Bài tập nhóm Ứng dụng chất hoạt động bề mặt trong thực phẩm

GIỚI THIỆU Trong xã hội cổ xưa, thực phẩm đơn giản là cung cấp năng lượng cho con người hoạt động . Ngày nay xã hội phát triển ngày càng tiến bộ, nhu cầu của con người ngày càng tăng. Vì vậy thực phẩm thì ngon hơn, mùi vị hấp dẫn hơn, dinh dưỡng hơn, đẹp mắt hơn, giữ được lâu hơn mà vẫn đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Ngày nay trong sản xuất người ta thường cho thêm một số chất vào sản phẩm để đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng. CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT CHĐBM là một trong những chất có mặt trong thực phẩm để đáp ứng yêu cầu chất lượng trong sản phẩm. Hiện nay chất CHĐBM được sử dụng rộng rãi và chiếm khoảng 16,6% phụ gia trong thực phẩm. Ứng dụng của CHĐBM Dùng trong sản xuất bơ thực vật và shortening nhằm làm giảm hiện tượng văng bắn ra ngoài của dầu mở khi chiên Thêm vào để tăng cường khả năng nhũ hóa của chất béo trong nước hay làm cho thực phẩm chiên có màu sáng Sử dụng như phụ gia trong thực phẩm, lợi nhũ tương như nước sốp cà chua dùng để phân tán các vitamin tan trong dầu, trong thức ăn, thức uống dành cho người bệnh Chất nhũ hóa cho bánh kẹo, bơ sữa và đồ hộp Làm phụ gia tăng cường khả năng thấm ướt của các loại sữa bọt, giảm độ nhớt của dich lỏng chocolate,… MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA CHĐBM CHẤT NHŨ HÓA Chất nhũ hóa là chất làm giảm sức căng bề mặt của các pha trong hệ và từ đó duy trì được sự ổn định cấu trúc của hệ nhũ tương. Trong cấu trúc phân tử của chất nhũ hóa có cả phần háo nước và phần háo béo. Chất nhũ hóa được sử dụng nhằm tạo sự ổn định của hệ keo phân tán trong pha liên tục. Chất nhũ hóa đa số là ester của acid béo và rượu. 1) Ứng dụng của chất nhũ hóa trong sản phẩm sữa và chocolate a) Sản phẩm sữa Sữa là một hệ nhũ tương phức tạp và là một dung dịch keo. Hệ nhũ tương bao gồm những giọt béo phân tán trong dịch liên tục chứa protein. Hàm lượng béo có trong sữa khá đa dạng, từ 0,1% trong sữa gầy đến hơn 20% trong sữa nguyên kem. Do đó, chất nhũ hóa đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự ổn định của hệ, tránh hiện tượng phân tách lớp làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm. Chất nhũ hóa sử dụng trong sản phẩm sữa đa số là các monoglycerid và diglyceride của các acid béo và rượu. Chúng có tác dụng tạo thành lớp phim membrane mỏng bao quanh các giọt béo này trong quá trình đồng hóa sữa. Sodium alginate: Alginate là polysaccharide được chiết xuất từ rong nâu Phaeophyecae, tồn tại liên kết với muối, Kali, Canxi và Magie. Tùy thuộc vào từng loại ma alginate có khả năng duy trì một số loại cấu trúc sản phẩm. Sodium alginate được sử dụng như một chất nhũ hóa ion. Sodium alginate có khả năng tan trong nước lạnh và được dùng như chất làm dày dung dịch. Nhược điểm: khả năng hòa tan kém trong môi trường giàu canxi. Nhược điểm này được khắc phục bằng cách thêm acid citric. Công thức hóa học của Sodium alginate Carrageenan: Được chiết xuất từ rong đỏ thuộc Rhodophycea. Có 3 loại Carrageenan đã được định danh là Kappa, iota và lambda. Kappa thường được sử dụng trong sản phẩm sữa, đặt biệt ở sữa có bổ sung acid béo omega 3. Trong quá trình bảo quản sữa, sự ổn định của sữa liên quan đến việc duy trì hệ thixotropic. Khi gia nhiệt, bề mặt cấu trúc của kappa Carrageenan có thể phẩn ứng với nhau hay với mixen casein của sữa để hình thành gel thixotropic. Công thức hóa học của kappa Carrageenan Polymer này có gốc và anhydro - galatose với nhiều liên kết sulfate. Hệ thixotropic là cấu trúc gel đã đuợc định hình lại, có tác dụng duy trì hệ nhũ tương ổn định và đồng hóa tốt. Một phần bề mặt cấu trúc phân tử của kappa Carrageenan có khả năng phản ứng casein mixen trong sữa trong quá trình gia nhiệt. Những phần cuối của phân tử Carrageenan liên kết với nhau để tạo thành một mạng lưới, mạng luới này liên kết với mixen kappa casein hình thành hệ gel thixotropic. Hệ gel này chống việc hình thành đường kem trong sản phẩm bằng cách làm giảm quá trình đông tụ và phân tách các hạt cầu béo. Guar gum: Được sư dụng như một chất làm dày. Gum có khả năng hòa tan trong nước lạnh, tăng độ nhớt để tạo thành dịch psedoplastic trắng sữa. Dịch này có tác dụng cao ngăn chặn sự tách béo tạo cặn trong sản phẩm. b) Sữa chua Trong sữa chua hàm lượng chất béo từ 0-3,5% chất béo sữa và 10-15% chất béo phi sữa. Chất nhũ hóa thường được sử dụng có nguồn gốc tự nhiên và gum đã được biến tính, chiết xuất từ rong biển (Carrageenan, alginate) và gelatin. Những chất này có khả năng tạo thành gel cấu trúc và chống khả năng tách lớp ở sản phẩm có hàm lượng chất béo sữa thấp. Sữa chua là sản phẩm có cấu trúc hạt gel và dạng keo, chất nhũ hóa có tác dụng như chất tạo gel, chất làm dày và chất ổn định cấu trúc. Chất ổn định sử dụng có thể chỉ là một chất hay hỗn hợp nhiều chất. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, thuộc tính, nồng độ yêu cầu của thực phẩm, mà ta dùng chất ổn định hợp lý. c) Chocolate Tất cả chocolate đều có chứa 0.5% lecithin (E322) or ammonium phosphatide (E 442). Chất nhũ hoá được thêm vào sẽ cung cấp đúng độ đặc của chocolate. Vì vậy, nó có thể được đổ khuôn tạo thành hình dáng mong muốn. Nếu được trữ ở nhiệt độ cao thì trên bề mặt nó sẽ xuất hiện màu trắng hoặc màu xám. Nó làm cho sản phẩm ít hấp dẫn hơn đối với khách hàng. Sorbitan tristearate (E 492) làm trì hoãn quá trình này. Trong sản xuất chocolate người ta thường sử dụng lexithin là chất nhũ hoá nhằm tạo cấu trúc và chống hiện tượng “nở hoa bề mặt” của sản phẩm. Lexinthin là một trong những phospholipids phổ biến nhất và tên thương hiệu trên thị trường. Lexinthin có thể là một hay hỗn hợp các phospholipids. Trong cấu trúc phân tử của Lexinthin có 2 phần háo nước và háo béo, do đó Lexinthin được dùng như chất nhũ hoá của hệ dầu trong nước. người ta chiết xuất Lexinthin từ đậu nành hạt, hay lòng đỏ trứng gà. Hàm lượng Lexinthin sử dụng trong sản xuất chocolate khoảng 0,3-0,5%. 2) Một vài ứng dụng khác a) Bánh mì Chúng ta co thể làm bánh mì mà không cần chất nhũ hoá nhưng mà nó sẽ khô, thể tích nhỏ, sản phẩm không thẩm mĩ và dễ hư hỏng. Nếu thêm 0.5% chất nhũ hoá vào bột nhào đủ đạt được thể tích tăng cường, ruột bánh mì mềm hơn và thời hạn sử dụng lâu hơn. Các loại chất nhũ hoá được sử dụng trong bánh mì: Bột strengtheners (e.g. diacetyl tartaric acid esters (E472e) Sodium or calcium stearoyl-2-lactylate (E481, E482) Dough softeners (e.g. mono- and di-glycerides of fatty acids (E471)). Chất củng cố bột nhào làm cho bột manh hơn và kết quả là làm gia tăng kết cấu và thể tích. Chất làm mềm bột cho phép co thể đạt được ruột bánh mì mềm hơn và tăng thời gian sử dụng. Khi có chất nhũ hóa thì các lỗ nhỏ và sít đặc, bánh mì sẽ có cấu kết cấu tốt. Không sử dụng Sử dụng Chất nhũ hóa chất nhũ hóa b) Kem Kem là hệ keo phức tạp, trong đó 17% chất béo sữa, 13-17% đường, 8-11% chất khô khác (đường lactose, protein, muối khoáng). Monoglyceride là chất nhũ hoá thông dụng được sử dụng sản xuất kem. Nó