Tổng quan về sử dụng keo ưa nước trong sữa và sản phẩm từ sữa Phụ gia thực phẩm

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ………………………………………………

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
  

Đề tài

TỔNG QUAN VỀ SỬ DỤNG
KEO ƯA NƯỚC TRONG
SỮA VÀ CÁC SẢN PHẨM
TỪ SỮA

GVHD: ……………………….
Nhóm……….

Tp. Hồ Chí Minh, ngày …. , tháng …. , năm 20….

Phụ gia thực phẩm GVHD:……………………..

YÊU CẦU ĐỀ TÀI

Tổng quan về sử dụng keo ưa nước (hydrocolloids) trong sữa & các sản
phẩm từ sữa

➢ Tiểu luận có đầy đủ các nội dung chính sau:
➢ Phân loại & tính chất chức năng của keo ưa nước.
➢ Các loại keo ưa nước thường được sử dụng trong sữa & các sản phẩm

từ sữa.
➢ Cơ cế tác dụng, vai trị, mục đích của keo ưa nước trong các sản phẩm

nói trên.

Nhóm 11

Phụ gia thực phẩm GVHD:……………………..

DANH SÁCH NHÓM

STT HỌ VÀ TÊN LỚP MSSV

1

2

3

4

5

Nhóm 11

Phụ gia thực phẩm GVHD: ………………………

MỤC LỤC

Phần 1: TỔNG QUAN VỀ KEO ƯA NƯỚC.................................................................. 4
1.1 Giới thiệu về keo ưa nước ....................................................................................... 4
1.2. Phân loại, tính chất và chức năng của keo ưa nước ............................................ 4

1.2.1 Phân loại keo ưa nước ...................................................................................... 4
1.2.2 Tính chất chung của keo ưa nước ....................................................................... 5
1.2.2.1 Tạo độ nhớt .................................................................................................... 5
1.2.2.2 Tạo gel............................................................................................................ 6
1.2.2.3 Một số tính chất khác .................................................................................... 6
1.3 Chức năng của keo ưa nước ................................................................................... 6

Phần 2: CÁC LOẠI KEO ƯA NƯỚC THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG SỮA
VÀ CÁC SẢN PHẨM CỦA SỮA .................................................................................... 8

2.1 Carrageenan............................................................................................................. 8
2.2 Xanthan gum............................................................................................................ 9
2.3 Agar......................................................................................................................... 11
2.4 Alginate................................................................................................................... 13
2.5 Caseinate (protein sữa) ......................................................................................... 14
2.6 Gelatine.................................................................................................................. 16
2.7 Pectine ..................................................................................................................... 17
2.8 Carboxylmethyl Celluslose (CMC) ...................................................................... 19
Phần 3: CƠ CHẾ TÁC DỤNG, VAI TRỊ, MỤC ĐÍCH CỦA KEO ƯA NƯỚC
TRONG CÁC SẢN PHẨM SỮA ................................................................................... 20
3.1 Ứng dụng của Carrageenan trong sữa và các sản phẩm từ sữa ....................... 20

3.1.1 Tương tác giữa carrageenan với protein...................................................... 20
3.1.2 Vai trị và mục đích ........................................................................................ 22
3.2 Ứng dụng của Xanthan gum trong sữa và các sản phẩm từ sữa ...................... 23
3.3 Ứng dụng của Agar trong sữa và các sản phẩm từ sữa ..................................... 23
3.4 Ứng dụng của Alginate trong sữa và các sản phẩm từ sữa ............................... 24

Nhóm 11 Trang 2

Phụ gia thực phẩm GVHD: ………………………

3.4.1 Cơ chế tác dụng của Alginate trong phomai................................................ 24

3.4.2 Cơ chế tác dụng của alginate trong sữa........................................................ 26

3.5 Ứng dụng của caseinate trong sữa và các sản phẩm từ sữa .............................. 26

3.6 Ứng dụng của gelatine trong sữa và các sản phẩm từ sữa ................................ 27

3.6.1 Gelatine trong sữa .......................................................................................... 27

3.6.2 Ứng dụng của gelatine trong sữa chua ......................................................... 27

3.6.3 Vai trò, mục đích của gelatin trong sữa và các sản phẩm từ sữa .............. 28

3.7 Ứng dụng của Pectine trong sữa và các sản phẩm từ sữa ................................. 29

