1 CHƯƠNG 6 NƯỚC ¾ Nướcgiữ vai trò quan trọng đốivớisự sống ¾ Là thành phần chính củacơ thể (60%) và củasảnphẩmthực phẩm ¾ Là môi trường và cũng là một thành phầncủa các phản ứng hóa sinh VAI TRÒ VÀ TÁC DỤNG CỦA NƯỚC TRONG ĐỜI SỐNG & SẢN XUẤT THỰC PHẨM ¾ Nướclànguyênliệuquantrọng trong công nghiệp chế biếnthựcphẩm, là yếutố liên kết các nguyên liệuvà các chấttrongthựcphẩm ¾ Nhào rửa nguyên liệu ¾ Vận chuyểnvàxử lý nguyên liệu ¾ Đảmbảogiátrị cảm quan củasảnphẩm ¾ Tăng cường các quá trình sinh họcnhư hô hấp, lên men ¾ Tham gia vào quá trình làm lạnh hoặc gia nhiệt VAI TRÒ VÀ TÁC DỤNG CỦA NƯỚC TRONG ĐỜI SỐNG & SẢN XUẤT THỰC PHẨM HÀM LƯỢNG NƯỚC VÀ TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG SẢN PHẨM THỰC PHẨM Dựavàohàmlượng nước, có thể chia thựcphẩm thành 3 nhóm: -Nhómsảnphẩmthựcphẩmcóhàmlượng nướccao (trên 40%) – Thựcphẩmtươichưaqua chế biến -Nhómsảnphẩmthựcphẩmcóhàmlượng nước trung bình (10-40%) – Thựcphẩm đãqua chế biếnhoặcxử lý nhiệt -Nhómsảnphẩmthựcphẩmcóhàmlượng nướcthấp (dưới10%) –Cácthựcphẩm đượcxử lý nhiệtcóthể đượ cbảoquản trong đk nhiệt độ môi trường Trong thựcphẩm, nướctồntại ở hai dạng, nướctự do và nước liên kết. -Nướctự do -Nước liên kết: tuỳ theo mức độ có 3 dạng liên kết + Nước liên kếthoáhọc: Liên kếtchặtchẽ với nguyên liệu, thường ở dạng nướchydrat + Nướchấpphụ (lk hóa lý): Độ bềnliênkết trung bình, thường thấylàliênkếthydro + Nước liên kếtmaoquản(lkcơ lý): Là d ạng liên kết yếu. Nướctừ ngoài đi vào bên trong, ngưng tụ và làm đầy các mao quản TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM Trong quá trình chế biếnbảoquản, tùy theo điều kiệncóthể làm nướctự do chuyển thành nước liên kếtvàngượclại. Thí dụ: Trong sảnxuấtbánhmì - Giai đoạnnhồibột có + tinh bộttự do → nước liên kết - Giai đoạnnướng: nước liên kết → nước tự do 2 Cấutạophântử nước • Phân tử nướcgồm – 2 nguyên tử H – 1 nguyên tử O Nướccóđộ phân cứclớn nêncókhả năng hòa tan và ion hóa nhiềuhợp chấtkhácnhau Cấutrúccủamạng lưới phân tử nước Dạng phân tử liệnhợp[H 2 O] x x- không xác đinh và luôn biến đổi. Hiệntượng liên hợpluônxảyravàluônbị phá vỡ Liên kếthydro Khi đông lạnh dưới4°C Cấutrúctinhthể củaphântử nước đáthuộccấutrúctứ diện tâm là nguyên tử ôxy Khi nhiệt độ đạt100 0 C Các phân tử nướctồn tạidướidạng đơnphân tử Khả năng hòa tan trong nước • Hòa tan tốtcácion • Chất không phân cực không tan Hoạt độ nước(a w ) Hoạt độ nướclàlượng nướctự do tồntạitrongsảnphẩmhoặc vậtchất. Nó đượcxácđịnh như là tỷ lệ giữaápsuất bay hơicủa nướctrongvậtchất chia cho áp suất bay hơicủanướctinh khiết ở cùng điềukiệnnhiệt độ. a w = P/Po P: áp suấthơicủa dung dịch Po: áp suấthơinướctínhkhiết(= 1) Nướccấtcóhoạt độ nướcbằng 1,0. Khi nhiệt độ tăng thì aw tăng, ngoạitrừ mộtsố sảnphẩm tinh luyệnvớimuốihoặc đường. Hoạt độ nướccủamộtsố loạithựcphẩm 0,5 - 0,6Quả khô 0,5 - 0,7Mật ong 0,5 - 0,7Không khí trong phòng (điển hình) 0,75Dung dịch NaCl bão hòa < 0,85Thịt đãnấuchín 0,97Nướcquả 0,97Sữa 0,99Thịtchưachế biến 0,99Nướcmáy 1 Nướccất a w Tên thựcphẩm 3 - Ởđiềukiện cân bằng, có sự bằng nhau giữahoạt độ nướccủamộtthựcphẩmvàápsuấthơitương đốido thựcphẩm