Các loại màng thực phẩm và các ứng dụng của chúng

o đổi với không khí,ức chế vi sinh vật phát triển trên bề mặt thực phẩm như rau trái trứng gia cầm. Một trong những chế phẩm được dùng để tạo màng là Polysacharride ( chitosan, alginat, carageenan, cellulose, các dẫn xuất dextrin,pectin,tinh bột...).Sau đây là một số hợp chất tham gia tham gia vào việc tạo màng. 3.1. Chitosan 3.1.1. Giới thiệu Chitosan là một loại polyme sinh học, được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm vì có những tác động tốt trên bệnh nhân ung thư. Hai nước nghiên cứu nhiều về Chitosan hiện nay là Trung Quốc và Nhật Bản. Ở Việt Nam, Chitosan được sản xuất từ vỏ tôm đã được sử dụng thay hàn the trong sản xuất bánh cuốn, bánh su sê... Những nghiên cứu gần đây tại Việt Nam chúng ta đã thành công với những ứng dụng Chitosan làm vỏ bảo quản thực phẩm tươi sống, dễ hư hỏng như cá, thịt, rau quả... mà không làm mất màu, mùi vị của sản phẩm. 3.1.2. Nguồn gốc của chitosan Chitosan là một dạng chitin đã bị khử axetyl, nhưng không giống chitin nó lại tan được trong dung dịch axit. Chitin là polyme sinh học có nhiều trong thiên nhiên chỉ đứng sau xenluloza. Cấu trúc hóa học của chitin gần giống với xenluloza 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. Chitin có gốc từ chữ "chiton", tiếng Hy Lạp có nghĩa là vỏ giáp. Chitin là thành phần cấu trúc chính trong vỏ (bộ xương ngoài) của các động vật không xương sống trong đó có loài giáp xác (tôm, cua). Khi chế biến những loại hải sản giáp xác, lượng chất thải (chứa chitin) chiếm tới 50% khối lượng đầu vào và con số này tính trên toàn thế giới là 5,ll triệu tấn/năm. Vì vậy việc chế biến màng bảo quản chitosan đã giải quyết phần nào lượng chất thải trên, tương lai cho thấy tiềm năng phát triển của loại màng này là rất cao 3.1.3. Đặc tính của chitosan Là polysacharide có đạm không độc hại, có khối lượng phân tử lớn. Là một chất rắn, xốp, nhẹ, hình vảy, có thể xay nhỏ theo các kích cỡ khác nhau. Chitosan có màu trắng hay vàng nhạt, không mùi vị. Không tan trong nước, dung dịch kiềm và axit đậm đặc nhưng tan trong axit loãng (pH6), tạo dung dịch keo trong, có khả năng tạo màng tốt, nhiệt độ nóng chảy 309 - 311oC. 3.1.4. Tác dụng của chitosan *. Phân huỷ sinh học dễ hơn chitin. *. Chitosan và các dẫn xuất của chúng đều có tính kháng khuẩn, như ức chế hoạt động của một số loại vi khuẩn như E.Coli, 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 *. Khi dùng màng chitosan, dễ dàng điều chỉnh độ ẩm, độ thoáng không khí cho thực phẩm (Nếu dùng bao gói bằng PE thì mức cung cấp oxy bị hạn chế, nước sẽ bị ngưng đọng tạo môi trường cho nấm mốc phát triển) *. Màng chitosan cũng khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đương với một số chất dẻo vẫn được dùng làm bao gói. *. Màng chitosan 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. Rau quả bị thâm là do quá trình lên men tạo ra các sản phẩm polyme hóa của oquinon. 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. 3.1.5. Cách tạo màng bọc chitosan Chitosan được nghiền nhỏ bằng máy để gia tăng bề mặt tiếp xúc. Pha dung dịch chitosan 3% trong dung dịch axit axetic 1,5%. Sau đó bổ sung chất phụ gia PEG - EG 10% (tỷ lệ 1:1) vào và trộn đều, để yên một lúc để loại bọt khí. Sau đó đem hỗn hợp thu được quét đều lên một ống inox đã được nung nóng ở nhiệt độ 64-65oC (ống inox được nâng nhiệt bằng hơi nước). Để khô màng trong vòng 35 phút rồi tách màng. Lúc này người ta thu được một vỏ bóng có mầu vàng ngà, không mùi vị, đó là lớp màng chitosan có những tính năng mới ưu việt. 3.1.6. Ứng dụng của chitosan Trong thực tế người ta đã dùng màng chitosan để đựng và bảo quản các loại rau quả như đào, dưa chuột, đậu, quả kiwi v.v... Ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: y học, xử lý nước thải, công nghiệp nhuộm, giấy, mỹ phẩm, thực phẩm... 3.1.7. Ưu điểm của màng chitosan Dễ phân huỷ sinh học. Vỏ tôm phế liệu là nguồn nguyên liệu tự nhiên rất dồi dào, rẻ tiền, có sẵn quanh năm, nên rất thuận tiện cho việc cung cấp chitin và chitosan. Tận dụng phế thải trong chế biến thủy sản để bảo quản thực phẩm ở nước ta. Thành công này còn góp phần rất lớn trong việc giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường do các chất thải từ vỏ tôm gây ra. 3.2. Carageenan 3.2.1. Giới thiệu Carrageenan là một hỗn hợp phức tạp của ít nhất 5 loại polymer: , , , , 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. 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… 3.2.2. Tên gọi khác Irish moss gelose (từ Chondrus spp.); Eucheuman (từ Eucheuma spp.); Iridophycan (từ Iridaea spp.); Hypnean (từ Hypnea spp.); Furcellaran or Danish agar (từ Furcellaria fastigiata); INS No. 407. 3.2.3. Nguồn gốc Được chiết xuất từ loại tảo đỏ có nguồn gốc từ Ireland, mọc dọc theo bờ biển Anh, Pháp, Tây Ban Nha, Island. Chiết xuất Carrageenan bằng nứoc nóng dưới điều kiện khá kiềm, sau đó cho kết tủa hay cô đặc. 3.2.4. Cấu tạo Mạch polysaccharide của các carrageenan có cấu trúc xoắn kép. Mỗi vòng xoắn do 3 đơn gốc disaccharide tạo nên. Các polysaccharide phổ biến của carrageenan là kappa-, iota- và lambda- carrageenan:  Kappa-carrageenan  là một loại polymer của D-galactose- 4-sulfate và 3,6-anhydro D-galctose.Iota-carrageenan cũng có cấu tạo tương tự Kappa-carrageenan, ngoại trừ 3,6-anhydro-galactose bị sulfate hóa ở C số 2. Lambda-carrageenan có monomer hầu hết là các D-galactose- 2-sulfate (liên kết 1,3) và D-galactose-2,6-disulfate (liên kết 1,4). Mu và nu carrageenan khi được xử lý bằng kiềm sẽ chuyển thành kappa và iota- carrageenan3.2.5. Phương pháp sản xuất carrageenan trong công nghiệp - Carrageenan được thu nhận bằng cách chiết từ tảo biển bằng nước hay bằng dung dịch kiềm loãng. Carrageenan được thu lại bằng sự kết tủa bởi cồn, sấy thùng quay, hay kết tủa trong dung dịch KCl và sau đó làm lạnh. Cồn được sử dụng trong 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. 