Chemistry Labs

Hoá học công nghiệp và ứng dụng

Phụ gia, chất bảo quản, hương liệu

Cách phụ gia thực phẩm điều chỉnh cấu trúc, độ ổn định, thời hạn bảo quản và hương vị, cùng cách đánh giá an toàn và công dụng.

Trực giácLượng nhỏ, tác động đo được

Phụ gia được dùng cho một mục đích công nghệ xác định: chất nhũ hoá giúp dầu và nước phân tán; chất bảo quản làm chậm hư hỏng; hương liệu tạo hoặc phục hồi mùi. Chỉ tên chất không chứng minh an toàn hay lợi ích—liều lượng, nền thực phẩm, mức phơi nhiễm và công dụng đều quan trọng.

Phổ thôngCấu trúc quyết định chức năng

Phân tử có cả vùng ưa nước và ưa dầu có thể tập trung ở mặt phân cách. Vì vậy lecithin và mono-/diglyceride giúp ổn định giọt trong xốt. Hydrocolloid như pectin hay alginate làm đặc pha nước bằng mạng hydrat hoá; hiệu quả phụ thuộc pH, muối, nhiệt độ và nồng độ.

Γ=nadsAandγ=FL\Gamma = \frac{n_{ads}}{A} \qquad \text{and} \qquad \gamma = \frac{F}{L}

Γ biểu thị lượng chất hấp phụ trên một đơn vị diện tích, còn γ là sức căng liên diện, bằng lực trên chiều dài. Chất hoạt động bề mặt hấp phụ có thể hạ γ và giúp tạo giọt dễ hơn, nhưng điều đó chưa bảo đảm nhũ tương bền lâu.

Ví dụ: Chọn chất ổn định cho xốt

Xốt bị tách lớp khi bảo quản. Trước tiên xác định giọt kết tụ, nổi kem hay lắng. Sau đó thử riêng chất nhũ hoá và chất làm đặc, kiểm soát phần dầu, pH, nhiệt độ; so sánh kích thước giọt và mức phân lớp theo thời gian.

Lời giải

Chất nhũ hoá tác động vào sự kết tụ tại bề mặt phân cách; chất làm đặc có thể làm chậm chuyển động giọt. So sánh có kiểm soát hữu ích hơn tăng đồng thời cả hai chất.

Đại họcBảo quản là hệ thống nhiều rào cản

Chất bảo quản axit yếu thường hoạt động mạnh hơn ở dạng không phân ly, có thể đi qua màng vi sinh vật. pH thấp làm tăng tỉ phần dạng này, nhưng hiệu quả còn phụ thuộc hoạt độ nước, bao bì, nhiệt độ, vi sinh vật đích và thành phần thực phẩm. Công thức phối hợp nhiều rào cản thay vì cho rằng một phụ gia xử lý mọi nguy cơ.

fHA=11+10pH−pKaf_{HA} = \frac{1}{1+10^{\mathrm{pH}-\mathrm{p}K_a}}

Hệ thức Henderson–Hasselbalch ước tính phần axit yếu đơn chức chưa phân ly. Đây là ước tính dạng tồn tại, không trực tiếp dự đoán mức diệt vi sinh: sự phân bố vào các pha thực phẩm và độ nhạy riêng của vi sinh vật vẫn quan trọng.

Xoay cấu trúc và liên hệ các nhóm chức với độ phân cực, tính phản ứng. Cấu trúc phân tử giúp giải thích hoá học mùi hương, nhưng cảm nhận còn phụ thuộc nồng độ và nền thực phẩm.

Nghiên cứuHướng nghiên cứu tiên tiến

Tài liệu tham khảo

  • Food Chemistry · H.-D. Belitz, W. Grosch, P. Schieberle, 2009
  • A review of the use of hydrocolloids in food products · S. Saha, S. Bhattacharya, 2010
  • Food additives · World Health Organization, 2023