chất keo thực phẩm

CHẤT KEO THỰC PHẨM(Food hydrocolloids)

Giảng viên: Mạc Xuân Hòa

1

NỘI DUNG

1. Chất keo thực phẩm là gì ?

2. Nguồn gốc chất keo

3. Tính chất chức năng

4. Một số chất keo sử dụng trong CNTP

2

NỘI DUNG

1. Chất keo thực phẩm là gì ?

2. Nguồn gốc chất keo

3. Tính chất chức năng

4. Một số chất keo sử dụng trong CNTP

3

Chất keo thực phẩm là gì ?

Chất keo là những polymer thực phẩm khi tan trong

nước tạo thành dung dịch keo (colloidal solution) có

tính nhớt.

Keywords:

Polimer: protein, tinh bột, chất gum,….

Dung dịch keo

4

Dung dịch keo có đặc

điểm gì ?

5

MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA DUNG DỊCH KEO

Kích thước cấu tử hòa tan

Độ nhớt (tính chất làm dày)

Khả năng tạo gel

Khả năng kết hợp (khả năng hiệp lực)

6

MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA DUNG DỊCH KEO

Kích thước cấu tử hòa tan

Độ nhớt (tính chất làm dày)

Khả năng tạo gel

Khả năng kết hợp (khả năng hiệp lực)

7

Kích thước cấu tử hòa tanDung dịch 1 pha

(<10-6 mm )Dung dịch keo

(10-4 - 10-6 mm )Huyền phù

(1 - 10-2 mm )

pHNhiệt độLực ion,…

Đông tụ

8

MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA DUNG DỊCH KEO

Kích thước cấu tử hòa tan

Độ nhớt (tính chất làm dày)

Khả năng tạo gel

Khả năng kết hợp (khả năng hiệp lực)

9

Độ nhớt của dung dịch keo

Phụ thuộc nồng độ chất keo

Phụ thuộc nhiệt độ

Phụ thuộc khối lượng phân tử

Phụ thuộc cấu trúc phân tử

pH

Lực ion10

Độ nhớt của dung dịch keo

Phụ thuộc nồng độ chất keo

Phụ thuộc nhiệt độ

Phụ thuộc khối lượng phân tử

Phụ thuộc cấu trúc phân tử

pH

Lực ion11

Nồng độ tới hạn (C*)

Khi C>C* độ nhớt (viscosity) và tốc độ cắt (shear rate) cóquan hệ như dạng đường cong ở trên. 12

Alginate

13

Pectin

14

Độ nhớt của dung dịch keo

Phụ thuộc nồng độ chất keo

Phụ thuộc nhiệt độ

Phụ thuộc khối lượng phân tử

Phụ thuộc cấu trúc phân tử

pH

Lực ion15

Gelatin

16

Độ nhớt của dung dịch keo

Phụ thuộc nồng độ chất keo

Phụ thuộc nhiệt độ

Phụ thuộc khối lượng phân tử

Phụ thuộc cấu trúc phân tử

pH

Lực ion17

Gelatin

18

Độ nhớt của dung dịch keo

Phụ thuộc nồng độ chất keo

Phụ thuộc nhiệt độ

Phụ thuộc khối lượng phân tử

Phụ thuộc cấu trúc phân tử

pH

Lực ion19

20

CarbonMethylCellulose(CMC)

HydroxyEthylCellulose (HEC)

Gum Arabic

Dextran

21

Độ nhớt của dung dịch keo

Phụ thuộc nồng độ chất keo

Phụ thuộc nhiệt độ

Phụ thuộc khối lượng phân tử

Phụ thuộc cấu trúc phân tử

pH

Lực ion22

23

Độ nhớt của dung dịch keo

Phụ thuộc nồng độ chất keo

Phụ thuộc nhiệt độ

Phụ thuộc khối lượng phân tử

Phụ thuộc cấu trúc phân tử

pH

Lực ion24

WHEY PROTEIN

Hàm lượng WP = 70 mg/ml

pH= 7.0

250C

t = 0 – 120 phút

NaCl Trisodium citrate

Các yếu tố cố định Các yếu tố khảo sát

Loại muối: NaCl & Trisodium citrate

Nồng độ muối:500 mM300 mM100 mM

25

MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA DUNG DỊCH KEO

Kích thước cấu tử hòa tan

Độ nhớt (tính chất làm dày)

