NHỮNG PHỤ GIA DÙNG TRONG CHẾ BIẾN THỦY SẢN

I. Giới tiệu tổng quát

Đất nước Việt Nam có lợi thế là có bờ biển dài, nhiều sông ngòi, ao hồ nên việc khai thác và nuôi trồng thủy sản đã mở ra triển vọng lớn về việc cung cấp thủy sản cho nhu cầu đời sống nhân dân, cho xuất khẩu và phục vụ cho việc phát triển ngành chăn nuôi gia súc. Khai thác và thu họach tốt nguồn thủy sản phục vụ cho con người là một vấn đề cực kỳ quan trọng, nhưng kỹ thuật chế biến còn nhiều hạn chế, vì vậy chưa sử dụng được triệt để nguồn lợi quý giá này. Nhu cầu tiêu thụ của nhân dân ngày càng cao, vì thế việc nghiên cứu chế biến ra các sản phẩm mới, hoàn thiện các sản phẩm đang sản xuất để nâng cao chất lượng của sản phẩm là nhiệm vụ quan trọng của các nhà sản xuất, các kỹ sư ngành công nghệ thực phẩm.

Nhằm chế biến ra sản phẩm mới đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng và kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm. Do đó, sử dụng chất phụ gia trong chế biến thủy sản là một trong các biện pháp hữu hiệu nhất để:

- Góp phần điều hòa nguồn nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất thực phẩm.

- Tạo được nhiều sản phẩm phù hợp với sở thích và khẩu vị của người tiêu dùng.

- Giữ được chất lượng toàn vẹn của sản phẩm cho tới khi sử dụng.

- Kéo dài thời gian sử dụng thực phẩm đó.

- Tạo sự dễ dàng trong sản xuất, chế biến thực phẩm và làm tăng giá trị thương phẩm trên thị trường.

- Làm giảm phế liệu trong các công đoạn sản xuất.

(Phụ gia trong chế biến thực phẩm, Nguyễn Lý Bình, 2005)

Bên cạnh đó, sử dụng phụ gia không đúng liều lượng, chủng loại nhất là phụ gia không cho phép dùng trong thực phẩm sẽ gây hại cho sức khỏe. Vì vậy cần thực hiện nghiêm chỉnh quy định về sử dụng phụ gia trong thực phẩm, phù hợp với tiêu chuẩn CLVSATTP bởi cơ quan có thẩm quyền.

Sau đây là một số chất phụ gia sử dụng trong ngành chế biến thủy sản và ứng dụng cụ thể của nó trong quy trình sản xuất chả cá thác lác, cá chả basa nhân trứng cút sốt cà chua đóng hộp.

II.Những phụ gia được sử dụng trong chế biến thủy sản

2.1 Carragenan

2.1.1 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. Sau này, carrageenan được chiết xuất từ một số loài rong khác như Gigartina stelata thuộc chi rong Gigartina. Nhiều loài rong khác cũng

1

được nghiên cứu trong việc chiết tách carrageenan để ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Hình 1: Tảo carrageenan

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.

2.1.2 Cấu tạo của carrageenanCarrageenan 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.

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 D-galctose. 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.

Hình 2: Cấu trúc của carrageenan

2

Hình 3: Sự chuyển hóa cấu trúc Carrageenan

(Carrageenan từ rong biển sản xuất và ứng dụng, Trần Đình Toại, Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải, Nguyễn Bích Thủy, Trần Thị Hồng, 2006)

2.1.3 Tính chất

2.1.3.1 Độ tan

Màu hơi vàng, màu nâu vàng nhạt hay màu trắng. 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 này không 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 ba 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.

2.1.3.2 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 – 500Mpa, riêng κ – carrageenan có thể tạo dung dịch có độ nhớt tới 2000Mpa.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

3

Trong đó: η: độ nhớt

Mw: trọng lượng phân tử trung bình

K và α: hằng số phụ thuộc vào dạng của carrageenan và dung môi hòa tan

2.1.3.3 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.Trong công nghiệp sữa, nhờ vào tính chất liên kết với các protein trong sữa mà carrageenan được sử dụng (với nồng độ 0,015 – 0,025%) làm tác nhân để ngăn chặn sự tách lỏng và làm ổn định các hạt coca trong sữa sôcôla.

Hình 4: Hình thức liên kết giữa Carragenan với Protein

2.1.3.4 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 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.

4

- 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.

Hình 5: Tác dụng của nhiệt độ đối với cơ chế chuyển đổi từ dung dịch sang gel

2.1.3.5 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.

5

Hình 6: Sự tạo gel của carrageenan

(Carrageenan từ rong biển sản xuất và ứng dụng, Trần Đình Toại, Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải, Nguyễn Bích Thủy, Trần Thị Hồng, 2006)

2.1.4 Phương pháp sản xuất carageenan 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 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.

2.1.5 Ứng dụng

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.

6

Tính phổ biến của carrageenan được thể hiện ở ba đặc điểm sau:

- Tham gia như một chất tạo đông đối với một số sản phẩm như: Kem, sữa, bơ, pho mát. 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 trong các sản phẩm bánh, kẹo 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.

(Carrageenan từ rong biển sản xuất và ứng dụng, Trần Đình Toại, Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải, Nguyễn Bích Thủy, Trần Thị Hồng, 2006)

2.1.6 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 cá 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 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.

2.2 Gluten

2.2.1 Nguồn gốc

Gluten là sản phẩm được phân lập từ bột lúa mì sau khi đã tách tinh bột dưới tác động của nước. Gluten còn có tên gọi một cách dễ hiểu là Protein.

Gluten thu nhận sau quá trình rửa khối bột nhào gọi là gluten ướt. Hàm lượng nước trong gluten ướt là 65-75%. Gluten ướt có tính dẻo, dai, đàn hồi và cũng có khả năng tạo màng.

Chất này hoặc có dạng lỏng ít nhiều sánh hoặc bột nhão, có màu trăng trắng (gluten ẩm) hoặc có dạng bột màu kem (gluten khô).

2.2.2 Cấu tạo

Gluten có cấu trúc bậc 4 phức tạp.

Thành phần các chất trong gluten: 90% protein, 8% lipid, tro và carbohyrate.

Gluten không tan trong nước nhưng nó có khả năng hút một lượng nước gấp hai lần khối lượng chất khô của nó và tạo thành một khối có tính đàn hồi cao.

7

Gluten của bột mì thượng hạng thì có độ đàn hồi tốt và chịu độ kéo vừa phải.

Hình 7: Gluten ướt

Gluten là một protein của bột mì. Nó được cấu tạo chủ yếu từ hai loại protein là gliadin và glutenin với tỉ lệ tương đương nhau. Gliadin và glutenin chiếm từ 85-95% protein trong gluten. Chính hai loại protein này tạo nên tính chất đàn hồi và mềm dẻo đặc trưng cho gluten bột mì.

Gliadin phân thành bốn loại: α, β, γ, ω.

Glutenin phân thành hai loại: Glutenin mạch dài và glutenin mạch ngắn.

2.2.3 Tính chất công nghệ 

Khi ta nhào trộn bột với nước thì gliadin và glutenin sẽ hút nước trương nở tạo thành một cấu trúc mạng có tính chất dai, dẻo và đàn hồi rất đặc trưng. Đó chính là cấu trúc mạng gluten.

Hình 8: Sự hình thành cấu trúc gluten

Trong đó glutenin tạo tính đàn hồi và lực căng đứt lớn, còn gliadin tạo độ dính và chảy.

Theo mô hình nghiên cứu về sự hình thành gluten (Belton, 1999 và Wang, 2003), thì glutenin mạch dài sẽ kết hợp với nhau bằng liên kết disulfure. Dưới tác động cơ học, liên kết disulfure và liên kết hydro sẽ nối vào nhau. Kết quả tạo nên một hợp chất cao phân tử.

8

Sự liên kết của các cấu trúc đơn vị có thể xảy ra bằng liên kết chuỗi hydro. Gluten kết tụ dạng sợi to có kích thước đường kính cỡ micromet, có thể quan sát dưới kính hiển vi.

Tuy nhiên trong một nghiên cứu gần đây, Xu (2003) lại cho rằng gliadin cũng là thành phần quan trọng tạo nên đặc tính đặc biệt của gluten. Cụ thể là ở hàm lượng nhỏ hơn 250mg/ml dịch huyền phù thì gliadin hầu như chỉ có tính dẻo, nhưng ở hàm lượng trên 300mg/ml thì gliadin có tính chất dẻo, dính và đàn hồi. Do đó mà gliadin là một thành phần quan trọng tạo nên tính chất đặc biệt cho gluten.

Chính hai loại protein này đã làm nên nét đặc trưng cho gluten lúa mì và khi được hỗn hợp với một tỉ lệ thích hợp và với nước, nhờ có hai loại protein này mà gluten có những khả năng đàn hồi và mềm dẻo rất riêng biệt.

2.2.4 Liều lượng và cơ chế tác động

Khi người có bệnh celiac (bệnh dị ứng với gluten) ăn phải những thực phẩm chứa gluten, ống ruột non của họ sẽ có phản ứng miễn dịch gây tổn thương lớp nhung mao trên bề mặt ruột. Lớp nhung mao này đảm đương việc hấp thụ các loại vitamin, khoáng chất và nhiều chất dinh dưỡng khác từ thức ăn. Do vậy, ruột không còn khả năng hấp thụ được các chất dinh dưỡng như: Mỡ, vitamin, khoáng chất, protein…và chúng bị đào thải ra ngoài qua phân. Nếu không được điều trị kịp thời, những tổn thương này có thể là nguyên nhân gây ung thư ruột.

Ngoài ra, ngay cả với một số người không bị bệnh celiac mà chỉ bị một số bệnh tự miễn như: Tiểu đường type 1, viêm loét ruột kết, viêm khớp… cơ thể cũng có thể phản ứng với gluten. Ở những người này khi thực hiện chế độ ăn loại bỏ gluten tình trạng bệnh được cải thiện rõ rệt.

Mặc dù vậy, nhưng cũng không thể phủ nhận vai trò công nghệ của gluten trong chế biến nhiều loại thực phẩm thông dụng. Chính điều này cũng gây rất nhiều tranh cãi về những tác hại, ảnh hưởng mà gluten có thể gây ra tới hệ tiêu hóa, một số vấn đề sức khỏe và gây nhiều bối rối cho các nhà khoa học.

