LỜI MỞ ĐẦU
Bảo quản thực phẩm luôn là vấn đề nóng bỏng của mọi thời đại. Quan niệm bảo
quản thực phẩm ngày này không chỉ đơn thuần là kéo dài hạn sử dụng mà nó còn bao
hàm cả việc duy trì hoặc làm tăng giá trị dinh dưỡng, giá trị cảm quan cho một sản
phẩm mà vẫn đảm bảo an toàn. Khoa học kỹ thuật phát triển kéo theo công nghệ bảo
quản thực phẩm cũng phát triển. Ngày càng có nhiều phương pháp bảo quản ra đời
nhằm giải quyết tốt số lượng khổng lồ thực phẩm sản xuất ra hàng ngày.
Màng thực phẩm là một trong những phương pháp mới, được áp dụng khá phổ
biến trong nhiều năm gần đây. Từ các chất căn bản protein, glucid, lipid, người ta đã
ứng dụng khả năng tạo màng của chúng để bảo quản thực phẩm. Phương pháp này có
nhiều ưu điểm, tuy nhiên vẫn còn một số hạn chế vì màng thực phẩm có bản chất như
là một thực phẩm nên cũng chịu ít nhiều các yếu tố môi trường ảnh hưởng tương tự
như các thực phẩm khác.
Nội dung dưới đây trình bày các vấn đề xoay quanh về màng thực phẩm và các
ứng dụng của màng.
1
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
NỘI DUNG
Chương 1: Tổng quan về màng thực phẩm (Hữu)............................................5
1.1. Lịch sử của màng
1.2. Yêu cầu về màng
1.3. Ảnh hưởng của màng
1.4. Các thành phần của màng trong thực phẩm
1.5. Kết luận
Chương 2: Màng protein và ứng dụng trong thực phẩm (Lệ) ........................8
2.1. Vai trò
2.2. Bản chất của màng protein
2.3. Cấu tạo của màng
2.3.1. Protein từ động vật
2.3.1.1. Casein (protein từ sữa)
3.1.3. Đặc tính của chitosan
3.1.4. Tác dụng của chitosan
3.1.5. Cách tạo màng bọc chitosan
3.1.6. Ứng dụng của chitosan
3.1.7. Ưu điểm của màng chitosan
3.2. Carageenan
3.2.1. Giới thiệu
3.2.2. Tên gọi khác
3.2.3. Nguồn gốc
3.2.4. Cấu tạo
3.2.5. Phương pháp sản xuất carrageenan trong công nghiệp
3.2.6. Tính chất của carrageenan
3.3. Algenat
3.3.1. Sự tạo gel
3.3.2. Kĩ thuật tạo gel
3.4. Pectin
Chương 4: Màng tinh bột và ứng dụng trong thực phẩm (B.Châu)..............26
4.1. Cấu trúc tinh bột và tính chất màng tinh bột
4.2. Biến hình tinh bột bằng phương pháp hóa học
4.2.1. Biến hình bằng cách tạo liên kết ngang
4.2.2. Biến hình bằng cách gắn thêm các nhóm thay thế
4.2.3. Biến hình bằng oxi hóa
4.2.4. Biến hình bằng axit
4.2.5. Dextrin và maltodextrin
4.3. Phụ gia tạo màng tinh bột
4.3.1. Polyols
4.3.2. Đường
4.3.3. Maltodextrins
4.3.4. Chất chống dính
4.3.5. Chất giữ ẩm
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ MÀNG THỰC PHẨM
(Hữu)
1.1. Lòch sử của màng
o Màng sáp trên trái cây đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ nhằm
ngăn ngừa sự mất độ ẩm và để tạo ra một bề mặt quả bóng cho
mụch đích thẩm mỹ .
o Ngay từ thế kỷ mười hai,hoa quả họ cam quýt từ miền nam Trung
Quốc đã được bảo quản cho Hoàng đế bằng cách đặt chúng trong
hộp, đổ sáp nóng chảy trên chúng và gửiû bởi xe lưu động đến miền
bắc. Khi đó chất lượng của chúng có sự chọn lọc của những con
người sống trong xã hội hiện đại, phương pháp này khá hiệu quả cho
việc kéo dài thời gian bảo quản trong thời gian này.
