Giáo trình Phụ gia thực phẩm: Phần 2 - Lê Trí Ân

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:52

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiếp nội dung phần 1, Giáo trình Phụ gia thực phẩm: Phần 2 cung cấp cho người học những kiến thức như Phụ gia hỗ trợ kỹ thuật chế biến; Phụ gia làm thay đổi tính chất cảm quan của sản phẩm. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Phụ gia thực phẩm: Phần 2 - Lê Trí Ân

CHƢƠNG 4. PHỤ GIA HỖ TRỢ KỸ THUẬT CHẾ BIẾN 4.1 CÁC CHẤT CẢI THIỆN TÍNH CHẤT BỘT VÀ TẠO NỞ 4.1.1 Cải thiện tính chất bột nhào Phụ gia dùng trong chế biến các loại bánh bao gồm: các chất oxi hóa, chất khử, chất nhũ hóa, đƣờng, enzyme,… Bảng 4.1 Phụ gia dùng trong sản xuất bánh Phụ gia Chức năng Acesulfam-K Chất ngọt nhân tạo Agar Ổn định, làm đặc NH4HCO3 Tạo nở NH4Cl Dinh dƣỡng nấm men (NH4)2SO4 Dinh dƣỡng nấm men Amylase Trợ giúp quá trình lên men Ascorbic Oxi hóa, giúp quá trình chế biến Aspartame Chất ngọt nhân tạo BHA Chống oxi hóa, ôi dầu BHT Chống oxi hóa, ôi dầu CaCO3 Nguồn canxi, chất đệm Peroxyt Canxi Oxy hóa, giúp quá trình chế biến Propionat Canxi Bảo quản, chống nấm mốc Stearoyl lactate Canxi Bột rắn chắc, cấu trúc tốt hơn CaSO4 Nguồn canxi Caramel Tạo màu Carob bean Ổn định – làm đặc Carrageenan Ổn định – làm đặc Gôm Cellulose Ổn định – làm đặc Acid citric Chống oxi hóa, ôi dầu Tartic Tạo nở Ester diacetyl tartic – mono, di glycerid Nhũ hóa Ethoxylate mono, di glycerid Bột rắn chắc, cấu trúc tốt hơn Gelatin Ổn định, làm đặc Fe Cung cấp khoáng L-Cystein Tác nhân khử 42
Leucithin Nhũ hóa Malt, bột malt Enzyme, giúp quá trình phát triển Mono,di glycerid Nhũ hóa, làm mềm, chống cũ Niacin Vitamin quan trọng Pectin Ổn định – làm đặc Polydextro Chất ngọt ít năng lƣợng Ester poly glycerol Nhũ hóa, làm mềm, chống cũ Bromat Kali Oxy hóa, trợ giúp quá trình chế biến Sorbat Kali Bảo quản, chống nấm mốc Monoester Propylen glycol Nhũ hóa, làm mềm, chống cũ Propyl gallate Chống oxi hóa, ôi dầu Protease, enzyme nấm mốc Enzyme giúp quá trình chế biến Riboflavin Vitamin quan trọng Na Pyrophotphat Tạo nở Alginat Na Ổn định – làm đặc Benzoat Na Bảo quản chống nấm mốc Na bisulfit, metasulfit Cải thiện bột nhào, giúp quá trình chế biến Diacetat Na Bảo quản, chống nấm mốc Propionat Na Bảo quản, chống nấm mốc Steroyl lactylat Na Bột rắn chắc, cấu trúc tốt hơn Acid Sorbic Bảo quản, chống nấm mốc Monostearat Sorbital Nhũ hóa, làm mềm, chống cũ Tinh bột Làm đặc Mono glycerid succinylat Nhũ hóa, làm mềm, chống cũ TBHQ Chống oxi hóa, ôi dầu Mono Nitrat Thiamin Vitamin quan trọng Giấm Ngặn chặn nấm mốc Gluten bột mì Protein bột mì Các chất trên có ảnh hƣởng đến sự thành lập gluten, sự tạo thành CO2 và giữ CO2 trong khối bột nhào. Mạng gluten đƣợc hình thành trong quá trình phối trộn cần đáp ứng hai yêu cầu: rắn chắc và đàn hồi. Để đáp ứng đƣợc hai yêu cầu này ngƣời ta thƣờng dùng các chất oxy hóa và các chất khử. 43
a. Chất oxy hóa Chất oxy hóa có vai trò là làm cho khối bột rắn chắc. Một số phụ gia oxy hóa dùng trong sản xuất bánh đƣợc trình bày ở bảng 4.2. Bảng 4.2 Phụ gia oxy hóa dùng trong sản xuất bánh Thời điểm Điều kiện phản Giới hạn Phụ gia Phản ứng phản ứng ứng FDA (ppm) Canxi peroxyt Nhanh Phối trộn Ẩm 75 Iodat kali Nhanh Phối trộn Ẩm 75 Azodicarbonamid Nhanh Phối trộn Ẩm 45 Ascorbic Nhanh Phối trộn Tiếp xúc ẩm bột - Iodat Canxi Trung bình Chế biến Ẩm 75 Bromat kali Trung bình Nƣớng Acid, nhiệt 75 Bromat canxi Chậm Nƣớng Acid, nhiệt 75 (Nguồn: Võ Tấn Thành, 2000) b. Các chất khử Các chất khử có vai trò là tạo sự mềm dẻo, có khả năng làm giảm thời gian nhào bột. Một số chất khử dùng trong sản xuất bánh đƣợc trình bày ở bảng 4.3. Bảng 4.3 Các chất khử dùng trong sản xuất bánh Thời điểm phản Điều kiện phản Giới hạn Phụ gia Phản ứng ứng ứng FDA (ppm) L-Cysteinhydroclorit Nhanh Phối trộn Ẩm - Na metasulfit Nhanh Phối trộn Ẩm - Sorbic Nhanh Phối trộn Ẩm - Protease nấm mốc Chậm Phối trộn Ẩm - (Nguồn: Võ Tấn Thành, 2000) c. Chất nhũ hóa Có ảnh hƣởng trên protein và tinh bột, hoạt động từng phần trong quá trình sản xuất bánh, đặc biệt bảo vệ rất tốt khi nhào bột quá thời gian hoặc quá trình lên men vƣợt yêu cầu. Chất nhũ hóa sẽ chống hiện tƣợng chảy bột. Do đó, chất nhũ hóa có vai trò rất quan trọng trong sản xuất thủ công lẫn công nghiệp. Một số chất nhũ hóa thƣờng sử dụng là: monoglycerid, leucithin, monoglycerid este hóa với các acid hữu cơ 44