2.2.5 Ứng dụng của gluten

Gluten có khả năng hút nước và trương nở mạnh, cho độ kết dính cao nên nó được sử dụng để hỗ trở việc tạo gel, làm cho sản phẩm có tính dai, đàn hồi và mềm mại cho sản phẩm.

Gluten được sử dụng như chất kết dính, hỗ trợ tạo gel trong một số sản phẩm chế biến từ thịt như hamburger, đồ hộp thịt... Ngoài ra, gluten còn được sử dụng để làm giàu vitamin.

2.3 Gelatin

2.3.1 Định nghĩa, nguồn gốc

2.3.1.1 Định nghĩa

Hiện nay, có nhiều cách khác nhau để định nghĩa gelatin:

9

Theo dược điển của Mỹ (American Pharmacopoeia-USP 29-NF 24, 2006): Gelatin là sản phẩm thu được bởi sự thủy phân một phần collagen có nguồn gốc từ da, mô liên kết hoặc xương của động vật.

Theo dược điển Châu Âu (European Pharmacopoeia 5, 2005): Gelatin là một loại protein tinh chế, thu được bởi sự thủy phân một phần collagen bằng phương pháp acid (gelatin loại A), kiềm (gelatin loại B) hoặc ezyme.

Theo “Food Chemical Codex 5th, 2003”: Gelatin là sản phẩm thu được bằng phương pháp thủy phân kiềm, acid hoặc ezyme collagen-thành phần chính của da, xương và mô liên kết ở động vật.

2.3.1.2 Nguồn gốc

Nguyên liệu để sản xuất gelatin bao gồm:

- Nguyên liệu có nguồn gốc từ động vật có vú: Da và xương động vật là nguồn nguyên liệu đầu tiên để sản xuất gelatin thương mại. Hiện nay nguồn nguyên liệu này vẫn đóng vai trò chính của ngành công nghiệp sản xuất gelatin.

- Da heo: Có thể sử dụng ở dạng tươi, đông lạnh để sản xuất gelatin. Da heo được cung cấp bởi các nhà sản xuất thịt.

- Da chưa thuộc: Trong công nghiệp chế biến da, da chưa thuộc được bảo quản bằng muối hoặc canxi hydroxit để giữ trạng thái tươi cho đến khi chúng được sử dụng trong quy trình sản xuất gelatin.

- Mẫu xương: Trong quy trình sản xuất thịt thì xương là sản phẩm phụ và được sử dụng để sản xuất gelatin. Tuy nhiên trước khi được sử dụng nó phải trải qua quá trình tiền xử lý nghiêm ngặt. Bước đầu tiên là xương được cắt ra thành từng khúc dài khoảng từ 5 10mm. Sau đó là công đoạn xử lý tẩy nhớt bằng nước nóng, sấy khô và phân loại. Các mẩu xương này sẽ được lưu trữ trong các silo cho đến khi được đưa vào sử dụng.

- Ossein: Là các mẫu xương qua quá trình khử khoáng. Quá trình khử khoáng sử dụng acid HCl loãng được tiến hành ở nhiệt độ thấp trong vài ngày sử dụng dòng chảy ngược để loại khỏi xương các phần chứa phosphate.

Nguyên liệu có nguồn gốc từ cá: Da cá và bong bóng cá gần đây được quan tâm để sản xuất gelatin. Mặc dù chất lượng gelatin thu được từ nguồn nguyên liệu này là chưa ổn định nhưng đây là nguồn nguyên liệu giàu tiềm năng trong tương lai.

Hiện nay có khoảng 27 loại collagen đã được xác định.

Kỹ thuật biến đổi collagen tạo gelatin là từng bước phá hủy cấu trúc các thành phần để thu được dẫn xuất hòa tan gelatin.

2.3.2 Phương pháp sản xuất 

Hiện nay có hai quy trình khác nhau được sử dụng để sản xuất gelatin theo quy mô công nghiệp, hai quy trình này khác nhau về phương thức sử dụng để phân tách mối liên kết collagen. Quá trình sản xuất gelatin sẽ bao gồm các bước cơ bản sau:

10

- Tiền xử lý nguyên liệu thô

- Trích ly

- Tinh sạch

- Cô đặc

- Sấy

- Nghiền, sàng, trộn

2.3.3 Cấu tạo gelatin

Cấu trúc phân tử gelatin gồm có 18 amino acid liên kết với nhau theo một trật tự xác định, tuần hoàn, tạo nên chuỗi polypeptide với khoảng 1000 đơn vị, hình thành nên cấu trúc bậc một. Chiều dài chuỗi peptide phụ thuộc nguồn nguyên liệu và chuỗi có một đầu là nhóm amino, một đầu là nhóm carboxyl. Cấu trúc thường gặp của gelatin là Gly – X – Y (với X chủ yếu là nhóm proline còn Y chủ yếu là nhóm hydroxyproline).

Cứ ba chuỗi polypeptide xoắn lại theo hình xoắn ốc tạo nên cấu trúc bậc hai. Ở cấu trúc bậc ba, chuỗi xoắn đó tự xoắn quanh nó, tạo nên cấu trúc phân tử dạng dây thừng, gọi là “proto fibril”.

Trong phân tử gelatine có một số nhóm tích điện: carboxyl, imidazole, amino, guanidino. Tỷ lệ các nhóm này ảnh hưởng đến pH và pI của gelatin. Ngoài ra số lượng nhóm không mang điện tích như các nhóm hydroxyl (serine, threonine, hydroxyproline, hydroxylysine, tyrosine) và các nhóm peptide (-CO-NH-) quy định khả năng tạo liên kết hydro, quy định cấu trúc phân tử.

2.3.4 Phân loại

Có rất nhiều cách để phân loại gelatin tùy thuộc vào phương pháp sản xuất, nguyên liệu, đặc tính sản phẩm… Sau đây là vài cách phân loại cơ bản:

2.3.4.1 Phân loại dựa theo nguồn gốc nguyên liệu

Dựa vào nguồn gốc nguyên liệu để sản xuất ra gelatin, người ta chia gelatin thành hai loại:

- Gelatin động vật: Là gelatin sản xuất từ da, xương, gân động vật có vú.

- Gelatin cá: Gelatin sản xuất từ da các loại cá như cá tuyết, cá trắm cỏ…

2.3.4.2 Phân loại dựa theo phương pháp sản xuất

Dựa vào phương pháp sản xuất ra gelatin, người ta chia gelatin thành hai loại:

- Gelatin loại A: Quá trình sản xuất xử lý bằng acid, dùng khi sản xuất gelatin đi từ da heo.

- Gelatin loại B: Quá trình sản xuất xử lý bằng kiềm, dùng khi sản xuất gelatin đi từ da bò và xương gia súc.

2.3.4.3 Phân loại dựa vào hình dáng bên ngoài

Dựa vào hình dáng bên ngoài, người ta chia gelatin thành hai loại:

11

- Gelatin dạng hạt

Hình 9: Gelatin dạng hạt

- Gelatin dạng tấm

Hình 10: Gelatin dạng tấm

2.3.4.4 Một số cách phân loại khác

Gelatin hòa tan trong nước lạnh, gelatin thủy phân, gelatin biến tính bằng phương pháp hóa học.

2.3.5 Đặc tính

Khi gelatin được ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau, các đặc tính kỹ thuật của gelatin là yếu tố được quan tâm hàng đầu. Các đặc tính này ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm, khả năng ứng dụng của gelatin vào các loại sản phẩm khác nhau. Vì vậy cần phải nghiên cứu đầy đủ, sâu sắc các đặc tính kỹ thuật của gelatin nhằm nâng cao khả năng ứng dụng của gelatin.

2.3.5.1 Điểm đẳng điện

Giống như các loại protein khác, gelatin có thể xem là acid hay base, điều này phụ thuộc vào giá trị pH. Trong dung dịch acid, gelatin mang tính dương, còn trong dung dịch base, gelatin mang tính âm. Tại điểm trung gian, khi gelatin không chuyển động trong điện trường thì xem là điểm đẳng điện.

12

Hình 11: Đặc tính lưỡng tính của gelatin trong dung dịch

Điểm đẳng điện của dung dịch gelatin phụ thuộc vào:

- Nguồn nguyên liệu: Gelatin có nguồn gốc từ ossein thì IEP trong khoảng 6.5 7.5; từ da heo thì IEP trong khoảng 7.59.0.- Phương pháp sản xuất: Gelatin được sản xuất bằng phương pháp acid có IEP trong khoảng 6.59.0. Gelatin được sản xuất bằng phương pháp kiềm có IEP trong khoảng 4.8 5.2. Sự khác nhau này là do các phản ứng làm phá vỡ các liên kết trong quá trình sản xuất. Quá trình xử lí bằng kiềm đã cắt đứt hầu hết các liên kết và chỉ còn một tỉ lệ nhỏ các nhóm amin.Giá trị IEP và sự phân bố khối lượng phân tử sẽ có ảnh hưởng đến độ nhớt, độ bền gel của dung dịch gelatin…và từ đó quyết định đến khả năng ứng dụng của gelatin trong các lĩnh vực khác nhau.

2.3.5.2 Sự phân bố khối lượng của gelatin

Sự phân bố khối lượng phân tử của gelatin có thể được xác định bằng phương pháp sắc ký lọc gel (GPC), điện di gel polyacrymide và sắc ký lỏng cao áp (HPLC).

Sự phân bố khối lượng của gelatin liên quan tới chuỗi và các oligomer của nó bắt nguồn từ việc bẻ gãy các mối liên kết của collagen.

Trong gelatin các chuỗi , luôn chiếm một tỷ lệ lớn. Ngoài ra gelatin cũng chứa các tổ hợp phân tử có khối lượng tới 10 triệu và các chuỗi polypeptide có khối lượng phân tử nhỏ hơn 80000.

Việc xác định những phân đoạn này sẽ giúp hiểu rõ hơn về độ mạnh của gel, độ nhớt cũng như việc đảm bảo chất lượng gelatin được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau. Phân đoạn , và các phần có khối lượng phân tử lớn hơn sẽ góp phần nâng cao độ nhớt, độ mạnh của gel và điều ngược lại có liên quan đến hàm lượng các đơn vị dưới .

