phụ gia trong sản phẩm thịt nhũ tương

MỞ ĐẦU
Ở nước ta hiện nay, thịt và các sản phẩm từ thịt rất đa dạng và phong phú với
nhiều loại thịt khác nhau. Hầu hết các sản phẩm thực phẩm ra đời nhằm đáp ứng
cho con người trong cuộc sống ngày một bận rộn hơn, đặc biệt phụ nữ ngày nay đi
làm nhiều hơn, họ phải nấu ăn nhanh… Họ cần những thức ăn đã xử lý sơ bộ, chỉ
cần một thời gian ngắn là có thể sử dụng được. Các sản phẩm dạng nhũ tương
được sản xuất từ thịt cũng ra đời vì lý do trên.
Những nguyên lý nền tảng cho khoa học nhũ tương bắt nguồn từ khoa học
polymer, khoa học về hệ keo, hóa học các chất bề mặt, cơ lưu chất.
Để tạo ra một hệ nhũ tương thực phẩm có tính chất mong muốn, các nhà sản
xuất phải quan tâm đến tính chất của: nguyên liệu ban đầu, điều kiện đồng hóa,
loại phụ gia và các quá trình chuẩn bị như: thanh trùng, trộn, nâng nhiệt, làm
lạnh… Song song với đó, ta cũng cần chất lượng của nhũ tương thật tốt, đảm bảo
được độ tin cậy cho người tiêu dùng. Do vậy, hôm nay nhóm 19 trình bày một số
nguyên liệu có nguồn gốc tự nhiên nhiên để nâng cao và cải tiến cấu trúc cho sản
phẩm thịt dạng nhũ tương.

1


MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU…………………………………………………………………………..1
MỤC LỤC ……..………………………………………………………………….2
CHƯƠNG I. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ SẢN PHẨM THỊT DẠNG NHŨ
TƯƠNG ..………………………………………………………………………….4
1. Nhũ tương thịt .………………………………………………………………….4
2. Quy trình chế biến sản phẩm thịt nhũ tương .…………………………………4
CHƯƠNG II. ẢNH HƯỞNG CỦA THÀNH PHẦN SỬ DỤNG ĐẾN QUÁ
TRÌNH CHẾ BIẾN SẢN PHẨM THỊT DẠNG NHŨ TƯƠNG ….……..………..6
1. Ảnh hưởng của nguyên liệu……………………………………………………6

2. Ảnh hưởng của hàm lượng mỡ…………………………………………………6
3. Ảnh hưởng của protein…………………………………………………………6
4. Ảnh hưởng của da………………………………………………………………7
5. Ảnh hưởng của tinh bột………………………………………………………...7
6. Ảnh hưởng của nước đá………………………………………………………….8
7. Ảnh hưởng của chất tạo gel ..……………………………………………………8
CHƯƠNG III. CÁC NGUYÊN LIỆU CÓ NGUỒN GỐC TỰ NHIÊN ĐỂ NÂNG
CAO VÀ CẢI THIỆN CẤU TRÚC CHO SẢN PHẨM THỊT DẠNG NHŨ
TƯƠNG…………………………………………………………………………….9
1. Chất bảo quản thay thế hàn the PDP :………………………………………….. 9
1.1. Lịch sử phát triển của Chitofood (PDP) ……………………………………10
1.2. Tính chất của Chitofood …………………………………………………….10
1.3. Ứng dụng của Chitofood ……………………………………………………11
2


1.4. Khả năng ứng dụng phụ gia Chitofood trong thực tế .………………………13
1.4.1. Quy trình sản xuất Chitofood………………………………………………13
1.4.2. Tình hình sản xuất Chitofood hiện nay …………………………………..13
2. Carrageenan (nhóm hyrocolloid)………………………………………………14
2.1. Lịch sử phát hiện ra Carrageenan…………………………………………….14
2.2. Cấu tạo của Carrageenan .…………………………………………………...15
2.3. Tính chất của Carrageenan …………………………………………………16
2.4. Phương pháp sản xuất Carrageenan trong công nghiệp ……………………18
2.5. Ứng dụng của Carrageenan…………………………………………………..18
2.6. Ứng dụng trong các ngành thực phẩm………………………………………..18
3. Tinh bột – tinh bột biến tính: (nhóm polysaccharide)…………………………19
3.1. Cấu tạo……………………………………………………………………….19
3.2. Một số tính chất quan trọng của hạt tinh bột…………………………………20
3.3. Tinh bột biến tính …………………………………………………………..21

3.3.1. Tinh bột biến tính bằng phương pháp vật lý……………………………….22
3.3.2. Tinh bột biến tính bằng phương pháp hóa học …………………………..24
3.4. Ứng dụng………………………………………………………………….....26
4. Caseinat .………………………………………………………………………27
5. Mỡ………………………………………………………………………………27
KẾT LUẬN……………………………………………………………………….29

3


CHƯƠNG I
KHÁI QUÁT CHUNG VỀ SẢN PHẨM THỊT DẠNG NHŨ TƯƠNG
1.

Nhũ tương thịt

Nhũ tương thịt là sản phẩm của sự xay cắt mịn hỗn hợp nạc, mỡ, phủ tạng
và/hoặc một số nguyên liệu phụ. Hỗn hợp được phân cắt thành những hạt có kích
thước rất nhỏ, không thể phân biệt được bằng mắt thường.
Pha liên tục của hệ nhũ tương thịt bao gồm nước, các protein hòa tan, các gia vị
và chất phụ gia hòa tan trong nước như muối, đường,…
Pha phân tán với chủ yếu là các hạt mỡ với kích thước rất nhỏ phân tán điều
khắp trong pha liên tục. Sự kết nối những các cấu phần tạo thành có được nhờ vào
các mối tương tác hóa học giữa chúng. Kết cấu nhũ tương phải được ổn định tốt để
đạt được những mong muốn về kỹ thuật cũng như chất lượng cảm quan của sản
phẩm.
2.

