CHẤT ỔN ĐỊNH TRONG KEM
05/01/2024
QUY ĐỊNH TOÀN CẦU VỀ PHỤ GIA MÀU THỰC PHẨM
10/01/2024
Mặc dù ngành công nghiệp kem phần lớn phát triển ở Hoa Kỳ nhưng sản phẩm này lại được du nhập vào Hoa Kỳ từ Châu Âu. Kem có lẽ được phát triển từ đồ uống có đá và nước đá phổ biến ở Châu Âu trong thời Trung Cổ. Kem là sản phẩm đã có từ lâu tại Trung Quốc. Theo Campell (1980) mãi đến năm 1951, nhà máy sản xuất kem đầu tiên trên thế giới mới được ra đời và người ta bắt đầu xem kem là một sản phẩm thương mại.
Kem bao gồm hỗn hợp không khí, nước, chất béo sữa, chất làm ngọt không béo (NMS), chất ổn định, chất nhũ hóa và hương vị. Kem trong tiếng Pháp có nghĩa là glaces a la crème, trong tiếng Đức và Eiskrem, helado trong tiếng Tây Ban Nha…là một hỗn hợp đông lạnh từ sự kết hợp của sữa, chất làm ngọt, chất ổn định, chất nhũ hóa và hương liệu. Các thành phần khác như trứng, chất tạo màu và chất thủy phân tinh bột cũng có thể được thêm vào.Có thể thêm các nguyên liệu tạo hương vị riêng biệt trong sản phẩm (trái cây, các lại hạt, kẹo hoặc các miếng bánh).
Có nhiều cách phân loại kem dựa vào tính chất và nguyên liệu. Theo Bylund Gosta (1995) kem được phân loại thành 4 nhóm như sau:
Kem được sản xuất từ sữa.
Kem được sản xuất từ chất khô không béo của sữa và dầu thực vật
Kem được sản xuất từ nước ép trái cây bổ sung thành phần béo và chất khô không béo của sữa.
Kem được sản xuất từ nước ép trái cây và đường
Trong đó sản phẩm đầu tiên là sản phẩm phổ biến nhất và chiếm khoảng 80 – 90% tổng sản lượng kem trên toàn thế giới.
2. Quy trình công nghệ
- Quy trình công nghệ sản xuất kem
Hình. Quy trình công nghệ sản xuất kem
3. Chỉ tiêu đánh giá chất lượng kem
- Chỉ tiêu cảm quan
Hình. Chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm kem (Theo TCVN)
- Chỉ tiêu hóa lý
Hình. Chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm kem (Theo TCVN)
Nhóm 1: bao gồm các sản phẩm có đường được sản xuất hoàn toàn từ chất béo của sữa và protein của sữa với một hoặc nhiều thành phần cho phép
Nhóm 2: bao gồm các sản phẩm có đường được sản xuất hoàn toàn từ chất béo của sữa và protein không hoàn toàn từ sữa với một hoặc nhiều thành phần cho phép
Nhóm 3: bao gồm các sản phẩm có đường được sản xuất hoàn toàn từ chất béo không hoàn toàn từ sữa và protein của sữa với một hoặc nhiều thành phần cho phép
Nhóm 4: bao gồm các sản phẩm có đường được sản xuất từ chất béo và protein không hoàn toàn từ sữa, với một hoặc nhiều thành phần cho phép.
- Các chất nhiễm bẩn
Hình. Quy định về các chất nhiễm bẩn của sản phẩm kem (Theo TCVN)
Hàm lượng aflatoxin không lớn hơn 0,5 mg/l
- Chỉ tiêu vi sinh
Hình. Chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm kem (Theo TCVN)
4. Các chất nhũ hóa được sử dụng trong kem
Các chất nhũ hóa thường là những phân tử có nhóm chức ưa nước và ưa béo. Chúng tập trung tại bề mặt tiếp xúc giữa pha phân tán và pha liên tục trong hệ nhũ tương, làm giảm sức căng bề mặt để ổn định hệ nhũ tương.
- Mono and Diglyceride
Hình. Mono and diglyceride dạng bột (Nguồn ảnh https://www.qualifirst.com)
Các chất nhũ hóa được sử dụng trong kem phổ biến nhất trong sản xuất kem là mono – /diglyceride (E471). Monoglyceride là este của glycerol với một phân tử axit béo, và diglyceride là este của glycerol với hai phân tử axit béo. Các axit béo quyết định tính chất của mono – /diglyceride. Mono – /diglyceride được tạo ra bằng cách thủy phân một phần chất béo thực vật, như dầu đậu nành và dầu cọ. Chúng thường chứa 40 – 60% monoglyceride, cùng với diglyceride và một lượng nhỏ chất béo trung tính. Mono -/diglyceride bão hòa hoàn toàn chứa chủ yếu axit stearic và palmitic, chẳng hạn như glycerol monostearate, thường được sử dụng để sản xuất kem và thường chiếm khoảng 0,3% hỗn hợp kem.
- Lòng đỏ trứng
Hình. Lòng đỏ trứng (Nguồn ảnh https://www.herzindagi.com)
Các chất nhũ hóa được sử dụng trong kem phổ biến nhất trong sản xuất kem là mono – /diglyceride (E471). Monoglyceride là este của glycerol với một phân tử axit béo, và diglyceride là este của glycerol với hai phân tử axit béo. Các axit béo quyết định tính chất của mono – /diglyceride. Mono – /diglyceride được tạo ra bằng cách thủy phân một phần chất béo thực vật, như dầu đậu nành và dầu cọ. Chúng thường chứa 40 – 60% monoglyceride, cùng với diglyceride và một lượng nhỏ chất béo trung tính. Mono -/diglyceride bão hòa hoàn toàn chứa chủ yếu axit stearic và palmitic, chẳng hạn như glycerol monostearate, thường được sử dụng để sản xuất kem và thường chiếm khoảng 0,3% hỗn hợp kem.
5. Các chất ổn định được sử dụng trong kem
Trong sản xuất kem, chất ổn định là những hợp chất ưa nước. Khi cho vào nước, chúng có thể liên kết với một số lượng lớn các phân tử nước và làm giảm số phân tử nước ở dạng tự do. Chất ổn định sẽ tạo ra mạng lưới không gian trong hỗn hợp nguyên liệu để hạn chế sự chuyển động tự do của các phân tử nước. Nhờ đó, trong quá trình làm lạnh đông hỗn hợp nguyên liệu sản xuất kem, các tinh thể đá sẽ xuất hiện có kích thước nhỏ, kem trở nên đồng nhất. Hạn chế sự lớn lên của các tinh thể đá trong kem thành phẩm khi có sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình bảo quản sản phẩm.
- Sodium alginate
Hình. Sodium algintae (Nguồn ảnh https://www.alibaba.com)
Sodium alginate (E401) là một polysaccharide của axit guluronic và axit mannuronic được chiết xuất từ rong biển màu nâu như Macrocystis pyrifera (được tìm thấy từ bờ biển Thái Bình Dương của Bắc Mỹ, Úc và New Zealand) và Laminaria Digitata (từ Ireland, Na Uy, Pháp và Scotland). Nó bao gồm một chuỗi polyme tích điện âm với các liên kết ion với ion Natri tích điện dương (Na+). Trong dung dịch nước, các ion natri phân ly khỏi polyme nên nó trở nên tích điện. Các ion canxi hoặc các cation có thể liên kết với điện tích âm trên hai phân tử polyme khác nhau. Những tương tác giữa các phân tử này dẫn đến sự hình thành gel.
Trong kem, alginate được trộn với các ion photphat, citrate hặc tartrate để ngăn chặn sự tạo gel sớm do canxi có trong chất rắn sữa. Ưu điểm của alginate là khả năng chống lại các điều kiện axit, đặc biệt là khi đun nóng, trong khi các chất ổn định khác sẽ mất chức năng.
- Carrageenan
Hình. Bột carrageenan (Nguồn ảnh https://www.diytrade.com
Carrageenan (E407) là các polysaccharide phức tạp gồm các este của galactose và α – 3,6 – anhydrogalactose, được tìm thấy trong rong biển đỏ (Rhodophycae) như Chondrus Crispus (Irish Moss), Kappaphycus alverezii và Eucheuma denticulaturn. Carrageenan có thể có một số cấu trúc, thường được phân loại thành một trong ba loại có đặc tính khác nhau như: kappa (κ), iota ι( ι) (cả hai đều đến từ Indonesia và Philipines) và lambda () (từ bờ biển Thái Bình Dương của Bắc Mỹ, Pháp, Đan Mạch, Na Uy, Ireland và Anh). Carrageean là chất điện phân trong dung dịch nước và tạo thành gel sau khi đun nóng và làm lạnh với sự có mặt của các cation như K+ hoặc Ca2+. Carrageenan cũng có thể tạo gel với cả protein sữa và locust bean gum
Carrageenan có một chức năng cụ thể trong kem: được thêm vào khoảng 0,02% làm giảm sự phân tách pha giữa protein sữa và polysaccharides, một hiện tượng được gọi là váng sữa.
