1. Trang chủ >
  2. Khoa Học Tự Nhiên >
  3. Sinh học >

Xanthan gum a Sơ lược

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.53 MB, 55 trang )


Bảng 4 Thành phần cấu tạo của nước bọt nhân tạo
Thành phần nước bọt nhân tạo Xialine 1
gl Xialine 2
gl Saliveze
gl Xanthan gum
0.92 0.18
K Sodium CMC
K K
10 KCl
1.2 1.2
0.62 NaCl
0.85 0.85
0.87 MgCl
2
0.05 0.05
0.06 CaCl
2
0.13 0.13
0.17 Dipotassium hydrogen orthophosphate
0.13 0.13
0.80 Potassium dihydrogen orthophosphate
K K
0.30 sodium fluoride
K K
0.0044 Sorbitol
K K
29.95 Methyl p-hydroxybenzoate
0.35 0.35
1.00 Nước cốt chanh
K K
5 ml K: khơng có
Những sự phát triển gần đây là những chất thay thế nước bọt có hoạt tính sinh học có chứa những enzyme chống vi trùng dể bảo vệ mô miệng chống lại sự xâm
nhập của vi trùng và ngăn cản, làm lành chứng viêm nướu và niêm mạc miệng.
Thành phần enzyme kháng khuẩn Enzyme
Lactoperoxidase Glucose oxidase
Lactoferrin Lysozyme
Hàm lượng 6000 đv
6000 đv 6 mg
6 mg 3000 đv
2000 đv 5 mg
5 mg Ngoài ra có thể dùng phụ gia tạo vị là xylitol thay cho sorbitol.

