Các phụ gia có nguồn gốc từ polysaccharide

LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, chất lượng sống của con người ngày càng được nâng cao nên yêu cầu, thị hiếu trong việc thưởng thức thực phẩm cũng đa dạng và khắt khe hơn. Vì thế, việc sản xuất thực phẩm ngày nay không chỉ đòi hỏi cung cấp năng lượng mà còn phải đáp ứng về mặt cảm quan. Do đó, trong quá trình sản xuất ngoài những nguyên liệu chính người ta còn thêm một số chất phụ gia nhằm có được một số tính chất mong muốn nào đó để cho sản phẩm được dai, giòn, có màu sắc hoặc mùi vị hấp dẫn người tiêu thụ hơn v v. Hiện nay, các chất phụ gia được dùng thường được chiết xuất từ thiên nhiên nhằm bảo vệ sứa khỏe con người. Trong đó, phải kể đến các chất phụ gia có nguồn gốc từ polysaccharide. Polysaccharide được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm như các chất tạo độ đặc hay tạo gel (tinh bột, alginat, pectin, guaran gôm), chất làm bền nhũ tương, chất độn v v. Vì thế, bài tiểu luận này nhóm em xin trình bày một số tìm hiểu về các phụ gia có nguồn gốc từ polysaccharide. I. Polysaccharide: I.1. Giới thiệu chung: Polysaccharide là các cacbohydrat khối lượng phân tử cao. Chúng được xem như các polyme ngưng tụ trong đó có các monosaccharide (hay các dẫn xuất như axit uronic, đường amino) được liên kết với nhau bằng liên kết glucozit, tách loại các phân tử nước theo phương trình

doc69 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 26/01/2013 | Lượt xem: 3114 | Lượt tải: 19download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Các phụ gia có nguồn gốc từ polysaccharide, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ít thay đổi. Ở pH 600C, mặt khác cũng có thể giữ một cấu hình giống như hình que nhỏ ở khoảng nhiệt độ 400C liên kết hydro giữa phân tử của agarose có thể xảy ra, ngay cả ở nồng độ thấp. Các liên kết hydro nội và giữa phân tử là những yếu tố tạo gel với nhiệt độ cao (600C) và vì những phân tử polyme liên kết chặt cho nên chúng không hoà tan trong nước lạnh, mặt ngoài được bao quanh bởi cacbon kỵ nước và các nguyên tử hydro. Những nghiên cứu ở nhiệt độ cao hơn 900C cho thấy, do động năng và chuyển động Brown của polyme và phân tử nước tăng cho nên các phân tử agarozơ hydrat hoá phân ly. Hình 4.8: Mô hình tương ứng của liên kết hydro nội và giữa của những phân tử agarose trong dung dịch nước Khi dịch aga được làm lạnh, các mạch xoắn có xu hướng tự nhóm lại những vòng xoắn ốc đôi quay trái tạo thành những nhóm kỵ nước, nghĩa là những cầu nối oxy của 3,6-anhydro-α-L-galactozơ tự sắp xếp đối mặt nhau, quay về hướng bên trong. Sự sắp xếp này hình thành mạng lưới sơ cấp của sự tạo gel và thiết lập giữa mạch các liên kết hydro làm bền vững toàn bộ mạng lưới. Số lượng liên kết hydro tăng cho đến khi nhiều mạch chập lại với nhau tạo thành cấu trúc có xu hướng đẩy nước, mà người ta gọi là sự co gel tách nước. Nếu thêm vào dung dịch tố chất cố định hydro, nó sẽ ngăn trở sự hình thành liên kết hydro, dung dịch sẽ không đặc lại để tạo gel mà ở trạng thái keo giống gelatin. Có một số aga có thể tạo gel mạnh khi tách nước, lượng liên kết hydro tập hợp lớn đến mức có thể chống lại sự bẻ gãy, ngay cả khi đun nóng mạnh; trong trường hợp đó aga trở nên không tan. Sự có mặt của liên kết hydro cũng là nguyên nhân của hiện tượng từ trễ (hysteresis) khi mà nhiệt độ đông và nhiệt độ tan của một gel là khác nhau. Gel aga 1,5% từ Gracilaria heteroclâd có khoảng nhiệt độ từ trễ rộng hơn 400C trong phạm vi từ 42-450C. Sự khác nhau giữa nhiệt độ tan (85-900C) và nhiệt độ đông (32-450C) là tính chất ngoại lệ so với các chất keo khác. Khi tạo gel, cầu nối hydro tạo thành làm tăng tính bền vững của cấu trúc mạch aga chống lại một cách mãnh liệt sự phân ly của những đường xoắn kép ngay cả khi tăng khá mạnh nhiệt độ và chuyển động Brown. Sự thay đổi độ nhớt dung dịch nóng cũng là một tính chất đặc biệt của aga. Nếu như độ nhớt của aga ở 850C được xác định là V1, sau khi làm lạnh dung dịch người ta nhận thấy rằng độ nhớt của dung dịch khi đun nóng ở 850C cao hơn độ nhớt V1 lúc đầu. IV.5. Trọng lượng phân tử aga: Khả năng tạo gel cũng bị ảnh hưởng bởi trọng lượng phân tử và sự phân bố trọng lượng phân tử. Độ bền chắc của gel có mối tương quan rõ ràng và chặt chẽ với trọng lượng phân tử. Dưới một giới hạn nào đó của trọng lượng phân tử mạng lưới gel không thể hình thành và đến một giới hạn trên nào đó, mạng lưới gel được hình thành, tạo khả năng hình thành gel độc lập với trọng lượng phân tử. Ngược với quá trình tạo gel, quá trình tan của gel phụ thuộc mạnh vào trọng lượng phân tử của aga, điểm tan tăng theo trọng lượng phân tử. Hơn nữa, quá trình chuyển hoá sol-gel dễ bị lẫn lộn do ảnh hưởng của sự phân bố trọng lượng phân tử, hoặc sự hình thành “những vùng giao điểm” do ảnh hưởng tương tác của các mạch phân bố có chiều dài khác nhau nhiều. Nghiên cứu các đặc tính phân tử của aga tự nhiên từ một số mẫu Graciliaria cho thấy trọng lượng phân tử của các polyme sau khi chiết nằm trong khoảng 40.000-300.000. IV.6. Phân loại aga: Theo truyền thống, với những tính chất tạo gel khác nhau có ba dạng aga được thừa nhận: dạng thực phẩm, dạng có phản ứng với đường và dạng vi khuẩn học. Dạng phản ứng với đường, mà độ bền chắc của gel tăng khi thêm đường vào dung dịch aga. Dạng aga vi khuẩn học là aga được tinh chế có các tính chất hoá lý tương tự agarozơ trung tính (agarozơ lý tưởng là aga dạng trung tính không có gốc OSO3- cũng như gốc khác, mà chỉ có β-D-galactopyranozơ và 3,6-anhydro-α-L-galactozơ, điều mà trong thực tế không thể đạt được). Dạng aga vi khuẩn học chiếm 4-5% tổng giá trị aga và hai nơi cung cấp chính là Mỹ và Anh. Trong thực tế, agarozose luôn có một lượng rất nhỏ gốc OSO3- và vết của một vài gốc lạ như 2-O-metyl-3,6- anhydro-α-L-galactozơ. Aga vi khuẩn học thường được sản xuất từ Gelidium và Pterocladia; aga thực phẩm và phản ứng đường có nhiệt độ tạo gel trên 400C từ Gracilaria, còn agarozơ thì thường được sản xuất từ Gelidium. IV.7. Quy trình sản xuất aga tại Việt Nam: Sơ đồ công nghệ sản xuất aga tại Việt Nam Rong nguyên liệu Xử lý kiềm NaOH (3-4%) t0C (90±2) t=1-1,5giờ Rửa trung tính Axit citric và axit sulfuric Xử lý axít t = 30 phút Rửa sạch axit Axit axetic Hàn the Nấu chiết Lọc trong Tẩy trắng (NaOCl, H2O2) Làm đông cắt sợi Lạnh đông Tan đá Sấy khô Đóng gói Nghiền nhỏ bột Ở Việt Nam, công nghệ chế biến aga được triển khai từ 1972 ở Hải Phòng và hiện nay thêm một số cơ sở ở Thành phố Hồ Chí Minh. Sản phẩm aga làm ra mới chỉ được sử dụng trong ngành chế biến thực phẩm và đáp ứng phần nào nhu cầu trong lĩnh vực nuôi cấy mô ở trong nước. Công nghệ chế biến aga tại Việt Nam về cơ bản giống với quy trình sản xuất aga trên Thế Giới. V. Pectin: V.1. Nguồn gốc: Pectin là một polysaccharide có nhiều ở quả, củ, hoặc thân cây. Tham gia xây dựng cấu trúc tế bào thực vật, duy trì hình dáng và sự vững chắc của trái cây. Đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất khi chuyển hóa các chất và trong quá trình chín của quả. Ở thực vật pectin tồn tại chủ yếu ở 2 dạng: pectin hòa tan và protopectin không hòa tan. Dưới tác dụng của axit, enzyme protopectinase hoặc khi gia nhiệt thì protopectin chuyển thành pectin hòa tan. Pectin hòa tan là polysaccharide cấu tạo bởi các gốc axit galacturonic trong đó có một số gốc axit có chứa nhóm thế metoxyl. V.2. Cấu tạo: Hình 5.1: Cấu tạo 1 đơn vị của chuỗi pectin Hình 5.2: Cấu trúc của pectin Là polysaccharide dị thể, mạch thẳng, là dẫn xuất của axit pectic. Axit pectic là một polymer của acid D-galacturonic, liên kết với nhau bằng liên kết 1-4 glucoside. Mỗi chuỗi gồm khoảng 10000 phân tử Galacturonic tạo thành một phân tử pectin có phân tử lượng rất lớn.  Tên gọi pectin dùng để chỉ chuỗi polygalacturonic metyl hóa 100%. Tên gọi axit pectinic dùng để chỉ hợp chất được metyl hóa thấp hơn 100%. Còn tên gọi axit pectic để chỉ axit polygalacturonic hoàn toàn không chứa nhóm metoxy. Trong thực tế tên gọi pectin là dùng để chỉ cả pectin và pectinic. Chiều dài của chuỗi axit polygalacturonic có thể biến đổi từ vài đơn vị đến hàng trăm đơn vị axit galacturonic. V.3. Nguồn nguyên liệu chứa pectin: Trong công nghiệp, pectin được thu nhận từ dịch chiết của các nguyên liệu thực vật thường là táo hay các loại quả có múi: cam, quýt, bưởi… Thành phần và hàm lượng của pectin trong các loại quả tính theo % như sau: Tên rau, quảTinh bộtĐườngPectinXenlulozaSaccarozaGlucozaFructozaTổngKhoai tây17,70,60,20,10,90,71,0Cải bắp00,12,61,64,30,31,2Cà rốt03,72,9-6,60,41,0Cà chua 50% hay MI > 7%. Pectin có độ methoxyl hóa thấp (Low Methoxyl Pectin_LMP): DE 50%, pH 3-3.5, [pectin] 0.5-1%. Đường saccarose có khả năng hút ẩm cao nên nó làm giảm mức độ hydrat hóa của phân tử pectin trong dung dịch, pH thấp làm giảm độ tích điện của các phân tử. Vì vậy các phân tử có thể tiến lại gần nhau hơn để tạo thành liên kết nội phân tử và tạo gel. Liên kết hydro được hình thành giữa các phân tử có thể là hydroxyl-hydroxyl, carboxyl-carboxyl hoặc hydroxyl-carboxyl. Gel tạo thành sẽ có tính mềm, dẻo, dính. Cấu trúc của gel phụ thuộc vào hàm lượng đường, pH, hàm lượng pectin, loại pectin và nhiệt độ. Lưu ý không nên dùng pH quá thấp sẽ gây ra hiện tượng nghịch đảo một lượng đường saccarose lớn gây kết tinh glucose và hóa gel nhanh, gel bị vón cục. Khi sử dụng một lượng cố định bất cứ một loại pectin nào pH, nhiệt độ càng thấp và hàm lượng đường cao thì gel tạo thành càng nhanh. LMP: Tạo gel bằng liên kết với ion Ca2+ Pectin có hàm lượng nhóm metoxyl thấp khi có sự tham gia của các ion kim loại nhiều hóa trị như Ca2+ và hàm lượng đường trên 35% thì nó sẽ tạo ra độ đông tụ bền vững. Vai trò của Ca2+ trong việc tạo gel là: các phân tử axit pectic tác dụng tương hỗ lẫn nhau nhờ các nhóm carboxyl tự do, các nhóm này lại liên kết nhau nhờ các ion Ca2+ thành khung bền vững. Gel tạo thành có tính đàn hồi cao. V.7. Vai trò của các chất trong quá trình tạo gel: V.7.1. Pectin: Nồng độ của phân tử pectin trong dung dịch càng lớn thì sự liên kết giữa các phân tử xảy ra càng nhanh và sự đông tụ được tạo ra càng bền. Nhưng không phải tất cả lượng pectin đều tham gia vào việc tạo đông tụ chính vì vậy độ bền gel không phải xác định theo số lượng nhiều ít mà xác định theo chiều dài mạch phân tử và mức độ metoxyl hóa. Pectin có chất lượng tốt sẽ tạo ra sợi chỉ dài và chắc trong quá trình đông tụ làm cho keo đàn hồi. V.7.2. Nước: Độ ẩm của khối keo tăng thì quá trình tạo keo càng nhanh. V.7.3. Đường: Vai trò của đường trong việc tạo đông là khử nước, giảm solvat hóa của các phân tử pectin, tùy thuộc vào số lượng và chất lượng mà dùng lượng đường khác nhau. Hàm lượng pectin càng cao, chất lượng tốt đòi hỏi hàm lượng đường trong sự tạo đông càng nhiều nhưng nếu sử dụng hàm lượng đường không đúng thì sẽ tạo gel không tốt. Nếu lượng đường cao quá so với hàm lượng pectin thì độ bền đông tụ giảm và tốc độ tạo đông giảm. Còn sử dụng quá ít thì gel tạo ra sẽ cứng. Khi sử dụng pectin chất lượng tốt, nồng độ của nó trong dung dịch là 0.6- 1% thì hàm lượng đường cần đạt tới 65%. V.7.4. Axit: Axit cho vào phải có mức phân ly cao hơn axit pectic như vậy nó sẽ ngăn chặn sự phân ly của axit pectic do đó các mixen pectic mất điện tích cùng dấu, chúng sẽ nối lại thành sợi dài. Khi cho axit vào thì ion hydro thay thế ion kim loại trong nhóm carboxyl của phân tử pectin. Muối của axit không tham gia vào tạo đông mà chỉ có axit pectic do đó khi thêm axit vào sẽ tăng tốc độ tạo đông. Hàm lượng ion hydro càng cao thì hàm lượng pectin dùng càng ít trong việc tạo đông trong khoảng nhất định. pH thích hợp nhất là từ 3-3.5. Hàm lượng đường tỷ lệ nghịch với hàm lượng axit đưa vào. V.8. Phương pháp sản xuất pectin trong công nghiệp: Vỏ trái cây có múi(cam, quýt, bưởi) Rửa Thủy phân Sấy khô Cô đặc, kết tủa Bảo quản Lọc Sản phẩm V.9. Ứng dụng của pectin trong công nghệ thực phẩm: Pectin là tác nhân tạo gel quan trọng nhất được sử dụng để tạo ra cấu trúc gel cho thực phẩm, chủ yếu là những thực phẩm có nguồn gốc rau quả. * Mứt trái cây và mứt đông Với sản phẩm này sử dụng pectin để tạo ra cấu trúc cho mứt để sản phẩm này có được mùi vị, trạng thái sản phẩm tốt nhất, giảm sự phân rã. Pectin có khả năng tạo gel nhanh có giá trị đặc biệt trong sản xuất mứt và đạt yêu cầu tốt nhất khi chúng không bị tác động trong suốt quá trình tạo gel. Đó chính là lý do pectin tạo gel chậm khi sử dụng vào các khâu vào hộp, đóng nắp, dán nhãn, xếp chồng. Hàm lượng sử dụng thường là 0.1-0.4%. Quá trình tạo gel của pectin có thể được tạo ra trong một quy trình lạnh bằng hai cách: - Trộn syrup đường pectin có pH = 2.9, có hàm lượng chất khô hòa tan từ 60-65%, pH dung dịch 3.8 - 4.2, cùng với dịch axit trái cây sẽ tạo ra pH khoảng 3. - Trộn dung dịch pectin có pH = 2.9, hàm lượng chất khô hòa tan là 25% với syrup đường để thu được hỗn hợp mới có hàm lượng chất khô khoảng 23%. LMP thường được ứng dụng trong mứt trái cây có hàm lượng chất khô 7, phân hủy ở pH = 5-7, phân hủy nhanh ở pH <5. 