7 PHẨN 1 ðẠI CƯƠNG VỀ CÁC SẢN PHẨM THỰC PHẨM- SINH HỌC CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU THỰC PHẨM VÀ NHỮNG BIẾN ðỔI CỦA NGUYÊN LIỆU TP TRONG QUÁ TRÌNH THU NHẬN VÀ BẢO QUẢN 1. ðặc ñiểm của nguyên liệu sản xuất thực phẩm : Nguyên liệu dùng ñể chế biến thực phẩm rất ña dạng. Chúng có thể là thực vật như rau, quả, hạt, củ hoặc các loại ñộng vật như gia súc, gia cầm hoặc các loại thủy hải sản nhưng nhìn chung các loại nguyên liệu có những ñặc ñiểm sau: 1.1 Thu hoạch theo thời vụ : Tất cả các loại nguyên liệu thực vật ñều thu hoạch theo thời vụ, các loại thủy hải sản ñánh bắt theo mùa chính vấn ñề này cũng gây khó khăn cho việc sản xuất liên tục. Chính vì thế nên cần phải có kế hoạch ñể bảo ñảm ñủ nguyên liệu sản xuất hoặc bảo ñảm cho nhà máy hoạt ñộng thường xuyên. 1.2 Dễ bị hư hỏng trong bảo quản : Các loại nguyên liệu dùng ñể sản xuất thực phẩm chứa nhiều chất dinh dưỡng khác nhau nên thuận lợi cho sự xâm nhập và phát triển của VSV. Hơn nữa trong các loại nguyên liệu cũng chứa nhiều loại enzim có thể gây tác ñộng xấu cho nguyên liệu sản xuất thực phẩm. Chính vì thế các loại nguyên liệu này rất dễ bị hư hỏng trong bảo quản và có nhiều loại có thời hạn bảo quản rất ngắn. Cho nên trong sản xuất thực phẩm phải tìm biện pháp ñể bảo quản nguyên liệu sao cho kìm hãm ñược hoạt lực của enzim và ức chế hoặc tiêu diệt ñược VSV và các loại côn trùng gây hại nhằm ñể giữ ñược chất lượng của nguyên liệu và bảo ñảm cung cấp nguyên liệu thường xuyên cho sản xuất. Chất lượng của sản phẩm thực phẩm phụ thuộc rất lớn vào chất lượng của nguyên liệu. Cho nên nếu chất lượng của nguyên liệu kém thì sản phẩm sẽ không ñạt yêu cầu. 2. Thu nhận và bảo quản nguyên liệu trước khi ñưa vào sản xuất: 2.1. Nguyên liệu thực vật: Nguyên liệu thực vật dùng trong chế biến thực phẩm là rau qủa, các hạt ngũ cốc, củ chất lượng của nguyên liệu phụ thuộc rất lớn vào kỹ thuật thu hái và bảo quản . - Thời ñiểm thu hoạch: Tùy thuộc vào tính chất của loại nguyên liệu và mục ñích sản xuất mà người ta tiến hành thu hoạch nguyên liệu trong những thời kỳ khác nhau. Thường thu hái nguyên liệu theo ñộ già chín của nó. Trong CN chế biến thực phẩm, phân biệt các ñộ chín sau: + ðộ chín thu hái: Tiến hành thu hái khi hạt của rau quả ñạt ñộ phát triển cao và kích thước lớn nhất nhưng chưa ñạt về màu sắc, mùi vị, ñộ mềm mà còn phải qua 1 thời kỳ dấm ñể nó ñạt ñộ chín theo yêu cầu. + ðộ chín ăn ñược (ñộ chín sử dụng) là ñộ chín khi nguyên liệu ñạt ñược chất lượng toàn diện cao nhất (ñạt yêu cầu về màu sắc, mùi vị ) + ðộ chín kỹ thuật: là ñộ chín theo yêu cầu kỹ thuật sản xuất và nó chỉ là những qui ñịnh tương ñối. Ví dụ : cà chua dùng ñể sản xuất cà chua ngâm dấm thì nên thu hái khi chín hườm, còn nếu sản xuất bột cà chua thì phải cà chua chín. + ðộ chín sinh lý: ñược xác ñịnh bằng ñộ già của