3.7.1 Cơ chế tác dụng của Pectine trong sữa và sữa chua ................................... 29

3.7.2 Vai trị mục đích của Pectine trong sữa và các sản phẩm từ sữa............... 30

3.8 Ứng dụng của CMC trong sữa và các sản phẩm từ sữa .................................... 30

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 32

Nhóm 11 Trang 3

Phụ gia thực phẩm GVHD: ………………………

Phần 1: TỔNG QUAN VỀ KEO ƯA NƯỚC

1.1 Giới thiệu về keo ưa nước
Các hợp chất keo thực phẩm ( hay còn gọi là keo ưa nước – hydrocolloids) 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 (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 kì quan trọng để giúp 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 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, gelatine 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 polymer khác.

Ở một khía cạnh khác, một số loại keo thực phẩm được xem là có các đặc tính của chất
xơ. Cơng nghiệp thực phẩm trên thế giới đã có những ứng dụng chúng để thay thế chất
béo trong một số loại thực phẩm để tạo ra các sản phẩm than thiện với sức khỏe. Ngồi
ra, vì có các đặc tính của chất xơ hịa tan hoặc khơng hịa tan mà chúng đang được nghiên
cứu để chứng minh vai trị có lợi cho sức khỏe tưng tự như các loại prebiotic hiện nay.

1.2. Phân loại, tính chất và chức năng của keo ưa nước

1.2.1 Phân loại keo ưa nước
Hầu hết các chat keo thực phẩm là các polymer polysaccharide, ngoại trừ gelatin,
casein…là các polymer protein. Khối lượng phân tử của các polysaccharide từ vài trăm

ngàn đến và triệu Dalton, có cấu trúc phức tạp và chúng được cấu thành từ các phân tử
đường đơn như glucose, galactose, mannose… hoặc các chất dẫn xuất của các loại đường
này bằng các liên kết đặc trưng. Ở trạn thái tự nhiên, các polysaccharide ở trạng thái tích
điện âm hoặc trung tính và một số trong chúng kết hợp với các ion kim loại như calcium,
potassium, magnesium.

Nhóm 11 Trang 4

Phụ gia thực phẩm GVHD: ………………………

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 tống hợp của chúng.

Keo thực phẩm tự nhiên Keo thực phẩm bán tổng hợp

Gum Arabic Carboxymethyl

Trong dịch chiết từ (acasia gum) Dẫn xuất từ cellulose (CMC)

cây (nhựa cây) Gum Tracaganth cellulose Methyl cellulose

Gum Kayara Microcrystalline

cellulose (MC)

Locust bean gum Carboxymethyl
(LBG)
Guar gum Dẫn xuất từ tinh bột starch
Konjac flour
Trong hạt hoặc củ (tinh bột biến tính) Hydroxyethyl starch

Hydroxypropyl

starch

Agar Tống hợp từ vi sinh Xanthan gum
Alginate
Carrageenan vật Dextran

Trong rong biển Low methoxyl

pectin (LMP)

Propylene glycol

alginate

Pectin Nguồn khác Carboxymethyl

Nguồn khác Gelatine locus bean gum
Tinh bột
Carboxymethyl guar

gum

Bảng 1 Phân loại keo ưa nước

1.2.2 Tính chất chung của keo ưa nước

1.2.2.1 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 tùy thuộc vào nồng độ chất keo trong nước, bản chất hóa học, cấu trúc
phân tử, khối lượng phân tử….kết quả là các loại keo thực phẩm khác nhau có thể có độ
nhớt rất khác nhau ở cùng nồng độ. Chính vì tính chất tạo nhớt này làm chúng được ứng
dụng để tạo nhớt, tạo đặc cho các thực phẩm dạng lỏng, là chất tạo nhũ 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 hệ bọt để tạo xốp cho các sản phẩm bánh
nướng và kiểm sốt sự hình thành các tinh thể đá trong các sản phẩm lạnh đơng…

Nhóm 11 Trang 5

Phụ gia thực phẩm GVHD: ………………………

1.2.2.2 Tạo gel
Chỉ có một số loại keo thực phẩm có tính chất này. Sự tạo gel là quá trình tạo thành
mạng lưới liên kết chặt chẽ, có cấu trúc của các phân tử 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 đã có vơ 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, giịn, dễ gãy.

