CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Khái niệm • Theo FAO: Phụ gia là chất không dinh dƣỡng đƣợc thêm vào các sản phẩm với các mục đích khác nhau. Thông thƣờng các chất này có hàm lƣợng thấp dùng để cải thiện tính chất cảm quan, cấu trúc, mùi vị và bảo quản sản phẩm. • Theo Ủy ban Tiêu chuẩn hóa thực phẩm quốc tế (Codex Alimentarius Commisson CAC): Phụ gia là một chất có hay không có giá trị dinh dƣỡng, không đƣợc tiêu thụ thông thƣờng nhƣ một thực phẩm và cũng không đƣợc sử dụng nhƣ một thành phần của thực phẩm. Việc bổ sung phụ gia vào thực phẩm là để giải quyết mục đích công nghệ trong sản xuất, chế biến, bao gói, bảo quản, vận chuyển thực phẩm, nhằm cải thiện cấu kết hoặc đặc tính kỹ thuật của thực phẩm đó. Phụ gia thực phẩm không bao gồm các chất ô nhiễm hoặc các chất độc bổ sung vào thực phẩm nhằm duy trì hay cải thiện thành phần dinh dƣỡng của thực phẩm. • Theo TCVN: Phụ gia thực phẩm là những chất không đƣợc coi là thực phẩm hay một thành phần chủ yếu của thực phẩm, có hoặc không có giá trị dinh dƣỡng, đảm bảo an toàn cho sức khỏe, đƣợc chủ động cho vào thực phẩm với một lƣợng nhỏ nhằm duy trì chất lƣợng, hình dạng, mùi vị, độ kiềm hoặc axít của thực phẩm, đáp ứng về yêu cầu công nghệ trong chế biến, đóng gói, vận chuyển và bảo quản thực phẩm. Chất phụ gia là những chất thêm vào thực phẩm trong quá trình bảo quản, chế biến có thể có hoặc không có giá trị dinh dƣỡng với mục đích làm tăng hƣơng, vị, màu sắc, làm thay đổi những tính chất lý học, hoá học để tạo điều kiện dễ dàng trong chế biến, hoặc để kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. Một số thuật ngữ đƣợc dùng INS (International Numbering System): Hệ thống đánh số quốc tế là ký hiệu đƣợc Ủy ban Codex về thực phẩm xác định cho mỗi chất phụ gia khi xếp chúng vào danh mục các chất phụ gia thực phẩm. ADI (Acceptable Daily Intake): Lƣợng ăn vào hàng ngày chấp nhận đƣợc là lƣợng xác định của mỗi chất phụ gia thực phẩm đƣợc cơ thể ăn vào hàng ngày thông qua thực phẩm hoặc nƣớc uống mà không gây ảnh hƣởng có hại tới sức khoẻ. ADI đƣợc tính theo mgkg trọng lƣợng cơ thểngày. ADI có thể đƣợc biểu diễn dƣới dạng: Giá trị xác định
PHỤ GIA DÙNG TRONG CHẾ BIẾN
Phụ gia tạo màu thực phẩm
Chất màu thực phẩm là các phụ gia được sử dụng để tạo ra hoặc cải thiện màu sắc cho thực phẩm, từ đó tăng cường tính hấp dẫn của sản phẩm.
Chất màu không có ý nghĩa nhiều về mặt dinh dƣỡng nhƣng chất màu có ý nghĩa rất lớn về mặt cảm quan:
Giúp khôi phục màu sắc tự nhiên ban đầu của sản phẩm, khi màu sắc này bị mất trong quá trình chế biến hoặc bảo quản.
- Gia tăng màu sắc đặc hiệu của thực phẩm có cường độ màu kém
- Làm đồng nhất màu sắc của thực phẩm
- Tạo thực phẩm có màu sắc hấp dẫn hơn
Màu sắc có nguồn gốc đa dạng và việc phân loại chúng đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm Hợp chất màu thường được chia thành các nhóm khác nhau, giúp nâng cao chất lượng và tính hấp dẫn của sản phẩm.
