Tìm hiểu về các acid tạo vị chua và ứng dụng trong Công nghệ thực phẩm

Trong ngành công nghiệp thực phẩm, acid là một trong những hợp chất được sử dụng phổ biến nhất. Ứng dụng quan trọng nhất của acid là tạo vị chua cho thực phẩm, bên cạnh đó chúng còn là chất bảo quản, chất làm tăng hương vị, chất đệm, chất điều chỉnh độ nhớt,…

Tuy nhiên, có rất nhiều loại acid khác nhau với những tính chất và ứng dụng khác nhau, vì vậy việc hiểu rõ bản chất để ứng dụng một cách hợp lý các acid này vào thực phẩm, đặc biệt là trong việc điều chỉnh độ chua cho thực phẩm là điều hết sức quan trọng.

Tại sao acid có thể điều chỉnh được độ chua?

Vị chua là một trong năm loại vị giác chính gồm: chua, ngọt, mặn, đắng và umami. Không giống như vị ngọt và đắng được tạo ra bởi nhiều cấu trúc phân tử khác nhau, độ chua chỉ được quyết định bởi ion hydronium (H₃O⁺) của các acid.

Tuy nhiên vị chua của mỗi loại acid có những đặc điểm khác nhau, bao gồm thời điểm bắt đầu có vị chua, cường độ vị chua, hậu vị hoặc bất kì dư vị nào còn sót lại trong miệng. Một số acid có vị chua mạnh hơn các acid khác ở cùng độ pH, vì thế pH không phải là yếu tố quyết định đến cảm nhận về vị chua. Nguyên tắc chung là acid yếu sẽ có vị chua mạnh hơn acid mạnh ở cùng độ pH, vì chúng tồn tại chủ yếu ở trạng thái không phân ly. Khi một lượng ion hydronium được trung hòa trong miệng, các phân tử acid không phân ly (HA) sẽ bị ion hóa để thay thế các ion hydronium bị mất đi để thiết lập lại trạng thái cân bằng. Các ion hydronium mới được giải phóng sau đó được trung hòa cho đến khi không còn acid.

HA  +  H₂O →  H₃O⁺  +  A^–HA  +  H₂O →  H₃O⁺  +  A^–

Khi pH giảm, acid trở nên khó phân ly hơn và tạo ra vị chua hơn. Ví dụ, vị chua đậm của acid lactic ở pH 3,5 có thể được giải thích là do 70% acid không bị phân ly ở pH này, so với 30% của acid citric. Ngoài vị chua, acid còn có các đặc điểm như đắng và se, mặc dù chúng ít được nhận biết hơn. Acid cũng có khả năng thay đổi hoặc tăng cường mùi vị của các hương vị khác, làm hài hòa các mùi vị không liên quan với nhau và che giấu những dư vị không mong muốn bằng cách kéo dài cảm giác chua. Ví dụ, trong đồ uống trái cây được pha chế với chất tạo ngọt, acid che đi dư vị của chất tạo ngọt và tạo nên vị chua đặc trưng của nước trái cây tự nhiên. Ngoài ra, các acid khác như acid glutamic và acid succinic có đặc tính tăng cường hương vị^[1].

Các acid phổ biến trong sản xuất thực phẩm

Acid acetic (E260) – là acid hữu cơ được biết đến nhiều nhất, hiện diện trong các loại trái cây và thực phẩm lên men, đặc biệt là giấm. Acid acetic có sẵn ở dạng lỏng, ở nồng độ cao có tính ăn mòn mạnh. Hiện nay acid acetic có thể được sản xuất bằng cách lên men (acid acetic tự nhiên) hoặc bằng cách tổng hợp, trong thực phẩm chủ yếu sử dụng acid acetic tự nhiên. Acid acetic có mùi và vị hăng rất đặc trưng, trong thương mại thường được sử dụng dưới dạng dung dịch 6-10%. Acid acetic được ứng dụng trong nhiều sản phẩm thực phẩm như một chất bảo quản tự nhiên^[2].

Acid citric (E330) – là một acid hữu cơ được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành công nghiệp thực phẩm, chiếm hơn 60% tổng số acid được sử dụng. Acid citric tự nhiên có trong các mô động thực vật và được tìm thấy nhiều nhất trong các loại trái cây họ Citrus. Acid citric thương mại được sản xuất bằng cách lên men vi sinh vật. Acid citric không màu, không mùi và tồn tại ở dạng tinh thể hoặc bột, có vị acid rõ ràng và sắc nét. Acid citric hòa tan tốt trong nước và rượu, đặc biệt là có khả năng hút ẩm^[2].

Axit malic (E296) – là một acid hữu cơ xuất hiện trong nhiều loại trái cây (được phân lập lần đầu tiên từ táo) và hiện diện trong quá trình trao đổi chất của con người (chu trình Krebs). Acid malic không màu, không mùi và có thể tồn tại ở dạng tinh thể hoặc dạng hạt nhỏ, hòa tan tốt trong nước, có vị acid mạnh, làm tăng hương vị trái cây đặc biệt là họ Citrus (cam quýt)^[2]. So với acid citric, acid malic có vị chua rõ ràng hơn nhiều, và hương vị đọng lại trong miệng giúp che giấu hậu vị của các chất tạo ngọt. Nó có nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp so với các loại acid khác, vì thế nó được phân bố đồng nhất hơn vào các hỗn hợp. Bên cạnh đó, acid malic có khả năng hút ẩm cao nhất trong số các acid, làm cho nó dễ bị vón cục và hóa nâu khi bảo quản^[1].

