Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 01/2008<br />
<br />
Trường Đại học Nha Trang<br />
<br />
VẤN ĐỀ TRAO ĐỔI<br />
<br />
CHẤT NHŨ HÓA SỬ DỤNG TRONG SẢN PHẨM SỮA VÀ SÔCÔLA<br />
KS. Nguyễn Hà Diệu Trang<br />
Khoa Chế biến - Trường Đại học Nha Trang<br />
Chất nhũ hóa thường đựơc sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm. Nó có mặt hầu hết trong<br />
thành phần nguyên liệu của các sản phẩm như nước giải khát, bánh kẹo, bơ, maragine, sữa, kem,<br />
socola,…Công dụng của chất nhũ hóa là tạo cảm giác ngon miệng (mouthfeel) và ngoài ra không kém<br />
phần quan trong là tạo cấu trúc mong muốn ở một số sản phẩm như bánh phủ kem, sốt , …từ đó có<br />
thể kéo dài thời gian sử dụng của sản phẩm. Trong sản xuất sữa, người ta hay sử dụng chất nhũ hóa<br />
là mono và diglyceride (MAG) – ester của các axít béo. Ngoài ra, Lexithin được sử dụng rộng rãi trong<br />
sản phẩm socola với hàm lượng không quá 0,5%. Hàm lượng qui định ADI (lượng tiêu thụ chấp nhận<br />
được hàng ngày mg/kg cơ thể) của đa số chất nhũ hóa là không giới hạn. Việc hiểu rõ cấu trúc, tính<br />
chất vật lý, hóa học cũng như cách sử dụng của chất nhũ hóa rất quan trọng trong việc phát triển các<br />
sản phẩm thực phẩm.<br />
1. Các định nghĩa<br />
<br />
• Hệ nước trong dầu (Hình 1b) : là hệ mà<br />
<br />
1.1 Hệ nhũ tương<br />
<br />
trong đó các giọt nước phân tán trong<br />
<br />
Định nghĩa: là một hệ phân tán cao của ít<br />
<br />
pha liên tục là dầu. Ví dụ: bơ, margarine,<br />
sốt dung với sa-lat,…<br />
<br />
nhất hai chất lỏng mà thông thường không hòa<br />
tan được với nhau, một pha là pha phân tán,<br />
<br />
• Hệ nước trong dầu trong nước: hệ nhũ<br />
<br />
và pha kia gọi là pha liên tục. Có rất nhiều hệ<br />
<br />
tương dầu trong nước mà các giọt phân<br />
<br />
nhũ tương khác nhau nhưng trong thực phẩm<br />
chúng ta thường gặp 3 dạng:<br />
<br />
tán của nó có chứa nước. đây là hệ khá<br />
phức tạp trong thực phẩm và cần những<br />
<br />
• Hệ dầu trong nước (Hình 1a): là hệ mà<br />
<br />
nghiên cứu sâu hơn về hệ này<br />
<br />
trong đó cac giọt dầu phân tán trong pha<br />
liên tục là nước. Ví du: mayonnaises,<br />
kem sữa, bánh phết kem, …<br />
<br />
Hình 1. Hệ dầu trong nước (a) và Hệ nước trong dầu (b)<br />
<br />
60<br />
<br />
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 01/2008<br />
1.2 Chất nhũ hóa<br />
<br />
Trường Đại học Nha Trang<br />
bề mặt của các giọt phân tán từ đó giảm được<br />
<br />
Định nghĩa: là chất làm giảm sức căng bề<br />
mặt của các pha trong hệ và từ đó duy trì<br />
được sự ổn định cấu trúc của hệ nhũ tương.<br />
<br />
năng lượng hình thành các giọt trong hệ.<br />
Chất nhũ hóa đa số là ester của acid béo<br />
và rượu:<br />
<br />
Trong cấu trúc phân tử của chất nhũ hóa có cả<br />
phần háo nước và phần háo béo.<br />
Chất nhũ hóa được sự dụng nhằm tạo sự<br />
ổn định của hệ keo phân tán trong pha liên tục<br />
bằng cách hình thành một bề mặt điện tích<br />