3.2.6. Tính chất của carrageenan - Màu hơi vàng, màu nâu vàng nhạt hay màu trắng. - Dạng bột thô, bột mịn và gần như không mùi. - Không tan trong ethanol, tan trong nước ở nhiệt độ khoảng 80oC tạo thành một dung dịch sệt hay dung dịch màu trắng đục có tính chảy; phân tán dễ dàng trong nước hơn nếu ban đầu được làm ẩm với cồn, glycerol, hay dung dịch bão hòa glucose và sucrose trong nước. - Độ nhớt của dung dịch tùy thuộc vào loại carrageenan, khối lượng phân tử, nhiệt độ, các ion có mặt và hàm lượng carrageenan. - Cũng như những polymer mạch thẳng có mang điện tích khác, độ nhớt tỉ lệ thuận với hàm lượng. - Carrageenan có khả năng tương tác với nhiều loại gum đặc biệt là locust bean gum, trong đó tùy thuộc vào hàm lượng nó sẽ có tác dụng làm tăng độ nhớt, độ bền gel và độ đàn hồi của gel. - Ơ hàm lượng cao carrageenan làm tăng độ bền gel của guar gum nhưng ở hàm lượng thấp, nó chỉ có thể làm tăng độ nhớt. - Khi carrageenan được cho vào những dung dịch của gum ghatti, alginate và pectin nó sẽ làm giảm độ nhớt của các dung dịch này. - Ổn định ở pH >7, phân hủy ở pH = 5-7; phân hủy nhanh ở pH < 5. 3.3. Algenat Axit alginic được Standford phát hiện ra vào năm 1881. Chiết suất từ tảo nâu dưới dạng natri alginat có M ~ 20.000 - 60.000 Cấu tạo hóa học của axit alginic gồm 2 phần: β -D-mannuronic và α -L-guluronic liên kết với nhau bằng liên kết 1,4-glucozit. Các axit alginic ít tan trong nước (giống các polysaccarit) nên chúng thường được chế biến dưới dạng alginat của Na, K, amoni, Mg, Ca, propylen glycol. 3.3.1. Sự tạo gel Trong điều kiện ở nhiệt độ cao (trạng thái sôi) và khi làm nguội trở lại sẽ tạo gel. Thường chúng tạo gel với Ca 2+ 3.3.2. Kĩ thuật tạo gel Các alginat có khả năng tạo gel khi có mặt Ca 2+ và axit. * Có thể tạo gel ở pH < 4, thường dùng kết hợp với pectin. * Ca 2+ có vai trò như cầu nối nên gel này không thuận nghịch với nhiệt và ít đàn hồi. Alginat hoặc hỗn hợp chứa alginat được nhúng hoặc phun dung dịch Ca 2+ Phương pháp thích hợp tạo sản phẩm mỏng, kích thước nhỏ như tạo màng bao. 3.4. Pectin Pectin là một polysaccarit tồn tại phổ biến trong thực vật, là thành phần tham gia xây dựng cấu trúc tế bào thực vật. Cấu tạo phân tử pectin là một dẫn suất của axit pectic, axit pectic là một polyme của axit D-galacturonic liên kết với nhau bằng liên kết 1-4-glicozit. Tính chất và ứng dụng Các pectin đều là những chất keo háo nước nên có khả năng hydrat hóa cao nhờ sự gắn các phân tử nước vào nhóm hydroxyl của chuỗi polymethyl galacturonic. Trong phân tử pectin có mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy lẫn nhau , l àm giãn mạch và làm tăng độ nhớt của dung dịch. Khi làm giảm độ tích điện và hydrat hóa sẽ làm cho sợi pectin xích lại gần nhau và tương tác với nhau tạo nên một mạng lưới ba chiều rắn chứa pha lỏng ở bên trong. Pectin là chất tạo gel quan trọng nhất được sử dụng để tạo ra cấu trúc gel cho thực phẩm. Khả năng tạo gel của nó được sử dụng trong những thực phẩm cần có sự ổn định của nhiều pha. Tác dụng tạo gel của pectin được sử dụng chủ yếu trong các sản phẩm mứt trái cây và mứt đông. Chương 4 MÀNG TINH BỘT VÀ ỨNG D ỤNG TRONG THỰC PHẨM (B.Châu) 4.1. Cấu trúc tinh bột và tính chất màng tinh bột Tinh bột là polysaccharide có nhiều trong ngũ cốc, các hạt họ đậu, các loại củ và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm. Tinh bột bao gồm hai thành phần là amylose và amylopectin. Amylose có cấu trúc mạch thẳng, cấu tạo từ α-D-glucose (1,4) glycosid và Amylopectin có cấu trúc phân nhánh, cấu tạo từ α-D-glucose (1,4) glycosid và (1,6) glycosid. Tỷ lệ amylose và amylopectin từ các nguồn khác nhau thì khác nhau. Tinh bột từ lúa mì, bắp và khoai tây thường có hàm lượng amylose thấp hơn tinh bột từ các hạt họ đậu. Nhờ mạch thẳng mà amylose có kết cấu chặt hơn amylopectin. Màng tinh bột có thể được tạo từ bất kỳ loại tinh bột nào có chứa amylose.  Màng tinh bột không mùi, không màu, không vị, có khả năng bán thấm CO2 và ngăn O2 tốt. Màng được tạo từ tinh bột thường dễ vỡ và có tính chất cơ học kém vì liên kết chủ yếu trong màng là liên kết hydro giữa các nhóm hydroxyl. Để khắc phục vấn đề này, người ta thường bổ sung thêm phụ gia hoặc biến hình tinh bột. Tỷ lệ amylose : amylopectin có ảnh hưởng đến đặc tính của màng. Tỷ lệ amylose cao sẽ cải thiện được tính chất cơ học của màng vì cấu trúc phân nhánh amylopectin gây cản trở đến quá trình hình thành màng. Màng tinh bột từ gạo và các hạt họ đậu (30 – 40% amylose) có bổ sung glycerol (tỷ lệ tinh bột : glycerol là 2:1) có độ thấm O2 thấp và đàn hồi tốt. Còn đối với màng tinh bột từ các hạt họ đậu (40% amylose) với glycerol (tỷ lệ tinh bột : glycerol là 3:2) có độ thấm O2 cao hơn và độ kéo giãn thấp hơn. Tuy nhiên, những màng tinh bột này có độ thấm O2 thấp so với các màng khác, trong khi độ thẩm thấu hơi nước tương đương với màng protein. Tiến hành một cuộc khảo sát chất lượng dâu tây có phủ màng tinh bột từ các nguồn về màu sắc, hao hụt khối lượng, độ cứng: tinh bột bắp (25% amylose), tinh bột khoai tây (23% amylose), tinh bột bắp 50% amylose, tinh bột bắp 65% amylose. Nhận thấy rằng dâu tây phủ màng tinh bột có 50% và 65% amylose vẫn giữ được chất lượng tốt nhất. Vì màng tinh bột có tính thấm nước nên khi độ ẩm tương đối thay đổi thì các tính chất của màng sẽ bị thay đổi. Chẳng hạn khả năng ngăn ẩm giảm khi độ ẩm tương đối tăng. Vì vậy tinh bột không phải là sự lựa chọn tốt nhất đối với các thực phẩm có hoạt độ nước cao. 4.2. Biến hình tinh bột bằng phương pháp hóa học Trong quá trình sản xuất thực phẩm thường đòi hỏi một số đặc tính mà tinh bột nguyên thủy không thể đáp ứng được. Vì vậy người ta thường biến hình tinh bột để thu được các đặc tính mong muốn. 4.2.1. Biến hình bằng cách tạo liên kết ngang Tinh bột được biến hình bằng cách tạo liên kết ngang với phosphorous oxychloride, sodium trimetaphosphate, adipie anlydride nhằm mục đích hạn chế mạch tinh bột bị phân đoạn. Những liên kết hóa học này tăng cường cấu trúc hạt tinh bột, hạn chế khả năng trương nở và phá vỡ hạt. Để tạo màng, tinh bột thường không giữ được trạng thái nguyên vẹn của hạt. Chức năng đầy đủ của màng chỉ đạt được khi hầu hết các hạt tinh bột bị phá vỡ và amylose, amylopectin phân tán vào trong nước. Vì lý do này mà kiểu biến hình tinh bột bằng cách tạo liên kết ngang thường không được dùng để tạo màng. 4.2.2. Biến hình bằng cách gắn thêm các nhóm thay thế Tinh bột gắn thêm các nhóm thay thế để thay đổi tính chất và chức năng. Succinic anhydride, acetic anhydride, propylene oxide