13

Hình 12: Sự phân bố khối lượng phân tử của gelatin loại B 225 độ Bloom

2.3.5.3 Tính tạo gel

Quá trình tạo gel của gelatin liên quan đến hai quy luật cơ bản sau: Đầu tiên là các mối nối bên trong mạng phân tử trở nên sắp xếp có trật tự hơn, chắc hơn và kế đến là mạng phân tử được làm dày thêm. Khi gel gelatin được hình thành thì có sự tái tạo một phần collagen.

Các nhà nghiên cứu nhìn chung chấp nhận rằng những khu vực giàu pyrolidine trong chuỗi gelatin hoạt động như vị trí trung tâm trong việc hình thành nên những vùng liên kết khi nhiệt độ thấp ở những vùng này. Và đặc biệt chuỗi glycine-proline-proline (hoặc hydroxyproline) có khuynh hướng chuyển về dạng xoắn proline-L-proline II, với sự tập hợp ba dạng xoắn như thế sẽ hình thành nên cấu trúc tương tự như cấu trúc xoắn ốc của collagen, chúng hoạt động như điểm hoặc khu vực chuyển tiếp trong mạng gel. Các khu vực chuyển tiếp này được ổn định nhờ vào mối liên kết hydro bên trong, mối liên kết này sẽ bị bẻ gãy ở nhiệt độ 35400C dẫn đến gel tan chảy.

Độ mạnh của gel chủ yếu phụ thuộc vào nồng độ, sự phân bố các phần pyrolidine và hình dạng, kích thước chung của phân tử. Độ mạnh của gel hầu như không phụ thuộc vào giá trị pH trong khoảng pH=4 10. Ngoài khoảng giá trị pH này quá trình tạo gel trở nên chậm đi đáng kể, điều này có thể là do ảnh hưởng của sự thay đổi hệ thống điện tích, ngăn cản khả năng các chuỗi tiến đến các vị trí thích hợp để hình thành nên vùng chuyển tiếp.

Hình 13: Tương tác phân tử xảy ra trong giai đoạn đầu quá trình tạo gel của gelatin

14

Hình 14: Sự biến đổi sang dạng cấu trúc giống collagen trong quá trình tạo gel của gelatin

Khả năng tạo gel là một trong những tính chất chức năng quan trọng nhất của gelatin. Độ bền của gel khi đông được đặc trưng bởi độ Bloom. Theo định nghĩa, độ Bloom là khối lượng tính bằng gam cần thiết tác dụng lên bề mặt gel tạo bởi ống có đường kính 13mm để khối gel lún xuống 4mm. Khối gel có hàm lượng gelatin là 6.67% được giữ ổn định ở 100C trong 1618h. Gelatin trên thị trường có độ Bloom trong khoảng 50 300 Bloom.

Khả năng tạo gel của gelatin trong các loại dung môi khác nhau là khác nhau. Vì vậy khi đánh giá khả năng tạo gel của gelatin cần chú ý điểm này, sau đây là ảnh hưởng khả năng tạo gel của gelatin trong một số môi trường cơ bản.

- Gelatin trong nước:

Gelatin trương nở khi được cho vào nước, hấp thụ một thể tích nước bằng 5 10 lần thể tích của bản thân nó. Khi được gia nhiệt đến nhiệt độ cao hơn điểm tan chảy, gelatin đã trương nở hòa tan và tạo thành gel khi được làm nguội. Quá trình chuyển đổi giữa dạng dung dịch và dạng gel có tính thuận nghịch. Ngoài ra, gel của gelatin bắt đầu tan chảy ở 27 340C và có khuynh hướng tan trong miệng. Các tính chất này được sử dụng trong nhiều quá trình chế biến thực phẩm.

Quá trình tạo gel của gelatin trải qua hai giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Hấp thụ và trương nở trong nước để tạo dung dịch, xảy ra tốt ở nhiệt độ ấm (45 600C).

- Giai đoạn 2: Tạo các liên kết ngang nối các phân tử gelatin với nhau, thường diễn ra ở nhiệt độ thấp (8 120C).

Khả năng hấp thụ nước của gelatin phụ thuộc vào đặc điểm nguyên liệu và các yếu tố công nghệ khi tạo gel như pH, nhiệt độ, nồng độ các chất khác trong dung dịch.

+ pH của dung dịch gelatin

Theo Bonazzi, Ripoche, Michon và Traoré, 1997, khả năng khuếch tán nước cao nhất tại pH=6 với mẫu gelatin loại A. Điều này có thể giải thích do mối liên hệ giữa khả năng trương nở và điểm đẳng điện của dung dịch gelatin. Điểm đẳng điện của dung dịch gelatin

15

trong thí nghiệm khoảng 5.2 nên giá trị pH nào càng gần thì khả năng khuếch tán nước càng cao.

Như vậy, tại điểm đẳng điện thì khả năng khuếch tán nước là cao nhất.

+ Nhiệt độ của dung dịch gelatin

Nhiệt độ càng cao thì khả năng khuyếch tán của nước vào gelatin càng cao. Tùy điều kiện tiến hành, lĩnh vực ứng dụng mà sử dụng nhiệt độ hòa tan thích hợp để không làm mất đi các đặc tính kỹ thuật của gelatin. Thông thường nhiệt độ hòa tan gelatin thường không vượt quá 900C.

Độ bền gel của dung dịch gelatin phụ thuộc vào khả năng hấp thụ nước của gelatin và khả năng hình thành liên kết ngang giữa các phân tử gelatin. Thời gian để ổn định dung dịch gel hình thành liên kết ngang càng dài thì độ bền gel càng lớn cho đến khi đạt đến một giá trị bão hòa.

+ Nồng độ và loại gelatin

Trong dung dịch cùng một loại gelatin, nồng độ gelatin của dung dịch nào càng cao thì gel tạo thành càng chắc, độ bền gel càng lớn và ngược lại.

Hình 15: Độ bền gel phụ thuộc vào nồng độ và loại gelatin

Sự kết hợp giữa gelatin và tinh bột

Khi các hạt tinh bột được đưa vào nước và được nung nóng ở nhiệt độ dưới nhiệt độ tạo gel thì các hạt tinh bột sẽ trương nở do amylose và amylpectin được giải phóng và trở nên hòa tan. Nếu nồng độ đủ lớn và quá trình xử lý nhiệt tạo ra độ nhớt ở pha “paste” thì hỗn hợp sẽ tạo thành gel khi được làm nguội.

Amylose được hòa tan trong suốt quá trình tạo gel sẽ có thể hình thành nên mạng gel sau quá trình thoái hoá của amylose. Và quá trình thoái hoá này tạo khuynh hướng cho các phần tinh bột trở nên tăng sự không hoà tan khi được làm nguội. Amylose nhạy cảm với sự thoái hoá hơn là amylopectin. Gel hình thành từ amylose và các hạt tinh bột sẽ có độ mạnh gấp ba

16

lần so với gel amylose không có các hạt tinh bột. Trong khi đó thành phần amylopectin lại có chức năng của một chất độn vào mạng gel amylose và độ chắc của gel có liên quan tới mối tương tác của các chuỗi amylopectin.

2.3.6 Ứng dụng gelatin

Bảng 1: Tiêu chuẩn gelatin ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

Thông số“US Food Chemical V,

2003”

“EUROPEAN REGUALATION

NO853/2004M 2073/2005.”

Tổn thất trong lúc sấy 15%(1050C) -

Tro 3%(5500C) -

Sulfur dioxide (SO2) 50 mg/kg 50 mg/kg

Peroxide (H2O2) - 10 mg/kg

Cadmium (Cd) - 0,5mg/kg

Arsenic (As) - 1 mg/kg

Copper (Cu) - 30 mg/kg

Lead (Pb) 1.5mg/kg 5 mg/kg

Zinc (Zn) - 50 mg/kg

Chromium (Cr) 10 mg/kg 10 mg/kg

Mercury (Hg) - 0,15 mg/kg

Pentachlorophenol 0.3 mg/kg -

Salmonella Không hiện diện trong 25g

Không hiện diện trong 25g

E. coli Không hiện diện trong 25g

-

Gelatin đã được sử dụng từ nhiều thập niên để sản xuất ra món thịt đông, các sản phẩm xúc xích. Vào thời điểm này gelatin còn được sử dụng rộng rãi để tiêm vào thịt nhằm mục đích tăng hàm lượng protein trong sản phẩm. Vì khả năng tạo liên kết tốt với nước gelatin còn được sử dụng để gia tăng hàm lượng ẩm và hạ giá thành sản phẩm. Tuy nhiên trong thời gian gần đây, việc sử dụng gelatin trong lĩnh vực này đã bị cắt giảm bởi các tổ chức bảo vệ người tiêu dùng. Một số sản phẩm từ thịt có sử dụng gelatin là:

- “Ham” (giăm bông):

Đối với giăm bông có quá trình hun khói: Bột gelatin hấp thu nước trong thịt và trong quá trình chế biến sẽ tạo một lớp màng giúp hàn kín khối thịt khi làm nguội.

17

Đối với giăm bông có trải qua quá trình nấu: Gelatin tạo gel với dịch lỏng tách ra trong quá trình chế biến, quá trình này giúp giữ nước bên trong và chung quanh sản phẩm. Gelatin cũng giúp làm cứng chắc lớp thạch thu được trực tiếp từ các mô liên kết nhằm tạo vẻ ngoài hấp dẫn và nhát cắt đẹp cho sản phẩm.

Gelatin thủy phân được thêm vào các sản phẩm giăm bông nhằm tăng hàm lượng protein.

- Thịt hộp: Gelatin tạo gel với nước thất thoát trong quá trình chế biến và thanh trùng. Gelatin được sử dụng trong sản phẩm này là loại gelatin có độ bền gel cao (200 250 Bloom) với lượng 0.5 2%.

Đối với các sản phẩm thịt có hàm lượng nước và hàm lượng chất béo cao rất dễ xảy ra hiện tượng tách nước, tách béo ảnh hưởng đến cấu trúc sản phẩm. Gelatin giúp liên kết nước, làm bền hệ nhũ tương, tạo cấu trúc đồng nhất. Lượng gelatin sử dụng phụ thuộc vào sự có mặt của các tác nhân liên kết khác.