trên nó. Đồng thời nó còn làm giảm sức căng<br />
<br />
Trong quá trình sử dụng, người ta thường<br />
<br />
tách lớp làm giảm giá trị cảm quan của sản<br />
<br />
dùng giá trị HBL để đánh giá mức độ ưa béo<br />
hay ưa nược của chất nhũ hóa. Từ đó có thể<br />
<br />
phẩm.<br />
Chất nhũ hóa sự dụng trong sản phẩm<br />
<br />
lựa chọn loại nào cho phù hợp với sản phẩm<br />
<br />
sữa đa số là các monoglycerid và diglyceride<br />
<br />
cụ thể<br />
<br />
của các acid béo và rượu. Chúng có tác dụng<br />
tạo thành lớp phim membrane mỏng bao<br />
<br />
HLB =<br />
<br />
Hydrophilic<br />
Balance<br />
Lipophilic<br />
<br />
Nếu HLB thấp (có nhiều gốc ưa nước hơn<br />
so với gốc ưa béo) thì chất nhũ hóa này phù<br />
hợp với hệ nước trong dầu và ngược lại.<br />
2. Ứng dụng của chất nhũ hóa trong sản<br />
phẩm sữa và socôla<br />
2.1 Với sản phẩm sữa<br />
Sữa là một hệ nhũ tương phức tạp và<br />
cũng là một dung dịch keo. Hệ nhũ tương bao<br />
gồm những giọt béo phân tán trong dịch liên<br />
tục chứa protein. Hàm lượng béo có trong sữa<br />
<br />
quanh các giọt béo có trong sữa và từ đó giúp<br />
tăng và ổn định bề mặt tiếp xúc của các giọt<br />
béo này trong quá trình đồng hóa sữa.<br />
Sodium alginate: alginate là polysaccharide<br />
được chiết xuất từ rong nâu Phaeophyceae,<br />
tồn tại liên kết với muối, Kali, canxi, và Magie.<br />
Tùy thuộc vào từng loại mà alginate có khả<br />
năng duy trì một số loại cấu trúc sản phẩm.<br />
Người ta hay sử dụng sodium alginate như là<br />
một chất nhũ hóa ion. Sodium alginate có khả<br />
năng tan trong nước lạnh và thường được<br />
dùng như chất làm “dày” dung dịch. Tuy nhiên<br />
<br />
khá đa dạng, từ 0,1% trong sữa gầy đến hơn<br />
20% trong sữa nguyên kem. Do đó chất nhũ<br />
<br />
nhược điểm của sodium alginate là khả năng<br />
hòa tan kém khi ở trong môi trường giàu canxi.<br />
<br />
hóa đóng vai trò rất quan trọng trong viêc duy<br />
trì sự ổn định của hệ, tránh hiện tượng phân<br />
<br />
Người ta khắc phục nhược điểm này bằng<br />
cách thêm axit citric.<br />
<br />
Hình 2: Công thức hóa học của sodium alginate<br />
61<br />
<br />
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 01/2008<br />
Carrageenan: được chiết xuất từ rong đỏ<br />
thuộc Rhodophycea. Có 3 loại carrageenan đã<br />
<br />
Trường Đại học Nha Trang<br />
sữa, sự ổn định của sữa liên quan đến việc<br />
<br />
được định danh là kappa , iota và lambda.<br />
<br />
duy trì hệ thixotropic. Khi gia nhiệt, bề mặt cấu<br />
trúc của kappa carrageenan có thể phản ứng<br />
<br />
Tuy nhiên kappa thường được sử dụng trong<br />
sản phẩm sữa hơn, đặc biệt ở sữa có bổ sung<br />
<br />
với nhau hay với mixen casein của sữa đề<br />
hình thành gel thixotropic.<br />
<br />
axit béo omega 3. Trong quá trình bảo quản<br />
<br />
Hình 3: Công thức hóa học của kappa carageenan<br />
Polymer này có gốc galatose và anhydrogalactose với rất nhiều liên kết sulfate.<br />