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 6.4: Các hình thức liên kết giữa carrageenan với protein 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 chất, 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. - 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 6.5: Tác dụng của nhiệt độ đối với cơ chế chuyển đổi từ dung dịch sang gel VI.6. 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 và bánh kẹo. 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 carrageenan, nó không gây độc, không có dấu hiệu gây viêm loét trên cơ thể và có thể sử dụng trong thực phẩm với một lượng không giới hạn. Tổ chức FDA của Mỹ đã xếp carrageenan vào danh mục các chất an toàn đối với các sản phẩm thực phẩm. Tính phổ biến của carrageenan được thể hiện ở 4 đặc điểm sau: - Tham gia như một chất tạo đông 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. Hình 6.6: Tỉ lệ sử dụng carrageenan trong các sản phẩm khác nhau * Ứng dụng trong công nghiệp sữa Carrageenan có khả năng liên kết với protein của sữa, làm cho hạt nhũ tương sữa – nước bền vững. Chính vì tính chất này mà carrageenan không thể thiếu được trong công nghiệp chế biến sữa. Sữa nóng có chứa carrageenan được làm lạnh sẽ tạo gel, giữ cho nhũ tương của sữa với nước được bền vững, không bị phân lớp. Tác nhân chính trong quá trình tạo gel là do liên kết giữ các ion sulfat với các đuôi mang điện của các phân tử protein và các cation Ca2+, K+ có mặt trong sữa. Mức độ tạo gel của carrageenan với sữa cũng khác nhau: κ–carrageenan và ι – carrageenan không tan trong sữa lạnh, λ – carrageenan tan trong sữa lạnh. Chính vì vậy, λ – carrageenan được ứng dụng nhiều hơn trong công nghệ chế biến sữa. * Ứng dụng trong công nghệ bia Carrageenan được sử dụng trong bia có tác dụng kết tủa protein hiệu quả, nhanh chóng, làm tăng công suất cho quá trình đun sôi hèm. Giúp cho quá trình lọc dễ hơn nên tiết kiệm bột trợ lọc. Nhờ hạn chế được vấn lạnh thời gian bảo quản kéo dài hơn. Lượng dùng chỉ cần rất thấp 15-30 ppm. Tiết kiệm chi phí đáng kể. Kết bông protein rất hiệu quả làm cho cặn hèm kết lắng rất nhanh Cải thiện quá trình lọc đáng kể Giảm lượng vẩn gây đục bia Tăng hương vị của bia thành phẩm Tăng khả năng ổn định của bia lạnh * Ứng dụng trong các ngành thực phẩm khác Carrageenan được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực chế biến thực phẩm khác nhau như: kem, chocolate, kẹo, phomat, bánh pudding, si rô, đồ uống lạnh, mứt ít đường và sữa chua… Trong sản xuất bánh mì, bánh bicquy, bánh bông lan…: carrageenan tạo cho sản phẩm có cấu trúc mềm, xốp. Trong công nghệ sản xuất chocolate: bổ sung carrageenan vào để làm tăng độ đồng nhất, độ đặc nhất định. Trong sản xuất kẹo: làm tăng độ chắc, độ đặc cho sản phẩm Trong chế biến thịt: carrageenan có khả năng tăng hiệu suất các sản phẩm bằng cách giữ nước bên trong sản phẩm Trong chế biến thủy sản: carrageenan được ứng dụng tạo lớp màng cho sản phẩm đông lạnh, làm giảm hao hụt về trọng lượng và bay hơi nước, tránh sự mất nước của thịt gia cầm khi bảo quản đông VII. Alginat: VII.1. Cấu tạo: Axit Alginic được Standford phát hiện ra vào năm 1881. Chiết xuất từ tảo nâu dưới dạng natri alginat có M = 20.000 – 60.000. Cấu tạo hóa học của axit alginic gồm hai phần: Do -D- Manuronic và - L-Gulurolic liên kết với nhau bằng liên kết 1-4 glucozit tạo ra: Tỷ lệ các axit này trong mạch phụ thuộc vào loài, vị trí thu hái và từng bộ phận trong tảo. Tỷ lệ M/G của các loài tảo nâu là 1:0,5 đến 1:3. Các loài tảo nâu như Macrocystis pyrifera ở Mỹ có tỷ lệ M/G = 1,55. Lominaria digitata ở nhật có tỷ lệ M/G = 1,6. Là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất algin. VII.2. Tính chất hóa lý: Các alginat tan trong nước tạo thành dung dịch giống sol aga. Dạng sol này khá nhớt thậm chí với nồng độ alginat thấp. Độ nhớt của dung dịch càng lớn khi khối lượng phân tử của alginate càng cao. Bột alginat rất dễ bị giảm độ nhớt nếu không được bảo quản ở nhiệt độ thấp. Độ nhớt của dung dịch alginat 5% sẽ bị giảm đi một nửa ngay cả khi bảo quản ở nhiệt độ 30 ± 20C trong thời gian 5 – 10 ngày. Thông thường độ nhớt của alginat thay đổi tùy theo từng loại alginat. Alginat bán trên thị trường có độ nhớt từ 5 – 7. Để bảo quản lâu dài phải cho thêm 0,1 – 0,2% các chất diệt vi khuẩn như axit benzoic, axit socbic...khi dùng cho thực phẩm. Còn nếu alginat dùng cho kỹ thuật thì có thể thêm focmandehyt hoặc pentaclorophenol. Khác với aga khi giảm nhiệt độ thì dung dịch alginat không đông lại ngay cả khi lạnh đông cũng như khi làm tan giá thì độ nhớt và bề ngoài đều không thay đổi. Các alginat có khả năng tạo gel khi có mặt các ion canxi như: canxiphotphat, canxi cacbonat, canxi citrate khi ở nhiệt độ phòng với pH = 4 – 10. Tham gia tạo gel trong trường hợp này các tương tác tĩnh điện (qua cầu canxi) đóng vai trò quan trọng. Trong dung dịch cation canxi tấn công vào các nhóm cacboxyl của alginat, một Ca2+ thay thế hai ion Na+ trong hai phân tử alginate liền kề nhau để tạo ra liên kết ngang giữa hai phân tử đó, đây là phản ứng khâu mạch. Phản ứng xảy ra trong toàn khối. Sau phản ứng, những liên kết ngang này tạo cho gel alginat có cấu trúc của một mạng polyme. Phản ứng xảy ra như sau: KnAlg + CaSO4  K2SO4 + Ca(Alg)2 Động học chỉ ra rằng sự chuyển sol thành gel ban đầu xảy ra rất nhanh khoảng 30 phút, sau đó cân bằng dịch chuyển từ từ trong khoảng 24 – 