Alginate là một loại phụ gia thực phẩm thuộc nhóm hỗ trợ tạo cấu trúc, được đánh giá thông qua độ nhớt của nó. Ngày nay, nhờ những đặc tính nổi bật, alginate được sử dụng rộng rãi trong nhiều sản phẩm thực phẩm.

Nguồn gốc

• Alginate có trong tất cả các loại tảo nâu (Phaeophyceae), là thành phần chính của thành tế bào. Nguồn thu nhận chính trong công nghiệp là từ tảo bẹ lớn.
• Acid alginic được tách ra từ tảo nâu dưới dạng sodium alginate.
• Alginate thường dược chiết bằng kiềm, sau đó được kết tủa bằng acid hay muối Calcium. Sau đó trung hoà bằng kiềm hoặc các bazơ khác nhau để tạo ra những loại tương ứng mà ta muốn có: sodium algilnate, amon algilnate, canxi algilnate hoặc trietanolanin algilnate.

Cấu tạo

• Acid alginic được Standford phát hiện ra vào năm 1881.
• Chiết suất từ tảo nâu dưới dạng sodium alginate có M ~ 20.000 – 60.000
• Cấu tạo hóa học của acid alginic gồm 2 phần: β-D-mannuronic và α-L-guluronic liên kết với nhau bằng liên kết 1,4-glucoside.

•  Các acid alginic ít tan trong nước (giống các polysaccaride) nên chúng thường được chế biến dưới dạng alginate của Na, K, amoni, Mg, Ca, propylen glycol.

Khả năng tạo nhớt

• Alginate dễ tạo thành dung dịch nhớt khi hòa tan trong nước.
• Độ nhớt phụ thuộc vào chiều dài phân tử và nhiệt độ.
• Trong một số trường hợp, độ nhớt có thể tăng nhờ sự hiện diện của cơ chất, tạo liên kết chéo giữa các phân tử.

Khả năng tạo gel của Alginate

• Alginate có thể hình thành gel khi được đun nóng đến trạng thái sôi và làm nguội trở lại.
• Thường alginate tạo gel tốt khi có mặt ion Ca²⁺.

Kỹ thuật tạo gel

• Alginate có thể tạo gel khi có Ca²⁺ và acid, đặc biệt ở pH < 4, thường kết hợp với pectin.
• Ca²⁺ đóng vai trò là “cầu nối” giữa các phân tử, tạo gel không thuận nghịch với nhiệt và ít đàn hồi.
• Alginate hoặc hỗn hợp chứa alginate có thể được nhúng hoặc phun dung dịch Ca²⁺, thích hợp để tạo sản phẩm mỏng, nhỏ như màng bao.

Phương pháp làm lạnh

• Alginate được hòa tan trong nước cùng với Ca²⁺ và các chất tạo phức.
• Hỗn hợp được gia nhiệt đến nhiệt độ cao, sau đó làm nguội đến khi gel Ca ổn định.
• Gel có thể hình thành ở khoảng 50°C, tuy nhiên cấu trúc lúc này sẽ mềm.

Tính chất vật lý và hóa học của alginate

Ở dạng muối, alginate tan trong nước, và độ nhớt của dung dịch thu được phụ thuộc vào trọng lượng phân tử cũng như lượng ion trong muối. Khác với agar, dung dịch alginate không đông lại ngay cả khi làm lạnh đông. Khi dung dịch Na-alginate trải qua quá trình lạnh đông và làm tan trở lại trong sự hiện diện của ion Ca²⁺, độ nhớt của dung dịch có thể tăng.

Khi thêm acid hoặc ion Ca²⁺, dung dịch Na-alginate có thể hình thành gel, màng hoặc sợi nhờ các tương tác tĩnh điện qua cầu calcium, trong khoảng pH từ 4 đến 10 ở nhiệt độ phòng. Tùy vào nồng độ Ca²⁺, gel tạo ra có thể thuận nghịch (nồng độ Ca²⁺ thấp) hoặc không thuận nghịch và ít đàn hồi (nồng độ Ca²⁺ cao). Trong quá trình này, các tương tác tĩnh điện qua cầu calcium đóng vai trò quan trọng, do đó các gel này thường không thuận nghịch với nhiệt và ít đàn hồi.

Màng alginate rất đàn hồi, bền, chịu dầu và không dính bết. Các màng này có thể được tạo ra bằng các phương pháp:

• Cho bốc hơi một lớp dung dịch alginate hòa tan trên bề mặt phẳng.
• Xử lý màng từ dung dịch alginate hòa tan bằng chất kết tủa thích hợp.
• Tách ammoniac ra khỏi màng của dung dịch kẽm alginate, nhôm alginate, đồng alginate hoặc bạc alginate hòa tan trong ammoniac dư.

Do alginate tích điện âm, nó có thể tạo keo tụ với các chất tích điện dương và có khả năng hấp thụ nước rất tốt, lên tới hơn 200 lần khối lượng phân tử của mình.

Như vậy, với khả năng tạo gel, màng đàn hồi và hấp thụ nước cao, alginate là một phụ gia thực phẩm đa năng, đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện cấu trúc, độ ổn định và tính chất vật lý của sản phẩm.