Ngồi ra, trong những năm gần đây người ta 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 đã nhận thấy
khả năng tiềm tàng của chúng trong việc hạ thấp 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 sẽ được ứng dụng rộng rãi trong tương lai.

1.2.2.3 Một số tính chất khác
Tính háo nước: Keo ưa nước có thể kiên kết với một lượng nước gấp nhiều lần khối

lượng của nó, tạo ra dung dịch có độ nhớt rất cao. Ở một nồng độ keo nhất định, đa số
chúng tạo ra cấu trúc dạng gel.

Tính thuận nghịch và bất thuận nghịch: Một số loại có tính tạo gel thuận nghịch (có
thể lặp lại chu trình tạo gel – chảy gel nhiều lần), ví dụ agar, gelatin, carrageenan….Số
khác tạo gel khơng thuận nghịch.

Tính cộng hưởng/hiệp lực: Là tính chất của đa số keo ưa nước mà chúng thể hiện độ
bền, độ mạnh của gel tốt hơn nhiều khio được dùng kết hợp với một/hai loại keo ưa nước
khác ở nồng độ thấp hơn nồng độ của từng chất riêng rẽ. Ví dụ: carrageenan cộng
hưởng/hiệp lực với locust bean gum, với tinh bột, với protein trong sữa.

Tính chất thixotropic: Một số loại dịch keo khi để yên, chúng có trạng thái gel đặc, rất
nhớt. Khi tác động lực khuấy, gel trở nên linh động, chảy lỏng, độ nhớt giảm theo tốc độ
khuấy. Ví dụ : xanthan gum.

1.3 Chức năng của keo ưa nước
Người ta cho rằng khó có thể liệt kê đầy đủ các tính chất chức năng của keo ưa nước mà
chúng đem lại cho thực phẩm các đặc tính cảm quan. Người ta đã dùng một câu phát biểu
rằng: “Keo ưa nước được hiểu rất ít nhưng lại có mặt hầu như trong tất cả 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 vai trị, lợi ích sau đây:

Nhóm 11 Trang 6

Phụ gia thực phẩm GVHD: ………………………

- Cung cấp sự tiện lợi.
- Cải thiện tính chất cấu trúc, cảm quan cho các sản phẩm thực phẩm nhờ các đặc

tính (tạo nhớt, tạo đặc, tạo đục, tạo đông, tạo dẻo, tạo nhũ…), nâng cao chất lượng
sản phẩm.
- Có lợi ích chức năng cho sức khỏe.
- Hạ giá thành sản phẩm một cách đáng kể.
- Có thể thay thế một phần chất béo trong một số loại sản phẩm.
- Tạo ra các sản phẩm thực phẩm mới.
- Tăng thời gian bảo quản cho sản phẩm

Hình 2 Sữa và các sản phẩm từ sữa

Nhóm 11 Trang 7

Phụ gia thực phẩm GVHD: ………………………

Phần 2: CÁC LOẠI KEO ƯA NƯỚC THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG
TRONG SỮA VÀ CÁC SẢN PHẨM CỦA SỮA

2.1 Carrageenan
Carrageenan là polysaccharide được chiết xuất thương mại chủ yếu từ 02 loài trong giống
tảo đỏ Kappaphycus alvarezii (‘Cottonii’) và Eucheuma denticulatum (‘Spinosum’).
Carrageenan khơng bị tiêu hóa trong cơ thể người, khơng có giá trị dinh dưỡng, chỉ tác
dụng như một chất xơ. Tuy nhiên chúng lại có một số tính chất chức năng dặc biệt để 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 tạo 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 03 loại carrageenan chính:
hai loại kappa carrageenan và iota carrageenan hình thành gel thuận nghịch nhiệt, có cấu

trúc gel từ cứng chắc, dễ gãy đến mềm và đàn hồi. Loại thứ ba là lambda carrageenan thì
khơng tạo gel. Kappa carrageenan tương tác cộng hưởng với các keo thực phẩm khác để
cải thiện cấu trúc tạo gel, ví dụ cộng hưởng với các polymanan là locust bean gum và
konjac. Một tương tác đặc trưng giữa kappa carrageenan 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 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
sulphate hóa hoặc khơng sulphate hóa, được nối với nhau luân phiên bằng liên kết
glycoside α-(1,3) và β-(1,4) như được trình bày ở sau

Hình 3 Đơn vị cấu trúc disaccaride của carrageenan Trang 8
Nhóm 11

Phụ gia thực phẩm GVHD: ………………………

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 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. 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 trônj 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 khơng có hàm lượng 3,6-anhydrogalactose. Mức
độ ester sulphate cao này đối nghịch cơi hàm lượng ester 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 200000-800000 Dalton nhưng cũng có thể lên
tới 1500000 Dalton, ngoài ra chúng cũng chứa một lượng nhỏ các phân đoạn dưới
100000 Dalton.