o châu âu, có quá trình được gọi là “Larding” - lưu trữ nhiều trái cây
trong sáp ong hoặc mỡ cho sau này được tiêu thụ. Quá trình này nó
bảo vệ và ngăn chặn sự tổn thất nước , tạo lớp trao đổi khí tự nhiên
và kết quả là cho chất lượng thấp hơn.
o Sau thế kỷ XV, màng được làm từ da của sữa đậu nành luộc xuất
hiện được sử dụng trong Nhật Bản, nó duy trì và nâng cao chất
lượng thực phẩm.
o Thế kỷ XIX, bằng một sáng chế của Mỹ đã được phát hành cho bảo
quản thòt khác nhau của gelatin. Phương pháp bảo quản ban đầu bao
gồm: hung khói hoặc đặt các sản phẩm trong các phòng lạnh hoặc
trong tầng hầm. Ngày nay đã có nhiều phương pháp hiện đại, bao
gồm làm lạnh, lưu trữ không khí kiểm soát, tiệt trùng bằng cả hai tia
UV và Gamma được sử dụng để giữ an toàn cho thực phẩm của họ.
Tuy nhiên, cho nhiều loại thực phẩm người ta sử dụng màng để bảo
quản và duy trì chất lượng tốt hơn.
1.2. Yêu cầu về màng
o Bất kỳ loại vật liệu được sử dụng cho enrobing (tức là tráng hoặc bao
lệ liên quan của các phần tử trong các quá trình phân huỷ được duy trì
ở mức tự nhiên hoặc giảm thiểu. Màng đang được sử dụng cho nhiều
mục đích trong vô số các hệ thống thực phẩm, mặc dù thực tế này thực
hiện chưa đầy đủ của người tiêu dùng như các bề mặt sáng bóng của
một trái táo trong siêu thò không được cung cấp bởi tự nhiên hay trong
thuốc y học màng để ngăn chặn sự đổ vỡ hoặc để che vò đắng và
hương vò không mong muốn trước khi uống. Ngay cả khoai tây chiên
kiểu pháp thường được phủ để cung cấp bảo vệ trong kho lạnh trước
khi chiên, kiểm soát các khoan lỗ nứơc trước khi chiên, chống sự khô
héo v.v. Khi đó sử dụng để hạn chế sự hấp thụ dầu và chất béo trong
khi chiên. Trong rau quả người ta thường hay sử dụng màng để ngăn
chặn các phản ứng sinh lý, các phản ứng hoá nâu bởi enzyme
polyphenol oxidase, chống lại sự mất nước, hay tỷ lệ hao hụt các thành
phần dinh dưỡngv.v….
1.4. Các thành phần của màng trong thực phẩm
Các thành phần chính của màng là protein, cacbonhydrat và lipid. Như một
quy luật chung: chất béo được sử dụng để giảm sự truyền nước,
polysaccharide được sử dụng để kiểm soát oxy và các truyền dẫn khú
khác, trong khi đó protein được sử dụng để ổn đònh cấu trúc.
Màng protein:
o Màng được tạo ra từ các nguồn protein khác nhau như ngô, sữa,
đậu nành, luá mì. Màng này bò tiêu huỷ ở nhiệt độ của miệng. Khi
lựa chọn protein làm màng nên xem xét mở rộng không chỉ là chọn
protein chức năng và tình trạng an toàn mà điều quan trọng là một
số đông người bò dò ứng với protein.
o Ví dụ: collagen có thể ép đùn cho hình dạng mong muốn như một
vỏ bọc cho các liên kết xúc xích,và collagen thay thế cho vật liệu
truyền thống(có nguồn gốc từ ruột động vật) do nó dễ sản xuất.
Nhìn chung, giá trò của các protein như là các rào cản độ ẩm thấp
và cũng không kiểm soát đầy đủ việc vận chuyển oxy, C0
phẩm có độ ẩm cao cần lớp mỡ để ngăn ngừa sự mất nước ,để ngăn ngừa sự
đổi màu thì cần một lớp màng chắn thành phần oxyv.v… Vì vậy, nhiều lớp
màng sẽ cần phải tạo từ nhiều vật liệu tổng hợp với nhiều thuộc tính.