hạt. Nó thường dùng ñể thu hoạch hạt cho sản xuất dầu béo hoặc làm hạt giống trong sản xuất nông nghiệp. Khi thu hái nguyên liệu người ta thường dựa vào tính chất vật lý ñặc trưng nhất của nguyên liệu ñể xác ñịnh ñộ chín của nó như kích thước, khối lượng riêng, màu sắc, hương vị, ñộ chắc, ñộ phát triển của hạt Bên cạnh các tính chất vật lý, người ta cũng có thể ñánh giá ñộ già 8 chín bằng thành phần hóa học nhưng trong nhiều trường hợp thành phần hóa học cùng chỉ mang tính tương ñối không thể xác ñịnh chính xác ñược. ðể nhận biết ñộ chín từng loại nguyên liệu thường phải có quy ñịnh riêng. Ví dụ: có loại dựa vào màu sắc, mùi vị, có loại lại dựa vào khối lượng riêng. Như ñối với ngô người ta không dựa vào màu sắc, trạng thái mà dựa vào khối lượng riêng vì hạt càng già hàm lượng tinh bột càng cao ⇒ khối lượng riêng càng lớn. - Kỹ thuật thu hái: kỹ thuật thu hái nguyên liệu là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng nhiều ñến khả năng và thời gian bảo quản. Khi thu hoạch cần chọn thời tiết thuận lợi như không mưa, không nắng, không có sương muối.Tốt nhất nên thu hái vào buổi sáng sớm, lúc ñó thành phần dinh dưỡng sẽ cao nhất. Khi thu hái phải cẩn thận, nhẹ nhàng, không làm xây xát hoặc dập nát nguyên liệu ñặc biệt không làm mất lớp phấn, hoặc dập túi the hoặc trầy vỏ. - Bảo quản: Sau khi thu hái mặc dù ñã tách khỏi cơ thể mẹ, nhưng các loại rau quả vẫn tiếp tục quá trình sống và vẫn duy trì hoạt ñộng của enzim do ñó sẽ có sự biến ñổi về thành phần hóa học. Cần phải tạo ñiều kiện ñể rau quả ñi theo hướng có lợi. Ví dụ: ñối với các loại rau quả chưa chín, cần chín ngay thì dùng etylen ñể dấm. Etylen làm quả mau chín vì nó làm thay ñổi cấu trúc trong nhiễm sắc thể của tế bào do ñó các enzim oxy hóa khử bị nhiễm sắc thể hấp phụ sẽ chuyển vào dung dịch hòa tan của tế bào làm tăng hoạt ñộng thủy phân và ñẩy mạnh các quá trình hóa học gây chín. Ngoài ra, propylen, axetylen cũng có tác dụng tương tự. 2.2. Nguyên liệu ñộng vật : Phẩm chất thịt phần lớn phụ thuộc vào ñiều kiện kho dự trữ gia súc, gia cầm chờ giết và kỹ thuật sơ chế. - Gia súc, gia cầm nhập vào nhà máy phải ñược kiểm tra thú y. Số khoẻ mạnh ñưa vào kho chờ giết, số chẩn ñoán thêm ñưa vào nơi cách li, số mắc bệnh ñưa ñến chỗ giết mổ vệ sinh. Kho dự trữ chờ giết mổ nhằm mục ñích chuẩn bị con thịt ñể giết, ñảm bảo công tác của xưởng giết mổ nhịp nhàng. Con thịt trước khi giết mổ phải ñược nghỉ ngơi sau một thời gian vận chuyển. Thịt ñộng vật mệt mỏi có phẩm chất kém hơn thịt ñộng vật ñược nghỉ ngơi. - Sau khi bị ñánh bắt, cá sống thêm một thời gian ngắn rồi chết nhưng còn tươi. Trong thời gian này cá ñược chứa ñựng trong các hòm, rổ, thùng, toa xe ñể chuyên chở ñến các nơi phân phối sử dụng hoặc chế biến. Hệ VSV tự nhiên của cá trong thời kỳ này thường không phát triển, nhưng có thể bị lây