4.1.2 Các chất gây nở Các chất gây nở phổ biến bao gồm các acid và soda. Soda đƣợc phân tán nhanh chóng trong pha nƣớc của bột nhào và khi tác dụng với acid, ion hydrogen sẽ phản ứng với các ion carbonat giải phóng CO2 làm nở bánh. Bánh sẽ đƣợc nở khi nhiệt độ vƣợt quá 100oC, một chất khác cũng đƣợc sử dụng là (NH4)2CO3. a. NH4HCO3 NH4HCO3 là chất sử dụng gây nở cho các loại bánh. Ở nhiệt độ phòng, NH4HCO3 hòa tan tốt vào nƣớc bột nhào và ổn định. Tuy nhiên, khi nhiệt độ lớn hơn 40oC, nó sẽ bị phân hủy trong lò nƣớng theo phản ứng: NH4HCO3  NH3 + CO2 + H2O Hiệu quả sử dụng NH4HCO3 tốt nhất khi NH4HCO3 phân tán đều trong bột nhào. Thông thƣờng hòa tan vào nƣớc ấm sau đó thêm vào khối bột nhào với các loại nƣớc khác. NH3 có thể hòa tan trong nƣớc nên chỉ đƣợc phép sử dụng với các sản phẩm có độ ẩm thấp, nếu sản phẩm có 5% nƣớc, NH3 sẽ lƣu lại trong sản phẩm nhƣng nếu chế biến ở nhiệt độ cao, bề mặt lớn, bề dày sản phẩm mỏng có thể loại bỏ đƣợc NH3. b. NaHCO3 NaHCO3 là chất gây nở sử dụng cách đây nhiều thế kỷ. Trong nhiều trƣờng hợp sẽ kết hợp với các aid thực phẩm để tạo thành CO2 nhƣng nếu chỉ sử dụng NaHCO3 thì cần phải có nhiệt độ cao để giải phóng CO2. Nhiệt NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O Phản ứng trên đòi hỏi nhiệt độ cao hơn 120oC để có thể xảy ra hoàn toàn. 4.2 CÁC CHẤT LÀM VỆ SINH Hóa chất làm vệ sinh sử dụng hiện nay trong công nghiệp thực phẩm ở nhiều dạng khác nhau, có thể hiện diện trong sản phẩm ở nồng độ thấp hoặc hiện diện trực tiếp trong thực phẩm nhƣ là phụ gia không độc. Các hình thức có thể sử dụng là: - Sử dụng các chất làm vệ sinh thiết bị, các dụng cụ chế biến. - Sử dụng hóa chất làm vệ sinh mặt ngoài nguyên liệu. - Bảo quản thô nguyên liệu. 4.2.1 Chlorine và các hợp chất chứa chlorine Chlorine và các hợp chất chứa clorine (Bảng 4.4) đƣợc sử dụng nhiều trong công nghiệp thực phẩm với mục đích là: - Cho vào nƣớc rửa nguyên liệu, nƣớc làm mát hộp sau khi thanh trùng. - Là chất làm vệ sinh trên các bề mặt tiếp xúc với thực phẩm. - Trong xử lý các nguyên liệu: thịt, gia cầm, cá,… để loại bỏ các vi sinh vật và kéo dài thời gian bảo quản. 45
Bảng 4.4 Các hợp chất chứa clorine thƣờng dùng và đặc tính của chúng Khả năng hòa tan trong Phụ gia Công thức hóa học nƣớc ở 70oF Khí Cl2 Cl2 0,7% Acid hypochlorous HOCl Rất tốt Hypochlori natri NaOCl Rất tốt Hypochlori canxi Ca(OCl)2 Trung bình Chloramin-T H3C-C6H4SO2-N-NaCl 15% Dichlorodimetyl hydantoin C5H6Cl2N2O2 1,2% Trichlorocyanuric acid Cl3(NCO)3 1,2% Dichlorocyanuric acid Cl2H(NCO)3 2,6% Chlorin dioxide ClO2 200 cm3/100ml Hoá tính của Chlorine: NaOCl + H2O = HOCl + NaOH Ca(OCl)2 + H2O = HOCl + Ca(OH)2 Cl2 + H2O = HOCl + H+ + Cl- Các gốc Chlorine có thể ứng dụng: Cl2, HOCl, OCl-. pH 4 - 5 gốc Chlorine tồn tại ở dạng HOCl pH < 4 sẽ thành lập dạng Cl2 pH > 5 sẽ thành lập dạng OCl- Khả năng tiêu diệt vi sinh vật của HOCl mạnh hơn rất nhiều lần so với OCl- và phụ thuộc vào pH của môi trƣờng (Bảng 4.5). Bảng 4.5 Mối quan hệ giữa HOCl theo pH pH Lƣợng chlorine hiện diện nhƣ HOCl (%) 4,5 100 5 98 6 94 7 75 8 23 9 4 10 0 (Nguồn: Lý Nguyễn Bình, 2010) 46
Trong những năm gần đây, ClO2 cũng đƣợc sử dụng. Về mặt hóa học ClO2 hoàn toàn khác biệt với hợp chất chứa chlorine khác. Các HOCl không đƣợc giải phóng khi phân hủy ClO2. ClO2 đƣợc sử dụng trong dịch nƣớc uống, cho các nhà máy nƣớc, xử lý nƣớc, làm mát. Nếu so sánh với chlorine thì ClO2 có đặc tính sau: - Có khả năng phân hủy các hợp chất phenol và loại bỏ mùi vị phenol trong nƣớc. - Có khả năng loại bỏ SO2, Nercaptan từ nƣớc thải. - Không có khả năng thành lập dạng trihalomethan. - Không phản ứng với NH3. - ClO2 có chỉ số tƣơng tự với chlorine về thế oxy hóa khử, độ hòa tan và hoạt tính chống vi sinh vật. * Cơ chế hoạt động Cơ chế hoạt động của chlorine tƣơng tự nhƣ chất chống vi sinh vật của các hóa chất khác - Ảnh hƣởng lên màng tế bào - Vô hoạt enzyme sulhydryl và các enzyme trong quá trình chuyển hóa glucose. * Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của Chlorine pH: ảnh hƣởng của pH trên dãy hoạt động chống vi sinh vật của chlorine đƣợc thể hiện trong rất nhiều tài liệu. Tuy nhiên, với E. Coli không thấy dấu hiệu thay đổi, nhƣng với các vi sinh vật khác có nhiều thay đổi nhƣ trƣờng hợp Steptococcus latis, Pedicoccus cerevisiae và Saccharomyces cerevisia. Nhiệt độ: có ảnh hƣởng nhiều đến hoạt tính của chlorine. Tại nhiệt độ cao, nhiệt độ ít có ý nghĩa, nhƣng tại nồng độ thấp, nhiệt độ ảnh hƣởng rất rõ rệt đặc biệt là với tế bào sinh trƣởng. Độ cứng của nƣớc: ít có dấu hiệu làm thay đổi hoạt tính chống vi sinh vật của Chlorine. 