Tìm hiểu về Phụ gia Agar và các cơ chế, tính chất, ứng dụng của nó

Agar là một loại phụ gia thực phẩm trong nhóm phụ gia tạo cấu trúc, hỗ trợ cấu trúc cho sản phẩm. Gồm agarose và agaropectin. Được sử dụng từ rất lâu và hiện diện trong rất nhiều sản phẩm. Hãy cùng Foodnk tìm hiểu về loại phụ gia này qua bài viết sau nhé!

Nguồn gốc và cấu tạo của Agar

Từ 1940 đến 1950 việc nghiên cứu sản phẩm thay thế Galactose như Methylated, Sulfated và Pyruvated galactoses đã được minh chứng là cấu trúc phân tử của Agar.

Thạch (Agar-agar xu xoa hay Gelose) là một chất không định hình, khi hoà vào nước nóng thì nó ở dạng dung dịch nhầy và đông đặc lại khi nguội. Người ta đã tìm hơn 40 loài chứa nhiều xu xoa: Gracilaria, Gracilariopsis, Euchema, Gelidium, Gediliella…

Agar là một Polisaccharid có nhiều nhất trong rong đỏ. Payen (1859) là người đầu tiên nghiên cứu loại Polisaccharid này. Cấu tạo cơ bản gồm các đơn vị D-galactose và L-galactose. Chúng liên kết với nhau theo kiểu  Beta-1.3 D-galactose và Beta-1.4 L- galactose, cứ khoảng 10 đơn vị Galactose thì có một nhóm Sunfat ở đơn vị Galactose cuối. trong mạch Polisaccharit của Agar có dạng liên kết  Ester ở cacbon thứ 6 của Acid sunfurit (Jones, Peat 1942).

Araki (1956) cung cấp các chứng cứ chứng minh tính khác thể của Agar, các Agar tách thành hai tên khác nhau là Agarose và Aparopectin bằng cách sử dụng phương pháp Acetylation.

• Agarose có cấu tạo mạch thẳng, trung tính, từ các gốc Beta D- galactopyranose và 3-6- alhidro-L- galactose. Cả hai gốc có sự xấp xếp xen kẻ. độ bền các liên kết khác nhau. Liên kết Alpha 1-3 dễ phân hủy bằng Enzim tạo thành Neoagarobiose. Liên kết Beta 1-4 dễ thủy phân với xúc tác của  Acid và tạo thành gốc Agar- agarobiose. Agar- agarobiose làm cho Agar-agar trong môi trường nước có khả năng tạo gel.
• Agaropectin có khả năng tạo gel thấp trong nước. cấu trúc của nó đến nay vẫn chưa xác định rõ. Chỉ biết rằng nó được tạo nên bởi sự xấp xếp xen kẻ giữa D-galactose và L-galactose và chúng chứa tất cả các nhóm phân cực trong Agar.

Các Agarose không phải là một polymer, trong khi Agaropectin là một Acidic polymer. Sau đó, Araki và các nhà khoa học – bằng cách thủy phân và thoái biến Enzymic của Agar – cô lập Agarobiose và Neoagarobiose, theo thứ tự tương ứng và tiết lộ rằng Agarose là gồm Agarobiose lặp đi lặp lại, Disaccharide xen với 1,3-liên kết –Beta-D-galactoptranose va 1,4- liên kết-3, 6-anthydro-alpha-L-galactopyranose.

Các Agaropectin dường như hoàn toàn là Agarose, nhưng có chứa lượng Axit nhóm như Sulfate, Pyruvate và nhóm Glucuronate.

Từ 1960 đến 1980, áp dụng các kỹ thuật mới trong việc nghiên cứu Agar như Fractionation, trong trao đổi Chromatography, Enzymic thoái biến và đặc biệt là ¹³C-NMR quang phổ cho phép xác định chính xác hơn việc nghiên cứu cơ bản cấu trúc hóa học và xấp xếp của các đơn vị lặp đi lặp lại trong các phân tử Agar.

Nghiên cứu gần đây của Yaphe (1971) trên DEAE-Sephadex chỉ ra rằng Agar không chỉ có tính chất  trung tính mà còn có những tính chất của Polysaccharide nhưng lại gồm một loạt những chuỗi phức tạp liên quan đến Polysaccharides từ một phạm vi mà hầu như vô phân tử xuất phát từ muối Sulfated hidratcacbon. Các Polysaccharide vô gelling có khả năng và tiếp cận cấu trúc của Agarose, mà vẫn còn chứa đựng một lượng nhỏ Sulfate (0,1 đến 0,5%) và Pyruvic acid (0,02%).

