Đề tài Tổng quan về phụ gia và phương pháp ổn định hệ nhũ tương thực phẩm

MUÏC LUÏC DANH MUÏC BAÛNG VAØ HÌNH Trang 4 MÔÛ ÑAÀU 10 Chöông 1: Heä nhuõ töông thöïc phaåm 11 1.1 Ñònh nghóa 11 1.2 Phaân loaïi heä nhuõ töông 12 1.3 Thaønh phaàn cuûa moät heä nhuõ töông 14 1.3.1 Chaát beùo vaø daàu 14 1.3.2 Chaát choáng oxi hoùa 15 1.3.3 Chaát coâ laäp kim loaïi 15 1.3.4 Nöôùc 16 1.3.5 Chaát nhuõ hoùa 16 1.3.6 Caùc phuï gia khaùc 16 1.4 Phuï gia oån ñònh heä nhuõ töông thöïc phaåm 16 1.4.1 Giôùi thieäu chung 16 1.4.2 Phaân loaïi 17 1.4.2.1 Chaát nhuõ hoùa 17 1.4.2.1.1 Chaát hoaït ñoäng beà maët 18 1.4.2.1.2 Polymer sinh hoïc coù caáu truùc löôõng cöïc 33 1.4.2.2 Chaát oån ñònh 43 Chöông 2: Söï hình thaønh heä nhuõ töông thöïc phaåm 57 2.1 Kyõ thuaät ñoàng hoùa 58 2.2 Caùc loaïi doøng chaûy trong quaù trình ñoàng hoùa 59 2.3 Nhöõng khaùi nieäm ñeå thaønh laäp heä nhuõ töông 60 2.3.1 Söï phaù vôõ caùc gioït nhoû 60 2.3.2 Löïc caêng maët ngoaøi 60 2.3.3 Caùc löïc phaù vôõ gioït phaân taùn 61 2.3.4 Ñieàu kieän chaûy taàng 64 2.3.5 Ñieàu kieän chaûy roái 65 2.3.6 Ñieàu kieän chaûy taïo hieän töôïng xaâm thöïc khí 66 2.3.6 Vai troø cuûa chaát nhuõ hoùa 66 Chöông 3: Quaù trình ñoàng hoùa 67 3.1 Caùc kieåu ñoàng hoùa chính ñöôïc söû duïng ñeå taïo ra vaø oån ñònh heä nhuõ töông thöïc phaåm ….. 67 3.2 Caùc phöông phaùp ñoàng hoùa: 68 3.2.1 Ñoàng hoùa baèng aùp löïc cao 68 3.2.1.1 Cô sôû khoa hoïc 68 3.2.1.1 Thieát bò 69 3.2.1.3 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán hieäu quaû ñoàng hoùa 72 3.2.2 Ñoàng hoùa baèng heä thoáng khuaáy cao toác 73 3.2.1.1 Cô sôû khoa hoïc 73 3.2.1.1 Thieát bò 73 3.2.1.3 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán hieäu quaû ñoàng hoùa 74 3.2.3 Ñoàng hoùa baèng soùng sieâu aâm 74 3.2.1.1 Cô sôû khoa hoïc 75 3.2.1.1 Thieát bò 75 3.2.1.3 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán hieäu quaû ñoàng hoùa 77 3.2.4 Ñoàng hoùa baèng thieát bò nghieàn keo 77 3.2.1.1 Cô sôû khoa hoïc 77 3.2.1.2 Thieát bò 78 3.2.1.3 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán hieäu quaû ñoàng hoùa 79 3.2.5 Ñoàng hoùa baèng phöông phaùp vi loûng hoùa 79 3.2.1.1 Cô sôû khoa hoïc 79 3.2.1.1 Thieát bò 79 3.2.1.3 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán hieäu quaû ñoàng hoùa 80 3.2.6 Ñoàng hoùa baèng membrane 81 3.2.1.1 Cô sôû khoa hoïc 81 3.2.1.1 Thieát bò 82 3.2.1.3 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán hieäu quaû ñoàng hoùa 83 3.3 Caùc yeáu toá chung aûnh höôûng ñeán kích thöôùc gioït phaân taùn 84 3.3.1 Kieåu vaø noàng ñoä chaát nhuõ hoùa 84 3.3.2 Naêng löôïng cung caáp bôûi thieát bò ñoàng hoùa 85 3.3.3 Thuoäc tính cuûa thaønh phaàn caùc pha 85 3.3.3 Nhieät ñoä 86 3.4 Ñaùnh giaù hieäu quaû cuûa quaù trình ñoàng hoùa 86 Chöông 4: Keát Luaän 88 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 89 Danh muïc baûng vaø hình Baûng Chöông 1 Heä nhuõ töông thöïc phaåm STT baûng Noäi Dung Trang 1.1 Ví duï veà moät soá nhuõ töông thöïc phaåm thöôøng gaëp trong thöïc teá 11 1.2 So saùnh thuoäc tính chöùc naêng cuûa caùc chaát nhuõ hoùa 18 1.3 Chæ soá cuûa caùc nhoùm öa nöôùc vaø kî nöôùc (theo Bergenstahl (1997), Friberg (1997) vaø Stauffer (1999)) 21 1.4 Giaù trò HLB cuûa moät soá chaát hoaït ñoäng beà maët 22 1.5 Moät soá chaát nhuõ hoùa vaø quy ñònh veà chuùng 25 1.6 AÛnh höôûng cuûa löôïng glycerin ñeán tæ leä caùc glyceride 26 1.7 AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä ñeán tæ leä caùc monoglycerides 26 1.8 Nhieät ñoä noùng chaûy cuûa caùc ester cuûa acid höõu cô vôùi monoglycerides 29 1.9 Ñaëc ñieåm cuûa gum arabic töø Acacia Senegal vaø Acacia seyal 38 1.10 Moät soá keo öa nöôùc phoå bieán trong coâng nghieäp thöïc phaåm 43 1.11 Toùm taét moät soá chöùc naêng taïo ñaëc vaø taïo gel cuûa caùc keo öa nöôùc thöôøng söû duïng trong heä nhuõ töông thöïc phaåm 44 1.12 Ñaëc tính cuûa moät soá loaïi keo öa nöôùc 50 Chöông 2 Söï hình thaønh heä nhuõ töông thöïc phaåm Stt baûng Noäi Dung Trang 2.1 Caùc bieåu thöùc cuûa öùng suaát taùc ñoäng, ñöôøng kính trung bình, thôøi gian haáp thuï, thôøi gian bieán ñoåi, thôøi gian va chaïm cuûa caùc haït phaân taùn trong heä nhuõ töông döôùi ñieàu kieän doøng chaûy taàng vaø chaûy roái 62 Chöông 3 Quaù trình ñoàng hoùa STT baûng Noäi Dung Trang 3.1 So saùnh caùc phöông phaùp ñoàng hoùa söû duïng ñeå saûn xuaát heä nhuõ töông (Walstra (1993), Schubert (1997), and Walstra and Smulder (1998)) 65 67 3.2 So saùnh phöông phaùp membrane emulsification vaø Premix membrane emulsifiation 82 Hình Chöông 1 Heä nhuõ töông thöïc phaåm STT hình Noäi dung Trang 1.1 Ví duï veà heä nhuõ töông W/O (bô), bao goàm caùc haït phaân taùn nöôùc trong daàu 11 1.2 Ví duï veà daïng nhuõ töông kieåu daàu trong nöôùc (O /W): nöôùc soát salad (salad dressing) bao goàm caùc haït daàu phaân taùn trong nöôùc 12 1.3 Heä nhuõ töông nöôùc trong daàu W/O 12 1.4 Heä nhuõ töông daàu trong nöôùc O/W 13 1.5 Heä nhuõ töông nöôùc trong daàu trong nöôùc (W/O/W) 13 1.6 Caáu taïo hoaù hoïc cuûa moät phaân töû trygliceride, goàm moät phaân töû glycerin vaø ba acid beùo 14 1.7 Söï ñònh höôùng vaø hình daïng cuûa caùc chaát nhuõ hoùa taïi beà maët lieân pha cuûa heä nhuõ töông 17 1.8 Phaân töû chaát hoaït ñoäng beà maët Glycerol monostearate 19 1.9 Vò trí phaân boá cuûa chaát hoaït ñoäng beà maët tieáp xuùc giöõa hai pha nöôùc-daàu trong heä nhuõ töông 19 1.10 Moät soá kieåu caáu truùc tieâu bieåu ñöôïc thaønh laäp töø söï taäp hôïp cuûa caùc chaát hoaït ñoäng beà maët ôû noàng ñoä töông ñoái thaáp 20 1.11 Thuoäc tính hoùa – lyù cuûa chaát hoaït ñoäng beà maët lieân quan ñeán hình hoïc phaân töû cuûa chuùng 23 1.12 Nhieät ñoä chuyeån pha xuaát hieän khi ñoä cong toái öu cuûa lôùp ñôn phaân töû chaát hoaït ñoäng beà maët laø 0 24 1.13 Sô ñoà phaûn öùng taïo mono-diglycerides 26 1.14 Caáu taïo phaân töû cuûa glycerol monostearate 27 1.15 Phuï gia nhuõ hoaù: glycerol monostearat 27 1.16 Coâng thöùc phaân töû cuûa LACTEM, DATEM vaø SMG 28 1.17 DATEM ôû daïng loûng vaø daïng boät 39 1.18 Coâng thöùc caáu taïo cuûa triglycerol monostearate (PGE) vaø sorbitol monostearate (SMS) 30 1.19 Tween-20/60/80 vaø Span-60/80 31 1.20 Coâng thöùc phaân töû cuûa Sodium Stearoyl lactylate hoaëc canxi Stearoyl lactylate 31 1.21 Chaát nhuõ hoùa Sodium stearoyl lactylate 32 1.22 Caùc phospholipid chuû yeáu trong lecithin, trong ñoù R, R laø caùc goác acid beùo 33 1.23 Lecithin daïng loûng vaø daïng boät 33 1.24 Hình daïng ñaëc tröng cuûa caùc polimer sinh hoïc coù caáu truùc löôõng cöïc 34 1.25 Caáu truùc cuûa caùc maøng baûo veä caùc gioït nhoû phuï thuoäc vaøo caáu truùc phaân töû vaø caùc töông taùc cuûa caùc polimer sinh hoïc 35 1.26 Vò trí phaân boá cuûa caùc polime sinh hoïc giöõa hai pha daàu vaø nöôùc 35 1.27 Gelatin ôû daïng boät 38 1.28 Caáu truùc phaân nhaùnh cuûa Acacia senegal 39 1.29 Söï phaân boá khoái löôïng phaân töû cuûa Acacia senegal vaø seyal gums bôûi pheùp ghi saéc kyù söû duïng tia UV taïi böôùc soùng 206 nm 40 1.30 Caáu truùc “ñan hoa” cuûa phaân töû gum Acacia Senegal 40 1.31 Giaûn ñoà moâ taû söï haáp phuï caùc gioït daàu treân beà maët phaân töû gum Arabic 41 1.32 Gum arbic ôû daïng vieân 41 1.33 Bieåu dieãn ñoä nhôùt töông ñoái heä theo noàng ñoä cuûa caùc polymer sinh hoïc vôùi caùc tæ leä R khaùc nhau 48 1.34 Söï phuï thuoäc cuûa ñoä nhôùt vaøo öùng suaát caét khi söû duïng caùc polymer sinh hoïc nhö moät taùc nhaân laøm ñaëc 49 1.35 AÛnh höôûng cuûa ñoä nhôùt ñeán vaän toác chaûy cuûa moät soá keo öa nöôùc 50 1.36 Caùc kieåu caáu taïo chính cuûa Carrageenan 51 1.37 Carrageenan ôû daïng boät 51 1.38 Phaân töû Xanthan gum 52 1.39 So saùnh ñaëc tính chaûy nhôùt cuûa dung dòch xanthan gum vôùi caùc dung dòch keo öa nöôùc khaùc 53 1.40 Ñôn vò caáu truùc lyù töôûng cuûa Gum laø daãn xuaát cuûa cellulose, ôû ñaây DS=1.0 54 1.41 Hieäu öùng taïo ñoä nhôùt cuûa phöùc chaát CMC-casein taïi caùc pH khaùc nhau 55 Chöông 2 Söï hình thaønh heä nhuõ töông thöïc phaåm Stt hình Noäi dung Trang 2.1 Caùc traïng thaùi khoâng oån ñònh cuûa heä nhuõ töông thöïc phaåm thoâng qua caùc cô cheá vaät lyù bao goàm: taïo cream, laéng gaïn, keát tuï, ñaûo pha vaø hôïp gioït 57 2.2 Söï hình thaønh heä nhuõ töông töø daàu vaø nöôùc qua caùc giai ñoaïn ñoàng hoùa 58 2.3 Kích thöôùc gioït phaân taùn ñöôïc saûn xuaát trong quaù trình ñoàng hoùa phuï thuoäc vaøo thôøi gian chaát nhuõ hoùa haáp thuï vaøo beà maët gioït nhoû vaø thôøi gian caùc gioït phaân taùn keát hôïp vôùi nhau 63 2.4 Moät soá kieåu cuûa kieåu doøng chaûy taàng trong chaát loûng vôùi soá Reynold beù 64 2.5 Ñoà thò bieåu dieãn quan heä giöõa ñöôøng kính trung bình cuûa gioït nhoû vaø gia taêng cöôøng ñoä trong moät thôøi gian ñoàng hoùa nhaát ñònh ñoái vôùi caùc maãu khaùc nhau: (i) maãu chöùa loaïi chaát nhuõ hoùa haáp nhanh ñeán beà maët giao dieän chung cuûa pha daàu vaø nöôùc; (ii) maãu chöùa chaát nhuõ hoùa haáp thuï chaäm; (iii) maãu chöùa chaát nhuõ hoùa noàng ñoä thaáp khoâng ñuû ñeå hoaøn thaønh maøng baûo veä; (iV) maãu chöùa chaát nhuõ hoùa ñaõ maát hieäu löïc taïi nhöõng cöôøng ñoä naêng löôïng cao nhö laø bò bieán tính 66 Chöông 3 Quaù trình ñoàng hoùa Stt hình Noäi dung Trang 3.1 So saùnh söï thay ñoåi kích thöôùc gioït nhoû theo naêng löôïng theâm vaøo ñoái vôùi caùc kieåu ñoàng hoùa 68 3.2 Thieát bò ñoàng hoùa söû duïng aùp löïc cao 70 3.3 Caùc boä phaän chính trong thieát bò ñoàng hoùa 70 3.4 Caùc boä phaän chính trong thieát bò ñoàng hoùa 2 caáp 71 3.5 Hình daïng vaø kích thöôùc caùc haït caàu beùo chuïp döôùi kính hieån vi trong heä nhuõ töông söõa tröôùc khi ñoàng hoùa, ñoàng hoùa 1 caáp vaø ñoàng hoùa 2 caáp 72 3.6 Thieát bò troän cao toác söû duïng trong coâng nghieäp 74 3.7 Caáu taïo cuûa ñaàu doø sieâu aâm 76 3.8 Caáu taïo cuûa thieát bò ñoàng hoùa tia sieâu aâm 76 3.9 Thieát bò ñoàng hoùa tia sieâu aâm söû duïng trong coâng nghieäp thöïc phaåm 77 3.10 Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa thieát bò nghieàn keo 78 3.11 Caáu taïo cuûa thieát bò vi loûng hoùa duøng ñeå saûn xuaát heä nhuõ töông ñi töø heä nhuõ töông thoâ 80 3.12 Caáu taïo cuûa thieát bò vi loûng hoùa duøng ñeå saûn xuaát heä nhuõ töông ñi tröïc tieáp töø pha daàu vaø nöôùc 80 3.13 Söï taïo thaønh heä nhuõ töông baèng membrane ñi tröïc tieáp töø hai pha daàu vaø nöôùc 81 3.14 Söï taïo thaønh heä nhuõ töông coù kích thöôùc caùc haït phaân taùn beù hôn sau khi cho heä nhuõ töông thoâ ñi qua membrane (phöông phaùp premix emulsification) 82 3.15 AÛnh höôûng cuûa aùp suaát ôû hai beân beà maët membrane ñeán kích thöôùc gioït phaân taùn. a) TP=0.05, b) TP=0.11, c) TP=0.2 83 3.16 Phaân tích kích thöôùc cuûa pha phaân taùn trong heä nhuõ töông baèng phöông phaùp nhieãu xaï laser 87 MÔÛ ÑAÀU Nhieàu loaïi thöïc phaåm, chöa hay ñaõ qua cheá bieán toàn taïi döôùi daïng nhuõ töông nhö: söõa töôi, kem, bô, yaout, magarin, chocolate, nöôùc soát…. Caùc chæ tieâu veà hoaù, lyù vaø caûm quan ñaëc tröng cuûa caùc thöïc phaåm daïng nhuõ töông ñöôïc hình thaønh chuû yeáu bôûi 2 nhoùm yeáu toá: thaønh phaàn hoùa hoïc vaø ñieàu kieän cheá bieán. Haàu heát thuoäc tính cuûa heä nhuõ töông phuï thuoäc vaøo caáu truùc vi moâ cuûa heä, caùc chaát nhuõ hoùa vaø ñoä nhôùt cuûa pha lieân tuïc. Nhöõng nguyeân lyù neàn taûng cho khoa hoïc nhuõ töông baét nguoàn töø nhöõng moân khoa hoïc polymer, khoa hoïc veà heä keo, hoùa hoïc caùc chaát beà maët, cô löu chaát. Ñeå taïo ra moät heä nhuõ töông thöïc phaåm coù nhöõng tính chaát mong muoán, caùc nhaø saûn xuaát phaûi quan taâm ñeán nhöõng tính chaát cuûa: nguyeân lieäu ban ñaàu, ñieàu kieän ñoàng hoaù, loaïi phuï gia vaø caùc quaù trình chuaån bò nhö: thanh truøng, troän, naâng nhieät, laøm laïnh…. Vieäc aùp duïng caùc coâng ngheä hieän ñaïi vaø kieåm soaùt chaët cheõ caùc quaù trình saûn xuaát ñaõ cho ra ñôøi caùc saûn phaåm thöïc phaåm daïng nhuõ töông ngaøy caøng ña daïng, coù chaát löôïng vaø haáp daãn ngöôøi tieâu duøng. Chöông 1 HEÄ NHUÕ TÖÔNG THÖÏC PHAÅM 1.1 ÑÒNH NGHÓA Nhuõ töông laø moät heä goàm hai chaát loûng khoâng hoøa tan nhöng ñöôïc troän laãn vôùi nhau. Trong ñoù, moät chaát loûng seõ toàn taïi döôùi daïng gioït nhoû hay coøn goïi laø “haït phaân taùn” (ñöôïc goïi laø pha khoâng lieân tuïc, pha phaân taùn hoaëc pha noäi) trong loøng cuûa moät chaát loûng coøn laïi ñöôïc goïi laø pha lieân tuïc (pha khoâng phaân taùn hay pha ngoaïi). Baûng 1.1 Ví duï veà moät soá nhuõ töông thöïc phaåm thöôøng gaëp trong thöïc teá Thöïc phaåm Kieåu nhuõ töông Tyû leä (v/v) Daàu / nöôùc Khoâng khí / (daàu + nöôùc) Kem ñaù O / W 0.2 