nhiễm thêm vào cá do VSV ở các dụng cụ chứa ñựng chuyên chở Những vsv lây nhiễm này thường là tạp khuẩn nhưng cũng có khi có cả vi sinh vật gây bệnh. ðể ngăn chặn quá trình thối rửa người ta phải tiến hành bảo quản cá. Có thể dùng các tác nhân bên ngoài ñể ức chế sự phát triển của vi sinh vật (ướp lạnh, muối ) 3. NHỮNG BIẾN ðỔI HÓA SINH VÀ SINH LÝ CỦA NGUYÊN LIỆU THỰC PHẨM TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN 3.1. Thành phần hóa học của nguyên liệu thực phẩm và những biến ñổi của chúng trong quá trình bảo quản 3.1.1. Nước Nước là thành phần phổ biến trong tất cả các loại thực phẩm. Tùy vào từng loại khác nhau mà hàm lượng nước có trong chúng cũng khác nhau và có sự biến ñộng lớn. Trong rau quả tươi, nước chiếm từ 70 ÷ 95% trọng lượng, còn ở trong hạt lương thực thì ít hơn, nó chỉ chiếm khoảng 11 ÷ 20%. Sự phân phối nước trong các phần của TP cũng rất khác nhau. Ở những vùng có chức năng bảo vệ, che chở thì hàm lượng nước sẽ thấp hơn ở những nơi chứa chất dự trữ hay làm chức năng sinh sản (phôi hạt). 9 Nhìn chung, nước trong tế bào các loại nông sản ñều tồn tại ở các dạng sau: - Nước liên kết hóa học: ñây là loại nước liên kết rất bền vững, nếu muốn tách nó ra thì phải nung lên hoặc bằng các tương tác hóa học khác. Loại nước này ñược ñặc trưng bằng quan hệ ñịnh lượng rất chính xác giữa sản phẩm và nước. - Nước liên kết hóa lý: ñây là loại nước không liên kết với vật liệu theo một tỷ lệ nhất ñịnh Nó bao gồm nước hấp phụ, nước thẩm thấu và nước cấu trúc. Dạng nước này kém bền hơn dạng nước liên kết hóa học nhưng ñể tách nó ra cũng phải cần một năng lượng tương ñối lớn ñể biến nó thành thể hơi - Nước liên kết cơ học (nước tự do): ñây là dạng nước kém bền nhất, nó ñược chuyển dịch trong sản phẩm ở dạng lỏng. Muốn tách dạng nước này ra chỉ cần phơi hoặc sấy. Nước ñóng vai trò rất quan trọng trong quá trình sống của nguyên liệu TP. Nước vừa là một thành phần hóa học vừa ñược coi là môi trường hòa tan và thực hiện các quá trình phân giải, tổng hợp vật chất trong quá trình sống của nguyên liệu TP. Vì vậy, hàm lượng nước trong nông sản cao hay thấp có ảnh hưởng lớn ñến chất lượng và khả năng bảo quản của chúng. ðối với nguyên liệu TP có hàm lượng nước cao thì các quá trình sinh lý, sinh hóa trong chúng diễn ra mạnh mẽ ñồng thời là ñiều kiện thuận lợi cho hoạt ñộng của các loại sinh vật gây hại nên khả năng bảo quản sẽ giảm. Ngược lại, nếu nguyên liệu TP có hàm lượng nước thấp thì sẽ làm giảm hoạt ñộng của các quá trình sống của chúng nên thời gian bảo quản sẽ ñược kéo dài. Mặt khác, hàm lượng nước còn ảnh hưởng ñến trạng thái cảm quan của nguyên liệu TP, nhất là ñối với những nguyên liệu TP tươi như rau quả. Nếu lượng nước giảm xuống thấp thì nguyên liệu TP sẽ bị héo úa, bề mặt nhăn lại làm cho trạng thái cảm quan không tốt. Nhưng khi cho chúng hấp