Quy trình chế biến sản phẩm thịt nhũ tương

Việc chế biến nhũ tương thịt bao gồm 2 giai đoạn: phân cắt nguyên liệu và tái
kết nối các thành phần phân cắt. Hai công đoạn này có thể tách biệt nhau hoặc diễn
tiến trong cùng một thiết bị. Trước hết protein và lipid được phóng thích từ nguyên
liệu bị phá hủy, kế đến thiết lập kết cấu mới nhờ chủ yếu các đặc tính chức năng
của 2 cơ chất trên.
Để tạo nhũ tương chúng ta phải kết dính thịt, mỡ, da xay, các loại protein khác
như protein đậu nành, tinh bột,… với nhau trong suốt quá trình cắt trong máy cắt.
Trong cách chế biến của chúng tôi, tất cả thịt, mỡ, nước, phụ gia và các thành phần
khác được cân theo công thức, sau đó băm riêng thịt và mỡ. Đưa thịt nạc vào máy
cắt và trong thời gian máy cắt hoạt động với tốc độ chậm ta thêm hỗn hợp muối
nitrit, và photphat. Để protein đạt đến mức hoạt động tốt trong lúc cắt thịt, người ta
khuyên cho máy quay khô vài vòng chỉ thêm muối nitrit và photphat, nghĩa là
chúng ta thêm nước đá sau khi máy cắt đã quay 3 – 4 vòng. Bây giờ ta thêm 1/3
nước đá vào thịt rồi điều khiển máy quay ở tốc độ cao. Để có một con số chính xác
số vòng quay của máy cắt khi hoạt động ở tốc độ cao thì thật là khó khăn bởi vì
mỗi máy cắt sẽ làm việc khác nhau và nó phụ thuộc vào số dao trong máy cắt. Khi
4


máy cắt quay được 20 vòng ở tốc độ cao, ta tiếp tục thêm mỡ và 1/3 nước đá vào
hỗn hợp thịt. Tiếp tục để máy cắt hoạt động thêm 20 – 30 vòng ở tốc độ cao. Trong
thời gian này tất cả thịt, mỡ và nước đá hình thành nhũ tương đồng nhất và nhiệt
độ nhũ tương không quá 120°C. Nhiệt độ này cho kết quả tốt nhất trong việc kết
dính và tạo màu sắc của sản phẩm. Thịt đông lạnh ngày càng thông dụng trong chế
biến nhất là chế biến công nghiệp. Điều này đòi hỏi những yêu cầu về thiết bị xay
cắt và kinh nghiệm của nhà chế biến bởi sự rả đông gia tăng một cách đáng kể việc
hình thành acid lactic và thoái hóa ATP, một lượng quan trọng nước được tạo ra
trong giai đoạn co cứng của thịt sẽ bị thất thoát trong giai đoạn rã đông.
Tất cả sản phẩm dạng nhũ tương đều được chế biến cùng cách này nhưng các
loại sản phẩm khác nhau có thành phần thịt, mỡ và nước đá cũng như các gia vị,

muối khác nhau.

5


CHƯƠNG II
ẢNH HƯỞNG CỦA THÀNH PHẦN SỬ DỤNG
ĐẾN QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN SẢN PHẨM THỊT DẠNG NHŨ TƯƠNG
1.

Ảnh hưởng của nguyên liệu

Tỷ lệ nguyên liệu là nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến sự mất nước và mỡ
trong suốt quá trình gia nhiệt.
2.

Ảnh hưởng của hàm lượng mỡ

Lượng mỡ sử dụng trong quá trình chế biến sản phẩm nhũ tương nhằm tạo độ
mềm mại cho sản phẩm, giúp quá trình kết dính và tạo nhũ tương tốt, hỗn hợp thịt
xay có độ nhớt cao. Lượng mỡ ảnh hưởng rất lớn đến dây chuyền sản xuất và cho
hiệu suất cao.
Vấn đề quan trọng hơn là mức độ liên kết giữa các mô và mức độ chưa bão hòa
của các thành phần lipid. Kết quả của sự tăng liên kết giữa các mô là chống lại sự
gia tăng tác động cơ học. Tỷ lệ của khối mỡ bổ sung có ảnh hưởng rất lớn đến
nhiệt độ của hỗn hợp, nhiệt độ của hỗn hợp có liên quan đến điểm nóng chảy của
các phần tử lipid. Trong quá trình xay, mỡ biến đổi hình thành liên kết lacto –
protein có tác dụng gia tăng độ nhớt của hỗn hợp. Sự gia tăng hàm lượng mỡ liên
quan đến khả năng giữ nước của hỗn hợp.
3.

Ảnh hưởng của protein

Sự tạo thành nhũ tương có liên quan đến tính tan của protein. Nồng độ protein
và sự tạo thành nhũ tương có mối quan hệ với nhau. Chúng sẽ tăng cung với sự gia
tăng nồng độ protein ở mức độ giới hạn.
Để nhũ tương thịt được hình thành, tác nhân hoạt động hoạt động bề mặt là
protein sẽ hòa tan trong môi trường phân tán (nước và sự hòa tan của muối). Có hai
dạng protein chính ảnh hưởng đến tiến trình tạo nhũ tương là sarcoplasmic và
myofibrillar.
Hoạt động nhũ tương dựa vào nhóm chức năng hoạt động bề mặt, protein được
dùng như chất hoạt bề mặt. Bề mặt phân tử protein là các nhóm phân cực, khi hòa
tan vào nước, các nhóm này sẽ hấp phụ phân tử nước tạo thành lớp vỏ hydrat bao
6


quanh protein, nhũ tương thịt được hình thành. Các tính chất lý hóa, tính lưu biến
và cả tính cảm quan của sản phẩm sẽ phụ thuộc vào tương tác của protein và các
hợp phần khác với nước, nghĩa là phụ thuộc vào khả năng hydrat của protein.
Bên cạnh khả năng hydrat hóa tạo nhũ tương thịt, khả năng tạo gel của protein
cũng là một tính chất quan trọng, đóng vai trò chủ yếu trong việc tạo cấu trúc cho
sản phẩm. Khi protein bị biến tính, cấu trúc bậc cao bị phá hủy, liên kết giữa các
phân tử bị đứt, mạch peptid được nới lỏng, các nhóm ẩn bên trong sẽ xuất hiện ra
bên ngoài. Các mạch polypeptid bị duỗi ra trong các điều kiện nhất định, trở nên
gần nhau, tiếp xúc và liên kết với nhau, với mỗi vị trí tiếp xúc là một nút, phần còn
lại hình thành mạng lưới không gian ba chiều vô định hình, rắn, trong đó chứa đầy
pha phân tán (nước).
Khả năng tạo gel của protein có thể biểu diễn bằng sơ đồ:
T°
(PN)n

↔

T°
nPN ↔

nPD

↔

(PD)n

Trong đó: PN: Protein tự nhiên
PD: Protein bị biến tính
4.

Ảnh hưởng của da

Thành phần cấu tạo của da chủ yếu là các sợi collagen. Trong quá trình gia
nhiệt, các sợi collagen hút nước trương nỡ gia tăng khả năng kết dính của khối thịt.
5.

Ảnh hưởng của tinh bột
Tinh bột bổ sung vào sản phẩm nhũ tương nhằm mục đích:

-

Giúp hạ giá thành sản phẩm.
Giúp quá trình bóc vỏ sản phẩm dễ dàng.
Giúp quá trình bóc vỏ sản phẩm dễ dàng.

Hấp thụ một lượng nước.
Dưới tác dụng của nhiệt tạo ra dạng gel gia tăng khả năng kết dính, ngăn
chặn hiện tượng đọng túi mỡ.