Màng cần có các đặc điểm sau:
Thành phần không có độc hại, dò ứng và dễ tiêu hoá.
Cung cấp sự ổn đònh cấu trúc và ngăn ngừa trong quá trình giao
thông vận chuyển.
Có độ bám dính tốt với bề mặt thực phẩm.
Kiểm soát độ ẩm bean trong và ngoài như mong muốn.
Cung cấp các bề mặt sinh hoá và ổn đònh trong khi chống lại sự
nhiễm của vi khuẩn, các loại sâu…
Ngăn ngừa sự mất mát, sự hấp thu các của các thành phần ổn
đònh hương thơ, hương vò, dinh dưỡng và đặc tính cảm quan cho sự
chấp nhận của người tiêu dùng.
7
Cung cấp bán thấm để duy trì trạng thái cân bằng nội bộ các khí
tham gia hô hấp hiếu khí và kỵ khí.
Dễ sản xuất và hiệu quả kinh tế cao.
8
Chương 2
MÀNG PROTEIN VÀ ỨNG D ỤNG TRONG THỰC PHẨM
(Lệ)
2.1. Vai trò
Trong bối cảnh ngày càng tăng các vấn đề về vệ sinh an toàn thực phẩm đặc biệt là
việc sử dụng những hóa chất không được phép và không rõ nguồn gốc để kéo dài
thời gian thương mại của nông sản đã và đang gây áp lực cho toàn xã hội thì việc
nghiên cứu và sử dụng những vật liệu có nguồn gốc thực phẩm và công nghệ để sử
dụng lầ rất cần thiết và đặc biệt quan tâm. Màng Protein nhằm ngăn chặn sự xâm
nhập của vi sinh vật, sự thoát hơi nước…kéo dài thời gian bảo quản.
2.2. Bản chất của màng protein
Mỗi thành phần có tính chất ảnh hưởng đến khả năng tạo màng bọc của casein. α-s1
casein là 23.6 kDaton Protein với điện tích -21.9 tại pH 6.6, pI 4.94 và tạo liên kết
chéo với dung môi và chất dẻo để tạo màng.
2.3.1.2. Whey Protein (protein từ sữa)
Là sản phẩm phụ của quá trình làm phomat. Sữa có chứa protein whey protein 20%
trong số đó B-lactoglobulin là thành phần protein chính. Whey protein được hòa tan
trong nước, nhưng B-lactoglobulin khi bị nung nóng, đặt các nhóm nội bộ lưu huỳnh
của cysteine, sau đó qua liên kết cầu nối disulfua để hình thành màng bọc không hòa
tan. Whey protein đã được nghiên cứu rộng rãi như một lớp phủ cho các loại thực
phẩm khác nhau. Whey protein khác với casein là lưới điện tích âm được phân bố
đều trên chuỗi protein. Các thành phần kỵ nước, vùng phân cực và tính axit amin
cũng được phân bố đồng đều. Do đó, protein gấp lại để hầu hết các nhóm kỵ nước
được chôn trong các phân tử protein. Các liên kết không xảy ra trong điều kiện trung
lập, như đã thấy trong các protein casein. Các protein tương tác xảy ra giữa các chuỗi
xác định hình thành mạng lưới màng bọc. β -lactoglobulin là một protein 18,3 kDaton
và có khoảng 160 axit amin, tùy thuộc vào biến thể di truyền, và bao gồm 48-58%
của tổng số whey protein. Nó không phụ thuộc vào pH, nhưng không bền với nhiệt.
Cấu trúc của nó phụ thuộc vào xoắn α. Để hình thành màng bọc thì nhóm sulfhydryl
12
tự do, cysteine 121 (CYS121), và hai liên kết disulfua giữa cysteine 66-cysteine 160
và cysteine 106-cysteine 119. Trong dạng tự nhiên, chuỗi xoắn- α làm ẩn CYS121.
Sau khi biến tính nhiệt, nhóm thiol tạo cầu nối disulfua tạo ra lực liên kết. Nhiệt độ
biến tính của β-Lactoglobulin là 78°C trong bộ đệm phosphate 0,7 M (pH 6).
2.3.1.3. Protein thịt
Collagen là protein xơ đệm, chiết xuất từ mô liên kết, dây chằng, da, xương và hệ
thống mạch máu, đó là những sản phẩm chất thải của chế biến thịt.