sẽ tấn công vào mạch cacbon bên trong hạt tinh bột theo cơ chế đưa các nhóm thay thế vào phá vỡ hạt, tăng độ ái lực với nước. Nhờ kiểu biến hình này đã đem lại một số đặc tính mới cho tinh bột. Nhiệt độ hồ hóa thấp hơn, tinh bột hydrat hóa tốt hơn, gel tinh bột mềm dẻo hơn và trong hơn. Khi thoái hóa, amylose kết hợp lại với nhau. Trong quá trình này, gel dần trở nên đục và nước bị tách ra. Trở lực do các nhóm thay thế sẽ cản trở amylose kết hợp với nhau. Do đó quá trình thoái hóa và tách nước không xảy ra. Nhờ ưu điểm này mà gel bền hơn trong suốt chu kỳ đông và tan giá trong khi gel tinh bột nguyên thuỷ thường hay bị mất nước. Khi tinh bột ete hóa từng phần với propylene oxide thì màng tinh bột sẽ tốt hơn. Tạo màng từ tinh bột hydroxypropylate hóa thường có đặc điểm trong và mềm dẻo hơn so với màng tinh bột nguyên thủy. 4.2.3. Biến hình bằng oxi hóa Tinh bột được oxy hóa nhằm cải thiện tính bám dính của màng. Các chất oxy hóa thường dùng là natri chlorite, canxi hypochlorite và natri hypochlorite. Tinh bột biến hình bằng oxy hóa được ứng dụng làm màng phủ cho các sản phẩm chiên. Nhờ lớp màng này mà sản phẩm vẫn giữ được độ giòn sau khi chiên, đồng thời phân bố đều gia vị trên bề mặt. Lớp phủ sẽ được dính chặt vào sản phẩm trong suốt quá trình chiên. Ngoài ra lớp phủ còn có vai trò giữ ẩm vì trong quá trình chiên hơi nước sẽ thoát ra khỏi thực phẩm và được giữ lại trên màng.  4.2.4. Biến hình bằng axit Một loại tinh bột biến hình khác cũng được dùng để tạo màng đó là tinh bột biến hình bằng axit. Axit sẽ tấn công vào amylopectin ở trong vùng vô định hình, phân cách mạch amylopectin, làm cho tinh bột trở nên giống amylose hơn vì số mạch thẳng được tăng lên. Tinh bột sẽ được thủy phân từng phần đến khi đạt đến điểm cuối mong muốn. Loại tinh bột biến hình này có khả năng tăng cường độ đặc mà vẫn duy trì được độ nhớt của bột nhão thấp và sản phẩm sau chế biến – làm nguội đạt độ cứng mong muốn. Thường được dùng trong các sản phẩm kẹo dẻo, các sản phẩm snack sản xuất theo phương pháp ép đùn, ngũ cốc. Thực nghiệm cho thấy dextrin và maltodextrin có độ dài mạch ngắn nên cấu trúc màng tốt so với màng tinh bột nguyên thủy. 4.2.5. Dextrin và maltodextrin Dextrin thường được ứng dụng làm màng bao trong sản xuất dược và bánh kẹo. Phương pháp sản xuất dextrin truyền thống là phân giải tinh bột từng phần trong môi trường gia nhiệt khô, sau đó tái trùng hợp với các liên kết khác với liên kết 1,4 glycosid và 1,6 glycosid của tinh bột. Ngoài ra có thể sử dụng axit để phân giải. Loại tinh bột, nồng độ và loại axit, độ ẩm môi trường, nhiệt độ và thời gian gia nhiệt đều có ảnh hưởng đến quá trình phân giải. Dextrin tan được trong nước lạnh, dễ tạo màng và có độ dính tốt. Trong sản xuất bánh kẹo, dextrin vừa là chất tạo màng vừa là chất thay thế cho gum acacia. Trong sản xuất kẹo có nhân như kẹo nhân chocolate hoặc bơ đậu phộng thường có một lớp gum acacia được dùng làm màng ngăn giữa thành phần béo và đường. Dextrin từ tinh bột khoai mì và tinh bột bắp thường được dùng thay thế cho gum acacia trong sản xuất kẹo vì rẻ tiền và dễ tìm. Ngoài ra, màng dextrin chứa nước còn được phủ bên ngoài chocolate trước khi phủ lớp tạo bóng (màng shellac) để ngăn mùi của lớp tạo bóng xâm nhập vào chocolate. Maltodextrin cũng là một sản phẩm của quá trình phân giải tinh bột. Khác với dextrin, maltodextrin được sản xuất theo quy trình ướt mà bắt đầu từ sự phá vỡ tinh bột khi gia nhiệt. Bổ sung axit và enzim sẽ thúc đẩy tinh bột nhanh phân tán và thủy phân đến điểm cuối mong muốn. Mức độ thủy phân được đặc trưng bằng chỉ số DE. DE là chỉ số đo độ khử của một sản phẩm thủy phân từ tinh bột. Tinh bột chỉ có một đầu khử, còn các sản phẩm thủy phân có khối lượng phân tử giảm, nhiều đầu khử hơn và có chỉ số DE tăng. Liên kết chủ yếu của maltodextrin là liên kết 1,4 glycoside, có DE thấp hơn 20. Maltodextrin tan được trong nước ngay khi nồng độ ở trên 70% và tạo màng tốt. Do khối lượng phân tử trung bình nên màng yếu nhưng lại có đặc tính ngăn oxy tốt. Vì vậy được dùng để bao các sản phẩm trái cây sấy khô cắt lát, kéo dài hạn sử dụng. 4.3. Phụ gia tạo màng tinh bột 4.3.1. Polyols Một số phụ gia khi bổ sung vào dung dịch tạo màng sẽ làm thay đổi tính chất của màng, mục đích để cải thiện màng. Thường các chất tạo dẻo được bổ sung vào nhằm cải thiện đồ mềm dẻo và độ kéo giãn của màng. Chất tạo dẻo thường dùng chủ yếu thuộc nhóm rượu đa chức như propylene glycol, glycerin, sorbitol và các polyol khác. Ngoài ra, chất tạo dẻo còn đem lại độ dai và độ dính cho màng. Vì vậy, sử dụng lượng chất tạo dẻo phù hợp sẽ thu được những tính chất màng mong muốn. 4.3.2. Đường Đường khi thêm vào màng thường làm màng trong và giòn hơn. Trong một số món tráng miệng, đường có thể được bổ sung ở một mức độ phù hợp để tạo độ ngọt mong muốn mặc dù có thể xuất hiện vết nứt trên sản phẩm. Tuy nhiên, đối với sản phẩm cần ngăn cách O2 thì vết nứt không thể chấp nhận, chẳng hạn như màng phủ thuốc trong sản phẩm dược. 4.3.3. Maltodextrins Maltodextrins đem lại cho màng một số ưu điểm như làm giảm độ giòn của màng dựa vào tính chất tạo dẻo và giữ ẩm vì maltodextrins có phân tử khối tương đối nhỏ và có khả năng hút ẩm. Tính chất của màng phụ thuộc vào mức độ DE của maltodextrins. Tùy thuộc vào tính chất màng mong muốn mà lựa chọn mức độ DE phù hợp. 4.3.4. Chất chống dính Khi thêm các chất chống dính vào dung dịch tạo màng sẽ làm giảm độ dính của màng. Các chất chống dính thường dùng là polysorbates, lecithin và các chất hoạt động bề mặt. Lý do làm giảm độ dính của màng là để các lớp màng không dính sát vào nhau. Khi bổ sung các chất hoạt động bề mặt, một lượng nhỏ các hạt không tan góp phần làm giảm độ dính của màng. 4.3.5. Chất giữ ẩm Glycerin vừa đóng vai trò là một chất tạo dẻo, vừa đóng vai trò là một chất giữ ẩm. Việc giữ cho màng được hydrat đảm bảo độ mềm dẻo và độ đàn hồi của màng. Khi màng tinh bột ở trong môi trường có độ ẩm tương đối dưới 20 – 25%, màng có thể bị nứt. Sử dụng glycerin và các polyol cho phép màng còn nguyên vẹn ngay khi độ ẩm tương đối 10 – 15%. 