7


Tinh bột có khả năng tạo gel do sự tương tác và sắp xếp lại của các phần tử
tinh bột tạo thành cấu trúc mạng ba chiều do các liên kết hydro giữa các mạch
polyglucoside hay gián tiếp qua cầu phân tử nước.
Tinh bột có khả năng đồng tạo gel với protein nhờ vào liên kết hydro và lực
Van Der Waals. Trường hợp này cả protein và tinh bột đều sắp xếp lại phân tử để
tạo gel.
Tuy nhiên việc sử dụng tinh bột vào trong sản phẩm là có giới hạn, nếu quá
nhiều chúng tạo mùi cho sản phẩm làm cho sản phẩm giảm chất lượng.
6.

Ảnh hưởng của nước đá

Nước đá bổ sung vào hỗn hợp thịt xay nhằm hạ nhiệt độ của khối thịt, tránh
hiện tượng quá nhiệt do tác động cơ học. Ngoài ra còn giúp cho muối và các chất
phụ gia khác hòa tan, phân phối đều trong khối thịt. Chất lượng bề mặt và độ mềm
mại của sản phẩm có ảnh hưởng rất lớn đến hàm lượng nước đá bổ sung.
7.

Ảnh hưởng của chất tạo gel

Các chất tạo gel được sử dụng trong quá trình chế biến sản phẩm dạng nhũ
tương thường là các hợp chất protein chiết xuất từ thực vật.
Khả năng tạo gel của các hợp chất này dựa trên sự thay đổi cấu trúc của

chúng theo nhiệt độ: Tan chảy hay tồn tại ở dạng sol dưới tác dụng của nhiệt, tạo
thành dạng gel nhờ vào sự hiện diện của các cầu nối hydro khi nhiệt độ giảm.
Các hợp chất này được bổ sung vào sản phẩm dưới dạng đơn hoặc kết hợp
nhằm:
-

Giảm giá thành sản phẩm.
Gia tăng khả năng kết dính.
Gia tăng hiệu suất khi làm chín.
Cải tiến đặc tính xắt lát.
Cải thiện mùi vị của sản phẩm.
Gia tăng hàm lượng protein.
Giúp ổn định nhũ tương.
Gia tăng khả năng giữ nước.
Cải tiến khả năng giữ mỡ.
8


CHƯƠNG III
CÁC NGUYÊN LIỆU CÓ NGUỒN GỐC TỰ NHIÊN ĐỂ NÂNG CAO
VÀ CẢI THIỆN CẤU TRÚC CHO SẢN PHẨM THỊT DẠNG NHŨ TƯƠNG
1. Chất bảo quản thay thế hàn the PDP :

Trước hiện trạng dùng hàn the để bổ sung vào thực phẩm, do đó vấn đề được
đặc ra là sử dụng phụ gia thực phẩm an toàn thay thế cho hàn the. Trên thị trường
hiện nay có các phụ gia là hai loại của Việt Nam là Chitofood (còn gọi là bột PDP),
và phụ gia G2. Ngoài ra còn có phụ gia Tripolyphosphat của Đức và phụ gia
Phosphates Mix của Thái Lan.
Chitofood là phụ gia thực phẩm có 2 chức năng: chế biến (làm giòn, dai) và bảo
quản thực phẩm (chống thiu, thối), không cần dùng kèm với phụ gia bảo quản khác

như bột hóa chất polyphotphat nhập ngoại. Ngoài ra, nó còn có khả năng bảo quản
thực phẩm tươi sống, bảo quản tôm cá đông lạnh xuất khẩu. Chitofood hòa tan
được trong nước nên có thể dùng rộng rãi cho nhiều loại thực phẩm khác nhau.
Một ưu điểm nữa của Chitofood là giá thành, mặc dù tương đương polyphotphat
nhập ngoại, nhưng liều dùng lại ít hơn. Chẳng hạn, 1kg thịt trong chế biến giò lụa
phải mất 6 - 8g polyphotphat, trong khi dùng Chitofood chỉ mất 2g. Do đó chi phí
cho chế biến thực phẩm sẽ rẻ hơn.
Phụ gia thực phẩm an toàn (TPAT): Polyphosphat và Axit Sorbic, Benzoat nhập
từ Đức, Thái Lan. Theo Tổ chức Lương nông quốc tế (FAO), dùng phụ gia TPAT
trong dăm bông thích hợp với 1g cho 1kg sản phẩm, 2,5g cho 1kg thịt. Dùng phụ
gia TPAT không cần dùng thịt nóng, thậm chí dùng thịt đã bảo quản đông lạnh,
chất lượng giò chả vẫn thơm ngon và an toàn khi bảo quản lạnh ở 0– 4°C trong
suốt 90 ngày.
Phụ gia Chitofood: Từ lâu đã được các nhà khoa học thế giới đưa vào sử dụng
như là một loại phụ gia thực phẩm có khả năng thay thế hàn the. Năm 1998, Phòng
Polyme Dược phẩm – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tiến hành nghiên
cứu, chiết xuất thử nghiệm chất phụ gia Chitofood ( PDP). Đó là chất phụ gia dạng
bột, nguồn gốc từ vỏ các loài thuỷ hải sản như tôm, cua và mai mực, phụ gia thực
phẩm PDP có tính kháng nấm và kháng khuẩn cao. Chất này còn làm tăng độ dai,
giòn và giá trị ẩm thực của thức ăn, hoàn toàn thay thế hàn the độc hại.

9


1.1

Lịch sử phát triển của Chitofood (PDP)

Chitofood (hay còn gọi là PDP) là một polysaccarit gốc tự nhiên, được tách
chiết và biến tính từ vỏ các loài giáp xác (tôm, cua, ghẹ,hến, trai, sò, mai mực, đỉa

biển,... ), màng tế bào nấm họ zygemycetes, các sinh khối nấm mốc, một số loài
tảo...
Quá trình phát triển PDP bắt đầu từ năm 1997, sau khi Bộ Y tế nghiêm cấm sử
dụng hàn the trong chế biến thực phẩm do tính độc hại đối với sức khỏe. Bài toán
đặt ra là phải tìm được chất an toàn thay thế hàn the. Tiến sĩ Nguyễn Thị Ngọc Tú
(Phòng nghiên cứu Polyme Dược phẩm, Viện Hóa học) đã có ý tưởng tận dụng
nguồn nguyên liệu phế thải là vỏ tôm, cua, mai mực và dùng công nghệ cao để tạo
ra sản phẩm có ích. Từ đây, lần đầu tiên, nhóm khoa học đã tạo ra được một hợp
chất gọi là chito, chưa có trong danh mục phụ gia thực phẩm của Việt Nam và thế
giới.
PDP ra đời với nhiều tính năng ưu việt của một hợp chất cao phân tử, giúp thay
thế cho hàn the và nhiều phụ gia thực phẩm thấp phân tử độc hại khác. Cục Vệ sinh
An toàn Thực phẩm Việt Nam đã cho phép sản xuất và lưu hành PDP trên toàn
quốc theo hồ sơ công bố số 4377-2003/CBTCYT ngày 2/12/2003.
1.2 Tính chất của Chitofood (PDP)
Cấu trúc hoá học của PDP rất giống của xenlulo, chỉ khác một nhóm chức ở vị
trí C2 của mỗi đơn vị D- glucoza, nhưng tính chất của chúng lại khác nhau. Tên
hóa học của PDP là Poly - β –(1 – 4 ) – D – glucosamine hay còn gọi là Poly – β (1-4 ) -2 amino – 2 – desoxy- D- glucoza.