48 giờ tùy thuộc thành phần hóa học của alginat. Nguồn cung cấp ion Ca2+ có thể là CaCl2 hoặc CaSO4. Nếu dùng CaCl2 làm tác nhân phản ứng thì tốc độ đóng rắn sẽ lớn hơn rất nhiều so với dùng CaSO4. Chỉ vài phút toàn bộ sol của alginat chuyển thành canxi alginate không tan. Do khả năng tan của CaCl2 lớn hơn CaSO4 nên tốc độ cung cấp ion Ca2+ lớn hơn dẫn đến phản ứng hoàn toàn nhanh. Các alginat có khả năng tạo màng rất tốt. Màng alginat rất đàn hồi, bền, chịu dầu và không dính bết. Có thể tạo màng alginate bằng các phương pháp: Cho bốc hơi một lớp dung dịch alginat hòa tan trên một bề mặt phẳng. Dùng chất kết tủa thích hợp để xử lý màng từ alginat hòa tan. Tách amoniac ra khỏi màng của dung dịch kẽm alginat, nhôm alginat, đồng alginat hoặc bạc alginat hòa tan trong ammoniac dư. Các alginate tích điện âm nên có thể tạo keo tụ với các chất tích điện dương. Ví dụ nhôm alginat và nhôm sunfat tạo ra những băng nối dùng trong xử lý nước. Este hydroxypropylic của alginat đặc biệt rất hòa tan trong môi trường axit. VII.3. Các phương pháp tách chiết alginat: VII.3.1. Phương pháp điện phân: Phương pháp này cho phép chiết xuất alginat trực tiếp từ rong bằng cách sử dụng dung dịch NaCl hoặc KCl hoặc Na2SO4 làm chất điện môi, dùng điện cực kẽm làm catot. Ở anot thu được natri alginate (hoặc kali alginat), ở catot thu được alginate kết tủa. Các sản phẩm phụ sinh ra trong quá trình điện phân là Cl2, NaClO. Chính những sản phẩm phụ này được sử dụng để tẩy trùng và tẩy trắng alginat, việc tẩy trắng phụ thuộc vào nồng độ NaCl. Dùng dòng điện một chiều 3,56 A/dm2 nồng độ NaCl từ 0,8 – 1% là tốt nhất, nếu nồng độ cao hơn sẽ làm giảm hiệu suất và độ nhớt của alginate. Lượng điện tiêu thụ là 233kw.h/kg. VII.3.2. Phương pháp hóa học: Dựa trên các phản ứng hóa học, dùng các hóa chất thích hợp để tách axit alginic ra khỏi rong. Đây là phương pháp cổ điển , phương pháp này được thành một số phương pháp nhỏ khác nhau tùy thuộc vào yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chiết và chất lượng sản phẩm. Để thu được hiệu suất cao người ta tiến hành chiết nhiều lần (2 – 3 lần) rồi gộp các lần chiết lại. Để tách riêng alginat có độ nhớt khác nhau người ta thu sản phẩm riêng lẻ tại mỗi lần chiết. Lần chiết sau cho alginat có độ nhớt cao hơn lần chiết trước. Điều này là do các phân tử axit alginate trong rong có phân tử lượng không đều, ở cùng nhiệt nhiệt độ. Các phân tử nhỏ hơn sẽ có phản ứng với cacbonat kim loại kiềm nhanh hơn so với các phân tử lớn. Tốc độ phản ứng của chúng thay đổi theo nhiệt độ và khả năng phản ứng của chúng tăng lên theo thời gian ngâm chiết. Vì vậy bằng cách thay đổi thời gian hoặc nhiệt độ ta có thể tách riêng alginat có phân tử lượng khác nhau. Phương pháp hóa học rẻ tiền hơn phương pháp điện phân, nó thuận tiện trong sản xuất và không đòi hỏi thiết bị phức tạp. Các bước chính được thực hiện bằng sơ đồ sau: VII.4. Ứng dụng chung: Các alginat có ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm. Trong đó Natri alginat được sử dụng nhiều nhất. Natri alginat là hợp phần tạo kết cấu cho nhiều thực phẩm. Trước hết nó làm chất làm đặc, làm dày để ổn định các bọt cũng như để tạo cho nước quả đục những thể đặc biệt. Natri alginat cũng được dùng làm chất bảo vệ các kem đá với những tác dụng: ngăn ngừa tạo các tinh thể đá khô, ức chế hoàn toàn sự tạo tinh thể lactoza, nhũ hóa các cầu béo, làm bền bọt, tạo độ nhớt cao, tạo gel có khả năng giữ nước tốt và làm cho kem không bị chảy. Với những thực phẩm có độ axit cao không thể dùng natri alginat được thì propylen glycolalginat là chất thay thế rất tốt vì nó bền được cả trong vùng pH = 0-3. Một hợp chất của axit alginat có tên là lamizell là một alginat kép của natri và canxi với một tỷ trọng nhất định. Lamizell tạo được một độ nhớt đặc biệt và có khả năng ăn ngon miệng do đó rất được quan tâm trong sản xuất thực phẩm. Alginat cũng được dùng trong thực phẩm hạn chế tăng trọng vì 1g alginat chỉ cung cấp khoảng 1,4 kcal. Trong công nghiệp dệt alginat được dùng để hồ vải và in hoa. Alginat là thành phần không thể thiếu được của thuốc hàn răng. Hiện nay người ta dùng trietanolamin alginat cho hiệu quả rất tốt. Đặc biệt alginat được dùng làm chất mang rất tốt trong kỹ thuật cố định tế bào. Trộn đều dung dịch natri alginat 4% với dung dịch tế bào vi sinh vật (10-30g trọng lượng khô của tế bào trong 100ml). VIII. Chitin: VIII.1. Đặc điểm cấu tạo: Cấu trúc hóa học của chitin là polysaccharide mạch thẳng, có thể xem như là dẫn xuất của xenlulozo, trong đó nhóm (-OH) ở nguyên tử C(2) được thay thế bằng nhóm axetyl amino (NHCOCH3). Như vậy chitin là poly (N-axety2-amino-2-deoxi--d-glucopyranozo) liên kết vói nhau bởi các liên kết -(C-1-4) glycozit. Hình 8.1: Cấu tạo của chitin Chitosan là dẫn xuất đề axetyl hóa của chitin, trong đó nhóm (-NH2) thay thế nhóm (-COCH3) ở vị trí C(2). Chitosan được cấu tạo từ các mắt xích D-glucozamin liên kết với nhau bởi các liên kết -(1,4)-glycozit. Do vậy, chitosan có thể gọi là poly -(1,4)-2-amino-2-deoxi-d-glucozo. Hình 8.2: Chitosan Hình 8.3: (1) Chitin, (2) Chitosan, (3) Xenluloza VIII.2. Tính chất: Là một vật thể màu trắng vô định hình không mùi. Có thể tan trong ordinetthylactamine (DMA) có chứa 8% lithium choloride hoặc axit đậm, không tan trong nước, axit loãng, sút, cồn hoặc các dung môi hữu cơ khác. Trong tự nhiên chitin tồn tại phổ biến trong vỏ ngoài của các loại nấm khuẩn, thực vật bậc thấp, các loại động vật giáp xác như tôm, cua, côn trùng và trong màng tế bào của các động vật cao cấp... VIII.3. Ứng dụng: Cả chitin và chitosan đều có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và cuộc sống. Đặc biệt là trong chế biến và bảo quản thực phẩm. Các chế phẩm từ chitin có tính kháng khuẩn cao. Chitosan có khả năng ức chế hoạt động của một số loại vi khuẩn như E.Coli. Một số dẫn xuất của chitosan diệt được một số loại nấm hại dâu tây, cà rốt, đậu và có tác dụng tốt trong bảo quản các loại rau quả có vỏ cứng bên ngoài. Có thể bảo quản các loại thực phẩm tươi sống, đông lạnh khi bao gói chúng bằng các màng mỏng để phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường. Màng