có thể liên kết cạnh tranh với bề mặt protein sữa ở cả hai hệ nhũ tương béo trong nước và khí trong nước và một phần có thể làm mất ổn định hệ nhũ tương béo. Tuy nhiên chất ổn định polysaccharide thường liên kết với chất béo của kem để làm giảm khả năng tạo thành tinh thể đá lớn trong quá trình bảo quản và cũng như duy trì cấu trúc mong muốn của sản phẩm cuối cùng. Để ổn định cấu trúc và đạt các tiêu chuẩn của sữa, đặc biệt sản phẩm có tính chất lưư biến cao (sữa chua, sữa chức năng,…) người ta sử dụng chất nhũ hoá hay chất nhũ hoá chung với chất ổn định. Sự kết hợp của chất nhũ hoá và chất ổn định đặc biết tác dụng tốt đến các sản phẩm sữa lỏng chức năng. Đối với sữa chua thì việc sử dụng chất ổn định giúp sản phẩm đạt được những đặc tính mong muốn về độ nhớt, hình dạng, vị và cấu trúc. Ngoài ra trong kem ít béo, sử dụng chất nhũ hoá với hàm lượng thấp có thể đạt được cấu trúc sản phẩm tốt. 3) Một số chất hoạt động bề mặt a) Acid benzoic & Natri benzoate Acid benzoic (C6H5COOH) có dạng tinh thể hình kim không màu, dễ tan trong rượu và ete, ít tan trong nước Acid benzoic là chất sát trùng mạnh đối với nấm men và nấm mốc và có tác dụng yếu hơn đối với vi khuẩn. Tác dụng bảo quản chỉ xảy ra ở môi trường acid pH 2.5-3.5 (nồng độ gây tác dụng là 0.05%). Natri benzoate (C6H5COONa) dễ tan trong nước. Acid benzoic và muối Na benzoate được công nhận là GRAS (generally recognized as safe). Nồng độ sử dụng tối đa là 0.1-0.12%; thường dùng 0.05-0.075% đối với nước quả chua và 0.075-0.1% đối với nước quả ít chua. Có nhược điểm là có mùi kim loại dễ bị phát hiện, làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm. b) Acid acetic - Acid acetic và các muối được sử dụng chủ yếu để tạo vị chua và chống vi sinh vật, chủ yếu chống nấm men và vi khuẩn (ngoại trừ các vi khuẩn lên men acid acetic, acid latic, và acid butyric). - Hoạt tính của acid acetic thay đổi tuỳ thuộc vào sản phẩm thực phẩm, môi trường, và vi sinh vật cần chống. - Ở Mỹ, acid acetic được công nhận là GRAS. - Liều lượng acid acetic sử dụng tối đa: - Bánh nướng (0.25%), Phô mai (0.8%), Sản phẩm sữa (0.8%), Dầu mỡ (0.5%), Sốt (3%), Thịt (0.6%), Các sản phẩm khác (0.15%). - Liều lượng Natri acetate sử dụng tối đa: - Ngũ cốc điểm tâm (0.007%), Kẹo cứng (0.15%), Kẹo mềm (0.2%), Mứt trái cây (0.8%), Dầu mỡ (0.1%), Bánh snack, Súp, Sốt ngọt (0.05%). - Liều lượng Calcium acetate sử dụng tối đa: - Bánh snack (0.06%), Phô mai (0.02%), Gelatin (0.02%), Sốt ngọt (0.15%). - Liều lượng Natri diacetate sử dụng tối đa - Bánh nướng (0.4%), Phô mai và Sốt (0.25%), Thịt (0.1%), Kẹo (0.1%), Súp hỗn hợp (0.05%) c) Ảnh hưởng của protein-polysacchyride trong chất keo thực phẩm Protein được sử dụng như chất nhũ hoá và chất ổn định bọt. Polysaccharide tác động như một chất cô đặc và giữ nước. Cả protein và polysaccharide có tác động đến cấu trúc và đặc tính cấu tạo của nhiều chất keo thực phẩm. d) Las LAS (ankyl sulfonat mạch thẳng) là chất hoạt động bề mặt (HĐBM) được sử dụng rất rộng rãi trong sản xuất những sản phẩm giặt rửa gia đình. Hiện nay LAS dần dần thay thế DBSA - cũng là một chất HĐBM khác - do LAS dễ phân hủy sinh học hơn DBSA. Hiện nay sản lượng toàn cầu của LAS khoảng 4 triệu tấn. e) Galat - một loại phụ gia thực phẩm mới Trong quá trình xử lý và chế biến, để tránh cho thực phẩm bị thâm và sinh độc tố người ta đã sử dụng chất phụ gia đa chức năng có nguồn gốc từ axit galic và alcanol. Hiện nay do công nghệ chế biến thực phẩm có nhiều thay đổi mà các phụ gia hóa chất được