- Guar gum
Hình. Sodium algintae (Nguồn ảnh https://mountainroseherbs.com)
Guar gum (E412) được chiết xuất từ hạt cây Cyamposis tetragonolobus, một loại cây trồng hằng năm được trồng ở tiểu lục địa Ấn Độ. Guar gum có cấu trúc gồm các đơn vị mannose, khoảng một nửa trong số đó có các nhánh bên galactose. Tỷ lệ đơn vị galactose lớn hơn làm cho guar gum hòa tan trong nước lạnh.
- Xanthan gum
Hình. Xanthan gum (Nguồn ảnh https://www.thespruceeats.com)
Xanthan gum (E415) được sản xuất bởi vi khuẩn Xanthomonas campestis. Nó là một polysaccharide bao gồm một chuỗi các gốc glucose với nhóm bên trisaccharide tích điện. Xanthan gum có độ hòa tan tuyệt vời và thích hợp để sử dụng trong điều kiện axit.
Xanthan gum được sử dụng trong nước sốt dành cho kem. Trong quá trình phối trộn, độ nhớt thâp, nhưng ngay dừng lại, độ nhớt tăng lên đáng kể. Dẫn đến khả năng ổn định sau khi đổ nước sốt vào sản phẩm. Tuy nhiên, xanthan gum không được sử dụng rộng rãi trong kem vì giá thành cao.
- Pectin
Hình. Pectin dạng bột (Nguồn ảnh https://www.indiamart.com)
Pectin (E440) được chiết xuất từ vỏ cam quýt và bã táo. Nó là một polysaccharide bao gồm các chuỗi tuyến tính của các đơn vị metyl este axit galacturonic và axit galataturonic. Pectin được phân loại theo mức độ este hóa của nó. Pectin có hàm lượng methoxy cao (>50% este hóa) và pectin có hàm lượng methoxy thấp (<50%) có các đặc tính khác nhau.
5. Ảnh hưởng của các thành phần khác nhau đến cấu trúc và hệ ổn định của kem
- Đường
Hình. Ảnh hưởng của đường trong sản xuất kem
Đường là một trong những thành phần nguyên liệu không thể thiếu trong kem. Đường góp hiệu chỉnh hàm lượng chất khô, vị ngọt sản phẩm, tăng hương vị, tăng hàm lượng chấy rắn và độ nhớt, cải thiện và duy trì các thuộc tính mong muốn. Tuy nhiên việc bổ sung hàm lượng đường lớn sẽ làm chậm quá trình đông lạnh, làm cứng đòi hỏi ở nhiệt độ thấp (Syed, 2018).
- Tổng hàm lượng chất rắn
Tổng hàm lượng chất rắn bao gồm các thành phần rắn và khô của kem. Chất béo, đường, chất ổn định và chất nhũ hóa đều góp phần tạo nên tổng hàm lượng chất rắn có trong kem. Các đặc tính của kem được cải thiện bằng cách bổ sung chất rắn từ lòng đỏ trứng, trứng, kem ngọt và bơ sữa.
Hàm lượng chất rắn trong kem góp phần cải thiện kết cấu, giảm điểm đóng băng. Nhược điểm của chúng là làm cho kết cấu sũng nước (Syed, 2018).
- Nước
Hình. Vai trò của sữa trong sản xuất kem
Nước duy trì pha liên tục trong kem. Sản phẩm có nguồn gốc từ sữa cũng đóng góp hàm lượng nước trong kem. Nước đóng vai trò là dung môi và cung cấp môi trường lỏng để các chất rắn trong kem có thể dễ dàng hòa tan và tạo nên một hỗn hợp đồng nhất (Arbuckle WS, 2013).
- Không khí
Trong quá trình chuẩn bị, hiện tượng tràn được tạo ra bằng cách đưa không khí vào hỗn hợp để tăng thể tích. Chất lượng của kem bị ảnh hưởng bởi lượng không khí đưa vào. Chất lượng sản phẩm có thể được kiểm soát bằng cách bổ sung không khí đồng đều. Chất nhũ hóa, chất béo và protein ở trạng thái chưa đông lạnh tạo ra sự ổn định giữa không khí và nước bằng cách hình thành màng mỏng. Các giọt chất béo, tinh thể băng và nước tạo thành nhũ tương cuốn vào không khí (Marshall RT, 2012).
