Xemtailieu Tải về Tiểu luận về gum arabic
BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC-THỰC PHẨM GVHD: LÊ VĂN NHẤT HOÀI LỚP: DHTP7A NHÓM: 5 Mã HP: 210502602 TP.Hồ Chí Minh, tháng 10/2013 TIỂU LUẬN PHỤ GIA THỰC PHẨM GVHD: LÊ VĂN NHẤT HOÀI DANH SÁCH NHÓM STT 1 2 3 4 5 Họ tên Nguyễn Thị Thùy Dƣơng Võ Thị Huyền Phú Nữ Thùy Linh Nguyễn Thị Phƣơng Thúy Nguyễn thị Thủy Tiên MSSV 11063541 11047881 11035771 11044851 11041931 1 GVHD: LÊ VĂN NHẤT HOÀI TIỂU LUẬN PHỤ GIA THỰC PHẨM MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 3 Tổng quan về gum: ............................................................................................................. 4 Gum là gì? ....................................................................................................................... 4 Phân loại gum: ................................................................................................................. 4 Cấu tạo hóa học của gum: ............................................................................................... 5 Tính chất chung của gum: ............................................................................................... 7 Gum arabic: ........................................................................................................................ 9 Giới thiệu chung về gum arabic: ..................................................................................... 9 Định nghĩa về gum arabic: ............................................................................................ 10 Phân loại gum arabic: .................................................................................................... 10 Cấu tạo của gum arabic: ................................................................................................ 11 Tính chất của gum arabic: ............................................................................................. 16 Ứng dụng: ...................................................................................................................... 17 Các dạng sản phẩm arabic có mặt trên thị trƣờng hiện nay: ......................................... 20 Nguồn khai thác và phƣơng pháp sản xuất: .................................................................. 21 Xu hƣớng thị trƣờng: ..................................................................................................... 23 KẾT LUẬN ...................................................................................................................... 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................ 27 2 TIỂU LUẬN PHỤ GIA THỰC PHẨM GVHD: LÊ VĂN NHẤT HOÀI LỜI MỞ ĐẦU Từ ngày xƣa, con ngƣời đã biết sử dụng lá dứa tạo mùi thơm hay tạo màu xanh, hay lấy các loại quả trong tự nhiên tạo màu, lấy quả đu đủ non để giảm thời gian nấu chín,…Đó là nền móng đầu tiên cho việc sử dụng phụ gia thực phẩm. Ngày nay, khi thị hiếu của ngƣời tiêu dùng tăng cao, đòi hỏi các nhà sản xuất phải cho ra nhiều sản phẩm khác nhau tạo ra sự đa dạng trong thực phẩm, tăng giá trị dinh dƣỡng cũng nhƣ các tính chất cảm quan. Đi đôi với việc tạo ra chúng ta cũng phải quan tâm đến việc kéo dài thời gian bảo quản để lƣu giữ sản phẩm đƣợc lâu và tốt hơn. Những chất đƣợc bổ sung vào nhằm mục đích này đƣợc gọi là các chất phụ gia thực phẩm. Và để có thể chọn loại phụ gia, liều