10


Công thức hóa học của PDP
-

Tính chất hoá học:
+ PDP là chất rắn, xốp, nhẹ, màu trắng ngà, không mùi, không vị, hoà tan dễ
dàng trong các dung dịch axit loãng.

-

-

+ Loại PDP có trọng lượng phân tử trung bình (M) từ 200.000 đến 400.000 hay
được dùng nhiều nhất trong y tế và thực phẩm.
Tính chất sinh học:
+ Vật liệu PDP không độc, dùng an toàn cho người. Chúng có tính hòa hợp sinh
học cao với cơ thể, có khả năng tự phân hủy sinh học. Kết quả thử nghiệm trên
động vật cho thấy, PDP không gây độc tính cấp và độc tính tích luỹ, không gây dị
ứng, không ảnh hưởng đến trọng lượng cơ thể, trọng lượng gan, chức năng của
gan, thận, lách, cơ quan tạo máu, cơ năng tim, các chỉ tiêu sinh hóa trong máu và
nước tiểu.
+ PDP có nhiều tác dụng sinh học đa dạng như: tính kháng nấm, tính kháng
khuẩn với nhiều chủng loại khác nhau, kích thích sự phát triển tăng sinh của tế bào,
có khả năng nuôi dưỡng tế bào trong điều kiện nghèo dinh dưỡng, tác dụng cầm
máu, chống sưng u.
+ PDP có khả năng loại bỏ các kim loại nặng độc hại trong đồ uống giải khát.
+ Ngoài ra, PDP còn có tác dụng làm giảm cholesterol và lipid máu, làm to vi
động mạch và hạ huyết áp, điều trị thận mãn tính, chống rối loạn nội tiết.
+ PDP có tác dụng giống như hàn the, làm tăng độ giòn, dai, sựt, mùi vị và màu
sắc của thực phẩm. Nó còn giúp bảo quản tốt thức ăn và kìm hãm sự phát triển của
vi sinh vật.
1.3
Ứng dụng của Chitofood
Có thể tận dụng vỏ cua, ốc để làm phụ gia thực phẩm an toàn.
Chủ nhiệm chương trình phát triển chất PDP, Phó giáo sư Nguyễn Thị Ngọc Tú
(Phòng nghiên cứu Polyme Dược phẩm, Viện Hóa học), cho biết chất này có thể
dùng cho các loại thực phẩm thuộc:
Nhóm thịt như giò, chả, thịt hộp, nem chua...
Nhóm tinh bột: bún, bánh cuốn, bánh phở, bánh đa nem, bánh susê...

Nước giải khát, kem, sữa chua.
Các loại bánh quy, bánh gatô kem.
Vỏ bao cho thực phẩm nguội như xúc xích, lạp xưởng...
11


PDP có tác dụng giống như hàn the, làm tăng độ giòn, dai, sựt, mùi vị và màu
sắc của thực phẩm. Nó còn giúp bảo quản tốt thức ăn và kìm hãm sự phát triển của
vi sinh vật. Đặc biệt, PDP có khả năng loại bỏ các kim loại nặng độc hại trong đồ
uống giải khát.
Kết quả thử nghiệm trên động vật cho thấy, PDP không gây độc tính cấp và độc
tính tích luỹ, không gây dị ứng, không ảnh hưởng đến trọng lượng cơ thể, trọng
lượng gan, chức năng của gan, thận, lách, cơ quan tạo máu, cơ năng tim, các chỉ
tiêu sinh hóa trong máu và nước tiểu. Không những thế, nó còn có lợi cho quá trình
chuyển hóa protein ở động vật thực nghiệm. Kết quả thử nghiệm lâm sàng khẳng
định bột PDP an toàn cho con người khi được dùng theo đường uống.
Chất PDP có hai loại (dạng bột và dạng tan trong nước), được đóng gói nhỏ
theo tỷ lệ tương đương với trọng lượng thực phẩm, ví dụ: gói cho 1 kg thịt, 5 kg
bột v.v... Cách sử dụng phụ gia này rất đơn giản, chỉ cần rắc bột theo hàm lượng
quy định vào thực phẩm, trộn đều và chế biến như bình thường. Tuy nhiên, người
dùng cần chú ý sử dụng ngay sau khi mở vì nếu để lâu, bột PDP sẽ hút ẩm và mất
chất. PDP có thể thời hạn sử dụng trong 3 năm nếu được đóng gói kín. Giá thành
rất rẻ, phù hợp với người tiêu dùng: Một gói PDP cho 1 kg thịt là 500 đồng, cho
1kg bột để làm bún là 100 - 200 đồng.
Hiện nay, phụ gia PDP đã được Cục Vệ sinh An toàn thực phẩm Việt Nam cho
phép sản xuất và lưu hành trên toàn quốc. Sản phẩm đang được sử dụng trong các
doanh nghiệp và cơ sở sản xuất thực phẩm ở làng nghề truyền thống tại Hà Nội, TP
HCM, tỉnh Đồng Nai...
Quá trình phát triển PDP bắt đầu từ năm 1997, sau khi Bộ Y tế nghiêm cấm sử
dụng hàn the trong chế biến thực phẩm do tính độc hại đối với sức khỏe. Bài toán

đặt ra là phải tìm được chất an toàn thay thế hàn the. Tiến sĩ Ngọc Tú đã có ý tưởng
tận dụng nguồn nguyên liệu phế thải là vỏ tôm, cua, mai mực và dùng công nghệ
cao để tạo ra sản phẩm có ích. Từ đây, lần đầu tiên, nhóm khoa học đã tạo ra được
một hợp chất gọi là chito, chưa có trong danh mục phụ gia thực phẩm của Việt
Nam và thế giới. PDP ra đời với nhiều tính năng ưu việt của một hợp chất cao phân
tử, giúp thay thế cho hàn the và nhiều phụ gia thực phẩm thấp phân tử độc hại
khác.