Khả năng tạo gel

Khả năng kết hợp (khả năng hiệp lực)

26

KHẢ NĂNG TẠO GEL

junction zones

Hydrogen bonding

Hydrophobic association

cation-mediated crosslinking

27

KHẢ NĂNG TẠO GEL

Thermoreversible gels: where gelation occurs on

cooling or heating.

Non-thermoreversible gels: gelation may be

induced by crosslinking polymer chains with

divalent cations.

28

29

KHẢ NĂNG TẠO GEL

Một số loại chất keo tạo gel khi làm lạnh(agar, gelatin, pectin, tinh bột,…)

KHẢ NĂNG TẠO GEL

Thermoreversible gels

30

KHẢ NĂNG TẠO GEL

Mối quan hệ giữa nồng độ chất keo và sự hình thành gel

31

KHẢ NĂNG TẠO GEL

So sánh cấu trúc gel của một số chất keo

32

MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA DUNG DỊCH KEO

Kích thước cấu tử hòa tan

Độ nhớt (tính chất làm dày)

Khả năng tạo gel

Khả năng kết hợp (khả năng hiệp lực)

33

KHẢ NĂNG KẾT HỢP

Tạo tính chất mới: độ bền, tính chất

lưu biến (rheological Characteristics).

Giảm giá thành

Kết hợp (hiệp lực) để làm gì ?

34

KHẢ NĂNG KẾT HỢP

Để có sự “hiệp lực” cần tối ưu hóa loại chất keo vànồng độ. 35

36

KHẢ NĂNG KẾT HỢP

37

KHẢ NĂNG KẾT HỢP

38

Độ bền gel của gelatin và các chất keo khác

39

SO SÁNH TÍNH CHẤT CHỨC NẰNG CỦA MỘT SỐ CHẤT KEO

40

SO SÁNH TÍNH CHẤT CHỨC NẰNG CỦA MỘT SỐ CHẤT KEO(tiếp theo)

NỘI DUNG

1. Chất keo thực phẩm là gì ?

2. Nguồn gốc chất keo

3. Tính chất chức năng

4. Một số chất keo sử dụng trong CNTP

41

Nguồn gốc

42

Thị phần của các chất keo quan trọng ứng dụng trong CNTP

Nguồn gốc

43

NỘI DUNG

1. Chất keo thực phẩm là gì ?

2. Nguồn gốc chất keo

3. Tính chất chức năng

4. Một số chất keo sử dụng trong CNTP

44

Tính chất chức năng Làm dày (thickening): tinh bột biến tính trong tương ớt, gelatin trong

yaourt

Tạo gel (gelling): pectin trong jam, agar trong rau câu

Ổn định bọt (stabilising foams): protein hòa tan trong bia

Ổn định nhũ tương (stabilising emulsions): các chất keo lưỡng cực

Ổn định huyền phù (stabilising dispersions): nectar

Ức chế sự hình thành tinh thể đá: ice cream mouthfeel

Ức chế sự kết tinh đường: gelatin trong kẹo dẻo mouthfeel

Tạo màng: bánh tráng

Kiểm soát sự giải phóng chất hương (controlled release of flavors): vi bao

(microencapsulation)