- Nước thịt đông: Nước thịt đông được dùng rộng rãi làm lớp phủ ngoài và trang trí cho các sản phẩm thịt như: Giăm bông, patê, thịt hộp. Các sản phẩm nước thịt đông truyền thống được làm từ gelatin loại B và carrageenan. Sự kết hợp giữa hai chất này mang lại cho sản phẩm nước thịt đông các tính chất sau:

+ Giảm thời gian định hình.

+ Gel tạo thành chắc, bền vững.

+ Tăng nhiệt độ tan chảy (thêm 10% carrageenan vào gelatin sẽ giúp làm tăng độ tan chảy từ 300C lên 530C).

2.4 Polyphosphate

Bao gồm: Sodium tripolyphosphat, sodium hexametaphosphat, sodium acid pyrophosphat, sodium pyrophosphat và di sodium phosphat, có thể sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp nhưng giới hạn cho phép là 0,5% ở sản phẩm cuối cùng. Thịt chứa 0,01% phosphat tự nhiên do đó phải trừ ra ở lượng thêm vào.

(Công nghệ chế biến thịt, Nguyễn Văn Mười, 2001)

Đây là một phụ gia khá phổ biến trong công nghiệp chế biến thịt cá với tên gọi thông dụng Tari với tính năng cải thiện khả năng nhũ hoá và khả năng giữ nước của thịt. Có nhiều loại tari:tari-l,tari-k, tari-p…

Các muối polyphosphat có trong danh mục phụ gia cho phép sử dụng: E450 Diphosphate

E451 Triphosphates, E452 Polyphosphates.

2.4.1 Nguồn gốc

Photphat thô được tìm thấy ở dạng nguồn khoáng tự nhiên, được biến đổi thành một dạng acid photphoric tinh khiết dùng trong thực phẩm. Tiếp đó được trung hòa với kiềm (NaOH, KOH tương ứng) để tạo thành orthor-photphat. Sau đó các polyphosphat khác nhau như pyrophotphat, tripolyphosphat, các đại phân tử meta-photphat được tạo thành trong quá

18

trình phản ứng ở nhiệt độ cao (250 8000C) từ các tỷ lệ biến đổi của các orthorphotphat khác nhau.

2.4.2 Công thức cấu tạo

Hình 16: Công thức cấu tạo của polyphosphate

2.4.3 Tính chất vật lý

Màu trắng hay trong suốt không màu, dạng bột hay hạt nhỏ.

Dễ hòa tan trong nước (gốc pholyphosphate càng dài thì khả năng hòa tan trong nước lạnh càng cao).

2.4.4 Tính chất công nghệ

- Là chất đệm điều chỉnh pH sản phẩm.

- Khả năng liên kết một đầu với các nhóm mang điện dương, đầu còn lại liên kết với nước làm tăng khả năng giữ nước, khả năng liên kết đồng thời làm tăng khối lượng sản phẩm.

- Ảnh hưởng đến tính hòa tan của các protein.

- Ngăn ngừa sự ôi hóa nhờ khả năng tạo phức với các kim loại xúc tác.

- Tác dụng kháng khuẩn nhẹ.

- Đồng thời còn làm tăng mùi vị sản phẩm.

2.4.5 Liều lượng sử dụng

Hàm lượng tối đa cho phép: 0.5% (tính trên P2O5). Trong sản phẩm pate, polyphotphat không được sử dụng quá 0.2 – 0.3%.

Hạn chế: Nếu dùng nhiều, sản phẩm tạo thành có cấu trúc giống cao su, gây vị tanh kim loại, gắt, vị xà phòng, ngứa lưỡi...

2.4.6 Ứng dụng

Polyphosphat được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, đặc biệt là trong hàng loạt các sản phẩm thịt cá cần giữ nước như giò, chả, nem, lạp xưởng, cá khô... Các nhà sản xuất các sản phẩm thịt muối và nấu thường phối hợp sử dụng polyphosphat và các muối nitrat- nitric.

2.4.7 Một số loại phụ gia polyphosphate trên thị trường

Có khoảng 20 polyphosphate sử dụng có nhiều mục đích khác nhau trong chế biến thực phẩm.

19

Các polyphosphate sử dụng trong chế biến thực phẩm chia làm hai loại: Ortophosphate và polyphosphate ngưng tụ (các polyphosphate và meta polyphosphate). Các hợp chất phosphate có vai trò rất lớn trong sản xuất thực phẩm, các vai trò cơ bản của phosphate bao gồm:

- Tạo phức: Tạo phức một trong những chức năng quan trọng. Khi tạo phức với các ion kim loại, các phức này là các anion thành lập phức chất hòa tan với các ion kim loại, hiện diện trong dung dịch hoặc kết tủa, khả năng tạo phức chất của các ion kim loại được so sánh theo chiều dài dây polyphosphate, dây polyphosphate càng dài thì sự tạo càng mạnh và sự tạo phức giảm khi tăng pH.

- Khả năng giữ nước

Các polyphosphate được dùng trong chế biến thịt, cá, gia cầm, thủy sản rộng rãi để điều chỉnh sự mất ẩm và giữ ẩm trong các sản phẩm sau khi chế biến hoặc rã đông.

Các phosphate thường sử dụng là: Tripolyphosphate nhưng nếu kết hợp với Natri hexametaphosphate sẽ có tác dụng hiệu quả hơn.

Các phosphate khi thêm vào các sản phẩm đầu tiên sẽ bị thủy phân tạo thành các pyrophosphate là các chất hoạt động chính.

Trong chế biến thịt kết hợp 2% muối và 0.3% phosphate được sử dụng gia tăng khả năng giữ nước, tương đương 0.8 M-1 M (4.6 %-5.8 %) NaCl được yêu cầu tối đa cho sự trương nở, nhưng khi thêm phosphate sẽ làm giảm lượng muối cần thiết.

Tác dụng phosphate trên thịt muối do: gia tăng pH thịt, gia tăng lực ion và tạo phức với ion kim loại.

Nhờ vào tính chất này mà phosphate được sử dụng như những chất bảo quản thủy sản để tránh sự mất ẩm trong quá trình bảo quản. Trong chế biến các sản phẩm, với sự tham gia của phosphate giúp cho sản phẩm có hiệu suất thu hồi cao.

- Ổn định nhũ tương

Các phosphate được sử dụng trong chế biến phomat giúp sự ổn định của nhũ tương chất béo trong mạng protein-nước. Phosphate được đề nghị sử dụng vì khả năng tạo phức với các ion Ca2+ của para K casein hiện diện trong protein sữa. Kết quả là có cấu trúc láng, dễ chảy, không có sự phân ly béo. Các phosphate được sử dụng thông thường là: Na Orthophosphate, polyphosphate như Na pyrophosphate, Na hexametaphosphate. Các Orthophosphate kiềm sẽ cho các phomat mềm dễ chảy, các Orthophosphate acid và polyphosphate sẽ làm tăng độ nóng chảy, cấu trúc cứng. Liều lượng thường dùng dưới 3% trọng lượng sản phẩm cuối cùng.

- Tác dụng bảo quản thực phẩm

Polyphosphates được sử dụng như một phụ gia: chất ổn định, chất làm đông, và chất nhũ hoá. Những polyphosphates hay được sử dụng là monophosphate (E339-343), diphosphates (E450), triphosphates 9E451) và polyphosphates (E452). Vì thế polyphosphate đựơc ứng dụng nhiều trong chế biến cá, giò lụa, jambon.

20

Cơ chế khả năng giữ nước của protein:

Polyphosphates hoạt động như một cầu nối cation (Ca), do đó chúng cô lập cation. Khi đó, phức hợp actomyosin trong cơ bị tách ra thành actin và myosin. Actin và myosin hoà tan bởi nước muối, do đó tăng tính giữ nước của protein.

2.4.8 Hàm lượng sử dụng - An toàn sức khoẻ

Dựa trên những kiến thức hiện tại polyphosphates không gây hại cho sức khoẻ nếu hàm lượng bé hơn ADI (acceptable daily intake). Vì thế sự nghi ngờ polyphosphates chịu trách nhiệm cho bệnh hyperkinetic (hội chứng quá linh động) ở trẻ em vẫn chưa được xác nhận bởi những nghiên cứu khoa học.

Tuy nhiên polyphosphates cũng gây những bất lợi sau (nếu sử dụng quá liều lượng).

- Làm cho sản phẩm có cấu trúc như cao su.

- Hàm lượng polyphosphates >0.3 gây vị chát.

- Làm cho sản phẩm có vị tanh đắng, có cảm giác ngứa lưỡi.

- Hàm lượng lớn ảnh hưởng đến sức khoẻ: Đau bụng, tiêu chảy.

Ở Việt Nam, theo quyết định số 760-2000 - Bộ Thuỷ sản cho phép sử dụng polyphosphate (sodium, potassium) với hàm lượng tối đa cho phép là: 5g/kg còn Diphosphates (di, tri, tetra-sodium & di, tetra-potasium) Triphosphates (pentasodium, pentapotassium) thì 5g/kg đối với sản phẩm cá phi lê và 1g/kg đối với các sản phẩm khác.

2.5 Sorbitol

2.5.1 Nguồn gốc sorbitol

Sorbitol được nhà hóa học người Pháp Joseph Boussingault phân lập đầu tiên 1872 từ một loại quả lê.

2.5.2 Công thức cấu tạo

Hình 17: Sorbitol

2.5.3 Đặc tính

Sorbitol là một loại đường rượu, một chất ngọt tìm thấy trong nhiều sản phẩm thực phẩm. Sorbitol có dạng bột, vảy có hạt, có màu trắng, tan trong nước, ít tan trong ethanol. Sorbitol là một tác nhân tạo ngọt, làm ẩm và tạo kết cấu tốt. Sorbitol chiếm khoảng 60% độ ngọt của saccharose, tạo cảm giác mát lạnh, vị ngon ngọt trong miệng, đồng thời không gây sâu răng và có lợi đối với bệnh nhân bệnh tiểu đường, được sử dụng an toàn trong thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm.