1. Chất tạo gel


1.1 Xanthan gum a Sơ lược


Xanthan gum là phát minh mới đầu tiên về polysaccharide được sản xuất bởi công
nghệ sinh học, được phân loại dưới tên B-1459 xanthan gum . Gum này được sản xuất bởi Xanthomonas campestris NRRL B-1459. Nó có những thuộc tính mà cho
phép nó cạnh tranh với những chất gum tự nhiên. Sự sản xuất xanthan gum bắt đầu năm 1960 ở USA. Ngày nay có 4 nhà cung cấp chính trên tồn thế giới và một số nhà
sản xuất nhỏ ở Nhật Bản, Châu Âu và USA.
Những thuận lợi khi sử dụng xanthan gum: sự sản xuất và tiêu thụ không phụ thuộc những nhân tố bên ngoài như là thời tiết, chất lượng đồng nhất, và hiệu suất tạo
cấu trúc được đảm bảo. Trong nhiều nước, xanthan gum được công nhận là một phụ gia thực phẩm có giá trị và vơ hại. Mức độ sử dụng cho phép tương ứng với quy định
SVTH: Đặng Thị Ngọc Tươi – Trường ĐHBK TPHCM Trang 10
của GMP. Xanthan gum được phê chuẩn ở Mỹ từ năm 1969 và ở Châu Âu từ năm 1974.
b Cấu trúc
Cấu trúc chủ yếu của phân tử xanthan gum gồm một mạch chính của liên kết 1,4 β-D-glucose giống như cellulose với mạch nhánh chứa 2 mannose, một acid
glucuronic và một phân tử acid pyruvic Hình 1. Những mạch nhánh này chiếm một tỷ lệ rất lớn trong phân tử khoảng 60 và đem đến cho xanthan gum nhiều những
tính chất đặc trưng. Xanthan gum có trọng lượng phân tử cao khoảng 2 500 000, có khả năng phân tán thấp. Polyme này hydrat hóa hồn tồn ngay cả trong nước lạnh
nhưng quá trình diễn ra chậm.
Cấu trúc thứ hai và thứ ba không tiêu biểu như cấu trúc thứ nhất. Bằng những nghiên cứu sử dụng sự nhiễu xạ qua tia X trên cấu trúc xanthan, hình dạng phân tử
xanthan gum được mơ tả như hình xoắn ốc với bước xoắn là 4,7 nm 0,94 nm cho mỗi cột disaccharide theo Moorhouse và cộng sự năm 1977 Hình 2. Trong cấu
trúc này, phân tử có thể ổn định thông qua liên kết hydro. Moorhouse và cộng sự cũng đề xuất rằng những đại phân tử này trong dung dịch nên được xem như là những
vòng xoắn cứng. Những tác giả này không loại bỏ hiện tượng vòng xoắn kép hay vòng xoắn ba. Milas và cộng sự năm 1995, dựa trên những thí nghiệm phân tán
nơtron góc nhỏ, đề xuất một cấu trúc xoắn kép cục bộ, trong khi đó sự nghiên cứu bằng kính hiển vi theo Wilkin và cộng sự năm 1993, Kirby và cộng sự năm 1995
đem đến nhiều kết quả còn đang tranh luận.
SVTH: Đặng Thị Ngọc Tươi – Trường ĐHBK TPHCM Trang 11
Xanthan trong dung dịch phải trải qua một sự thay đổi hình dạng dưới tác động của nhiệt độ. Điều này cho thấy rằng xanthan gum từ một trạng thái có trật tự
cứng đến một trạng thái mất trật tự thích ứng hơn Hình 3.
Milas và Rinaudo 1984, 1986 chỉ ra rằng xanthan có thể có hai hình dạng sắp xếp có trật tự: một hình dạng A tự nhiên và một hình dạng B tái tự nhiên. Hình
dạng B có trọng lượng phân tử giống như dạng tự nhiên nhưng độ nhớt cao hơn ở cùng nồng độ. Sự chuyển từ dạng tự nhiên sang dạng biến tính là khơng thuận nghịch,
trong khi đó sự chuyển từ dạng tái tự nhiên sang dạng biến tính thì thuận nghịch. Nhiệt độ chuyển phụ thuộc những yếu tố khác nhau như là nồng độ gum và nồng độ
ion và cũng biến đổi với lượng acid acetic và pyruvic của những đại phân tử xanthan. Sự chuyển đổi hình dạng này có thể được đo bởi những kỹ thuật phân tích khác nhau