4.2.2 Idophor Là hỗn hợp iod và các chất hoạt động bề mặt và cho hòa tan trong iodin. Năm 1949, Shelanski tìm thấy polyvinyl pyrooldon và các chất hoạt động bề mặt có thể sử dụng để hòa tan I2 tạo phức chất, giữ đƣợc hoạt tính. Idophor có khả năng hòa tan trong nƣớc gần 30% trọng lƣợng của iod và có thể giải phóng I2 ở nồng độ pha loãng. Đây là hợp chất quan trọng đƣợc khuyến khích sử dụng trong các xí nghiệp chế biến thực phẩm. Các dạng I2 hiện diện và ảnh hƣởng của pH đến hoạt động chống vi sinh vật đƣợc thể hiện ở bảng 4.6. 47
Bảng 4.6 Quan hệ giữa pH và hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật của các idophor pH Các ion hiện diện Hoạt tính chống vi sinh vật Acid I2 +++ Trung tính I2 +++ HIO ++ IO + Kiềm IO + IO3 - I - I3 - Ghi chú: +++ rất tốt; ++ Trung bình; + Có dấu hiệu; - Không có dấu hiệu. Hoạt động chống vi sinh vật: I2 giống nhƣ chlorine nhƣng có dãy hoạt động chống vi sinh vật ở khoảng pH rộng hơn; chủ yếu là chống vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, virus và các vi sinh vật tạo bào tử. Trong một số trƣờng hợp I2 có tác dụng mạnh hơn nhƣng ở nồng độ thấp hơn. CÂU HỎI ÔN TẬP Câu 1. Hãy kể tên một số chất oxy hóa và chất khử đƣợc sử dụng trong việc cải thiện chất bột nhào. Câu 2. Vai trò của các chất oxy hóa và chất khử đƣợc sử dụng trong việc cải thiện tính chất bột nhào là gì? Câu 3. Trình bày cơ chế gây nở của các chất gây nở. Câu 4. Trong công nghiệp thực phẩm, ngƣời ta thƣờng sử dụng những hóa chất nào để làm vệ sinh nhà xƣởng, thiết bị? Câu 5. Trình bày các yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt tính của chlorine. 48
CHƢƠNG 5. PHỤ GIA LÀM THAY ĐỔI TÍNH CHẤT CẢM QUAN CỦA SẢN PHẨM 5.1 CHẤT MÀU 5.1.1 Vai trò của chất màu Chất màu là phụ gia thực phẩm đƣợc sử dụng với mục đích tăng cƣờng hoặc khôi phục màu cho sản phẩm thực phẩm. Hầu hết các chất màu đƣợc sử dụng để cải thiện tính cảm quan của thực phẩm. Chất màu giúp phục hồi lại những chất màu ban đầu tự nhiên của sản phẩm khi chất màu tự nhiên bị mất trong quá trình chế biến hay quá trình bảo quản. Màu sắc của thực phẩm thể hiện: - Cho biết độ tinh khiết của thực phẩm. - Màu sắc còn có giá trị thƣơng mại. - Cho biết trình độ kĩ thuật chế biến. Ngoài ra, chất màu còn giúp gia tăng màu sắc đặc trƣng của thực phẩm, làm đồng nhất màu sắc của thực phẩm và làm cho thực phẩm có màu sắc hấp dẫn hơn. 5.1.2 Phân loại Tùy thuộc vào nguồn gốc khác nhau có thể phân chia phẩm màu thành các loại: chất màu tự nhiên, chất màu tổng hợp và chất màu vô cơ. a. Chất màu tự nhiên Chất màu tự nhiên là những chất hóa học phức tạp, đƣợc tạo nên trong quá trình sống thích ứng với các loại thực vật. Mức độ bền của chúng rất khác nhau và trong quá trình bảo quản, chế biến nhiệt và các gia công khác thƣờng bị thay đổi theo những cách khác nhau. Khi ở dạng tƣơi sản phẩm thƣờng có sắc đẹp, sau khi chế biến màu sắc bị kém đi một phần hoặc mất hẳn làm cho giá trị giảm. Trong chế biến thực phẩm cần phải có biện pháp giữ màu sắc, có thể bằng các phƣơng pháp sau: - Có quy trình kỹ thuật gia công nguyên liệu, bán thành phẩm để bảo quản tối đa màu sắc tự nhiên. - Tách riêng, cô đặc và bảo quản các chất màu tự nhiên. Một số phẩm màu tự nhiên đƣợc dùng làm phụ gia thực phẩm nhƣ: màu xanh indigo có trong cây chàm, màu vàng của măng cục, vàng nghệ của củ nghệ,… i. Anthocyanins Anthocyanins là chất màu tự nhiên làm cho các loại rau quả có màu từ đỏ đến tím (Fan et al., 2008). Anthocyanins hòa tan trong nƣớc và có mặt ở tất cả các bộ phận của cây, sự tích lũy của anthocyanins trong lá và hoa giúp bảo vệ cho cây trồng chống lại tia cực tím và đóng một vai trò quan trọng trong việc thu hút côn trùng giúp thụ phấn cho hoa tốt hơn. Ngoài ra, anthocyanins còn chứa nhiều trong trái và rễ, cũng nhƣ các mô thực vật khác thƣờng đƣợc con ngƣời sử dụng (He, 2008). Về cấu tạo, anthocyanin là những glucozit do gốc đƣờng glucose, glactose,... kết hợp với gốc aglucon có màu (anthocyanidin). Aglucon của chúng có cấu trúc cơ bản đƣợc mô tả trong hình 5.1. Các gốc đƣờng có thể đƣợc gắn vào vị trí 3, 5, 7; 49