21

2.5.4 Ứng dụng

Sorbitol được sử dụng như một chất giữ ẩm trong nhiều loại sản phẩm, chống lại sự mất ẩm, sử dụng trong bánh, mứt, thực phẩm nước, chocolate. Sorbitol kết hợp tốt với các thành phần thực phẩm khác như đường, tác nhân tạo gel protein và một vài thành phần khác. Sử dụng trong nhiều sản phẩm thực phẩm như chewing gum, kẹo, bánh nướng, các sản phẩm bảo vệ răng miệng (kem đánh răng, nước súc miệng).

2.5.5 Liều lượng sử dụng và độc tính

Tổ chức thực phẩm và thuốc ở Mỹ đã công bố sorbitol có thể tiêu dùng hàng ngày đối với cơ thể là 50g/người/ngày. Nếu quá liều này có thề gây tác động nhuận tràng.

(Phụ gia thực phẩm, ThS.Trần Xuân Hiển, 2011)2.6 Bột ngọt2.6.1 Nguồn gốcMonosodium glutamate (MSG) còn được gọi là glutamat natri và MSG, là một loại muối natri của axit amin không thay thế - axit glutamic. Nó được xem như là một chất phụ gia thực phẩm và được dùng phổ biến để tăng mùi vị thực phẩm. MSG được sản xuất bởi quá trình lên men nguồn carbohydrat. Những loài vi khuẩn được sử dụng là Brevibacterium, Arthrobacter, Microbacterium và Corynebacterium. Từ 1909 cho đến giữa những năm 1960, MSG được sản xuất bởi sự thủy phân gluten của lúa mì, trong đó chứa khoảng 25% acid glutamic. Acid glutamic là một trong những acid amin hòa tan hoàn toàn, vì vậy quá trình tinh sạch nó cũng rất dễ dàng.

(Giáo trình Nguyên lý công nghệ lên men, Trịnh Thanh Duy,2012)2.6.2 Công thức và cấu tạo hóa học

- Công thức phân tử là: C5H8NO4Na.

- Công thức cấu tạo của axit glutamic là:

Hình 18: Công thức cấu tạo của axit glutamic

2.6.3 Đặc tínhBột ngọt là muối của acid glutamic với natri, ở trạng thái kết tinh có vị ngọt dịu trong nước gần giống như vị ngọt của thịt, đóng vai trò quan trong đối với đời sống con người và được sử dụng phổ biến trên thế giới. Nó là chất điều vị trong chế biến thực phẩm, làm gia vị cho các món ăn như: cháo, mì ăn liền, thịt nhân tạo, các đồ hộp thịt cá,…nhờ đó mà sản phẩm trở nên hấp dẫn hơn và khi bột ngọt được đưa vào cơ thể làm tăng khả năng lao động trí óc và chân tay của con người.

Tinh thể rắn dạng que, không màu, không mùi, không dính vào nhau, rời rạc, tan dễ dàng trong nước, tan vừa phải trong cồn. Vừa có ngọt hoặc hơi mặn, nhiệt độ nóng chảy 2320C, độ tan trong nước 74g/ml.

22

2.6.4 Liều lượng sử dụngTại Mỹ, bột ngọt được xem là một thành phần thực phẩm phổ biến như muối, bột nổi và tiêu. Cơ quan quản lý thực phẩm và dược phẩm Mỹ (FDA) đã xếp bột ngọt vào danh sách các chất được xem là an toàn. Việc sử dụng bột ngọt không có giới hạn, tuy nhiên tùy theo khẩu vị mà sử dụng hàm lượng bột ngọt thích hợp cho từng loại sản phẩm.

Tại Pháp: Bột ngọt được coi là an toàn và cũng không quy định liều dùng hàng ngày. (Theo tài liệu Réglementation des produits qualité - Repression des fraudes 1991 et modifié 6/1993).

Tại Thái Lan: liều dùng hàng ngày tùy theo yêu cầu (As required).

Ở Việt Nam:

 - Bộ Y Tế: bột ngọt được xem là một gia vị thực phẩm và đã được đưa vào danh mục các phụ gia thực phẩm được phép sử dụng trong chế biến thực phẩm theo quyết định số 3742/2001 QĐ- BYT ngày 31/8/2001 của Bộ Y Tế.

- Bộ khoa học công nghệ và môi trường: bột ngọt được phép sử dụng như một phụ gia thực phẩm trong chế biến thức ăn ở gia đình, tại các nhà hàng cũng như trong công nghiệp chế biến thực phẩm (Báo cáo ngày 20/4/1995 của Tổng Cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng - Bộ khoa học Công nghệ và Môi Trường)

2.6.5 Ứng dụngTrong công nghiệp đồ hộp của Mỹ, natri glutamate được sử dụng khá rộng rãi cho vào khi sản xuất đậu nguyên quả, ngô đường đậu xanh, măng tây của cải đường, đậu hà lan, xúp lơ, thịt hộp, súp hộp,…và tất cả đều phải được ghi chú trên nhãn hiệu của hộp về cho vào natri glutamate.

(Phụ gia thực phẩm, ThS.Trần Xuân Hiển, 2011)

Bảng 2: Hàm lượng glutamate trong thực phẩm

Thực phẩmProtein,

%Glutamate trong

protein, %

Glutamate liên kết, g/100g thực

phẩm

Glutamate tự do, g/100g thực phẩm

Sữa bò 2.9 19.3 0.56 1.9

Trứng 12.8 12.5 1.60 23

Thịt gà 22.9 16.1 3.70 44

Thịt bò 18.4 13.5 2.50 33

Thịt heo 20.3 15.7 3.20 23

Đậu xanh 7.4 14.8 1.10 75

Bắp ngọt 3.3 15.1 0.50 100

Cà chua 0.7 37.1 0.26 246

(Nguồn: “Phụ gia thực phẩm, ThS.Trần Xuân Hiển, 2011”)

23

Bảng 3: Chỉ tiêu về bột ngọt dùng trong sản xuất thực phẩm theo TCVN (1459-74)

Bột ngọt

Các chỉ tiêu Chất lượng

A. Cảm quan

- Trạng thái

- Màu sắc

- Mùi

- Vị

B. Hoá học

- Hàm lượng nước

- Độ pH của dung dịch

- Hàm lượng natriglutamat

- Hàm lượng NaCl

- Sắt

- Gốc sunfat(SO4-2)

Bột mịn, không vón cục, dễ tan trong nước.

Trắng.

Thơm, không lẫn chua, không tanh.

Không có mùi lạ.

< 1,4%

từ 6,5-7

> 80%

18%

<0,05%

0,002%

2.7 Chất tạo ngọt (saccharine-E954)

2.7.1 Nguồn gốc

Saccharine là chất ngọt sử dụng lâu đời nhất, được phát hiện vào năm 1879 bởi Fahlberg và remsen, sau đó 5 năm Saccharine được sản xuất rộng rãi. Saccharine được tổng hợp từ toluene hoặc từ anthranilic acid.

2.7.2 Công thức, cấu tạo hóa học

Saccharine có công thức: C7H5NO3S

Hình 19: Công thức hóa học saccharine

24

2.7.3 Đặc tính

Saccharine là một acid yếu, có độ hòa tan 1g/290ml nước, điểm nóng chảy 229-3000C, saccharine trên thị trường thường ở dạng muối của Na, K hay Ca. Ở trạng thái tinh khiết có độ ngọt gấp 700 lần độ ngọt của saccharose nhưng ở dạng thương phẩm có đô ngọt gấp 300-500 lần saccharose. Saccharine thường có hậu vị đắng là do sự có mặt của tạp chất orthtoluensulfonamid. Ở động vật, saccharine được hấp thụ nhanh chóng qua đường tiêu hóa rồi được thải ra ngoài gần như toàn bộ liều lượng đưa vào cơ thể. Các nghiên cứu cho thấy ở người saccharine không tham gia vào quá trình trao đổi chất và không sinh năng lượng.

2.7.4 Cơ chế tác động

Khi đi vào cơ thể, saccharine không bị hấp thụ vào các bộ phận trong cơ thể mà được thải hồi sau đó qua đường tiểu tiện. Do đó, có thể nói saccharine không tạo ra năng lượng cho cơ thể và không ảnh hưởng đến lượng đường trong máu.

Tuy nhiên tất cả những biến chứng do việc xử dụng saccharine vẫn còn là một tranh cãi và chưa có kết luận nào có tình cách thuyết phục cả. Chính cựu Tổng thống Roosevelt đã từng tuyên bố một câu bất hủ về hóa chất nầy như sau:"Ai nói saccharin có nguy cơ ảnh hưởng lên sức khỏe, người đó là một "thằng" dốt (idiot)".

Đến cuối năm 2000, FDA đã chính thức loại bỏ saccharine ra khỏi danh mục những chất gây ung thư và cho phép gỡ bỏ những cảnh báo trên. Nhưng các chuyên gia cũng cảnh báo tới khả năng gây dị ứng sunfonamid ở những người sử dụng thuốc sulfa. Triệu chứng với dị ứng này là đau đầu, khó thở, phát ban, tiêu chảy. Saccharine được tìm thấy trong sữa công thức còn có nguy cơ gây rối loạn chức năng cơ. Với những đối tượng như phụ nữ có thai, trẻ nhỏ và đặc biệt là trẻ sơ sinh không nên sử dụng sản phẩm chứa saccharine.2.7.4 Liều lượng sử dụng

Tuy cũng đã có nhiều nghiên cứu chứng minh saccharine là an toàn tới sức khỏe, nhưng để đảm bảo sức khỏe đối với người tiêu dùng các nhà chức trách cũng đã đưa ra liều dùng khuyến cáo. Theo FDA thì liều dùng cho phép mỗi ngày (ADI) là 5mg/kg thể trọng còn theo WHO là 0-15mg/ kg thể trọng. Tức là, với một người có cân nặng là 50kg thì lượng được saccharine tối đa đưa vào cơ thể là 50 kg x15mg/kg = 750mg/ngày. Tốt nhất chỉ dùng lượng đường hóa học ở mức 30% ADI tức là chỉ khoảng 250mg/ngày.2.7.5 Ứng dụng

Saccharine được sử dụng phổ biến trên 80 quốc gia nhưng nó được sử dụng tại Mỹ lâu đời nhất, hợp chất này sử dụng phổ biến trong các sản phẩm đặc biệt là nước giải khát, nước quả đường, mứt đông, mứt quả nghiền.