1 Söõa ñaõ ñoàng hoaù (3.5% chaát beùo) O / W 0.04 0 Bô ( 50 % chaát beùo ) W / O 5 Raát ít Magarine ( 80 % chaát beùo ) W / O 5 0 Theo caùc lyù thuyeát veà hoaù keo thì heä nhuõ töông chính laø moät heä keo trong ñoù pha phaân taùn coù ñoä phaân taùn thoâ, vôùi kích thöôùc caùc haït phaân taùn > cm. Trong haàu heát caùc loaïi thöïc phaåm ôû daïng nhuõ töông thì ñöôøng kính caùc haït phaân taùn ôû vaøo khoaûng 0.1 -100 µm. Hình 1.1 Ví duï veà heä nhuõ töông W/O (bô), bao goàm caùc haït phaân taùn nöôùc trong daàu Hình 1.2 Ví duï veà daïng nhuõ töông kieåu daàu trong nöôùc (O /W): nöôùc soát salad (salad dressing) bao goàm caùc haït daàu phaân taùn trong nöôùc 1.2 PHAÂN LOAÏI HEÄ NHUÕ TÖÔNG Nhö ñaõ ñeà caäp ôû treân thì caùc heä nhuõ töông thöïc phaåm, thöôøng seõ toàn taïi ôû hai daïng cô baûn: Heä nhuõ töông W/O: nöôùc trong daàu töùc laø nöôùc ôû daïng pha phaân taùn vaø daàu ôû daïng pha lieân tuïc Hình 1.3 Heä nhuõ töông nöôùc trong daàu W/O - Heä nhuõ töông O/W: daàu trong nöôùc, töùc laø daàu ôû daïng pha phaân taùn coøn nöôùc ôû daïng pha lieân tuïc. Hình 1.4 Heä nhuõ töông daàu trong nöôùc O/W Phaàn lôùn, caùc heä nhuõ töông trong thöïc phaåm ôû daïng daàu trong nöôùc (O/W), hoaëc ôû daïng nöôùc trong daàu (W/O). Thuaät ngöõ “nöôùc“ chæ moät chaát loûng phaân cöïc. Thöïc teá, nöôùc trong caùc heä nhuõ töông khoâng toàn taïi döôùi daïng tinh khieát maø coøn chöùa caùc chaát hoaø tan ñöôïc trong nöôùc nhö ñöôøng, acid höõu cô, moät soá muoái khoaùng vaø vitamin…. Thuaät ngöõ “daàu“ chæ moät chaát loûng khoâng phaân cöïc (öa beùo), nhö: môõ noùng chaûy, daàu thöïc vaät, tinh daàu.... Töông töï, daàu cuõng coù theå chöùa caùc hôïp chaát tan ñöôïc trong noù nhö lipid, hydrocarbon, serin, saùp…. Nhieàu nhuõ töông thöïc phaåm coøn chöùa caû boït khí vaø caùc chaát raén bò phaân taùn. Trong moät soá tröôøng hôïp khaùc thì coù nhöõng daïng nhuõ töông phöùc taïp hôn nhö W/O/W hoaëc O/W/O vaø coøn hôn theá nöõa, goïi laø heä nhuõ töông ña pha (multiple emulsions). Heä nhuõ töông ña pha laø heä nhuõ töông maø trong ñoù, heä nhuõ töông naøy naèm beân trong moät heä nhuõ töông khaùc, heä nhuõ töông khaùc naøy coù theå naèm beân trong caùc heä nhuõ töông khaùc nöõa, tuyø vaøo möùc ñoä phöùc taïp. Hình 1.5 Heä nhuõ töông nöôùc trong daàu trong nöôùc (W/O/W) Ví duï ôû ñaây, heä nhuõ töông W/O/W chöùa caùc haït nöôùc phaân taùn trong haït daàu lôùn hôn vaø haït daàu laïi ñöôïc phaân taùn trong pha lieân tuïc laø nöôùc theo (Evison et al., 1995; Benichou et al., 2002). Gaàn ñaây, nhöõng nghieân cöùu taïo ra heä nhuõ töông ña pha vôùi muïc ñích kieåm soaùt thaønh phaàn trong thöïc phaåm, ví duï nhö: giaûm bôùt haøm löôïng chaát beùo toång cuûa caùc thöïc phaåm daïng nhuõ töông, hay laø ñeå taùch bieät moät thaønh phaàn naøo ñoù thöôøng töông taùc vôùi nhöõng thaønh phaàn khaùc (Dickinson vaø McClements, 1995; Garti vaø Bisperink, 1998; Garti and Benichou, 2001; 2004). Heä nhuõ töông ña pha phoå bieán trong coâng nghieäp thöïc phaåm, vì ngöôøi ta ñaõ thaáy öu theá öùng duïng cuûa noù so vôùi heä nhuõ töông truyeàn thoáng. Tuy vaäy, caùc nhaø nghieân cöùu vaãn coøn thöû nghieäm phaùt trieån heä nhuõ töông ña pha sao cho coù lôïi veà kinh teá, ñeå saûn xuaát caùc loaïi thöïc phaåm maø vaãn ñaùp öùng ñöôïc caùc chæ tieâu veà chaát löôïng vaø thôøi gian baûo quaûn. 1.3 THAØNH PHAÀN CUÛA MOÄT HEÄ NHUÕ TÖÔNG THÖÏC PHAÅM Khi kieåm tra treân nhaõn cuûa moät saûn phaåm thöông maïi thöïc phaåm daïng nhuõ töông thì coù theå thaáy raèng noù chöùa ñöïng nhieàu thaønh phaàn khaùc nhau nhö: nöôùc, chaát beùo, chaát nhuõ hoaù, chaát laøm ñaëc, chaát taïo gel, chaát ñoän, chaát baûo quaûn, chaát choáng oxi hoaù, chaát taïo vi ngoït, muoái, maøu muøi…. Moãi moät phaàn töû naøy coù nhöõng thuoäc tính chöùc naêng rieâng cuûa noù. Vaán ñeà quan troïng laø nhaø saûn xuaát phaûi löïa choïn thaønh phaàn vaø phuï gia thích hôïp ñeå oån ñònh heä nhuõ töông cho loaïi thöïc phaåm ñoù. Moãi moät thaønh phaàn phaûi theå hieän roõ chöùc naêng ñaëc tröng cuûa noù trong thöïc phaåm, sao cho coù lôïi giaù thaønh, tieän lôïi khi söû duïng, chaát löôïng toát, thích hôïp vôùi nhöõng thaønh phaàn khaùc, saün coù vaø nhaát laø thaân thieän vôùi söùc khoeû con ngöôøi. Thaønh phaàn cuûa moät heä nhuõ töông bao goàm : 1.3.1 Chaát beùo vaø daàu Chaát beùo vaø daàu laø moät daïng cuûa lipit. Lipit bao goàm caùc thaønh phaàn chuû yeáu laø glyceride, acid beùo vaø phospholipit. Tryglyceride laø thaønh phaàn thöôøng gaëp nhaát trong thöïc phaåm, coù nguoàn goác töø thöïc vaät vaø ñoäng vaät. Hình 1.6 Caáu taïo hoaù hoïc cuûa moät phaân töû trygliceride, goàm moät phaân töû glycerol vaø ba acid beùo Chaát beùo vaø daàu aûnh höôûng ñeán nhöõng chæ tieâu cuûa moät heä nhuõ töông thöïc phaåm nhö: dinh döôõng, caûm quan, hoaù, lyù…. Tuy nhieân, neáu haøm löôïng chaát beùo trong thöïc phaåm quaù nhieàu thì saûn phaåm seõ maát caân ñoái veà maët dinh döôõng. Do vaäy, khuynh höôùng giaûm bôùt haøm löôïng chaát beùo trong coâng nghieäp thöïc phaåm vaø trong pha beùo cuûa heä nhuõ töông laø vaán ñeà caàn quan taâm. Caáu taïo hoùa hoïc vaø noàng ñoä cuûa caùc caáu töû trong pha daàu coù theå thay ñoåi theo thôøi gian thoâng caùc phaûn öùng hoùa hoïc. Hai bieán ñoåi hoùa hoïc quan troïng trong chaát beùo vaø pha daàu laø söï thuûy phaân vaø oxi hoùa (Sonntag, 1979b, Nawar, 1996). Söï thuûy phaân daàu vaø chaát beùo lieân quan ñeán caùc moái lieân keát ester cuûa chuùng bôûi moät soá enzym. Keát quaû cuûa söï thuûy phaân laø giaûi phoùng caùc acid beùo, taïo ra nhöõng baát lôïi hay mong muoán tôùi chaát löôïng thöïc phaåm. Söï thuûy phaân triglyceride taïo ra muøi vaø vò oâi. Ngoaøi ra, caùc acid beùo töï do coù hoaït tính beà maët cao hôn laø daàu neân chuùng coù khuynh höôùng tích tuï treân beà maët cuûa daàu – nöôùc hoaëc nöôùc – khoâng khí. Do ñoù, chuùng raát deã bò oxi hoùa. Tuy nhieân, trong moät soá ít tröôøng hôïp thuûy phaân daàu vaø chaát beùo laø coù lôïi khi taïo ra nhöõng höông vaø vò mong muoán cho thöïc phaåm, chaúng haïn nhö laø phoâ mai vaø söõa chua. Trong nhieàu nhuõ töông chöùa chaát beùo raát deã bò oxi hoùa. Oxi hoùa laø moät trong soá nguyeân nhaân quan troïng nhaát laøm giaûm hoaëc maát chaát löôïng thöïc phaåm vaø ñoàng thôøi laøm xuaát hieän moät soá chaát ñoäc trong thöïc phaåm. Nhöõng thuoäc tính hoaù lyù cuûa chaát beùo vaø daàu coù moät aûnh höôûng quan troïng trong vieäc hình thaønh vaø oån ñònh heä nhuõ töông thöïc phaåm. Ví duï, nhö: söï oån ñònh cuûa heä nhuõ töông cream phuï thuoäc vaøo tæ leä pha daàu vaø pha nöôùc, moät söï thay ñoåi nhoû cuûa löôïng pha daàu aûnh höôûng ñeán söï oån ñònh laâu daøi cuûa heä nhuõ töông cream. 1.3.2 Chaát choáng oxi hoùa Nhö ñaõ ñeà caäp ôû treân, quaù trình oxi hoùa trong heä nhuõ töông seõ aûnh höôûng ñeán chaát löôïng saûn phaåm nhö: gaây cho saûn phaåm coù muøi vò laï, laøm maát moät soá chaát beùo khoâng no coù lôïi vaø taïo ra moät soá saûn phaåm ñoäc haïi (McClements and Decker, 2000). Caùc chaát choáng oxi hoùa coù cô cheá choáng oxi hoùa khaùc nhau nhö kieåm soaùt caùc chaát tham gia phaûn öùng oxi hoùa vaø voâ hoaït caùc goác töï do (Nawar, 1996; Frankel, 1998; Akoh and Min, 2002). Döïa vaøo cô cheá hoaït ñoäng, caùc chaát choáng oxi hoùa coù theå chia laøm 2 nhoùm: chaát choáng oxi hoùa sô caáp vaø chaát choáng oxi hoùa thöù caáp. Chaát choáng oxi hoùa sô caáp laøm chaäm quaù trình oxi hoùa chaát beùo bôûi chuùng coù khaû naêng phaûn öùng vôùi caùc goác töï do. Hieäu quaû söû duïng phuï thuoäc vaøo baûn chaát hoùa hoïc, ñieàu kieän cuûa dung dòch (pH, löïc ion, nhieät ñoä) vaø moâi tröôøng hoùa lyù (daàu, nöôùc, hay beà maët tieáp xuùc pha). Moät soá chaát choáng oxi hoùa toång hôïp nhö BHA, BHT, TBHQ… coù khaû naêng kieåm soaùt quaù trình oxi hoùa raát hieäu quaû (Frankel, 1996; McClements and Decker, 2000). Nhöng vì xu höôùng öa chuoäng caùc saûn phaåm coù nguoàn goác töï nhieân cuûa ngöôøi tieâu duøng, neân ñaõ coù raát nhieàu nghieân cöùu ñöôïc tieán haønh ñeå ñaùnh giaù hieäu quaû cuûa caùc chaát choáng oxi hoùa töï nhieân nhö tocopherols, chaát chieát töø traùi caây vaø thöïc vaät (Frankel, 1996; McClements and Decker, 2000). Chaát choáng oxi hoùa thöù caáp laøm chaäm quaù trình oxi hoùa baèng nhieàu cô cheá nhö coâ laäp caùc ion kim loaïi, cung caáp hydro cho caùc chaát choáng oxi hoùa sô caáp, phaûn öùng vôùi oxy vaø voâ hoaït caùc trung taâm phaûn öùng (Reische et al., 1998). Ñoái vôùi heä nhuõ töông O/W loaïi chaát choáng oxi hoùa quan troïng nhaát laø coù khaû naêng coâ laäp caùc ion kim loaïi. Söï hoaït ñoäng cuûa caùc ion kim loaïi nhö: ñoàng, saét trong pha nöôùc cuûa heä nhuõ töông O/W laø nguyeân nhaân chính gaây ra söï oxi hoùa chaát beùo. Chaát choáng oxi hoùa thuoäc loaïi naøy goàm coù EDTA, acid phosphoric, polyphosphates, acid citric, caùc acid höõu cô khaùc, protein vaø caùc polysaccharides. Ñoái vôùi heä nhuõ töông O/W coù nhieàu caùch ñeå laøm chaäm quaù trình oxi hoùa chaát beùo nhö bao caùc gioït phaân taùn bôûi caùc chaát tích ñieän döông ñeå ngaên caûn caùc ion kim loaïi tieáp xuùc vôùi chaát beùo beân trong gioït phaân taùn (do löïc ñaåy ion giöõa caùc chaát tích ñieän döông bao quanh gioït phaân taùn vaø ion kim loaïi). Treân thöïc teá, caùch hieäu quaû nhaát ñeå kieåm soaùt quaù trình oxi hoùa chaát beùo trong heä nhuõ töông laø keát hôïp nhieàu chaát choáng oxi hoùa khaùc nhau (Lindsay, 1996b; McClements and Decker, 2000). 1.3.3 Chaát coâ laäp kim loaïi (chelating agents) Chaát coâ laäp kim loaïi ñöôïc duøng ñeå taïo phöùc vôùi caùc ion kim loaïi ña hoùa trò, qua ñoù giuùp coâ laäp caùc ion kim loaïi naøy vôùi caùc thaønh phaàn khaùc trong dung dòch. Vieäc coâ laäp caùc ion taïo ra moät soá chöùc naêng coù lôïi trong heä nhuõ töông bao goàm caûi thieän tính tan cuûa caùc ion kim loaïi, ngaên chaën quaù trình oxi hoùa chaát beùo, laøm chaäm quaù trình maát maøu vaø muøi, choáng laïi söï keát hôïp cuûa caùc haït tích ñieän thuoäc pha phaân taùn. Ña soá caùc chaát coâ laäp kim loaïi hieän nay coù hieäu quaû duøng trong caùc nhuõ töông thöïc phaåm laø coù nguoàn goác toång hôïp nhö: ethylene diamine tetra acetate [EDTA], phosphoric acid vaø polyphosphates (Reishce et al., 1998). 1.3.2 Nöôùc Nöôùc coù vai troø quan troïng trong vieäc hình thaønh caùc thuoäc tính lyù, hoùa vaø chæ tieâu caûm quan cuûa heä nhuõ töông thöïc phaåm. Caáu truùc phaân töû cuûa nöôùc aûnh höôûng lôùn ñeán tính hoaø tan cuûa dung dòch. Pha nöôùc cuûa haàu heát caùc loaïi thöïc phaåm daïng nhuõ töông chöùa nhieàu phaàn töû hoaø tan ñöôïc trong nöôùc nhö: caùc chaát khoaùng, vitamin, axit, chaát baûo quaûn, chaát taïo vò, ñöôøng, protein, polysaccharide…. 1.3.3 Chaát nhuõ hoaù Trong coâng nghieäp thöïc phaåm, chaát nhuõ hoaù ñöôïc xem laø phuï gia ñeå giuùp oån ñònh heä nhuõ töông. Chaát nhuõ hoaù ñöôïc söû duïng coù chöùc naêng laøm giaûm söùc caêng beà maët giöõa hai pha trong heä nhuõ töông vaø hình thaønh moät maøng baûo veä xung quanh caùc haït cuûa pha phaân taùn, laøm cho chuùng khoâng theå keát hôïp laïi ñeå taïo caùc haït phaân taùn coù theå tích lôùn hôn. Vieäc phaân loaïi caùc chaát nhuõ hoùa seõ ñöôïc ñeà caäp ôû phaàn phuï gia oån ñònh heä nhuõ töông. 1.3.4 Caùc phuï gia khaùc Moät soá phuï gia khaùc trong heä nhuõ töông thöïc phaåm laø caùc chaát cuõng thöôøng gaëp trong nhieàu thöïc phaåm nhö: caùc chaát taïo caáu truùc, chaát ñieàu chænh pH, khoaùng, chaát choáng vi sinh vaät, chaát taïo maøu, chaát taïo muøi, chaát taïo vò…. 1.4 PHUÏ GIA OÅN ÑÒNH HEÄ NHUÕ TÖÔNG 1.4.1 Giôùi thieäu chung Trong cheá bieán thöïc phaåm, ñeå giuùp cho quaù trình ñoàng hoaù ñaït hieäu quaû cao vaø heä nhuõ töông khoâng bò taùch lôùp, ngöôøi ta söû duïng caùc phuï gia coù chöùc naêng ñaëc bieät vôùi muïc ñích laø oån ñònh heä nhuõ töông. Caùc phuï gia coù moät trong nhöõng ñaëc tính sau ñaây, thöôøng söû duïng ñeå laøm beàn heä nhuõ töông thöïc phaåm: Caùc chaát ñieän ly voâ cô ñeå cung caáp ñieän tích cho caùc gioït; Caùc phaân töû chaát hoaït ñoäng beà maët coù caáu truùc löôõng cöïc seõ töï ñònh höôùng ñeå hai cöïc haùo nöôùc vaø kî nöôùc cuûa chuùng töông öùng vôùi hai phía cuûa beà maët lieân pha daàu – nöôùc. Khi coù maët nhöõng phaân töû nhö theá seõ giaûm ñöôïc söùc caêng beà maët lieân pha. Caùc chaát hoaït ñoäng beà maët coù khaû naêng ion hoaù cuõng coù theå cung caáp ñieän tích cho caùc gioït bò phaân taùn; Caùc chaát cao phaân töû hoaø tan ñöôïc trong pha lieân tuïc vaø ñeå taêng cöôøng ñoä nhôùt cuûa pha naøy hoaëc ñeå ñöôïc haáp thuï vaøo beà maët lieân pha; Caùc chaát khoâng hoaø tan vaø coù möùc ñoä phaân chia raát nhoû vaø coù theå thaám öôùt ñöôïc bôûi caùc hai pha, khi ñöôïc haáp thuï vaøo beà maët lieân pha seõ taïo ra vaät chaén choáng laïi hieän töôïng hôïp gioït. Caùc quy ñònh hieän nay veà danh muïc phuï gia thöïc phaåm vaø lieàu löôïng söû duïng phuï thuoäc tình hình moãi nöôùc. Yeâu caàu chung veà phuï gia oån ñònh heä nhuõ töông laø khoâng ñoäc haïi ñoái vôùi söùc khoûe ngöôøi tieâu duøng, ít bò bieán ñoåi trong quaù trình xöû lyù vaø baûo quaûn. 