lƣợng, cách sử dụng một cách phù hợp nhất, thì ngay từ khi còn trên ghế nhà trƣờng các sinh viên ngành công nghệ thực phẩm phải đƣợc trang bị những kiến thức căn bản nhất về chuyên ngành đang học. Một trong những môn đó phải kể đến môn phụ gia thực phẩm. Môn học cung cấp cho các sinh viên về cách sử dụng các loại phụ gia, liều lƣợng, công dụng, khả năng gây độc,…trong thực phẩm. Vì vậy,việc lựa chọn loại phụ gia nào phù hợp cho sản phẩm cũng là một điều quan trọng. Để dễ dàng hơn trong việc lựa chọn chúng ta chia các chất phụ gia thành các nhóm nhƣ: nhóm chất bảo quản, nhóm chất tạo màu, nhóm chất tạo vị, nhóm chất ổn định hệ nhũ tƣơng, nhóm chất tạo gel và làm đặc,… Các chất dạng gum là những chất thuộc nhóm phụ gia tạo gel và làm đặc. Chúng có tác dụng cải tạo cấu trúc mà không làm thay đổi các tính chất cảm quan (mùi,vị,…). Ngoài ra còn có một số chất có tác dụng tạo gel, tạo bọt, làm bền hệ nhũ tƣơng,…Gum Arabic là một loại phụ gia dạng gum nên nó có những tính chất chung của những phụ gia dạng gum và những tính chất đặc trƣng cũng nhƣ công dụng riêng. Để tìm hiểu rõ hơn về điều này, chúng em đã đƣợc thầy phân công thực hiện bài tiểu luận về “Gum Arabic”. Trong quá trình làm bài tiểu luận chúng em đã nhận đƣợc sự chỉ bảo tận tình của thầy Lê Văn Nhất Hoài cùng sự giúp đỡ của bộ phận thƣ viện và các anh chị khóa trên. Chúng em xin chân thành cảm ơn tất cả mọi ngƣời đã giúp chúng em làm bài tiểu luận này. Dù rất cố gắng nhƣng chúng em không thể tránh khỏi những sai sót nhất định trong quá trình tìm kiếm tài liệu và tổng hợp bài. Chúng em rất mong sự góp ý chân thành từ thầy và các bạn. Chúng em xin càm ơn. 3 TIỂU LUẬN PHỤ GIA THỰC PHẨM I. GVHD: LÊ VĂN NHẤT HOÀI Tổng quan về gum: 1. Gum là gì? Gum là những hợp chất keo và nƣớc (hydrocolloid) có bản chất là các polysaccharide chất tạo nên từ các monomer thƣờng gặp là galactose, glucuronic acid, uronic acid, arabinose, rhamnose và mannose… Các gum thƣờng có nguồn gốc từ thực vật và vi sinh vật. Khi hoà tan vào dung dịch chúng đóng vai trò nhƣ là những chất điều khiển hoạt động của các phân tử nƣớc nhằm chống lại sự chảy làm tăng độ nhớt của dung dịch hoặc hình thành nên trạng thái gel. Nhờ những đặc tính này mà gum có công dụng rất phổ biến trong công nghệ thực phẩm vì vai trò là chất phụ gia tạo cấu trúc cho các sản phẩm. 2. Phân loại gum: Có nhiều cách để phân loại gum: Dựa trên nguồn thu nhận Gum mà ngƣời ta có thể phân loại Gum vào những nhóm sau: Nhóm chiết xuất từ nhựa cây (Exudates extracts): gum Arabic, tragacanth, karaya, ghatti; Nhóm chiết xuất từ hạt (Seed Gums): Guar gum, Locust bean gum (hay Carrob bean gum), tara gum; Nhóm chiết xuất từ tảo biển (Seaweed extracts): Algins, carrageenans, agar, furcellaran. Nhóm chiết xuất từ thực vật (Plant extracts): Pectins, cellulose…; Nhóm có nguồn gốc lên men hay từ vi sinh vật: Xanthan gum, Gellan gum, curland. Nhóm dẫn xuất của cellulose: CMC (carboxymethyl cellulose), hydroxypropyl cellulose (HPC), Hydroxypropyl methylcellulose (HPMS), Methyl cellulose (MC); Nhóm chiết xuất từ củ, rễ: Konjac mannan; Dựa vào cấu trúc hoá học và cấu trúc không gian có thể chia làm 3 nhóm: Theo hình dạng: 4 TIỂU LUẬN PHỤ GIA THỰC PHẨM GVHD: LÊ VĂN NHẤT HOÀI Mạch thẳng: Algins, carrageenans, cellulosics, furcellaran, konjac mannan, pectin; Mạch nhánh: Loại 1 (mức độ phân nhánh thấp, mạch thẳng): Galactomannan (guar gum, locust bean gum, tara gum, enzymically modified guar gum), Xanthan gum; Loại 2 (mức độ phân nhánh phức tạp – branch-on-branch): Gum arabic, gum tragacanth (tragacathin); Theo thành phần các tiểu đơn vị (monomeric units): Homoglycans: Cellulosics, curland. Diheteroglycans: Agarose, algins, carrageenans, furcellaran, galactomannans, kojac mannan, pectins; Triheteroglycans: Gellan gums, xanthan gums; Tetraheteroglycans: Gum arabics; Pentaheteroglycans: Gum tragacanth. 