chitosan cũng khá dai, khó xé rách và tốt với môi trường. Một ứng dụng nữa của chitosan là làm chậm lại quá trình bị thâm của rau quả. Rau quả sau khi thu hoạch sẽ dần dần bị thâm, làm giảm chất lượng và giá trị. Nhờ bao gói bằng màng chitosan mà ức chế được hoạt tính oxy hóa của các polyphenol, làm thành phần của anthocyamin, flavonoid và tổng lượng các hợp chất phenol ít biến đổi, giữ cho rau quả tươi lâu hơn. IX. Dextran: IX.1. Cấu tạo và tính chất: Dextran là polysaccharide điển hình của vi sinh vật. Nó được tổng hợp từ chủng vi khuẩn Leuconostoc khi nuôi cấy trong môi trường chứa saccharose. Dextran bao gồm các D-glucopyranose gắn với nhau tại liên kết (1,6);(1,4) và (1,2). Dextran có khả năng hòa tan trong nước. Phân tử lượng vào khoảng 106. IX.2. Ứng dụng: Dextran được nhà hóa học người đức Schleibler mô tả đầu tiên và được cho phép dùng năm 1951 là một dung dịch 6%. Các dextran có phân tử lượng khoảng 7.104 – 9.104 được dùng làm chất thay thế huyết thanh rất hiệu quả. Dextran 70 là dung dịch keo ưu trương chứa 6% dextran trọng lượng phân tử cao, trung bình 70000. Liên kết polyme chủ yếu là liên kết 1,6 – glucosid. Dextran 70 giống albumin người về trọng lượng phân tử và tác dụng dược lý. Sau khi truyền tĩnh mạch tác dụng chủ yếu làm tăng thể tích tuần hoàn là do tác dụng thẩm thấu keo kéo nước từ gian kế tế bào vào trong lòng mạch máu. Dextran là nguyên liệu tổng hợp nhựa sephadex dùng để tạo nên các màng lọc phân tử. X. Các loại gôm: X.1. Gôm arabic: X.1.1. Tên gọi khác: Gôm Arabic (Acacia senegal); Gôm Arabic (Acacia seyal); Acacia gôm, Arabic gôm. X.1.2. Nguồn gốc: Gôm arabic là một trong những loại gôm được biết tới lâu đời nhất trên thị trường. Nó là các giọt gôm được làm khô, thường thu được từ các loại cây thuộc chủng Acacia, phân họ Mimosoideae và họ Leguminosae với khoảng 500 loài. Cây thường được trồng ở vùng khô hạn hay bán khô hạn phân bố ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới châu Mỹ, Ấn Độ, Úc, Trung Mỹ và Tây Nam Bắc Mỹ. Các vùng thu hoạch gôm quan trọng nhất là cộng hòa Xu đăng, sau đó tới Tây Phi. Một lượng lớn nhận được từ Nigeria, Tanzania, Marốc và Ấn Độ. Cây Acacia thường cao 4,57-6,096m. Gôm được tạo ra từ sự nứt gãy vỏ cây. Từ các vết thương tự nhiên này, các giọt gôm lớn rỉ ra, khi khô, chúng được lấy đi. X.1.3. Cấu tạo và tính chất: Gôm arabic là một polysaccharide tạo nhánh cao, hơi axit, tạo ra dung dịch nước có độ nhớt tương đối thấp. Mạch chính của polysaccharide được tạo thành từ các đơn vị D-galactopyranozơ liên kết bởi các liên kết β-D-(1,4) và β-D-(1,6). Các mạch bên được tạo thành từ các đơn vị D-galactopyranozơ thường được gắn bằng liên kết β-D-(1,3). Các gốc L-rhamnopyranozơ hay L-arabinofuranozơ được gắn với mạch bên này như các đơn vị cuối mạch. Các đơn vị D-glucuronic axit thường được gắn bằng liên kết β-D-(1,6) với các đơn vị D-galactozơ và các đơn vị L-arabinofuranozơ thường được gắn với các đơn vị D-glucuronic axit bằng liên kết 1,4. Khối lượng phân tử các gôm arabic trong khoảng từ 200.000 tới 270.000. Gôm arabic tan mạnh trong nước nhưng do khối lượng phân tử thấp và cấu trúc mạch nhánh nên nó phải được sử dụng ở nồng độ cao so với hầu hết các loại gôm khác để có thể ảnh hưởng đáng kể tới các giá trị độ nhớt. Gôm phản ứng với các polyme cationic như gelatin để tạo thành các giọt tụ được sử dụng với mục đích vi bọc. Gôm arabic từ cây Acacia senegal chứa khoảng: 3,8% tro, 0,34% N, 0,24% metoxyl, 17% axit uronic và sau đó là các thành phần đường sau khi thủy phân: 45% galactozơ, 24% arabinozơ, 13% rhamnozơ, 16% glucuronic axit và 15% 4-0-metyl glucuronic axit. Gôm là một phức polysaccharide có tính axit yếu được tạo dưới dạng hỗn hợp các muối canxi, magie và kali. Nó có khối lượng phân tử khoảng 580.000Da. Gôm từ các nguồn khác nhau cho sự khác biệt lớn về thành phần amino axit, hàm lượng axit uronic và khối lượng phân tử. Như một sản phẩm chính cho những ứng dụng thực phẩm, gôm arabic từ A.senegal đồng nhất về chất lượng. Ba phần chính đã được phân lập bằng sắc ký ái lực kỵ nước: một arabinogalactan (AG) khối lượng phân tử thấp, một phức AG-protein (AGP) khối lượng phân tử rất cao và một glycoprotein (GI) khối lượng phân tử thấp. Các thành phần này tương ứng chiếm 88%, 10% và 1% khối lượng phân tử và chúng chứa tương ứng 20, 50 và 30% polypeptit. Protein được sắp xếp bên ngoài các đơn vị AGP. Cấu hình chung của phân tử gôm arabic được mô tả bởi mô hình hoa của cây keo trong đó khoảng 5 khối AG cồng kềnh, mỗi khối có khối lượng phân tử khoảng 200.000Da, được sắp xếp dọc theo mạch polypeptit GI có thể chứa tới 1600 amino axit còn dư. X.1.4. Ứng dụng: Hình 10.1: Gôm arabic Khoảng 55% tổng lượng gôm arabic nhập khẩu ở Mỹ được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm. Mục đích chính của gôm arabic là tạo chất lượng mong muốn nhờ ảnh hưởng của nó tới độ nhớt, hương vị và cấu trúc của thực phẩm. Nó không độc, không màu, không mùi, không vị và không ảnh hưởng tới mùi thơm, vị hay màu sắc của các thành phần thực phẩm khác. * Ứng dụng trong sản xuất mứt kẹo Nó được sử dụng rộng rãi để ngăn chặn sự kết tinh của đường và do khả năng làm đặc, nó được sử dụng như nước men trong các sản phẩm kẹo và là thành phần của kẹo cao su, thuốc ho, kẹo thuốc chữa viêm họng. Các giọt gôm ban đầu được tạo ra từ gôm arabic nhưng ngày nay chúng được chế tạo từ tinh bột sôi loãng hay pectin. * Ứng dụng trong sản xuất bơ sữa, kem, đá, nước giải khát có ga Gôm arabic được sử dụng như chất ổn định trong các sản phẩm bơ sữa, đặc biệt là trong kem, đá và nước giải khát có ga. Nó được sử dụng rộng rãi như là chất cố định hương thơm, đặc biệt với các hương thơm được sấy phun. Nó cũng được sử dụng như tác nhân nhũ hóa mặc dù không hiệu quả như carrageenan. * Ứng dụng trong dược phẩm, mỹ phẩm, sơn, mục in… Khoảng 5% lượng gôm arabic nhập khẩu ở Mỹ được sử dụng cho mục đích dược phẩm, trong đó nó được sử dụng với các tính chất nhũ hóa và ổn định cố hữu và sau đó là các đặc tính trị viêm và làm mềm. Nó có ứng dụng như một tác nhân phân tán và các ứng dụng hạn chế trong