1.4.2 Phaân loaïi Phuï gia oån ñònh ñöôïc chia laøm 2 nhoùm chaát chính thöôøng ñöôïc söû duïng trong coâng nghieäp cheá bieán thöïc phaåm: -Chaát nhuõ hoaù: taát caû caùc chaát coù baûn chaát laø chaát hoaït ñoäng beà maët; -Chaát oån ñònh: bao goàm caùc chaát coù chöùc naêng taêng cöôøng tính nhôùt cuûa pha lieân tuïc, caùc chaát loaïi naøy bao goàm chaát laøm ñaëc vaø chaát taïo gel. Ngoaøi ra, chaát raén daïng haït mòn nhö bentonite (E 558), carbon black (E 153)… cuõng coù chöùc naêng oån ñònh heä nhuõ töông. Vì caùc chaát naøy coù möùc ñoä phaân chia raát nhoû, coù theå thaám öôùt ñöôïc bôûi 2 pha, vaø khi ñöôïc haáp thuï vaøo beà maët 2 pha seõ taïo ra vaät chaén choáng laïi hieän töôïng hôïp gioït. 1.4.2.1. Chaát nhuõ hoaù (emulsifiers) Chaát nhuõ hoaù ñöôïc chia laøm 2 nhoùm chính: chaát hoaït ñoäng beà maët (surfactans) vaø caùc polymer sinh hoïc coù caáu truùc löôõng cöïc (amphiphilic biopolymers). Hình 1.7 Söï ñònh höôùng vaø hình daïng cuûa caùc chaát nhuõ hoùa taïi beà maët lieân pha cuûa heä nhuõ töông Baûng 1.2 So saùnh thuoäc tính chöùc naêng cuûa caùc chaát nhuõ hoùa Ñaëc ñieåm Chaát hoaït ñoäng beà maët Polymer sinh hoïc coù caáu truùc löôõng cöïc Khoâng ion Ion Protein Polysaccharide Tính tan Coù HLB thaáp Coù HLB cao Daàu Nöôùc Nöôùc Nöôùc Nöôùc Kieåu nhuõ töông söû duïng W/O O/W O/W O/W O/W Löôïng söû duïng (g/g daàu) ~0.05 ~0.05 ~0.05 ~0.05 ~11.5 Tính oån ñònh taïi caùc giaù trò pH Toát Toát Toát Khoâng coøn hoaït tính taïi IEP Toát Tính oån ñònh khi coù maët muoái Toát Toát Khoâng coøn hoaït tính taïi I>CFC Khoâng coøn hoaït tính taïi I>CFC Toát Tính oån ñònh taïi caùc nhieät ñoä Khoâng xaùc ñònh Maát hoaït tính taïi t~PIT Maát hoaït tính taïi t~PIT Maát hoaït tính taïi t>t toát Caùc kyù hieäu- HLB: giaù trò caân baèng öa nöôùc öa beùo; PIT: nhieät ñoä ñaûo pha (phase inversion temperature); t: nhieät ñoä laøm bieán tính (thermal denaturation temperature); IEP: ñieåm ñaúng ñieän (isoelectric point) vaø CFC: noàng ñoä giôùi haïn taïo keát tuûa (critical flocculation concentration) 1.4.2.1.1 Chaát hoaït ñoäng beà maët (surfactans) Caáu truùc phaân töû cuûa chaát hoaït ñoäng beà maët thöôøng chöùa hai nhoùm: phaân cöïc (öa nöôùc) vaø khoâng phaân cöïc (khoâng öa nöôùc hay coøn goïi laø öa daàu). Trong heä nhuõ töông, caùc chaát nhuõ hoaù ñöôïc phaân boá taïi vò trí beà maët tieáp xuùc giöõa hai pha: ñaàu phaân cöïc seõ naèm trong pha nöôùc - höôùng veà pha nöôùc vaø ñaàu khoâng phaân cöïc seõ naèm trong pha daàu – höôùng veà pha daàu. Vôùi caùch phaân boá phaân töû nhö treân, caùc chaát nhuõ hoaù seõ hình thaønh neân moät lôùp baûo veä quanh caùc haït phaân taùn giuùp cho heä nhuõ töông ñöôïc beàn vöõng. . Ñaàu phaân cöïc ñaàu khoâng phaân cöïc Kyù hieäu kyù hieäu Hình 1.8 Phaân töû chaát hoaït ñoäng beà maët Glycerol monostearate Nöôùc Daàu chaát hoaït ñoäng beà maët Hình 1.9 Vò trí phaân boá cuûa chaát hoaït ñoäng beà maët tieáp xuùc giöõa hai pha nöôùc-daàu trong heä nhuõ töông Toå chöùc phaân töû cuûa chaát hoaït ñoäng beà maët trong dung dòch: ÔÛ moät noàng ñoä töông ñoái thaáp, caùc chaát beà maët toàn taïi nhö nhöõng monomers trong dung dòch khi entropy cuûa hoãn hôïp lôùn hôn löïc huùt giöõa caùc phaân töû chaát hoaït ñoäng beà maët (Jonsson et al.,1998). Tuy nhieân, khi noàng ñoä cuûa caùc chaát beà maët vöôït qua moät giaù trò tôùi haïn naøo ñoù thì khi ñoù chuùng coù theå töï ñoäng taäp hôïp laïi vaø chuyeån sang nhöõng caáu truùc nhieät ñoäng oån ñònh hôn, ñöôïc bieát ñeán nhö nhöõng hieäp hoäi keo (association colloids), vôùi hình daïng nhö: mixen (micelles), lôùp keùp (bilayers), mixen ñaûo (reverse micelles), muïn nöôùc (vesicles), mixen khoâng hình caàu (nonspherical micelle). . Hình 1.10 Moät soá kieåu caáu truùc tieâu bieåu ñöôïc thaønh laäp töø söï taäp hôïp cuûa caùc chaát hoaït ñoäng beà maët ôû noàng ñoä töông ñoái thaáp Noàng ñoä maø trong ñoù caùc chaát beà maët toàn taïi ôû daïng caùc mixen ñöôïc goïi laø noàng ñoä giôùi haïn taïo mixen (critical micelle concentration), vieát taét laø CMC (Myers, 1988; Lindman, 2001). Nguyeân nhaân cuûa söï hình thaønh mixen laø do hieäu öùng kî nöôùc. Caùc caáu truùc mixen ñöôïc hình thaønh ôû ñaây ñeå giaûm toái thieåu dieän tích tieáp xuùc giöõa caùc ñaàu kî nöôùc cuûa phaân töû chaát hoaït ñoäng beà maët vaø nöôùc. Ôû moät noàng ñoä cao, caùc chaát hoaït ñoäng beà maët toå chöùc taïo neân nhieàu tinh theå chaát loûng nhö hình saùu caïnh, luïc giaùc…. Coù moät söï thay ñoåi ñoät ngoät veà thuoäc tính hoùa, lyù cuûa chaát hoaït ñoäng beà maët khi noàng ñoä cuûa chuùng vöôït quaù möùc CMC, chaúng haïn nhö: söùc caêng beà maët, tính daãn ñieän, tính daøy ñaëc vaø aùp suaát thaåm thaáu. Ñaây laø lyù do maø thuoäc tính cuûa caùc chaát hoaït ñoäng phaân taùn nhö nhöõng monomers thì khaùc vôùi khi noù toàn taïi ôû daïng caùc mixen. Chaúng haïn nhö khi caùc chaát hoaït ñoäng beà maët coù caáu taïo löôõng cöïc thì khi toàn taïi ôû daïng monomers thì coù hoaït tính beà maët cao. Tuy nhieân, khi chuùng toàn taïi ôû daïng mixen thì hoaït tính beà maët thaáp vì beà maët cuûa chuùng bò che ñaäy bôûi caùc nhoùm öa nöôùc. Vì vaäy, ôû döôí noàng ñoä CMC, söùc caêng beà maët cuûa dung dòch seõ giaûm khi taêng noàng ñoä chaát hoaït ñoäng. Noàng ñoä CMC cuûa moät dung dòch phuï thuoäc vaøo caáu truùc hoùa hoïc cuûa chuùng, thaønh phaàn dung dòch, vaø caùc ñieàu kieän khaùc (Jonsson et al.,1998; Lindman, 2001). Noàng ñoä CMC coù khuynh höôùng giaûm khi taêng tính kî nöôùc cuûa chaát hoaït ñoäng beà maët (baèng caùch taêng chieàu daøi ñuoâi hydrocarbon) hay laø giaûm tính öa nöôùc (baèng caùch giaûm bôùt caùc nhoùm ion). Giaù trò caân baèng öa nöôùc öa beùo (HLB): HLB laø moät khaùi nieäm duøng ñeå phaân loaïi caùc chaát hoaït ñoäng beà maët döïa vaøo giaù trò caân baèng öa nöôùc – öa beùo cuûa chuùng, ñoù laø tyû soá giöõa phaàn traêm khoái löôïng caùc nhoùm öa nöôùc vaø phaàn traêm khoái löôïng caùc nhoùm kî nöôùc trong phaân töû. Theo Davis (1994), phöông phaùp thöôøng ñöôïc söû duïng trong thöïc teá ñeå tính giaù trò HLB cuûa moät chaát hoaït ñoäng beà maët laø: HLB = 7 +( chæ soá nhoùm öa nöôùc) - ( chæ soá nhoùm kî nöôùc ) () Moãi nhoùm öa nöôùc hay kî nöôùc ñeàu coù moät chæ soá rieâng cuûa noù, chæ soá naøy ñöôïc xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm. Baûng 1.3 Chæ soá cuûa caùc nhoùm öa nöôùc vaø kî nöôùc (theo Bergenstahl (1997), Friberg (1997) vaø Stauffer (1999)) Töø baûng 1.2 ñaõ cho, laáy toång chæ soá nhoùm öa nöôùc vaø nhoùm kî nöôùc theá vaøo phöông trình () ta tính ñöôïc giaù trò HLB. Ví duï ñoái vôùi Glycerol monostearate, ta tính nhö sau: phaân töû coù 2 nhoùm -OH, 1 lieân keát - O -, 18 nhoùm -CH-, 1 nhoùm -CH, 1 nhoùm -CH. Vaäy : HLB = 7 + 2 1.9 + 1.3 – 20 0.475 = 2.6 Giaù trò HLB cuûa moät chaát hoaït ñoäng beà maët giuùp ta bieát ñöôïc noù” thaân daàu” hay “thaân nöôùc” (hoaø tan ñöôïc trong daàu hay nöôùc), töø ñoù bieát noù ñöôïc söû suïng cho kieåu nhuõ töông naøo, giaù trò HLB thöôøng dao ñoäng 120. Neáu chaát hoaït ñoäng beà maët coù HLB töø 36 thì chuùng ñöôïc söû duïng ñeå oån ñònh heä nhuõ töông nöôùc trong daàu (W/O). Ngöôïc laïi, neáu giaù trò HLB töø 8 18 thì chuùng thích hôïp ñeå oån ñònh caùc heä nhuõ töông daàu trong nöôùc (O / W). Baûng 1.4 Giaù trò HLB cuûa moät soá chaát hoaït ñoäng beà maët Caùc tröôøng hôïp ngoaïi leä: -Moät chaát hoaït ñoäng beà maët coù giaù trò HLB töø 68 thì chuùng khoâng rôi vaøo moät trong hai tröôøng hôïp treân töùc laø khoâng coù söï öu tieân naøo cho pha daàu hoaëc pha nöôùc, chuùng ñöôïc goïi laø taùc nhaân laøm öôùt. -Moät chaát HÑBM coù HLB 18 thì hoaït tính beà maët thaáp, vì chuùng raát kî nöôùc hoaëc raát öa nöôùc. Trong nhöõng tröôøng hôïp naøy, ngöôøi ta thöôøng söû duïng keát hôïp chuùng vôùi nhöõng chaát nhuõ hoaù khaùc. Nhö theá, seõ taêng cöôøng thuoäc tính nhuõ hoaù cuûa chuùng leân raát nhieàu. Trong thöïc teá, ngöôøi ta söû duïng keát hôïp nhieàu chaát nhuõ hoaù thöôøng cho hieäu quaû cao hôn khi duøng moät chaát. Moät trong nhöõng haïn cheá cuûa khaùi nieäm HLB laø khoâng ñeà caäp ñeán vieäc tính naêng cuûa moät chaát nhuõ hoùa coù theå thay ñoåi ñaùng keå bôûi söï thay ñoåi cuûa nhieät ñoä hay nhöõng yeáu toá khaùc (Davis, 1994b, Binks, 1998). Nghóa laø, moät chaát hoaït ñoäng beà maët coù theå duøng ñeå oån ñònh heä nhuõ töông naøy nhöng ôû nhieät ñoä khaùc thì noù ñöôïc duøng ñeå oån ñònh heä nhuõ töông khaùc, maëc duø chuùng coù cuøng caáu taïo hoùa hoïc. Ngoaøi ra, chæ soá HLB toái öu cuûa moät chaát hoaït ñoäng beà maët duøng ñeå oån ñònh heä nhuõ töông coøn phuï thuoäc vaøo loaïi daàu söû duïng. Vì vaäy, caàn xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm chæ soá HLB toái öu cho töøng loaïi daàu khaùc nhau. Hình hoïc phaân töû vaø nhieät ñoä ñaûo pha (PIT): Theo (Israelachvili, 1992, 1994; Kabalanov and Wennerstrom, 1996), hình hoïc phaân töû cuûa moät chaát hoaït ñoäng beà maët ñöôïc moâ taû bôûi heä soá xeáp chaët (packing parameter), kyù hieäu laø P: P= Vôùi v vaø l laàn löôït laø theå tích vaø chieàu daøi cuûa ñuoâi kî nöôùc vaø a laø phaàn dieän tích ngang cuûa ñuoâi öa nöôùc. Khi caùc chaát hoaït ñoäng beà maët lieân keát vôùi nhau, chuùng coù xu höôùng taïo thaønh caùc lôùp ñôn phaân maø coù ñuoâi uoán cong, ñeå taïo hieäu quaû cuûa thoâng soá xeáp chaët. Taïi ñoä cong toái öu (H), thì lôùp ñôn phaân coù naêng löôïng töï do laø thaáp nhaát vaø baát kyø söï thay ñoåi naøo töø ñaây ñeàu caàn cung caáp naêng löôïng. Ñoä cong toái öu (H) cuûa lôùp ñôn phaân phuï thuoäc vaøo heä soá xeáp chaët cuûa chaát hoaït ñoäng beà maët. Khi P=1 thì H=0 : khoâng coù ñoä cong; P1 thì H> 0: ñoä cong toái öu ôû daïng loõm. Vaøi nghieân cöùu cho thaáy caùc mixen daïng hình caàu ñöôïc taïo ra khi p1 xaûy ra söï ñaûo mixen. Moät vaøi caáu truùc ñieån hình ñöôïc taïo bôûi quaù trình töï lieân keát giöõa caùc phaân töû chaát hoaït ñoäng beà maët vôùi nhau ôû noàng ñoä töông ñoái thaáp. Öu ñieåm cuûa heä soá xeáp chaët (P) laø ñaõ ñeà caäp ñeán söï aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä ñeán heä nhuõ töông, chaát hoaït ñoäng beà maët. Hình 1.11 Thuoäc tính hoùa – lyù cuûa chaát hoaït ñoäng beà maët lieân quan ñeán hình hoïc phaân töû cuûa chuùng Nhieät ñoä maø taïi ñoù xaûy ra söï ñaûo mixen goïi laø nhieät ñoä ñaûo pha (PIT) (Shinoda and Kunieda, 1983; Shinoda and Friberg, 1986). Xeùt tröôøng hôïp gia nhieät heä nhuõ töông coù söû duïng chaát nhuõ hoùa ñeå oån ñònh heä nhuõ töông W/O. Khi nhieät ñoä khaù nhoû hôn möùc PIT (20C), heä soá xeáp chaët coù möùc thaáp hôn giaù trò cho tröôùc (P = 1), heä nhuõ töông O/W ñöôùc oån ñònh. Khi nhieät ñoä taêng daàn, ñuoâi öa nöôùc cuûa phaân töû chaát hoaït ñoäng beà maët daàn bò maát nöôùc (dehyrated), laøm cho P taêng daàn ñeán giaù trò 1. Taïi nhieät ñoä ñaûo pha PIT (20C), P =1: heä nhuõ töông bò phaù vôõ do söùc caêng beà maët cuûa caùc haït thuoäc pha phaân taùn cöïc kyø thaáp laøm cho chuùng deã keát hôïp laïi vôùi nhau (Aveyard et al., 1990; Kabalanov and Weers, 1996). Keát quaû laø coù ba pha rieâng bieät: 1 pha chöùa moät löôïng lôùn daàu, 1 pha chöùa moät löôïng lôùn nöôùc (coù chöùa moät soá monomers chaát hoaït ñoäng beà maët), vaø moät pha coù chöùa caùc phaân töû chaát hoaït ñoäng beà maët (caáu truùc lôùp keùp). Khi nhieät ñoä khaù lôùn hôn möùc PIT vaø P >>1 thì luùc naøy xaûy ra söï hình thaønh heä nhuõ töông W/O. Neáu tieáp tuïc taêng nhieät ñoä thì seõ xaûy ra söï giaûm löôïng nöôùc vaø giaûm kích thöôùc cuûa caùc mixen ñaûo. Caùch phaân loaïi chaát hoaït ñoäng beà maët theo caáu truùc hình hoïc, ngaøy nay ñöôïc söû duïng roäng raõi ñeå xaùc ñònh heä nhuõ töông maø chuùng ñöôïc söû duïng ñeå oån ñònh (Kabalanov and Wennerstrom, 1996; Binks, 1998). Hình 1.12 Nhieät ñoä chuyeån pha xuaát hieän khi ñoä cong toái öu cuûa lôùp ñôn phaân töû chaát hoaït ñoäng beà maët laø 0 Giôùi thieäu moät soá nhoùm chaát hoaït ñoäng beà maët tieâu bieåu ñöôïc söû duïng laøm chaát nhuõ hoaù trong coâng nghieäp thöïc phaåm: Baûng 1.5 Moät soá chaát nhuõ hoùa vaø quy ñònh veà chuùng Ghi chuù: NL = not limited (khoâng giôùi haïn) 1- Mono - diglycerides (E 471) Töø naêm 1930 ñeán nay, mono-diglycerides ñöôïc söû duïng laøm chaát nhuõ hoaù. Laàn ñaàu tieân thì mono-diglycerids ñöôïc söû duïng trong saûn xuaát magarine. Thuaät ngöõ monoglycerides thöôøng duøng ñeå chæ caùc chaát hoaït ñoäng beà maët ñöôïc saûn xuaát töø caùc axid beùo vaø glycerol. Tuy nhieân, trong coâng nghieäp hoùa chaát, ñeå thu ñöôïc caùc monoglycerides ngöôøi ta troän hoãn hôïp triglycerides vôùi glycerol, ôû nhieät ñoä 200 – , xuùc taùc laø kieàm theo sô ñoà sau: Hình 1.13 Sô ñoà phaûn öùng taïo mono-diglycerides Tuyø vaøo löôïng glycerol ñöôïc theâm vaøo so vôùi triglycerides maø ta coù theå thu ñöôïc tæ leä caùc thaønh phaàn khaùc nhau : Baûng 1.6 AÛnh höôûng cuûa löôïng glycerin ñeán tæ leä caùc glyceride Löôïng glycerol so vôùi tryglycerit Tryglyceride Diglyceride Monoglyceride (% w/w) (% w/w) (% w/w) (%w/w) Vaø tuyø vaøo nhieät ñoä, ta cuõng coù theå thu ñöôïc tæ leä thay ñoåi giöõa haøm löôïng 1-monoglycerides vaø 2- monoglyceride. Baûng 1.7 AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä ñeán tæ leä caùc monoglycerides Hình 1.14 Caáu taïo phaân töû cuûa glycerol monostearate Hình 1.15 Phuï gia nhuõ hoaù: glycerol monostearat Tham khaûo Thoâng tin veà chaát nhuõ hoaù glycerol monostearat cuûa coâng ty Hoaù chaát Guangzhou Hanglian (Trung Quoác): Daïng boät traéng, cuïc, hoaëc thaønh töøng taûng; Chæ soá Iot (g I/100g) : 2; Giaù trò HLB 3.6~4.2; Nhieät ñoä ñoâng ñaëc 53C; Haøm löôïng acid stearic 2 % ; Asen (%) : 0.0001; Chì (%) : 0.0005; Saét (%) : 0.002. 