Đồ án đề tài "Giải thích vai trò, cách sử dụng carragreena trong sữa hạt"

lOMoAR cPSD| 30964149 ----- ----- BÀI TẬP ĐỒ ÁN
ĐỀ TÀI: GIẢI THÍCH VAI TRÒ, CÁCH SỬ
DỤNG CARRAGEENAN TRONG SẢN PHẨM SỮA HẠT
HỌC PHẦN: PHỤ GIA THỰC PHẨM
TP.HCM, tháng 12 năm 2022 lOMoAR cPSD| 30964149
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ----- ----- BÀI TẬP DỰ ÁN
ĐỀ TÀI: GIẢI THÍCH VAI TRÒ, CÁCH SỬ
DỤNG CARRAGEENAN TRONG SẢN PHẨM SỮA HẠT
HỌC PHẦN: PHỤ GIA THỰC PHẨM
Người thực hiện:
Bùi Thị Thanh Huyền – 2006202009 Lớp: 11DHCBTS
GVHD: TS. Nguyễn Đình Như Nguyện
TP.HCM, tháng 12 năm 2022 lOMoAR cPSD| 30964149 LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Đình Như Nguyện đã truyền
đạt kiến thức cũng như kinh nghiệm quý báu, nhiệt tình hướng dẫn em trong việc hoàn
thành bài tiểu luận này.
Em cũng xin cảm ơn Ban giám hiệu, cùng toàn thể thầy cô giáo Trường Đại học
Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM đã tạo điều kiện và tận tình truyền đạt kiến thức, giúp
đỡ trong quá trình học tập.
Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến khoa Công nghệ thực phẩm và các thầy cô trong
khoa đã luôn dành nhiều thời gian, công sức hướng dẫn trong suốt quá trình em học tập và nghiên cứu.
Và cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và người thân đã luôn
ủng hộ, tạo động lực để em có thể hoàn thành đề tài nghiên cứu này. i lOMoAR cPSD| 30964149 MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... I
DANH MỤC HÌNH ẢNH/ BẢNG BIỂU ............................................................ III
PHẦN MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 1
PHẦN NỘI DUNG .................................................................................................. 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CARRAGEENAN ............................................ 2 1.1.
ĐẶC ĐIỂM CỦA CARRAGEENAN ......................................................... 2 1.2.
PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT CARRAGEENAN TỪ
KAPPAPHYCUS ALVAREZII ..................................................................................... 3 1.3.
ỨNG DỤNG CỦA CARRAGEEN TRONG THỰC PHẨM .................... 4
CHƯƠNG 2: VAI TRÒ VÀ CÁCH SỬ DỤNG CARRAGEENA
TRONG SẢN PHẨM SỮA HẠT (SỮA ĐẬU NÀNH) ......................................... 5
2.1. VAI TRÒ CỦA CARRAGEENAN TRONG SỮA HẠT ............................... 5
2.2. CÁCH SỬ DỤNG CARRAGEENAN TRONG SẢN PHẨM
SỮA HẠT ................................................................................................................. 7
2.2.1. PHÂN LOẠI CARRAGEENAN .................................................................. 8
2.2.2. LIỀU LƯỢNG SỬ DỤNG CARRAGEENAN ......................................... 10
KẾT LUẬN ............................................................................................................ 12
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 13 ii lOMoAR cPSD| 30964149
DANH MỤC HÌNH ẢNH/ BẢNG BIỂU
Hình 1: Carrageenan có trong các loại thực phẩm
Hình 2: Quy trình sản xuất carrageenan và rong biển Eucheuma chế biến (PES)
Hình 3: Sản phẩm carrageenan từ tảo đỏ, rong sụn
Hình 4: Hydrate hóa của kappa carrageenan trong nước và trong dung dịch muối
Hình 5: Sự cộng hưởng của kappa carrageenan và LBG và konjac gum
Hình 6: Cơ chế tương tác cộng hưởng của kappa carrageenan và casein
Hình 7: Loại carrageenan
Hình 8: Kappa carrageenan có trong sữa
Hình 9: Tính chất của carrageenan
Hình 10: Mức độ sử dụng các ứng dụng carrageenan dựa trên protein iii lOMoAR cPSD| 30964149 PHẦN MỞ ĐẦU
Hiện nay, các loại phụ gia trong thực phẩm chiếm đa số và được ứng dụng rất
nhiều bởi những công dụng tuyệt vời như làm chất ổn định, tạo màu, tạo mùi vị,
làm đông và tạo gel, … Đã hơn khoảng 70 – 80% tất cả các sản phẩm carrageenan
được sử dụng nghành công nghiệp thực phẩm. Người tiêu dùng yêu cầu các sản
phẩm thực phẩm chất lượng cao duy trì độ ổn định, và hình thức bên ngoài trong
suốt thời hạn sử dụng của sản phẩm. Carrageenan có tác dụng làm đặc, làm bền,
tạo gel cho các sản phẩm như phomai, kem, sữa,..