Chất thay thế chất béo (fat replacer): low-fat food (xanthan gum trong

một số sản phẩm mayonnaise đặc biệt). 45

46

47

NỘI DUNG

1. Chất keo thực phẩm là gì ?

2. Nguồn gốc chất keo

3. Tính chất chức năng

4. Một số chất keo sử dụng trong CNTP

48

Một số loại chất keo

Pectin

Agar

Tinh bột

Gelatin

Carrageenan

Xanthan gum

Alginate

Gellan gum

Gum Arabic

Các dẫn xuất của cellulose

Chitosan

Cellulose vi tinh thể49

Agar

Một số loại chất keo

50

AGAR

Nguồn gốc

Cấu tạo hóa học hóa

học

Tính chất chức năng

Ứng dụng

51

AGAR

Nguồn gốc

Cấu tạo hóa học hóa

học

Tính chất chức năng

Ứng dụng

52

AGAR Nguồn gốc(E406)

Được sản xuất từ tảo biển bằng

phương pháp trích ly với nước

nóng.

53

AGAR

Nguồn gốc

Cấu tạo hóa học hóa học

Tính chất chức năng

Ứng dụng

54

AGAR Cấu tạo hóa học hóa học

Đơn vị cấu tạo:

D-galactose

3-6,anhydro-L-galactose

55

Agar là hỗn hợp của 02 loại polysaccharide:

Agarose: là thành phần tạo gel chính của

agar, có khoảng 1/10 các đơn vị galactose

bị ester hóa.

Agaropectin: là thành phần không tạo gel,

có mức độ este hóa lớn hơn agarose

AGAR Cấu tạo hóa học hóa học

56

AGAR Cấu tạo hóa học hóa học

57

AGAR

Nguồn gốc

Cấu tạo hóa học hóa

học

Tính chất chức năng

Ứng dụng

58

AGAR Tính chất chức năng1. Làm dày

2. Tạo gel

59

Thermoreversible gels

AGAR Tính chất chức năng

60

AGAR Tính chất chức năng

61

AGAR Tính chất chức năng

62

AGAR Tính chất chức năng

63

AGAR

Nguồn gốc

Cấu tạo hóa học hóa

học

Tính chất chức năng

Ứng dụng

64

AGAR

Ứng dụng CNSX kẹo: tạo cấu trúc, chống hồi đường,…

Làm bánh: giữ hình dạng cho lớp kem,…

Đồ hộp thịt, cá: tạo cấu trúc, đồng tạo gel,..

Nước nha đam: ổn định

…………………………..

65

Tinh bột(Starch)

Một số loại chất keo

66

TINH BỘT

Nguồn gốc

Cấu tạo hóa học

Biến tính tinh bột

Tính chất chức năng

Ứng dụng

67

TINH BỘT

Nguồn gốc

Cấu tạo hóa học

Biến tính tinh bột

Tính chất chức năng

Ứng dụng

68

Nguồn gốcTINH BỘT

Hạt

Củ

Rễ

69

TINH BỘT

Nguồn gốc

Cấu tạo hóa học

Biến tính tinh bột

Tính chất chức năng

Ứng dụng

70

Cấu tạo hóa họcTINH BỘT

71

72

Cấu tạo hóa họcTINH BỘT

1g of starch typically contains 1,000,000,000 granules with

each granule, in turn, containing about 10,000,000,000,000

starch molecules

Cấu tạo hóa họcTINH BỘT

73

Cấu tạo hóa họcTINH BỘT

74

Cấu tạo hóa họcTINH BỘT

Hydrogen bonds 75

Cấu tạo hóa họcTINH BỘTReassociation

of Amylose

76

77

78

Cấu tạo hóa họcTINH BỘT

Yếu tố ảnh hưởng Ratio of amylose to amylopectin: next slide

Concentration of lipid material: maize and wheat reach their

pasting temperatures at a slower rate due to an amylose-lipid

complex that reinforces the granular structure

Effect of phosphate groups: Potato starch has the very rapid

viscosity development at low temperatures is due to naturally

occurring phosphate groups which are responsible for starch-

starch repulsions that weaken the granule and accelerate its

rupture79

80

Starch-starch repulsion

Ratio of amylose to amylopectin

81

TINH BỘT

Nguồn gốc

Cấu tạo hóa học

Biến tính tinh bột

Tính chất chức năng

Ứng dụng

82

Biến tính tinh bột(Starch modification)

TINH BỘT

Trong nhiều trường hợp, tinh bột tự nhiên

không đápứng được các yêu cầu công nghệ

trong chế biến thực phẩm: độ hòa tan, khả

năngchịu nhiệt cao, nhiệtđộ hồ hóa, sự thoái

hóa tinh bột khi bảo quản ở nhiệtđộ thấp,….