như là phép quay quang học, phép đo nhiệt lượng, phép lưỡng hướng sắc vòng và phép đo độ nhớt. Kỹ thuật thực tế được sử dụng nhiều nhất là phép quay quang học.
Nhiệt độ chuyển đổi ở những nồng độ thấp 0.1-0.3 trong nước cất thì nhìn chung là gần 40
o
C. Trong sự có mặt một lượng nhỏ của muối và ở những nồng độ thường được dùng trong thực phẩm thì sự chuyển đổi nhiệt xảy ra ở nhiệt độ cao
hơn nhiều, nhìn chung là trên 90
o
C Hình 4
SVTH: Đặng Thị Ngọc Tươi – Trường ĐHBK TPHCM Trang 12
c Tính chất SVTH: Đặng Thị Ngọc Tươi – Trường ĐHBK TPHCM Trang 13
 Những tính chất lưu biến Dung dịch xanthan có độ nhớt rất cao thậm chí ở những nồng độ thấp, và tính
tạo hình giả rất mạnh khơng có dấu hiệu của hiện tượng sol-gel thuận nghịch Whitcomb và Macosko, 1978 . Những tính chất này là do cấu tạo giống hình que
rất cứng của xanthan trong dung dịch và trọng lượng phân tử cao của nó.
Trong hình 5, đường cong lưu lượng của dung dịch xanthan ở những nồng độ khác nhau. Tất cả dung dịch đều cho thấy một độ nhớt rất cao ở những tốc độ chuyển
dịch thấp và đặc tính giả dẻo rất mạnh tăng với nồng độ. Điều này đem đến những thuận lợi khác nhau: như là độ nhớt giảm khi tăng tốc độ chuyển dịch, sản phẩm trở
nên dễ rót, trộn hoặc bơm. Và những tính chất có thể cảm nhận bằng cảm quan của sản phẩm thực phẩm thì bị ảnh hưởng. Tốc độ biến dạng trong miệng khoảng 50 s
- 1
.
Những thuộc tính làm đặc của xanthan được so sánh với những chất gum thực phẩm khác được minh họa trong hình 6. Độ nhớt giảm khi tốc độ chuyển dịch tăng
cho thấy giá trị độ hòa tan của xanthan luôn luôn lớn, đặc biệt là ở những nồng độ thấp. Tính năng tạo màng mỏng của dung dịch xanthan nhiều hơn những gum khác.
Điều này dẫn đến hình dạng bán cứng của polyme xanthan. Hình dạng này nhạy cảm nhiều hơn so với hình dạng cuộn ngẫu nhiên.
SVTH: Đặng Thị Ngọc Tươi – Trường ĐHBK TPHCM Trang 14
Nét đặc trưng của dung dịch xanthan gum là tính dẻo nhớt của nó mà đem lại giá trị ứng biến dẻo ngay cả ở những nồng độ thấp. Giá trị ứng biến dẻo là ứng suất
biến dạng thấp nhất làm cho dung dịch có thể chảy được. Giá trị ứng biến dẻo do sự cấu tạo của một mạng liên kết yếu trong dung dịch Hình 7. Đây là kết quả sự tương
tác giữa những đại phân tử xanthan với nhau nhưng mạng này không phải là gel thật sự bởi vì những sự tương tác này khơng lâu dài và biến dạng thuận nghịch toàn bộ.
Giá trị ứng biến dẻo khó đo được bởi vì để đo được thì phải làm việc ở tốc độ chuyển dịch rất thấp, và thông thường giá trị này được ngoại suy với những mơ hình
lưu biến khác nhau, chẳng hạn như là những kết quả của Bingham và Herschel- Buckley 1986. Trong bảng 3 người ta chỉ ra rõ ràng là xanthan là gum duy nhất biểu
thị giá trị ứng biến dẻo đáng kể ở những nồng độ thấp. Điều này giải thích cho khả
SVTH: Đặng Thị Ngọc Tươi – Trường ĐHBK TPHCM Trang 15
năng của dung dịch xanthan làm ổn định những dung dịch phân tán như hệ nhũ tương hay huyền phù.
Bảng 5: Giá trị ứng biến dẻo mPa của hydrocolloid ở những nồng độ khác nhau trong dung dịch KCL 1
Nồng độ Hydrocolloid
0.3 0.5
1 Xanthan gum
500 2200
11300 Guar gum
- 210
4000 Hydroxyethylcellulose
- 60
830 Locust bean gum
- 50
360 Sodium carboxymethylcellulose
- 50
410 Sodium alginate
- 50
Trong hình trên các hạt phân tử đã được tiêu chuẩn hóa như kích thước hạt cát 100- 250 μm