công nghiệp mỹ phẩm, đặc biệt là trong mỹ phẩm lỏng và kem bảo vệ. Ở dạng dung dịch nước, nó thường được sử dụng như keo dán phong bì, nhãn mác và tem. Dung dịch đơn giản 40% tạo thành một chất nhầy tuyệt vời sử dụng cho nhà cửa và văn phòng. Do hoạt động keo bảo vệ đối với chất màu nên nó thường được sử dụng trong sơn và mực in. Giá thành thấp khiến nó được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực hơn bất kỳ loại gôm công nghiệp nào khác. X.2. Gôm ghatti: Gôm ghatti (gôm Ấn Độ) là một dịch tan trong nước từ cây Anogeissus latifolia có rất nhiều ở các khu rừng khô trụi lá của Ấn Độ và ở Ceylon. Nó được thu hoạch với lượng lớn, khoảng 400 tấn/năm được nhập khẩu ở Mỹ. Ghatti cũng là một polysaccharide mạch nhánh cao có mạch chính được tạo thành từ các đơn vị D-galactopyranozơ liên kết chủ yếu bằng các liên kết 1,6. Khi thủy phân bằng axit sunfonic loãng, gôm ghatti tạo ra L-arabinozơ, D-galactozơ, D-manozơ, D-glucuronic axit và D-xylozơ với tỷ lệ 10:6:2:2 X.3. Gôm karaya: Gôm karaya là dịch của cây Sterculia Urens được trồng ở Ấn Độ. Gôm là một polysaccarit axetyl hoá được đặng trưng bởi bản chất axit và tương đối không tan. Ban đầu nó được đưa vào dưới dạng một chất thay thế cho gôm tragacanth nhưng được bắt đầu phát triển trong nhiều ứng dụng quy mô lớn. 80 % sản phẩm sẵn có, hay khoảng 3,63 triệu – 4,54 triệu kg, được nhập khẩu vào Mỹ hàng năm. X.3.1. Tên gọi khác, chỉ số: Gôm Karaya, Sterculia, gôm Sterculia, Kadaya, Katilo, Kullo, Kuterra, INS 416 X.3.2. Định nghĩa: Gôm karaya là nhựa khô thu được từ thân và cành của cây Sterculia urens Roxburgh và các chi Sterculia khác (Họ Sterculiaceae) hoặc từ Cocholospermum gossipium A.P. De Candolle hoặc các chi khác của loài Cocholospermum (Họ Bixaceae). Chế phẩm chứa các acetyl polysaccharide cao phân tử, khi thủy phân tạo ra axit galacturonic, galactose, rhamnose cùng với lượng nhỏ axit glucoronic. Hình 10.2: Cây trôm X.3.3. Mô tả: Chế phẩm thô có dạng giọt lệ với các kích thước khác nhau và các mạnh vỡ không đồng đều, màu vàng nhạt hoặc nâu hồng, trong, mờ; cứng như sừng. Dạng bột gôm màu xám nhạt, có mùi đặc trưng của axit acetic. Chế phẩm thương mại có thể có tạp chất (vỏ cây) cần loại bỏ trước khi sử dụng trong thực phẩm. Chế phẩm thô cần được nghiền mịn và qua rây chuẩn ISO cỡ 45 (355M), trộn đều trước khi tiến hành kiểm nghiệm. Hình 10.3: Gôm karaya X.3.4. Chức năng: Một phần lớn gôm karaya nhập khẩu ở Mỹ được sử dụng trong công nghiệp dược phẩm. Một ứng dụng quan trọng là keo dán răng giả, gôm nghiền được rắc lên hàm răng sẽ trương khi nó tiếp xúc với bề mặt ẩm trong miệng và tạo thành liên kết keo dán tốt giữa hàm và miệng nhờ đó cung cấp độ vừa chặt, tiện lợi. Do khả năng trương trong nước và bôi trơn nên nó cũng được sử dụng trong nhiều mẫu nhuận tràng. Gôm được sử dụng như một chất kết dính trong sản xuất giấy và như một tác nhân khử keo tụ cho bột giấy để tạo ra các tấm có khối lượng nhẹ hơn. Bột gôm kagaya được sử dụng trong gia vị kiểu Pháp nước uống ướp lạnh, nước giải khát có ga, phomai phết, thịt nghiền và các sản phẩm bánh trứng đường. Chất làm dày, chất ổn định, chất nhũ hóa. X.3.5. Tính chất: a. Định tính: Độ tan Ngâm trương nở 2g mẫu trong 50mL nước tạo ra dạng hạt nhầy màu trắng đục, quánh, có tính axit khi thử bằng quỳ, không tan trong ethanol. Trương nở trong dung dịch ethanol 60%, tính chất này giúp phân biệt gôm karaya với các loại gôm khác. Tạo kết tủa: lắc 1g mẫu thử với 80mL nước trong 24 giờ. Lấy 4mL nhày thu được với 0,5mL axit hydrocloric đặc, thêm 1mL dung dịch natri hydroxid 5M, lọc. Lấy dịch lọc, thêm 3mL dung dịch kali đồng tartrat, đun nóng. Phải xuất hiện kết tủa đỏ. Phản ứng màu Đun 1g mẫu thử với 20mL nước đến khi tạo nhày, thêm 5mL axit hydrocloric tiếp tục đun hỗn hợp trong 5 phút phải xuất hiện màu đỏ hoặc hồng bền. Làm ấm 0,5g mẫu thử với 2mL natri hydroxid 5M, phải xuất hiện màu nâu. Các thành phần của gôm Phải phát hiện rhamnose, galactose, axit glucuronic và axit galacturonic. Không được có mannose, arabinose, xylose. b. Độ tinh khiết: Giảm khối lượng khi làm khô: không được quá 20%, sấy tại 1050C trong 5 giờ. Tro tổng số: không được quá 8%. Tro không tan trong axit Không được quá 1%. Cân 3g (chính xác đến 0,1mg) mẫu thử trong một chén nung đã cân bì. Nung tại nhiệt độ thấp (khoảng 5500C), không được nung quá lửa, đến khi tro hóa hoàn toàn, để nguội trong bình hút ẩm và cân. Nếu tro chưa sạch carbon, tẩm ướt tro, lọc lấy phần không tan trên giấy lọc không tro, cho cả giấy lọc và cặn vào chén nung, nung đến khi thu được tro trắng hoặc gần trắng. Gộp tro với phần dịch lọc và cho bay hơi đến khô đun trên ngọn lửa đỏ. Nếu tro vẫn không sạch carbon, để nguội chén nung, thêm 15mL ethanol, dùng đũa thủy tinh phá vỡ khối tro, đốt hết ethanol và đốt chén nung trên ngọn lửa đỏ, sau đó để nguội. Đun sôi tro thu được với 25mL axit hydrocloric loãng (TT) trong 5 phút. Lọc lấy phần không tan trên phễu Gooch đã cân bì hoặc giấy lọc không tro, rửa cặn bằng nước nóng, nung, để nguội và cân. Tính hàm lượng % tro không tan trong axit theo lượng mẫu đã cân. Chất không tan trong axit Không được quá 3% Cân 5g (chính xác đến 0,1mg) cho vào bình nón hoặc cốc thủy tính 250mL đã chứa sẵn 100mL axit hydrocloric 5% (kl/tt). Đậy cốc bằng mặt kính đồng hồ hoặc gắn bình nón với sinh hàn hồi lưu. Đun nhẹ cho đến khi gôm tan hoàn toàn (khoảng 3 giờ). Lọc dung dịch qua phễu lọc thủy tinh xốp cỡ lỗ 10-20µm. Rửa cặn vài lần bằng nước nóng đến khi dịch rửa không còn axit (thử bằng giấy pH). Sấy không phễu đến khối lượng không đổi ở 1050, để nguội về nhiệt độ phòng trong bình hút ẩm và cân. Tính hàm lượng %. Axit bay hơi Không được thấp hơn 10% tính theo axit acetic. Cân 1g mẫu cho vào bình thủy tinh 700mL cổ dài, thêm 100mL nước và 5mL axit orthophosphoric, để yên trong vài giờ hoặc đến khi gôm trương nở hoàn toàn. Đun hồi lưu nhẹ trong 2 giờ, cất lôi cuốn hơi nước lấy khoảng 800mL dịch cất, phần axit còn lại khoảng 20mL, chuẩn độ dịch cất thu được bằng natri hydroxid 0,1M dung chỉ thị là dung dịch phenolphtalein (TT). Tiến hành làm song song một mẫu trắng không có