4.3.6. Lipid Bổ sung lipid vào dung dịch tạo màng có thể cải thiện tính chất màng ngăn, cụ thể là tính chất ngăn ẩm và ngăn O2. Khi thêm sáp có nhiệt độ nóng chảy cao thì sẽ có tác động đặc biệt đến việc cải thiện tính chất ngăn ẩm của màng. Thường thì dung dịch tạo màng có chứa 20% dầu được dùng để kéo dài hạn sử dụng của các thực phẩm có hàm lượng dầu cao. 4.3.7. Chất nhũ hoá và chất thấm ướt Đôi khi bổ sung một chất thấm ướt hoặc chất hoạt động bề mặt vào dung dịch tạo màng cũng đem lại những lợi ích giúp cải thiện màng. Chẳng hạn khi muốn phủ một lớp nước lên bề mặt một thực phẩm có hàm lượng béo cao (chocolate) thì sẽ thuận lợi hơn khi bổ sung một ít lecithin hoặc các chất nhũ hóa khác vào dung dịch tạo màng để làm giảm sức căng bề mặt và cho phép bề mặt sản phẩm có một độ ẩm nhất định. Nếu bề mặt sản phẩm không đủ ẩm thì lớp màng sẽ dễ dàng bị bong ra. 4.4. Ứng dụng màng tinh bột trong thực phẩm 4.4.1. Màng cải thiện bề mặt sản phẩm Đối với một số loại kẹo như chocolate nhân đậu phộng, kẹo dẻo,… người ta thường phủ lên bề mặt một lớp shellac để tạo bóng, tránh trầy xướt khi kẹo cọ xát vào nhau. Có thể thay thế lớp shellac bằng một màng dextrin chứa nước, tuy nhiên có một số khó khăn. Để màng này bám chặt vào bề mặt sản phẩm sau khi làm bay hơi thì cần bổ sung thêm các chất hoạt động bề mặt. Đối với các sản phẩm bánh kẹo có bọc đường thì đây thực sự là một thử thách. Màng dung dịch này có thể chứa tới 80% nước và sẽ hòa tan các chất của sản phẩm. Để khắc phục người ta sẽ phủ một lớp màng lót không tan trong nước như sáp trước khi phủ màng. 4.4.2. Màng tạo vị Màng tạo vị có thể chia thành hai loại cơ bản sau: một loại có vị tương tự như sản phẩm, góp phần tăng cường hương vị cho sản phẩm; một loại có vị tương phản với sản phẩm, tạo cảm giác mới lạ cho sản phẩm. Nếu màng được ứng dụng để kéo dài hạn sử dụng thì màng tạo vị sẽ nhanh chóng giải phóng mùi vị khi thực phẩm được đưa vào miệng. Ứng dụng này thường được ứng dụng trong sản xuất dược nhằm che đậy những vị không mong muốn. 4.4.3. Màng ngăn oxy Về đặc tính ngăn oxy, màng tinh bột có thể sánh ngang với các màng khác. Bằng cách tạo màng ngăn giữa oxy không khí và thực phẩm thì có thể kéo dài hạn sử dụng. Màng này rất có ý nghĩa đối với các thực phẩm có hàm lượng dầu cao. Vì các thực phẩm này dễ bị ôi do oxy hóa và làm rút ngắn hạn sử dụng. Đối với các sản phẩm có màu và mùi tan trong chất béo cũng sẽ được hạn chế mất mát khi có màng ngăn oxy vì các màu mùi này dễ bị oxy hóa. 4.4.4. Màng ngăn ẩm Các polyme tan trong nước không phải là sự lựa chọn hoàn hảo để tạo màng ngăn ẩm. Tuy nhiên, tinh bột có thể được sử dụng để tạo màng ngăn ẩm vì tinh bột có khả năng chuyển dịch ẩm chậm. Màng tinh bột có bổ xung natri caseinate làm giảm quá trình vận chuyển ẩm cũng như các tính chất cơ lý của màng. Các sản phẩm bánh kẹo chocolate cần phủ một lớp màng tinh bột để ngăn dầu lạ xâm nhập vào chocolate, làm chocolate mềm và xuất hiện vết đốm. Dầu có nhiệt độ nóng chảy thấp có thể di chuyển và kết tinh trên bề mặt chocolate tạo thành một lớp dầu màu trắng xám. Đồng thời màng cũng bảo vệ bề mặt các sản phẩm có hàm lượng béo cao và hạn chế sự chuyển dịch của chất béo lên bề mặt. Để tăng cường khả năng bảo vệ của màng, người ta bổ sung thêm các chất chống oxy hóa. Chẳng hạn, bổ sung SO2 vào màng maltodextrin để tăng khả năng bảo vệ màng cho táo và mơ sấy khô. 4.4.5. Màng kết dính Dung dịch tạo màng này như là keo hồ có khả năng kết dính các thành phần trong thực phẩm lại với nhau. Các sản phẩm snack sau khi phun dầu, người ta sẽ phủ lên một lớp gia vị. Lớp gia vị rất dễ rơi khỏi bề mặt sản phẩm. Để phủ gia vi lên, người ta sử dụng màng kết dính ví dụ như màng maltodextrin. Độ dính tăng, kéo theo độ hút ẩm và độ dẻo của màng tăng. Bên cạnh việc giữ cho gia vị dính vào sản phẩm, màng còn hạn chế gia vị dính vào tay. Trong các sản phẩm bánh mì người ta cũng dùng màng kết dính để đính mè và các hạt khác lên bề mặt. 4.4.6. Màng ngăn khuẩn Màng tinh bột có thể cản trở sự phát triển của vi sinh vật trên bề mặt thực phẩm. Việc giới hạn được sự phát triển của vi khuẩn quyết định hạn sử dụng của thực phẩm. Nếu trên màng xuất hiện lỗ nhỏ thì đó là trở ngại lớn cho thực phẩm. Chương 5 MÀNG LIPID VÀ ỨNG D ỤNG TRONG THỰC PHẨM (T.Mai) 5.1. Phân loại màng 5.1.1Màng bán thấm làm từ chất béo Màng bán thấm làm từ chất béo đã được sử dụng từ hơn 800 năm. Màng bán thấm lipid được sự dụng bởi chúng có tính kị nước cao vì thế có tác dụng là một barie ngăn chặn sự mất nước. Ngoài khả năng hạn chế mất nước màng lipid còn có làm giảm hô hấp nhờ đó kéo dài thời gian bảo quản cũng như cải thiện chất lượng cảm quan bên ngoài cho rau quả bằng cách tạo một lớp vỏ sáng bóng. Màng lipid có thể được làm từ nhiều loại lipid khác nhau bao gồm acetyl monoglycerides, wax và chất bề mặt. Màng bán thấm lipid còn được chia thành nhiều nhóm nhỏ sau: 5.1.2. Màng làm từ sáp (wax) hoặc dầu Màng sáp hoặc dầu bao gồm paraffin, sáp ong, sáp polyethylene và dầu khoáng. Paraffin được làm từ dầu thô và dùng để bao bọc rau quả dạng thô (chưa qua sơ chế). Hiện còn có cả paraffin tổng hợp được làm từ xúc tác polymer hóa ethylene. Cả 2 loại paraffin tổng hợp và tự nhiên đều được tổ chức thuốc và thực phẩm Hoa kỳ cho phép sử dụng như là một chất phụ gia thực phẩm sau khi vượt qua một vài chỉ tiêu nhất định về khả năng hấp thụ tia cực tím và trọng lượng phân tử. Màng chống tác dụng của nấm, hạn chế sự hô hấp sự chin, sự bốc hơi của quả. Màng sáp thường gồm các chất tạo màng, chất diệt nấm và các chất phụ khác. Ở Ấn Độ, người ta đã dùng có kết quả các chất sáp sau đây để bảo quản: Bảng 1: Waxol 0-12: ChấtDung lượngChấtDung lượngSáp cọ26gNước sôi2233mlSáp mía13gNước lạnh2000mlAcid oleic5gCánh kiến500gTrietylamin8gNatri octophenyl-phenal (SOPP)10g Bảng 2: Waxol 12: ChấtDung lượngChấtDung lượngSáp mía40gTriethylamin13-19gSáp parafin20gNước nóng500gSáp cọ20gNước nguội225mlAcid oleic7gSOPP0.2 hỗn hợpHỗn hợp này có dạng nhũ tương, có hàm lượng chất khô là 12% khi dùng, có thể pha loãng với nước để có độ khô 4, 6, 8, 9% 5.1.3. Màng bán thấm làm từ axit béo và monoglyceride Axit béo và monoglyceride được sử dụng trong màng bàn thấm như là chất gây nhũ hóa. Axit béo có thể được chiết suất từ dàu thực vật trong khi đó monoglyceride được tạo thành bởi việc trans-ester hóa glycol và triglycerides. Rượu mạch dài cũng được sử dụng do có tính kị nước và nhiệt độ nóng chảy cao. 5.1.4. Dịch nhũ tương (Emulsion) Sử dụng dung dịch nhũ tương sáp để bao bọc là một ý tưởng khá mới. Dung dịch màng có khả năng ngăn cản mất nước tốt tuy nhiên lại không đem lại cho sản phẩm độ bóng bên ngoài. Nhiều chất nhũ hóa sử dụng trong dung dịch màng sáp đều có nguồn gốc từ glycerol và axit béo. Chất nhũ tương đã được thương mại hóa là polyglycerols-polystearate. Màng bao dạng nhũ tương còn có thể được chia thành loại nhũ tương lớn và nhũ tương nhỏ. Nhũ tương lớn là loại có kích thước hạn 2 x 103 – 2 x 105A0 trong khi nhũ tương hạt nhỏ có kích thước 1000-2000A0. 