sử dụng nhiều hơn. Trong thực tế thực phẩm được sản xuất ở khu vực này có khi phải đưa sang khu vực khác để chế biến, sau đó lại được phân phối ở các khu vực khác nữa. Như vậy từ lúc chế biến đến khi thực phẩm tới tay người tiêu thụ thời gian có thể kéo dài từ vài tháng đến vài năm. Do có nhiều loại đồ ăn mới mà nhu cầu sử dụng phụ gia thực phẩm tăng lên. Hầu hết các loại thực phẩm bị thâm là bởi chúng bị oxy hóa do men hoặc không cần có men. Sự oxy hóa nhờ men có thể được ngăn chặn bằng chất ức chế đối với men tyrosinaza và quá trình oxy hóa không cần men sẽ được hạn chế bởi chất chống oxy hóa. Trong thực phẩm giàu protein, sự oxy hóa của chất béo ở màng tế bào sẽ làm bay mất mùi, làm mất màu và hình thành các sản phẩm có hại. Men tyrosinaza hay còn được gọi là polyphenol oxydaza là chất có chứa đồng. Chất này, trong hải sản và đồ ăn thức uống chế từ thực vật, có tác dụng làm xúc tác cho quá trình oxy hóa các chất gốc phenol trong thực phẩm thành quinon, sau đó các quinon được trùng hợp trở nên các chất màu nâu, đỏ hay đen. Kết quả là thực phẩm bị thâm; các giá trị dinh dưỡng và thẩm mỹ bị xuống cấp, khó tiêu thụ. Nói chung thực phẩm đều chứa các vi sinh vật gây nhiễm sẵn có trong thiên nhiên và trong quá trình xử lý - chế biến, sự nhiễm tạp này còn nhiều hơn nữa. Phương pháp chủ yếu tránh để thực phẩm bị phân hủy là dùng các phụ gia kháng khuẩn. Mặc dù các nhà khoa học đã phân lập được nhiều loại hóa chất từ thực vật có tác dụng kháng khuẩn nhưng hoạt tính của chúng thường không đủ mạnh để có thể áp dụng được trong thực tế. Hiện nay người ta đang sử dụng phối hợp chất chống oxy hóa là axit galic với chất kháng khuẩn là ancol béo (ancanol). Axit galic có trong vỏ quả mâm xôi đen, cây lá móng, chè... cũng như ở chất tanin của nhiều loại cây. Các ancol ở dạng tự do hay este hóa cũng có nhiều trong thiên nhiên (ví dụ ở các loại quả). Ancanol không có hoạt tính chống oxy hóa và axit galic lại không kháng khuẩn. Tuy nhiên este của axit galic và ancanol lại có những hoạt tính như của axit galic, ancanol và cả chất ức chế chống enzym tyrosinaza nữa. Để có một phụ gia thực phẩm đa chức năng người ta đã tổng hợp các este của axit galic và ancanol. Quá trình thí nghiệm cho thấy một este của axit galic là nonyl galat có khá đầy đủ các chức năng làm phụ gia thực phẩm như các nhà nghiên cứu mong mỏi. Mặc dù tính kháng nấm của nonyl galat hơi yếu nhưng khi được bổ sung thêm anethol, hoạt tính kháng nấm đã mạnh lên rõ rệt. KẾT LUẬN Hiện nay chất hoạt động bề mặt được sử dụng rất nhiều trong hầu hết thực phẩm, có mặt trong thực phẩm để làm tăng giá trị. Tuy nhiên cần sử dụng ở một mức độ cho phép để đạt được hiệu quả tốt nhất. MỤC LỤC › & › Giới thiệu………………………………………………………………. 1 Chất hoạt động bề mặt………………………………………………….. 1 Một số ứng dụng của CHĐBM………………………………………… 2 1. Ứng dụng của chất nhũ hóa trong sản phẩm sữa và chocolate…………. 2 a. Sản phẩm sữa…………………………………………………………. 2 b. Sữa chua………………………………………………………………. 4 c. Socholate……………………………………………………………… 4 2. Một vài ứng dụng khác………………………………………………….. 5 a. Bánh mì……………………………………………………………….. 5 b. Kem…………………………………………………………………… 5 3. Một số CHĐBM…………………………………………………………. 6 a. Acid benzoic & Natri benzoate.................................................. 6 b. Acid acetic…………………………………………………………….. 7 c. Ảnh hưởng của protein-polysacchyride trong chất keo thực phẩm……. 7 d. Las……………………………………………………………………… 7 e. Galat - một loại phụ gia thực phẩm mới………………………………. 8 Kết luận…………………………………………………………………. 9