thƣờng đƣợc gắn vào vị trí 3 và 5 còn vị trí 7 rất ít. Phân tử anthocyanin gắn đƣờng vào vị trí 3 gọi là monoglycozit, ở vị trí 5 và 7 gọi là diglycozit. Hình 5.1 Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanins (Huỳnh Thị Kim Cúc và cộng sự, 2007) Các aglucon của anthocyanins khác nhau chính là do các nhóm gắn vào vị trí R1 và R2, thƣờng là H, OH hoặc OCH3 (Jon Wright và David Wickard, 1998). Có 21 anthocyanidins tìm thấy trong cây và 6 anthocyanidins phổ biến: cyanidin (30%), delphinidin (22%), pelargonidin (18%), peonidin 7,5%), malvidin (7,5%), và petunidin (5%) (Hình 5.2) (Andersen và Markham, 2010). Hình 5.2 Công thức cấu tạo của 6 loại anthocyanidins phổ biến a: delphinidin; b: cyanidin; c: pelargonidin; d: petunidin; e: peonidin; f: malvidin Anthocyanins tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vô định hình, là hợp chất khá phân cực nên tan tốt trong dung môi phân cực. Màu sắc của anthocyanins luôn thay đổi phụ thuộc vào pH, các chất màu có mặt và nhiều yếu tố khác, tuy nhiên màu sắc của anthocyanins thay đổi mạnh nhất phụ thuộc vào pH môi trƣờng. Thông thƣờng khi pH < 7 các anthocyanins có màu đỏ, khi pH > 7 thì có màu xanh. Ở pH 1 các anthocyanins thƣờng ở dạng muối oxonium màu cam đến đỏ, ở pH 45 chúng có thể chuyển về 50
dạng bazơ cacbinol hay bazơ chalcon không màu, ở pH 78 lại về dạng bazơ quinoidal anhydro màu xanh (Lê Ngọc Tú, 1994). Sự thay đổi màu của anthocyanin theo pH đƣợc thể hiện ở bảng 5.1 Bảng 5.1 Sự thay đổi màu sắc của anthocyanins theo pH pH Màu sắc 1 Đỏ 4 Xanh đỏ 6 Tím 8 Xanh da trời 12 Xanh lá 13 Vàng (Nguồn: Lý Nguyễn Bình, 2010) Anthocyanins có bƣớc sóng hấp thụ trong miền nhìn thấy, khả năng hấp thụ cực đại tại bƣớc sóng 510540 nm. Độ hấp thụ là yếu tố liên quan mật thiết đến màu sắc của các anthocyanins, chúng phụ thuộc vào pH của dung dịch, nồng độ anthocyanins. Thông thƣờng pH thuộc vùng acid mạnh có độ hấp thụ lớn, nồng độ anthocyanin càng lớn độ hấp thụ càng mạnh. Ngày nay, anthocyanins đƣợc sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp nƣớc giải khát và đƣợc quan tâm nhiều hơn do nhu cầu sử dụng phụ gia tự nhiên và sự an toàn, trong khi những chất màu nhân tạo thì ảnh hƣởng xấu tới sức khỏe ngƣời tiêu dùng. Ví dụ, một nghiên cứu gần đây đã báo cáo chất nhuộm màu đỏ đƣợc sử dụng trong các loại cocktail, hạt dƣa và bánh kẹo đã gây ra tình trạng dị ứng khi sử dụng nhƣ: sƣng và hen suyễn (Yamakawa et al., 2009). Một nghiên cứu khác cho thấy mức tiêu thụ bình quân đầu ngƣời của chất tạo màu thực phẩm nhân tạo gấp 4 lần trong 50 năm qua, điều này có thể gây căn bệnh hiếu động thái quá ở một số trẻ em (Arnold et al., 2012). Terahara et al., (2004) anthocyanins từ khoai lang góp phần quan trọng vào việc duy trì sức khỏe tốt của con ngƣời, chống lão hóa, chống sự hình thành gốc tự do. Ray; Tomlins (2010) anthocyanins có tác dụng làm giảm lƣợng đƣờng trong máu; ức chế sự phát triển của tế bào ung thƣ (Hayashi et al., 2003; Wang et al., 2006). Ngoài ra, anthocyanins đƣợc chứng minh là thành phần góp phần tích cực trong việc tăng cƣờng trí nhớ (Cho et al., 2003). Ứng dụng: dùng cho nƣớc giải khát, nƣớc uống có cồn, bánh kẹo, mứt, bánh kem, rau muối chua, thực phẩm đông lạnh, thực phẩm đóng hộp, sản phẩm sữa.  Sự thoái hóa của anthocyanins Các enzyme thủy phân hay oxy hóa làm mất màu anthocyanins, glucosidase thủy phân nối 3-glycosidic tạo thành anthocyanidin ít ổn định, mất màu nhanh. 51
