Chất nhũ hóa thường được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm. Nó có mặt hầu hết trong thành phần nguyên Iiệu của các sản phẩm như nước giải khát, bánh kẹo, bơ, maragine, sữa, kem.. Việc hiểu rõ cấu trúc, tính chất vật lý, hóa học cũng như cách sử dụng của chất nhũ hóa rất quan trọng trong việc phát triển các sản phẩm thực phẩm.
Chất nhũ hóa là gì?
Chất nhũ hóa là chất làm giảm sức căng bề mặt của các pha trong hệ và từ đó duy trì được sự ổn định cấu trúc của hệ nhũ tương. Trong cấu trúc phân tử của chất nhũ hóa có cả phần háo nước và phần háo béo.
Chất nhũ hóa được sự dụng nhằm tạo sự ổn định của hệ keo phân tán trong pha liên tục bằng cách hình thành một bề mặt điện tích trên nó. Đồng thời nó còn làm giảm sức căng bề mặt của các giọt phân tán từ đó giảm được năng lượng hình thành các giọt trong hệ. Chất nhũ hóa đa số là ester của acid béo và rượu:
Trong quá trình sử dụng, người ta thường dùng giá trị HBL để đánh giá mức độ ưa béo hay ưa nược của chất nhũ hóa. Từ đó có thể lựa chọn loại nào cho phù hợp với sản phẩm cụ thể.
Nếu HLB thấp (có nhiều gốc ưa nước hơn so với gốc ưa béo) thì chất nhũ hóa này phù hợp với hệ nước trong dầu và ngược lại.
Đặc tính của chất nhũ hóa
Các chất nhũ hóa có một trong những đặc tính sau đây:
- Giảm sức căng bề mặt của một chất lỏng bằng cách làm giảm sức căng bề mặt tại bề mặt tiếp xúc của hai chất lỏng.
- Nếu có nhiều hơn hai chất lỏng không hòa tan thì chất hoạt hóa bề mặt làm tăng diện tích tiếp xúc giữa hai chất lỏng đó.
- Khi hòa chất nhũ hóa vào trong một chất lỏng thì các phân tử của chúng có xu hướng tạo đám (micelle), nồng độ mà tại đó các phân tử bắt đầu tạo đám được gọi là nồng độ tạo đám tới hạn. Nếu chất lỏng là nước thì các phân tử sẽ nối đuôi kị nước lại với nhau và quay đầu ưa nước ra tạo nên những hình dạng khác nhau như hình cầu , hình trụ , màng.
- Các chất cao phân tử hòa tan được trong pha liên tục và để tăng cường độ nhớt của pha này hoặc để được hấp thụ vào bề mặt liên pha.
- Các chất không hòa tan và có mức độ phân chia rất nhỏ và có thể thấm ướt được bởi các hai pha, khi được hấp thụ vào bề mặt liên pha sẽ tạo ra vật chắn chống lại hiện tượng hợp giọt.
Ứng dụng của chất nhũ hóa trong sản xuất thực phẩm
Sản phẩm từ ngũ cốc
Đối với các bột hạt ngũ cốc, các chất nhũ tương không chỉ làm tăng tính chất của sản phẩm mà làm thuận lợi hơn trong quá trình chế biến. Schuster và Adams (1984) đã nghiên cứu rất kỹ về cơ chế tác động của bánh khi cho chất ổn định vào trong quá trình sản xuất. Tác động của các chất làm ổn định có nhiều mặt:
- Làm tăng khả năng tạo các sản phẩm khác nhau của bột.
- Tăng khả năng chịu khi phối trộn bằng cơ giới
- Tăng khả năng giữ khí khi cho nấm men ít
- Làm tăng khối lượng bánh
- Tăng kích thước bề mặt, tăng cấu trúc vật lý.
- Tăng khả năng bảo quản
- Làm giảm lượng shortening
- Tăng khả năng cắt mỏng
Phần lớn các nhà nghiên cứu tập trung nghiên cứu tính chất của lecithin để ứng dụng trong sản xuất kinh doanh. Các tính chất đó bao gồm:
- Làm tăng khả năng hấp thụ nước
- Giảm thời gian trộn
- Làm tăng khả năng hoạt động của máy móc
- Làm tăng thời gian bảo quản
Sản phẩm sữa – cream
Cream ở hai dạng lạnh hay dạng đông đặc do tính chất phụ gia nhũ tương. Protein và lecithin đã có tác dụng rất tốt đến chất lượng ổn định sản phẩm.