Việc thêm không khí vào kem góp phần tăng lợi nhuận sản phẩm, kiểm soát chất lượng sản phẩm, tăng thể tíc , đáp ứng các tiêu chuẩn về mặt pháp lý. Tuy nhiên, sự kết hợp không khí quá mức sẽ gây ra một số khuyết tật cho kem như: giảm kích thước tinh thể băng, giảm điểm nóng chảy, độ cứng thấp (Sofjan RP, 2004).
- Các chất ổn định
Hình. Ảnh hưởng của các chất ổn định trong kem
Chất ổn định được thêm vào kem với hàm lượng nhỏ nên ảnh hưởng đến hương vị và giá trị của sản phẩm là không đáng kể. Việc bổ sung chất ổn định vào kem góp phần làm mịn kết cấu, tăng cường độ nhớt, ngăn chặn sự thô ráp của kết cấu tạo nên sản phẩm có kết cấu mịn, điểm đóng băng không bị ảnh hưởng.
Độ mịn của kết cấu và khả năng lâu tan của kem tỷ lệ thuận với độ tăng độ nhớt. Việc tách pha có thể được kiểm soát bằng cách bổ sung chất ổn định như carrageenan tạo thành cấu trúc giống như gel bằng cách hấp phụ trên các hạt casein. Kết quả là casein bị kết tủa bằng cách hình thành liên kết với carrageenan (Bahramparvar M, 2011).
Kem có chứa chất ổn định có các tế bào không khí có kích thước nhỏ hơn do lực cắt tăng lên khi độ nhớt tăng. Chất ổn định có ảnh hưởng lớn đến đặc tính vật lý và cảm quan của kem. Tính chất dẻo của kem được tăng lên khi bổ sung carrageenan nhờ đặc tính tạo gel của chúng. Sự kết tinh lại và va chạm của các tinh thể băng đã được ngăn chặn do kiểm soát chuyển động của nước khi sử dụng natri alginate trong kem. Tốc độ nóng chảy giảm do hàm lượng hydrocolloid tăng lên. Thời gian khuếch tán của nước từ trong ra ngoài tăng lên do độ nhớt của kem có chứa chất ổn định tăng lên (Soukoulis C, 2008).
- Các chất nhũ hóa
Hình. Ảnh hưởng của các chất nhũ hóa trong kem
Trong quá trình sản xuất kem, chất nhũ hóa được thêm vào làm mịn kết cấu và nhũ hóa đều không khí có trong kem. Việc bổ sung chất nhũ hóa sẽ làm tăng độ nhớt của hỗn hợp, từ đó làm tăng độ mịn và khả năng chống nóng chảy do khả năng đánh bông giảm. Hơn nữa, kích thước tinh thể đá bị giảm khi sử dụng chất nhũ hóa có thể do sức căng bề mặt giảm do tương tác giữa nước và chất nhũ hóa (Baer RJ, 1997).
Chất nhũ hóa cho thấy không có tương tác với protein của sữa. Người ta cho rằng tinh thể đá có kích thước nhỏ là do có ít nước hơn để đóng băng do nó liên kết với chất nhũ hóa ở đầu ưa nước. Một số nghiên cứu cho rằng độ đặc của kem và độ ổn định sốc nhiệt được tăng lên nhờ chất nhũ hóa. Mặc khác, kích thước tinh thể đá bị hạn chế bởi việc bổ sung chất nhũ hóa vì chúng hỗ trợ ổn định bọt thông qua việc hình thành các tế bào khí cân bằng với các tế bào khí có kích thước nhỏ hơn (Clarke C, 2015).
6. Xu hướng sử dụng phụ gia nhằm cải thiện cấu trúc và hệ ổn định cho kem
- Sử dụng basil seed gum để cải thiện cấu trúc và giảm kết tinh lại của đá trong kem
Basil seed gum như một nguồn hydrocolloid mới, được sử dụng ở hai nồng độ (0,1% hoặc 0,2%) để ổn định kem và tác động của nó lên các đặc tính vật lý, đặc biệt là kích thước tinh thể đá, được so sánh với hỗn hợp thương mại của carboxymethyl cellulose và guar gum (0,1% hoặc 0,2%) và đối chứng không chứa chất ổn định. Không có sự khác biệt đáng kể về kích thước tinh thể đá sau khi đông cứng, nhưng sự hiện diện của basil seed gum làm giảm quá trình tái kết tinh băng so với gum thương mại và không có chất ổn định. Việc bổ sung basil seed gum làm giảm tốc độ tăng trưởng tinh thể đá từ 30–40% so với các loại kem ổn định trên thị trường. Basil seed gum cũng giảm tốc độ nóng chảy và tăng kích thước hạt (Bahramparvar, 2013).