gôm. Sự chênh lệch giữa 2 lần chuẩn độ biểu thị lượng kiềm cần thiết để trung hòa axit bay hơi. Mỗi mL natri hydroxid 0,1M tương đương với 0,00600g axit bay hơi tính theo axit acetic. Tinh bột Không phát hiện. Thêm vào dung dịch mẫu thử 1/10, vài giọt dung dịch iod (TT). Dung dịch không được có màu xanh. Kiểm tra vi sinh vật Salmonella spp: âm tính trong 1g mẫu. E. coli: Không được có trong 1g mẫu. Chì Không được quá 2 mg/kg. X.4. Gôm tara: X.4.1. Tên khác, chỉ số: Tara gôm, Peruvian carob, INS 417 X.4.2. Định nghĩa: Hình 10.4: Hạt cây Caesalpinia spinosa Thu được bằng nghiền mịn phần nội nhũ của hạt cây Caesalpinia spinosa (Họ leguminosae), gồm chủ yếu các polysaccharide phân tử lượng lớn cấu tạo chủ yếu từ galactomannans. Thành phần chính gồm chuỗi mạch thẳng các tiểu phần (1,4)-β-D-mannopyranose gắn với các tiểu phân α-D-galacto-pyranose theo các liên kết 1-6, tỷ lệ mannose/galactose trong gôm tara là 3:1. (Trong gôm đậu carob tỷ số này là 4:1 và trong gôm guar là 2:1). Chế sản phẩm thương mại còn được phân biệt thông qua độ nhớt và giảm khối lượng khi làm khô. X.4.3. Mô tả: Bột trắng hoặc gần như trắng, gần như không mùi. Hình 10.5: Gôm Tara Hình 10.6: Cấu trúc gôm Tara X.4.4: Chức năng: Chất làm dày, chất ổn định X.4.5. Tính chất: a. Định tính: Độ tan Tan trong nước, không tan trong ethanol. Thử tạo gel Thêm lượng nhỏ natri borat vào dung dịch mẫu thử trong nước, tạo thành gel. Độ nhớt Cân 2g mẫu thử vào cốc 400mL, tẩm ướt bằng khoảng 4 mL isopropanol. Thêm 200mL nước, vừa thêm vừa khuấy đều đến khi gôm phân tán hoàn toàn tạo thành dung dịch có độ nhớt trung bình, đục như sữa (độ nhớt của dung dịch này kém dung dịch gôm guar nhưng nhớt hơn dung dịch gôm đậu carob khi chuẩn bị cùng trong điều kiện trên). Chuyển 100mL dung dịch này sang cốc 400mL khác, đun nóng hỗn hợp trong bể cách thủy nước sôi trong 10 phút và làm mát đến nhiệt độ phòng. Độ nhớt của dung dịch tăng một cách rõ rệt. Các thành phần của gôm: phải phát hiện galactose và mannose. Kiểm tra vi phẫu: Cho một ít bột mẫu vào trong dung dịch chứa 0,5% iod và 1% kali iodid trên một lam kính, tiến hành soi dưới kính hiểm vi. Gôm tara chứa hàng loạt các tế bào hình trái lê có màu vàng đến nâu. Các tế bào gôm guar có hình dạng tương tự nhưng kích thước lớn hơn. Trong khi đó tế bào của gôm đậu carob hình ống dài, rời nhau hoặc giữa chúng có khe nhỏ rất dễ phân biệt với gôm tara. b. Độ tinh khiết: Giảm khối lượng khi làm khô: không được quá 15%. Tro toàn phần: không được quá 15%. Tro không tan trong axit: không được quá 2%. Tinh bột Không phát hiện. Thêm vào dung dịch mẫu thử (1/10) vài giọt dung dịch iod (TT). Dung dịch không được xuất hiện màu xanh lam. Chì Không được quá 2mg/kg. X.5. Gôm me: (Trần Thị Thanh Huyền) Gôm me thu được từ nội nhũ của hạt cây me, Tamarindus indica, một loại cây xanh từ Trung Đông đặc biệt nhiều ở Ấn Độ. Một cây tốt có thể thu được 227 kg quả trong vỏ dẹt lớn dài 10,16 – 15,24 cm. Bột được sử dụng cho tương ớt và các thực phẩm khác. Hạt có thể được nghiền khô được tạo ra bột nội nhũ có khả năng làm đặc cao. Gôm me được sử dụng như một tác nhân hồ cho các loại vải khác, để làm giấy và cho quá trình làm đặc thực phẩm nói chung. Polysaccharide được tạo thành từ D-galactozo, D-xylozo và D-glucozo với tỉ lệ mol 1:2:3. Hình 10.7: Tamarindus indica X.6. Gôm guar và gôm locust: X.6.1. Nguồn gốc: Gôm guar: Thu từ hạt của cây guar, Cyamopis tetragonolobus. Cây họ đậu được trồng hàng trăm năm nay ở Ấn Độ và Pakistan, nơi mà nó là một trong những cây trồng chính được sử dụng làm thực phẩm cho cả người và động vật. Cây guar giống đỗ tương và nhìn từ xa rất giống cây đỗ tương. Nó có lá phân nhánh, trên đó quả có đường kính khoảng 0.3175cm chứa các hạt guar. Quả bao gồm 14-17% vỏ, 43-47% mầm và 35-42% nội nhũ, từ đó gôm guar được tạo ra nhờ nghiền. Hạt được nghiền khô sau khi nhào trộn trong nước để cho phép tách vỏ hạt và mầm dễ dàng hơn ra khỏi nội nhũ. Gôm guar có trên thị trường từ năm 1953 và phát triển nhanh chóng vào những năm sau cho đến gần đây gần 18,144 triệu kg được tiêu thụ hằng năn tại Mỹ với những ứng dụng ngày càng tăng. Nguồn hạt guar chính vẫn là ở Ấn Độ và Pakistan, mặc dù lượng nhỏ vẫn được phát triển ở Mỹ và một số nơi khác trên thế giới. Cây guar có thể được trồng thương mại giống như các cây công nghiệp khác, nó có thể được trồng, canh tác và thu hoạch nhờ máy nông nghiệp tiêu chuẩn. Ngoài ra loại cây này còn bổ sung nitơ cho đất. Do có rất ít nghiên cứu di truyền học được tiến hành để cải thiện khả năng chịu bệnh và năng suất hạt nên có thể đoán trước được rằng những cải thiện đáng kể có thể đạt được nhờ gây giống cây. Do rất dễ trồng bằng những công cụ nông nghiệp thông thường, gôm guar hiện nay đã thay thế gôm đỗ lucust trên thị trường thế giới. Gôm locust: Gôm locust thu được từ hạt của cây Ceratonia siliqua, hay cây carob. Gôm locust đã được sử dụng bởi con người từ khi nó mới xuất hiện. Việc trồng cây đỗ locust đã được biết tới từ trước công nguyên và thế kỷ thứ nhất sau công nguyên với các tính chất chữa bệnh của quả đỗ locust. Dưới thời kỳ cổ đại, người Ả rập đã sử dụng hạt như một đối trọng đối với vàng và kim cương. Quả carob được tìm thấy ở vùng bờ biển Đại Tây Dương. Cây carob, một loại cây xanh phát triển tới 9.144m, cho quả dài 10-20cm và rộng 2-5cm. Quả rụng từ cây và được vận chuyển tới nhà máy nghiền thô, tại đó quả được vỡ và gỡ hạt. Đỗ được ngâm trong nước sau đó được nghiền để loại bỏ vỏ, giải phóng mầm và nội nhũ để nghiền và sàng sau này. Nội nhũ nghiền được xay tới mức không còn protein, là gôm công nghiệp. Khoảng 8000-10000 tấn gôm được sản xuất ở châu Âu hằng năm. X.6.2. Cấu tạo: Là một polysaccharide, cấu tạo từ nhiều galactose và manose. Cả gôm guar và locust đều là các galactomannan. Cả hai đều gồm các đơn vị manozơ mạch thẳng được liên kết bằng các liên kết -D-(1,4), có các đơn vị -D-galactopyranozo gắn với mạch thẳng này bởi các liên kết 1,6. Trong guaran polysaccharide tinh khiết từ guar, tỷ lệ các đơn vị D-galactozo so với D-mannozo là 1:2 trong khi đó trong gôm locust tỷ lệ thay đổi từ 1:3 đến 1:6. Trọng lượng phân