- Chất màu tự nhiên: là các chất màu đƣợc tách chiết từ các nguyên liệu hữu cơ nhƣ thực vật và động vật, gồm có 3 loại chính
+ Chlorophylle, diệp lục hay chất màu xanh lá cây
+ Carotenoidoit có trong lục lạp, cho quả và rau màu da cam, màu vàng và đôi khi màu đỏ
+ Flavonoit có trong các không bào, có màu đỏ, xanh và vàng
Chất màu tổng hợp là các chất màu được sản xuất thông qua các phản ứng hóa học, bao gồm tartrazin (màu vàng chanh), brilliant blue (màu xanh) và amaranth (màu đỏ).
Chất màu thực phẩm được phép sử dụng phải đảm bảo ít độc hại, không chứa tạp chất độc, dễ dàng đào thải khỏi cơ thể và không biến chất trong quá trình chế biến Tại Việt Nam, Bộ Y tế quy định danh mục gồm 35 chất màu thực phẩm hợp lệ, bao gồm 11 chất màu tự nhiên và 24 chất màu tổng hợp.
Bảng 3.1 danh mục các chất màu đƣợc phép sử dụng trong thực phẩm của Bộ Y tế, 2001
TT Tên chất màu Màu
1 Vàng Curcumin Màu vàng nghệ
6 Anthoxianin ( vỏ quả nho) Màu tím
9 Chất chiết xuất từ điều Màu đỏ
10 Clorophyl phức đồng Màu xanh
11 Clorophyl phức đồng (muối Natri, kali của nó) Màu xanh
3 Sunset yellow FCF Màu vàng
4 Sắt oxit, vàng Màu vàng
6 Sắt oxit, đỏ Màu đỏ
12 Beta-Apo-Carotenal Màu da cam
13 Beta-caroten tổng hợp Màu da cam
14 Este Metyl của axit Beta-Apo-8'-Carotenic Màu da cam
19 Caramel III – Ammonia Process Màu nâu
20 Caramel IV – Ammonia Sulphite Process Màu nâu
22 Iron Oxide, Black Màu đen
23 Brilliant Black PN Màu đen
Chất màu tự nhiên được chiết xuất từ thực vật, với nồng độ và hàm lượng khác nhau tùy thuộc vào loại thực vật Nhờ vào độ an toàn cao, chúng được khuyến khích sử dụng trong thực phẩm để cải thiện màu sắc cho sản phẩm bị giảm màu trong quá trình bảo quản và chế biến Tuy nhiên, chất màu tự nhiên thường có độ bền kém, yêu cầu sử dụng với lượng lớn để đạt được hiệu quả nhuộm màu, và giá thành sản phẩm cũng cao.
Một số loài thực vật có thể sử dụng để nhuộm màu thực phẩm
- Màu đỏ: Gấc, dền đỏ…
- Màu hồng: hoa sim, lá cẩm
- Màu tím tươi: Lá cẩm, mồng tơi…
- Màu tím đen: Lá cẩm
- Màu xanh lá cây: lá gừng, lá bồng bồng, lá chít, lá dứa thơm
- Màu xanh rêu: lá mơ leo, lá rau khúc…
- Màu vàng: củ nghệ, hoa mật mông…
- Màu đen: Lá sau sau, lá gai…
Bảng 3.2: Các chất màu tự nhiên trong rau quả
Chlorophylle là chất màu xanh có trong thực vật, đóng vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp bằng cách che mờ các màu sắc khác Chất này có thể được tách chiết từ thực vật thông qua các dung môi như axeton, methanol và ethanol Trong tự nhiên, chlorophylle tồn tại chủ yếu dưới hai dạng là chlorophylle a và chlorophylle b, với tỉ lệ khoảng 3:1.
Hình 3.1 Cấu tạo của chlorophylle a và b
-Chlorophylle a: Có màu xanh đậm sáng, công thức hóa học C55H72O5N4Mg -Chlorophylle b: có màu xanh vàng, công thức hóa học C55H70O6N4Mg
Sự biến màu của chlorophylle trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm liên quan đến phản ứng thay thế ion Mg 2+, dẫn đến sự hình thành pheophytin và pyropheophytins Cơ chế này ảnh hưởng đến màu sắc của thực phẩm trong quá trình chế biến và bảo quản.