5.1.5. Màng hỗn hợp và màng kép Một lớp màng thực phẩm muốn có khả năng ngăn chặn mất nước thì cần phải tạo thành một lớp màng lipid kép. Sự hình thành màng lipid kép trên bề mặt không đồng đều, xốp là rất khó bởi lẽ lipid có thể thấm vào qua bề mặt thực phẩm. Để giải quyết vấn đề trên người ta đã nghiên cứu và xây dựng nên phương pháp “hai bước” theo đó lớp màng nền được tạo ra trước và bao bọc bề mặt thực phẩm sau đó lớp màng lipid được tạo lên trên đó. Lớp nền có tác dụng giữ cho lớp màng lipid ổn định trên bề mặt thực phẩm. Lớp màng nền thường sử dụng là protein và phải có độ keo nhất định để có thể tồn tại trên bề mặt thực phẩm. 5.2. Những nhân tố ảnh hưởng đến việc tạo màng thực phẩm 5.2.1. Hóa chất tự nhiên và nồng độ các thành phần Màng lipd có ái lực thấp đối với nước, điều này giải thích tại sao nócó độ thấm ẩm thấp. Tuy nhiên, mỗi chất kỵ nước có tính chất hóa lý riêng. Vì vậy, màng thực phẩm dựa trên những biệu hiện khác nhau chống lại sự chuyển dịch ẩm. độ phân cực của các thành phần lipid được xét đến, chẳng hạn như sự phân bố của thế điện tử phân tử, phụ thuộc vào nhóm hóa chất, chiều dài chuỗi chất béo. Sáp là chất chống thấm ẩm hiệu quả nhất, do nó có tính kỵ nước cao. Các chất hiệu quả nhất là sáp ong, có nhóm rượu stearyl, glycerols acetyl acyl, ankan (hexatriacontane), chất béo trung tính (ví dụ, tristearin),và axit béo (e.g., stearic acid). Sự phân loại này có thể được giải thích bởi các phân tử kỵ nước, trong đó xác định mức độ tương tác với nước. Rượu stearyl là một chất cản đối tốt so với chất béo trung tính hoặc axit béo của nó, vì nhóm hydroxyl có ái lực đối với nước thấp hơn so với nhóm cacbonyl và carboxyl. Chỉ xem xét đến tính phân cực, các ankan dự báo là những chống ẩm tốt nhất, mặc dù điều này không đúng ở một số trường hợp ví dụ hexatriacontane. Đối với các thành phần có tính chất hóa học tương tự, chiều dài ảnh hưởng đến tính cản ẩm. Hiệu quả cản ẩm rượu béo và axit béo tăng tỉ lệ với số nguyên tử cacbon (14-18), bởi vì tỷ trọng tương đối của các phân tử không phân cực tăng, độ hòa tan nước và chuyển dịch ẩm giảm. Các axit cacboxylic, axit stearic và palmitic độ thẩm thấu hơi nước là thấp nhất. Tuy nhiên, khi các chuỗi carbon chứa hơn 18 nguyên tử, lớp film có chứa acid arachidonic hoặc behenic có độ thẩm thấu hơi nước cao hơn, thực tế là chuỗi quá dài sẽ làm cấu trúc của mạng polymer không đồng nhất, giảm tính cản ẩm. Các kết quả này được hiển thị trong hình. 5,12. Các axit béo không bão hòa ít có hiệu quả trong việc kiểm soát độ dịch chuyển ẩm, bởi vì chúng có phân cực hơn và có xu hướng kết tinh hơn các axit béo bão hòa. Thật vậy, lớp phim có chứa axit stearic hoặc palmitic có tính hút ẩm tốt hơn so với lớp phủ chứa acid oleic. Hình dạng ngoài của các axit béo chưa bão hòa cũng rất quan trọng, bởi vì cấu trúc hóa học của chúng (ví dụ như, y theo phân tử) khác nhau. Ngoài tính chất vật lý, sự kết tinh làm thay đổi mức độ không bão hòa và do đó làm biến đổi mật độ và độ thấm. Nồng độ các chất kỵ nước cũng là một yếu tố quan trọng của lớp chắn ẩm. độ thấm hơi nước của lớp phim gồm axit stearic và HPMC phụ thuộc vào nồng độ axit béo, và giảm mạnh ở nồng độ cao hơn 14-30%. Hơn nữa, cấu trúc vật lý của tất cả các thành phần cũng liên quan tính cản ẩm của lớp màng lipid. Ảnh hưởng của thành phần lipid đến sự vận chuyển hơi nước qua lớp màng nhũ tương có các thành phần khác biệt 5.2.2. Ảnh hưởng của thành phần lipid đến trạng thái vật lý và cấu trúc màng Hợp chất lipid ở trạng thái rắn hay lỏng tùy thuộc rất lớn vào hiệu quả giữ ẩm của lớp màng. Lớp màng làm từ dầu cây bông bị khử nước có tính thấm tăng gấp 300 lần khi phân đoạn lỏng của lipid chiếm từ 0-40%. Martin Polo và cộng sự đã cho thấy tính thấm của sáp paraffin tăng 100 lần nếu thành phần dầu paraffin tăng từ 75-100%. Một vài tác giả đã chứng minh khi thành phần mỡ rắn tăng lên 0-30% thì hiệu quả rào cản được cải thiện như được thấy trong hình 5.14. Cấu trúc rắn của mỡ sẽ đặc hơn và hạn chế sự khuếch tán của nước. Hơn nữa, tính tan của nước trong chất béo rắn cũng bị giảm xuống. Tuy nhiên, tùy thuộc vào bản chất của chất béo, khi thành phần mỡ rắn vượt quá ngưỡng tới hạn, sự gia tăng của tính thấm cũng dẫn đến những nhược điểm trong cấu trúc (tạo lỗ) của màng. Cấu trúc “xốp” không đồng nhất này của các lớp màng có thành phần lipid rắn cao có thế giải thích cho việc giảm hiệu quả rào cản của lớp màng. Các dạng của chất béo (như khả năng kết tinh ở nhiều dạng) cũng ảnh hưởng đến hiệu quả giữ ẩm của lớp màng thực phẩm làm từ chất béo, đặc biệt là lớp màng làm từ bơ- cocoa và dầu khử nước. Trong các dạng ,, các tinh thể ổn định nhờ lực London, hiện diện giữa các chuỗi alpha để hình thành mạng lưới dày đặc. Ngược lại, lực bền này không hiện diện ở dạng  dẫn đến cấu trúc hexagon không bền. Kester và Fennema (1989a,c) đã nghiên cứu ảnh hưởng của sự đa dạng cấu trúc đến chức năng rào cản bằng cách sử dụng hỗn hợp dầu đậu nành và dầu cọ bị hydrat hóa hoàn toàn. Trở kháng sự vận chuyển hơi nước ở 250C của các lớp màng ở dạng ,, và  lần lượt là 40,200 ; 30,600 và 38,700 s m-1. Tính linh động cao của cấu trúc kết tinh hexagon tạo tính dẻo của lớp màng và ngăn chặn các dạng khiếm khuyết cấu trúc trong quá trình hình thành tinh thể. Điều này lại giúp cải thiện tính thấm hơi ẩm. Ảnh hưởng của thành phần chất béo rắn của lớp đôi lipid đến sự vận chuyển hơi nước Tinh thể ở dạng  có trở kháng vận chuyển cao hơn rất nhiều so với tinh thể dạng . Điều này được giải thích nhờ độ đặc cao của tinh thể dạng . Các chất sáp ngăn cản sự vận chuyển hơi ẩm tốt