đótạoratrongkhíquyển bao quanh nó. - Độ ẩmtương tốivàhoạt độ nướclàhaiđạilượng tỷ lệ thuận a w = độ ẩmtương đối bách phân/100 Hay a w x 100 = độ ẩmtương đối bách phân Hoạt độ nước(aw) Ảnh hưởng củahoạt độ nước đếntốc độ phản ứng Ảnh hưởng củahoạt độ nước đếntínhchấtbiến đổivà chấtlượng củathựcphẩm - Ảnh hưởng củahàmlượng nước đếnphản ứng oxy hoá chất béo -Hiệu ứng hoạt độ nước đếnphản ứng sẫm màu phi enzym - Ảnh hưởng đếnphản ứng enzym trong các sảnphẩmthực phẩm - Ảnh hưởng đếnsự phát triểncủavi sinh vật - Ảnh hưởng đếntínhchấtlưubiếncủathựcphẩm - Ảnh hưởng đếngiátrị dinh dưỡng Ảnh hưởng củahoạt độ nước đếnsự oxy hóa chấtbéo • Các sảnphẩmcóchứachất béo ở dạng khan thường có những lỗ xốp trên bề mặtdo đó ôxy dễ dàng xâm nhậpvà sự oxy hóa chấtbéoxảyra nhanh chóng • Khi a w > 0.3 tạolớpnướchấp thụ trên bề mặtsảnphẩmhạn chế sự xâm nhậpcủa ôxy quá trình oxy hóa giảm • a w > 0,5 sự ôxy hóa tăng là do KL khuếch tán dễ dàng. Hiệu ứng hoạt độ nước đếnphản ứng sẫm màu phi enzym • Phản ứng gây sẫm màu phi enzym: caramen hóa, melanoidin, quá trình oxy hóa lipid vớiprotein… • Sự sẫmmàuthường xảyrađốivớinhững sảnphẩmcóhàmẩm thấphoặc trung bình (a w > 0,5). • Để giảmmức độ sẫm màu trong các sảnphẩmcóhoạt độ nướctừ 0,6 – 0,8 bằng cách sử dụng glyxerin như là chấtlàmẩmcóthể làm giảma w từ 0,75 xuống 0,65; từ 0,5 đến 0,4. Ảnh hưởng củahoạt độ nước đến phản ứng củaenzyme • Nướcthamgiatíchcực trong các phản ứng thủy phân • Làm tăng tính năng động củacơ chấtvớisảnphẩm phản ứng • Phản ứng thủy phân khó xảyratrongđiềukiệnthiếu nước đặcbiệtlànướctự do • Hoạt động củaphản ứng enzyme thường bắt đầuxuất hiện khi a w > 0,45 4 Ảnh hưởng củahoạt độ nước đến sự phát triểncủavi sinhvật • Vi sinh vật ảnh hưởng sâu sắc đếnchấtlượng sảnphẩm • Nướclàmôitrường cho những vi sinh vậtnàypháttriển, sinh trưởng và trao đổichất • Mật độ và chủng loạivi sinhvậtphụ thuộcnhiều vào hoạt độ nước -Vi khuẩn: 0,91 -Nấm men: 0,88 -Nấmmốc: 0,80 Ảnh hưởng củahoạt độ nước đến sự phát triểncủavi sinhvật 0,85 Staphylococcus aureus 0,95 E. Coli 0,95 Bacillus cereus 0,94 Aerobacter aerogenes 0,8 Saccharomyces bailii 0,9 Saccharomyces cerevisiae 0,77 Aspwegillus niger 0,78 Aspergillus flavus 0,75 Aspergillus caldidus a w Vi sinh vật Ảnh hưởng củahoạt độ nước đếntínhlưubiếncủasảnphẩm • Độ cứng • Độ dẻo • Độ dai • Độ đàn hồi • … Ảnh hưởng củahoạt độ nước đếngiátrị dinh dưỡng • Nước ảnh hưởng rấtlớn đến độ bềncủa các vitamin tan trong nước • Những vitamin bịảnh hưởng: B1, C… • Vớinhững vitamin tan trong dầu thì ngượclại Ảnh hưởng củahoạt độ nước đếncấutrúc và trạng thái củasảnphẩmthựcphẩm * Ảnh hương củanước đếncấutrúccủarauquả tươi * Nước tham gia và sự tạocấutrúcvàtrạng thái của các sảmphẩmthựcphẩmchế biến Ảnh hưởng củanước đếncấutrúccủarau quả tươi • Khi nước vào trong tế bào thì chấtchứa trong tế bào sẽ gây nên mộtápsuấttrongvỏ tế bào .