(Phụ gia thực phẩm, ThS.Trần Xuân Hiển, 2011 và www.angi.vn)

25

Bảng 4: Tính hòa tan của một số loại đường trong nước

Đường Độ hòa tan, g/100g nước

Saccarose 204

Fructose 375

Glucose 107

Maltose 83

Lactose 20

Nguồn: Lê Ngọc Tú, 2000

Bảng 5: Yêu cầu kỹ thuật của đường dùng trong sản xuất thực phẩm theo TCVN (1695-87)

Các chỉ tiêu Mức chất lượng

Hình dạng

Mùi, vị

Màu sắc

Dạng tinh thể tơi, khô, không vón cục

Vị ngọt không có vị lạ

Màu trắng óng ánh

Làm tăng độ bền vững khi bảo quản do đường liên kết với các phân tử nước. Làm dịu vị mặn của sản phẩm. Có tác dụng giữ nước nhờ liên kết hydrogen làm tăng sự mềm dẻo của sản phẩm khi gia nhiệt. Tăng áp suất thẩm thấu khi kết hợp với muối. Là cơ chất cho vi khuẩn lactic hoạt động, kìm hãm sự hoạt động của vi khuẩn gây thối vì tạo ra áp suất thẩm thấu.

2.8 Kali sorbate

2.8.1 Nguồn gốc

Kali sorbate là muối của acid sorbic là chất bảo quản có nguồn gốc hữu cơ.

2.8.2 Cấu tạo

Hình 20: Công thức hóa học Kali sorbate

2.8.3 Đặc tính

Kali sorbate có dạng bột trắng kết tinh, dễ tan trong nước (58.2g/100ml nước ở 200C), ít tan trong dầu.

26

Acid sorbic và kali sorbet có tác dụng sát trùng mạnh đối với nấm men và nấm mốc, các vi sinh vật này là nguyên nhân chủ yếu gây hư hỏng sản phẩm rau quả. Nhưng lại có tác dụng rất yếu đối với vi khuẩn.

Acid sorbic và Kali sorbate là chất chống oxi hóa, ổn định sản phẩm và bảo quản thực phẩm.

Acid sorbic và Kali sorbate có tác dụng chống nấm men và nấm mốc, vi khuẩn. Chúng đặc biệt có tác dụng rất tốt đối với nấm mốc ở pH bằng 6. Sự ức chế của sorbate đối với nấm mốc do chúng làm enzyme của vi sinh vật mất hoạt tính, đặc biệt là enzyme dehydrogenase. Kali sorbate ngăn cản sự phát triển của tế bào dinh dưỡng và ngăn cản sự tạo thành bào tử.

2.8.4 Cơ chế tác động

2.8.4.1 Hoạt tính chống vi sinh vật

Hoạt tính chống vi sinh vật của acid sorbic thể hiện mạnh nhất khi hợp chất ở trạng thái không phân ly, pKa = 4,75. Vì vậy, hoạt tính chống vi sinh mạnh nhất ở pH thấp. Nồng độ ức chế tối thiểu của acid sorbic ở dạng phân ly và không phân ly đối với giống vi khuẩn và nấm men nhưng ở dạng phân ly hiệu quả hơn dạng không phân ly. Một số chủng nấm men có khả năng chống chịu acid sorbic và các muối sorbate. Điều này được giải thích là ở nồng độ cao acid sorbic có khả năng kiềm hãm sự phát triển và quá trình trao đổi chất của nấm men nhưng acid này ở nồng độ thấp lại bị nấm men chuyển hóa. Người ta cho rằng sự giảm hoạt tính của các muối sorbate là do phản ứng decaboxyl diễn ra bên trong sợi nấm và đi kèm với sự hình thành 1,3-pentadien, chất này có mùi giống mùi dầu lửa hay các hydrocacbon. Bên cạnh đó, cũng có một số nấm mốc có khả năng chống chịu acid sorbic. Thực nghiệm chứng tỏ mật độ nấm mốc ban đầu lớn cũng có khả năng làm giảm hoạt tính của acid sorbic trong phomat. Qua đó, tga thấy rằng acid sorbic và các muối sorbate có tác dụng mạnh với nấm mốc, nấm men, ít có tác dụng đến vi khuẩn

2.8.4.2 Cơ chế kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật

Cơ chế này được giải thích một phần là do tác dụng của acid sorbic lên hệ enzyme trong tế bào vi sinh vật. Người ta cho rằng acid sorbic kìm hãm sự hoạt động của enzyme dehydrogennase có liên quan trong quá trình oxy hóa acid béo. Sự bổ sung acid sorbic dẫn đến sự tích lũy các aicd béo không no mà các acid này là sản phẩm trung gian của quá trình oxy hóa các acid béo bởi nấm men, nấm mốc. Điều này hạn chế chức năng của enzyme dehydrogenase và kìm hãm sự phát triển và quá trình trao đổi chất của tế bào vi sinh vật. Acid sorbic cũng kìm hãm các enzyme sulfhydryl. Những enzyme này đóng vai trò rất quan trọng trong tế bào vi sinh vật bao gồm: funmarase, aspartase, succinic dehydrogenase và alcohol dehydrogenase của nấm men.

(Phụ gia thực phẩm, ThS.Trần Xuân Hiển, 2011)

2.8.5 Liều lượng sử dụng

Acid sorbic và sorbate không độc với cơ thể người, khi cho vào sản phẩm thực phẩm không gây mùi hay vị lạ, không là mất mùi tự nhiên của thực phẩm và là chất bảo quản chống vi

27

sinh vật ít độc hại nhất thậm chí ở mức vượt quá liều lượng sữ dụng thông thường trong các sản phẩm thực phẩm.

Liều lượng thong thường cho phép sử dụng là 0.2%.

2.8.6 Ứng dụng

Sử dụng acid sorbic đem lại kết quả tốt trong công nghiệp chết biến rau quả, trong công nghiệp rượu nho, trong sản xuất đồ hộp…ở nồng độ 0,05-0,08% được sử dụng trong các sản phẩm: dưa cải, dưa chuột dầm dấm.. điều đáng chú ý là kali sorbic không ảnh hưởng đến vi khuẩn lactic của sản phẩm này. Vì vậy, nó hay được sử dụng nhiều trong quá trình lên men lactic, khi cần loại trừ sự có mặt của nấm men nấm mốc.

Acid sorbic thêm vào nước táo và một số nước quả nghiền khác với lượng 0,05-0,06% có thể bảo quản trong thời gian dài. Acid sorbic không tiêu diệt được vi khuẩn nên một số vi khuẩn có trong sản phẩm, đặc biệt là vi khuẩn lactic, vẫn có thể gây hư hỏng nước quả. Vì thế, người ta cần thanh trùng nước quả.

Ở nồng độ 5-15% acid sorbic được dùng để ngâm hoặc phun sương lên các sản phẩm rau quả sấy khô như nho khô, mận khô, mơ…có thể sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp với natri benzoate để bảo quản rượu anh đào.

Ở hàm lượng 0,05-1% được dùng để kéo dài thời gian sử dụng của các loại salad khác nhau như: trái cây trộn, cocktail trái cây, xà lách trộn.

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

2.9.1 Nguồn gốc

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.

2.9.2 Thành phần 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.

28

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.

2.9.3 Tinh bột biến tính

2.9.3.1 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.

2.9.3.2 Mục đích

Trong thực tế sản xuất, ứng với mỗi một sản phẩm thực phẩm thường đòi hỏi một 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.

2.9.3.3 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

2.9.4 Tính chất của hạt tinh bột

2.9.4.1 Tính chất nhớt – dẻo của hồ tinh bột

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.

2.9.4.2 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 ba giai đoạn:

- Đầu tiên các mạch được uốn thẳng lại.

29

- 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.

2.9.4.4 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.

2.9.4.5 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 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.

2.9.4.6 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.

2.9.5 Ứng dụng của tinh bột biến tính

Tinh bột hồ hóa trước được dùng trong chế biến các thực phẩm ăn liền như bánh pudding ăn liền, trong sản xuất bánh kẹo, soup, cream, các món tráng miệng ăn liền và trong các ngành công nghiệp khác như khoan giếng dầu nhằm giữ cho dung dịch khoan một lượng nước cần thiết.

30

Tinh bột thủy phân acid đặc biệt hữu dụng trong công nghệ sản xuất kẹo cần quá trình tạo gel. Các loại kẹo chứa tinh bột acid hóa thường mềm dẻo nhưng bền.

Dextrin có độ nhớt tương đối thấp, khả năng tạo màng tốt, một số loại có độ hòa tan trong nước cao, nên được dùng làm lớp phủ ngoài (coating) của các sản phẩm thực phẩm và có thể thay thế nhiều loại gum đắt tiền. Một số dextrin đặc biệt có độ nhớt cao được dùng làm chất thay thế cho chất béo (fat replacer) trong các sản phẩm bánh và sữa.

Trong thực phẩm, tinh bột oxi hóa thường được dùng trong bột nhào và bánh mì để bao bọc các nguyên liệu khác như thịt, cá, rau. Nó tạo cho bột nhào có độ kết dính tốt và tạo cấu trúc giòn cho sản phẩm khi chiên.

Tinh bột acetate thường dùng làm chất làm đặc và chất ổn định cho nhiều sản phẩm, bao gồm cả các sản phẩm cần bảo quản lạnh và lạnh đông. Tinh bột acetate thương mại thường không bền khi đông lạnh và rã đông như tinh bột hydroxypropylate.

Tinh bột octenylsuccinate được sử dụng làm chất ổn định trong các sản phẩm thực phẩm như các loại đồ uống và các loại nước xốt (salad dressing), làm tác nhân giữ mùi. Tinh bột octenylsuccinate có ái lực với các chất béo và dầu nên được dùng để thay thế cho gum arabic trong các hệ chất ổn định nhũ tương. Đây là ứng dụng quan trọng của tinh bột octenylsuccinate và là đặc điểm ưu việt của nó so với các tinh bột biến tính khác.

Hồ tinh bột phosphate có độ trong tốt, bền ở nhiệt độ thấp và có tính nhũ hóa. Tinh bột này thường được dùng để làm nước sốt do có khả năng cải thiện độ bền của hệ nhũ tương dầu và giấm. Tinh bột hydroxypropylate được dùng trong các sản phẩm cần nhiệt độ thấp hoặc các sản phẩm lạnh đông.