nhưng khả năng này không liên quan đến các dạng hay kích thước của tinh thể. Thật vậy, sáp cọ cho thấy bề mặt xốp, không đồng nhất, trong khi sáp làm từ mỡ dầu hoả lại có bề mặt thật trơn láng. Tuy nhiên, lớp màng làm từ cọ hay mỡ dầu hoả đều không có tính năng ngăn ẩm tốt nhất hay tệ nhất. Tính thấm của chúng có thể bị ảnh hưởng do ái lực của chúng với nước. Kester và Fennema (1989b) nghiên cứu ảnh huởng của thời gian đến tính thấm hơi ẩm của lớp màng làm từ stearyl alcohol bằng cách cải thiện hình dáng và kích thước mà không thay đổi dạng. Stearyl alcohol kết tinh ở dạng  và trở kháng tính thấm của màng ở 480C trong 0, 14 và 35 ngày gia tăng từ 11 đến 50% trong suốt thời gian này. Cơ chế giúp cải thiện tính năng rào cản theo thời gian vẫn chưa được được mô tả và giải thích đầy đủ nhưng dường như hai yếu tố quan trọng là (1) giảm khiếm khuyết cấu trúc bằng cách tái kết tinh với tốc độ thấp và (2) giảm thành phần chất béo rắn khi chất béo lỏng kết tinh. Bản chất hoá học của các thành phần tạo màng đóng góp vào hiệu quả ngăn ẩm nhưng cũng ảnh hưởng một phần đến ái lực của lớp màng với nước. Cấu trúc vật lý của chất béo xác định cấu trúc lớp màng và do vậy ảnh hưởng đến tính thấm hơi ẩm, cấu trúc lớp màng cũng là một yếu tố cần được quan tâm. 5.2.3. Ảnh hưởng của cấu trúc màng lên tính năng rào cản Vai trò của kỹ thuật chuẩn bị Lớp màng thực phẩm chứa các chất béo có thể được thu nhận bằng các kỹ thuật xác định cấu trúc rào cản khác nhau. Vài tác giả đã nghiên cứu ảnh hưởng của kỹ thuật chuẩn bị lớp màng đến tính năng rào cản. Kamper và Fennema (1984) tạo lớp màng đôi và lớp màng thể nhũ từ hydroxypropylmethylcellulose và stearic và palmitic acid. Lớp màng thể nhũ có tính thấm hơi ẩm thấp hơn 40 lần so với lớp màng đôi (0.5 × 10−12 và 19× 10−12 -28 × 10−12 g m−1 s−1 Pa−1, tương ứng) mặc dù lượng lipid trong lớp màng thể nhũ thấp hơn 10 lần so với lớp màng đôi. Ngược lại, Martin-Polo et al. và Debeaufort et al. (1993) thu được kết quả trái ngược từ lớp màng sáp paraffin-methylcellulose. Đối với loại màng này, tính thấm hơi nước của màng thể nhũ cao hơn 40 lần so với lớp màng đôi. Kết quả trái ngược này được giải thích dựa vào điều kiện chuẩn bị màng. Đối với Kamper và Fennema (1984), thể nhũ ban đầu đồng nhất, sự tách pha trong quá trình làm khô, tạo thành cấu trúc lớp đôi cho màng được nhũ hoá. Debeaufort và cộng sự sử dụng kính hiển vi điện tử quét đã phát hiện lớp màng nhũ hoá có bề mặt không đồng nhất, nhám, không đều còn lớp màng đôi có bề mặt đồng nhất, láng mịn. Bề mặt lớp màng có lớp lipid phân bố đồng nhất hơn sẽ kiểm soát sự vận chuyển nước hiệu quả hơn. Cấu trúc màng gồm một lớp lipid liên tục sẽ tao rào cản hơi ẩm hiệu quả nhất, lớp màng này được tạo thành nhờ kỹ thuật lớp đôi hoặc làm mất ổn định nhũ tương trong quá trình làm khô lớp màng thể nhũ. Trong socola, pha liên tục có chứa cả lipid do quá trình xoắn và hòa trộn. Các phần tử ưa nước phân tán (tinh thể đường, bột coca) không ảnh hưởng đáng kể đến tính thấm hơi nước, ngoại trừ nơi có hơi ẩm cao sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc lớp màng. Do đặc điểm cơ học kém nên lipid thường được dùng để liên kết chất nền, đôi khi nó được xem như thực phẩm điển hình để làm lớp phủ. Tuy nhiên, chất nền có thể ảnh hưởng lớn đến đặc điểm lớp màng do thay đổi sự phân bố của các chất kị nước. Nếu chất nền xốp, rào cản kém hiệu quả hơn do bề mặt cần bảo vệ lớn hơn và bề mặt nhám làm cho việc hình thành lớp phủ đều và liên tục khó khăn hơn. Tính kết dính của lớp màng với thực phẩm là một hiện tượng vật lý được kiểm soát bằng cách che phủ bề mặt nhám; lực ẩm do lực tiếp xúc giữa hai bề mặt vật liệu, một vật liệu là chất lỏng; lực tĩnh điện giữa các polymer tích điện; liên kết hóa học khi phản ứng xảy ra. Barron (1977) cho thấy rằng lớp phủ socola tuy dính với bánh bích quy rất tốt nhưng lại dễ gãy do bị gồ lên khi hút hơi ẩm. Trong trường hợp này, sự kết dính quá chặt giữa lớp vỏ và chất nền không phải là lợi thế. Sự tương tác giữa chất nền và lớp vỏ cần được tính toán vì nó có thể thay đổi đặc tính rào cản của lớp vỏ, hoặc là do chất nền hấp thụ một phần lớp rào cản hoặc do sự phân bố lipid không đồng nhất Thật vậy, một lớp phủ rào cản chỉ hiệu quả khi nó tạo thành một lớp đồng nhất và liên tục trên toàn bộ bề mặt của sản phẩm thực phẩm cần bảo vệ. Khi các vết nứt xuất hiện, tất cả các đặc tính rào cản bị mất. Tính liên tục và tính đồng nhất của rào cản cũng phụ thuộc rất lớn vào độ dày lớp màng. 5.2.4. Ảnh hưởng của độ dày lớp màng Độ dầy có thể sửa đổi các thuộc tính lớp màng, như hiệu suất rào cản. Theo phương trình sau đây, WVTR (tỉ lệ truyền hơi nước) tương ứng với số lượng hơi nước (Δm) chuyển qua một diện tích lớp màng (A), trong một thời gian xác định (Δt), trong đó độ thấm (WVTR) được chuẩn hóa theo độ dày (x) và gradient áp suất hơi từng phần (Δp) Tăng tính thấm của lớp màng bằng độ dày ý nói đến ái lực nước, mà có thể là do sự hiện diện của các hợp chất ưa nước trong công thức . Có vẻ như ảnh hưởng của độ dày lớp màng thay đổi theo bản chất của cả lipid và các thành phần khác của màng. Tính kháng sự vận chuyển khối lượng lớn của các hợp chất lipid giúp chúng ngăn sự di chuyển của chất khí, chẳng hạn như ôxy, chủ yếu là do cấu trúc; các tinh thể càng dày đặc (ví dụ, nhỏ gọn) và phân phối chúng càng đồng nhất và định hướng, sự khuếch tán khí càng khó khăn và độ thấm càng thấp. Trong trường hợp nước di động, đặc tính rào cản càng phức tạp hơn. Ái lực đối với nước cũng quan trọng như cấu trúc của chính lớp màng. Do vậy, sự vận chuyển của các phân tử nước trong lớp màng và lớp phủ phụ thuộc cả vào hiện tượng khuếch tán (yếu tố động lực) và hút thấm bề mặt (yếu tố nhiệt động lực học), ngay cả trong trường hợp chất kị nước. 5.2.5. Ảnh hưởng của đặc tính của các phân tử thẩm thấu Trong trường hợp của vật liệu có mật độ cao ngược với vật liệu xốp, đặc tính của sự thấm, chẳng hạn như mật độ, tính phân cực, hoặc trạng thái vật lý, không chỉ ảnh hưởng đến tương tác của nó với thành phần của lớp màng mà còn ảnh hưởng đến động học của sự vận chuyển. Kích thước và hình dạng của các phân tử khuếch tán ảnh hưởng đến sự khuếch tán, trong khi sự phân cực và khả năng ngưng tụ ảnh