Trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu Khoa Hóa học Công nghệ thực phẩm HÓA HỌC THỰC PHẨM Biên soạn: Ts Đặng Thu Thủy Vũng Tàu – 2013 CHƢƠNG 1: NƢỚC 1.1 Vai trò nƣớc thực phẩm Nước thành phần thực phẩm Bảng 1.1 Hàm lượng độ ẩm số sản phẩm Nguyên liệu Thịt Trái rau Bánh mì Ngũ cốc, bột Pho mát Sữa Bia, nước trái Hàm lượng nước 65-75 % 70-90 % 12-15 % 35 % 37 % 87 % 87-95 % Nước có mặt sản phẩm có nguồn gốc thực vật động vật, chẳng hạn thành phần nội bào ngoại bào, môi trường phân tán, ảnh hưởng đến kết cấu, cấu trúc ổn định xuất hiện, sản phẩm, thời gian lưu trữ; 1.2 Cấu tạo liên hợp phân tử nƣớc 1.2.1 Cấu tạo phân tử nƣớc Công thức phân tử: H2O (M=18) 1.2.2 Liên kết phân tử nƣớc a, Liên kết hydrogen: lực tương tác (có thể lưỡng cực - lưỡng cực) tồn nguyên tố có độ âm điện lớn hydrogen b, Liên kết hóa trị phân cực: hình thành góp chung hai electron hóa trị độc thân có spin ngược hai nguyên tử tương tác, nguyên tử đưa một, số liên kết cộng hóa trị số electron ghép đôi c, Liên kết ion: Là lực hút tĩnh điện ion trái dấu (lực Coulomb) d, Liên hợp phân tử nƣớc: (H2O)n + Trạng thái vật nước + Yếu tố ảnh hưởng đến trạng trình liên hợp nước: - Nhiệt độ: làm thay đổi tốc độ dao động phân tử nước - Các chất không phân cực: hydrocarbon, nhóm không cực mạch bên protein làm giảm chuyển động nhiệt phân tử nước, làm tăng liên kết hydrogen nên làm tăng trình liên hợp nước - Các chất điện ly: Na+, K+, Cl- Có khả hydrat hóa làm giảm số liên kết hydrogen phân tử nước, làm trình liên hợp giảm - Một số khí: freon, propan Chúng có khả tạo với nước tinh thể nhiệt độ oC Dựa vào tính chất để cô đặc khử khoáng dung dịch nước 1.3 Trạng thái nƣớc thực phẩm 1.3.1 Nƣớc tự Là nước không liên kết với polymer thực phẩm, phục vụ cho cho trình sinh hóa, vi sinh, hóa học Nước tự do: môi trường liên tục, hòa tan thành phần thực phẩm như: axit hữu cơ, khoáng chất, carbohydrate, chất thơm Nước tự giảm đáng kể cách làm khô, đông lạnh, ngưng tụ 1.1.2 Kỹ thuật Chén nung mẫu thực phẩm đặt vào lò sấy, nhiệt độ lên đến 140145 °C Sau mở nắp chén nung đặt nắp đáy Khi chén sứ để vị trí lò nung, nhiệt độ lò nung hạ nhanh xuống 125-127 °C Tiến hành điều chỉnh nhiệt độ lò nung đên nhiệt độ cần sấy sản phẩm vòng 10-15 phút (tính từ thời điểm bắt đầu nung) Chén nung đặt lò đến hết khoảng thời gian sấy quy định cho loại sản phẩm Lượng nước (độ ẩm) thực phẩm xác định theo công thức: W= [(M – M1)x100]/M Trong đó: M - khối lượng mẫu trước nung, g; M1- khối lượng mẫu sau nung, g 1.1.3 Thiết bị Ohaus MB 1.2 Phƣơng pháp chuẩn độ Karl Fischer 1.2.1 Bản chất Phương pháp dựa phản ứng oxy hóa-khử với iốt dioxide lưu huỳnh, xảy diện nước Thuốc thử sử dụng imidazole Độ ẩm tính số lượng iodine dành cho chuẩn độ Phương pháp có độ xác cao kết ổn định (thậm chí thực phẩm có độ ẩm thấp) tốc độ phân tích nhanh Chất hòa tan mẫu: metanol, propanol, formamid, chloroform % H2O = a x WE / (10 x e) Trong đó: a – lượng iodine tham gia phản ứng, ml; WE – đương lượng iodine mg H2O/ml; e – khối lượng mẫu, g 1.1.2 Thiết bị BÀI XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ SINH HỌC CỦA PROTEIN TRONG THỰC PHẨM Trong g protein đối chiếu theo tổ chức y tế giới chứa: Isoleucine - 40 Leucine - 70 Lysin - 55 Methionine + cystine - 35 Phenylalanine + Tyrosine - 60 Threonine - 40 Tryptophan - 10 Valine - 50 Tính điểm acid amin Si, % theo acid amin không thay cho loại thực phẩm sử dụng công thức Si = (Ai/Di)*100 Ai – lượng acid amin tương ứng mg, protein g protein; Di – lượng acid amin tương ứng protein đối chiếu FAO / WHO, mg / g protein đối chiếu i = Nếu protein sản phẩm bổ sung với nhiều loại nguyên liệu, điểm số acid amin tính theo công thức n Σ Xk Zk Aki k=1 Si = 100 x / Di n Σ Xk Zk k=1 Xk hàm lượng thành phần công thức, k = n, g; Zk lượng protein thành phần công thức, k = n, g; Aki lượng tương ứng axit amin protein thành phần,mg g protein thành phần; BÀI XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ SINH HỌC CỦA LIPID TRONG THỰC PHẨM 1.1 Giá trị sinh học lipid Giá trị sinh học lipid đại lượng đặc trưng cho chất lượng chất béo chứa thực phẩm, cho biết hàm lượng chất béo chưa bão hòa Lipid “lý tưởng”: chứa lượng acid béo bão hòa (BH) 2g, chất béo chưa bão hòa chứa nhiều nối đôi: 20 g, oleic acid: 35 g Tính điểm cho lipid: Сij=(Fij/Foj)*100, j=1,2,3 Trong đó: Fij : lượng acid béo mẫu nghiên cứu, g/100 g lipid Foj : lượng acid béo lipid lý tưởng, g/100 g lipid lý tưởng Hệ số tác động sinh học lipid xác định theo công thức: Cik Ψi = -; k= Σ Cij Trong đó: Cik – điểm phân đoạn lipid Cij – điểm phân đoạn Sản phẩm Bánh mỳ loại Bánh mỳ loại Bánh mỳ loại Lipid, g/100 g sản phẩm 1,00 1,04 1,17 Acid béo, g/100 g sản phẩm Bão hòa oleic acid Chưa bão hòa 0,15 0,09 0,43 0,15 0,17 0,37 0,17 0,15 0,46 BÀI XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ SINH NĂNG LƢỢNG CỦA THỰC PHẨM Hệ số giá trị lượng thực phẩm Thành phần Protein (P) Lipid (L) Carbohydrate (Cb) Mono-, disaccharides (Mds) Tinh bột dextrin (Td) Cellulose (C) Acid hữu (A) Hệ số, kkal/g 4,0 9,0 4,0 3,8 4,1 0,0 3,0 E =  (Hệ số * Hàm lượng) Sô cô la Thành phần, g Protein (P) Lipid (L) Carbohydrate (Cb) Mono-, disaccharides (Mds) Tinh bột dextrin (Td) Cellulose (C) Acid hữu (A) Hàm lượng g/100 g 2,9 33,9 56,4+2,9=59,3 56,4 2,9 0,7 0,5 Bài Khi lưu trữ loại ngũ cốc với giá trị ban đầu Av = 1,5, Iv = 110 (mẫu số số 2) Bảo quản ngũ cốc năm số lipid sau: số lượng mẫu 1: Av= 1,2, Iv = 93, số lượng mẫu 2: Av = 1,8, Iv = 86 Giải thích điều kiện bảo quản mẫu tốt hơn? Bài Khi lưu trữ bánh kem sau thời gian tìm thấy phân tử malondialdehyde Có phân tử aldehyde mặt lý thuyết hình thành trình oxy hóa axit béo thiết yếu, tất liên kết nối đôi năm phân tử linoleic hai phân tử axit linolenic bị phá vỡ? [...]... các thành phần của thực phẩm như protein, carbohydrates, chất béo, do các liên kết hóa học và vật lý Dựa vào dạng liên kết với các thành phần thực phẩm và thứ tự giảm dần của năng lượng liên kết nước liên kết được chia thành ba nhóm, hóa học, hóa lý và cơ học + Nước liên kết hóa học: một phần của chất khô Ví dụ: nước của tinh thể polysaccharides (tinh bột, vv) Nước liên kết hóa học có năng lượng liên... hƣởng của các yếu tố lên hoạt độ nƣớc + Tổng hàm lượng nước trong thực phẩm Thực phẩm có hàm lượng nước cao (có chứa nhiều nước tự do) thì có hoạt độ nước cao + Thành phần hóa học của thực phẩm: các hợp chất như protid, glucid, lipid,… có phản ứng khác nhau với nước nên các sản phẩm khác nhau có hoạt độ nước khác nhau + Cấu trúc của thực phẩm: ví dụ tinh bột có cấu trúc mắt lưới giữ nước kém, nhưng khi... Nước trong khu vực I và II thường chiếm nhỏ hơn 5 % tổng lượng nước của thực phẩm, ngay cả trong các loại thực phẩm có độ ẩm cao Vùng III Vùng III của đường đẳng nhiệt của nước, là nước trong khu vực I và II, và thêm vào để tạo thành vùng III Trong thực phẩm, nước này ít liên kết và linh động nhất Nước tồn tại trong mao quản, và nước tự do thấm ướt Nước được hấp thu (hoặc loại bỏ) cho sự hình thành... độ hấp thụ mạnh nhất và kém linh động trong hầu hết các loại thực phẩm Nước này được hấp thụ thông qua các tương tác có cực giữa phân tử nước, liên kết ion và liên kết lưỡng cực Nước không đóng băng ở -40 °C Nước ở vùng I không thể là dung môi, hàm lượng không đáng kể, còn tồn tại trong thực phẩm sấy khô như là một phẩn của thực phẩm Cuối vùng I và vùng II (danh giới giữa vùng I và II) tương ứng với... đoán các tính chất của thực phẩm để lựa chọn các tham số thích hợp cho quá trình chế biến, bảo quản 1.6 Ảnh hƣởng của hoạt độ nƣớc đến chất lƣợng và an toàn thực phẩm Hình Mối quan hệ giữa Aw và vận tốc của các phản ứng khác nhau xảy ra trong thực phẩm ở nhiệt độ 25-45 °C 1.6.1 Ảnh hƣởng của hoạt độ nƣớc đến quá trình oxy hóa lipid 1.6.2 Ảnh hƣởng của hoạt độ nƣớc đến phản ứng hóa nâu phi enzyme 1.6.3... dinh dưỡng của protein: protein được cơ thể sử dụng để tổng hợp các protein và các hợp chất có hoạt tính sinh học dựa trên các protein điều hòa quá trình trao đổi chất trong cơ thể b) Trong thực phẩm - Protein là thành phần dinh dưỡng của thực phẩm - Là chất để tạo hình và tạo kết cấu đặc trưng cho nhiều loại sản phẩm thực phẩm 33 2.1.2 Phân loại protein a) Phân loại theo định hướng của các phân tử... rất khó để phá vỡ và phải tiến hành ở nhiệt độ cao Maltose + Nước liên kết hóa lý (nước liên kết hấp thụ): được hình thành do các phân tử có cực (nhóm có cực của protein, chất béo) nằm ở bề mặt thực phẩm hút các lưỡng cực của các phân tử nước Nước này tạo thành một vỏ hydrat hóa xung quanh các nhóm ưa nước của protein và lipid Nước liên kết hóa lý không hòa tan chất dinh dưỡng của sản phẩm, gần như không... enthalpy bay hơi gần như giống như nước tinh khiết, đóng băng và là dung môi quan trọng cho các phản ứng hóa học và sự phát triển của vi sinh vật Bình thường hàm lượng nước của vùng III chiếm 95% độ ẩm trong thực phẩm có độ ẩm cao 1.5.2 Sự trễ hấp thu Sự trễ hấp thu là gì? Đường đẳng nhiệt hấp thu đạt được bằng cách thêm nước (tái hấp thu) vào sản phẩm khô, không hoàn toàn trùng khớp với đường đẳng nhiệt... nước là: tỷ số giữa áp suất bay hơi nước trên sản phẩm (Pw) và áp suất bay hơi của nước tinh khiết (P 0) ở cùng một nhiệt độ Aw = Pw / P0 Hoạt độ của nước là: độ ẩm tương đối (ψ) ở trạng thái cân bằng, mà tại đó sản phẩm không hấp thụ hơi ẩm và không bốc hơi vào không khí, giảm đi một trăm lần: Aw = ψ/100 Giá trị của các hoạt động nước (Aw) trong thực phẩm: - trái cây: 0,97, 0,95; - bánh mì, bột mì,... bột có khả năng giữ nước cao hơn + pH môi trường và lực ion 1.5 Đƣờng đẳng nhiệt hấp thu 1.5.1 Đƣờng đẳng nhiệt hấp thu là gì? Đường đẳng nhiệt hấp thu đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa hàm ẩm (hàm lượng nước trong thực phẩm) với hoạt độ của nước trong đó ở nhiệt độ không đổi Hình Đường đẳng nhiệt hấp thu và trạng thái liên kết của nước trong thực phẩm có độ ẩm trung bình Vùng I Vùng I của đường ... phần thực phẩm protein, carbohydrates, chất béo, liên kết hóa học vật lý Dựa vào dạng liên kết với thành phần thực phẩm thứ tự giảm dần lượng liên kết nước liên kết chia thành ba nhóm, hóa học, hóa. .. thái nƣớc thực phẩm 1.3.1 Nƣớc tự Là nước không liên kết với polymer thực phẩm, phục vụ cho cho trình sinh hóa, vi sinh, hóa học Nước tự do: môi trường liên tục, hòa tan thành phần thực phẩm như:... hoạt độ nước cao + Thành phần hóa học thực phẩm: hợp chất protid, glucid, lipid,… có phản ứng khác với nước nên sản phẩm khác có hoạt độ nước khác + Cấu trúc thực phẩm: ví dụ tinh bột có cấu trúc