3. Cấu tạo hóa học của gum: Gum là polymer đƣợc tạo nên bởi các monomer là các đƣờng hoặc dẫn xuất của đƣờng, bao gồm: glucose, galactose, mannose, fucose, glucuronic acid, rhamnose, arabinose, xylose,… 5 GVHD: LÊ VĂN NHẤT HOÀI TIỂU LUẬN PHỤ GIA THỰC PHẨM Xanthan gum Galactomannan Guar gum, locust bean gum Cellulose Tragacanth Hình 1: một số loại gum thông dụng 6 TIỂU LUẬN PHỤ GIA THỰC PHẨM GVHD: LÊ VĂN NHẤT HOÀI 4. Tính chất chung của gum: Trong thực tế một dung dịch gum không đƣợc xem là một dung dịch thực bởi vì nó chịu tác động bởi nhiều yếu tố: kích thƣớc phân tử biểu kiến của các hạt gum phân tán trong dung dịch cũng nhƣ sự tƣơng tác qua lại giữa chúng với nhau và với dung môi. Do đó, chúng có khả năng cản trở sự chảy, tạo độ nhớt và có thể hình thành trạng thái gel. Vì thế, thuật ngữ “dung dịch keo” ( hydrocolloid) hay chất lỏng “giả dẻo” (pseudoplastic) hay lƣu chất phi Niuton thƣờng đƣợc gán cho chúng. Hơn thế nữa, hầu hết các gum thực phẩm đều là những chất góp phần làm ổn định cấu trúc cho thực phẩm: khả năng làm bền hệ nhũ tƣơng, hệ huyền phù , tạo két cấu : tạo khối, tạo màng, bảo vệ sự xâm nhập và phân cắt của enzyme,… Các gum thực phẩm phaie lac những chất không màu (colorless), không mùi (oderless), ckhông vị (tasteless) và không gây độc (non- toxic). Tất cả các loại gum ngoại trừ tinh bột, các dẫn xuất của của tinh bột đều không sinh năng lƣợng và chúng còn đƣợc xem là những chất xơ hòa tan (soluble dietary fiber). 7 TIỂU LUẬN PHỤ GIA THỰC PHẨM GVHD: LÊ VĂN NHẤT HOÀI Bảng 1: một số tính năng công nghệ của một số loại gum 8 GVHD: LÊ VĂN NHẤT HOÀI TIỂU LUẬN PHỤ GIA THỰC PHẨM Bảng 2:một số tính chất của các loại gum Tính chất đặc trƣng Loại gum Độ nhớt rất cao, không bị ảnh hƣởng bởi Xanthan gum sự có mặt của chất điện ly, ở khoảng pH rộng và ở nhiệt độ cao. Galactomannans (guar và locusy bean Độ nhớt rất cao, không bị ảnh hƣởng bởi gum) sự có mặt của chất điện ly nhƣng có thể mất độ nhớt ở pH cao hay thấp hoặc ở nhiệt độ cao. Độ nhớt cao nhƣng bị giảm khi có chất Carboxymethyl cellulose (CMC) điện ly và pH thấp. Methyl cellulose (MCs) and hydroxypropyl Độ nhớt tăng khi nhiệt độ tăng, không bị metyl cellulose (MPMCs) ảnh hƣởng bởi sự có mặt của chất điện ly hoặc pH. II. Gum arabic: 1. Giới thiệu chung về gum arabic: Gum arabic hay còn gọi là gum Acacia là một loại nhựa cây và là một thứ hàng hóa quan trọng trong thời cổ đại. Chúng đƣợc ngƣời Ai Cập sử dụng để ƣớp xác và làm thuốc màu cho các bảng khắc chữ tƣợng hình cổ. Từ xa xƣa, con ngƣời đã biết gum arabic có trong các loại cây thuộc chủng Acacia, phân họ Mimosoideae và họ Leguminosae với khoảng 500 loài . Loài cây này phát triển rộng rãi khắp vành đai Sahelian của châu Phi, bắt đầu từ phía nam xích đạo cho đến tận sa mạc Sahara, từ 9 TIỂU LUẬN PHỤ GIA THỰC PHẨM GVHD: LÊ VĂN NHẤT HOÀI phía tây Senegal cho đến phía đông