hưởng đến sự hấp thụ. Nước là một hợp chất phân cực có kích thước cực nhỏ có xu hướng hấp thụ và khuếch tán trong vật liệu có mật độ cao. Khả năng này làm cho các vật liệu này có tính hút ẩm hơn là khí không thể đông đặc. Trong chương này, chỉ có sự vận chuyển nước sẽ được xem xét. 5.2.6. Ảnh hưởng của Gradient nồng độ nước Động lực cho sự vận chuyển hơi ẩm là áp suất hơi nước hoặc sự khác biệt về thế nước giữa hai bên màng. Gradient càng cao, tốc độ vận chuyển càng lớn, nếu không có sự tương tác giữa nước và màng. Tuy nhiên, độ thấm vẫn không đổi, như quan sát với phim sáp paraffin, dầu hạt bông đã được hydro hóa, hoặc sôcôla đen, miễn là độ ẩm ở bên gradient cao thấp hơn 80%. Các hành vi khác đã được quan sát: đặc biệt là sự gia tăng tính thấm của sơn dầu parafin, rượu và bơ ca cao, sô cô la sữa, và glycerols acetylstearyl. Tính thấm hơi nước của sô cô la sữa tăng dần từ 10,7 × 10-12 đến 892 x 10-12 gm-1 s-1 Pa-1 khi gradient độ ẩm thay đổi từ 22-75% đến 0-100%. Hiện tượng này là do tính hút ẩm của các thành phần ưa nước (sữa bột, tinh thể sucrose, và bột ca cao) trong lớp phủ, dẫn đến việc màng bị mất tính toàn vẹn. Độ thấm của lớp màng ưa nước phụ thuộc cả vào sự khác biệt độ ẩm tương đối (RH) và trên các giá trị độ ẩm tuyệt đối. Ví dụ, đối với cùng một gradient RH, tính thấm gia tăng cùng với sự gia tăng giá trị áp lực hơi. Tiemsra và Tiemsra (1974) thành lập một mối quan hệ trực tiếp giữa tỷ lệ chuyển hơi nước và độ ẩm cho lớp màng bao gồm dầu đậu phộng, bơ đậu phộng, hoặc rượu ca cao Trong phương trình này, WVTR là tỉ lệ truyền hơi nước (gm-2 s-1), aw1 là nước giá trị thế nước cao hơn của gradient Δa, x là độ dày lớp màng (m), và k là hệ số vận chuyển khối được điều chỉnh (gm-1 s-1). Mô hình này sẽ thú vị hơn nếu tham số k có thể tương quan với đặc tính hóa lý và / hoặc cấu trúc của lớp màng. Trong trường hợp các lớp màng ưa nước, tăng tính thấm ở mức độ ẩm tương đối cao thường do sự phồng lên và mềm đi của mạng polymer bởi sự thấm hút bề mặt. Điều này tạo ra một cấu trúc có mật độ thấp hơn, trong đó có nhiều chuỗi xa nhất di động nhiều hơn. Trong hiện tượng này, sự khuếch tán và sự thẩm thấu của nước trở nên dễ dàng hơn. Ngay cả đối với các chất kỵ nước, mà về mặt lý thuyết có ái lực độ ẩm thấp, nước ảnh hưởng đến hiệu quả rào cản của lớp màng ăn được và chất phủ khi chúng có chứa các hạt ưa nước hoặc các nhóm phân cực, như trong lớp phủ sô cô la hoặc ca cao. Hầu hết các báo cáo được công bố đề cập đến sự vận chuyển của nước. Tuy nhiên, lớp màng và lớp phủ thường được sử dụng cho các sản phẩm ngậm nước cao trong đó nước là ở trạng thái lỏng, chẳng hạn như gel. Nước tiếp xúc với lớp rào cản có thể ở trong trạng thái rắn, như trong trường hợp của thực phẩm đông lạnh. Vì vậy, thật thú vị khi xem xét tác động của các trạng thái vật lý của nước lên sự vận chuyển của nó. 5.2.7. Ảnh hưởng của trạng thái vật lý của nước lên chức năng rào cản Đối với các lớp màng ăn được và chất phủ, một vài tác giả xem xét việc tiếp xúc trực tiếp giữa các lớp rào cản và các khoang ẩm. Morillon và cộng sự (1998) nghiên cứu tác động của trạng thái vật lý của nước, chất lỏng hoặc hơi nước, về sự di chuyển của chúng qua lớp màng lipid ăn được và thông qua các lớp màng ưa nước và kỵ nước tổng hợp. Họ báo cáo rằng độ thấm nước của lớp màng lipid-đường ăn được là như nhau cho cả hai trạng thái vật lý của nước khi thế nước vẫn còn thấp hơn 0,85. Ảnh hưởng của trạng thái nước (lỏng hay hơi) lên tốc độ vận chuyển nước qua rào cản ăn được làm từ cocoa Tại hoạt độ nước cao hơn, sự vận chuyển nước lỏng dựa trên màng lipid và lớp màng dẻo ưa nước lớn hơn nhều so với vận chuyển hơi nước. Hai hiện tượng này có thể xảy ra hiện tượng hòa tan cục bộ đường sucrose của lớp phim và làm trương nở lớp màng ưa nước. 5.2.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ Các sản phẩm thực phẩm có thể được tiếp xúc với khoảng nhiệt độ rộng trongquá trình chế biến, và thường được lưu trữ ở nhiệt độ thấp xung quanh. Nhiệt độ ảnh hưởng đến tất cả các hiện tượng nhiệt động lực học và động học và, do đó ảnh hưởng đến sự vận chuyển độ ẩm. Miễn là không làm biến đổi cơ cấu lớp phim hoặc lớp phủ cơ do nhiệt độ, độ thấm, độ khuếch tán, và hệ số độ hòa tan khác nhau theo định luật Arrhenius, như được mô tả bởi phương trình sau đây. P P0 exp(- Ea,P / RT ), D D0 exp( Ea,D / RT ), S S0 exp(H S / RT ). Trong phương trình này, Ea,P và Ea,D là các nguồn năng lượng kích hoạt biểu kiến của sự thấm và hiện tượng khuếch tán. ΔHS là enthalpy của sự hấp thụ (kJ mol-1); P0, D0, và (kJ mol-1); S0 là những giá trị tham chiếu của độ thấm, sự khuếch tán và độ hòa tan, tương ứng; R là hằng số khí lý tưởng (8,31 kJ mol-1 K-1) và T là nhiệt độ (K). Từ định nghĩa của độ thấm, đó là sản phẩm của độ hòa tan vàhệ số khuếch tán, mối quan hệ giữa năng lượng được mô tả bởi các phương trình dưới đây Ea,P Ea,DH S . ΔHS luôn luôn là một giá trị âm cho hơi nước, có nghĩa làtrong phương trình này, độ hòa tan giảm tỷ lệ như tăng nhiệt độ, trong khi Ea, D mang gia trị âm và độ khuếch tán tăng cùng với nhiệt độ. Dựa theo mức dịch chuyển, mà chủ yếu là do hiện tượng động học hay nhiệt động học độ thấm tăng hoặc giảm khi nhiệt độ tăng. Ví dụ, hơi nước thấm của sáp polyethylene tăng lên khi nhiệt độ thay đổi 25-40 ° C; kích hoạt năng lượng trong khoảng 5-15 kJ mol-1. Quan sát này cho thấy dường như sự dịch chuyển ẩm chủ yếu phụ thuộc vào sự khuếch tán. Kester và Fennema (1989b) đã thông báo độ vận chuyển ẩm tăng khi nhiệt độ giảm, giấy lọc được sử dụng như một hỗ trợ cơ học làm tăng sự hấp thụ. Các tác giả khác không đưa ra tác động nào của nhiệt độ lên sự vận chuyển độ ẩm, vì tỉ lệ vận chuyển liên quan trực tiếp đến áp suất hơi nước, quan sát thấy khihydro hóa dầu hạt bông và bơ ca cao trong khoảng nhiệt độ 3-26,7 ° C, hoặc 21-27 ° C cho acetylstearyl glycerol tinh khiết. Vượt quá khoảng nhiệt độ trên, một số tác giả đã quan sát (1) có sự giảm đi của độ thấm ẩm sovới nhiệt độ, và (2) sự gia tăng tính thấm khi nhiệt độ thấp. Thật vậy, hiện tượng này cũng đã được quan sát trên bao bì nhựa, lớp màng thực phẩm gồm hỗn hợp acid béo hoặc sáp ong acid-béo và sô cô la-hay ca cao. Sự gia tăng tính thấm ẩm có thể liên quan đến một hằng