích hợp cho một số trường hợp
vì nó có nguồn gốc động vật). Ngoài ra, có thêm lợi ích là tạo đông nhanh và bền ở điều kiện
nhiệt độ môi trường.Công thức tham khảo của sản phẩm được cho ở bảng 1.
Bảng 1. Công thức sản phẩm jelly có hương vị trái cây

Nguyên liệu Tỷ lê (%)
Đường 15-20
Carrageenan (hỗn hợp kappa và iota) 0,6-0,9
Potassium citrate 0,2-0,35
Acid citric 0,3-0,45
Màu thực phẩm Theo yêu cầu
Hương liệu Theo yêu cầu
Nước Thêm cho đủ 100%
Tổng 100
Nhm: 07 Page 22
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
Carrageenan cũng có vô sớ các ứng dụng cho các sản phẩm hàm lượng nước cao, chẳng
hạn như các loại đồ hộp thịt, tạo lớp bóng trên bề mặt bánh… nhờ các tính chất tạo gel, tạo
đặc, làm ổn định.
3. Keo Konjac
Bột Konjac chiết xuất từ cây khoai nưa với rất nhiều tác dụng đã được công ty TNHH
Long Hải phối trộn cùng bột Carrageenan sản xuất các sản phẩm rau câu và Thạch sữa chua.
Konjac, tên gọi khác là Amorphophalms konjac, thảo mộc họ Ráy lâu năm. Hiện nay,
Konjac là thứ duy nhất có thể cung cấp số lượng lớn Glucomannan. Nó không chỉ là thứ mà
cơ thể con người cần với hơn 10 loại amino axít và nhiều loại nguyên tố vi lượng, lại có đặc
tính ít đạm, ít chất béo, chất xơ cao, hút nước mạnh, tỷ lệ nở cao.
Hoa và củ cây Khoai nưa - nguyên liệu chính sản xuất bột Konjac
Nhm: 07 Page 23
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
Konjac chủ yếu gia công thành tinh bột konjac, thành phần chính là Glucomannan. Đây
là một loại đại phân tử polysaccharide, phân tử lượng từ 250000 đến 1200000.
Nưa Konjac là một loài trong chi Nưa (Amorphophallus) thuộc họ Ráy (Araceae) đã
được sử dụng làm thức ăn truyền thống từ lâu đời ở Việt Nam. Tuy nhiên, thức ăn từ củ Nưa
chỉ được sử dụng trong phạm vi hẹp ở từng địa phương bởi các dân tộc miền núi hoặc chỉ sử
dụng khi đói (nạn đói) chứ chưa được sử dụng như là thức ăn phổ biến.

Ở Trung Quốc, có cả một hiệp hội và nhiều trung tâm mang tên Nưa Konjac như “Konjac
Associtaion”, “Konjac Research Center” thuộc đại học Tây Nam Trung Quốc, hàng năm họ
xuất khẩu hàng trăm ngàn tấn bột Glucomannan từ của Nưa Konjac. Nhật Bản cũng trồng và
sản xuất Nưa konjac với sản lượng hàng trăm tấn. Nhờ nguồn lợi lớn nên cây này đã được
các nước khác nhập và trồng từ vài chục năm trước.
Ông Nguyễn Hữu Dũng - Chủ tịch HĐQT công ty TNHH Long Hải trong chuyến đi
Hà Giang nghiên cứu cây khai nưa phát triển vùng nguyên liệu phục vụ sản xuất Thạch rau
câu
Nhm: 07 Page 24
Tiu lun ph gia thc phm Th.S Nguyn Ph Đc
Hiện tại, công ty TNNH Long Hải đang kết hợp với Viện Sinh thái
và Tài nguyên sinh vật để thực hiện nhân giống và phát triển
vùng nguyên liệu phục vụ cho việc sản xuất các sản phẩm Thạch
rau câu mang thương hiệu Long Hải. Cùng với cây rong sụn, cây
khoai Nưa sẽ công ty Long Hải chủ động vùng nguyên liệu trong
nước, không phải nhập khẩu để sản xuất các sản phẩm sạch, chất
lượng tốt nhất, có lợi cho sức khỏe của người tiêu dùng Việt Nam.
3.1. Cấu trúc, thành phần và nguồn gốc của glucomannan
3.1.1. Cấu trúc hóa học của glucomannan
Glucomannan là một polysaccarit có cấu tạo mạch thẳng, khối lượng phân tử từ
200 ÷ 2000kDa, được tạo nên từ các đơn vị cấu trúc là D-glucose và D-mannose liên kết với
nhau bởi liên kết β-1,4-glycosit. Tùy thuộc vào nguồn gốc của glucomannan mà tỷ lệ giữa D-
glucose và D-mannose trong phân tử có sự khác nhau. Bên cạnh đó, trên nguyên tử cacbon
C3, C6 ở một số loại glucomannan có thêm liên kết β-1,3-glycosit và β-1,6-glycosit với một
số đơn vị cấu trúc khác. Ngoài ra, đối với một số loại glucomannan, nhóm hydroxyl (-OH) ở
nguyên tử cacbon C6 của một số mắt xích được axetyl hóa. Cấu trúc của glucomannan được
minh họa như sau:
Hình 1.1: Hình ảnh cây nưa hoa chuông (Amorphophallus paeoniifolius – họ Ráy Araceae)
Nhm: 07 Page 25