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 polymer 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.

Cơ chế tạo gel: trước hết là xuất hiện sự chuyển đổi cấu hình từ dạng cuộn sang xoắn lị
xo, tiếp sau là sự kết hợp các xoắn và sự tụ họp lại có trật tự tạo thành xoắn kép – gel.
Như vậy, gel là tập hợp các xoắn có trật tự hay còn gọi là xoắn kép.

2.2 Xanthan gum
Xanthan gum là một loại keo thực phẩm polysaccharide có khối lượng phân tử cao và thu
được trong quá trình lên men carbohydrate bởi các chủng vi sinh Xanthomonas
campestris. Các sản phẩm xanthan gum thương mại là dạng bột màu kem, có thể ở các
dạng muối của sodium, potassium hoặc calcium. Theo phân loại của Codex, xanthan gum
được xếp vào nhóm chất tạo bọt, làm bền, tạo gel và tạo đặc.

Nhóm 11 Trang 9

Phụ gia thực phẩm GVHD: ………………………

Cấu trúc chính của nó là một khung cellulose bao gồm các đơn vị cellobiose có chứa các

đơn vị D-glucose được nối với nhau bằng liên kết β-(1,4). Trong mỗi cellobise có chứa
một nhánh bên là trisaccharde gồm một gốc acid glucorumic nối với gốc đường manose
ngoài cùng bằng liên kết 1,4 và nối với gốc đường còn lại bằng liên kết 1,2. Gần 50% gốc
đường manose ở ngồi cũng có chứa nhóm pyruvate và gốc đường manose nối với đơn
vị cellobiose thường có chứa nhóm acetyl. Các nhóm carboxyl trên mạch nhánh tạo cho
phân tử xanthan gum có tính chất anion. Khối lượng phân tử của xanthan gum khoảng
2x106 và mức độ dao động khối lượng phân tử chúng khá hẹp so với hầu hết các keo
thực phẩm khác. Trong dung dịch, các mạch nhánh sẽ bao bọc khung cellulose và bảo vệ
nó. Các nhà khoa học cho rằng chính cấu hình này giúp tạo ra độ bền tuyệt vời của
xanthan gum trong điều kiện bất lợi.

Hình 4 Công thức cấu tạo của xanthan gum

Dung dịch xanthan gum trải qua một quá trình dịch chuyển cấu hình khi gia nhiệt do sự
thay đổi từ trạng thái có thứ tự, vững chắc khi ở nhiệt độ thấp sang một trạng thái mất trật
tự, linh động hơn khi ở nhiệt độ cao. Sự thay đổi cấu hình này được thể hiện bằng sự thay
đổi độ nhớt. Nhiệt độ tạo ra sự dịch chuyển cấu hình tùy thuộc vào cường độ của ion và
đặc tính cấu trúc chẳng hạn như hàm lượng acid acetic và acid pyruvic của phân tử
xanthan gum. Ở nồng độ xanthan gum khoảng 0.3% trong nước khơng có ion, sự chuyển
dịch diễn ra ở khoảng 400C. Tuy nhiên khi có mặt một lượng nhỏ muối, mà nó thường
hiện diện trong thực phẩm, sự chuyển dịch diễn ra ở trên 900C. Lượng muối này sẽ giúp
duy trì cấu hình có trật tự, vững chắc của xanthan gum và nó ít bị thay đổi khi tăng them
muối và tăng nhiệt độ.

Nhóm 11 Trang 10

Phụ gia thực phẩm GVHD: ………………………

2.3 Agar
Là một loại pollysaccharit được tách từ tảo đỏ như Gelidium và Gracilaria. Chúng

được khám phá và sử dung tại Nhật Bản hơn 350 năm trước. Hàm lượng agar trung bình
trong rong Đỏ trên thế giới dao động khoảng 20-40% .Trong khi đó thì rong Đỏ của Việt
Nam chứa từ 24-45% khối lượng rong khô.