số hay sự gia tăng tỷ lệ vận chuyển hơi nước, mặc dù nhiệt độ giảm. Đối với lớp màng lipid, chẳng hạn như socola hay bơ cacao, nhiệt độ biến đổi hàm lượng chất béo rắn, và do đó ảnh hưởng đến cả cấu trúc và hiệu suất chắn. ngoài ra tỷ lệ vận chuyển hơi nước của socola giảm từ 26-200C, nhưng vẫn giữ nguyên ở 20-100C, thực tế là SFC tăng từ 80% ở 26 ° C và 90% ở 200C. Tác động của nhiệt độ đến tỷ lệ vận chuyển hơi nước và chất lỏng (WTR) qua màng cacao. Nhiệt độ dưới 0 ° C cho phép bảo quản tốt hơn các loại thực phẩm, đặc biệt ức chế sự phát triển nấm mốc. Nhưng phản ứng hóa học và hóa lý vẫn xảy ra, mặc dù chúng bị chậm lại đáng kể do nhiệt độ dưới điểm đông. 5.3. Ứng dụng của lipid trong việc tạo màng thực phẩm Lipid ứng dụng trong tạo màng thực phẩm bao gồm sáp, acylglycerol (nguồn gốc từ thực vật hoặc đông vật). Do lipid có tính kỵ nước và có cấu trúc tinh thể chặt chẽ là màng ngăn tốt sự thoát hơi ẩm. Tuy nhiên, hiệu quả của nó tùy thuộc vào từng dạng lipid, cấu tạo hóa học, sự sắp xếp hóa học, tính phân cực/ tính kị nước trạng thái vật lý (rắn hay lỏng) và sự tương tác của nó với các thành phần khác (như là protein và polysaccharide). Lớp màng lipid thiếu đồng nhất và bám dính như các bề mặt ưa nước. lipid còn được kết hợp với protein và polysaccharide trong việc sản xuất hỗn hợp màng phủ và phim để cải thiện tính năng ngăn ẩm và làm tăng tính đàn hồi. Nó còn được sử dụng như chất bôi trơn hay dầu bôi trơn để ngăn cản màng thực phẩm dính vào nhau hay dính với các bề mặt khác chẳng hạn như vật liệu bao gói. Larding là một quá trình phủ lên thịt lớp chất béo để kéo dài thời hạn sử dụng, phương pháp này được áp dụng vào thế kỷ 16, nước Anh. Ngày nay chất béo còn được sử dụng để phủ lên các loại thực phẩm khác nhau, bao gồm thực phẩm tươi sống, thực phẩm đông lạnh và sản phẩm gia cầm. Lớp sáp được phủ lên thực phẩm sẽ làm giảm sự biến màu của các loại thực phẩm tươi sống. sáp tạo ra lớp màng trong suốt, đẹp mắt, nó có thể làm giảm những hư hại do va chạm cơ học trong quá trình vận chuyển hàng hóa xuống mức thấp nhất. Từ đó sáp cọ, sáp ong và sáp candelilla được sử dụng một cách hiệu quả để phủ lên những phần thực phẩm đông lạnh để làm giảm sự mất nước trong suốt quá trình bảo quản lạnh đông. 1958 Letney đã sử dụng mỡ nóng chảy như lớp tráng phủ bằng cách cho nó đông lại trên bề mặt thịt tươi để tạo thành lớp phim để kéo dài thời gian bảo quản ở nhiệt độ thấp. giảm sự hydrat hóa bề mặt. 1959, theo báo cáo của Ayers rằng màng acetylated acylglycerol kết hợp với thuốc kháng sinh rất có hiệu quả trong việc làm giảm sự mất màu và giữ ẩm, tuy nhiên nó lại tạo ra những màu sắc kém hấp dẫn. Dịch tráng phủ chứa 40% mono-di và tri acylglycerol trong cồn, được gia nhiệt tới 500C và được phủ trực tiếp lên bề mặt thịt hoặc áp dụng cho các sản phẩm thịt bằng cách nhúng vào dịch nóng chảy. Mặc dù các nghiên cứu ban đầu với thịt cừu tươi được không thành công, ứng dụng của lớp màng phủ để giữ tươi các loại thịt khác, cải thiện màu sắc và kết cấu. Schneide (1972) tráng thịt bò, thịt bê, thịt nướng thịt heo và philê cá với thành phần khác nhau của mono-, di-và triacylglycerols của paraffinic và / hoặc axit cacboxylic để cải thiện việc giữ chất lượng thịt và duy trì các tính chất cảm quan mong muốn. Stemmler và Stemmler (1976) mô tả công thức màng phủ có chứa cellulose proprionate và acetylen monoacyglycerol (thu được từ mỡ lợn) được sử dụng để kéo dài độ tươi, màu sắc, hương thơm, dịu dàng và ổn định vi sinh vật của thịt bò tươi và thịt heo lát. Heine et al. (1979) báo cáo rằng một hỗn hợp acetyl hóa của acid béo mono-, di-, và triacylglycerols áp dụng cho thịt bò tươi và những miếng thịt lợn đã giúp giữ lại màu sắc hấp dẫn và giảm thất thoát độ ẩm trong thời gian 14 ngày kể từ ngày lưu trữ trong tủ lạnh. Một sản phẩm được gọi là Myvacet ® (Eastman Hóa chất Sản phẩm, Inc, Kingsport, TN), chưng cất từ monoacylglycerol axetylen, đã có trên thị trường như là một lớp phủ bảo vệ cho thịt gia cầm đông lạnh. Nó được áp dụng bằng cách nhúng hoặc phun trước khi lạnh đông thịt; lớp phủ sau đó được để lại trên sản phẩm trong khi nấu. Họ quan sát thấy không có sự khác biệt về vi sinh vật, màu và mùi của thịt đóng gói chân không hoặc thịt sau 4, 7 tuần lưu trữ trong tủ lạnh. Hệ nhũ tương nước-trong-dầu từ mỡ động vật hoặc dầu thực vật đã được sử dụng như lớp màng phủ bảo vệ và mang lại hương vị cho thịt và sản phẩm gia cầm. Màng nhũ tương rất hiệu quả trong việc bảo vệ thịt gà đông lạnh và thịt sườn lợn khỏi sự mất nước. Làm tăng sản lượng thịt, giảm thất thoát ẩm và hương vị, và làm mềm thịt cải tiến đã được quan sát khi các loại thịt đã được tráng (Zabik và Dawson 1963; Kroger và Igoe 1971; Baldwin et al. 1997). Bổ sung MC để nước trong nhũ tương sơn dầu cung cấp cho lớp phủ ổn định hơn ở nhiệt độ thấp hơn và ngăn ngừa mất độ ẩm quá mức trong thời gian nấu ăn cho thịt heo, thịt bò, thịt gà, thịt xay, xúc xích, cá và hải sản. KẾT LUẬN Màng từ các chất căn bản protein, glucid, lipid được ứng dụng rộng rãi trong bảo quản thực phẩm. Mỗi loại màng đều có những tính chất riêng biệt và có những ưu nhược điểm khác nhau. Tuỳ thuộc vào đặc tính của sản phẩm mà lựa chọn màng bao phù hợp. Màng thực phẩm không chỉ có ý nghĩa đối với bảo quản mà màng còn góp phần cải thiện giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan. Ví dụ điển hình như phủ lớp sáp lên bề mặt thịt tươi để duy trì màu sắc và giữ ẩm, màng chitosan làm chậm lại quá trình bị thâm của rau quả sau thu hoạch, màng tinh bột dùng để tẩm gia vị và giữ ẩm cho sản phẩm chiên, màng collagen dùng để bọc xúc xích, jăm bông, xúc xích hun khói... Màng thực phẩm được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực từ thực phẩm, dược cho đến lĩnh vực vật liệu. Phương pháp tạo màng thực phẩm đang từng bước hoàn thiện nhằm tạo ra các màng bao có hiệu quả trong quá trình bảo quản, giải quyết tốt vấn đề an toàn thực phẩm, đáp ứng được các yêu cầu từ nhà sản xuất và người tiêu dùng. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Edible films and coatings for food applications, Milda E. Embuscado và Kerry C. Huber 2. Hoá sinh công nghiệp, Lê Ngọc Tú 3. Hoá học thực phẩm, Lê Ngọc Tú 4.  HYPERLINK "" www.wikipedia.org