2- Ester cuûa acid höõu cô vôùi monoglycerides (E 472) Caùc nhoùm hydroxyl töï do trong monoglycerids coù theå bò ester hoaù vôùi caùc acid höõu cô, chaúng haïn nhö acid acetic, acid lactic, acid citric, acid succinic, diacetyl tartaric, hoaëc laø caùc anhydric cuûa chuùng, taïo thaønh caùc este cuûa monoglycerides, hay laø caùc daãn xuaát öa nöôùc hay kî nöôùc cuûa monoglycerids. Caùc chaát beà maët thuoäc daïng naøy bao goàm: Ester cuûa acid Acetic vôùi monoglycerides – ACTEM, (E 472a) Ester cuûa acid Lactic vôùi monoglycerides – LACTEM, (E 472b) Ester cuûa acid Diacetyl tartaric vôùi monoglycerides –DATEM, (E 472d) Ester cuûa acid succinic vôi monoglycerides –SMG, ( E 472e). DATEM LACTEMM SMG Hình 1.16 Coâng thöùc phaân töû cuûa LACTEM, DATEM vaø SMG Do caáu taïo hoaù hoïc cuûa chuùng khaùc nhau neân tính chaát hoaù lyù cuûa chuùng cuõng khaùc nhau raát nhieàu: ACETEM vaø LACTEM laø caùc chaát hoaït ñoäng beà maët daïng khoâng ion trong dung dòch vaø coù giaù trò HLB thaáp, coøn vôùi DATEM vaø CITREM thì toàn taïi ôû daïng ion trong dung dòch vaø coù giaù trò HLB trung bình hoaëc cao. Ñieåm noùng chaûy cuûa chuùng cuõng raát khaùc nhau. Caùc chaát hoaït ñoäng beà maët thuoäc nhoùm naøy ôû daïng loûng hoaëc raén, maøu töø traéng ñeán vaøng nhaït. Baûng 1.8 Nhieät ñoä noùng chaûy cuûa caùc ester cuûa acid höõu cô vôùi monoglycerides Teân hoaù hoïc Nhieät ñoänoùng chaûy (C) Tham khaûo chaát nhuõ hoùa DATEM cuûa coâng ty hoùa chaát Sinochem Lianyungang (Trung Quoác): Hình 1.17 DATEM ôû daïng loûng vaø daïng boät Moâ taû saûn phaåm: Daïng boät hoaëc raén coù maøu traéng ngaø; Chæ soá acid (mgKOH / g): 62 – 76; Chæ soá xaø phoøng hoùa (mgKOH /g): 380-425; Kim loaïi naëng (tính theo chì) % < 0.001; Asen (tính theo asen) % < 0.0003. 3- Ester cuûa acid beùo vôùi polyol (E 475) Moät daïng ester khaùc cuûa chaát hoaït ñoäng beà maët laø ester cuûa polyol vôùi acid beùo. Caùc polyol coù theå laø: polyglycerol, propylene glycol, sorbitan, polyoxyethylene sorbitan vaø sucrose; caùc acid beùo coù maïch cacbon töø 12 -18, coù theå chöùa noái ñoâi (chöa baõo hoaø). Hình 1.18 Coâng thöùc caáu taïo cuûa triglycerol monostearate (PGE) vaø sorbitol monostearate (SMS) Tính hoaø tan vaø nhöõng ñaëc tính chöùc naêng cuûa cuûa ester cuûa polyol vôùi acid beùo phuï thuoäc vaøo kích thöôùc caùc nhoùm öa nöôùc vaø kî nöôùc trong phaân töû: Nhöõng chaát hoaït ñoäng beà maët thuoäc daïng naøy trong phaân töû coù ñaàu polyol lôùn (coù chöùa nhieàu nhoùm –OH) thì phaân taùn ñöôïc trong nöôùc vaø coù soá HLB cao. Ví duï nhö: caùc ester cuûa acid beùo vôiø polyglycerol vaø polyoxyethylene sorbitan. Trong khi caùc chaát thuoäc daïng naøy vôùi ñaàu polyol nhoû (coù chöùa ít nhoùm –OH) seõ hoaø tan ñöôïc trong daàu vaø coù soá HLB thaáp. Ví duï nhö: ester cuûa acid beùo vôùi propylen glycol. Tyû leä öa nöôùc vaø kî nöôùc trong phaân töû coù theå thay ñoåi ñöôïc baèng vieäc thay ñoåi kích thöôùc nhoùm polyol. Do ñoù, chuùng coù theå phaân taùn ñöôïc trong nöôùc vaø hoaø tan ñöôïc trong daàu so vôùi este coù cuøng loaïi acid beùo. Caùc ester cuûa sorbitan vôùi caùc acid beùo thöôøng ñöôïc söû duïng laøm chaát beà maët daïng khoâng ion, hoaø tan toát trong daàu, teân thöông maïi laø “Span“. Trong khi caùc ester cuûa polyoxyethylene sorbitan vôùi caùc acid beùo laïi ñöôïc söû duïng laøm chaát beà maët daïng khoâng ion, phaân taùn toát trong nöôùc vaø döôùi caùi teân thöông maïi “Polysorbate“ hay laø “Tween“. Hai chaát thuoäc daïng naøy thöôøng ñöôïc söû duïng keát hôïp ñeå taêng cöôøng tính oån ñònh cuûa heä nhuõ töông. Tham khaûo veà caùc chaát nhuõ hoaù polysorbate vaø Span cuûa coâng ty hoaù chaát Guangzhou Hanglian (Trung Quoác): Polysorbat (Tween -20/60/80): Daïng chaát loûng nhôùt hay daïng kem, maøu vaøng nhaït Coù vò ñaéng vaø chua, khi caàm leân coù caûm giaùc aám; Khaû naêng hoaø tan: trong nöôùc, ethanol, daàu –môõ; Nhieät ñoä boác chaùy: > 150 C; Nhieät ñoä boác hôi: > 100 C; Giaù trò HLB: 14.9 – 16.7; Nöôùc: < 1%; Chæ soá acid: 1.0; Chæ soá xaø phoøng hoaù: 40 -50; Asen: 3 ppm; Kim loaïi naëng: 10 ppm; Span: Span 60 ôû daïng boät, maøu vaøng nhaït trong khi span 80 ôû daïng loûng maøu vaøng hoå phaùch ñeán naâu, caû hai ñeàu hoaø tan trong dung moâi höõu cô noùng hoaëc daàu; Chæ soá acid: 10; Giaù trò HLB: 4.3; Chæ soá xaø phoøng hoaù: 140 -160; Asen: 3 ppm; Kim loaïi naëng: 10 ppm; Hình 1.19 Tween-20/60/80 vaø Span-60/80 4- Caùc muoái stearoyl lactylate: Stearoyl lactylate laø saûn phaåm cuûa phaûn öùng ester hoaù giöõa caùc acid beùo vaø acid lactic khi coù maët cuûa xuùt hoaëc Ca(OH). Sodium stearoyl lactylate (E 482) kyù hieäu laø (SSL) laø moät chaát hoaït ñoäng beà maët daïng ion, phaân taùn ñöôïc trong nöôùc vôùi giaù trò HLB cao (HLB =20). Trong khi ñoù canxi stearoyl lactylate (E 483) kyù hieäu laø (CSL) cuõng laø moät chaát hoaït ñoäng beà maët daïng ion hoaø tan ñöôïc trong daàu vôùi giaù trò HLB thaáp chæ 5.1. Hình 1.20 Coâng thöùc phaân töû cuûa Sodium Stearoyl lactylate hoaëc canxi Stearoyl lactylate Tham khaûo veà chaát nhuõ hoùa Sodium stearoyl lactylate cuûa coâng ty hoùa chaát Aowei (Trung quoác). Daïng boät maøu traéng ngaø vôùi muøi ñaëc tröng; Phaân taùn trong nöôùc noùng, hoøa tan trong ethanol, daàu hoaëc chaát beùo ôû nhieät ñoä cao; Chæ soá acid (mg KOH/g): 6080; Chæ soá este (mg KOH/g):150190; Haøm löôïng acid lactic toång (%): 31.0 34.0; Haøm löôïng kim loaïi naëng (%)(tính theo chì) 0.001; Asen (%) (tính theo asen) 0.0003. Hình 1.21 Chaát nhuõ hoùa Sodium stearoyl lactylate 5- lecithin (E 322) Lecithin laø chaát hoaït ñoäng beà maët coù nguoàn goác töï nhieân nhö ñaäu naønh, hoa höôùng döông, loøng ñoû tröùng…. Nhieàu thaäp nieân tröôùc ñaây lecithin töø loøng ñoû tröùng ñöôïc söû duïng trong saûn xuaát magarine. Tuy nhieân, vì quaù ñaét neân hieän nay caùc loaïi lecithin coù maët treân thò tröôøng. Haàu heát laø ñöôïc saûn xuaát töø ñaäu naønh vôùi caùi teân thöông maïi Lecithin. Lecithin trong töï nhieân bao goàm hoãn hôïp cuûa caùc phospholipid vaø caùc lipid khaùc, haàu heát phospholipid trong lecithin laø phosphatidylcholin (PC), phosphotidyletanolamine (PE), phosphatidylinositol (PI) vôùi tyû leä töông öùng khoaûng 41%, 34%, 19%; coøn 9% laø cuûa caùc phospholipid khaùc (caùc tæ leä treân coù trong lecithin cuûa ñaäu naønh). Caáu truùc cuûa lecithin bao goàm phaàn öa nöôùc toàn taïi döôùi daïng ion laø moät trong caùc goác PC, PE , PI. Trong khi ñoù thì phaàn kî nöôùc chöùa hai acid beùo. Lecithin trong töï nhieân laø coù giaù trò HLB xaáp xæ 8, vì vaäy chuùng khoâng thích hôïp duøng ñeå oån ñònh heä nhuõ töông O/W hoaëc W/O khi söû duïng ñoäc laäp. Khi söû duïng keát hôïp chuùng vôùi nhöõng chaát nhuõ hoaù khaùc seõ coù hieäu quaû hôn. Ngoaøi ra, lecithin khi ñöôïc thuyû phaân baèng con ñöôøng hoaù hoïc hoaëc enzym ñeå phaù vôõ bôùt caùc phaàn hydro cacbon kî nöôùc seõ taïo thaønh caùc chaát hoaït ñoäng beà maët coù khaû naêng oån ñònh heä nhuõ töông O/W. Hình 1.22 Caùc phospholipid chuû yeáu trong lecithin, trong ñoù R, R laø caùc goác acid beùo Tham khaûo Thoâng tin veà chaát nhuõ hoaù lecithin cuûa coâng ty Hoaù chaát Guangzhou Hanglian ( Trung Quoác ): Moâ taû saûn phaåm: maøu naâu nhaït tôùi naâu, coù theå ôû daïng loûng hoaëc daïng boät vôùi muøi ñaëc tröng, hoaø tan ñöôïc moät phaàn trong nöôùc vaø aceton, hoaø tan ñöôïc trong clorofom, benzen. Khoâng tan trong aceton ít nhaát 62% Chæ soá axít: 20-30 mg KOH/g Khoâng tan trong henxan toái ña 0.5% Ñoä nhôùt (25c) 6000 – 10000 cp Chæ soá peroxit (mg/kg) toái ña 10 Soá teá baøo naám men vaø naám moác toái ña 30 cfu/g Hình 1.23 Lecithin daïng loûng vaø daïng boät 1.4.1.2 Caùc polymer sinh hoïc coù caáu truùc löôõng cöïc (amphiphilic biopoymer) Giôùi thieäu chung: Protein vaø polysaccharides laø nhöõng polymer töï nhieân . Trong ñoù protein ñöôïc caáu taïo töø caùc monomer laø amino acid, coøn polisaccharides ñöôïc caáu taïo töø caùc monosaccharides. Nhöõng ñaëc tính phaân töû cuûa chuùng nhö: coù kích thöôùc vaø khoái löôïng lôùn, tính linh ñoäng, tính aùi vaø kî nöôùc, tính töông taùc… taïo neân caùc thuoäc tính chöùc naêng cuûa moät polymer sinh hoïc trong thöïc phaåm nhö: hoaø tan, coù hoaït tính beà maët, taïo ñaëc, taïo gel…. Caùc thuoäc tính chöùc naêng naøy ñöôïc quyeát ñònh bôûi kieåu, soá löôïng, tuaàn töï saép xeáp caùc monomer. Caùc monomer coù kieåu caáu taïo raát ña daïng veà tính cöïc nhö : ion, khoâng ion, löôõng cöïc. Caû hai loaïi protein vaø polisaccharides ñeàu coù chöùa moät soá löôïng lôùn monomer (töø 20 – 20000), caùc monomer naøy lieân keát ñoàng hoaù trò vôùi nhau vaø chuùng coù theå quay truïc chính moät goùc baát kyø taïo neân caáu taïo baát kyø trong dung dòch. Trong thöïc teá chuùng thöôøng toàn taïi ôû hình daïng sao cho coù naêng löôïng töï do cöïc tieåu. Hình daïng naøy phuï thuoäc vaøo caùc hieän töôïng hoaù - lyù nhö: töông taùc tónh ñieän, töông taùc kî nöôùc, lieân keát hydro, lieân keát van der waals…. Hình daùng ñaëc tröng cuûa caùc polymer sinh hoïc toàn taïi trong dung dòch ôû ba daïng cô baûn sau: daïng caàu (Compact Globular Biopolymer), daïng cuoän thaúng (Rigid Linear Biopolymer), daïng ngaãu nhieân (Flexible Random-coil Biopolymer). Trong ñoù daïng caàu vaø daïng cuoän thaúng thì coù caáu truùc goïn nhöng khoâng linh ñoäng baèng daïng ngaãu nhieân. Daïng ngaãu nhieân Daïng cuoän thaúng Daïng caàu Hình 1.24 Hình daïng ñaëc tröng cuûa caùc polimer sinh hoïc coù caáu truùc löôõng cöïc Trong phaân töû, polysaccharide coøn coù theå phaân nhaùnh trong khi protein thì khoâng. Noùi chung, hình daïng cuûa caùc polymer trong dung dòch raát phöùc taïp, coù theå moät soá vuøng thì ôû daïng caàu, vuøng khaùc - daïng thanh, vuøng khaùc - daïng ngaãu nhieân. Tuy nhieân caùc hình daïng naøy coù theå thay ñoåi neáu chòu söï taùc ñoäng cuûa nhieàu yeáu toá: pH, söï coù maët cuûa caùc ion, thaønh phaàn caùc chaát hoaø tan, nhieät ñoä…. Cuoái cuøng hình daïng, caáu taïo, traïng thaùi, söï keát hôïp laø caùc yeáu toá quyeát ñònh caùc thuoäc tính chöùc naêng cuûa caùc polymer sinh hoïc. Chính vì vaäy maø caùc nhaø khoa hoïc thöôøng quan taâm ñeán ñaëc tröng phaân töû cuûa caùc polyme sinh hoïc trong caùc heä nhuõ töông. Hoaït tính beà maët vaø söï taùc ñoäng laøm oån ñònh heä nhuõ töông: Thöôøng thì caùc polymer sinh hoïc phaûi phaân taùn vaø tan vaøo trong dung dòch vaø sau ñoù thöïc hieän chöùc naêng nhuõ hoaù. Söï sovat hoùa caùc poymer sinh hoïc laø caàn thieát tröôùc khi ñoàng hoaù ñeåø hình thaønh heä nhuõ töông. Quaù trình naøy bao goàm moät soá giai ñoaïn nhö: phaân taùn, thaám öôùt, nôû ra, hoaø tan…. Hieäu quaû hoøa tan phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá: baûn chaát thaønh phaàn (daïng boät, loûng hoaëc raén), kieåu polymer, pH, nhieät ñoä…. Caùc phaàn öa nöôùc Caû protein vaø polysacchareide, trong phaân töû ñeàu coù