Hình 5 Rong Gracilaria và Rong Đỏ

Agar là một phức hợp pollysaccharit của agarose ( thành phần chính tạo gel chắc và trung

tính) và agaropectin ( thành phần phụ tạo gel yếu). Thành phần chính của mạch là β-D-

galactopyranose và 3,6-anhydro-α-L-galactopyranose liên kết với nhau bởi liên kết β-1,4

và α-1,3.

Hình 6 Cơng thức cấu tạo Agar

Nhóm 11 Trang 11

Phụ gia thực phẩm GVHD: ………………………

Agarose là polymer mạch thẳng do nhiều đơn vị agarobiose nối vơi nhau. Agarobiose
được tạo thành từ β-D-galactopiranoza và 3,6-anhydro-α-Lgalactopiranoza bằng liên kết
β-1,4 và liên kết α-1,3.Cấu trúc của agarose không đồng nhất: vừa tích điện vừa trung hịa

điện.

Hình 7 Cơng thức cấu tạo Agarose

Agaropectin: Cấu tạo của agaropectin đến nay vẫn chưa chắc chắn . Theo nhiều nghiên

cứu thì agaropectin có lẽ do các gốc D-galacto 2 –sulfat và D –galacto-2,6 – disulfat tạo

nên.Agaropectin là một polymer tích điện âm, làm cho agar có tính nhầy. Vì chúng

có mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy lẫn nhau có khả năng làm giãn mạch và

làm tăng độ nhớt của dung dịch. Khi làm giảm độ tích điện và hydrat hóa sẽ làm cho sợi

pectin xích lại gần nhau và tương tác với nhau tạo nên một mạng lưới ba chiều rắn chứa

pha lỏng ở bên trong làm cho dung dịch có tính nhầy.Trong agaropectin có chứa khoảng

6% sulphate. .

Agar không tan trong nước lạnh, tan nhẹ trong ethanolamin và tan tốt trong

formamide. Agar nhận được nhờ kết tủa bằng cồn , ở trạng thái ẩm có thể tan tốt trong

nước ở nhiệt độ bằng 250C , nhưng ở trạng thái sấy khơ lại chỉ tan trong nước nóng.

Gel agar tạo thành sau khi agar được đun nóng và làm lạnh .Các phân tử có sự biến

đổi từ cấu trúc cuộn sang cấu trúc xoắn và tiếp theo là sự tổ hợp các chuỗi xoắn tạo

thành một mạng lưới không gian ba chiều nhốt các chất khô bên trong do số lượng liên

kết hidro rất lớn.

Agar là chất tạo gel tốt nhất , nó có thể hấp thu rất nhiều nước và tạo gel nhờ các liên

kết hidro ở nồng độ rất thấp ( khoảng 0.04%).Dung dịch agar sẽ đông lại khi làm nguội

đến 40-500C và nóng chảy khi nhiệt độ gần 80-850C .Gel agar có tính thuận nghịch nhiệt

và đàn hồi.Khả năng tạo gel và độ bền gel phụ thuộc vào nồng độ agar và phân tử lượng

trung bình của nó (phân tử lượng trung bình càng lớn thì gel tạo thành càng bền ).Dung

dịch 1.5% tạo gel ở 32-390C nhưng khơng chảy ở nhiệt độ thấp hơn 60-970C.

Kích thước lỗ gel cũng khác nhau phụ thuộc vào nồng độ agar, nồng độ agar càng cao

thì bán kính lỗ gel càng nhỏ, khi làm khô gel sẽ tạo thành một màng trong suốt bền cơ

học và có thể bảo quản lâu dài mà khơng bị hỏng.Sự có mặt của ion sunfat làm cho gel bị

mờ, đục. Do đó tránh dùng nước cứng để sản xuất.

Nhóm 11 Trang 12

Phụ gia thực phẩm GVHD: ………………………

Hình 8 Sơ đồ tạo gel agar

2.4 Alginate
Alginate là từ chỉ dùng cho một số hợp chất muối của Acid alginic thu được từ một số
tảo nâu Laminaria hyperborea. Laminaria digirtata, Laminaria jappoica, Ascophyllum
nodosum, Ecklonia maxima, Macrocystis pyrifera, Durvillea antarctica, Lessonia
nigrescens và Lessonia trabeculata. Acid alginic có trọng lượng phân tử từ 32000
200000. Nó khơng bền, dễ bị tự phân hủy nên người ta chuyển nó thành các hợp chất

muối alginate của Na, K, amoni, Mg, Ca, propylen glycol bền hơn và hịa tan trong
nước.Trong đó sodium alginate là hộp chất được sử dụng phổ biến nhất.