Các chất nhũ tương làm tăng phân tán của chất béo, khả năng tương tác giữa protein và chất béo, khả năng sấy, khả năng tạo hình, khả năng liên kết không khí, tăng khả năng phân tán (Flack, 1983, Walker, 1983). Ngoài ra các chất nhũ tương tăng màng protein xung quanh bọt khí trong cream.
Cream là hiện tượng nhũ tương dầu trong nước. Nhưng khi sử dụng monoglyceride thì cream lại trở thành trạng thái nhũ tương nước trong dầu( Berger, 1976). Các chất nhũ tương làm tăng khả năng tạo bọt, tăng khả năng định hình của cream khi làm lạnh, tạo độ cứng nhất định cho cream
Trong sản xuất cream, người ta thường sử dụng monoglyceride, ester polyoxyethylene sorbitan của acid béo. Hai chất nhũ tương này có hiệu quả nhất (Berger, 1986)
Ngoài ra, Flack (1985) cũng cho thấy ngoài monoglyceride xịn có thể sử dụng diglyceride, ester acid lactic của monoglyceride. Ester acid lactic của monoglyceride thường làm ổn định bọt trong cream.
Sản xuất kẹo
Trong sản xuất kẹo, người ta sử dụng triglyceride (Amomymais 1983), Ester đường của acid béo, Ester sorbitan của acid béo.
Ester glycerol của acid béo ester propylene glycol của acid béo. Liều thường dùng khoảng 0,01-0,5% theo trọng lượng. Polyglycol được sử dụng để làm vỡ các loại kẹo (Herzing và Palamidis 1984)
Sản xuất Mayonnaise tiệt trùng
Sản phẩm nhũ tương Mayonnaise có thành phần cấu thành bao gồm dầu ăn, đường và muối, chất nhũ tương loại 1 và 2 và axit acetic hoặc dấm. Trọng lượng bao gồm: lượng Dầu ăn từ 55% tới 85%, đường tối thiểu 1%, muối ít nhất 0.5% và thành phần axit acetic hoặc dấm từ 0,1 đến 20% để nhũ tương có độ pH từ 2 đến 5.
Thành phần nhũ tương 1 bao gồm protein đậu nành, protein đậu, bột sữa không kem, bơ sữa và/hoặc cazein trong quá trình đun nóng có thể bị biến chất khoảng 70% và 80%. Thành phần nhũ tương 2 bao gồm monoglyceride, ethoxylate monoglyceride, polyoxyethylene sorbitan, glycerin, axit béo monoester và axit béo diester. Sản phẩm nhũ tương được thực hiện bằng cách trộn nước, đường, muối và nhũ tương 1 và 2.
Hỗn hợp này sẽ được đun nóng để các protein trong hỗn hợp này bị biến đổi ở mức độ giữa 70% và 80%, để nguội, sau đó cho thêm axit axetic hoặc giấm để hóa hỗn hợp được làm lạnh, thêm dầu ăn vào hỗn hợp được hóa chua, sau đó làm đồng nhất sản phẩm chứa dầu.
Hàm lượng sử dụng chất nhũ hóa ?
Hàm lượng qui định ADI (lượng tiêu thụ chấp nhận được hàng ngày mg/kg cơ thể) của đa số chất nhũ hóa là không giới hạn.
Để ổn định cấu trúc đạt được những đặc tính mong muốn về độ nhớt, hình dạng, vị và cấu trúc của sản phẩm thực phẩm người ta sử dụng chất nhũ hóa hay chất nhũ hóa chung với chất ổn định. Tuy nhiên chất nhũ hóa có liên quan đến sự an toàn sức khỏe của người tiêu dùng cho nên sử dụng những chất được công bố hợp quy, trong dang mục cho phép của BYT với một hàm lượng nhất định tùy vào loại sản phẩm thực phẩm.