Đặc tính của PDP :
12


-

Không độc , dùng an toàn cho người trong thức ăn , thực phẩm và dược phẩm
Có tính hòa hợp sinh học cao với cơ thể
Có khả năng tự phân hủy sinh học
Có nhiều tác dụng sinh học đa dạng : có khả năng hút nước , giữ ẩm , kháng nấm ,
kháng khuẩn với nhiều chủng loại khác nhau , kích thích tăng sinh tế bào ở người
và động vật ,thực vật , có khả năng nuôi dưỡng tế bào trong điều kiện nghèo dinh
dưỡng .
1.4
Khả năng ứng dụng phụ gia Chitofood trong thực tế
1.4.1 Quy trình sản xuất Chitofood (PDP)
Vỏ tôm → Thu gôm tại các cơ sở chế biến đông lạnh → Rửa sạch → Sấy khô
→ Loại bỏ muối vô cơ và các protein → Chitin → Ngâm trong dung dịch kiềm →
PDP
Một số đặc điểm chính của sản phẩm được ghi nhận như sau:

-

Chỉ tiêu chất lượng chủ yếu: Ẩm độ thấp hơn 12,5%, hàm lượng Nitơ toàn phần từ
7,5 -8,5%.
Cách dùng: Rắc từ từ Bột an toàn vào thịt hoặc gạo lúc đang xay và trộn thật đều,
với lượng dùng là 10g cho 4kg thịt hoặc 10kg gạo.
Bảo quản: Bảo quản nơi thoáng mát, khô ráo, tránh ánh sáng trực tiếp.
Hiện nay, gía bán lẻ là 30.000 đồng/ chai 100g.
1.4.2 Tình hình sản xuất Chitofood hiện nay
Trong những ngày này, Phòng Nghiên cứu polymer dược phẩm đã chuyển giao
công nghệ cho Nhà máy Pharfood Thăng Long để sản xuất công nghiệp, ngay sau
khi nhận được thông tin về kết quả nghiên cứu Chitofood, Sở Khoa học- Công
nghệ Đồng Nai đã bắt tay vào xây dựng đề tài ứng dụng, triển khai phụ gia thực
phẩm Chitofood thay thế hàn the trong chế biến, bảo quản thực phẩm ở tỉnh Đồng
Nai ngay trong năm 2006. Sở Khoa học- Công nghệ TP Đà Nẵng cũng đang xây
dựng đề tài ứng dụng Chitofood thay thế hàn the trong địa bàn tỉnh.
Mặc dù được cấp giấy phép sử dụng của Cục vệ sinh an toàn thực phẩm từ cuối
năm 2003, nhưng cho đến thời điểm này, Chitofood vẫn chưa xuất hiện nhiều trên
thị trường. Để tự tìm đầu ra cho sản phẩm nghiên cứu của mình. PGS.TS Nguyễn
Thị Ngọc Tú đã cùng các đồng nghiệp thành lập Công ty Cổ phần Dược phẩmThực phẩm Thăng Long để sản xuất Chitofood trên dây chuyền công nghệ toàn bộ
13


được chế tạo trong nước với công suất 100.000 tấn/ năm tại Khu công nghiệp Đình
Trám (Bắc Giang).
Một trong những nguyên nhân khiến phụ gia an toàn chưa được dùng nhiều là
giá thành và tính chưa hoàn thiện về khẩu vị. Những nơi chưa dùng có thể do phụ
gia an toàn đắt hơn (1kg phụ gia an toàn mua được 10 kg hàn the).
2.
2.1

Carrageenan (nhóm hyrocolloid)
Lịch sử phát hiện ra Carrageenan

Carrageenan bắt đầu được sử dụng hơn 600 năm trước đây, được chiết xuất từ
rêu Irish moss (Loài rong đỏ Chondrus crispus) tại một ngôi làng trên bờ biển phía
Nam Ireland trong một ngôi làng mang tên Carraghen.
Vào những năm 30 của thế kỷ XX, carrageenan được sử dụng trong công
nghiệp biavà hồ sợi. Cũng trong thời kỳ 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.
Ngày nay, sản xuất công nghiệp carrageenan không còn giới hạn vào chiết tách
từ Irish moss, mà rất nhiều loài rong đỏ thuộc ngành Rhodophyta đã được sử dụng.
Những loài này gọi chung là Carrageenophyte. Qua nhiều nghiên cứu, đã có hàng
chục loài rong biển được khai thác tự nhiên hay nuôi trồng để sản xuất
carrageenan, phổ biến nhất là : Kappaphycus alvarezii, Chondrrus crrispus,
Sarcothalia crispate và Eucheuma denticulation được sử dụng để thu carrageenan
dùng trong thực phẩm.
Trong thực phẩm, người ta không sử dụng từng loại tảo riêng biệt mà luôn luôn
kết hợp nhiều loại lại với nhau để tạo ra Carrageenan có các đặc tính riêng biệt và
hoàn hảo hơn. Từ đó người ta chia carrageenan thành 3 loại điển hình sau:
-

Kappa carageenan: 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.
14

2.2

Cấu tạo của carrageenan

Carrageenan là một polysaccharide dị thể của galactose –galactan. Ngoài mạch
polysaccharide chính còn có thể có các nhóm sulfat được gắn vào carrageenan ở
những vị trí và số lượng khác nhau. Vì vậy, carrageenan không 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 D-galactose và 3,6-anhydro Dgalctose. 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
D-galactose- 4-sulfate và 3,6-anhydro D-galctose. Iota-carrageenan cũng có cấu
tạo tương tự Kappa-carrageenan, ngoại trừ 3,6-anhydro-galactose bị sulfate hóa ở
C số 2. Lambda-carrageenan có monomer hầu hết là các D-galactose- 2-sulfate
(liên kết 1,3) và D-galactose-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 quá
trình chiết tách, do tác động của môi 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.

2.3
-

Tính chất của Carrageenan
Độ tan:
+ Màu hơi vàng, màu nâu vàng nhạt hay màu trắng.
15


+ 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 không ưa nước, do đó các carrageenan nàykhông tan trong nước.
Nhóm carrageenan không có cầu nối thì dễ tan hơn. Thí dụ như λ-carrageenan
không 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 –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 vào nhiệt độ, dạng, trọng
lượng phân tử và sự hiện diện của các ion khác trong dung dịch.
+ Khi nhiệt độ và lực ion của dung dịch tăng thì độ nhớt của dung dịch giảm.
Các carrageenan tạo thành 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 thể mô tả bằng công 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 & dung môi hòa tan.
Tương tác giữa carrageenan với protein. Đây là một trong những tính chất quan
trọng của carrageenan và 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. Tạo gel
Carrageenan có một tính chất vô 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 không gian ba chiều vững chắc, bên
trong có thể chứa nhiều phân tử nước (hay dung môi). Từ dạng dung dịch chuyển
16


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 vòng lò xo chính là những mầm tạo gel, chúng lôi kéo các phân tử dung
môi vào vùng liên kết. Sự hình thành gel có thể gây ra bởi nhiệt độ thấp hoặc thêm
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 nào đó trong phân tử carrageenan có
sự chuyển cấu hình từ dạng cuộn ngẫu nhiên không 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 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 thông qua
sự hình thành không 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 còn 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 hòa tan trong nước lạnh và không có khả năng tạo gel. Muối
K+ của -carrageenan có khả năng tạo gel tốt nhất nhưng gel giòn và dễ bị phân rã.
Chúng ta có thể giảm độ giòn của gel bằng cách thêm vào locust bean gum.