Alginate thường được chiết bằng kiềm, sau đó được kết tủa bằng acid hay muối Calcium.
Sau đó trung hồ bằng kiềm hoặc các bazo khác nhau để tạo ra những algilnat tương ứng
mà ta muốn có: natri algilnate, amon algilnate, canxi algilnate hoặc trietanolanin
algilnate.

Cấu tạo

Hình 9 Cơng thức cấu tạo của Alginate Trang 13
Khả năng tạo nhớt
• Khi hịa tan alginate vào nước, chúng dễ tạo dung dịch nhớt.

Nhóm 11

Phụ gia thực phẩm GVHD: ………………………

• Độ nhớt phụ thuộc trực tiếp vào chiều dài phân tử và nhiệt độ.
• Một số trường hợp độ nhớt có thể tăng do sự có mặt của cơ chất (tạo liên kết chéo

trong phân tử).
• Thêm một lượng nhỏ Ca 2+ vào dung dịch Aginate sẽ làm độ nhớt tăng đột ngột.
• Độ nhớt giảm đáng kể khi có một lực khuấy, cắt tác dụng lên dung dịch Aginate.

Một tính chất quan trọng của alginate là tính chất tạo gel của chúng. Trong

điều kiện nhiệt độ cao ở trạng thái sôi và khi làm nguội sẽ trở thành dạng gel.

Thông thường alginat kết hợp với ion Ca2+ tạo gel là chủ yếu và đáng quan tâm nhất.

Các alginat có khả năng tạo gel khi có mặt của ion Ca 2+ và acid. Có thể tạo

gel acid ở pH < 4 (khoảng 3.4) thường dùng kết hợp với pectin (HMP). Tham gia tạo gel

các tương tác tĩnh điện qua cầu nối Ca 2+ có vai trị quan trọng, vì thế các gel này khơng

thuận nghịch với nhiệt và ít đàn hồi.

Mạng gel cứng thành lập khi alginat natri chứa nhiều dạng G, gel mềm khi

alginat natri chứa nhiều dạng M. Sự trợ lực pectin - alginat là 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.

2.5 Caseinate (protein sữa)

Casein là tên của một nhóm protein chủ yếu trong sữa ( chiếm 75% protein của sữa).
Casein có mặt trong tất cả các sữa động vật, bao gồm cả sữa người. Trong sữa bò casein
chiếm gần 80% tổng số protein hay khoảng 26 g cho 1 lít sữa. Casein là một
photphoprotein, trong thành phần của nó có chứa gốc aaxitphotphoric.

Casein được chia làm bốn nhóm phụ α S1 -, α S2 -, β- và κ-casein. Cả bốn nhóm này đều
rất khơng đồng nhất và có chứa từ 2 – 8 các biến thể gen khác nhau. Những biến thể này

khác nhau chỉ bởi một số ít axit amin. Điểm chung giữa casein α- và β là các axit amin
được este hóa thành axit phosphoric. Axit phosphoric này liên kết với canxi (có chứa
nhiều trong sữa) để hình thành các liên kết nội phân tử và ngoại phân tử.

Điều này khiến casein dễ dàng tạo chuỗi polymer có chứa một vài loại casein giống hay
khác nhau. Do có nhiều nhóm phosphate và những nhóm kỵ nước trong phân tử casein,
các phân tử polyme được hình thành từ casein rất đặc biệt và bền. Những phân tử này
được cấu tạo từ hàng trăm và hàng nghìn những phân tử đơn lẻ và hình thành nên dung
dịch keo, tạo nên màu trắng của sữa. Những phức chất này được gọi là các micelle

Nhóm 11 Trang 14

Phụ gia thực phẩm GVHD: ………………………

casein. Hình 1 cho thấy các micelle casein bao gồm một phức hợp các dưới-micelle, có
đường kính từ 10 đến 15 nm (1 nm = 10–9 m). Một micelle với kích thước trung bình có
tới 400 đến 500 dưới-micelle và có thể có kích thước lớn tới 0.4 micron (0.0004 mm).