tử của guaran là 220.000. Hình 10.8: Công thức cấu tạo của locust Hình 10.9: Công thức cấu tạo của guar X.6.3. Tính chất: Cả hai loại gôm đều nhớt, phân tán keo khi được hydrat hóa trong nước lạnh. Do bản chất mạch thẳng của mạch chính nên gôm tạo thành dung dịch nhớt cao ngay cả khi sử dụng với nồng độ thấp. Gôm guar đôi khi nhớt hơn gôm locust và cả hai đều có độ nhớt cao hơn so với các gôm tự nhiên khác. Do các polysaccharide đều trung tính nên độ nhớt của chúng rất ít bị ảnh hưởng do thay đổi pH. Hơn nữa, do các polysaccharide chứa một số đơn vị -D-galactopyranozo mạch bên, các polysaccharide trong dung dịch không thể tạo thành kết tập nên dung dịch của các loại gôm này khá bền. Các dung dịch rất dễ tạo gel khi thêm borat, hoạt động như một tác nhân tạo lưới khi phát triển cấu trúc gel cố kết. Các dung dịch gôm hình như không cho tính chất keo dán. X.6.4. Ứng dụng: Trong lĩnh vực thực phẩm hai loại gôm này được dùng như là một chất làm đặc trong dầu salad, nước sốt, …Trong kem gôm guar được sử dụng như là một chất ổn định để ngăn chặn sự tạo hạt nhờ kiểm soát sự phát triển của các tinh thể đá. Nó hoạt động như là chất ổn định trong nước giải khát ướp lạnh và đồ uống có gas. Ngoài ra gôm guar còn được sử dụng để làm đặc mỹ phẩm và dược phẩm như là một tác nhân làm mịn cho kem đánh răng. Bên cạnh đó, gôm còn được ứng dụng trong ngành công nghiệp giấy, tinh chế kali cacbonat. X.7. Xanthan gôm: X.7.1. Nguồn gốc: Đây là một polysaccharide ngoại bào, được tạo ra từ loài xanthomonas campestris- đây là một loại vi khuẩn gây bệnh điển hình trên các cây họ cải, hồ tiêu, dâu tây. Được phát hiện bởi Allene Rosalind và nhóm nghiên cứu của mình tại sở khoa học nông nghiệp Hoa Kỳ. Được đưa vào sản xuất thương mại bởi công ty Kelco. Được phê duyệt sau thử nghiệm độc tính vào năm 1968 và chấp nhận như là một phụ gia thực phẩm an toàn tại Mỹ, Canada, châu Âu và một số nước trên thế giới (E415). X.7.2. Cấu tạo: Có công thức phân tử C35H49O29. Cấu tạo từ các glucose và succarose. Hình 10.10: Công thức cấu tạo của xanthan gôm X.7.3. Tính chất: Đặc tính quan trọng nhất của xanhthan gôm là khả năng tạo ra dung dịch có độ nhớt rất cao. Hầu hết trong các loại thực phẩm nó được sử dụng với nồng độ 0.5%, cũng có thể sử dụng với nồng độ thấp hơn. Nó có thể được sử dụng ở khoảng pH và nhiệt độ rộng. Xanhthan gôm có khả năng ngăn tách dầu bằng cách ổn định hệ nhũ tương mặc dù nó không phải là chất nhũ hóa. Giúp đình chỉ các hạt chất rắn như gia vị X.7.4. Ứng dụng: Xanhthan gôm có tính nhầy, dẻo, đông đặc giữ một vai trò quan trọng trong những ngành công nghiệp ứng dụng như công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm, công nghiệp dầu mỏ và nhiều ngành công nghiệp khác. Trong lĩnh vực thực phẩm, xanhthan gôm được sử dụng trong salad, nước sốt, nước chấm, thực phẩm đông lạnh, đồ uống, kẹo cao su xanthan. Trong kem cùng với gôm guar, locust tăng khả năng kết dính giúp cho hệ đồng nhất. Tuy nhiên, xanhthan gôm có thể gây dị ứng cho một số người nhạy cảm với chúng. Đối với những người này khuyến cáo không nên dùng sản phẩm chứa chúng. XI. Chất nhầy: Hình 11.1: Cây Ceratonia siliqua Khái niệm “chất nhầy” thường được áp dụng để chỉ các phức chất polysaccharide được phân lập từ hạt, cuống và các bộ phận khác của thực vật và không thể rút ra ranh giới giữa gôm và chất nhầy. Chất nhầy thường tan hoàn toàn và dung dịch không dễ đóng rắn mặc dù độ nhớt của dung dịch cao. Về mặt hoá học, chất nhầy khác gôm ở chỗ gôm là các chất đa điện ly tích điện cao trong khi chất nhầy có thể không có các nhóm cacboxyl. Chất nhầy từ đỗ locust và từ guar là đáng chú ý. Đỗ locust thu được từ quả đậu nâu của cây Ceratonia siliqua trồng ở vùng Địa Trung Hải. Guar là một loại rau giống như cây lạc, được trồng ở Ấn Độ và các bang miền Nam nước Mỹ. Polysaccharide được chiết từ vật liệu đầu nghiền nhỏ bằng nước và có thể được tinh chế bằng cách kết tủa lại bằng alcohol 40%. Các thực nghiệm phân đoạn dẫn tới kết luận rằng polysaccharide tương đối đồng nhất và các nghiên cứu hoá học chứng tỏ rằng nó là một galactomannan. Thuỷ phân polysaccharide đỗ locust thu được 80% D-mannozơ và 20% D-galactozơ trong khi gôm guar cho 65% mannozơ và 35% galactozơ. Nghiên cứu cho thấy các vòng mannopyranozơ cấu thành nên mạch chính và các đơn vị galactozơ được gắn với mạch chính dưới dạng phiến ngắn, đại phân tử như vậy trông giống như một con rết. Các đơn vị D-galactozơ nhô ra trên mạch D-mannozơ cho phép phân tử trở nên hydrát hoá cao do tự tập hợp với một khoang lớn chứa các phân tử nước. Kết hợp toàn bộ các phân tử guaran trong phần lớn các mạch của nó để tạo ra một hạt kết tập dẫn tới quá trình kết tủa bị ngăn chặn do các đơn vị D-galactozơ nhô ra có xu hướng gạt một phân tử khỏi phân tử khác hay ít nhất là tạo ra tính không đồng đều khiến cho tập hợp giữa các mạch không thể diễn ra. Do đó, các phân tử phân tán vẫn bền và thu được một dung dịch nhớt cao. Trọng lượng phân tử của các hợp chất này nằm trong khoảng vài trăm nghìn. Ứng dụng thực tiễn của các galactomannan tạo nhánh polyme dựa trên thực tế là chúng có khả năng làm tăng độ nhớt của hệ mà không gây tạo gel. Tuy nhiên, dung dịch của các polyme này đóng rắn khi một lượng nhỏ borate được thêm vào dung dịch. Điều này là do sự tạo phức giữa borate và hai cặp nhóm hydroxyl trong cấu hình cis của hai mạch. Chất nhầy được chiết từ các nguồn khác nhau, như hạt lanh, là hỗn hợp của một số phức polysaccharide. Axit D-galacturonic, L-galactozơ, L-rhamnozơ và D-xylozơ là các monosaccharide thu được khi thuỷ phân hoàn toàn chất nhầy hạt lanh. Đôi khi một thành phần tương tự cũng được giả thiết là chất nhầy được chiết từ vỏ bên trong của cây đu trơn. Chất nhầy nhớt của cây mướp tây cũng bao gồm các đơn vị galactozơ, axit galacturonic và rhammozơ. TÀI LIỆU THAM KHẢO - Polysaccharide và ứng dụng các dẫn xuất tan của chúng trong thực phẩm. Nguyễn Văn Khôi. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. - Website: index. Php? Topic=656.0 Karaya 

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docCác phụ gia có nguồn gốc từ polysaccharide.doc