- Qúa trình chiết xuất chất nhầy từ hạt chia được sử dụng như chất nhũ hóa và chất ổn định trong kem
Một loại kem được làm từ chất nhầy hạt chia được chiết xuất trong điều kiện tối ưu như một chất nhũ hóa và chất ổn định thay thế hoàn toàn. Kết quả kiểm tra kết cấu và độ tan chảy cho thấy chất nhầy hạt chia có thể thay thế chất nhũ hóa và chất ổn định trong công thức kem, duy trì chất lượng của sản phẩm. Tuy nhiên, màu sẫm của chất nhầy ảnh hưởng đến đặc tính cảm quan của kem. Nhìn chung, nghiên cứu này cho thấy khả năng sử dụng chất nhầy từ hạt chia trong công thức kem làm chất ổn định (Campos, 2016).
7. Kết luận
Kem là một trong những loại thực phẩm có hệ nhũ tương khá phức tạp. Muốn cho một sản phẩm kem có chất lượng và được người tiêu dùng ưa chuộng đòi hỏi sản phẩm này phải có hệ ổn định tương đối như: mịn, không đá nhỏ, lâu tan. Để thực hiện điều đó nhà sản xuất thường bổ sung thêm một số phụ gia như chất ổn định và chất nhũ hóa vào kem để tạo ra một sản phẩm chất lượng. Một số chất nhũ hóa thường được sử dụng: mono and diglyceride, lòng đỏ trứng, ….Và một số chất ổn định như: sodium alginate, xanthan gum, pectin, carrageenan và guar gum. Ngoài những phụ gia nói trên, tùy thuộc vào mục đích sử dụng,nhà sản xuất còn bổ sung thêm một số phụ gia khác. với mỗi phụ gia khác nhau, chúng có một vai trò khác nhau và là một trong những thành phần không thể thiếu góp phần hình thành cấu trúc mềm, không đá nhỏ, lâu tan,…
7. Tài liệu tham khảo
Arbuckle, W. S. (2013). Ice cream. Springer.
Baer, R. J., Wolkow, M. D., & Kasperson, K. M. (1997). Effect of emulsifiers on the body and texture of low fat ice cream. Journal of dairy science, 80(12), 3123-3132.
Bahramparvar, M., & Mazaheri Tehrani, M. (2011). Application and functions of stabilizers in ice cream. Food reviews international, 27(4), 389-407.
BahramParvar, M., & Goff, H. D. (2013). Basil seed gum as a novel stabilizer for structure formation and reduction of ice recrystallization in ice cream. Dairy Science & Technology, 93, 273-285.
Campos, B. E., Ruivo, T. D., da Silva Scapim, M. R., Madrona, G. S., & Bergamasco, R. D. C. (2016). Optimization of the mucilage extraction process from chia seeds and application in ice cream as a stabilizer and emulsifier. LWT-Food Science and Technology, 65, 874-883.
Clarke, C. (2015). The science of ice cream. Royal Society of Chemistry.
Goff, H. D. (2013). Ice cream. In Advanced dairy chemistry volume 2 lipids (pp. 441-450). Boston, MA: Springer US.
Sofjan, R. P., & Hartel, R. W. (2004). Effects of overrun on structural and physical characteristics of ice cream. International dairy journal, 14(3), 255-262.
Scholten, E. (2013). Ice cream. In Particulate products: Tailoring properties for optimal performance (pp. 273-294). Cham: Springer International Publishing.
Soukoulis, C., Chandrinos, I., & Tzia, C. (2008). Study of the functionality of selected hydrocolloids and their blends with κ-carrageenan on storage quality of vanilla ice cream. LWT-Food Science and Technology, 41(10), 1816-1827.
Syed, Q. A., Anwar, S., Shukat, R., & Zahoor, T. (2018). Effects of different ingredients on texture of ice cream. Journal of Nutritional Health and Food Engineering, 8(6), 422-435.
Tác giả: Hồng Xuyến
Nếu bạn đang có nhu cầu tìm kiếm Agar chất lượng và an toàn cho sức khỏe? Hãy đến ngay Vitachem. Vitachem – nơi uy tín và chất lượng gặp nhau. Hãy đảm bảo sự tự tin và sức khỏe của bạn với gelatin chất lượng tại địa chỉ của chúng tôi. Chúng tôi cam kết đưa đến tay bạn bột Agar đạt chất lượng cao nhất. Mỗi lô sản phẩm đều được kiểm tra chặt chẽ COA để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả với quý khách hàng. Trân trọng.