 Sự ổn định và khả năng tương thích Hầu hết những sản phẩm thực phẩm chứa muối, thỉnh thoảng ở nộng độ rất
cao trên 15 trong nước xốt đậu nành , vài thực phẩm có tính acid như là nước xốt, nước quả và thức uống và nhiều trong số đó được xử lý nhiệt bằng HTST hay UHT
hoặc là tiệt trùng. Vì vậy những chất ổn định phải ổn định ở những điều kiện khác nhau của cường độ ion pH và nhiệt độ.
SVTH: Đặng Thị Ngọc Tươi – Trường ĐHBK TPHCM Trang 16
Cấu trúc thứ hai của phân tử xanthan mà những mạch phụ được bao phủ xung quanh bởi cột cellulose
giải thích cho khả năng chống chịu khác thường của gum này đối với sự thoái biến gây ra bởi acid hay base, nhiệt độ cao, sự đông lạnh, sự rã đông,
enzyme và sự trộn kéo dài.
 Acid và base Dung dịch xanthan ổn định trên một phổ rộng pH. Trong hình 9, chỉ có những
điều kiện pH rất cao trên 11 và rất thấp dưới 2.5 thì mới ảnh hưởng đến sự ổn định của dung dịch. Sự ổn định này phụ thuộc vào nồng độ gum. Nồng độ càng cao
thì dung dịch càng ổn định. Xanthan có thể được sử dụng trong những hỗn hợp có chứa acid acetic, citric hoặc phosphoric.
 Nhiệt độ Độ nhớt của dung dịch xanthan chỉ bị ảnh hưởng nhẹ bởi sự gia tăng nhiệt độ từ
10 đến 90
o
C trong sự có mặt của muối bởi vì muối sẽ làm tăng sự ổn định nhiệt Hình 10. Tính chất này hơi khác thường giữa những chất gum. Trong những sản phẩm
thực phẩm quá trình tiệt trùng như là 120
o
C trong 30 phút là rất phổ biến. Trong hình 11, sự ổn định của những dung dịch gum khác được so sánh với xanthan gum. Đối
với xanthan gum trên 90 độ nhớt ban đầu được giữ lại trong khi guar, alginate và CMC giảm độ nhớt nhiều hơn.
SVTH: Đặng Thị Ngọc Tươi – Trường ĐHBK TPHCM Trang 17
SVTH: Đặng Thị Ngọc Tươi – Trường ĐHBK TPHCM Trang 18
 Enzyme Xanthan chịu đựng tốt với sự thoái biến do enzyme. Nó có thể được sử dụng trong
sự có mặt của nhiều enzyme phổ biến như amylase, pectinase và cellulose, dù cho chúng bắt nguồn từ nguyên liệu thô ban đầu hay được thêm vào một cách đặc biệt
trong suốt quá trình chế biến.
 Q trình rã đơng và xử lý bằng vi sóng Xử lý bằng vi sóng thì trực tiếp, nhanh và sự nóng lên có lựa chọn. Trong nhiều
trường hợp, thậm chí những sản phẩm đã được ổn định xử lý bằng vi sóng gây ra sự phân chia ẩm trong thành phẩm đặc biệt là khi quá trình rã đơng diễn ra. Vì vậy
những thực phẩm có thể xử lý bằng vi sóng càng cần phải được ổn định, đặc biệt là với một chất gum ổn định vi sóng.
SVTH: Đặng Thị Ngọc Tươi – Trường ĐHBK TPHCM Trang 19
Hình 11 So sánh sự ổn định nhiệt của những dung dịch chứa các hydrocolloid khác nhau ở 0.6 trong NaCl 2.5 được đốt nóng ở 120
o
C trong 50 phút HT: heat treatment
CMC:Carboxymethylcellulose
Dung dịch xanthan gum giữ cho tất cả độ nhớt của nó sau khi rã đơng trong lò vi ba, ngay cả ở những nồng độ thấp Hình 12
 Khả năng tương thích Xanthan thì tương thích với nhiều thành phần thực phẩm như acid, muối, chất
làm đặc bột mì, carrageenan, dẫn xuất cellulose, gelatin và alginate và protein như protein của sữa nếu hệ thống này được xử lý nhiệt hoặc acid.
Xanthan thì tương thích với muối ở nồng độ cao: ở nồng độ gum khoảng 0.4 , độ nhớt không bị ảnh hưởng bởi chất điện phân, nhưng ở nồng độ khoảng 1 thì
có sự gia tăng đáng kể độ nhớt nếu có mặt muối. Xanthan cũng được sử dụng ở những dung dịch có nồng độ đường cao trên 60 . Ở cùng một nồng độ xanthan