caùc nhoùm öa nöôùc vaø kî nöôùc. Ví duï ñoái vôùi protein trong phaân töû cuûa chuùng coù moät soá löôïng lôùn caùc nhoùm -NH, -COOH, caùc goác -R ôû daïng töï do. Khi moät polymer sinh hoïc ñöôïc phaân boá ñeán beà maët lieân pha thì caùc nhoùm khoâng cöïc ñöôïc ñònh vò trong pha daàu, coøn caùc nhoùm öa nöôùc thì ñöôïc ñònh vò trong pha nöôùc. Vôùi caùch phaân boá treân giuùp giaûm söï tieáp xuùc giöõa daàu vaø nöôùc – giaûm löïc caêng maët ngoaøi, hình thaønh maøng baûo veä cho caùc gioït nhoû choáng laïi söï keát tuï. Hình daïng caùc polymer vaø thuoäc tính hoaù lyù cuûa maøng baûo veä phuï thuoäc vaøo caáu truùc phaân töû vaø caùc töông taùc cuûa chuùng (Das and Kinsella, 1990; Dickinson, 1992…). Caùc polymer sinh hoïc coù caáu truùc löôõng cöïc daïng ngaãu nhieân vaø daïng cuoän thanh phaân boá moät caùch linh hoaït giöõa beà maët pha daàu vaø pha nöôùc vaø caùc vuøng töï do, taïo neân maøng baûo veä coù caáu truùc daøy vaø heä nhuõ töông ôû ñaây seõ coù ñoä nhôùt thaáp; trong khi ñoù caùc caáu truùc daïng caàu phaân boá vaø saép xeáp moät caùch chaäm chaïp, taïo neân maøng baûo veä xung quanh caùc gioït nhoû coù caáu truùc moûng vaø heä nhuõ töông ôû ñaây seõ coù ñoä nhôùt cao. Ñieàu naøy coù theå thaáy trong thöïc teá laø caùc maøng baûo veä caùc gioït nhoû hình thaønh bôûi caùc protein hình caàu beàn vöõng hôn bôûi caùc protein ôû hai daïng kia. Caùc phaàn kî nöôùc Daïng ngaãu nhieân Daïng caàu Nöôùc Daàu Hình 1.25 Caáu truùc cuûa caùc maøng baûo veä caùc gioït nhoû phuï thuoäc vaøo caáu truùc phaân töû vaø caùc töông taùc cuûa caùc polymer sinh hoïc Caùc polymer sinh hoïc Hình 1.26 Vò trí phaân boá cuûa caùc polymer sinh hoïc giöõa hai pha daàu vaø nöôùc Daàu Nöôùc Moät soá polymer sinh hoïc thöôøng ñöôïc söû duïng laøm phuï gia oån ñònh heä nhuõ töông thöïc phaåm: Nhieàu heä nhuõ töông thöïc phaåm ñöôïc oån ñònh bôûi caùc polymer sinh hoïc coù hoaït tính beà maët, chuùng phaân boá xung quanh caùc gioït phaân taùn vaø taïo thaønh maøng baûo veä. Trong saûn xuaát thöïc phaåm thì caùc polymer sinh hoïc naøy thöôøng laø thaønh phaàn coù saün trong moät soá loaïi thöïc phaåm chaúng haïn nhö: protein trong söõa, tröùng coù khaû naêng nhuõ hoùa…. Moät soá polymer sinh hoïc ñöôïc saûn xuaát ra töø caùc nguoàn thöïc phaåm noùi treân, chuùng ñöôïc tinh saïch ñeå ñaûm baûo moät soá chæ tieâu naøo ñoù ñeå ñöôïc xem nhö laø moät phuï gia, chaúng haïn nhö gelatin, gum arabic…. Protein Nhöõng maøng baûo veä caùc gioït phaân taùn ñöôïc hình thaønh bôûi caùc protein thöôøng coù caáu truùc töông ñoái moûng vaø ñöôïc tích ñieän. Cô cheá laøm oån ñònh bôûi caùc protein laø söï ñaåy ñieän tích giöõa caùc gioït phaân taùn, maët khaùc caùc protein ñaëc bieät nhaïy caûm vôùi caùc giaù trò pH ñaúng ñieän vaø cöôøng ñoä ñieän tích coù maët trong dung dòch. Chính vì lí do naøy maø heä nhuõ töông seõ khoâng beàn vöõng khi ñöôïc oån ñònh bôûi caùc protein taïi pH ñaúng ñieän vaø khi cöôøng ñoä ñieän tích vöôït quaù möùc giôùi haïn. Ñaëc bieät ñoái vôùi protein hình caàu, caáu truùc cuûa chuùng seõ thay ñoåi nhieàu khi xöû lyù baèng nhieät ñoä ñeå loä ra caùc nhoùm chöùc trong phaân töû cuûa chuùng, khi ñoù coù theå xaûy ra söï keát tuï caùc gioït phaân taùn. Thöïc teá, caùc nhaø coâng ngheä ñaõ thieát laäp moät soá phöông phaùp caûi thieän ñöôïc thuoäc tính nhuõ hoaù cuûa protein bao goàm: thuyû phaân moät soá nhoùm peptid, thay ñoåi caáu truùc cuûa protein bôûi hoaù chaát, vaät lyù, enzym, di truyeàn hoïc hoaëc pha troän chuùng vôùi moät soá thaønh phaàn khaùc… Caùc phöông phaùp naøy ñöôïc xem laø hôïp vôùi caùc quy ñònh trong coâng ngheä thöïc phaåm. Caùc chaát nhuõ hoaù töø protein thöïc phaåm raát ña daïng döïa vaøo nguoàn goác tính chaát ta coù theå phaân laøm 4 nhoùm: protein söõa, protein tröùng, protein caù vaø thòt, protein thöïc vaät. Tuy nhieân ngoaøi Gelatin thì nhieàu loaïi protein khaùc chöa coù maët trong danh muïc phuï gia. Trong phaàn döôùi ñaây, chuùng toâi cuõng seõ giôùi thieäu veà moät soá protein coù chöùc naêng nhuõ hoaù trong thöïc phaåm. Protein töø söõa Moät soá protein töø söõa ñöôïc söû duïng laøm chaát nhuõ hoùa trong thöïc phaåm nhö: moät soá loaïi nöôùc uoáng, kem, nöôùc soát…. Coù theå chia chaát nhuõ hoùa töø protein söõa laøm 2 nhoùm chính: Casein (~80 wt%) vaø whey protein (~20 wt%). Casein coù theå thu ñöôïc baèng caùch ñoâng tuï söõa coøn whey protein laø saûn phaåm ñöôïc thu nhaän töø quaù trình taùch huyeát thanh trong saûn xuaát phoâ mai. Söï keát tuûa casein coù theå thu ñöôïc baèng caùch ñieàu chænh pH gaàn ñieåm ñaúng ñieän (~4.6) cuûa casein hay baèng caùch xöû lyù vôùi enzym rennet. Enzym naøy seõ caét caùc phaàn öa nöôùc cuûa kappa casein, coù vai troø oån ñònh caùc mixen casein. Neáu söï keát tuûa baèng acid thì casein vaø whey protein thu ñöôïc goïi laø “acid casein” vaø “acid whey”, coøn neáu keát tuûa söû duïng enzym thì casein vaø whey protein goïi laø “rennet casein” vaø “sweet whey”. Caùc chaát nhuõ hoùa coù nguoàn goác töø söõa ñöôïc söû duïng trong thöïc phaåm, bao goàm söõa nguyeân (whole milk), casein vaø whey proteins. Caùc thaønh phaàn naøy ñöôïc baùn döôùi daïng boät, coù maøu kem nhaït tôùi traéng vaø coù muøi nheï. Nhöõng boät naøy chöùa moät haøm löôïng protein (25-80%) hoaëc laø protein tinh (>90%). Tuy nhieân nhöõng thaønh phaàn naøy quaù ñaét ñeå söû duïng chuùng nhö moät thaønh phaàn chaát nhuõ hoùa trong coâng nghieäp thöïc phaåm, thöôøng chæ söû duïng chuùng trong nghieân cöùu. Coù 4 kieåu protein chính trong casein: (~44%), (~11%), (~32%) vaø (~11%). Nhìn chung, nhöõng phaân töû protein naøy coù caáu truùc töông ñoái ngaãu nhieân vaø linh hoaït. Phaân töû casein cuõng chöùa nhöõng vuøng khoâng phaân cöïc vaø nhöõng vuøng tích ñieän cao. Caùc yeáu toá naøy ñoùng vai troø chính trong vieäc xaùc ñònh caáu taïo phaân töû vaø thuoäc tính chöùc naêng cuûa chuùng trong thöïc phaåm (Dalgleish, 1997b). ÔÛ traïng thaùi töï nhieân, casein toàn taïi döôùi daïng chuøm phaân töû phöùc taïp goïi laø mixen vaø coù ñöôøng kính töø 50250 nm, moät phaàn lieân keát vôùi nhau baèng caùc lieân keát ion (chaúng haïn nhö calcium phosphate). Moät soá teân casein thöông maïi bao goàm: sodium caseinate, calcium caseinate, acid casein, rennet casein. Khi duøng casein ñeå oån ñònh heä nhuõ töông, taïi caùc giaù trò pH töø 3.55.3 vaø noàng ñoä muoái cao, casein seõ maát hoaït tính nhuõ hoùa (Srinivasan et al., 2000; Ye and Singh, 2001). Casein beàn nhieät hôn laø whey protein. Whey protein cuõng laø hoãn hôïp phöùc taïp cuûa nhieàu protein. Trong ñoù caùc thaønh phaàn ñaùng löu yù laø:-lactoglobulin (~55%), -lactalbumin (~24%), serum albumin (~5%) vaø immunoglobulins (~15%). Thoâng thöôøng -lactoglobulin quyeát ñònh ñaëc tính chöùc naêng cuûa whey protein vì noù thaønh phaàn töông ñoái lôùn vaø coù nhöõng thuoäc tính hoùa, lyù ñaëc bieät. Khi söû duïng whey protein ñeå laøm oån ñònh heä nhuõ töông thì caàn löu yù taïi nhöõng noàng ñoä muoái cao, giaù trò pH ~45.5 vaø ôû caùc nhieät ñoä cao thì hoaït tính nhuõ hoùa cuûa whey protein seõ maát. b- Protein töø tröùng Caùc thaønh phaàn töø loøng traéng tröùng coù taùc duïng oån ñònh heä boït, coøn loøng ñoû tröùng coù khaû naêng oån ñònh heä nhuõ töông. Thaønh phaàn laøm oån ñònh heä nhuõ töông laø lecithin. Khaû naêng laøm oån ñònh heä nhuõ töông cuûa loøng ñoû tröùng seõ giaûm trong khoaûng pH töø 3 9 vaø khi noàng ñoä muoái cao. c- Protein töø thöïc vaät Ñaäu vaø nguõ coác chöùa moät soá protein coù khaû naêng oån ñònh heä nhuõ töông. Trong ñoù protein coù nguoàn goác töø ñaäu naønh ñöôïc nghieân cöùu öùng duïng roäng raõi, cheá phaåm laøm oån ñònh heä nhuõ töông coù nguoàn goác töø ñaäu naønh laø protein isolat. d- Protein töø caù vaø thòt Caù vaø thòt chöùa moät soá löôïng lôùn protein coù khaû naêng laøm oån ñònh heä nhuõ töông nhö: gelatin, myosin, actomyosin, actin vaø moät vaøi loaïi protein cô töông. Tuy nhieân, ngoaøi gelatin thì khaû naêng nhuõ hoùa cuûa caùc protein cô khoâng ñöôïc cao. Gelatine (E 441): Laø phuï gia nhuõ hoùa ñöôïc tinh cheá töø caù vaø thòt, ñaây laø moät protein coù troïng löôïng phaân töû töông ñoái lôùn. Ñeå thu nhaän gelatin ngöôøi ta ñun soâi collagen vôùi söï coù maët cuûa acid (collagen A) hoaëc kieàm (collagen B). Collagen A vaø B coù ñieåm ñaúng ñieän khoaûng 79. Caáu truùc collagen thöôøng toàn taïi ôû daïng cuoän ngaãu nhieân ôû nhieät nhieät ñoä cao, coøn ôû nhieät ñoä thaáp thì ôû daïng xoaén oác. Gelatin ñöôïc bieát ñeán nhö laø moät chaát hoaït ñoäng beà maët coù khaû naêng oån ñònh heä nhuõ töông O/W. Ñaëc ñieåm cuûa gelatin laø khi söû duïng ñoäc laäp thì khaû naêng nhuõ hoùa seõ khoâng cao. Thöïc teá thaáy raèng, khi söû duïng chuùng laøm chaát nhuõ hoùa trong quaù trình ñoàng hoùa thì heä nhuõ töông taïo ra coù kích thöôùc caùc gioït phaân taùn töông ñoái lôùn (Dickinson and Lopez, 2001; Lobo, 2002). Ngöôøi ta thöôøng duøng caùc phöông phaùp gaén theâm caùc nhoùm kî nöôùc hoaëc laø keát hôïp chuùng vôùi caùc chaát nhuõ hoùa daïng ion ñeå taêng cöôøng tính nhuõ hoùa. Ngoaøi ra, gelatin chính laø moät hôïp chaát keo öa nöôùc vaø coù khaû naêng taïo ñaëc vaø taïo gel neân chuùng cuõng coù chöùc naêng oån ñònh heä nhuõ töông. Hình 1.27 Gelatin ôû daïng boät Polysaccharides Gum arabic (E 414): Laø loaïi gum coù chöùc naêng nhö laø chaát nhuõ hoùa vaø chaát taïo keo. Gum arabic ñöôïc söû duïng roäng raõi trong coâng nghieäp ñoà uoáng. Chuùng coù nguoàn goác töø caây Acacia ôû chaâu Phi, phaàn lôùn laø ôû Sudan. Ñoù laø loaïi chaát loûng dính ró töø thaân vaø nhaùnh caây Acacia. Gum arabic thöôøng laø hoãn hôïp polysaccharides phöùc taïp, chuùng chöùa galactopyranose (44%), arabino-pyranose vaø furanose (25%), rhamnopyranose (14%), acid glucuropyranosyl uronic (15.5%), acid 4-omethylglucuropyranosyl uronic (1.5%). Ngoaøi ra, trong thaønh phaàn cuõng chöùa ñöïng moät löôïng nhoû protein (2%). Daïng thöông maïi cuûa gum arabic bao goàm hai loaïi baét nguoàn töø hai loaøi Acacia khaùc nhau: Acacia senegal (L) vaø Acacia seyal (fam. Leguminosae). Baûng 1.9 Ñaëc ñieåm cuûa gum arabic töø Acacia Senegal vaø Acacia seyal Thaønh phaàn hoùa hoïc (%) Acacia senegal Acacia seyal Galactose Arabinose Rhamnose Acid glucuronic Acid 4 - o methylglucuronic Nitrogen Goùc quay cöïc (ñoä) Khoái löôïng phaân töû (Da) 44 27 13 14.5 1.5 0.36 -30 380,000 38 46 4 6.5 5.5 0.15 +51 850,000 Trong phaàn döôùi ñaây, chuùng toâi seõ giôùi thieäu veà caáu truùc cuûa Acacia senegal. Phaân tích carbohydrate cho thaáy nhöõng thaønh phaàn cuûa loaïi gum naøy (töông öùng vôùi 3 peak treân quang phoå haáp thu töû ngoaïi) ñeàu coù caáu truùc phaân nhaùnh cao bao goàm moät maïch chính laø caùc lieân keát – 1, 3 – D – galactose vaø phaân nhaùnh keùo daøi baèng caùc lieân keát 3 – vaø 6 – galactose vaø 3 – arabinose. Rhamnose vaø acid glucuronic naèm ôû ngoaøi rìa cuûa phaân töû ñeåø keát thuùc moät vaøi nhaùnh (hình 16). Phaàn chính (peak 1) thöôøng chöùa <1% protein. Phaàn töông öùng vôùi peak 2 coù löôïng protein chieám khoaûng 10%. Khi thaønh phaàn naøy bò phaân caét bôûi caùc enzyme phaân giaûi protein thì noù seõ trôû neân coù caáu truùc “ñan hoa”, khi ñoù moät soá thaønh phaàn carbonhydrate vôùi khoái löôïng khoaûng 250000 lieân keát vôùi nhöõng chuoãi polypeptide (hình 17). Phaàn töông öùng vôùi peak 3 chöùa haøm löôïng acid glucuronic thaáp hôn hai phaàn coøn laïi vaø löôïng protein chieám 20-50%. Vì phaàn naøy khoâng bò aûnh höôûng döôùi taùc ñoäng cuûa enzyme phaân giaûi protein neân ngöôøi ta cho raèng thaønh phaàn chöùa protein cuûa noù naèm trong vuøng trung taâm phaân töû. Khaùc vôùi caùc acid amin chuû yeáu cuûa phaàn töông öùng vôùi peak 1 vaø 2 laø hydroxyproline vaø serin, thaønh phaàn acid amin chuû yeáu ñoái vôùi phaàn töông öùng peak 3 laïi laø aspartic, serine, leucine vaø glycine. Caû ba phaàn ñeàu taùc ñoäng laãn nhau vaø coù phaûn öùng vôùi thuoác thöû Yariv, do ñoù coù theå phaân chuùng vaøo loaïi hôïp chaát arabinogalactan-protein (AGPs). Hình 1.28 Caáu truùc phaân nhaùnh cuûa Acacia senegal Chuù thích- A: arabinosyl; voøng troøng ñaäm: lieân keát 3 – galactose (galactose gaén); voøng troøn nhaït: lieân keát 6 – galactose (galactose hoaëc glucuronic acid gaén vaøo cuoái nhoùm); R: rhamnose-glucuronic acid; R: galactose-3 arabinose; R: arabinose-3 arabinose-3 arabinose Hình 1.29 Söï phaân boá khoái löôïng phaân töû cuûa Acacia senegal vaø seyal gums bôûi pheùp ghi saéc kyù söû duïng tia UV taïi böôùc soùng 206 nm Caáu truùc nhaùnh carbon hydrat phaân töû löôïng - 250000 Chuoãi polypedtide Hình 1.30 Caáu truùc “ñan hoa” cuûa phaân töû gum Acacia Senegal Tính chaát coâng ngheä quan troïng cuûa gum Arabic laø khaû naêng hoaït ñoäng nhö moät nhuõ hoaù cho tinh daàu vaø höông thôm. Nhö ñaõ bieát, caùc hôïp phaàn coù phaân töû löôïng lôùn giaøu protein seõ haáp phuï moät caùch choïn loïc leân treân beà maët cuûa caùc gioït daàu nhoû. Ngöôøi ta döï ñoaùn raèng caùc chuoãi polypeptide kî nöôùc haáp phuï vaø giöõ chaët caùc phaân töû treân beà maët trong khi nhöõng thaønh phaàn carbohydrate öùc cheá söï taïo boâng vaø söï keát laïi thoâng qua löïc tónh ñieän vaø löïc boá trí caùc nguyeân töû trong khoâng gian (hình 1.28). Vì chæ coù moät phaàn gum tham gia vaøo quaù trình nhuõ hoaù neân noàng ñoä gum caàn thieát ñeå taïo nhuõ lôùn hôn raát nhieàu so vôùi noàng ñoä cuûa protein nguyeân chaát. Ví duï: ñeå taïo nhuõ töông tinh daàu cam 20% thì caàn noàng ñoä gum Arabic laø 12%. Moät khi ñaõ hình thaønh thì heä nhuõ töông seõ ñaït ñöôïc traïng thaùi beàn trong moät thôøi gian daøi maø khoâng coù daáu hieäu bò keát tuï laïi. Hình 1.31 Giaûn ñoà moâ taû söï haáp phuï caùc gioït daàu treân beà maët phaân töû gum Arabic Tham khaûo Gum arabic cuûa coâng ty Shandong Runyuan (Trung quoác) Hình 1.32 Gum arbic ôû daïng vieân Moâ taû saûn phaåm: Ñoä tinh khieát: 99.5% min ñoái vôùi haït lôùn vaø 99.8% min ñoái vôùi boät ; Ñoä aåm: 15% max ñoái vôùi haït vaø 10 % max ñoái vôùi boät; Tro toång: 5% max ñoái vôùi boät vaø 6% max ñoái vôùi boät; pH: 46; ñoä nhôùt khi hoøa tan vaøo nöôùc 40 80 cps ñoái vôùi haït vaø 40 70 cps ñoái vôùi boät; Arsen: 3ppm max; Chì: 10ppm max; Toång haøm löôïng kim loaïi naëng: 20 mg/kg; Khoâng chöùa chaát ñaéng, chua vaø tinh boät. Tinh boät bieán tính: Tinh boät töï nhieân coù thuoäc tính hoaït ñoäng beà maët raát thaáp. Ngöôøi ta coù theå saûn xuaát tinh boät bieán tính baèng caùc phöông phaùp hoùa hoïc, gaén theâm caùc nhoùm kî nöôùc doïc theo maïch cuûa chuùng. Khi ñoù khaû naêng hoaït ñoäng beà maët cuûa tinh boät seõ taêng leân nhieàu (Trubiano, 1995). Ngöôi ta thöôøng söû duïng nhaát laø daãn xuaát octenyl succinate cuûa loaïi ngoâ saùp (waxy-maize). Chuùng bao goàm caùc nhoùm amylopectin ñaõ ñöôïc gaén theâm caùc nhoùm khoâng cöïc. Khi söû duïng chuùng laøm chaát nhuõ hoùa thì caùc nhoùm khoâng cöïc seõ ñònh höôùng veà pha daàu vaø caùc nhoùm öa nöôùc doïc theo maïch seõ ñònh höôùng veà pha nöôùc vaø choáng laïi söï keát tuï cuûa caùc gioït phaân taùn. Caùc heä nhuõ töông ñöôïc oån ñònh bôûi tinh boät bieán tính thì beàn trong moät khoaûng pH roäng töø 39, noàng ñoä ion cao (025 mM CaCl) vaø khoaûng nhieät ñoä töø 3090C. So saùnh vôùi gum arabic thì tinh boät bieán tính coù moät soá ñieåm chung veà hoaït tính beà maët vì phaàn öa nöôùc bao goàm caùc thaønh phaàn carbohydrat vaø phaàn kî nöôùc bao goàm caùc nhoùm khoâng cöïc ñöôïc gaén vaøo. Vì vaäy ñeå söû duïng coù hieäu quaû cao thì caàn boå sung vôùi noàng ñoä töông ñoái lôùn. Chaúng haïn, khi caàn oån ñònh 12% wt nhuõ töông O/W thì caàn theâm vaøo 12% tinh boät bieán tính (Tse and Reineccius, 1995). Caùc tinh boät bieán tính ñöôïc söû duïng roäng raõi trong coâng nghieäp ñoà uoáng. Cellulose bieán tính: Cellulose töï nhieân khoâng thích hôïp söû duïng nhö laø moät chaát nhuõ hoùa, vì coù caùc lieân keát hydro giöõa caùc phaân töû. Ñaây laø nguyeân nhaân laøm cho cellulose khoâng tan trong dung dòch. Coù moät soá phöông phaùp xöû lyù cellulose ñeå söû duïng chuùng nhö laø moät chaát nhuõ hoùa. Nhöõng chaát hoaït ñoäng beà maët coù daãn xuaát töø celluloses thöôøng ñöôïc söû duïng laø: methyl cellulose (MC), hydroxypropyl cellulose (HPC) vaø methyl hydroxypropyl cellulose (MHPC). Caùc loaïi polymer khoâng ion naøy coù theå hoøa tan ñöôïc trong nöôùc laïnh. Nhöng chuùng coù theå khoâng tan khi ñöôïc ñun ñeán nhieät ñoä tôùi haïn khoaûng töø 5090C. Öu ñieåm noåi baät cuûa chuùng laø coù theå duøng ñeå oån ñònh heä nhuõ töông trong khoaûng pH raát roäng töø 211, noàng ñoä muoái cao vaø ôû nhöõng nhieät ñoä raát laïnh: nhieät ñoä ñoâng vaø raõ ñoâng. Vì theá, söû duïng chuùng laø moät giaûi phaùp toát trong moät soá thöïc phaåm. Moät soá polysaccharides khaùc: Moät soá nghieân cöùu cho thaáy, moät soá loaïi polysaccharides coù khaû naêng giaûm ñöôïc söùc caêng beà maët vaø oån ñònh heä nhuõ töông ví duï nhö laø: galactomannans, pectin, chitosan (Garti and Reichman, 1993; Schmitt et al., 1998; Huang et al., 2001; Dickinson, 2003; Leroux et al., 2003). Tuy vaäy vaãn coù moät soá tranh luaän veà moái lieân quan giöõa phaân töû vaø khaû naêng hoaït ñoäng beà maët cuûa chuùng. Khaû naêng laøm beàn nhuõ töông cuûa chuùng coù theå laø do chuùng coù tính hoaït ñoäng beà maët hoaëc khaû naêng laøm ñaëc pha lieân tuïc. Hoãn hôïp polysaccharides vaø protein Protein coù öu theá söû duïng cho nhöõng nhuõ töông coù kích thöôùc haït phaân taùn töông ñoái beù vôùi noàng ñoä thaáp so vôùi polysaccharides. Trong khi ñoù, polysaccharides thì coù öu theá söû duïng trong moät phaïm vi roäng cuûa caùc ñieàu kieän cuûa heä: pH, löïc ion, nhieät ñoä (ôû nhöõng nhieät ñoä raát laïnh) (McClements, 2004). Vì vaäy, neáu söû duïng keát hôïp protein vaø polysaccharide thì coù lôïi hôn laø khi söû duïng ñoäc laäp (Dickinson, 1993, 1995, 2003; Benichou et al., 2002b). Khi söû duïng keát hôïp thì chuùng seõ hoã trôï laãn nhau. Gum arabic laø moät ví duï ñieån hình cuûa hoãn hôïp polysaccharides – protein coù trong töï nheân, ñöôïc söû duïng roäng raõi trong coâng nghieäp thöïc phaåm. CAÙC CHAÁT OÅN ÑÒNH Caùc chaát oån ñònh coù baûn chaát laø caùc chaát keo öa nöôùc. Caùc chaát loaïi naøy bao goàm protein vaø polysacchairdes. Tính chaát coâng ngheä cuûa caùc chaát keo öa nöôùc laø coù khaû naêng taïo ñaëc vaø taïo gel neân chuùng ñöôïc söû duïng laøm beàn vaø laøm oån ñònh caáu truùc cuûa caùc loaïi thöïc phaåm. Ví duï: laøm beàn heä nhuõ töông hay oån ñònh traïng thaùi lô löûng cuûa heä huyeàn phuø trong moät soá loaïi thöùc uoáng. Baûng 1.10 Moät soá keo öa nöôùc phoå bieán trong coâng nghieäp thöïc phaåm Nguoàn goác Caùc loaïi keo Thöïc vaät -Töø thöïc vaät: cellulose, pectin, tinh boät - Nhöïa caây: gum arabic, gum karaya, gum ghatti, gum tragacanth - Haït: guar gum, locust bean gum, tara gum, tamarind gum - Konjac Mannan Ñoäng vaät Gelatin, caseinate, huyeát thanh söõa, chitosan Vi sinh vaät Xanthan gum, curdlan, dextran, gellan gum, cellulose Taûo -Taûo ñoû: agar, carrageenan -Taûo naâu: alginate Baûng 1.11 Toùm taét moät soá chöùc naêng taïo ñaëc vaø taïo gel cuûa caùc keo öa nöôùc thöôøng söû duïng trong heä nhuõ töông thöïc phaåm Loaïi keo öa nöôùc Caáu taïo Tính tan Chöùc naêng Cô cheá taäp hôïp Löu yù Carrageenan ,, -Laø ion -Caáu truùc thaúng -phaân töû löôïng :200400kDa -Nöôùc noùng -Nöôùc laïnh -Taïo ñaëc -Taïo gel -Lieân hôïp xoaén laïi -Laøm laïnh -Bieán tính thuaän nghòch -Khoâng beàn vôùi acid Agar -Khoâng laø ion -Caáu truùc thaúng -Phaân töû löôïng :80140kDa -Nöôùc noùng -Taïo ñaëc -Taïo gel -Lieân hôïp xoaén laïi -Laøm laïnh -Bieán tính thuaän nghòch Alginate -Laø ion -Caáu truùc thaúng -Phaân töû löôïng: 32200kDa -Nöôùc noùng hoaëc khi Ca thaáp -Taïo ñaëc -Taïo gel -Khi coù Ca -Laøm laïnh -Bieán tính thuaän nghòch -OÅn ñònh vôùi moät soá acid -Caùc ion ña hoùa trò phaûi boå sung töø töø Pectin -LM -HM -Laø ion -Caáu truùc thaúng -phaân töû löôïng 5150kDa -Laø ion -Caáu truùc thaúng -phaân töû löôïng 5150kDa -Nöôùc noùng -Nöôùc laïnh (noàng ñoä Ca thaáp) -Nöôùc noùng -Nöôùc laïnh (noàng ñoä Ca thaáp) -Taïo ñaëc -Taïo gel -Coù maët Ca -Laøm laïnh -Bieán tính thuaän nghòch -Acid+ñöôøng -Laøm laïnh -Bieán tính thuaän nghòch -OÅn ñònh vôùi acid -thoaùi hoùa khi ñun noùng taïi pH>5 Baûng 1.11 (tieáp theo) Loaïi keo öa nöôùc Caáu taïo Tính tan Chöùc naêng Cô cheá taäp hôïp Löu yù Seed gum -Guar gum -LBG -Khoâng laø ion -Caáu truùc thaúng -Khoâng laø ion -Caáu truùc thaúng -Nöôùc noùng -Nöôùc laïnh -Nöôùc noùng -Taïo ñaëc -Taïo ñaëc -Taïo gel -Lieân hôïp xoaén laïi -Laøm laïnh ñoâng -Bieán tính thuaän nghòch -Ít oån ñònh khi coù maët acid -Ít oån ñònh khi coù maët acid Xanthan gum -Caáu truùc thaúng -Laø ion -Phaân töû löôïng 2500kDa -Nöôùc noùng -Nöôùc laïnh -Taïo ñaëc -Taïo gel -Lieân hôïp xoaén laïi -Laøm laïnh -Bieán tính thuaän nghòch -Acid, kieàm, nhieät -OÅn ñònh trong ñieàu kieän raõ ñoâng Gellan gum -Caáu truùc thaúng -Laø ion -Nöôùc noùng -Nöôùc laïnh (ít caùc ion hoùa trò 2) -Taïo ñaëc -Taïo gel -Lieân hôïp xoaén laïi+muoái -Laøm laïnh -Bieán tính thuaän nghòch -Ít oån ñònh khi coù maët acid -Gel trong suoát -Gel ñöôïc taïo thaønh khi coù maët caùc ion ña hoùa trò vaø coù theå laø vkhoâng thuaän nghòch Baûng 1.11 (tieáp theo) Loaïi keo öa nöôùc Caáu truùc Tính tan Chöùc naêng Cô cheá taäp hôïp Löu yù Daãnxuaát cuûa cellulose: -Methyl cellulose vaø methyl hydroxypropyl cellulose -Hydroxypropyl cellulose -CMC -Methyl carbon cellulose -Thaúng -Khoâng laø ion -Thaúng -Khoâng laø ion -Thaúng -Laø ion -Tinh theå nhoû -Nöôùc laïnh -Nöôùc laïnh -Khoâng tan -Taïo ñaëc -Taïo gel -Taïo ñaëc -Taïo ñaëc -Taïo gel -Taïo ñaëc -Taïo gel -Maát nöôùc -Gia nhieät -Thuaän nghòch -Nhieät ñoä taïo gel~5090C -Keát tuûa -T ~4045C -Keát hôïp vôùi muoái -Gel daïng haït -Acid vaø base -Nhieät -Raõ ñoâng -Acid vaø base -Nhieät -Raõ ñoâng -Acid vaø base -Nhieät -Raõ ñoâng -Acid vaø base -Nhieät -Raõ ñoâng Tinh boät -Töï nhieân -Bieán tính -Haït nhoû -Khoâng ion -Thaúng/phaân nhaùnh -Khoâng laø ion -Nöôùc noùng -Nöôùc noùng -Nöôùc laïnh -Taïo ñaëc -Taïo gel -Taïo ñaëc -Taïo gel -Tröông nôû caùc haït nhoû -Gia nhieät -Khoâng thuaän nghòch -Lieân hôïp xoaén laïi -Laøm laïnh -Thuaän nghòch -Khoâng trong suoát -Caùc tinh boät bieán tính ñöôïc söû duïng cho nhieàu öùng duïng khaùc nhau Baûng 1.11 (tieáp theo) Loaïi keo öa nöôùc Caáu taïo Tính tan Chöùc naêng Cô cheá taäp hôïp Löu yù Gelatin -Caáu truùc thaúng -Löôõng tính -Löôõng cöïc -Nöôùc laïnh -Taïo ñaëc -Taïo gel -Taïo xoaén -Laøm laïnh -Bieán tính thuaän nghòch -Gel trong suoát Casein -Caáu truùc thaúng -Löôõng tính -Löôõng cöïc -Nöôùc aám -Nöôùc laïnh -Taïo ñaëc -Taïo gel -Bôûi enzym rennet -Ñieåm ñaúng ñieän -Coù maët Ca -Alcohol -Gel ñuïc Protein hình caàu -Caáu truùc thaúng -Löôõng tính -Löôõng cöïc -Nöôùc aám -Nöôùc laïnh -Taïo ñaëc -Taïo gel -Kî nöôùc -Laøm laïnh -Bieán tính thuaän nghòch -Gel trong suoát hoaëc môø phuï thuoäc vaøo pH hoaëc muoái Theo caùc nhaø coâng ngheä thì caùc chaát keo öa nöôùc khoâng phaûi laø chaát nhuõ hoùa, töùc laø khoâng töï ñoäng haáp thuï giöõa beà maët hai pha daàu – nöôùc, nhöng chuùng coù khaû naêng taêng cöôøng tính nhôùt vaø giaûm söï löu ñoäng cuûa caùc phaân töû trong heä nhuõ töông ñieàu naøy seõ giaûm söï keát tuï cuõng nhö söï laéng gaïn cuûa caùc phaân töû, töø ñoù coù yù nghóa cho söï oån ñònh laâu daøi cuûa moät heä nhuõ töông. Trong soá caùc chaát keo öa nöôùc thì coù moät soá nhö gum arabic, gelatin, carbonxymethyl cellulose… coù tính chaát nhuõ hoùa. Noùi chung caùc chaát keo öa nöôùc thì coù phaân töû löôïng lôùn vaø ñoùng vai troø laø chaát taïo caáu truùc. Ñaëc tính taïo ñaëc: Ñöôïc theå hieän qua khaû naêng laøm taêng ñoä nhôùt cuûa pha lieân tuïc trong caùc heä nhuõ töông O/W. Nhôø khaû naêng naøy maø chuùng laøm thay ñoåi caáu truùc vaø chæ tieâu caûm quan cuûa thöïc phaåm. Caùc chaát taïo ñaëc toàn taïi trong thöïc phaåm ôû daïng nhöõng phaân töû môû roäng hay nhöõng toång theå phaân töû ñöôïc hydrat hoùa. Khaû naêng taêng cöôøng tính nhôùt phuï thuoäc vaøo phaân töû löôïng, söï phaân nhaùnh, hình daùng vaø tính linh hoaït. Söï taêng cöôøng ñoä nhôùt bôûi caùc keo öa nöôùc trong dung dòch: Theo Liu vaø Masliya (1996) thì ñoä nhôùt bieåu kieán cuûa heä phaân taùn keo chöùa caùc haït hình caàu lô löûng coù theå tính ñöôïc thoâng qua phöông trình sau: = (1 - ) Trong ñoù laø ñoä nhôùt cuûa pha lieân tuïc, [] laø ñoä nhôùt noäi taïi cuûa heä phaân taùn keo = lim ( - 1)/, laø phaàn theå tích cuûa caùc haït, P laø heä soá xeáp chaët. Ñoái vôùi caùc haït hình caàu phaân taùn daïng ñôn thì giaù trò thöïc nghieäm nhö sau: [] = 2.67, P = 0.57 khi öùng suaát coù giaù trò beù, P = 0.68 khi öùng suaát caét coù giaù trò lôùn. Ngoaøi ra, ñoä nhôùt cuûa heä huyeàn phuø chöùa caùc phaân töû polymer sinh hoïc ñaõ ñöôïc hydrat hoùa coù theå ñöôïc tính gaàn ñuùng thoâng qua phöông trình sau: (1 - ) (1 - ) Trong ñoù laø phaàn theå tích höõu duïng cuûa caùc phaân töû cuûa caùc polimer sinh hoïc trong dung dòch ( =), laø phaàn theå tích ñang söû duïng cuûa caùc maïch polymer ( = c/P), c laø noàng ñoä