Phương pháp sản xuất Carrageenan 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
17
2.4


-

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.
2.5
Ứng dụng của Carrageenan
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 đông 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 không gây
độc, không 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 toàn đối với các sản phẩm thực phẩm.
Tính phổ biến của carrageenan được thể hiện ở 4 đặc điểm sau:

-

Tham gia như một chất tạo đông
Làm bền nhũ tương, giúp cho dung dịch ở trạng thái nhũ tương cân bằng với nhau
mà không 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 đông đặc có độ bền dai.
Giúp ổn định các tinh thể, 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.
2.6
Ứng dụng trong các ngành thực phẩm
Carrageenan được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực chế biến thực phẩm khác
nhau như: kem, phomat, bánh pudding, si rô, đồ uống lạnh, mứt ít đường và sữa
chua, thịt cá.
Các công ty chế biến thịt dạng nhũ tương sử dụng carrageenan vì carrageenan
có khả năng tăng hiệu suất các sản phẩm bằng cách giữ nước bên trong sản phẩm.
Ngoài ra, carrageenan còn 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
18


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.
3.

Tinh bột – tinh bột biến tính: (nhóm polysaccharide)

Tinh bột là polysaccharide chủ yếu có trong hạt, củ, thân cây và lá cây. Tinh bột
cũng có nhiều ở các loại củ như khoai tây, sắn, củ mài.
Một lượng đáng kể tinh bột cũng có trong các loại quả như chuối và nhiều loại
rau. Tinh bột có nhiều trong các loại lương thực do đó các loại lương thực được coi
là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất tinh bột.
Hình dạng và thành phần hóa học của tinh bột phụ thuộc vào giống cây, điều
kiện trồng trọt ... Tinh bột không phải là một chất riêng biệt, nó bao gồm hai thành
phần chính là amylose và amylopectin. Hai chất này khác nhau về nhiều tính chất
lý học và hóa học.
3.1 Cấu tạo
Tinh bột là loại polysaccharide khối lượng phân tử cao gồm các đơn vị glucose
được nối nhau bởi các liên kết α-glucoside, có công thức phân tử là (C6H10O5)n,
ở đây n có thể từ vài trăm đến hơn 1 triệu. Tinh bột giữ vai trò quan trọng trong
công nghiệp thực phẩm do những tính chất hóa lý của chúng. Tinh bột thường dùng
làm chất tạo độ nhớt, độ sánh cho các thực phẩm dạng lỏng hoặc là tác nhân làm
bền keo hoặc nhũ tương như các yếu tố kết dính và làm đặc tạo độ cứng, độ đàn
hồi cho nhiều loại thực phẩm. Ngoài ra tinh bột còn nhiều ứng dụng trong dược
phẩm, công nghiệp dệt, hóa dầu...
Tinh bột bao gồm hai dạng phân tử là amylose và amylopectin. Amylose chiếm
20-30% trong tinh bột tự nhiên, dạng mạch thẳng, có khả năng tạo gel,

amylopectin dạng mạch phân nhánh, không có khả năng tạo gel.
Sự khác biệt giữa amylose và amylopectin không phải luôn luôn rõ nét. Bởi lẽ
ở các phân tử amylose cũng thường có một phần nhỏ phân nhánh, do đó cũng có
những tính chất giống như amylopectin.
Một số tính chất quan trọng của hạt tinh bột
Tính chất nhớt – dẻo của hồ tinh bột:
3.2

-

19


Phân tử tinh bột chứa nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết được với nhau
làm cho phân tử tinh bột tập hợp lại, giữ nhiều phân tử nước hơn khiến cho dung
dịch có độ đặc, độ dính, độ dẻo và độ nhớt cao hơn. Tính chất này càng thể hiện
mạnh mẽ hơn ở những tinh bột loại nếp.
-

Khả năng tạo gel và thoái hóa của tinh bột:
Khi để nguội hồ tinh bột thì các phân tử sẽ tương tác với nhau và sắp xếp lại
một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột có cấu trúc mạng 3 chiều. Để tạo được
gel thì dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, phải được hồ hóa để
chuyển tinh bột thành trạng thái hòa tan và sau đó được để nguội ở trạng thái yên
tĩnh. Trong gel tinh bột chỉ có duy nhất các liên kết hydro tham gia. Khi gel tinh
bột để một thời gian dài thì chúng sẽ co lại và một lượng dịch thể sẽ tách ra.
Quá trình thoái hóa gồm 3 giai đoạn: Đầu tiên các mạch được uốn thẳng lại. Vỏ
hydrat bị mất và các mạch được định hướng lại. Các cầu hydro được tạo thành giữa
các nhóm -OH của các phân tử tinh bột khác nhau. Do các phân tử amylose có
mạch thẳng nên định hướng với nhau dễ dàng và tự do hơn các phân tử

amylopectin, vì thế hiện tượng thoái hóa gần như chỉ có liên quan với các phân tử
amylose.

-

Khả năng tạo màng :
Tinh bột có khả năng tạo màng là do amylose và amylopectin dàn phẳng ra, sắp
xếp lại và tương tác trực tiếp với nhau bằng liên kết hydro hoặc gián tiếp qua phân
tử nước.

-

Khả năng tạo sợi:
Phương pháp tạo sợi như sau: Cho dịch tinh bột qua một bản có đục lỗ với
đường kính lỗ thích hợp (lớn hơn 1mm). Khi đùn qua các lỗ này, chúng sẽ tự định
hướng theo chiều của dòng chảy. Các phân tử tinh bột có xu hướng kéo căng ra và
tự sắp xếp song song với nhau theo phương của trọng lực. Các sợi đã hình thành
vừa ra khỏi khuôn kéo còn ướt được nhúng ngay vào một bể đựng nước nóng để
định hình nhờ tác dụng của nhiệt. Các phân tử đã được định hướng trong từng sợi
sẽ tương tác với nhau và với nước bằng cầu hydro để hình thành sợi miến. Các sợi
đã hình thành được kéo ra khỏi bể rồi được nhúng tiếp vào bể đựng nước lạnh để
các phân tử liên hợp lại với nhau được chặt hơn và tạo nhiều cầu hydro giữa các
20


phân tử hơn. Sự kết tinh từng phần sẽ làm tăng độ bền cơ học và sự gắn bó các sợi
với nhau. Các sợi tiếp đó được gia nhiệt để khử nước cũng như để làm tăng lực cố
kết và độ cứng. Các sợi được tạo ra từ những tinh bột giàu amylose (đậu xanh,
dong, riềng,…) thường dai hơn, bền hơn sợi làm từ tinh bột giàu amylopectin (ngô,
nếp…) bởi vì các phân tử amylose dài nên tương tác giữa các phân tử dọc theo

chiều dài lớn, sợi dai và chắc, còn các phân tử amylopectin có nhiều mạch nhánh
ngắn, lực tương tác giữa các phân tử yếu hơn nên dễ đứt.
-