gum độ nhớt tăng tỷ lệ thuận với lượng đường Hình 13.
SVTH: Đặng Thị Ngọc Tươi – Trường ĐHBK TPHCM Trang 20
Hình 12 Sự ổn định của xanthan gum trong dung dịch NaCl 1 khi rã đông bằng vi sóng
 Sự pha chế dung dịch Xanthan là một sản phẩm có thể hút ẩm và vấn đề này xảy ra trong suốt sự
hydrat hóa nếu một vài nguyên tắc cơ bản không được lưu tâm. Sự phân tán là sự phân tách chậm các phần tử gum cá thể khi xanthan được
cho vào trong chất lỏng Sự hydrat hóa là q trình làm cho những phần tử cá thể này trội hơn và làm
tăng độ nhớt một cách dễ dàng. Mối liên quan giữa sự phân tán và sự hydrat hóa: một thực phẩm có thể phân
tán dễ dàng sẽ hydrat hóa rất chậm có khuyết điểm. Ví dụ một loại bột tốt thì khó phân tán, nhưng loại bột mà phân tán được thì hydrat
hóa rất nhanh. Thời gian hydrat hóa phụ thuộc vào vài nhân tố:
- Hiệu quả của sự phân tán - Kích thước của phân tử gum
- Những thành phần khác của dung dịch Sự ảnh hưởng của những tham số này được cho bên dưới: trong những đường
cong tương ứng, phần trăm sự hydrat hóa độ nhớt ở thời điểm t độ nhớt cuối cùng được cho như là một hàm số của thời gian dưới những điều kiện thí nghiệm khác
nhau cho dung dịch xanthan gum 0.5
Sự biến đổi của tốc độ khuấy trộn Hình 14: một tốc độ khuấy trộn cao hơn đẩy mạnh sự phân tán và làm ngắn thời gian hydrat hóa.
SVTH: Đặng Thị Ngọc Tươi – Trường ĐHBK TPHCM Trang 21
Sự biến đổi của kích thước các hạt phân tử Hình 15 dưới những điều kiện phân tán trước tốt: một nguyên liệu có nền tốt thì hydrat hóa nhanh hơn khi bị phân
tán. Sự biến đổi của lượng muối NaCl Hình 16. Sự có mặt của muối làm giảm
tốc độ hydrat hóa Sự biến đổi của lượng đường Hình 17: sự hydrathóa hầu như không thay đổi
ở nồng độ đường trên 40, trong khi đó sự hydrat hóa chậm hơn ở nồng độ đường cao hơn.
SVTH: Đặng Thị Ngọc Tươi – Trường ĐHBK TPHCM Trang 22
SVTH: Đặng Thị Ngọc Tươi – Trường ĐHBK TPHCM Trang 23
Những bước pha chế dung dịch xanthan tương đối đơn giản:
1. Sử dụng cánh khuấy tốc độ cao 1500 rpm nếu có thể và rải chậm xanthan trên bề mặt của cơn xốy
2. Nếu có thể phân tán xanthan với thành phần khác của hỗn hợp như là: Một chất lỏng khơng có nước, như là dầu thực vật hoặc rượu etylic, mà xanthan
khơng hydrat hóa trong đó. Những thành phần chất khơ khác, như đường và bột mì
Ví dụ, với món nước xốt ăn với salad, sự hydrat hóa cũng đạt được vì trộn bột xanthan gum những thành phần khô khác đường, muối hoặc do sự phân tán gum
trong dầu thực vật.
SVTH: Đặng Thị Ngọc Tươi – Trường ĐHBK TPHCM Trang 24
Trong công nghiệp, sự phân tán nhanh chóng có thể chủ yếu là do:
1. Những cái phễu phân tán, như hình 19: nước xông xuyên qua ống Ventury của chất phân tán và kéo xanthan từ phễu vào nước nhờ cơ cấu chân khơng
2. Ưu điểm của hệ thống quy trình liên tục này là sản xuất ra dung dịch keo không cần nhốt khơng khí vào và có lượng vật liệu đưa vào quá trình cao. Pha lỏng và
rắn được trộn lại với nhau trong một khoang cyclone tổng lượng đo được, và sau đó được phân tán và hydrat hóa hồn tồn trong một khu vực chảy thành dòng.
SVTH: Đặng Thị Ngọc Tươi – Trường ĐHBK TPHCM Trang 25

1.2 Carboxymethylcellulose CMC a Cấu trúc và thu nhận


Xem Thêm
Tải bản đầy đủ (.doc) (55 trang)

×