Phenoloxidase làm thoái hóa dễ dàng loại o-dihydroxyphenol nhƣ catechol hay chlorogenic. - Nhiệt độ: khi tăng nhiệt độ sẽ dẫn đến sự thay đổi độ hấp thụ cực đại, màu của anthocyanins cũng giảm khi gia tăng nhiệt độ. - pH: pH quá cao hay quá thấp sẽ đẫn đến sự thoái hóa chất màu anthocyanins. - Thời gian bảo quản và ánh sáng: Tăng thời gian bảo quản thì chất màu anthocyanins giảm và khi bảo quản ở các điều kiện môi trƣờng khác nhau cũng ảnh hƣởng đến sắc tố anthocyanins. Thời gian bảo quản và chiếu ánh sáng trực tiếp ảnh hƣởng lên sự ổn định của anthocyanins. Các nghiên cứu cho thấy, giữa mẫu anthocyanins ngoài sáng thì nồng độ của chất màu giảm mạnh hơn trong bóng tối. - Khi kết hợp với các cation đặc biệt là cation hóa trị 2 và 3 có thể gây kết tủa các chất màu. Vì thế, cần tránh anthocyanins tiếp xúc với Cu2+, Fe2+ hoặc chứa sản phẩm trong bao bì có tráng vecni để bảo vệ màu sắc tự nhiên của sản phẩm. Các yếu tố khác cũng có thể ảnh hƣởng đến chất màu anthocyanins nhƣ nồng độ các chất màu kết hợp với anthocyanin, tỉ lệ tƣơng đối trong hỗn hợp các anthocyanins, ảnh hƣởng của các sắc tố khác nhƣ carotenonid và chlorophyll (Huỳnh Thị Kim Cúc và cộng sự, 2007). ii. Carotenoid Carotenoid là một hợp chất tự nhiên quan trọng, màu sắc đƣợc thể hiện từ vàng đến đỏ. Hợp chất này đƣợc tìm thấy trong phần thịt quả của trái cây, rau, một số loài hoa, nấm mốc và động vật. Có khoảng 300 hợp chất carotenoid đƣợc tìm thấy trong tự nhiên, các thành phần chủ yếu nhất là: β- caroten một hợp chất có hoạt tính provitamin A mạnh nhất, lycopene (cà chua), cryptoxanthin (màu da cam của vỏ quýt), capaxanthin (màu đỏ của ớt), lutein và zeaxanthin (có trong lòng đỏ trứng), astaxanthin và tunaxanthin (có trong tôm, cá). Là một dạng sắc tố hữu cơ có tự nhiên trong thực vật và các loại sinh vật quang hợp nhƣ tảo, một vài loài nấm, một vài loài vi khuẩn. Hiện nay ngƣời ta đã tìm đƣợc 600 loại carotenoid. Khác với cây cỏ, con ngƣời không thể tổng hợp đƣợc carotenoid mà sử dụng carotenoid từ việc ăn thực vật nhằm bảo vệ bản thân mình. Carotenoid giúp chống lại các tác nhân oxy hóa từ bên ngoài. Carotenoid không phải là tên riêng của một chất nào đó mà là tên của một nhóm các hợp chất có công thức cấu tạo tƣơng tự nhau. Carotenoid khá quen thuộc với chúng ta là β- carotene hay còn gọi là tiền chất của vitamin A. Carotenoid là nhóm chất màu hòa tan trong chất béo, tiêu biểu là carotene, lycopene, xanthophylls, capsanthin (Hình 5.3). 52
Hình 5.3 Một số dạng cấu trúc của carotenoid Hợp chất màu carotenoid đƣợc sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp thực phẩm, nhằm bảo quản sản phẩm hay tăng màu sắc tạo giá trị cảm quan cho sản phẩm. Nhiều sản phẩm trên thị trƣờng có bổ sung nhóm màu này là bơ, margarine, dầu, phomát, kem, sữa chua, sản phẩm thịt, snacks,…. iii. Chlorophyll Chlorophyll là chất có màu xanh trong thực vật, nó che mờ các màu sắc khác trong thực vật. Các chlorophyll tìm thấy trong thực vật ở các dạng: a, b chlorophyll và theo tỉ lệ chlorophyll a : chlorophyll b là 3:1. Chlorophyll a có màu xanh đậm sáng, công thức hóa học C55H72O5N4Mg. Chlorophyll b có màu xanh vàng, công thức hóa học C55H70O6N4Mg (Hình 5.4). Hình 5.4 Cấu tạo của chlorophyll a và chlorophyll b 53
 Tính chất của chlorophyll Dƣới tác dụng của nhiệt độ, acid của dịch bào thì màu xanh bị mất đi vì Mg2+ bị tách ra khỏi chlorophyll biến thành pheophytin màu sẫm oliu. Chlorophyll + 2HX MgX2 + Pheophytin (màu sẫm oliu) Vì vậy những sản phẩm thực phẩm chua nhƣ lá me bị mất màu xanh và có màu oliu ngay trong quá trình chần. Khi cho tác dụng với kiềm nhẹ (carbonat kiềm và kiềm thổ) thì chúng sẽ trung hoà acid và muối acid của dịch bào và tạo nên môi trƣờng kiềm làm chlorophyll bị xà phòng hoá cho sản phẩm có màu xanh đậm, đó là các muối phức tạp có Mg gọi là chlorophylin hay chlorophylit. Chlorophyll a + kiềm => (C32H30ON4Mg)(COONa)2 + CH3OH + rƣợu phyton Chlorophyll b + kiềm => (C32H28O2N4Mg)(COONa)2 + CH3OH + rƣợu phyton Oxy hóa bởi enzyme (chlorophyllase): tạo màu xanh ôliu Dƣới tác dụng của Fe, Al, Cu, thì Mg trong chlorophyll sẽ bị thay thế và cho màu khác. + Với Fe: cho màu nâu + Với Al: cho màu xám + Với Cu: cho màu xanh sáng bền Đối với các ion Zn2+ và Cu2+ có thể tạo phức với chlorophyll, có thể thay thế 2 nguyên tử hydrogen trong các dẫn xuất chlorophyll Mg2+ nhƣ pheophytin và pheophorbide tạo màu xanh. Các dạng Cu-chlorophyll đƣợc phép sử dụng nhƣng giới hạn liều lƣợng nhỏ hơn 75 ppm. Sự biến màu của chlorophyll trong quá trình bảo quản, chế biến phụ thuộc vào phản ứng thay thế Mg2+ để thành lập pheophytin và pyropheophytin. Cơ chế phản ứng thay đổi chlorophyll trong bảo quản và chế biến thực phẩm thể hiện ở hình 5.5. Hình 5.5 Sơ đồ chuyển hóa của chlorophyll Việc bảo vệ màu xanh trong quá trình chế biến không phải lúc nào cũng thành công. Giá trị pH đóng vai trò khá quan trọng trong phản ứng giữ màu, gia tăng pH giữ màu tốt hơn (có màu sắc đậm hơn) nhƣng sản phẩm có màu sắc không ổn định. Các 54