Somalia; các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới châu Mỹ, Ấn Độ, Úc, Trung Mỹ và Tây Nam Bắc Mỹ. Những nƣớc sản xuất gum chủ yếu phải kể đến Cộng hòa Xuđăng, Tây Phi. Các nƣớc có sản lƣợng gum khá lớn nhƣ Nigeria, Tanzania, Marôc và Ấn Độ. Cây Acacia thƣờng cao 4,57- 6,096 m. Gum đƣợc tiết ra từ những vết nứt của vỏ cây, sau đó khô lại thành các hạt lớn. 2. Định nghĩa về gum arabic: Gum arabic ( Acacia Gum) có kí hiệu quốc tế INS là 414, chƣa xác định đƣợc lƣợng tối đa cho phép con ngƣời có sử dụng trong một ngày ( Aceptable Daily Intake) nhằm đảm bảo an toàn đối với sức khỏe con ngƣời. Theo tổ chức JECFA công bố năm 1997 thì gum arabic đƣợc định nghĩa đầy đủ nhƣ sau: Gum arabic theo tiếng Ả Rập là một loại dịch nhựa đƣợc tiết ra từ thân và các cành của cây Acacia Senagal (L) Willdenow hoặc các loài có liên quan chặt chẽ với chúng. Gum Arabic cũng đƣợc thu nhận từ cây seyal là một loài họ hàng của cây acacia senegal. Gum Arabic bao gồm các polysaccharide cao phân tử, canxi, magie, kali và các sản phẩm thủy phân nhƣ arabinose, galactose, rhamnose, glucurnic axit. Đây đƣợc xem là định nghĩa chuẩn nhất về gum arabic cho đến hiện nay. 3. Phân loại gum arabic: Dạng gum đƣợc bán trên thị trƣờng thƣờng chứa thêm gum của các loài Acacia khác ngoài Acacia senegal, chủ yếu là của cây Acacia seyal. Tại Sudan, gum của Acacia Senegal và Acacia seyal còn đƣợc gọi là hashab và talha. Vì vậy , dựa vào nguồn cung cấp, chúng ta có thể phân gum arabic ra làm hai loại: Loại đƣợc lấy từ cây Acacia Senagal (Hashab):loại này có dạng rắn, có màu từ vàng nhạt đến vàng nâu, có những vết nứt giống thủy tinh. 10 TIỂU LUẬN PHỤ GIA THỰC PHẨM GVHD: LÊ VĂN NHẤT HOÀI Loại đƣợc lấy từ cây Acacia seyal (Talha): chúng có màu sậm, bở hơn và hiếm khi có mặt trong các lô hàng xuất khẩu. Hashab chắc chắn là sản phẩm chính , nhƣng gần đây ngƣời ta đã khám phá thêm những ứng dụng mới của talha, và những khám phá này đã làm tăng đáng kể của loại gum tạm gọi là hàng thứ cấp này. Tuy nhiên, rất khó để xác định chính xác tỷ lệ thực tế của hai loại gum này trên thị trƣờng vì chúng không ngừng biến đổi. Dựa vào cách phân loại, chúng ta có các dạng tiêu biểu sau: Loại đƣợc lựa chọn thủ công: là loại đắt nhất, sạch nhất, màu sáng nhất và kích thƣớc các hạt là khá lớn. Loại đã đƣợc làm sạch và sàng: loại gum có đƣợc sau quá trình lựa chọn thủ công và sàng. Bao gồm dạng nguyên miếng hay dạng miếng bị vỡ có màu sắc thay đổi từ vàng nhạt đến màu hổ phách đậm. Loại dƣợc làm sạch:đạt tiêu chuẩn có màu hổ phách từ nhạt đến đậm. Có chứa các loại sạn nhƣng đã đƣợc loại bụi. Loại sạn sau sàng: những hạt nhỏ còn lại sau khi đã qua các những lần phân loại trƣớc đó. Chứa cát, vỏ cây và các chất bẩn. Loại bụi: các hạt rất nhỏ thu thập đƣợc sau quá trình làm sạch. Có chứa cát và bụi bẩn. Loại đỏ: gồm cát hạt màu đỏ sậm. 4. Cấu tạo của gum arabic: Gum arabic từ loại Acacia Senegal và Acacia seyal là hỗn hợp các polysaccarit tạo nhánh cao. Mạch chính của polysaccarit đƣợc tạo thành từ các đơn vị Dgalactopyranose liên kết bởi các liên kết ᵦ-D-(1,4) và ᵦ-D-(1,6). Các mạch bên đƣợc tạo thành từ các đơn vị D- galactopyranose thƣờng đƣợc gắn bằng các liên kết ᵦ-D-(1,3). Các gốc L-rhamnopyranose hay L-arabinofuranose đƣợc gắn với các mạch bên này nhƣ cac đơn vị cuối mạch. Các đơn vị D-glucuronic axit thƣờng đƣợc gắn bằng liên kết ᵦ-D(1,6) với các đơn vị D-galactose và các đơn vị L-arabinofuranose thƣờng đƣợc gắn với các đơn vị D-glucuronic axit bằng liên kết 1,4. 