Hình 10 Cấu tạo một micelle casein. Chú thích : A: dưới-micelle; B : chuỗi bề mặt;

C: Phosphat canxi; D: κ -casein; E: nhóm phosphat

Phosphat canxi và tương tác kỵ nước giữa các dưới-micelle đảm bảo cho tính bền vững
của cấu trúc micelle casein. Phần ưa nước của κ -casein có chứa nhóm carbohydrate,
nhóm này đính ở bên ngồi của các micelle phức hợp (B trong hình 1), tạo nên một “lớp
tóc”, nhưng quan trọng hơn là chúng giúp các micelle bền vững, chống lại sự kết tụ.

Casein và các nhóm carbonhydrate của nó rõ ràng rất quan trọng trong sản xuất phomat.
Được sử dụng trong công đoạn đầu tiên của quá trình sản xuất phomat, men dịch vị loại
bỏ carbonhydrate của casein ra khỏi bề mặt của micelle. Do đó các micelle sẽ mất đi khả

năng hòa tan và liên kết với nhau để tạo thành sữa đông.

Ở nhiệt độ thấp, cấu trúc của các micelle kém bền, nguyên nhân do chuỗi κ -casein bắt
đầu phân ly và hydroxyphosphat canxi tách khỏi cấu trúc micelle. Người ta cho rằng vì β-
casein là casein kị nước nhất và các tương tác kị nước lại kém bền khi nhiệt độ giảm thấp.
Sự thủy phân β-casein thành γ-casein và proteose-peptones ( sản phẩm phân hủy ) đồng
nghĩa với năng suất thấp trong sản xuất phomat bởi lẽ proteose-peptone bị mất đi trong
whey.

Các enzyme thủy phân protein khác cũng có thể được sử dụng để làm sữa đông, nhưng
thường chúng không đặc hiệu. Người ta cịn dùng các protease thực vật thay cho men

Nhóm 11 Trang 15

Phụ gia thực phẩm GVHD: ………………………

dịch vị để sản xuất phomat chay. Tuy nhiên, những sản phẩm này có hương vị khác biệt
và năng suất cũng thấp hơn.

2.6 Gelatine
Gelatine là loại keo ưa nước có bản chất là protein thu được từ thuỷ phân collagen có
trong các mơ liên kết của đông vật, chủ yếu là da xương của heo, bị, cá…

Quy trình sản xuất gelatine ảnh hưởng rất lớn đến đặc tính của nó: quy trình acid hay quy
trình kiểu A, quy trình kiềm hay quy trình kiểu B. hai quy trình này sẽ xác định các tính
chất cơ bản của galatine như cường độ gel, độ nhớt, điểm đẳng điện. Các sản phẩm
gelatine thương mại hiện nay có nhiều kích thước khác nhau, từ dạng bột mịn đến hạt thơ
hoặc thậm chí là dạng mảnh hay tấm. Gelatine là thành phần thu được từ sự phá huỷ các
cấu trúc bậc cao và các mức độ thuỷ phân khác nhau của collagen nên gelatine được coi
là một hỗn hợp các thành phần có khối lường phân tử khác nhau.

Hình 11 Cơng thức cấu tạo Gelatine

Do cấu trúc và sự hiện diện của các nhóm có tính chất tích ion dọc theo chuỗi, gelatine có
độ hồ tan rất tốt và khả nang giữ nước cao. Để đạt độ hoà tan hoàn toàn, chỉ cần gia
nhiệt lên 50-600C. Độ nhớt của gelatine phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ, hàm lượng ion,
pH và khối lượng phân tử của gelatine.

Người ta dùng đơn vị Bloom, được tính bằng gram, để đo độ mạnh của gel gelatine. Nếu
gelatine có độ Bloom càng cao chứng tỏ gel của nó của nó càng mạnh và ngược lại.

Gelatine được chia thành 3 nhóm sau:

• Gelatine có độ Bloom thấp(<125 Bloom)
• Gelatine có độ Bloom (Bloom = 151-200)
• Gelatine có độ Bloom(Bloom>220)

Gelatine có thể bị thuỷ phân bởi acid, kiềm, nhiệt độ, enzyme, chiếu xạ. tuy nhiên nó
khơng bị ảnh hưởng ở điều kiện tiệt trùng UHT 1200C. Ở nhiệt độ 60-650C, gelatine có

Nhóm 11 Trang 16

Phụ gia thực phẩm GVHD: ………………………

thể bị thuỷ phân đặc biệt khi pH < 5 hoặc môi trường kiềm pH > 8. Nồng độ gelatine
càng thấp, sự thuỷ phân càng nhanh.