Việc bảo vệ màu xanh trong quá trình chế biến không phải lúc nào cũng thành công
Giá trị pH rất quan trọng trong phản ứng giữ màu thực phẩm, với pH cao giúp màu sắc đậm hơn nhưng lại khiến sản phẩm trở nên không ổn định Các muối ammonium thường được sử dụng trong quá trình này nhằm làm chậm sự hình thành pheophytin trong rau quả đã qua chần và đông lạnh.
Khi gia nhiệt trong môi trường axit, chlorophyll bị thay thế H2 tại vị trí Mg và chuyển thành pheophytin màu xanh olive Trong môi trường kiềm, pheophytin sẽ bị xà phòng hóa và giữ được màu xanh lá cây, với các chất bảo vệ màu như Mg(OH)2 và Ca(OH)2 Các ion Zn2+ và Cu2+ có khả năng tạo phức với chlorophyll, thay thế 2 nguyên tử hydrogen trong các dẫn xuất chlorophyll như pheophytin và pheophorbide, tạo ra màu xanh Dạng Cu-chlorophyll có thể được sử dụng, trong khi việc sử dụng Zn cần giới hạn liều lượng dưới 75 ppm.
Chlorophylle dễ dàng chuyển hóa thành pheophytin có màu xanh oliu khi tham gia phản ứng Nhiệt độ và axit có thể làm mất màu xanh của dịch bào, do protein bị đông tụ, dẫn đến sự phá hủy vỏ tế bào và làm đứt liên kết giữa Chlorophylle và protein.
Trung hòa axit và muối axit trong dịch tế bào tạo ra môi trường giúp Chlorophylle hòa tan các axit như (C32H300N4Mg)(COOH)2 và (C32H28O2N4Mg)(COOH)2, được gọi là colrofilin hoặc Chlorophylleit Cả axit và muối của chúng đều tạo ra sản phẩm màu xanh đậm, và khi tác dụng với kiềm nhẹ như cacbonat kiềm và kiềm thổ, chúng cũng cho phản ứng tương tự.
Clorofin cũng bị oxy hóa do oxy và ánh sáng, do tiếp xúc với các lipit bị oxy hóa hoặc do tác dụng của enzym lipoxidazaxit
Dưới tác dụng của Fe, Sn, Cu, Al thì Mg trong clorofin sẽ bị thay thế và sẽ cho các màu sắc khác nhau:
- Với Fe thì cho màu nâu
- Với Sn và Al thì cho màu xám
- Với Cu cho màu xanh xám
Chlorophylle đƣợc dùng nhiều trong sản xuất bánh kẹo, đồ uống và đồ hộp rau quả
- Trong chế biến mứt, thạch quả liều lƣợng sử dụng 200mg/kg, có thể dùng
- Trong sản xuất phomat theo giới hạn của GMP
Carotenoidoids là một hợp chất tự nhiên quan trọng, màu sắc đƣợc thể hiện từ vàng đến đỏ
Carotenoid là hợp chất thực vật có mặt trong lạp thể tế bào, thường bị che khuất bởi màu xanh của chlorophyll Chúng tạo ra các sắc tố màu vàng, cam và đỏ, trong đó màu vàng của hoa quả chủ yếu do xantophyll và lutein gây ra.
- Ở động vật, carotenoidoid chủ yếu tạo màu vàng, màu đỏ
- Vi sinh vật, carotenoidoid là chất màu nội bào
Trong tự nhiên có khoảng 300 hợp chất carotenoidoid, trong đó các thành phần chủ yếu bao gồm β-caroten, lycopen, xantophyl, capxanthin (màu đỏ của ớt), lutein và zeaxanthin (có trong lòng đỏ trứng), cũng như astaxanthin và tunaxanthin (có trong tôm, cá) β-caroten được biết đến như một hợp chất có hoạt tính provitamin A mạnh nhất.
Phân bố carotenoid trong rau, quả phụ thuộc vào nhiều yếu tố: giống, độ chín, vùng, thời tiết, điều kiện canh tác,…
Hình 3.3.: Một số dạng cấu trúc của carotenoids
Trong quá trình chín của rau quả, lượng carotenoid và xanthophylls tăng lên, với caroten và lycopen là hai sắc tố màu phổ biến nhất trong các loại rau quả.