thụ nước trở lại thì nông sản sẽ trở nên tươi, các hoạt ñộng sống lại ñược thức tỉnh. Trong quá trình bảo quản, hàm lượng nước trong nguyên liệu TP, ñặc biệt là trong rau quả sẽ giảm nhiều do quá trình thoát hơi nước. Vì vậy, ñối với rau quả ñộ ẩm không khí trong bảo quản là một yếu tố rất quan trọng. nếu ñộ ẩm không khí thấp thì tốc ñộ mất nước sẽ tăng và ngược lại, ñộ ẩm không khí quá cao thì sẽ làm cho nước ngưng tụ trên bề mặt rau quả gây nên những hư hỏng không ñáng có. 3.1.2. Glucid ðây là thành phần quan trọng ở trong các loại nông sản, nó thường chiếm ñến 90% trọng lượng chất khô. Ở trong nông sản, glucid thường tồn tại ở những dạng sau. 3.1.2.1. ðường và tinh bột ðường và tinh bột là chất dự trữ chủ yếu trong nguyên liệu TP. Trong các loại củ và hạt như thóc, ngô, khoai, sắn… thì tinh bột chiếm ña số, chúng chiếm ñến 60%. Còn trong các loại quả, nếu khi quả còn xanh thì lượng tinh bột cũng tương ñối nhiều như trong chuối xanh có ñến 20 ÷ 30% tinh bột. Nhưng ñến khi quả chín thì các dạng ñường như fructose, glucose, saccharose, maltose… lại chiếm chủ yếu, chúng chiếm ñến 80 ÷ 90% tổng chất khô trong quả còn tinh bột chỉ còn khoảng 1% Thành phần này thường phân bố tập trung tại bộ phận dự trữ chính của nguyên liệu TP như nội nhũ, thịt quả… và tỷ lệ giữa chúng sẽ biến ñổi theo quá trình già chín của TP. 10 Trong quá trình bảo quản, tinh bột và ñường bị biến ñộng khá nhiều. ðối với hạt cũng như rau quả, sau khi thu hoạch chúng vẫn còn có quá trình sống diễn ra, ñồng thời nó còn chịu ảnh hưởng của các ñiều kiện bảo quản. Trong quá trình ñó, ban ñầu, lượng tinh bột có thể sẽ tăng lên do vẫn còn quá trình tổng hợp diễn ra. Sau ñó, tinh bột sẽ bị thủy phân ñể tạo thành các loại ñường nên hàm lượng tinh bột sẽ giảm và hàm lượng các loại ñường sẽ tăng lên.Tuy nhiên, lượng ñường chỉ tăng lên trong một thời gian nhất ñịnh, sau ñó, chúng có thể bị giảm xuống mặc dù quá trình thủy phân tinh bột vẫn tiếp tục diễn ra. Nguyên nhân của quá trình này là do ñường là nguyên liệu của quá trình hô hấp, lên men, nẩy mầm… ngoài ra, ñường còn tham gia vào các phản ứng tạo màu, tạo mùi cho nông sản. Như vậy, mọi yếu tố có ảnh hưởng ñến quá trình sống của nguyên liệu TP ñều có tác ñộng ñến quá trình biến ñổi của hàm lượng tinh bột và ñường như thủy phần của nông sản, các ñiều kiện bảo quản khác nhau. Vì vậy, trong quá trình bảo quản, người ta thường tạo ñiều kiện không thuận lợi cho quá trình sống diễn ra ñể giữ nguyên chất lượng của nông sản. 3.1.2.2. Cellulose và hemicellulose Hai chất này là thành phần chủ yếu cấu tạo nên thành tế bào và chúng phân bố khắp nơi trong các cơ quan của nông sản, thường tập trung ở phần vỏ hay phần cuống Thành phần này chiếm khoảng 0,5 ÷ 3% trong nông sản và chúng có nhiều ở rau quả hơn là hạt. Những loại quả càng cứng thì chúng càng chiếm