Dựa vào tính ưu việt của carrageenan và các keo thực phẩm khác, người ta có thể
phát triển sản phẩm mới và lược bỏ được một vài nguyên liệu truyền thống.
Qua đó, hiểu được tính cấp thiết đề tài, em đã hoàn thành bài tập dự án “Giải thích
vai trò, cách sử dụng carrageenan trong sản phẩm sữa hạt” để khái quát rõ nét
hơn về phụ gia carrageenan trong thực phẩm. 1 lOMoAR cPSD| 30964149 PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CARRAGEENAN
1.1. Đặc điểm của Carrageenan
Carrageenan là một polysaccharide ưa nước, được chiết xuất chủ yếu từ tảo đỏ, có
mạch thẳng được cấu tạo từ các đơn vị disaccharide galactose và 3,6 –
anhydrogalactose (3.6 AG), cả hai có thể được sulphate hóa hoặc không sulphate
hóa, được nối với nhau luân phiên bằng liên kết glycoside - (1,3) và – (1,4).
Cấu trúc của carrageenan khác nhau ở hàm lượng ester sulphate và 3,6 –
anhydrogalactose và sự phân bố của nhóm ester sulphate.
Sự khác biệt này sẽ ảnh hưởng đến cường độ, cấu trúc, độ hòa tan, nhiệt độ chảy
và nhiệt độ tạo gel, sự tách nước, sự cộng hưởng và các tương tác của carrageenan
với các keo ưa nước và nguyên liệu khác.
Hình 1: Carrageenan có trong các loại thực phẩm 2 lOMoAR cPSD| 30964149
1.2. Phương pháp sản xuất Carrageenan từ Kappaphycus Alvarezii
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.
- Thực hiện quá trình làm đông, tan băng, ly tâm tách bớt một lượng nước để giảm
thời gian làm khô sản phẩm có thể dùng sấy và phơi tự nhiên đến độ ẩm không quá 22%.
Hình 2: Quy trình sản xuất carrageenan và rong biển Eucheuma chế biến (PES)
- Bột carrageenan sản xuất theo quy trình có đặc điểm là: • Độ tan đạt 90%
• Sức đông sau khi bổ sung KCL 0.1% đạt 400 g/
• Màu trắng ngà, đạt được đồng nhất và độ mịn
• Quy trình sản xuất đạt hiệu suất 45% so với rong tảo khô có độ ẩm 50%. 3 lOMoAR cPSD| 30964149
- Sản phẩm có thể chứa đường nhằm mục đích chuẩn hóa, chứa muối để thu được
cấu trúc gel đặc trưng, làm đặc, làm bền các thực phẩm hoặc các hệ thống thực phẩm.
Hình 3: Sản phẩm carrageenan từ tảo đỏ, rong sụn
1.3. Ứng dụng của Carrageen trong thực phẩm
Trong ứng dụng thực phẩm, carrageenan tốt nhất là “chất chiết xuất” polygalactan
từ tảo Rhodophyceae với hàm lượng ester sulphate trong khoảng 18-40%.