cuûa polymer sinh hoïc (kg.m); laø khoái löôïng rieâng cuûa caùc maïch polymer (kg/m), R laø tæ soá theå tích höõu duïng vaø theå tích ñang söû duïng. Giaû thieát raèng öùng suaát caét trong heä nhuõ töông coù giaù trò thaáp, khi ñoù P = 0.57. Hình 1.33 Bieåu dieãn ñoä nhôùt töông ñoái heä theo noàng ñoä cuûa caùc polymer sinh hoïc vôùi caùc tæ leä R khaùc nhau (ñöôïc cho trong baûng). Ñoä nhôùt taêng ñaùng keå khi caùc polimer sinh hoïc baét ñaàu choàng leân nhau, chuùng xaûy ra taïi noàng ñoä polymer thaáp vôùi giaù trò R caøng cao Öùng suaát caét trong dung dòch chöùa caùc polymer sinh hoïc: Trong dung dòch coù maët caùc polymer sinh hoïc, ñoä nhôùt seõ giaûm khi öùng suaát caét taêng (Lapasin and Pricl, 1995; Williams and Phillips, 2003). Vì khi ñoä lôùn cuûa öùng suaát caøng cao, hieän töôïng giaõn phaân töû caøng deã xuaát hieän. Öùng suaát caét ñoùng vai troø quan troïng trong thuoäc tính cuûa heä nhuõ töông. Chaúng haïn nöôùc soát xaø laùch (salad dressing) coù khaû naêng chaûy khi ñöôïc ñoå ra töø hoäp bao bì, khi ñoå ra toâ thì ñònh hình daïng nguyeân döôùi taùc duïng cuûa troïng löïc. Hình 1.34 Söï phuï thuoäc cuûa ñoä nhôùt vaøo öùng suaát caét khi söû duïng caùc polymer sinh hoïc nhö moät taùc nhaân laøm ñaëc Ñaëc tính taïo gel: Moät soá keo öa nöôùc ñöôïc söû duïng nhö laø moät thaønh phaàn chöùc naêng trong caùc nhuõ töông thöïc phaåm, vì khaû naêng hình thaønh gel trong pha nöôùc cuûa caùc saûn phaåm. Chaúng haïn, nhö: yaout, phoâ mai, caùc saûn phaåm thòt…. Söï hình thaønh gel trong thöïc phaåm taïo neân caáu truùc vaø thuoäc tính caûm quan ñaëc bieät cho thöïc phaåm vaø quan troïng laø choáng laïi khaû naêng keát tuï cuûa caùc gioït nhoû. Thuoäc tính taïo gel phuï thuoäc vaøo kieåu, caáu truùc vaø nhöõng töông taùc cuûa caùc chaát taïo gel. Moät heä gel taïo bôûi caùc chaát keo öa nöôùc goàm caùc chaát keo naøy lieân keát vôùi nhau taïo neân moät maïng khoâng gian ba chieàu nhoát caùc phaân töû nöôùc. Ñoái vôùi thöïc phaåm daïng nhuõ töông vaø coù chöùa caùc keo öa nöôùc thì tính chaát cuûa heä nhuõ thöïc phaåm phuï thuoäc vaøo töông taùc giöõa chaát nhuõ hoùa haáp thuï treân beà maët cuûa caùc haït phaân taùn vaø caùc phaân töû keo öa nöôùc trong maïng gel. Neáu xaûy söï töông taùc maïnh giöõa maøng baûo veä cuûa caùc haït phaân taùn vôùi maïng gel thì seõ ñöôïc moät heä gel beàn vaø ngöôïc laïi. Cöôøng ñoä cuûa söï töông taùc phuï thuoäc vaøo kích thöôùc cuûa caùc haït phaân taùn trong heä nhuõ töông. Kích thöôùc caøng lôùn so vôùi kích thöôùc caùc loã trong maïng gel thì heä gel thu ñöôïc caøng yeáu. Giôùi thieäu moät soá keo öa nöôùc ñöôïc söû duïng phoå bieán trong nhuõ töông thöïc phaåm: Trong soá caùc loaïi keo öa nöôùc, chæ coù moät soá loaïi ñöôïc öùng duïng laøm phuï gia taïo ñaëc. Moät soá keo öa nöôùc trong soá naøy cuõng coù khaû naêng hình thaønh gel ôû nhöõng ñieàu kieän xaùc ñònh (pH, nhieät ñoä, caùc cation…). Tuy nhieân, ôû ñaây ta chæ xeùt ñeán tính naêng taïo ñaëc cuûa chuùng. Tính naêng naøy lieân quan ñeán ñoä nhôùt do dung dòch keo öa nöôùc taïo neân khi hoaø tan vaøo nöôùc. Khaû naêng taïo ñoä nhôùt seõ laø khaùc nhau giöõa caùc loaïi keo öa nöôùc: gum arabic coù khaû naêng taïo ñoä nhôùt laø thaáp nhaát trong khi xanthan gum coù khaû naêng taïo ñoä nhôùt cao nhaát. Baûng 1.12 Ñaëc tính cuûa moät soá loaïi keo öa nöôùc Loaïi keo öa nöôùc Tính chaát ñaëc tröng Xanthan gum Ñoä nhôùt raát cao, khoâng bò aûnh höôûng bôûi söï coù maët cuûa chaát ñieän ly, ôû khoaûng pH roäng vaø ôû nhieät ñoä cao. Galactomannans (guar vaø locust bean gum) Ñoä nhôùt raát cao. Khoâng bò aûnh höôûng bôûi söï coù maët cuûa chaát ñieän ly nhöng coù theå maát ñoä nhôùt ôû pH cao hay thaáp hay ôû nhieät ñoä cao. Carboxymethyl cellulose (CMC) Ñoä nhôùt cao nhöng bò giaûm khi coù chaát ñieän ly vaø pH thaáp. Methyl cellulose (MC) vaø hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC) Ñoä nhôùt taêng khi nhieät ñoä taêng, khoâng bò aûnh höôûng bôûi söï coù maët cuûa chaát ñieän ly hoaëc pH. Ñoä nhôùt,mPa/s Vaän toác chaûy, s Hình 1.35 AÛnh höôûng cuûa ñoä nhôùt ñeán vaän toác chaûy cuûa moät soá keo öa nöôùc Giôùi thieäu moät soá loaïi keo öa nöôùc phoå bieán trong thöïc phaåm: Carrageenan: Carrageenan laø hôïp chaát keo öa nöôùc coù nguoàn goác töø taûo ñoû, laø moät polysaccharide coù caáu truùc thaúng vaø coù phaân töû löôïng lôùn, caáu taïo bao goàm caùc ñôn vò galactoza vaø 3-6 anhydrogalactose (3,6 AG) coù laëp laïi, caû hai phaàn sunphate vaø khoâng sunfat xen keõ baèng lieân keát -(1,3) vaø-(1,4) glucoside. Coù ba kieåu chính cuûa Carrageenan, chuû yeáu do vò trí vaø nhoùm sunphate ester trong lieân keát glucosides coøn laïi: kapa (k), iota (i), lambda (). Hình 1.36 Caùc kieåu caáu taïo chính cuûa Carrageenan Thuoäc tính taïo ñaëc vaø taïo gel cuûa ba kieåu naøy cuõng raát khaùc nhau: kappa taïo gel khaù beàn vöõng vôùi söï coù maët cuûa ion kal. Trong khi lambda vaø iota, khi coù maët ion kali thì khaû naêng taïo gel cuûa chuùng khoâng ñöôïc hieäu quaû. Iota töông taùc vôùi caùc ion canxi taïo maïng gel ñaøn hoài, nhöng ñoái vôùi lambda khoâng mang laïi hieäu quaû gì. Ñeå keát hôïp hieäu quaû thì caàn hieåu bieát vaø coù kinh nghieäm veà söû duïng Carrageenan, tuy nhieân thöïc teá khi mua Carrageenan ngöôøi ta thöôøng cung caáp thoâng tin roõ raøng veà caùch söû duïng. Carrageenan ñöôïc tan ra khi ñöôïc gia nhieät, söï nôû hoaëc hyrat hoùa khoâng ñaùng keå khi nhieät ñoä khoâng vöôït qua khoaûng 40-60C. Ôû nhieät ñoä 75-80 C caùc phaân töû carrageenan nôû ra cöïc ñaïi vaø ñoä nhôùt taïo ra laø lôùn nhaát. Maët khaùc ñoä nhôùt cuûa dung dòch cuõng gia taêng leân ôû nhieät ñoä xaáp xó 40-50 C do söï gel hoùa. Tuy nhieân, nhieät ñoä hydrate hoùa vaø gel hoùa phuï thuoäc vaøo caùc loaïi muoái söû duïng keøm vôùi moãi loaïi carrageenan. Chaúng haïn nhö khi boå sung noàng ñoä muoái natri clorua quaù 4% coù theå ngaên caûn söï hydrat hoùa carrageenan trong caùc saûn phaåm thòt, maët khaùc vôùi noàng ñoä carrageenan raát loaõng khoaûng 200 ppm ñöôïc söû duïng ñeå oån ñònh söõa chocolate vaø caùc loaïi thöùc uoáng coù chöùa söõa khaùc vaø khoâng thaønh laäp maïng chaát gel oån ñònh khi nhieät ñoä döôùi 20 C. Tham khaûo saûn phaåm Carrageenan thöông maïi cuûa coâng ty Quanzhou Quangang (Trung Quoác) Hình 1.37 Carrageenan ôû daïng boät Boät coù maøu traéng; Khoâng tan trong nöôùc noùng quaù 1%; Khoâng coù chöùa tinh boät (cho theâm 2 gioït iot khoâng cho maøu xanh); Kim loaïi naëng (tính theo chì): 0.004% max; Asen: 0.0001% max. Xanthan gum: Xanthan gum laø moät loaïi polysaccharide ngoaïi baøo ñöôïc toång hôïp bôûi loaøi Xanthomonas campestris. Trong nöôùc laïnh, xanthan gum coù theå hoaø tan ñöôïc deã daøng hình thaønh neân moät dung dòch coù ñoä nhôùt cao ôû noàng ñoä raát thaáp (khoaûng 1% w/w). Vì vaäy, noù coù tính chaát nhö laø moät chaát taïo ñoä nhôùt cho haàu heát caùc thöïc phaåm daïng loûng vaø ñöôïc goïi laø “chaát loûng giaû deûo” (pseudoplastic). Tính chaát cuûa “heä giaû deûo” ñöôïc taïo neân do söï lieân keát noäi phaân töû beân trong caùc sôïi xanthan gum rieâng reõ ñeå taïo thaønh caùc cuoän ngaãu nhieân “random coil”. Dung dòch coù ñoä nhôùt cao khi khoâng chòu taùc duïng cuûa löïc caét (shear force) vaø giaûm ñoä nhôùt raát nhanh thaønh daïng chaûy loûng khi chòu taùc duïng cuûa löïc (khi bôm, khuaáy troän, nhai…). Ñieàu naøy giaûi thích vì sao noù ñöôïc öùng duïng nhieàu trong thöïc phaåm. Xanthan gum coù theå ñöôïc coi laø moät daãn xuaát cuûa cellulose. Troïng löôïng phaân töû cuûa xanthan gum >106Da. Maïch xanthan gum chöùa caùc lieân keát 1,4 cuûa b- glucopyranose. Cöù caùch moät goác ñöôøng, taïi vò trí C cuûa ñöôøng glucose tieáp theo laïi gaén moät ñoaïn maïch nhaùnh trisaccharide coù caáu truùc b-D-GlcpA(1-2)-a-D-Manp. Goác ñöôøng mannose noái vôùi maïch chính bò acetyl hoaù ôû C6, coøn khoaûng 50% ñöôøng mannose ôû ñaàu cuoái cuûa ñoaïn maïch nhaùnh naøy lieân keát vôùi pyruvate thaønh 4,6-O-(1-carboxy-ethylidene)-D-mannopyranose. Khaùc vôùi caùc loaïi keo öa nöôùc khaùc, dung dòch Xanthan gum coù ñoä nhôùt raát beàn trong moät giôùi haïn nhieät ñoä vaø pH roäng. Beân caïnh ñoù, dung dòch naøy coù khaû naêng choáng laïi moät soá taùc duïng phaân caét cuûa enzym. Moät ñaëc ñieåm nöõa cuûa Xanthan gum laø khi phoái hôïp vôùi caùc loaïi gum khaùc ôû noàng ñoä nhoû noù coù theå gia taêng khaû naêng taïo ñoä nhôùt (töø 0,05% ñeán 1%). Hình 1.38 Phaân töû Xanthan gum Hình 1.39 So saùnh ñaëc tính chaûy nhôùt cuûa dung dòch xanthan gum vôùi caùc dung dòch keo öa nöôùc khaùc Caùc keo öa nöôùc coù nguoàn goác töø cellulose Giôùi thieäu chung: Cellulose laø hôïp chaát höõu cô raát phoå bieán trong töï nhieân vaø laø thaønh phaàn chính cuûa haàu heát teá baøo thöïc vaät. Noù laø nguoàn nguyeân lieäu ñaàu tieân ñöôïc söû duïng ñeå taïo ra nhöõng saûn phaåm bieán tính öùng duïng trong coâng nghieäp thöïc phaåm vaø caùc ngaønh khaùc. Cellulosic laø teân goïi chung cuûa caùc keo öa nöôùc coù nguoàn goác töø cellulose bao goàm: Methyl cellulose (MC) E461, Hydroxypropyl cellulose (HPC) E463, Hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC) E464, Methyl ethyl cellulose (MEC) E465 vaø Sodium Carboxymethyl cellulose (CMC) E466. Thuaät ngöõ cellulosic duøng ñeå chæ caùc daãn xuaát baèng phöông phaùp hoùa hoïc. Ñeå ñieàu cheá ra chuùng, ngöôøi ta hoøa tan boät cellulose vaøo dung dòch kieàm, taïo neân hoãn hôïp cellulose-kieàm vaø sau ñoù chuùng ñöôïc xöû lyù vôùi caùc chaát phaûn öùng thích hôïp (chaát theá) döôùi ñieàu kieän nghieâm ngaët. Söï thay theá xaûy ra taïi nhoùm hydroxyl. Sau ñaây laø caùc chaát theá keøm voùi caùc cellulose töông öùng: Methyl cellulose – chloromethane; Hydroxypropyl cellulose – propylene oxide; Methyl hydroxypropyl cellulose – hoãn hôïp theá ôû treân; Methylethyl cellulose – chloromethane vaø chloroethane troän vôùi hoãn hôïp theá ôû treân; Carboxymethyl cellulose – monochloracetic acid. Coù 3 yeáu toá chính aûnh höôûng ñeán tính chaát cuûa caùc daãn xuaát töø cellulose: Baûn chaát cuûa caùc nhoùm theá. Möùc ñoä polymer hoaù hoaëc chieàu daøi cuûa phaân töû cellulose. Möùc ñoä thay theá cuûa maïch phaân töû cellulose. Beân caïnh ñoù, kích thöôùc cuûa caùc haït phaân töû cuõng raát khaùc nhau, ñieàu naøy aûnh höôûng ñeán khaû naêng hydrate hoaù cuûa chuùng. Chaúng haïn, nhöõng phaân töû coù caáu truùc daïng haït thì ít coù xu höôùng keát tuï nhöng khaû naêng hoaø tan keùm. Nhöõng phaân töû daïng boät mòn thì coù khaû naêng hydrate hoaù nhanh nhöng khaû naêng phaân taùn khoâng ñeàu ñoøi hoûi phaûi coù kyõ thuaät khuaáy vaø phoái troän toát. Möùc ñoä polymer hoaù (DP) laø moät thöôùc ño chieàu daøi maïch cuûa phaân töû cellulose. Neáu taêng DP thì ñoä nhôùt cuûa phaân töû cellulose seõ taêng leân khi hoaø tan trong dung dòch. Tuy nhieân, khoâng theå so saùnh ñoä nhôùt cuûa hai daãn xuaát cellulose döïa treân ñoä daøi maïch. Nhìn chung, caùc daãn xuaát cuûa cellulose khi hoaø tan seõ taïo thaønh dung dòch khoâng maøu, khoâng muøi vaø trong suoát. Moät ñieàu caàn löu yù laø caùc cellulosic ôû daïng boät coù khaû naêng huùt aåm cao neân phaûi ñöôïc baûo quaûn ôû ñieàu kieän thích hôïp. Carboxymethylcellulose (CMC): CMC laø daãn xuaát cuûa cellulose vôùi acid chloroacetic. Cellulose laø moät polymer taïo neân töø caùc ñôn phaân laø phaân töû ñöôøng-D-glucose bôûi caùc lieân keát-1,4-glucoside. Tính chaát cuûa CMC tuyø thuoäc vaøo möùc ñoä thay theá DS, thoâng thöôøng töø 0,3 ñeán 0,9 vaø möùc ñoä polymer hoaù DP töø 200 ñeán 2000. Hình 1.40 Ñôn vò caáu truùc lyù töôûng cuûa Gum laø daãn xuaát cuûa cellulose, ôû ñaây DS=1.0 Thoâng thöôøng, CMC coù theå tan trong caû nöôùc noùng cuõng nhö nöôùc laïnh taïo neân moät dung dòch trong suoát, khoâng maøu vaø khoâng coù muøi roõ reät. Cuõng nhö caùc daãn xuaát cellulose khaùc, ñoä nhôùt cuûa dung dòch CMC cuõng phuï thuoäc vaøo chæ soá DP. Tuy nhieân, noù coù theå taïo neân trong dung dòch 1% ñoä nhôùt cao ñeán 5000 mPas trong khoaûng nhieät ñoä roäng. Nhö ñaõ bieát, tính chaát cuûa CMC cuõng nhö caùc loaïi cellulosics khaùc ñeàu phuï thuoäc vaøo möùc ñoä thay theá vaø polymer hoaù. CMC coù möùc ñoä thay theá thaáp (DS0,4) laïi tan ñöôïc trong nöôùc. Vì CMC toàn taïi ôû daïng ion trong dung dòch neân ñoä hoaø tan vaø ñoä nhôùt cuûa CMC phuï thuoäc raát nhieàu vaøo pH. Töông taùc vôùi protein: vì CMC laø moät ion polymer neân coù theå hình thaønh phöùc chaát vôùi protein hoøa tan (nhö casein vaø soy protein) hoaëc xung quanh ñieåm ñaúng ñieän cuûa protein. Maëc