Tinh bột biến tính bằng cách tạo liên kết ngang được sử dụng nhiều trong công nghiệp thực phẩm trong các sản phẩm mà quy trình sản xuất đòi hỏi nhiệt độ, pH và sự khuấy trộn.

2.10 Hợp chất nitrat, nitrit

2.10.1 Nguồn gốc

Muối diêm là tên gọi dân gian cho hỗn hợp các muối nitrat, nitrit potassium KNO3, KNO2. Tiếng Pháp gọi hỗn hợp này là Saltpetre, tiếng Anh là Saltpeter hay Curing salt. Muối diêm hay Saltpeter cũng được dùng để gọi muối nitrat hay nitrit sodium vì chúng có những công dụng giống nhau trong chế biến thực phẩm.

Ký hiệu của muối nitrit potassium là E249, Nitrat potassium là E252.

Đa số chất potassium nitrat hiện nay được lấy ra từ những khu quặng mỏ nitrat sodium (NaNO3, nitratin).

Theo Liên hiệp hội Khoa học và kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, Hội hóa học TP. Hồ Chí Minh, nguồn gốc của nitrat, nitrit trong thức ăn gồm:

- Nguồn nitrat sinh ra từ phân hủy chứa các hợp chất nitrogen trong đất

- Nguồn nitrat thứ hai được tạo ra trong khí quyển

- Nguồn nitrat thứ ba được sinh ra là do con người đốt nhiên liệu hóa thạch

31

2.10.2 Cấu tạo hóa học

Hình 21: Công thức cấu tạo của natri trate và kali nitrate

2.10.3 Tính chất

Nitrit hay nitrat thêm vào thịt góp phần làm đỏ thịt. Đó là nguồn cung cấp NO kết hợp với hem trong myoglobin tạo thành sắc tố đỏ ổn định yếu nitroxymyoglobin. Tiếp theo chất này biến đổi thành dạng ổn định nitroxymyochromogen khi thịt được gia nhiệt.

Khi dùng nitrit, NO có được do sự khử NO2, có liên quan đến sự oxy hóa các chất trong thịt như: các chất có chứa nhóm –SH, các dehydrogenase thích hợp, một số hem.

Acid ascorbic thường được sử dụng kết hợp đẻ bảo đảm sự khử NO2 thành NO, đảm bảo lượng lớn myoglobin chuyển thành dạng nitroxymyoglobin và cuối cùng là nitroxymyochromogen tạo màu đỏ cho thịt.

Nitrit và nitrat làm tăng khả năng tiêu diệt vi sinh vật. Trong đó, natri nitrat ức chế sự tạo thành độc tố củ Cl.Botulinum. Samonella, E. Coli khó phát triển ở nhiệt độ 200C, với nồng độ 400 µg/ml nitrit và 4% muối. Tuy nhiên, nitrit không ức chế các loại bào tử.

Trong quá trình ướp, nếu dùng NaNO2 thừa sẽ sinh ra NO2 với tốc độ nhanh, NO2 có tính oxy hóa mạnh sẽ chuyển Fe2+ thành Fe3+ làm mất màu đỏ của thịt, tạo màu xanh sẫm cho thịt. Để khắc phục hiện tường này người ta dùng một ít NaNO3 trong hỗn hợp để tránh hiện tượng quá thừa NO2 ở dạng tự do. Tỉ lệ giữa NaNO2: NaNO3 phụ thuộc vào từng loại sản phẩm.

Sự chuyển thành NO3 thành NO2 được thực hiện bởi enzyme nitrat reductase (NADH2, nitratoxydoreductase), các vi sinh vật chịu muối, chịu ẩm,…( Lê Mỹ Hồng, 2000).

2.10.4 Phương pháp sử dụng

Nitrit đem hòa tan rồi pha thành dung dịch 1%. Sử dụng dung dịch này để ngâm nguyên liệu thủy sản hoặc đem đi chế thành đá băng để ướp lạnh nguyên liệu thực phẩm thủy sản.

Có thể pha muối nitrit vào dung dịch nước muối NaCl bảo hòa thì hiệu quả bảo quản sẽ tốt hơn. [Nitrit] trong nước muối bảo hòa là 0.5%.

2.10.5 Cơ chế tác động

Nitrit không ngăn được sự sinh trưởng của vi sinh vật

Cơ chế tác động lên vi sinh vật: các Nitrit làm giảm sự tang pH ở bề mặt nguyên liệu thủy sản và làm chậm lại sự tạo thành Tyrosine, ngăn cản sự khử oxy + Trimethylamine thành Trimethylamine.

32

Nguyên liệu thủy sản ngâm 3 phút trong dung dịch có [Nitrit]=1% nói trên rồi đem đi bảo quản ở nhiệt độ 250C (nhiệt độ mát nhỏ, nhiệt độ phòng 280C), sau 3 ngày mới bắt đầu bốc mùi; trong khi ở mẫu đối chứng không xử lí sau 1.5 ngày là không ăn được nữa.

Nếu sau khi ngâm 3 phút trong dung dịch 1% Nitrit, nguyên liệu thủy sản được vớt ra, đem bảo quản bằng nước đá thì có thể kéo dài thời gian bảo quản tươi trên thuyền đánh cá thêm vài ngày nữa (so với loại không xử lí). Nước đá sử dụng ở đây là loại chứa 1% nitrit.

2.10.6 Ứng dụng

Thường được sử dụng kết hợp với muối và acid ascobic để làm tăng giá trị cảm quan và có tác dụng bảo quản trong các sản phẩm từ thịt động vật như thịt, cá xông khói, thị gà, vịt quay…

2.10.7 Liều lượng sử dụng và độc tính

Hàm lượng thường dùng là 150mg/1kg sản phẩm, tương đương với tỷ lệ 0.015%.

Các nitrit có thể sinh ra các chất gây ung thư (ví dụ: Nitrosamine) khi gia nhiệt nguyên liệu trong quá trình chế biến sau này chính vì thế, ở các nước phát triển, người ta cấm sử dụng nitrit trên nguyên liệu thực phẩm nói chung.

Tuy nhiên, theo tiêu chuẩn vệ sinh thực phẩm lượng tồn dư nitrit trong nguyên liệu thực phẩm < 15mg % thì không ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng.

Các nitrit làm cho các nguyên liệu thủy sản màu nhạt hay bị biến vàng.

2.11 Natri ascorbate

Hình 22: Công thức hóa học Natri ascorbate

Natri ascorbate được dùng phổ biến trong sản phẩm thịt muối nhằm mục đích phát triển và ổn đinh màu của thịt muối.

Chức năng của ascorbate trong sản phẩm thịt muối là góp phần hạ thấp metmyoglobin, đẩy nhanh tốc độ ướp muối.

Ngoài ra, lượng ascorbate thừa hoạt động như một chất chống oxi hóa sẽ làm ổn định cả màu lẫn mùi vị, ngăn cản sự phát triển của mùi ôi khét và ngăn cản sự phai màu của thịt khi để ngoài ánh sáng. Bên cạnh đó, ascorbate có thể làm giảm hoặc loại trừ nitrosamine ở nồng độ 500ppm.

33

III. Quy trình sử dụng phụ gia dùng trong chế biến thủy sản

3.1 Quy trình chế biến chả viên cá thác lác

3.1.1 Quy trình tổng quát

Hình 23: Quy trình chế biến chả viên cá thát lát

Bảng 6: Thành phần nguyên liệu, phụ gia phối trộn

34

Nguyên liệu

Xử lý

Phối trộn:

Quết 15 phút

Nhiệt độ 50C

Phụ gia, gia vị

Tạo viên

Định hình

Nhiệt độ 350C

Thời gian 20 phút

Bao gói

Sản phẩm

Gia nhiệt

Nhiệt độ 900C

Thời gian 20 phút

Nguyên liệu Tỷ lệ (% so với khối lượng cá)

Bột mì 12

Gluten 6

Lòng trắng trứng 4

Muối 3

Đường 3

Bột ngọt 2

Bột tiêu 1,5

Bột hành 1,5

Sorbitol 2

Polyphotphat 0,5

Carrageenan 0,4

Nước 30

Gluten: Gluten là protein có trong bột mì, là chất thường được dùng để hỗ trợ việc tạo gel ở các sản phẩm dạng định hình.

3.1.2 Giải thích quy trình3.1.2.1 Nguyên liệu

Chọn nguyên liệu cá thát lát còn tươi, nguyên vẹn, cơ thịt săn chắc, màu và mùi tự nhiên của cá. Nên chọn cá có kích thước lớn và đồng đều để thu hồi được lượng thịt cao. Nguyên liệu phải được bảo quản lạnh để tránh bị hư hỏng và biến đổi ảnh hưởng tới chất lượng cá cũng như khả năng định hình.

3.1.2.2 Xử lý

Nguyên liệu phải được rửa sạch trước khi đem đi xử lý để loại bỏ tạp chất. Cá được đặt trên bàn inox sạch sau đó dùng dao sắc nhọn phi lê cá để tách lấy phần thịt phi lê ra. Kế tiếp dùng thìa inox nhanh tay nạo lấy phần thịt cá, tách riêng da và xương cá, thịt cá phải đặt trong thau sạch bên ngoài có ủ đá để giữ nhiệt độ khối cá thấp.         

3.1.2.3 Phối trộn

Phụ gia và gia vị được cân theo tỷ lệ đã chọn, hòa tan bột trong 2/3 lượng nước, đánh nhuyễn cho bột tan hết, cho từ từ hỗn hợp này vào thịt cá và quết. Thịt cá phải được làm lạnh xuống dưới 50C trước khi đem đi xay quết. Dao quết và máy quết phải được làm lạnh trước khi dùng. Máy quết nên dùng lọai hai vỏ, có một hộp chứa đá bọc bên ngoài. Quết cá trong khỏang 10 phút sau đó cho tiếp 1/3 lượng nước đá còn lại vào nhằm ổn định nhiệt độ lạnh cho khối cá. Tổng thời gian quết khỏang 10 - 15phút (tùy theo công suất máy quết), đến khi thịt cá thành một hỗn hợp dạng patê dẻo quánh, bóng mịn và không dính.         