Gần đây, ¹³C-NMR quang phổ đã được xác nhận là một công cụ mạnh để làm sáng tỏ các Disaccharide lặp đi lặp lại của các đơn vị khác nhau trong Agarose hiện diện trong phân tử Agar khác.

Bên cạnh nhiệm vụ của chất  hóa học sụ thay đổi về vị trí trong ¹³C-NMR quang phổ của nguyên tử khí carbon trong Agaroses chứa trong Agars cô lập từ nhiều loài Gracilaria, các cấu trúc và tính năng của-rious hình thái xen qua lại Disaccharides có thể dễ dàng xát định. (Hình 2) minh hoạ cấu trúc Agarobiose và dấu Agarobiose lặp đi lặp lại, đơn vị và các tiền thân của Agarobiose cô lập từ nhiều loài Gracilaria, xác nhận của hóa chất và  phương pháp kính quang phổ 13 C-NMR.

Cơ chế tạo gel – thuộc tính của agar

+ Tính đông đặc ứng dụng để dùng làm phụ gia

Agar có tính chất gels sau khi làm mát ở nhiệt độ khoảng 30 – 40°C và dạng sols khi dung nóng đến 90 – 95°C. Đây là đặc tính được ứng dụng để làm phụ gia thực phẩm.

Trong agar Sự hiện diện của các sulfate C₆ tại các liên kết 1,4-L-galactose còn lại chẳng hạn như trong tiền thân của Agarose, trên thực tế như là một ‘Kink’ để ngăn ngừa việc hình thành từ hai helix. Kết thúc của vành đai để tạo thành 3, 6-anhydrode, và loại bỏ C-6 sulfate nhóm làm cho các chuỗi thẳng và dẫn đến những trạng thái đều  đặn trong Polymer, dẫn đến tăng cường sức mạnh gel do tăng khả năng hình thành một đôi helix (Rees, 1969).

Nói chung, những thế mạnh của gel agar là điều được chứa đựng trong agarose.

+ Cơ chế chuyển thể của alkali trong agar

Trong 1961 Rees thừa nhận rằng Alkali (chất kiềm) có thể loại bỏ chổ xoắn (sulfation tại C-6 của 1, 4-liên kết-L-galactose còn lại) hiện có trong phân tử  Agar, và 3, 6-anhydro vòng được hình thành. Sau đó, tăng  3, 6-AG và giảm sulfate sẽ cho ra dạng Agar có tính gel mạnh. Đều này cũng thay đổi theo từ C1 đến 1C cũng diễn ra trong cùng một cách thức trong vivo của một enzyme, ‘dekinkase’ với sự trưởng thành của các khúc tản.(hình 4)

+ Gel mạnh

Các thế mạnh của một gel Agar được xác định cho mình 1% gel bằng cách sử dụng một thử nghiệm gel. Thông thường 1% Gelidium (Tảo thạch) Agars gel cho một sức mạnh khác nhau, từ 300 -500g/cm².

Với Agar của Gracilaria (Rau câu), các gel sức mạnh trong khoảng từ 50 đến 300g/cm² và nó có thể đạt 500g /cm² hoặc nhiều hơn sau khi xử lí với Alkali.

+ Geling và nhiệt độ tan

Agar từ các loại tảo khác nhau thì tính chất gel và sols chịu ảnh hưởng bởi những nhiệt độ khác nhau.

VD: Agar từ Gelidium spp (Tảo thạch) đông đặt  khoảng từ 28 đến 31°C và nhiệt độ tan từ 80°C đến 90°C, Agars từ Gracilaria (Rau câu) spp đông đặt ở nhiệt độ khoảng từ 29 – 42°C và  và tan ở nhiệt độ từ 76 – 92°C.

+ Tính dẻo và trọng lượng phân tử

Các tính dẻo Agar trạng thái hòa tan không đổi ở một nhiệt độ và tập trung là một chức năng trực tiếp của trọng lượng phân tử. Tính dẻo hiếm khi vượt quá 10-15 cp tại 1% tập trung ở 60-90°C. Trung bình Molecular agar trọng lượng khoảng từ 8000 đến lớn hơn 100000.

+ Tính tương thích

Agar thường là tương thích với hầu hết các Polysaccharides khác và với Protein trong gần như là vô điều kiện mà không có kết tủa hay dẫn đến sự thoái biến.

FOODNK