11 TIỂU LUẬN PHỤ GIA THỰC PHẨM GVHD: LÊ VĂN NHẤT HOÀI Hình 2:cấu trúc của Gum Arabic Cả hai loại đều chứa một lƣợng nhỏ các hợp chất Ntơ (những hợp chất ni tơ này không thể tách ra đƣợc trong quá trình tinh sạch). Thành phần hóa học của chúng thay đổi nhẹ theo nguồn gốc, thời tiết, mùa, độ tuổi của cây… các thành phần chủ yếu của mỗi loại đƣợc liệt kê trong bảng 3. Bảng 3 : đặc điểm của 2 loại gum Acacia Sengal và Acacia Seyal Acacia senegal % galactose 44 % arabinose 27 % rhamnose 13 %glucuronic acid 14.5 4-O-methyl glucuronic acid 1.5 % nitrogen 0.36 Specific rotation/degrees -30 Average molecular mass (Mw) 380.000 Acacia seyal 38 46 4 6.5 5.5 0.15 +51 850.000 Gum Acacia seyal có hàm lƣợng đƣờng rhamnose và acid glucoronic thấp hơn gum Acacia Senegal nhƣng lại chứa hàm lƣợng arabinnose và 4-O-methyl glucuronic cao hơn 12 GVHD: LÊ VĂN NHẤT HOÀI TIỂU LUẬN PHỤ GIA THỰC PHẨM hơn. Bên cạnh đó, hàm lƣơng các hợp chất Nitơ trong gum Acacia seyal cũng thấp hơn. Góc quay cực của cả hai loại gum rất khác nhau. Thành phần amino acid của hai loại tƣơng tự nhau, bao gồm chủ yếu là hydroxyproline và serine (bảng 4). Bảng 4: thành phần amino acid của hai loại gum arabic (g/1000g phần còn lại) Hyp Asp Thr Ser Glu Pro Gly Ala Cys Val Met Ile Leu Tyr Phe His Lys Arg Acacia senegal 256 91 72 144 36 64 53 28 3 35 2 11 70 13 30 52 27 15 Acacia seyal 240 65 62 170 38 73 51 38 42 16 85 13 24 51 18 11 Khối lƣợng phân tử của gum arabic trong khoảng từ 200.000 đến 270.000. Trong đó,khối lƣợng phân tử trung bình của gum Acacia seyal lớn hơn gum Acacia senegal. Khối lƣợng phân tử của hai loại gum đƣợc xác định bằng phƣơng pháp sắc ký lọc gel sử dụng chỉ số khúc xạ kết hợp với quang phổ phát xạ kết hợp và quang phổ hấp thu tử ngoại (bƣớc sóng 206nm). Chỉ số khúc xạ là một thƣớc đo rất nhạy với nồng độ gum và kết quả mô tả gum cho thấy gồm hai phần, phần chính thể hiện bằng peak 1 với diện tích chiếm gần 90% có khối lƣợng phân tử vào khoảng vài trăm nghìn và phần còn lại (peak 2) chiếm 10% có khối lƣợng phân tử khoảng vài triệu. trong khi đó, những mô tả trên đồ thị của quang phổ hấp thu tử ngoại lại khác biệt khá lớn và cho thấy có 3 peak. Hai peak trong số đó tƣơng tự với chỉ số khúc xạ nhƣng khác về cƣờng độ do có sự hiện diện của những thành phần có protein bên trong phần có khối lƣợng phân tử lớn. peak thứ 3 tƣơng ứng với những thành phần giàu protein và chỉ chiếm khoảng 1% khối lƣợng tổng cộng. phần này có khối lƣợng phân tử khoảng 200000. 13 TIỂU LUẬN PHỤ GIA THỰC PHẨM GVHD: LÊ VĂN NHẤT HOÀI Hình 3: Sự phân bố phân tử lƣợng của 2 loại gum qua sắc ký lọc gel xác định bởi đầu dò đo chỉ số khúc xạ (a) và quang phổ hấp thu UV ở bƣớc 206nm (b). Hầu hết các nghiên cứu cấu trúc đều liên quan đến gum từ loài Acacia Senegal. Phân tích Carbohydrate cho thấy những thành phần của loại gum này (tƣơng ứng với 3 14 TIỂU LUẬN PHỤ GIA THỰC PHẨM GVHD: LÊ VĂN NHẤT HOÀI peak trên quang phổ hấp thu tử ngoại đều có cấu trúc phân nhánh cao bao gồm một mạch chính là các liên kết -1, 3-D-galactose và phân nhánh kéo dài bằng các liên kết 3và 6- galactose và 3- arabinose. Rhamnose và acid glucuronic nằm ở ngoài rìa của phân tử để kết thúc một vài nhánh (hình 4). Hình 4: Cấu trúc phân nhánh của Acacia Senagal. Phần chính (peak 1) thƣờng chứa