lượng lớn, có khi lên ñến 15% trọng lượng chất khô.Ttrong quá trình bảo quản các loại củ như khoai, sắn… sẽ có quá trình xơ hóa tức là nông sản sẽ sử dụng thành phần tinh bột và ñường ñể tổng hợp nên cellulose. Lúc ñó, hàm lượng cellulose sẽ tăng còn các thành phần kia sẽ giảm. 3.1.2.3. Pectin Pectin là glucid cao phân tử, là các chuỗi galacturonic bị metyl hóa và thường tập trung nhiều nhất ở vỏ quả .Ví dụ: trong vỏ cam là 4,7%, vỏ chanh có 7%. Pectin thường tồn tại ở 2 dạng: protopectin và pectin. Trong ñó, protopectin ñược cấu tạo từ pectin và cellulose, nó không hòa tan, tạo ñộ cứng cho quả và thường ở thành tế bào. Còn pectin là dạng hòa tan và có trong dịch bào. Trong giai ñoạn quả còn ñang phát triển thì protopectin phân tán trong màng tế bào với tỷ lệ khá cao. Khi quả chín, dưới tác dụng của enzyme protopectinase hoặc của acid hữu cơ thì nó bị thủy phân thành cellulose và pectin hòa tan. ðiều này giải thích vì sao khi chín quả thường mềm hơn. Sau ñó, pectin hòa tan dưới tác dụng của enzyme pectinase sẽ bị thủy phân thành ñường và galactaldehyd. Quá trình này có thể ñược biểu diễn tóm tắt như sau: E Cellulose Protopectin E Pectin ðường + galactaldehyd. 11 3.1.3. Lipid Lipid là chất dự trữ năng lượng và là thành phần có ở trong tất cả các loại hạt và quả nhưng chủ yếu là trong các hạt cây có dầu. Hàm lượng lipid ở từng loại nông sản khác nhau là không giống nhau.Căn cứ vào thành phần acid béo no và không no chứa trong lipid mà người ta chia thành các nhóm sau: Bảng 2.1: Hàm lượng lipid trong một số loại nguyên liệu TP Loại TP Hàm lượng lipid (% chất khô) Loại TP Hàm lượng lipid (% chất khô) Lúa nước 1,8 ÷ 2,5 Lúa mì 1,7 ÷ 2,3 Ngô 3,5 ÷ 6,5 ðậu tương 15 ÷ 25 Lạc 40 ÷ 57 Thầu dầu 57 ÷ 70 Vừng 40 ÷ 47 Quả bơ 2,5 ÷ 8 Trong quá trình bảo quản, lipid trong nông sản sẽ bị giảm dần do quá trình thủy phân và oxy hóa ñể tạo nên các acid béo, aldehyd, ceton… làm cho chúng có mùi ôi khét khó chịu và chất lượng bị giảm. * Quá trình thủy phân lipid Phương trình tổng quát: Trong bản thân nông sản luôn có một lượng nước nhât ñịnh và một số loại enzyme như lipase và oxydoreductase. Vì vậy, trong quá trình bảo quản, lipid dưới tác dụng của enzym lipase và nước trong nông sản sẽ bị thủy phân thành acid béo và glycerin. Tùy theo từng ñiều kiện các chất này có thể bị oxy hóa theo các con ñường khác nhau tạo nên các sản phẩm có mùi khó chịu. Nếu tiếp tục quá trình hô hấp và oxy hóa hoàn toàn, sản phẩm cuối cùng là CO 2 , H 2 O và nhiệt lượng làm chất khô giảm, các chỉ tiêu cảm quan và một số chỉ tiêu của chất béo bị thay ñổi. * Quá trình oxy hóa lipid ðây là hiện tượng phổ biến nhất trong quá trình bảo quản nông sản giàu lipid. Quá trình này diễn ra rất phức tạp và tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau. Nguyên nhân chính của hiện tượng này là sự tiếp