83

Biến tính tinh bột(Starch modification)

TINH BỘT

Starch modifications are a means of altering the structure

and affecting the hydrogen bonding in a controllable

manner to enhance and extend their application. The

alterations take place at the molecular level, with little or

no change taking place in the superficial appearance of the

granule. Therefore, the botanical origin of the starch may

still be identified microscopically

84

Biến tính tinh bột(Starch modification)

TINH BỘT

Phương pháp vật lý

Phương pháp hóa học

Phương pháp hóa sinh

85

Biến tính tinh bột(Starch modification)

TINH BỘT

Phương pháp vật lý

Phương pháp hóa học

Phương pháp hóa sinh

86

Biến tính tinh bột(Starch modification)

TINH BỘT

Phương pháp vật lý: Hồ hóa sơ bộ (Pre-gelatinisation)

Mục đích: pregelatinisation is designed to remove the

necessity for cooking.

Phương pháp: tinh bột ban đầu được hồ hóa trong một

lượng thừa nước, sau đó sấy để tách ẩm.

87

Biến tính tinh bột(Starch modification)

TINH BỘT

Phương pháp vật lý

Phương pháp hóa học

Phương pháp hóa sinh

88

Biến tính tinh bột(Starch modification)

TINH BỘT

Phương pháp hóa học:

Acid hydrolysis

Oxidation

Cross-linking

Stabilisation

Lipophilic substitution

Dextrinisation89

Biến tính tinh bột(Starch modification)

TINH BỘTPhương pháp hóa học:Acid hydrolysis

Water/alcol

90

Biến tính tinh bột(Starch modification)

TINH BỘTPhương pháp hóa học:Oxidation

Alkaline hypochlorite

91

92

Biến tính tinh bột(Starch modification)

TINH BỘTPhương pháp hóa học:Cross - linking

Distarch phosphatesDistarch adipates

Cross – linking

93

94

acetate-adipate starch.

distarch phosphate

Biến tính tinh bột(Starch modification)

TINH BỘT

StabilisationPhương pháp hóa học:

95

AcetylatedHydroxypropylated

96

E1420: acetylated starch

97

Biến tính tinh bột(Starch modification)

TINH BỘT

Lipophilic substitutionPhương pháp hóa học:

Hydrocarbon chain

98

Biến tính tinh bột(Starch modification)

TINH BỘT

DextrinisationPhương pháp hóa học:

(a) (b)

99

100

E1412: distarch phosphate (Cross-linking)

E1414: acetylated distarch phosphate (Cross-linking/Stabilisation)

E1422: acetylated distarch adipate (Cross-linking/Stabilisation)

Biến tính tinh bột(Starch modification)

TINH BỘT

Phương pháp vật lý

Phương pháp hóa học

Phương pháp hóa sinh

101

Biến tính tinh bột(Starch modification)

TINH BỘTPhương pháp hóa sinh

103

Dextrose Equivalent (DE):

Biến tính tinh bột(Starch modification)

TINH BỘT

DE = 100: dextrose (glucose)

DE = 0: starch

DE = 50: maltose

DE < 20: maltodextrin

DE = 20 ÷ 100: glucose syrup

Phương pháp hóa sinh

BÀI TẬP VỀ NHÀ

Tìm hiểu các thông tin sau của bài báo:

1. Cơ sở khoa học của phương pháp bảo quản

2. Mục tiêu của nghiên cứu

3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

4. Kết quả và thảo luận

5. Kết luận

Link: http://www.mediafire.com/view/?2qmd6kx69bqjz57

TINH BỘT

Nguồn gốc

Cấu tạo hóa học

Biến tính tinh bột

Tính chất chức năng

Ứng dụng

105

Ứng dụng & Tính chất chức năngTINH BỘT

106

TINH BỘT

107

Ứng dụng & Tính chất chức năng

108

Gelatin

Một số loại chất keo

109

GELATIN

Nguồn gốc

Cấu tạo hóa học

Tính chất chức năng

Ứng dụng

110

GELATIN

Nguồn gốc

Cấu tạo hóa học

Tính chất chức năng

Ứng dụng

111

112

Nguồn gốcGELATIN

Collagen

Da

Xương

Type A gelatins

Type B gelatins

Higher viscosity

Lower viscosity

GELATIN

Nguồn gốc

Cấu tạo hóa học

Tính chất chức năng

Ứng dụng

113

114

GELATIN Cấu tạo hóa học

GELATIN

Nguồn gốc

Cấu tạo hóa học

Tính chất chức năng

Ứng dụng

115

116

GELATIN Tính chất chức năng

117

GELATIN Tính chất chức năng

Sol

118

GELATIN Tính chất chức năngGelling

119

GELATIN Tính chất chức năngSurface effects

120

GELATIN Tính chất chức năngSurface effects

GELATIN

Nguồn gốc

Cấu tạo hóa học

Tính chất chức năng

Ứng dụng

121

122

GELATINỨng dụng

123

124

Pectin

Một số loại chất keo

125

PECTIN

Nguồn gốc

Cấu tạo hóa học

Tính chất chức năng

Ứng dụng

126

PECTIN

Nguồn gốc

Cấu tạo hóa học

Tính chất chức năng

Ứng dụng

127

128

Nguồn gốcPECTIN

Material:

Citrus peel

Apple pomace

Solvent extraction: hot aqueous mineral acid

PECTIN

Nguồn gốc

Cấu tạo hóa học

Tính chất chức năng

Ứng dụng

129

Cấu tạo hóa họcPECTIN

Methoxyl Index

De-esterification (DE)

Amidated pectin

Galacturonic acid

131

Cấu tạo hóa họcPECTIN

1. High Methoxyl Pectin (HMP): DE > 50% hay ML > 7%

2. Low Methoxyl Pectin (LMP): DE 50 hay ML 7%

PECTIN

Nguồn gốc

Cấu tạo hóa học

Tính chất chức năng

Ứng dụng

132

133

Tính chất chức năngPECTIN

Gelation High Methoxyl Pectin

Low Methoxyl Pectin

134

Tính chất chức năngPECTIN

Gelation High Methoxyl Pectin

Low Methoxyl Pectin

135

Tính chất chức năngPECTINHigh Methoxyl Pectin

DUNG DỊCH GEL(hydrogen bonds)

Đường (sucrose)

H+

[Pectin] = 0,5-1%

Specific points

H2O

H2O

H2O

H2O

136

137

Tính chất chức năngPECTINHigh Methoxyl Pectin

ẢNH HƯỞNG CỦA pH (3.2 ÷ 3.4)

138

Tính chất chức năngPECTIN

Gelation High Methoxyl Pectin

Low Methoxyl Pectin

139

Tính chất chức năngPECTINLow Methoxyl Pectin

DUNG DỊCH GELCa2+

140

141

CẦN PHẢI TỐI ƯU HÓA ĐỂ THU

ĐƯỢC ĐIỀU KIỆN TẠO GEL

THÍCH HỢP

PECTIN

Nguồn gốc

Cấu tạo hóa học

Tính chất chức năng

Ứng dụng

142

143

Ứng dụngPECTIN

Nhiều đườngvà acid

Ít đường vàacid

Ứng dụngPECTIN

Gelling agent

145

Ứng dụngPECTIN

Stabiliser

146

Ứng dụngPECTINAmidated/Non-amidated low methoxyl pectin

Gelling agent