Carotenoid không tan trong nước, tan trong chất béo, dung môi hữu cơ và các dung môi không phân cực nhƣ axeton:n-hexan (4:6), n-hexan:isopropanol
Chất tạo mùi
Mùi hương là một yếu tố cảm quan quan trọng trong thực phẩm, ảnh hưởng rõ rệt đến cảm nhận và trải nghiệm của người tiêu dùng Do đó, trong quá trình chế biến thực phẩm, cần áp dụng các biện pháp kỹ thuật nhằm bảo vệ hương vị tự nhiên hoặc điều chỉnh các phản ứng tạo ra mùi đặc trưng cho sản phẩm.
Mục đích của việc sử dụng hợp chất mùi cho sản phẩm, nhằm tạo cho sản phẩm cuối cùng đƣợc hoàn thiện hơn và hấp dẫn hơn
Có 5 lý do để bổ sung hợp chất mùi vào thực phẩm là:
- Có sự mất, hay biến mùi trong quá trình chế biến đặc biệt là khi xử lý ở nhiệt độ cao
- Sử dụng chất mùi khi nguyên liệu đắt tiền là có mùa vụ
- Vì yếu tố kinh tế không thể sử dụng nguyên liệu để mùi
- Dạng mùi tự nhiên không cho phép sử dụng trong thực phẩm
- Khả năng tạo mùi của nguyên liệu không đạt yêu cầu
Mùi tự nhiên là yếu tố quan trọng giúp nhận diện sản phẩm, như mùi cam trong kẹo cam hay mùi trái cây trong kẹo Chewing gum Những mùi hương này cung cấp thông tin đầy đủ về đặc trưng của sản phẩm, tạo nên sự hấp dẫn và dễ dàng nhận biết cho người tiêu dùng.
Giữ mùi là quá trình sử dụng các chất tạo mùi trong thực phẩm để giảm lượng nguyên liệu tạo mùi mà không làm thay đổi hương vị Ví dụ, việc thêm mùi ca cao có thể giúp giảm hàm lượng ca cao trong sản phẩm xuống 2-3% mà vẫn giữ nguyên vị giác.
+ Làm gia tăng mùi hay là bổ sung mùi: là các chất khi thêm vào thực phẩm làm gia tăng mùi hiện có một cách rõ rệt
3.2.1 Vai trò của chất tạo mùi
Các chất mùi tự nhiên, bao gồm tinh dầu và nhựa, thuộc nhóm izoprenoit và được coi là dẫn xuất của izoren Ở nhiệt độ thường, hầu hết các tinh dầu đều ở dạng lỏng với khối lượng riêng nhỏ hơn 1, ngoại trừ một số loại như quế và đinh hương Chúng thường không tan hoặc chỉ tan ít trong nước, nhưng dễ hòa tan trong các dung môi hữu cơ như rượu, ete và chất béo.
Tinh dầu thơm từ nguyên liệu thực vật thay đổi theo thời gian sinh trưởng, khí hậu và thời tiết Hàm lượng tinh dầu ở các bộ phận của cây cũng khác nhau, do đó việc xác định thời điểm thu hoạch là cần thiết để đạt được hàm lượng tinh dầu cao nhất và chất lượng tốt nhất.
Hợp chất thơm tự nhiên được sản xuất và bổ sung vào thực phẩm qua nhiều phương pháp khác nhau Các phương pháp phổ biến để tách chất thơm từ nguyên liệu bao gồm phương pháp cơ học, phương pháp trích ly và phương pháp chưng cất, được áp dụng rộng rãi trong ngành sản xuất chất thơm.
Một số tinh dầu phổ biến trong thực phẩm bao gồm tinh dầu bạc hà, được chưng cất từ cây bạc hà; tinh dầu hồi, chưng cất từ hoa hoặc quả hồi; và tinh dầu chanh, sản xuất từ vỏ chanh.
Các chất thơm tổng hợp chủ yếu là các este được tổng hợp bằng phương pháp hóa học Este đƣợc tổng hợp dựa trên cơ sở phản ứng sau:
Phản ứng giữa alcol, axit hữu cơ, este và nước là một phản ứng thuận nghịch đặc trưng Chiều thuận của phản ứng này được gọi là phản ứng este hóa, trong khi chiều nghịch được gọi là phản ứng xà phòng hóa hay thủy phân.