muối anonium thƣờng dùng trong phản ứng để làm chậm sự thành lập pheophytin trong các loại rau quả lạnh đông có qua chần.  Phương pháp bảo vệ màu của chlorophyll trong sản xuất thực phẩm - Gia nhiệt nhanh trong một lƣợng nƣớc lớn: acid bay hơi cùng với hơi nƣớc. - Gia nhiệt trong nƣớc cứng: cacbonate kiềm thổ trung hòa một phần acid của dịch bào. - Sử dụng dinatri glutamate.  Ứng dụng Dùng cho bánh kẹo, súp, sốt, các sản phẩm trái cây, các sản phẩm sữa, rau muối chua, nƣớc chấm, mứt, thức uống và thức ăn thú kiểng. b. Chất màu tổng hợp Chất màu tổng hợp là các hợp chất có màu đƣợc tổng hợp từ các phản ứng hóa học khác nhau. Chất màu tổng hợp đa số đều có độc tính do đó khi sử dụng làm phẩm màu trong thực phẩm cần chọn các loại có trong danh mục và tuân thủ các yêu cầu sau: - Không độc tính, không gây ung thƣ. - Những sản phẩm chuyển hóa của các chất màu không phải là những chất có độc tính. - Chất màu phải có tính đồng nhất cao, trong đó phải chứa trên 60% chất màu nguyên chất, còn lại là những chất không độc. - Không chứa các tạp chất sau: + Crom, Seleni, Urani (các chất này đƣợc coi là chất gây ung thƣ) + Một vài chất thuộc nhóm cacbua hydro thơm và đa vòng (các chất này thƣờng gây ung thƣ) + Thủy ngân, Cadimi: đây là những chất độc + Không chứa các chất nhƣ: Asen, chì, các kim loại nặng. - Độc tính: tất cả các phẩm màu tổng hợp đều độc với con ngƣời nên khi sử dụng phải tuân theo sự chỉ dẫn, đúng qui định. i. Nhóm chất màu vàng  Tartrazin (E102) Tartrazin là dẫn xuất của acid pyrazol cacboxylic, công thức cấu tạo đƣợc thể hiện ở hình 5.6. Hình 5.6 Công thức cấu tạo của Tartrazin 55
Tartrazin có màu vàng chanh, tạo màu cho mứt, kẹo, kem, nƣớc giải khát, bánh, mì sợi, … ADI = 0 - 7,5 mg/kg thể trọng  Quinolin (E104) Quinolin là muối natri của axit monosulphonic và disulphonic của quinophtalin và quinolyindanedion, công thức cấu tạo đƣợc thể hiện ở hình 5.7. Hình 5.7 Công thức cấu tạo của quinolin Quinolin có màu vàng, đƣợc dùng trong sản xuất bánh kẹo, thực phẩm tráng miệng, mứt, rƣợu, trứng cá muối, vỏ ngoài phomat. ADI = 0 – 10 mg/kg thể trọng  Sunset yellow (E110) Sunset yellow là muối natri của axit Naphtol- sulphonic, công thức cấu tạo đƣợc thể hiện ở hình 5.8. Hình 5.8 Công thức cấu tạo của sunset yellow Có màu cam vàng, đƣợc dùng rộng rãi, đặc biệt cho nƣớc giải khát (nhƣng có thể tạo kết tủa nếu có ion calcium hiện diện), kem, bánh kẹo, đồ hộp, bánh nƣớng và đồ tráng miệng. ADI = 0 - 2,5 mg/kg thể trọng. ii. Nhóm chất màu đỏ  Erythrosin (E127) Erythrosin là muối dinatri 9-(o-carboxyphenyl)-6-hydroxy-2,4,5,7-tetraiodo-3- isoxanthon monohydrate, công thức cấu tạo đƣợc thể hiện ở hình 5.9. 56
Hình 5.9 Công thức cấu tạo của erthrosin Chất này có màu đỏ, sẽ tạo thành acid erythrosinic trong các dung dịch có pH từ 3 đến 4 đƣợc dùng trong sản xuất bánh kẹo, thực phẩm tráng miệng, mứt, rƣợu, trứng cá muối, vỏ ngoài phomat, vỏ ngoài thịt chín. ADI = 0 - 0,1 mg/kg thể trọng.  Amaranth (E123) Amaranth là muối của trinatri 3-hydroxy-4-(4-sulfon-1-naphthylazo)-2,7- naphthalendisulfonat, công thức cấu tạo đƣợc thể hiện ở hình 5.10. Hình 5.10 Công thức cấu tạo của amaranth Chất có màu đỏ, đƣợc dùng rộng rãi trong đồ hộp, nƣớc giải khát, mứt đông, kem và thức ăn tráng miệng. ADI = 0 - 0,5 mg/kg thể trọng. c. Chất màu vô cơ Chất màu vô cơ thƣờng có cấu tạo đơn giản là muối hoặc oxyd kim loại. Các chất màu vô cơ chủ yếu dùng để trang trí thực phẩm, bởi vì phần lớn chất màu vô cơ có độc tính. Một số chất màu vô cơ đƣợc phép sử dụng cho thực phẩm nhƣ: CuSO4 để giữ màu cho rau quả… 5.2 CÁC CHẤT TẠO VỊ 5.2.1 Chất ngọt tổng hợp Chất ngọt tổng hợp là phụ gia thực phẩm không phải là đƣờng, có nguồn gốc tự nhiên, đƣợc sử dụng với mục đích tạo vị ngọt cho thực phẩm. Chất ngọt tổng hợp dùng làm phụ gia thực phẩm gồm nhiều chất khác nhau nhƣ: manitol, acesulfam kali, isomalt, saccharin, sorbitol,…. Trong đó, isomal là hỗn hợp của các mono và disaccharide hydro hóa mà thành phần chính là các disaccharide: 6-O-α-D-glucopyranosyl-D-sorbitol (1,6-GPS) và 1-O-α-D-glucopyranosyl-D- mannitol dihydrat (1,1-GPM). Độ ngọt và tính chất của một số chất ngọt tổng hợp đƣợc thể hiện ở bảng 5.2. 57