<br />
thixotropic. Hệ gel này chống việc hình thành<br />
“đường kem” trong sản phẩm bằng cách làm<br />
<br />
Hệ thixotropic là cấu trúc gel đã được định<br />
<br />
giảm quá trình đông tụ và phân tách các hạt<br />
<br />
hình lại, có tác dụng duy trì hệ nhũ tương ổn<br />
định và đồng hóa tốt. Một phần bề mặt cấu<br />
<br />
cầu béo.<br />
Guar gum: được sử dụng như một chất<br />
<br />
trúc phân tử của kappa carrageenan có khả<br />
năng phản ứng casein mixeo trong sữa trong<br />
<br />
làm dày. Gum có khả năng tan hòa tan trong<br />
nước lạnh, tăng độ nhớt để tạo thành dịch<br />
<br />
quá trình gia nhiệt. Những phần cuối của phân<br />
tử carrageenan liên kết với nhau để tạo thành<br />
<br />
pse-do-plas-tic trắng sữa. Dịch này có tác<br />
dụng cao ngăn chặn sự tách béo tạo cặn trong<br />
<br />
một mạng lưới, mạng lưới này liên kết với<br />
<br />
sản phẩm.<br />
<br />
mixeo kappa casein hình thành hệ gel<br />
<br />
Hinh 4: Công thức hóa học cua gum<br />
2.2 Sữa chua<br />
Trong sữa chua, hàm lượng chất béo từ<br />
<br />
Những chất này có khả năng tạo thành<br />
gel cấu trúc, bền cấu trúc và chống khả năng<br />
<br />
0-3,5% chất béo sữa và 10-15% chất béo phi<br />
<br />
tách lớp ở sản phẩm có hàm lượng chất béo<br />
<br />
sữa. Chất nhũ hóa thường được sử dụng có<br />
nguồn gốc tự nhiên và gum đã được biến tính,<br />
<br />
sữa thấp. Sữa chua là sản phẩm có cấu trúc<br />
hạt gel và dạng keo và chất nhũ hóa có tác<br />
<br />
chiết xuất từ rong biển (carrageenan, alginate)<br />
và gelatin.<br />
<br />
dụng như chất tạo geo, chất làm dày và chất<br />
ổn định cấu trúc.<br />
<br />
62<br />
<br />
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 01/2008<br />
Chất ổn định sử dụng có thể chỉ là một<br />
<br />
Trường Đại học Nha Trang<br />
2.4. Socola<br />
<br />
chất hay có thể hỗn hợp nhiều chất. Tùy thuộc<br />
vào mục đích sử dụng, thuộc tính, nồng độ<br />
<br />
Trong sản xuất socola người ta thường<br />
sử dụng lexithin là chất nhũ hóa nhằm tạo cấu<br />
<br />
yêu cầu của thực phẩm, mà ta dùng chất ổn<br />
định nào cho hợp lý.<br />
2.3 Kem<br />
<br />
trúc và chống hiện tượng “nở hoa bể mặt” ở<br />
sản phẩm. Lexithin là một trong những phos-<br />
<br />
Kem là hệ keo phức tạp, trong đó 17%<br />
<br />
pholipids phổ biến nhất và là tên thương hiệu<br />
trên thị trường. Lexithin có thể là một hay hỗn<br />
<br />
chất béo sữa, 13-17% đường, 8-11% chất khô<br />
<br />
hợp các phospholipids.<br />
<br />
khác (đường lactose, protein, muối khoáng).<br />
Monoglyceride là chất nhũ hóa thông<br />
<br />
Trong cấu trúc phân tử của lexithin có 2<br />
phần háo nước và háo béo, do đó lexithin<br />
<br />
dụng được sử dụng sản xuất kem. Nó có thể<br />
liên kết cạnh tranh với bề mặt protein sữa ở cả<br />
<br />
được dùng như chất nhũ hóa cũa hệ dầu trong<br />
nước. Người ta chiết xuất lexithin từ đậu nành<br />
<br />
2 hệ nhũ tương béo trong nước và khí trong<br />