Hiện nay, sự phát triển của khoa học công nghệ đã dẫn đến việc tạo ra nhiều hương liệu tổng hợp, được sử dụng để cải thiện hương vị của các sản phẩm thực phẩm Những chất thơm tổng hợp này không chỉ mang lại sự đa dạng cho thực phẩm mà còn đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng về hương vị và chất lượng.
- Izoamyl axetat (Dầu chuối): loại này có bán trên thị trường dưới dạng dung dịch 5 –
Izoamyl axetat là một chất lỏng không màu với mùi hương trái cây, có nhiệt độ sôi từ 138 đến 142 độ C, dễ hòa tan trong rượu và các dung môi hữu cơ Trong hỗn hợp nước rượu, nó chiếm khoảng 10% Chất này thường được sử dụng trong chế biến các món ăn như bánh gai, bánh xốp và chè, mang lại hương vị đặc trưng cho sản phẩm.
Izoamyl salixylat là một chất lỏng không màu với nhiệt độ sôi từ 276 đến 277 độ C Chất này không tan trong nước nhưng hòa tan trong rượu, ete và clorofooc Với mùi hoa lan và vị ngọt, Izoamyl salixylat thường được sử dụng trong ngành công nghiệp sản xuất trà.
- Etyl foocmiat: là chất lỏng không màu, nhiệt độ sôi 53- 54 0 C, tan ít trong nước, tan trong rượu và ete
Có mùi thơm dễ chịu, Sử dụng làm dung môi cho các sản phẩm cellulose, sản xuất vitamin B1 và trong công nghiệp thực phẩm
Etyl axetat là một chất lỏng không màu với mùi thơm của trái cây, có nhiệt độ sôi 77,5 °C Chất này ít tan trong nước nhưng dễ hòa tan trong rượu và các dung môi hữu cơ Etyl axetat được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm và sản xuất xà phòng.
Benzyl axetat là một chất lỏng không màu với hương hoa nhài, có nhiệt độ sôi 214,9°C Chất này không tan trong nước nhưng tan trong rượu, và được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm, sản xuất hương liệu và công nghệ sơn dầu.
- Phenyl etyl axetat: là chất lỏng không màu, nhiệt độ sôi 232 0 C, không tan trong nước, tan trong rượu, có mùi thơm mật mơ
Este này được sử dụng để tạo ra các hương thơm như đào, dứa, cam, hồng, thường được áp dụng trong sản xuất xà phòng Nó phổ biến trong ngành công nghiệp thực phẩm, không tan trong nước nhưng tan trong dung môi hữu cơ.
- Butyl butyrat: là chất lỏng không màu, mùi hoa quả đặc trƣng, nhiệt độ sôi
Nhiệt độ sôi của hợp chất này nằm trong khoảng 162 – 166 °C, với tính chất ít tan trong nước nhưng tan tốt trong các dung môi hữu cơ Nó được ứng dụng rộng rãi làm dung môi cao cấp cũng như chất thơm trong ngành công nghiệp thực phẩm và hương liệu.
Chất phụ gia tạo vị
Chất tạo vị là các phụ gia thực phẩm được sử dụng để tạo ra hương vị cho sản phẩm, có thể được chiết xuất từ các nguồn tự nhiên hoặc tổng hợp nhân tạo, và thường được bổ sung trong quá trình chế biến thực phẩm.
3.3.2 Phân loại chất tạo vị
Chất phụ gia tạo vị cho thực phẩm rất phổ biến và có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm nguồn gốc và tính chất Theo nguồn gốc, chất phụ gia tạo vị được chia thành hai nhóm chính.
Phụ gia tạo vị tự nhiên là các chất có nguồn gốc tự nhiên được sử dụng trong thực phẩm nhằm điều chỉnh hoặc kiểm soát độ axit và độ kiềm Một số loại phụ gia này bao gồm axit citric, axit tartaric, axit malic, axit lactic và axit fumaric.
Phụ gia tạo vị nhân tạo là loại phụ gia thực phẩm được tổng hợp bằng hóa học hoặc vi sinh, nhằm mục đích thay đổi hoặc kiểm soát tính axit và tính kiềm của thực phẩm.