Áp suấtthủy tỉnh này gọilàápsuấttrương mà thường tạoramột độ căng nào đó đốivớitế bào nên làm căng kích thướctế bào • Áp suấttrương củanướcbêntrongtế bào giúp cho rau quả tươicómột độ căng bóng nhất định 5 Ảnh hưởng đếncấutrúcvàtrạng thái củathực phẩmchế biến • Nướctạolớpvỏ bề mặt, ổn định độ nhớtvà khả năng hòa tan • Nướclàmbiếntínhprotein, tạocấutrúcgel (phomat, giò…) • Ảnh hưởng đếnkhả năng tạonhũ tương và tạobọtcủa protein • Nước làm chất hoá dẻocủatinhbột, tạo độ dai, độ trong, tạo màng, tạosợi… Độ ẩmcủathựcphẩm •Làlượng nướctự do có trong thựcphẩm Trong quá trình bảoquản, rau quảđã tách khỏimôi trường sống và cây mẹ, lượng nướcmất đi không đượcbùđắpnênbản thân chúng mộtmặtphảihạn chế sự bốchơi, mặt khác nhiệtsinhrachỉ mất đibằng con đường bứcxạ nhiệtramôitrường xung quanh. Sự bốchơinướccủarauquả khi bảoquảnlànguyên nhân chủ yếulàmgiảmkhốilượng củasả nphẩm. Sự mấtnướccònảnh hưởng đến: các quá trình trao đổibìnhthường, làm giảmtínhtrường nguyên sinh làm rau quả bị héo. Sự héo làm tăng quá trình phân huỷ các chất, phá huỷ sự cân bằng năng lượng, làm giảmsức đề kháng bệnh củarauquả. SỰ BIẾN ĐỔI HÀM LƯỢNG NƯỚC TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN, BẢO QUẢN THỰC PHẨM - Trong rau quả, củ non, các phầntử keo của nguyên sinh chất và không bào giữ nướcyếu → dễ bị mất nước -Sự thương tổncũng làm tăng sự mấtnước(vết thương vài cm 2 trên quả cam làm tăng độ mất nước len 3,4 lần) -Sự mấtnướccủathựcphẩmthayđổi trong quá trình bảoquản SỰ BIẾN ĐỔI HÀM LƯỢNG NƯỚC TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN, BẢO QUẢN THỰC PHẨM - Lượng nướcmất đi trong quá trình bảoquảncòn tùy thuộc vào từng loạisảnphẩm, độ già chín, nhiệt độ, ẩmthấp, vậntốc chuyển động không khí trong kho bảoquản + 1 tấn rau mất 600-800g nước/ngày + 1 tấncủ, quả mất 300-600g nước/ngày Trong các sảnphẩm thì hàm lượng nước đượctiêu chuẩn hoá. Với hàm lượng nước cao sẽ cho sản phẩmmộthướng chấtlượng nào đó, tốthoặcxấu. -Hạtlương thực, có hàm lượng nướcbằng 14%, nếu cao hơn, hạtlương thựcsẽ giòn, dễ vỡ; dễ bị hư hỏng do nấmmốc phát triển. - Rau quả tươi khi mấtnước5-7%, dễ bị héo hay th ối -Cơ thểđộng vật: mất 15-20% thì bị chết SỰ BIẾN ĐỔI HÀM LƯỢNG NƯỚC TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN, BẢO QUẢN THỰC PHẨM 6 Để chống sự mấtnước do bay hơinướccần: -Hạ thấp nhiệt độ phòng bảoquản -Phảibảoquảnrauquả trong phòng có độ ẩm cao: 85-95% -Tránhvẩynướctrựctiếp, tạo các hạtnướcdư thừatrênbề mặtrauquả là điềukiện thích hợp cho sự phát triểncủavi sinhvật -Xếprauquả tươi trong hầmchất, vùi trong cát, đựng trong các túi polyethylen, gói giấy SỰ BIẾN ĐỔI HÀM LƯỢNG NƯỚC TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN, BẢO QUẢN THỰC PHẨM . thựcphẩm, nướctồntại ở hai dạng, nướctự do và nước liên kết. -Nướctự do -Nước liên kết: tuỳ theo mức độ có 3 dạng liên kết + Nước liên kếthoáhọc: Liên kếtchặtchẽ với nguyên liệu, thường ở dạng nướchydrat +. đoạnnhồibột có + tinh bộttự do → nước liên kết - Giai đoạnnướng: nước liên kết → nước tự do 2 Cấutạophântử nước • Phân tử nướcgồm – 2 nguyên tử H – 1 nguyên tử O Nướccóđộ phân cứclớn nêncókhả năng. đạt100 0 C Các phân tử nướctồn tạidướidạng đơnphân tử Khả năng hòa tan trong nước • Hòa tan tốtcácion • Chất không phân cực không tan Hoạt độ nước( a w ) Hoạt độ nướclàlượng nướctự do tồntạitrongsảnphẩmhoặc vậtchất.