Khả năng phồng nở của tinh bột
Khi tương tác với chất béo dưới tác dụng của nhiệt độ thì tinh bột sẽ tăng thể
tích rất lớn và trở nên rỗng xốp. Đó là do chất béo không phân cực nên xuyên thấm
qua các vật liệu tinh bột, cellulose. Khi nhiệt độ tăng thì các tương tác kỵ nước
cũng mạnh nên chúng có khuynh hướng tụ lại với nhau và xuyên qua các “cửa ải”
tinh bột. Đồng thời, nhiệt làm tinh bột hồ hóa và chín, nhưng không khí cũng như
các khí có trong khối bột không thấm qua lớp màng tinh bột đã tẩm béo nên sẽ giãn
nở và làm tinh bột phồng nở.
3.3 Tinh bột biến tính:
Định nghĩa: là tinh bột đã qua các điều kiện gia công nhất định (gia nhiệt, xử lý
bằng kiềm, acid,…) làm thay đổi cấu trúc tinh bột ban đầu.
Mục đích: Tinh bột tự nhiên với các tính chất đặc trưng đã và đang được khai
thác để phục vụ cho nhu cầu sản xuất. Tuy nhiên, khi ngành công nghiệpthực phẩm
mở rộng với chủng loại sản phẩm đa dạng thì tinh bột tự nhiên cho thấy nó có
những hạn chế, hoặc có những tính chất mặc dù thích hợp cho sản phẩm này nhưng
lại bất lợi cho sản phẩm khác. Trong thực tế sản xuất, ứng với mỗi một sản phẩm
thực phẩm thường đòi hỏi 1 dạng tinh bột hoặc một dẫn xuất tinh bột nhất định. Có
sản phẩm yêu cầu tinh bột giàu amylose lại có sản phẩm yêu cầu tinh bột thuần
nhất amylopectin. Có sản phẩm cần dạng tinh bột có độ hòa tan tốt, có dạng cần
tinh bột bền không bị thoái hóa ở nhiệt độ thấp. Có loại cần độ dẻo, độ trong, có
loại không mong muốn những tính chất đó.
Vì vậy, quá trình biến tính tinh bột nhằm đáp ứng một số yêu cầu kỹ thuật như
tăng độ hòa tan, độ nhớt, độ dẻo, độ dai chắc, tránh hiện tượng thoái hóa cấu trúc
gel tinh bột.
21

Phương pháp biến tính tinh bột: Phương pháp biến tính vật lý, Phương pháp
biến tính hóa học, Phương pháp biến tính hóa sinh .Biến tính bằng cách kết hợp các
phương pháp trên
3.3.1 Tinh bột biến tính bằng phương pháp vật lý
- Tinh bột hồ hóa sơ bộ (Pregelatinized starch)
Kiểu biến tính hồ hóa trước tạo cho tinh bột khả năng hồ hóa mà không cần
nấu. Sản phẩm được gọi là “pregelatinized starch”, “pregel”, “pre-cooked starch”
hay “instant starch”. Phương pháp này có thể áp dụng cho cả tinh bột tự nhiên và
tinh bột đã biến tính bằng các phương pháp khác.
Nguyên tắc của phương pháp biến tính này là hồ hóa huyền phù tinh bột bằng
nhiệt rồi nhanh chóng sấy khô để trả lại trạng thái bột khô trước khi tinh bột bị
thoái hóa. Trong thực tế, tinh bột được nấu và sấy khô cùng lúc, bằng cách dùng
trống sấy, ép đùn (extrusion) hoặc sấy phun. Trong kỹ thuật sấy bằng trống và ép
đùn, hạt tinh bột chịu nhiều tác động cơ học như nhiệt độ, lực cắt cơ học, áp suất
nén cao, và bị thay đổi cấu trúc nhiều. Ngược lại, trong kỹ thuật sấy phun, huyền
phù tinh bột được hồ hóa và sấy khô đồng thời nhờ hơi nóng, do đó hạt tinh bột
hầu như còn nguyên vẹn, rất ít bị phá hủy bởi lực cắt và nhiệt. Sản phẩm này gọi là
tinh bột CWS (cold-water swelling starch)
Tinh bột hồ hóa sơ bộ có những tính chất sau:
-

Trương nhanh trong nước
Biến đổi chậm các tính chất khi bảo quản
Bền khi ở nhiệt độ thấp
Có độ đặc và khả năng giữ nước, giữ khí tốt
Do đó người ta thường dùng tinh bột hồ hóa sơ bộ này trong mọi trường hợp
khi cần độ đặc, giữ nước mà không cần nấu.

-

Tinh bột xử lý nhiệt (Heat treated starch)
Trong các điều kiện có kiểm soát, hạt tinh bột được xử lý nhiệt và sau đó được
trả về trạng thái hạt ban đầu. Tinh bột sản phẩm không những duy trì được tính
chất hồ hóa đúng mức (cook-up) mà hồ tinh bột còn có độ nhớt và độ bền được cải
thiện.
22


Có 2 loại quá trình xử lý nhiệt, cả hai đều gây ra biến tính vật lý nhưng không
hồ hóa tinh bột, không phá hủy tính nguyên vẹn của hạt, hoặc không làm mất tính
lưỡng chiết (birefringence).

-

+ Quá trình xử lý nhiệt ẩm (heat-moisture treatment): tinh bột được làm ẩm và
gia nhiệt đến quá nhiệt độ hồ hóa, nhưng độ ẩm không đủ để quá trình hồ hóa xảy
ra. Tinh bột xử lý nhiệt ẩm là dạng tinh bột biến tính vật lý lâu đời nhất.
+ Quá trình “annealing”: là quá trình gia nhiệt huyền phù tinh bột ở nhiệt độ
dưới nhiệt độ hồ hóa và giữ trong một thời gian xác định. Các sản phẩm tinh bột
xử lý nhiệt này được xem là tinh bột tự nhiên (native) và do đó chỉ cần ghi trên
nhãn là “tinh bột thực phẩm” (“food starch”).
Tinh bột xử lý vi sóng
Phương pháp biến tính tinh bột bằng vi sóng được xem là một trong những
phương pháp “mới nhất” và “sạch nhất” hiện nay. Phương pháp này đang được
nghiên cứu và hoàn thiện để ứng dụng rộng rãi trong thực tế nhằm thay thế các
phương pháp biến tính hóa học.
+ Nguyên tắc chung: tác dụng các tia có bước sóng khá ngắn mang năng lượng
cao trong một khoảng thời gian xác định lên khối tinh bột (tinh bột có thể ở dạng
khô hay dạng huyền phù).

+ Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là ta có thể linh hoạt thay đổi các tia
có bước sóng khác nhau và thời gian thích hợp nhất nhằm thu được tinh bột có
những tính chất như ý muốn: độ nhớt thích hợp, độ bền gel tăng, giảm khả năng
thoái hóa, giảm nhiệt độ hồ hóa,…
Tinh bột xử lý áp suất cao (High pressure treated starch)
Bên cạnh phương pháp biến tính tinh bột bằng vi sóng thì phương pháp xử lý
tinh bột ở áp suất cao cũng được xem là một trong những phương pháp “mới nhất”
và “sạch nhất” hiện nay. Các nhà khoa học đang nghiên cứu những tính chất mới
xuất hiện trên tinh bột sau khi xử lý ở áp suất cao dể ứng dụng chúng trong thực tế.
Tinh bột có thể được xử lý ở dạng hạt khô hay dưới dạng huyền phù. Bằng cách
thay đổi cường độ áp suất, nhiệt độ xử lý và thời gian thích hợp thì tinh bột sau xử
lý sẽ có những tính chất như mong muốn: tinh bột hồ hóa ở nhiệt độ thường và
trong nước lạnh, độ bền gel tăng, khả năng thoái hóa giảm, cải thiện độ trong, cấu
trúc,
23


3.3.2

Tinh bột biến tính bằng phương pháp hóa học

Biến tính tinh bột bằng phương pháp hóa học là quá trình biến tính thông dụng
nhất hiện nay. Dưới tác động của một lượng nhỏ các tác nhân hóa học được cho
phép sử dụng, tinh bột bị thay đổi tính chất
Quá trình biến tính hóa học có thể thực hiện ở 3 trạng thái tinh bột:
-

-

Trạng thái huyền phù (slurry), tinh bột phản ứng với các tác nhân hóa học trong

môi trường nước. Khi phản ứng kết thúc, tinh bột được lọc, rửa và sấy khô.
Trạng thái sệt (paste), tinh bột được hồ hóa (gelatinize) với tác nhân hóa
học trong điều kiện có ít nước và khuấy trộn liên tục. Khi phản ứng kết thúc, tinh
bột được sấy khô.
Trạng thái rắn, tinh bột được làm ẩm bằng tác nhân hóa học trong nước, sấy, và
cuối cùng phản ứng ở nhiệt độ cao.
Tinh bột biến tính bằng cách cắt mạch (Degradation, conversion)
Biến tính tinh bột bằng cách cắt mạch sẽ cho các sản phẩm tinh bột chứa các
polymer có khối lượng phân tử thấp và độ nhớt giảm, thích hợp dùng trong các sản
phẩm cần nồng độ chất khô cao như kẹo và các màng bao.
Tinh bột thủy phân bằng acid
Thủy phân acid là phương pháp được ứng dụng trong thương mại đầu tiên, từ
những năm 1900. Acid được cho vào huyền phù tinh bột trong một quá trình được
kiểm soát chặt chẽ, khuấy trộn liên tục trong điều kiện nhiệt độ tăng dần từ nhiệt
độ môi trường (25oC) đến nhiệt độ hơi thấp hơn nhiệt độ trương nở của tinh bột
(khoảng 55oC) cho đến khi đạt được mức độ thủy phân cần thiết. Chất phản ứng
thường dùng là acid hypochloride hoặc acid sulfuric. Đây là quá trình thủy phân
các liên kết α-1,4 và α-1,6-glucoside của tinh bột có acid xúc tác. Sự thủy phân xảy
ra ở các vùng vô định hình của hạt tinh bột, làm giảm độ dài mạch polymer, cấu
trúc hạt yếu đi nhưng hình dạng hạt tinh bột không thay đổi.
Mục đích chính của quá trình thủy phân tinh bột là làm giảm độ nhớt khi nóng
của hồ tinh bột (hot viscosity) để dùng trong các sản phẩm cần nồng độ tinh bột
cao mà không bị đông đặc, khi làm nguội mới tạo thành gel có độ cứng cao. Sản
phẩm được gọi là tinh bột “thin-boiling” hay “acid-thinned”.
24


Tinh bột oxi hóa và tinh bột được tẩy màu (bleaching)
Tinh bột có thể được biến tính bằng cách sử dụng các tác nhân oxi hóa trong
những điều kiện có kiểm soát.

Tùy thuộc vào loại tác nhân oxi hóa và liều lượng sử dụng mà kiểu biến tính
này được phân làm 2 dạng: oxi hóa và tẩy màu (bleaching).
-

-

Quá trình tẩy màu (bleaching): các tác nhân được phép sử dụng bao gồm hydrogen
peroxide (H2O2), ammonium persulfate, sodium hoặc calcium hypochlorite,
potassium permanganate (KMnO4), và sodium chlorite. Mục đích của quá trình
này là tẩy màu nhằm làm tăng độ trắng của tinh bột, bằng cách oxi hóa các hợp
chất như carotene, xanthophyll và các sắc tố khác. Mặc dù mức độ xử lý thấp
nhưng một số nhóm hydroxyl của tinh bột cũng bị oxi hóa tạo thành các nhóm
carboxyl với tỷ lệ các nhóm carboxyl tạo thành không quá 0,1% trên tổng chất khô
của sản phẩm. Tinh bột tẩy màu có các tính chất gần giống như tinh bột nguyên
liệu ban đầu, nhưng có chỉ số vi sinh thấp hơn do tác dụng của các chất oxi hóa sử
dụng.
Quá trình oxi hóa (oxidization): chỉ có sodium hypochlorite được phép sử dụng
nhưng lượng sử dụng cho phép cao hơn nhiều so với quá trình tẩy. Quá trình này
bao gồm 2 tác động xảy ra đồng thời: gắn các nhóm carboxyl (COOH) và carbonyl
(C = O) lên mạch và depolymer hóa một phần các mạch tinh bột. Sự oxi hóa
thường xảy ra ở các carbon 2, 3, và 6 của đơn vị D-glucose của mạch tinh bột.
Người ta cho rằng khoảng 25% lượng tác nhân oxi hóa được dùng để cắt mạch
carbon, trong khi 75% lượng tác nhân còn lại dùng để oxi hóa các nhóm hydroxyl
(Fleche, G. 1985).
Tinh bột oxi hóa có độ nhớt thấp, độ trong cao và bền ở nhiệt độ thấp. Giống
như tinh bột thủy phân acid, hồ tinh bột oxi hóa khi nóng cũng có độ nhớt thấp do
quá trình cắt mạch tinh bột. Tuy nhiên, sự chiếm chỗ trong không gian của các
nhóm carboxyl và carbonyl cản trở các mạch tinh bột ngắn tiến lại gần và tái kết
hợp với nhau, do đó gel tạo thành mềm.
Tinh bột biến tính bằng cách làm bền hóa hoặc gắn thêm nhóm thế

(Stabilization, substitution)
Tinh bột tự nhiên sau khi hồ hóa thường có xu hướng tạo thành các gel cứng do
sự tái sắp xếp và kết hợp của các phân tử amylose và tách nước (hiện tượng thoái
25