Các loại thực phẩm sau thường chứa carrageenan:
• Sữa: kem tươi, sữa sô cô la, kem, kem chua, phô mai và các sản phẩm sữa
chua có thể ép của trẻ em
• Các lựa chọn thay thế sữa: sữa đậu nành, sữa hạnh nhân, sữa gai, sữa dừa
và bánh pudding đậu nành và các món tráng miệng khác
• Thực phẩm chế biến sẵn: súp đóng hộp và nước dùng, bữa tối bằng lò vi
sóng và pizza đông lạnh.
• Trong công nghệ sản xuất bia: Tăng độ trong của dịch hèm do hình thành
sự kết lắng tăng lên, lên men nhanh hơn, tăng cường sự ổn định kia của
bia, cải thiện sự tách và lọc, không ảnh hưởng đến sự ổn định của bọt bia.
Thêm carrageenan vào thiết bị nấu đúng cách có tác dụng kết lắng protein
trong quá trình lên men hiệu quả.
• Ngoài ra, carrageenan còn được cho vào sữa chocolate để ngăn ngừa kết
tủa choocolate. Trong các sản phẩm phomai, bánh pudding, Carrageenan
hoạt động như chất ổn định thể nhủ. Trong bánh quy, nó tạo ra hình dạng
và độ xốp tốt hơn cho bánh. 4 lOMoAR cPSD| 30964149
CHƯƠNG 2: VAI TRÒ VÀ CÁCH SỬ DỤNG CARRAGEENA TRONG SẢN
PHẨM SỮA HẠT (SỮA ĐẬU NÀNH).
2.1. Vai trò của Carrageenan trong sữa hạt
• Độ hòa tan: Tất cả carrageenan đều tan trong sữa nóng nhưng trong sữa
lạnh thì chỉ có loại lambda có khả năng hòa tan và tạo ra tính chất tạo đặc thông
qua tương tác protein và tăng lên khi có mặt các hợp chất phosphate.
Tất cả carrageenan đều hydrate độ nhớt thấp cho cả nước và sữa. Khi làm nguội,
các loại carrageenan hình thành một dãy cấu trúc gel tùy thuộc vào sự có mặt của
các loại action và nguyên liệu khác.
• Sự hydrate hóa: Sự hiện diện của muối và đường ảnh hưởng sâu sắc đến
nhiệt độ hydrate hóa và nhiệt độ tạo gel và chảy gel.
Sự hydrate hóa và nhiệt độ tạo gel của carrageenan bị phụ thuộc mạnh vào các
loại muối được kết hợp với carrageenan. Ví dụ dung dịch muối ăn >4 % sẽ ngăn
cản sự hydrate hóa hoàn toàn và một dịch carrageenan rất loãng khoảng 200ppm,
được sử dụng làm sản phẩm sữa có chocolate có thể không hình thành một mạng
lưới gel bền cho tới nhiệt độ xuống 20.
Hình 4: Hydrate hóa của kappa carrageenan trong nước và trong dung dịch muối 5 lOMoAR cPSD| 30964149
• Sự hình thành gel trong nước: Dung dịch nóng của iota và kappa
carrageenan sẽ tạo gel khi nhiệt độ xuống khoảng 30-70, tùy thuộc vào cation và
sự hiện diện của các nguyên liệu khác để hình thành một dãy cấu trúc gel khác nhau.
Thành phần ion hóa của hệ thống thực phẩm quan trọng cho việc sử dụng hiệu
quả carrageenan như kappa chọn ion để làm bền vùng nối trong cấu trúc gel chắc,
giòn, dễ gãu, iota chịn ion để làm cầu nối giữa các chuỗi gần nhau và tạo ra gel
mềm, đàn hồi đặc trưng.
• Độ bền với acid: Dung dịch carrageenan bị giảm độ nhớt khi pH <5,5, tuy
nhiên pH 4 thì mức giảm đáng kể.