Phân loại chất phụ gia tạo vị theo tính chất, chia làm 4 nhóm
- Phụ gia tạo vị ngọt: Saccharin, acesulfame kali, cyclamate, aspartame, glutamat natri, manitol, glycyrrhizin
- Phụ gia tạo vi chua: Axit malic, Axit citric, Axit lactic, Axit axetic
- Phụ gia tạo vị mặn:
- Phụ gia tạo vị đắng: Quinin, amidalin, hesperidin, limonin, naringin, solanin
3.3.3 Phụ gia tạo vi ngọt cho sản phẩm
Saccharin là chất tạo ngọt đầu tiên và đƣợc sử dụng lâu nhất Vào năm
1878, khi nghiên cứu về các dẫn xuất trong than đá tại phòng thí nghiệm, tình cờ
GS Constantine Fahlberg và GS Ira Remsen đã phát hiện ra vị ngọt đặc biệt của chất bám trên tay sau khi ăn bánh mì, do không rửa sạch tay sau các thí nghiệm Sự phát hiện này đã mở ra những hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực hóa học thực phẩm.
1879 và năm 1880 họ đã chính thức công bố phát hiện và đặt tên cho chất ngọt này là saccharin
Saccharine đƣợc tổng hợp từ toluen và có công thức hóa học là C7H5NO3S, trọng lƣợng phân tử 183,18
Saccharin là một axit yếu, màu trắng, ít tan trong nước và ête, nhưng dạng muối natri và canxi của nó dễ tan hơn Nó ổn định trong môi trường axit và không phản ứng với các thành phần thực phẩm Trong trạng thái tinh khiết, saccharin ngọt gấp 700 lần saccharose, nhưng ở dạng thương phẩm thông thường, độ ngọt chỉ gấp 300 – 500 lần Tuy nhiên, saccharin có nhược điểm là để lại hậu vị cay, đắng do tạp chất Orthotoluensulfonamid và có mùi kim loại khi nồng độ cao.
Bảng 3.6: Độ ngọt tương đối của một số chất ngọt không đường
(L.O’BEIEN NABORS, 1991) Chất ngọt Saccharin Acesulfame Kali Cyclamate Aspartame Độ ngọt 300 200 30 180
Saccharin là một chất ngọt không calo, không bị hấp thu bởi hệ tiêu hóa và không ảnh hưởng đến mức insulin trong máu Nó được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm thực phẩm, mỹ phẩm, vitamin và dược phẩm.
Năm 1977, một nghiên cứu ở canada cho biết saccharin gây ung thu bàng quang ở chuột
Sau đó FDA ra lệch cấm sử dụng saccharin, tuy nhiên saccharin vẫn đƣợc sản xuất và sử dụng
Sau 30 nghiên cứu chứng minh saccharin hoàn toàn an toàn trên người, năm 2000 FDA đã chính thức loại bỏ saccharin ra khỏi danh mục những chất gây ung thƣ và cho phép sử dụng
Để đảm bảo sức khỏe cho người tiêu dùng, các nhà chức trách đã đưa ra liều dùng khuyến cáo Theo FDA, liều dùng cho phép hàng ngày (ADI) là 5mg/kg thể trọng, trong khi WHO khuyến nghị từ 0-15mg/kg thể trọng Với người nặng 50kg, lượng saccharin tối đa có thể tiêu thụ là 750mg/ngày Tuy nhiên, tốt nhất chỉ nên sử dụng khoảng 30% ADI, tương đương với khoảng 250mg/ngày.
Mặc dù các nghiên cứu đã chứng minh rằng saccharin thương phẩm không gây đột biến, nhưng tại Mỹ vẫn khuyến cáo sử dụng chất ngọt này một cách cẩn thận, đặc biệt là đối với trẻ em và phụ nữ mang thai.
Chất tạo ngọt này có khả năng tan tốt trong nước và ngọt gấp 150-200 lần so với đường, nhưng sẽ bị phân hủy ở nhiệt độ khoảng 235 độ C.
Acesulfame Kali, có công thức hóa học C4H4NO4KS và trọng lượng phân tử 201,2, là muối Kali của axit acetoacetic Chất ngọt này được phát hiện vào năm 1967 và đã được sản xuất phổ biến ở nhiều quốc gia trên thế giới.