Bảng 5.2 Độ ngọt và tính chất của một số chất ngọt tổng hợp Độ bền Độ ngọt theo Chất ngọt Hậu vị Trong ADI Saccharose Đun nóng dung dịch Acesulfame 150 Yếu, đắng Bền Bền 0 ÷ 15 Không bền, vị Không bền ở Aspartame 180 Vị ngọt kéo dài ngọt có thể 0 ÷ 40 pH kiềm biến mất Cyclamate 30 ÷ 40 Mùi vị hóa chất Tƣơng đối bền Tƣơng đối bền 0 ÷ 11 Bền khi pH < Saccharin 400 ÷ 500 Đắng kim loại Tƣơng đối bền 0 ÷ 5 2 Sucralose 600 - Bền Bền 0 ÷ 15 Bền, đặc biệt Bền, chịu Alitame 2000 - bền ở pH 6 ÷ đƣợc khử 0 ÷ 1 8 trùng a. Saccharin Bản chất hóa học của saccharine (Hình 5.11) là ortho sulfimide benzoic acid, phân tử lƣợng 183 Da. Khi ở dạng tinh thể khan, saccharine không hút ẩm và ít tan trong nƣớc. Một lít nƣớc ở 25oC chỉ hòa tan đƣợc 3,4 g saccharine. Trong công nghiệp sản xuất thức uống, ngƣời ta thƣờng sử dụng muối sodium hoặc calcium saccharinate. Tinh thể sodium saccharinate ngậm hai phân tử nƣớc – có Hình 5.11 Saccharine màu trắng, không mùi và tan tốt trong nƣớc. Một lít nƣớc ở 25oC hòa tan đƣợc 660 g sodium saccharinate. Nhìn chung, saccharine và hai muối sodium, calcium saccharinate bền với nhiệt độ và pH trong các quy trình chế biến thực phẩm. Đây là một ƣu điểm quan trọng của saccharine so với các chất tạo vị ngọt khác. Cần lƣu ý là ở nhiệt độ cao, saccharine cho vị ngọt thoảng nhẹ, hậu vị đắng. Theo Branen và cộng sự (1989), khi sử dụng chung với các chất ngọt khác, saccharine gây ra hiệu ứng tƣơng hỗ về độ ngọt. Điều đó cho phép các nhà sản xuất giảm hàm lƣợng các chất ngọt cần sử dụng trong quy trình chế biến nhƣng vẫn đảm bảo độ ngọt của sản phẩm theo yêu cầu. b. Acesulfame Kali Acesulfame Kali hiện hữu dạng bột kết tinh trắng, rất ổn định trong dung dịch, bảo quản trong điều kiện khô. Sử dụng trong chế biến nƣớc giải khát ít năng lƣợng. Acesulfame kali rất bền ở nhiệt độ cao, vì vậy có thể chế biến các loại bánh nƣớng hoặc các sản phẩm thanh trùng ở nhiệt độ cao. Hòa tan rất tốt trong nƣớc nhƣng ít hòa tan trong cồn. 58
Acesulfame Kali ngọt gấp 200 lần so với Sucrose, không có hậu vị, hậu vị đắng có thể phát hiện ở nồng độ cao. Có thể phối hợp với các chất không đƣờng khác nhƣ aspartame hay cyclamate. Nhiều nghiên cứu cho thấy, acesulfame Kali an toàn với ngƣời sử dụng ở liều lƣợng là 0 – 9 mg/kg thể trọng. c. Cyclamate Cyclamate có điểm nóng chảy 169 – 170oC, hòa tan tốt trong nƣớc, có vị ngọt chua của chanh. Cyclamate rất bền nhiệt, ánh sáng và pH. Độ ngọt trung bình của cyclamate gấp 30 lần so với sucrose. Cyclamate đƣợc sử dụng rộng rãi để chế biến các loại thực phẩm ít năng lƣợng trong thập niên 60. Khi sử dụng thƣờng kết hợp 10 phần cyclamate và 1 phần saccharin. Cyclamate rất thích hợp cho các sản phẩm nhƣ nƣớc trái cây, bột giải khát, jam, jelly,… d. Aspartame Aspartame (Hình 5.12) là một methyl ester của dipeptide: L-aspartyl-L- phenylalanine, phân tử lƣợng 294 Da. Aspartame đƣợc tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1960 bởi Schlatter J.M. Ở dạng tinh thể, aspartame có màu trắng, không mùi, độ ổn định rất cao. Ở nhiệt độ phòng, thời gian bảo quản aspartame (dạng tinh thể) có thể kéo dài đến một năm. Độ hòa tan của aspartame trong nƣớc không cao. Một lít nƣớc ở 20oC có thể hòa tan đƣợc 60 g aspartame. Hình 5.12 Aspartame Trong dung dịch, tính ổn định của aspartame phụ thuộc vào các giá trị nhiệt độ, pH và thời gian bảo quản. Thông thƣờng, các tính chất của aspartame không bị thay đổi khi nhiệt độ nằm trong khoảng 20 ÷ 25oC, pH 3,0 ÷ 5,0. Khi pH quá acid hoặc quá kiềm và nhiệt độ tăng cao, aspartame bị phân hủy và vị ngọt cũng biến mất. Aspartame cho vị ngọt tƣơng tự nhƣ đƣờng saccharose. Đây là một ƣu điểm lớn của aspartame so với các chất tạo vị ngọt khác. Hiện nay, aspartame đƣợc sử dụng phổ biến trong công nghiệp sản xuất nƣớc giải khát, đặc biệt là để sản xuất các sản phẩm thức uống dạng bột. 5.2.2 Chất tạo vị mặn Trong công nghiệp thực phẩm, ngƣời ta sử dụng phổ biến nhất là NaCl, NaCl có vị mặn hài hòa. Tuy nhiên, trong một số trƣờng hợp đặc biệt (Sản phẩm có hàm lƣợng Na thấp,…), các nhà sản xuất có thể sử dụng các muối khác nhƣ: KCl, KNO3, LiCl,…. Các chất tạo vị mặn phổ biện hiện nay đƣợc thể hiện ở bảng 5.3. 59