Sự giảm độ nhớt này là do sự tự thủy phân và hiện tượng này xảy ra khi pH thấp
dp phân tử carrageenan ở dạng acid bị chẻ ở liên kết của 3,6 - anhydrogalactose.
• Tương tác với protein: Các sản phẩm gel sữa được ứng dụng nhiều nhất
đối với tương tác protein. Trong các ứng dụng, chỉ cần 0.1% carrageenan do hiệu
quả cao của sự cộng hưởng giữa kappa carrageenan và kappa cesin.
Kappa carrageenan không chỉ hình thành gel yếu trong pha nước mà còn tạo
được cấu trúc bằng việc tương tác trực tiếp với các nhóm acid amin tích điện
dương và tương tác trực tiếp và gián tiếp thông qua cation hóa trị II với các nhóm
acid amin tích điện âm của protein ở bề mặt của các hạt cầu casein.
Hình 5: Sự cộng hưởng của kappa carrageenan và LBG và konjac gum 6 lOMoAR cPSD| 30964149
Hình 6: Cơ chế tương tác cộng hưởng của kappa carrageenan và casein
Loại tương tác cộng hưởng này được ứng dụng rộng rãi để làm ổn định các sản
phẩm từ sữa. Với liều lượng thấp, khoảng 150 – 250ppm, carrageenan có đủ khả
năng để ngăn chặn sự tách whey protein của những sản phẩm này trong quá trình
sản xuất và tồn trữ. Trong sản phẩm sữa có hương vị chocolate và đồ uống từ sữa
có bổ sung calcium, một lượng nhỏ carrageenan có thể giúp ngăn chặn sự tách
whey protein và tạo ra mạng lưới giúp làm bền sự lơ lửng của các hạt cacao hoặc
các hạt muối calcium không hòa tan trong sữa.
Nhờ tương tác carrageenan – protein mà nó tạo ra mạng lưới ngăn cản tương tác
giữa protein và protein có thể bị đông tụ trong quá trình bảo quản, tránh tách whey
protein trong sản phẩm sữa.
2.2. Cách sử dụng Carrageenan trong sản phẩm sữa hạt
Carrageenan liên kết với protein của sữa, làm cho hạt nhũ tương sữa- nước bền
vững, không bị phân lớp. Sữa nóng có chứa Carrageenan được làm lạnh sẽ tạo gel.
Tác nhân chính là do liên kết giữ các ion sulfat với các đuôi mang điện của các
phân tử protein và các ion , có mặt trong sữa. Khi gia nhiệt, bề mặt cấu trúc của
Carrageenan có thể phản ứng với nhau hay với mixen casein của sữa để hình thành 7 lOMoAR cPSD| 30964149
gel thixotropic. Hệ gel này chống việc hình thành “đường kem” trong sản phẩm
bằng cách làm giảm quá trình đông tụ và phân tách các hạt cầu béo.
Khi sử dụng công thức của đồ uống từ đậu nành, carrageenan cung cấp hệ đồng
nhất, bền các chất rắn không hòa tan, đảm bảo chất lượng cao cho sản phẩm.
Carrageenan tạo ra đồ bền cho sản phẩm để bảo đảm cấu trúc đồng nhất và đặc tính
mouthfeel ổn định cho các sản phẩm bảo quản ở nhiệt độ thường.
Loại và nồng độ carrageenan được sử dụng tùy thuộc vào chất nguyên liệu
protein đậu nành, ví dụ như sữa đậu nành tươi hay dịch đậu nành đậm đặc có chất lượng protein khác nhau.
Và một số phương pháp để đảm bảo các hạt carrageenan phải được phân tán
hoàn toàn, tránh vón cục, trước khi bắt đầu quá trình hydrate hóa bao gồm: trộn
khô một phần carrageenan với 5 – 10 phần đường saccharose hoặc glucose \; trộn
nó vào dầu hoặc phân tán nó trong một dung dịch đường, muối, cồn. Sử dụng lực
cắt, trượt thích hợp cũng giúp tránh vón cục của carrageenan.