Collagen được làm từ ba dây chuyền song song, Các chuỗi amino acid của collagen
bị ảnh hưởng bởi một bộ ba lặp đi lặp lại của Gly-XY dư lượng (trong đó X và Y là
thường Proline và hydroxyproline, tương ứng). Gelatin được hình thành khi collagen
tiếp xúc với một xử lý nhiệt hoặc kiềm nhẹ dưới các điều kiện axít. Trong quá trình
2.3.2.1. Protein lúa mì
Trong Protein lùa mì có ít axit amin:Lysine, histidine, arginine và có nhiều acid
không phân cực nên dễ kỵ nước. Có 4 loại acid amin chính : albumin (tan trong
nước), globulin (tan trong muối pha loãng), gliadin (tan trong cồn) glutenin (tan trong
kiềm loãng,acid). Khung Gluten đặc trưng cho tính chất của màng bao bọc thực phẩm
13
tính dẻo và đàn hồi. Khung gluten được tạo thành từ gliadin và glutenin. Tạo màng
nhờ liên kết hidro và cầu nối disulfua dưới tác dụng của các phụ gia khác trong việc
tạo màng. Các liên kết có tính thuận nghịch.
2.3.2.2. Protein đậu nành
Protein đậu là Protein hình cầu có chứa nhiều glycinin. Có khả năng tạo gel, chất nhũ
hóa và tạo bọt. Màng được tạo ra chủ yếu bằng liên kết cầu nối disulfua và có tính
chất thuận nghịch. Khi Protein biến tính sẽ làm thay đổi tính chất của màng. Protein
đậu nành biến tính bởi nhiệt độ và độ kiềm làm ảnh hưởng đến việc tạo màng.
2.3.2.3. Protein Zein
Là Protein có nguồn gốc từ ngô, thành phần chứa rất nhiều acid amin không phân cực
nên không hòa tan trong nước. Ảnh hưởng đến khả năng tạo màng bọc thực phẩm.
Các amino acid chính trong Protein bắp là : glutamine(21-26%), leucin(20%) và
proline. Hai thành phần chính của zein là α-zein và β-zein. α-zein hòa tan trong
ethanol 95%, và chiếm khoảng 80% tổng số trong prolamines, trong khi β-zein hòa
tan trong ethanol 60%.
2.3.3.Dung môi
Nước và ethanol là dung môi được sử dụng nhiều nhất trong quá trình tạo màng bọc
thực phẩm vì không có tác dụng độc hại. Tuy nhiên, trong các công nghệ tạo màng
với mục đích khác thì có thể dùng nhiều dung môi khác nhau Khi dùng ethanol làm
dung môi thì màng có sức bền cao so với acetone, tuy nhiên, nó dễ bị độ ẩm và môi
trường độ ẩm cao. Như vậy, sự lựa chọn của dung môi có thể ảnh hưởng đến tính
chất của màng được hình thành .
2.3.4 Chất dẻo
Hầu hết màng được tạo thành từ protein nhưng rất dễ gãy khi không bổ sung thêm
phòng thí nghiệm. và sau đó làm khô bằng phương pháp sấy chúng trong điều kiện
môi trường xung quanh với không khí nóng, tia hồng ngoại, hoặc vi sóng. hoặc kiểm
soát độ ẩm tương đối.
Thiết bị tinh vi hơn có thể sản xuất màng protein lớn hơn bởi máy móc tiên tiến để có
độ dày cố định.
Các thông số ảnh hưởng đến chất lượng của màng bọc là tốc độ dòng chảy, thời gian
sấy.
2.4.2. Phương pháp đùn
Là phương pháp thay thế cho phương pháp đúc dung môi, trong đó sử dụng nhiệt độ
cao và cắt để làm mềm và tan chảy các polymer, Phun ra các protein để tạo thành các
màng. Ưu điểm của phương pháp đùn là phun ra nhanh hơn và đòi hỏi ít năng lượng
hơn, do đó thực tế là hơn. Phương pháp đùn làm giảm thời gian và năng lượng, giảm
chi phí tăng tính cạnh tranh. Thường đùn tấm bằng máy đùn 2 trục vít. Các kích
16