Nhìn chung nhiệt độ tạo gel phụ thuộc vào nồng độ. Điểm tạo gel của các sản phẩm
gelatine thương mại trong dãy 20-290C, khi gia nhiệt lên 25-350C, gelatine bắt đầu chảy.

Do acid amin trong gelatine chứa nhóm amin và nhóm carboxyl nên gelatine có tính chất
lưỡng tính. Trong mơi trường acid (có H+) mang điện tích dương, trong mơi trường
kiềm(có OH-) nó mang điện tích âm. Điểm đẳng điện là điểm có giá trị pH mà ở đó nhóm
amin(NH3+) tích điện dương tương đương với các nhóm carboxyl (COO-) tích điện âm,

tạo cho phân tử gelatine có tính trung hoà về điện.

Cường độ gel của tất cả các gelatine bị giảm khi pH < 5 và pH >9. Dung dịch gelatine có
thể tạo gel trong dãy pH = 4-10. Sự ảnh hưởng của pH lên cường độ gel rõ rệt hơn khi
nồng độ gelatine < 2%.

2.7 Pectine
Pectin là loại keo thực phẩm polysaccharide có trong hầu hết các loại thực vật. Trong sản
xuất thương mại, pectin được chiết xuất từ vỏ của các trái cây họ citrus và từ bã táo.

Pectin là hợp chất cao phân tử polygalactoronic có đơn phân tử là galactoronic và rượu
metylic. Trọng lượng phân tử từ 20.000 - 200.000 đvC. Hàm lượng pectin 1% trong dung
dịch có độ nhớt cao, nếu bổ sung 60 % đường và điều chỉnh pH môi trường từ 3,1-3,4 sản
phẩm sẽ tạo đông.Cấu tạo phân tử pectin là một dẫn suất của acid pectic, acid pectic là
một polymer của acid D-galacturonic liên kết với nhau bằng liên kết 1-4-glycozide.

Hình 12 Cơng thức cấu tạo của Pectin

Trong sản xuất thực phẩm có 2 loại Pectin được ứng dụng: Loại có mức % methyl ester
hóa cao (>50%), viết tắc là HMP (high methyl pectin) và loại có mức % (<50%) methyl
ester hóa thấp viết tắc là LMP.

Nhóm 11 Trang 17

Phụ gia thực phẩm GVHD: ………………………

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 cần phải có điều kiện pH =
3,1 – 3,4 và nồng độ đường trên 60 %.

Hình 13 Hight Methoxyl Pectin (HMP)
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 methoxy thấp
có thể tạo đơng trong mơi trường khơng có đường. Chúng thường được dùng làm màng
bao bọc các sản phẩm.

Hình 14 Low Methoxyl Pectin (LMP)
Hợp chất pectin được đặc trưng bởi 2 chỉ số quan trọng là chỉ số methoxyl “MI” biểu
hiện cho phần trăm khối lượng nhóm methoxyl –OCH3 có trong phân tử pectin và chỉ số
este hóa “DE” thể hiện mức độ este hóa của các phân tử acid galactoronic trong phân tử
pectin.

Cơ chế tạo gel

LMP: Tạo gel theo mơ hình “trứng-hộp”. Mơ hình này dựa trên đặc điểm mỗi chuổi
pectin có cấu trúc đối xứng gập đơi và như vậy sẽ hình thành một loạt các khoảng hở tích
điện âm mà nhờ đó các cation hóa trị 2 có thể liên kết với các ái lực khác nhau. Theo đó,
các cation sẽ hình thành những cặp chuỗi polygalacturonic (dimmer) bằng tương tác ion
với các nhóm carboxyl tự do trên khung pectin. Ion Ca 2+có một ái lực rất mạnh với nhóm
cacboxyl nên tạo thành gel trong khi Mg 2+ có ái lực rất yếu nên khơng tạo gel.

Pectin amide hóa (xử lý pectin bằng ammonium để chuyển một nhóm methyl thành nhóm
amide) tạo gel ở nồng độ pectin thấp hơn và cần ít lượng ion Ca 2+ hơn để tạo gel so với
LMP khơng amide hóa.

Nhóm 11 Trang 18