nước và một phần có thể làm mất ổn định hệ<br />
<br />
hạt, hoặc lòng đỏ trứng gà.<br />
Hàm lượng lecithin sử dụng trong sản<br />
<br />
nhũ tượng béo.<br />
<br />
xuất socola khoảng 0,3 – 0,5%.<br />
<br />
Tuy nhiên chất ổn định polysaccharide<br />
thường liên kết với chất béo của kem để làm<br />
giảm khả năng tạo thành tinh thể đá lớn trong<br />
quá trình bảo quản và cũng như duy trì cấu<br />
trúc mong muốn của sản phẩm cuối cùng.<br />
<br />
Hình 5: Công thức hóa học của lexithin<br />
<br />
3. Kết luận<br />
Để ổn định cấu trúc và đạt các tiêu chuẩn<br />
<br />
định đặc biệt tác dụng tốt đến các sản phẩm<br />
sữa lỏng chức năng. Đối với sữa chua thì việc<br />
<br />
của sữa và các sản phẩm sữa, đặc biệt sản<br />
<br />
sử dụng chất ổn định giúp sản phẩm đạt được<br />
<br />
phẩm có tính chất lưu biến cao (sữa chua, sữa<br />
chức năng, kem,…) người ta sử dụng chất<br />
<br />
những đặc tính mong muốn về độ nhớt, hình<br />
dạng, vị và cấu trúc. Ngoài ra trong kem ít béo,<br />
<br />
nhũ hóa hay chất nhũ hóa chung với chất ổn<br />
định. Sự kết hợp giữa chất nhũ hóa và chất ổn<br />
<br />
sử dụng chất nhũ hóa với hàm lượng thấp có<br />
thể đạt được cấu trúc sản phẩm rất tốt.<br />
<br />
63<br />
<br />
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 01/2008<br />
<br />
Trường Đại học Nha Trang<br />
<br />
TÀI LIỆU THAM KHẢO<br />
1. Stig E. Friberg and Ka˚ re Larsson. (1997). Food emulsion, fourth edition, revised and expanded.<br />
Mercel Dekker Inc.<br />
2. Rajeev K. Thakur, C. Villette, J.M. Aubry, G. Delaplace. (2007). Formulation–composition map of<br />
a lecithin-based emulsion. Colloids and Surfaces. A Physicochem Eng Aspects 310 (2007) 55–61<br />
3. Shane N.D. Lal , Charmian J. O'Connor, Laurence Eyres. (2006). Application of emulsifiers/stabilizers in dairy products of high theology. Advances in Colloid and Interface Science 123–<br />
126 (2006) 433–437.<br />
<br />
ABSTRACT<br />
APPLICATION OF EMULSIFIERS IN DAIRY PRODUCTS AND CHOCOLATE<br />
Among the structures and structure-forming units within foods, emulsions play a major part. Food<br />
emulsions are widely used in some fruit drinks, milk, cream, butter, margarine, chocolate, etc. They<br />
are known to impart desirable mouthfeel characteristics to the food, and they are key ingredients in the<br />
formation of structures in certain products, such as toppings, dressing, etc. Emulsifiers used in milk<br />
processing are the mono - diglycerides (MAG) of fatty acids. Lecithin is an emulsifier widely used in<br />
chocolate with less than 5% in the amout of content. There is no limit of ADI value (acceptable daily<br />
intake mg/kg body weight per day) in using most of emulsifier in food. A specific understanding of the<br />
chemical and physical properties of emulsifiers with other food constituents ( protein, carbohydrates,<br />
etc) is important to the development of food industry.<br />
<br />
64<br />
<br />