Acesulfame Kali là một loại bột kết tinh trắng, có tính ổn định cao trong dung dịch và cần được bảo quản ở nơi khô ráo Loại chất tạo ngọt này thường được sử dụng trong chế biến nước giải khát ít năng lượng và có khả năng bảo quản lên đến vài tháng mà không cần thêm chất bảo quản.
Acesulfame Kali có khả năng chịu nhiệt tốt, thích hợp cho việc chế biến bánh nướng và các sản phẩm thanh trùng ở nhiệt độ cao Nó hòa tan hiệu quả trong nước nhưng ít hòa tan trong cồn.
Acesulfame Kali ngọt gấp 200 lần so với sucrose và không có hậu vị, tuy nhiên có thể phát hiện hậu vị đắng ở nồng độ cao Để đạt hiệu quả tối ưu, Acesulfame Kali có thể được phối hợp với các chất ngọt khác như sorbitol (tỉ lệ 1:150-200), sucrose (tỉ lệ 1:100-150), isomalt (tỉ lệ 1:250-300) và maltitol (tỉ lệ 1:150).
Phụ gia tạo cấu trúc cho thực phẩm
Phụ gia tạo cấu trúc là các thành phần được bổ sung vào thực phẩm với mục đích cải thiện hoặc điều chỉnh cấu trúc của nguyên liệu ban đầu Những phụ gia này giúp tạo ra cấu trúc mới hoặc ổn định cấu trúc của sản phẩm, từ đó nâng cao chất lượng và tính năng của thực phẩm.
Các chất phụ gia tạo cấu trúc thực phẩm đƣợc thu nhận ở thực vật, động vật, vi sinh vật nhƣ
- Trong cây: xelulo, tinh bột, pectin
- Động vật: gelatin, caseinate, whey protein
- vi sinh vật: Xanthan gum, curdlan, dextran
Phụ gia tạo cấu trúc thực phẩm đƣợc chia làm 2 loại:
- Chất phụ gia thuận nghịch về nhiệt: Kappa carrageenan, Agar, LMP, xanthan gum
- Chất phụ gia không thuận nghịch: pectin, Alginate
Trong quá trình tạo gel thường phụ thuộc vào các yếu tố sau:
Độ bền của gel phụ thuộc vào lực liên kết giữa các phân tử Khi chiều dài vùng liên kết dài, lực liên kết mạnh, giúp gel chống lại áp lực và chuyển động nhiệt, tạo ra gel bền vững Ngược lại, nếu chiều dài vùng liên kết ngắn, lực liên kết yếu, dẫn đến sự tách rời của các phân tử dưới tác động của áp lực và nhiệt, làm cho gel trở nên yếu và không ổn định.
Cấu trúc phân tử mạch thẳng tạo ra gel chắc và bền, trong khi cấu trúc phân tử có nhánh không tạo ra gel do các liên kết không chặt chẽ Điều này dẫn đến việc các phân tử nhánh chỉ tạo ra dung dịch có độ nhớt và độ ổn định, mà không đủ sức mạnh để hình thành gel.
3.4.1.1 Lịch sử phát hiện ra Carrageenan
Carrageenan, một thành phần tự nhiên được chiết xuất từ rêu Irish moss (Chondrus crispus), đã được sử dụng từ 600 năm trước tại một ngôi làng ven biển phía Nam Ireland có tên là Carraghen.
Vào những năm 1930, carrageenan đã được áp dụng trong ngành công nghiệp bia, đánh dấu sự khởi đầu của việc nghiên cứu sâu về cấu trúc hóa học của nó.
Carrageenan, một hợp chất quan trọng, được chiết xuất từ một số loài rong biển như Gigartina stelata thuộc chi rong Gigartina Nhiều loài rong khác cũng đang được nghiên cứu để tách chiết carrageenan, phục vụ cho nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau.
Hiện nay, sản xuất công nghiệp carrageenan không chỉ dựa vào việc chiết xuất từ Irish moss mà còn sử dụng nhiều loài rong đỏ thuộc ngành Rhodophyta, được gọi chung là Carrageenophyte Qua các nghiên cứu, hàng chục loài rong biển đã được khai thác tự nhiên hoặc nuôi trồng để phục vụ cho quá trình sản xuất carrageenan.
