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