duø, hieäu öùng treân cuûa heä phuï thuoäc vaøo pH, noù coøn phuï thuoäc vaøo thaønh phaàn vaø noàng ñoä cuûa protein, noàng ñoä vaø kieåu cuûa CMC. Taïi pH döôùi 3 hoaëc cao hôn 6, CMC coù theå phaûn öùng ôû nhieät ñoä laïnh vôùi protein trong söõa taïo thaønh phöùc chaát vaø noù coù theå bò loaïi boû nhö laø moät chaát keát tuûa. ÔÛ giôùi haïn pH trong khoaûng 35, moät phöùc chaát oån ñònh ñöôïc hình thaønh. Hoãn hôïp chöùa CMC vaø casein khaù nhaïy caûm. Phöùc chaát beàn nhieät vaø ñoä nhôùt giaûm khi ñöôïc ñun noùng. Hình 1.41 Hieäu öùng taïo ñoä nhôùt cuûa phöùc chaát CMC-casein taïi caùc pH khaùc nhau CHÖÔNG 2 SÖÏ HÌNH THAØNH HEÄ NHUÕ TÖÔNG THÖÏC PHAÅM Söï hình thaønh heä nhuõ töông: Coù theå bao goàm moät böôùc ñoäc laäp hoaëc moät soá böôùc lieân tieáp nhau phuï thuoäc vaøo thaønh phaàn nguyeân lieäu vaø phöông phaùp taïo ra chuùng. Tröôùc khi chuyeån pha daàu vaø pha nöôùc ñeå taïo thaønh nhuõ töông thì caàn ñöa caùc thaønh phaàn khaùc vaøo theo töøng böôùc ñeå chuùng coù khaû naêng hoøa tan toát nhaát. Caùc chaát hoøa tan trong daàu nhö: vitamin tan trong daàu, maøu, chaát choáng oxi hoùa, chaát hoaït ñoäng beà maët… ñöôïc troän chung vôùi daàu. Caùc chaát hoøa tan ñöôïc trong nöôùc nhö: protein, polysaccharides, ñöôøng, vitamin tan trong nöôùc, maøu, chaát choáng oxi hoùa, chaát hoaït ñoäng beà maët… ñöôïc troän vôùi nöôùc. Coù theå trong moät soá tröôøng hôïp moät soá chaát ôû daïng boät khoâ ñöôïc troän tröïc tieáp vaøo hoãn hôïp daàu – nöôùc vaø caùc chaát naøy khi ñöôïc cho vaøo seõ khoâng aûnh höôûng ñeán khaû naêng phaân taùn cuûa caùc thaønh phaàn khaùc trong suoát thôøi gian ñoàng hoùa. Khuaáy troän laø caàn thieát ñeå traùnh caùc chaát bò voùn cuïc vaø dính vaøo thaønh thieát bò. Cöôøng ñoä vaø thôøi gian troän phuï thuoäc vaøo thôøi gian caàn thieát xaûy ra quaù trình sovat hoùa ñoàng ñeàu caùc thaønh phaàn. Söï sovat hoùa giuùp taïo neân moät soá chöùc naêng quan troïng ñoái vôùi moät soá thaønh phaàn trong heä. Chaúng haïn taêng cöôøng thuoäc tính nhuõ hoùa cuûa moät soá protein sau khi chuùng ñöôïc hydrat hoùa trong nöôùc vaøi phuùt hoaëc vaøi giôø tröôùc khi ñoàng hoùa (Kinsella and Whitehead, 1989). Moät soá thaønh phaàn chöùc naêng caàn xöû lyù nhieät giuùp cho chuùng thay ñoåi hình daïng thuaän lôïi cho vieäc phaân taùn vaø sau ñoù seõ ñöôïc hoøa tan vaøo hoãn hôïp. Caàn chuù yù moät soá thaønh phaàn coù theå maãn caûm vôùi nhieät ñoä chaúng haïn nhö protein bò bieán tính vaø söï oxi hoùa moät soá lipit ôû nhieät ñoä cao. Moät soá yeâu caàu treân laø giuùp taïo thaønh moät hoãn hôïp lyù töôûng ñeå giuùp quaù trình ñoàng hoùa ñaït hieäu quaû cao vaø taïo thaønh moät heä nhuõ töông toát. Caùc hieän töôïng khöû beàn cuûa heä nhuõ töông: Coù ba hieän töôïng khöû beàn chuû yeáu sau: a) söï noåi leân hoaëc söï laéng xuoáng cuûa caùc gioït phaân taùn. Ta bieát, döôùi aûnh höôûng cuûa troïng löïc, vaät seõ rôi vôùi toác ñoä taêng daàn cho ñeán khi löïc ma saùt caûn F (do moâi tröôøng xaûy ra söï rôi) F = 6rv Trôû neân caân baèng vôùi löïc haáp daãn F: F = . Baét ñaàu töø thôøi ñieåm ñoù söï rôi seõ dieãn ra vôùi toác ñoä khoâng ñoåi v: v = r, trong ñoù v laø toác ñoä rôi xuoáng hay daân leân cuûa gioït phaân taùn, r laø baùn kính cuûa gioït phaân taùn, laø troïng löôïng rieâng cuûa pha phaân taùn, laø troïng löôïng rieâng cuûa pha lieân tuïc, laø heä soá nhôùt cuûa pha lieân tuïc, g laø gia toác troïng tröôøng. Söï laéng xuoáng caøng chaäm khi kích thöôùc cuûa gioït caøng nhoû, hieäu soá troïng löôïng rieâng giöõa hai pha caøng beù vaø ñoä nhôùt pha phaân taùn caøng cao. Vôùi caùc nhuõ töông daàu/nöôùc coù cao ( laø phaàn traêm theå tích cuûa pha phaân taùn) thì söï chaûy cuûa pha phaân taùn giöõa caùc gioït phaân taùn thöôøng xaûy ra hôn caû; b) Söï keát tuï do söï giaûm ñoät ngoät xuaát hieän giöõa caùc dieän tích neân keùo theo laøm giaûm caùc löïc ñaåy tónh ñieän giöõa caùc gioït phaân taùn, thöôøng xaûy ra khi thay ñoåi pH vaø (hoaëc) löïc ion. Söï keát tuï laøm taêng kích thöôùc beà ngoaøi cuûa caùc gioït do ñoù laøm taêng toác ñoä phaân lôùp; Hình 2.1 Caùc traïng thaùi khoâng oån ñònh cuûa heä nhuõ töông thöïc phaåm thoâng qua caùc cô cheá vaät lyù bao goàm: taïo cream, laéng gaïn, keát tuï, ñaûo pha vaø hôïp gioït c) Söï hôïp gioït moät caùch töï phaùt seõ laøm taêng daàn kích thöôùc cuûa caùc gioït vaø cuoái cuøng daãn ñeán phaân chia thaønh hai lôùp ngaên caùch nhau baèng moät beà maët phaân chia phaúng vaø dieän tích seõ cöïc tieåu. Söï sa laéng, söï keát tuï vaø caùc va chaïm chuyeån ñoäng Brown hoaëc chuyeån ñoäng khuaáy khaùc seõ laøm cho caùc gioït gaàn laïi nhau vaø thöôøng ñeán tröôùc söï hôïp gioït. Caùc hieän töôïng coù taùc duïng laøm beàn caùc nhuõ töông thöïc phaåm: -Coù ñöôøng kính caùc gioït phaân taùn nhoû, coù theå taïo ra ñöôïc baèng caùch khuaáy maïnh, baèng caùch ñoàng hoùa; -Coù ñoä nhôùt cuûa pha lieân tuïc cao cuõng laø yeáu toá laøm beàn nhuõ töông do laøm chaäm ñöôïc söï laéng gaïn cuõng nhö choáng laïi söï keát tuï; -Coù maët caùc ñieän tích cuøng daáu treân beà maët caùc gioït cuõng goùp phaàn laøm beàn nhuõ töông. Coù caùc ñieän tích laø do hieän töôïng ion hoùa hoaëc haáp thuï caùc ion. Caùc gioït ñaõ tích ñieän seõ bao quanh baèng moät lôùp khueách taùn keùp caùc ñoái ion. Caùc löïc ñaåy tónh ñieän naøy seõ theå hieän ra, khi caùc lôùp keùp cuûa hai gioït phaân taùn ñi vaøo tieáp xuùc vaø xaâm nhaäp laãn nhau, neân seõ choáng laïi löïc huùt Van der waals giöõa caùc gioït; -Coù moät lôùp beà maët lieân pha beàn (chaúng haïn ñöôïc caáu taïo baèng moät maøng protein) coù khaû naêng choáng laïi moät caùch cô hoïc söï hôïp gioït; -Coù moät söùc caêng beà maët lieân pha yeáu (nhoû hôn 5dyn.Cm do baûn chaát cuûa hai pha naøy vaø (hoaëc) do theâm caùc taùc nhaân hoaït ñoäng beà maët. 2.1 KYÕ THUAÄT ÑOÀNG HOÙA Kyõ thuaät ñoàng hoùa heä nhuõ töông bao goàm caùc phöông phaùp phaù vôõ, laøm giaûm kích thöôùc nhöõng haït thuoäc pha phaân taùn vaø phaân boá ñeàu chuùng trong pha lieân tuïc. Vieäc taêng dieän tích beà maët tieáp xuùc giöõa hai pha vaø söùc caêng beà maët seõ laøm cho heä nhuõ töông oån ñònh hôn vaø traùnh ñöôïc hieän töôïng taùch pha (Leâ Vaên Vieät Maãn, 2004). Trong thöïc teá saûn xuaát, ngöôøi ta thöôøng söû duïng caùc phuï gia oån ñònh heä nhuõ töông trong quaù trình ñoàng hoùa. Khi caùc haït phaân taùn bò phaù vôõ vaø giaûm kích thöôùc, chaát nhuõ hoùa seõ haáp thuï leân beà maët tieáp xuùc giöõa hai pha, taïo neân maøng baûo veä quanh caùc haït phaân taùn ñöôïc beàn hôn, ñoàng thôøi chaát oån ñònh cuõng taêng cöôøng ñoä nhôùt cuûa pha lieân tuïc giuùp choáng laïi quaù trình laéng gaïn vaø keát hôïp laïi cuûa caùc haït phaân taùn, töø ñoù cuõng giuùp cho heä nhuõ töông beàn hôn. Quaù trình ñoàng hoùa laøm taêng giaù trò caûm quan, taêng hieäu quaû truyeàn nhieät giuùp tieát kieäm naêng löôïng cho caùc quaù trình tieáp theo (neáu coù), chaúng haïn nhö: thanh truøng, tieät truøng…. Quaù trình ñoàng hoùa coù theå bao goàm moät giai ñoaïn hoaëc hai giai ñoaïn. Thoâng thöôøng, ngöôøi ta ñoàng hoùa sô boä heä nhuõ töông ñi tröïc tieáp töø hai pha daàu vaø nöôùc ban ñaàu baèng thieát bò troän cao toác, sau ñoù chuyeån vaøo ñoàng hoùa giai ñoaïn hai. Caùc gioït phaân taùn sau khi qua thieát bò ñoàng hoùa giai ñoaïn hai seõ coù kích thöôùc nhoû hôn so vôùi giai ñoaïn moät. Ñieàu ñoù giuùp cho heä nhuõ töông ñöôïc beàn hôn. Hình 2.2 Söï hình thaønh heä nhuõ töông töø daàu vaø nöôùc qua caùc giai ñoaïn ñoàng hoùa 2.2 CAÙC LOAÏI DOØNG CHAÛY TRONG QUAÙ TRÌNH ÑOÀNG HOÙA Toác ñoä phaù vôõ caùc gioït nhoû, söï haáp thuï chaát nhuõ hoùa vaøo caùc gioït phaân taùn vaø söï keát tuï gioït nhoû phuï thuoäc vaøo kieåu doøng chaûy chuyeån ñoäng trong thieát bò ñoàng hoùa (Schubert,1997; Walstra and Smulders, 1998). Sau ñaây laø caùc loaïi doøng chaûy chuû yeáu xuaát hieän trong quaù trình ñoàng hoùa (Walstra, 2003a): Doøng chaûy chuyeån ñoäng theo töøng lôùp (Laminar flow): Coù toác ñoä chaûy chaäm, phaúng vaø tuaân theo moät traät töï nhaát ñònh; Doøng chaûy roái (Turbulent flow): Chuyeån ñoäng vôùi vaän toäc lôùn, chuyeån ñoäng hoãn loaïn khoâng theo moät traät töï naøo caû vaø laøm xuaát hieän nhöõng xoaùy nöôùc; Doøng chaûy xaâm thöïc khí (Cavitational flow): Coù söï bieán ñoåi veà aùp suaát giöõa caùc maët caét luoàng voâ cuøng phöùc taïp laøm phaùt sinh caùc bong boùng khí vaø söï vôõ, ñaäp cuûa caùc bong boùng khí naøy; Trong thöïc teá thöôøng laø söï keát hôïp cuûa hai hoaëc nhieàu hôn hai loaïi doøng chaûy, xu höôùng cho kieåu doøng chaûy taàng hoaëc chaûy roái phuï thuoäc toaøn boä vaøo ñoä nhôùt (ma saùt) vaø löïc quaùn tính cuûa chaát loûng ñöôïc ñaëc tröng bôûi soá Reynold: Reynold= löïc quaùn tính / ñoä nhôùt = Trong ñoù L laø chieàu daøi cuûa ñoaïn doøng chaûy maø ta xeùt . laø vaän toác trung bình cuûa doøng chaát loûng, laø khoái löôïng rieâng cuûa chaát loûng, vaø ñoä nhôùt cuûa chaát loûng. Khi ñoä nhôùt lôùn hôn löïc quaùn tính (soá Reynold nhoû) thì doøng chaûy chuyeån ñoäng theo kieåu taàng. Khi soá Reynold vöôït qua moät giaù trò tôùi haïn naøo ñoù (Re) doøng chaûy taàng chuyeån thaønh chaûy roái vaø löïc quaùn tính luùc naøy vöôït troäi. Ñoái vôùi doøng chaát loûng Newton chaûy qua moät caùi oáng hình truï vôùi ñöôøng kính baèng chieàu daøi oáng (L=D), soá Re[ chaát loûng] =2300. Cho luoàng chaát loûng chaûy bao quanh moät gioït nhoû hình caàu (vôùi L=d, laø ñöôøng kính gioït nhoû. =v, toác laø vaän töông ñoái cuûa gioït nhoû), Re[gioït nhoû] =1. Vôùi nhöõng ñònh nghóa ôû treân thì soá Reynold cho gioït nhoû vaø cho chaát loûng, chuùng thöïc söï coù ích ñeå phaân bieät nhöõng cheá ñoä chaûy khaùc nhau maø ôû ñoù caùc gioït nhoû seõ bò phaù vôõ trong quaù trình ñoàng hoùa söû duïng cho doøng chaûy taàng vaø chaûy roái(Walstra and Smulders, 1998): Cheá ñoä chaûy nhôùt thaønh lôùp (Laminar-viscous (LV) regime): doøng chaûy chieám öu theá ôû cheá ñoä chaûy theo lôùp (Re [chaát loûng]< Re[ chaát loûng]) vaø ñoä nhôùt quyeát ñònh veà söï phaù vôõ caùc gioït nhoû (Re [gioït nhoû]< Re[gioït nhoû]; Cheá ñoä chaûy nhôùt roái (Turbulent-viscous (TV) regime): doøng chaûy chieám öu theá ôû cheá ñoä roái (Re [chaát loûng]< Re[ chaát loûng]) ñoä nhôùt quyeát ñònh veà söï phaù vôõ caùc gioït nhoû (Re [gioït nhoû]< Re[gioït nhoû]; Cheá ñoä chaûy quaùn tính – roái (Turbulent-inertia (TI) regimel): doøng chaûy chieám öu theá ôû cheá ñoä roái (Re [chaát loûng]< Re[ chaát loûng]) vaø löïc quaùn tính quyeát ñònh veà söï phaù vôõ caùc gioït nhoû. Khi ñoä nhôùt quyeát ñònh veà söï phaù vôõ caùc gioït phaân taùn, caùc löïc phaù vôõ taùc ñoäng ñeán caùc gioït phaân taùn chuû yeáu hoaït ñoäng theo phöông song song vôùi doøng chaûy ñeán caùc beà maët cuûa gioït nhoû. Ngöôïc laïi, khi löïc quaùn tính quyeát ñònh, nhöõng löïc phaù vôõ caùc gioït phaân taùn chuû yeáu hoaït ñoäng theo söï thay ñoåi cuûa aùp suaát noäi boä trong chaát loûng vaø taùc ñoäng theo phöông thaúng goùc ñeán beà maët caùc gioït nhoû (Walstra and Smulder, 1998). Cheá ñoä chaûy coù aûnh höôûng ñeán taùc duïng laøm phaù vôõ caùc gioït phaân taùn maø moãi phöông phaùp ñoàng hoùa söû duïng ñeå saûn xuaát caùc heä nhuõ töông. 2.3 NHÖÕNG KHAÙI NIEÄM ÑEÅ THAØNH LAÄP HEÄ NHUÕ TÖÔNG Kích thöôùc cuûa moät gioït phaân taùn ñöôïc hình thaønh trong quaù trình ñoàng hoùa phuï thuoäc vaøo söï caân baèng giöõa hai quaù trình choáng ñoái nhau: söï phaù vôõ vaø söï keát tuï. Söï hieåu bieát veà nhöõng yeáu toá aûnh höôûng ñeán nhöõng quaù trình naøy giuùp cho nhaø saûn xuaát löïa choïn ñöôïc nhöõng thaønh phaàn thích hôïp nhaát vaø nhöõng ñieàu kieän ñoàng hoùa toái öu ñeå taïo neân moät saûn phaåm toát. Sau ñaây laø caùc khaùi nieäm quan troïng ñeå thaønh laäp heä nhuõ töông: 2.3.1 Söï phaù vôõ caùc gioït phaân taùn Baûn chaát vaät lyù cuûa caùc quaù trình vaät lyù xuaát hieän trong söï hình thaønh heä nhuõ töông phuï thuoäc vaøo kieåu ñoàng hoùa söû duïng. Ñoàng nghóa vôùi caùc kieåu doøng chaûy seõ ñöôïc taïo ra trong quaù trình ñoàng hoùa taùc ñoäng ñeán caùc gioït phaân taùn. Tuy vaäy coù moät soá ñieåm chung cuûa söï phaù vôõ caùc gioït phaân taùn maø caùc kieåu ñoàng hoùa söû duïng. Giai ñoaïn ñaàu tieân laø söï phaù vôõ caùc khoái haït phaân taùn lôùn vaøo pha lieân tuïc. Vì theá caùc haït phaân taùn trong giai ñoaïn naøy coù kích thöôùc khaù lôùn. Giai ñoaïn tieáp theo laø söï phaù vôõ caùc haït phaân taùn thaønh caùc haït beù hôn vaø hoøa troän chuùng vaøo pha lieân tuïc. Vì theá söï hieåu bieát veà baûn chaát caùc löïc ñoùng vai troø phaù vôõ caùc ha