Carrageenan thường thu được từ một số loại tạo đỏ qua trích ly bằng nước, sau đó mới kết tủa bằng methanol, etanol hay izopropanol
Carrageenan là polysaccharid được hình thành từ các chuỗi lặp lại của galactose và 3,6 anhydrogalactose (3,6-AG), bao gồm cả dạng sulfat hóa và không sulfat hóa Các đơn vị này liên kết với nhau qua các liên kết α-1,3 và β-1,4 glycosid, trong đó các gốc D-galactose thường được sulfate hóa với tỉ lệ cao Mỗi loại carrageenan có mức độ sulfate hóa khác nhau.
- Mạch polysaccharide của các carrageenan có cấu trúc xoắn kép Mỗi vòng xoắn do 3 đơn gốc disaccharide tạo nên
Common polysaccharides of carrageenan include kappa, iota, and lambda carrageenan Kappa-carrageenan is a polymer made up of D-galactose-4-sulfate and 3,6-anhydro D-galactose Iota-carrageenan has a similar structure to kappa-carrageenan, with the distinction that 3,6-anhydro-galactose is sulfated at carbon 2 In contrast, lambda-carrageenan primarily consists of D-galactose-2-sulfate (1,3 linkage) and D-galactose-2,6-disulfate (1,4 linkage).
Hình 3.6 sơ đồ sự chuyển hóa cấu trúc carrageenan 3.4.1.3 Tính chất
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 này không tan trong nước
Nhóm carrageenan không có cầu nối, như λ-carrageenan, dễ tan hơn nhờ vào việc không có cầu nối 3,6-anhydro và có thêm 3 nhóm sulfat ưa nước, giúp nó tan trong nước ở mọi điều kiện Trong khi đó, κ-carrageenan có độ tan trung bình; muối natri của κ-carrageenan tan trong nước lạnh, trong khi muối kali chỉ tan trong nước nóng.
Độ nhớt của dung dịch carrageenan phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, loại carrageenan, trọng lượng phân tử và sự hiện diện của các ion khác Khi nhiệt độ và lực ion tăng, độ nhớt của dung dịch sẽ giảm Các loại carrageenan có thể tạo ra dung dịch có độ nhớt từ 25 đến 500 Mpa, trong khi κ-carrageenan có khả năng tạo dung dịch với độ nhớt lên đến 2000 Mpa Đặc tính này có thể được mô tả bằng công thức cân bằng của Mark-Houwink.
Mw: trọng lƣợng phân tử trung bình
K và α: hằng số phụ thuộc vào dạng của carrageenan và dung môi hòa tan
Carrageenan có khả năng tương tác với protein, điều này không chỉ là một trong những tính chất quan trọng của nó mà còn là đặc trưng chung của các chất tạo gel và các chất không tạo gel Phản ứng giữa carrageenan và protein đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành cấu trúc gel và ảnh hưởng đến các ứng dụng trong ngành thực phẩm.
Phản ứng giữa các cation trong nhóm protein tích điện và nhóm sulfat mang điện âm của carrageenan quyết định độ bền cơ học của gel.
Carrageenan được sử dụng trong công nghiệp sữa với nồng độ từ 0,015 đến 0,025% nhằm ngăn chặn hiện tượng tách lỏng và ổn định các hạt cacao trong sữa sôcôla nhờ vào khả năng liên kết với các protein trong sữa.
Hình 3.7 Các hình thức liên kết giữa carrageenan với protein
Carrageenan có một tính chất vô cùng quan trọng là tạo gel ở nồng độ thấp
Gel polysaccharide có cấu trúc xoắn vòng như lò xo, tạo thành khung không gian ba chiều vững chắc, có khả năng chứa nhiều phân tử nước hoặc dung môi Quá trình chuyển đổi từ dung dịch sang gel diễn ra nhờ tương tác giữa các phân tử polyme hòa tan và dung môi, giúp gel hình thành có độ bền cơ học cao Các cấu trúc xoắn lò xo này đóng vai trò là những mầm gel, thu hút và giữ lại các phân tử nước.