Acid fumaric (E297) – tồn tại tự nhiên trong các hợp chất hóa học của tế bào các loại nấm, được tạo ra trong da người khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời và cũng có trong một số loại trái cây và rau quả. Acid fumaric thương mại được sản xuất bằng cách tổng hợp hóa học từ acid malic. Nó là một chất kết tinh, không mùi, không hút ẩm và tan ít trong nước^[2].

Acid lactic (E270) – có trong nhiều loại thực phẩm lên men và là acid hữu cơ tồn tại trong cơ thể con người (được phân lập lần đầu tiên từ sữa chua), được sản xuất thương mại bằng cách lên men vi sinh vật. Acid lactic thường có ở dạng lỏng (nồng độ 50-80%), dung dịch trong suốt không màu đến vàng nhạt, ngoài ra nó cũng có ở dạng bột. Acid lactic có vị chua đặc trưng và không có mùi nồng, tạo ra độ chua cân bằng và ít sắc nét trong thành phẩm. Acid lactic hòa tan rất tốt trong nước^[2].

Acid tartaric (E334) – là một acid hữu cơ tự nhiên xuất hiện nhiều trong các loại trái cây, thu được trong quá trình sản xuất rượu vang. Acid tartaric là tinh thể không màu và không mùi, có vị chua mạnh và sắc nét, làm tăng hương vị của trái cây đặc biệt là nho và chanh. Acid tartaric có khả năng hòa tan trong nước nhiều nhất trong số các acid dạng rắn^[1].

Acid succinic (E363) – là một acid dicarboxylic tự nhiên được tìm thấy trong hầu hết các loại trái cây và rau quả. Sản xuất truyền thống bằng cách xúc tác hydro hóa acid maleic & anhydrit, cũng có thể được chiết xuất từ trái cây hoặc gần đây được sản xuất bằng phương pháp sinh học. Acid succinic là chất rắn kết tinh, không mùi, không màu, hòa tan trong nước, có vị hơi đắng và vị acid^[2].

Acid phosphoric (E338) – là acid vô cơ duy nhất được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, được sản xuất từ quặng phosphorite. Nó tạo ra vị acid rất mạnh ở nồng độ thấp. Acid phosphoric thương mại có sẵn ở dạng lỏng, thường là nồng độ 70-80%^[2].

Bảng: Tóm tắt đặc điểm của các acid sử dụng trong thực phẩm^[2]

Làm thế nào để lựa chọn loại acid phù hợp

Nhìn chung, các acid đóng vai trò khá giống nhau trong thực phẩm, tuy nhiên việc lựa chọn acid nào phù hợp để có thể sử dụng chúng một cách tối ưu cần chú ý đến những đặc điểm sau:

• Dạng rắn hay lỏng: Trong các thực phẩm dạng lỏng thì không cần bắt buộc sử dụng dạng nào, nhưng đối với một số sản phẩm như viên nén, hỗn hợp bột,… yêu cầu phải sử dụng acid ở dạng rắn.
• Độ hòa tan: Cần phải quan tâm đến độ hòa tan của các acid và lượng acid cần thiết để đạt đến một độ pH nhất định khi dùng các acid có độ hòa tan thấp.
• Đặc điểm hương vị riêng của acid và sự tương tác với các hương vị khác: Khi sử dụng những loại acid khác nhau sẽ tạo ra vị chua có đặc điểm khác nhau^[2].

Ứng dụng của các loại acid trong thực phẩm

Ứng dụng trong đồ uống, nước giải khát

Trong hầu hết các loại đồ uống, acid citric là lựa chọn đầu tiên được sử dụng vì nó có vị chua tương đối dịu đến hơi gắt, tạo nên vị chua tươi mát cho các loại trái cây. Acid malic được sử dụng khi muốn tạo nên vị chua mạnh mẽ, thường là kết hợp với acid citric. Acid phosphoric được sử dụng trong các loại đồ uống hương cola. Trong các loại nước giải khát trái cây có cồn thường sử dụng acid malic. Acid succinic chỉ thường được sử dụng trong các loại đồ uống như cà phê hòa tan, trà hòa tan, sữa bột hòa tan,…^[2]

Ứng dụng trong bánh kẹo

Người ta thường sử dụng acid malic và acid fumaric vì chúng tạo ra vị chua bền hơn các acid khác ở cùng nồng độ. Acid malic làm tăng hương vị trái cây và tăng tác động của các chất tạo ngọt. Các acid còn có tác động ngăn chặn sự kết tinh đường và kết cấu của các hydrocolloid (đặc biệt là pectin)^[2].

Ứng dụng trong thực phẩm mặn

Hầu hết các acid đóng vai trò là chất điều chỉnh thời hạn sử dụng của cá muối, thịt qua chế biến, cải thiện hiệu suất chế biến cũng như là ổn định chất lượng của thịt lên men và phô mai. Ngoài ra các acid còn được sử dụng rộng rãi trong các loại gia vị phủ trên snack, hoặc trong các loại thịt, cá, hải sản được chế biến. Ngoài ra, acid succinic còn được sử dụng là một chất tăng vị umami trong các thực phẩm mặn^[2].

Trúc Quyên RD VNO

Tài liệu tham khảo

[1] J. D. Dziezak et al. “Acids: Natural Acids and Acidulants,” Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition. Vol. 1, pp. 12-17, 2016..
[2] Brenntag. “Acidulants,” Food & Nutrition.