Bảng 5.3 Khả năng tạo vị của một số loại muối Vị Chất tạo vị LiCl LiBr LiI NaNO3 Mặn NaCl NaBr NaI KNO3 KCl Mặn và đắng KBr NH4I Đắng CsCl CsBr KI MgSO4 Ngọt Acetat Zn(*) Ghi chú: (*) Rất độc 5.3 CÁC CHẤT TẠO MÙI Chất mùi là chế phẩm, có thể là đơn chất hay hỗn hợp, có nguồn gốc tự nhiên hoặc hỗn hợp, tạo ra toàn bộ hoặc một phần cảm giác mùi đặc trƣng của thực phẩm, hoặc một sản phẩm khác khi đƣa vào miệng. 5.3.1 Nguồn gốc các chất mùi Theo Tổ chức quốc tế Công nghiệp chất thơm (The International Organization of the Flavour Industry – IOFI), 1976 thì hƣơng liệu đƣợc coi là phụ gia thực phẩm nhƣng phải xếp vào nhóm riêng với các luật lệ cụ thể và đƣợc phân thành các nhóm nhỏ nhƣ sau: - Hƣơng liệu hay nguyên liệu thơm: là các nguồn nguyên liệu động vật hoặc thực vật, đƣợc sử dụng cho mục đích tiêu dùng của con ngƣời (ví dụ nhƣ các cây cỏ thơm, các cây gia vị, lá thơm, củ thơm, …) - Chất thơm tự nhiên: các chất này thu đƣợc từ các nguyên liệu có hƣơng thơm tự nhiên bằng các phƣơng pháp lý học ( ví dụ nhƣ chƣng cất, chiết tách tinh). - Chất tƣơng tự nhƣ chất thơm tự nhiên: là các chất hóa học đƣợc tổng hợp hoặc tách chiết từ các nguyên liệu có hƣơng thơm tự nhiên bằng phƣơng pháp hóa học, các chất này có tính chất hóa học hoàn toàn giống nhƣ chất thơm tự nhiên có trong nguyên liệu động vật và thực vật. Ví dụ nhƣ vanillin sản xuất từ lignin của gỗ thì cũng giống nhƣ vanillin tách từ vanilla của hạt đậu. Chất thơm nhân tạo (tổng hợp): là các chất đƣợc tổng hợp bằng các phƣơng pháp hóa học nhƣng có tính chất hóa học gần tƣơng tự với chất thơm tự nhiên có trong nguyên liệu động vật hoặc thực vật. Ví dụ nhƣ ethyl vanillin, allyl hexanoate. 5.3.2 Vai trò của chất mùi trong chế biến thực phẩm - Bổ sung cho sản phẩm thực phẩm khi sản phẩm bị mất mùi trong quá trình sản xuất thực phẩm. - Tạo ra mùi đặc trƣng cho một số loại sản phẩm thực phẩm nào đó để tăng tính cảm quan của sản phẩm - Tạo điều kiện thuận lợi cho sản xuất thực phẩm ở qui mô công nghiệp do khả năng sẵn có của hƣơng liệu tự nhiên là không nhiều. 60
- Sử dụng chất mùi thay cho nguyên liệu tự nhiên tạo mùi có thể giảm giá thành cho sản phẩm. - Thay thế các dạng nguyên liệu tự nhiên không đƣợc cho phép sử dụng cho vào thành phẩm. 5.3.3 Một số lƣu ý khi sử dụng chất mùi - Chọn đúng chất mùi: kiểu mùi thích hợp, cƣờng độ mùi cao và bền, giá cả hợp lý - Liều lƣợng sử dụng thích hợp - Thời điểm thích hợp cho vào sản phẩm để không gây tổn thất hoặc biến đổi bất lợi - Khi sử dụng chất mùi, tùy theo từng trƣờng hợp cụ thể có thể sử dụng trực tiếp các dạng hƣơng lỏng, hƣơng bột đƣa vào sản phẩm; hòa tan chất mùi trong nƣớc, hòa tan trong dung môi, hòa tan trong chất béo hoặc sử dụng hƣơng liệu dạng viên nang. 5.3.4 Phân loại chất mùi a. Chất mùi tự nhiên Chất mùi tự nhiên là tinh dầu, tinh dầu là một hỗn hợp các chất hữu cơ tan lẫn vào nhau, thƣờng có mùi thơm đặc trƣng. Ở nhiệt độ thƣờng hầu hết tinh dầu ở thể lỏng, có khối lƣợng riêng nhỏ hơn 1 (trừ một vài tinh dầu nhƣ quế, đinh hƣơng, …), không tan trong nƣớc, hoặc rất ít tan; hòa tan tốt trong các dung môi hữu cơ nhƣ: rƣợu, este, chất béo,…. Tinh dầu bay hơi đƣợc ở nhiệt độ thƣờng và có thể thu đƣợc bằng phƣơng pháp cất lôi cuốn theo hơi nƣớc, chiết bằng dung môi hữu cơ hoặc phƣơng pháp cơ học. Thành phần cấu tạo của tinh dầu khá phức tạp, có thể chia thành bốn nhóm chính: - Các dẫn chất của monoterpen, có trong các loại thực vật nhƣ: chanh, cam, quýt, bƣởi, sả, bạc hà, … - Các dẫn chất của sesquiterpen, có nhiều trong các loại thực vật nhƣ: gừng, hoắc hƣơng, thanh cao … - Các dẫn chất có nhân thơm, có trong các loại thực vật nhƣ: đinh hƣơng, hƣơng nhu, đại hồi, quế,… - Các hợp chất có chứa nitơ (N) và lƣu huỳnh (S): nhƣ xạ hƣơng có trong bộ phận sinh dục của chồn hƣơng. Mặc dù tinh dầu do nhiều cấu tử hợp thành nhƣng thƣờng một vài cấu tử chính có giá trị và có mùi đặc trƣng cho tinh dầu đó. b. Chất mùi tổng hợp Các chất mùi tổng hợp thƣờng là các este đƣợc tổng hợp bằng phƣơng pháp hóa học. Este tổng hợp đƣợc sản xuất dựa trên cơ sở phản ứng sau: Alcol + acid hữu cơ este + nƣớc Đây là loại phản ứng thuận nghịch đặc trƣng, chiều thuận gọi là phản ứng este hóa, chiều nghịch gọi là phản ứng xà phòng hóa hoặc thủy phân. 61