2.2.1. Phân loại Carrageenan
Có ba loại carrageenan chính:
Hình 7: Loại carrageenan 8 lOMoAR cPSD| 30964149
• Kappa carrageenan: Được sử dụng nhiều trong ứng dụng sữa, nó tạo phức
hợp với kappa-casein để tạo thành một loại gel thuận nghịch nhiệt, có cấu
trúc gel từ cứng, chắc đến mềm, đàn hồi, làm bền và ổn định các sản phẩm sữa và từ sữa.
Hình 8: Kappa carrageenan có trong sữa
• Iotacarrageenan: Ở mức độ thấp được sử dụng dùng để làm lơ lửng các hạt
trong nước sốt salad và các loại đồ uống khác như sữa đậu nành. Mức độ sử
dụng cao hơn, iotacarrageenan tạo ra gel mạnh và sử dụng trong các sản
phẩm như thức ăn cho vật nuôi để tạo nước thịt.
• Lambda carrageenan: là một loại carrageenan có hàm lượng sulphate cao
chủ yếu sử dụng để tạo cảm giác ngon miệng và vị kem cho các sản phẩm sữa và không tạo gel.
Tính chất giữa các kappa, iota, lambda khác nhau ở số lượng và vị trí của cacsc
nhóm ester và sulfate được lặp lại trên các phân tử galactose. 9 lOMoAR cPSD| 30964149
Hình 9: Tính chất của carrageenan
2.2.2. Liều lượng sử dụng Carrageenan
Khoảng 70 – 80% tất cả các sản phẩm carrageenan được sử dụng nghành công
nghiệp thực phẩm. Trong nhiều năm, các chức năng của carrageenan đã được áp
dụng thành công cho cả phát triển ứng dụng thực phẩm và ổn định sản phẩm. 10 lOMoAR cPSD| 30964149
Hình 10: Mức độ sử dụng các ứng dụng carrageenan dựa trên protein 11 lOMoAR cPSD| 30964149 KẾT LUẬN
Carrageenan là một chất phụ gia được sử dụng để tạo gel, làm đặc, nhũ hóa và bảo
quản thực phẩm và đồ uống được ứng dụng rất nhiều trong thực phẩm bởi nhiều
yếu tố lợi ích trong quá trình chế biến thực phẩm, đặc biệt các sản phẩm sữa. 12 lOMoAR cPSD| 30964149
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nescas J, Bartosikova L (2013), “Carrageenan: a review”, Veterinani Medicina, 58: 187 – 205.
[2]. Joanne K. Tobacman (2001), “Review of Harmful Gastrointestinal Effects of
Carrageenan in Animal Experiments”, College of Medicine, University of lowa, lowa City, lowa, USA.
[3]. S. Trius and J. G. Sebranek (1996), “Carrageenan and Their Use in Meta
Products, Dr. Tyre Lanier, North Carolina Staye University, Dept of Food Science,
Box 8724, Raleigh, NC 27695 – 7624.
[4]. Alan Imeson (2010), “Food Satbilisers, Thickeners and Gelling Agents. FMC BioPolymer, UK.
[5]. Đàm Sao Mai (2020), Giáo trình phụ gia thực phẩm. NXB ĐH Quốc Gia TP.HCM.
[6]. Nguyễn Phú Đức, Lê Thị Hồng Ánh (2017), Giáo trình phụ gia thực phẩm. NXB ĐH Quốc Gia TP.HCM.
[7]. Bộ Y Tế, Danh mục các chất phụ gia được phép sử dụng trong thực phẩm,
Quyết định số 3742/2001/QĐ-BYT, 31/08/2001.
[8]. Nguyễn Duy Thịnh (2004), “Các chất phụ gia dùng trong chế biến thực
phẩm”. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
[9]. Nguyễn Xích Liên (1999), “Phụ gia trong chế biến thực phẩm. NXB ĐH Quốc Gia TP.HCM. 13