35

3.1.2.4 Tạo viên – định hình

Cho khối thịt cá đã quết vào máy tạo viên, dùng thau nước có nhiệt độ khoảng 350C để phía dưới để hứng viên cá. Điều chỉnh kích cỡ viên cá theo ý muốn. Viên cá được định hình trong thau nước có nhiệt độ khỏang 350C trong thời gian 20phút.

3.1.2.5 Gia nhiệt

Sau khi định hình chả cá được đem đi luộc ở nhiệt độ 900C trong 20phút đến khi viên cá chín, màu trắng ngà và nổi hoàn toàn trên mặt nước. Vớt các viên cá ra rổ để ráo.3.1.2.6 Làm nguội

Các viên cá nhanh chóng được làm nguội bằng nước đá sạch nhằm tránh hiện tượng chín tiếp trong viên cá.          

3.1.2.7 Bao gói - Bảo quản

Để ráo rồi cho chả cá vào túi PE và hút chân không. Bảo quản lạnh.

36

3.2 Quy trình chế biến lạp xưởng cá tra

3.2.1 Quy trình tổng quát

Hình 24: Quy trình chế biến lạp xưởng cá tra

(Nghiên cứu chế biến lạp xưởng cá tra”, Trần Thị Thanh Thúy, 2009)

3.2.2 Giải thích quy trình

3.2.2.1 Xay và phối trộn

Tạo kích thước khối nguyên liệu nhỏ, tạo điều kiện cho quá trình phối trộn được dễ dàng và gia vị phân bố đều. Ngoài ra, quá trình xay còn góp phần làm đa dạng hóa các sản phẩm, làm lại cấu trúc thịt cá trong sản xuất lạp xưởng, xúc xích ( Hồ Minh Thảo, 2007a).

37

ChầnMuối

Chất tạo ngọt (saccharine)

Tiêu

Bột ngọt

Rượu mai quế lộ

Rửa

Sấy

Bao gói

Bảo quản

Nhồi ruột

Châm định hình

Dè cá

Mỡ heo

Xay thô Cắt nhỏ

Phối trộn

Bột mì

Polyphosphate

Nitrat, nitrit

Natri ascorbate

Kali sorbate

3.2.2.2 Chần

Chần nhằm mục đích vô hoạt enzyme vì trong quá trình sấy khô và làm lạnh đông thực phẩm nhiệt độ chế biến cực đại không đủ làm vô hoạt enzym. Nếu thực phẩm không được chần, những sự thay đổi không mong muốn về tính chất cảm quan và giúa trị dinh dưỡng sẽ xay ra. Ngoài ra, quá trình chần còn làm giảm đi đáng kể vi sinh vật trên bề mặt thực phẩm do đó tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình bảo quản tiếp theo. (Hồ Minh Thảo, 2007a).

3.2.2.3 Nhồi ruột

Ruột sử dụng có thể là ruột tự nhiên (ruột heo, bò, cừu) hay ruột nhân tạo (ruột collagen, cellulose) tùy theo từng loại sausage. Nó xác định kích thước và hình dạng của sausage.

Sử dụng ruột để dờn nhằm hạn chế nấm mốc, vi sinh vật xâm nhập, giúp quá trình chuyên chở và vận chuyển dễ dàng. Ruột phài chắc và có tính co giãn giúp quá trình dồn thịt được chặt. Ruột không những chịu được áp lực trong quá trình dồn mà còn chịu được lực ép khi buộc và chịu được nhiệt trong quá trình làm chín, không được dồn quá chặt hoặc quá lỏng.

3.2.2.4 Châm định hình

Lạp xưởng sau khi nhồi được châm thủng bằng kim. Mục đích của quá trình này tạo điều kiện cho quá trình thoát ẩm khi sấy (Lê Bạch Tuyết, 1994).

3.2.2.5 Rửa

Sau khi định hình, sản phẩm được rửa lại bằng cách nhúng vào nước nóng có nhiệt độ 60-700C. Mục đích là làm sạch mặt ngoài và các lỗ kim châm không bị bịt kín, tạo điều kiện cho công đoạn sấy (Lê Thị Tuyết, 1994).

3.2.2.6 Sấy

Quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng nhiệt gọi là sấy. Mục đích của quá trình sấy là làm giảm lượng ẩm của sản phẩm nhằm kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm.

Bản chất của quá trình sấy là sự bốc hơi nước của sản phẩm bằng nhiệt độ bất kỳ, là quá trình khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và trong vật liệu, nói cách khác là do chênh lệch áp suất hơi riêng phần của ẩm trên bề mặt và trong vật liệu và môi trường xung quanh.

Biến đổi vật liệu trong quá trình sấy

- Biến đổi vật lý

Khuếch tán ẩm: trong giai đoạn đầu của quá trình sấy, ẩm khuếch tán từ ngoài vào trong vật liệu do dãn nỡ vì nhiệt. Đây là sự dời ẩm gây nên do sự chênh lệch nhiệt độ các phần khác nhau của vật liệu sấy.

Ngoài sự khuếch tán ẩm, trong quá trình sấy còn có hiện tượng chuyển pha từ lỏng sang hơi của ẩm và có ảnh hưởng đến hệ keo trong quá trình sấy, tùy tính chất vật liệu có chứa keo háo nước hoặc keo kỵ nước..

38

- Biến đổi hóa học

Biến đổi hóa học trong quá trình sấy xảy ra theo hai khuynh hướng. Khuynh hướng thứ nhất là tốc độ phản ứng hóa học tăng lên do nhiệt độ vật liệu tăng lên như phản ứng oxy hóa khử, phản ứng maillard- là phản ứng tạo màu không enzyme của protein và đường khử, phản ứng phân hủy protein giảm khả năng thích nghi với sự tách nước. Trong khi đó, ở khuynh hướng thứ hai thì tốc độ phản ứng hóa học chậm đi do môi trường nước bị giảm dần ví dụ như một số phản ứng thủy phân. Thông thường, trong hai xu thế trên thì xu thế một trội hơn

- Biến đổi sinh hóa

Trong giai đoạn đầu của quá trình sấy, nhiệt độ vật liệu tăng dần và chậm tạo ra sự hoạt động mạnh mẽ của các hệ enzyme nhất là các enzyme oxy hóa khử, gây ảnh hưởng xấu đến vật liệu. Ở giai đoạn sấy vật liệu tiếp theo thì hoạt động và lượng nước giảm. Còn ở giai đoạn sau khi sấy thì một số enzyme nhất là enzyme oxy hóa khử không bị hoàn toàn đình chỉ mà tiếp tục hoạt động yếu trong thời gian bảo quản và tới một giai đoạn có thể phục hồi khả năng hoạt động.

- Biến đổi sinh học

Cấu tạo tế bào: thường xảy ra hiện tượng tế bào sống biến thành tế bào chết do nhiệt độ làm biến tính không thuận nghịch chất nguyên sinh và mất nước. Ngoài ra còn làm biến đổi cấu trúc mô nhất là các mô che chở và mô dẫn.

Vi sinh vật: có tác dụng làm yếu hay tiêu diệt vi sinh vật trên bề mặt vật liệu. Tuy nhiên bào tử vi sinh vật hầu như không bị tiêu diệt trong quá trình sấy.

Dinh dưỡng: sản phẩm khô thường giảm độ tiêu hóa.

- Biến đổi cảm quan

+ Màu sắc: cường độ màu thường tăng lên. Vật liệu có màu thẫm, màu nâu do phản ứng caramen hóa, phản ứng tạo melanoidin và oxy hóa các polyphenol…

+ Mùi: một số chất thơm bay hơi theo ẩm và do bị nhiệt độ phân hủy gây tổn thất chất thơm.

+ Vị: do độ ẩm giảm nên nồng độ chất vị tăng lên, cường độ vị tăng lên nhất là vị ngọt và vị mặn.

+ Trạng thái: gắn liền với các biến đổi vật lý và hóa lý như tăng tính đàn hồi, tính dai, tính vón cục, tính giòn hoặc có biến đổi về hình dạng…(Lê Bạch Tuyết, 1994).

39

Tài liệu tham khảo

[1]. Dự án cải thiện chất lượng và xuất khẩu thủy sản – Hiệp hội chế biến và xuất khẩu thủy sản Việt Nam, 1999. Chế biến Surimi và các sản phẩm thủy sản gốc surimi. NXB Nông nghiệp.

[2]. Trần Đình Toại, Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải, Nguyễn Bích Thủy, Trần Thị Hồng, “Carrageenan từ rong biển sản xuất và ứng dụng, 2006, NXB Khoa học và Kỹ thuật.

[3]. Trần Xuân Hiển, Giáo trình “ Phụ gia thực phẩm”, 2011, Bộ môn Công Nghệ thực phẩm, khoa NN – TNTN, trường ĐH An Giang.

[4]. Phan Thị Thanh Quế, Giáo trình “ Công Nghệ chế biến thủy sản”, 2005, khoa NN và Sinh học ứng dụng, ĐH Cần Thơ.

[5]. Nguyễn Văn Mười, Bài giảng “Công nghệ chế biến thịt”, 2001, Đại học Cần Thơ.

[6]. Lê Mỹ Hồng, “Kỹ thuật chế biến đồ hộp cá – thịt”, 2009. Đại học Cần Thơ.

[7]. Nguyễn Lý Bình, “Phụ gia trong chế biến thực phẩm”, 2005, Đại học Cần Thơ.

[8]. Trần Thị Thanh Thúy, Đề tài Khóa luận tốt nghiệp “ Nghiên cứu chế biến lạp xưởng cá tra”, 2009, bộ môn Công Nghệ thực phẩm, khoa NN – TNTN,trường ĐH An Giang.

[9]. Lê Thị Bạch Tuyết, “Các quá trình công nghệ cơ bản trong sản xuất thực phẩm”, 1994, NXB Giáo dục Hà Nội.

[10]. Hồ Minh Thảo, Tài liệu giảng dạy môn “ Truyền nhiệt – sấy”, 2007, bộ môn Công Nghệ thực phẩm, khoa NN – TNTN, trường ĐH An Giang.

[12]. Hồ Minh Thảo, “Nguyên lý các quá trình chế biến cơ bản trong công nghệ thực phẩm”, 2007, bộ môn Công Nghệ thực phẩm, khoa NN – TNTN, trường ĐH An Giang.

40