xúc của O 2 không khí với các acid béo. Nguyên liệu TP càng chứa nhiều acid béo không no thì quá trình oxy hóa này diễn ra càng mạnh. Tùy theo loại acid béo và các ñường hướng oxy hóa khác nhau mà sản phẩm tạo thành cũng khác nhau như peroxyt, aldehyd, ceton… Như vậy, H 2 O và O 2 là hai yếu tố có ảnh hưởng rất lớn ñến các quá trình này. Vì vậy, trong quá trình bảo quản cần phải khống chế ñộ ẩm và tránh cho nông sản tiếp xúc với không khí. 3.1.4. Protein Protein có giá trị dinh dưỡng cao và là thành phần dinh dưỡng chủ yếu của sản phẩm hạt. Hàm lượng protein trong các loại nguyên liệu TP rất khác nhau Ở trong rau quả, protein chiếm rất ít, chỉ chiếm khoảng 1 ÷ 2% và thường chỉ ở trong các loại rau cao cấp như suplơ, cà rốt, khoai tây… tuy vậy chúng có giá trị dinh dưỡng rất cao. E Lipid + H 2 O Glycerin + Acid béo 12 Bảng 2.2: Hàm lượng protein trong một số loại nguyên liệu TP Lo ại TP Hàm lượng protein (% chất khô) Loại TP Hàm lượng protein (% chất khô) Lúa nước 7 ÷ 10 Ngô 10 ÷ 12 Cao lương 10 ÷ 13 ðậu Hà Lan 22 ÷ 26 ðậu tương 36 ÷ 42 ðậu xanh 23 Suplơ 1,5 Cà rốt 2 Nấm 2 ÷ 3 Các loại quả 1 ÷ 2 Trong thành phần protein có ñầy ñủ các nhóm albumin, prolamin, glutenlin, globulin. Trong quá trình bảo quản, nói chung hàm lượng protein giảm nhưng hàm lượng nitơ thì không thay ñổi hoặc thay ñổi rất ít. Nguyên nhân là protein dưới tác dụng của các enzym sẽ bị thủy phân thành các acid amin rồi các acid amin này lại tiếp tục bị oxy hóa thành các chất khác không bản chất protein nữa. Quá trình phân giải protein: Sự chuyển hóa các hợp chất có chứa nitơ trong nông sản còn phụ thuộc rất lớn vào các phương pháp bảo quản. 3.1.5. Các hợp chất vitamin Vitamin là một nhóm chất hữu cơ có phân tử tương ñối nhỏ và có bản chất lý hóa học rất khác nhau. Hàm lượng vitamin có trong nông sản thay ñổi tùy theo ñộ chín của nó. Trong hạt, vitamin chiếm một lượng không ñáng kể, chỉ khi nào hạt nẩy mầm thì một số loại vitamin như vitamin A, E… có tăng lên. Trong khi ñó, hàm lượng vitamin trong rau quả lại lớn hơn nhiều và có nhiều loại nên rau quả là nguồn cung cấp vitamin quan trọng cho con người. Trong quá trình bảo quản, các vitamin hầu hết bị thay ñổi và có chiều hướng bị tổn thất. Mỗi loại vitamin sẽ bị biến ñổi dưới tác ñộng của một vài yếu tố môi trường khác nhau như O 2 , nhiệt, ánh sáng. Bảng 2.3 : Sự tác ñộng của một số yếu tố môi trường lên sự biến ñổi của một số loại vitamin STT Loại vitamin O 2 Nhiệt Ánh sáng 1 A Có Không Có thể 2 B 1 Không Có Không 3 B 2 Không Không Có 4 C Có Không Có thể 5 PP Không Không Không Qua bảng trên, ta có thể thấy rằng các loại vitamin khác nhau thì có ñộ bền khác nhau ñối với các yếu tố môi trường khác nhau. Dựa vào ñây, ta có thể lựa chọn ñược phương pháp bảo E [O] Protein acid amin hợp chất nitơ phi protein 13 quản phù hợp ñể làm giảm thiểu sự tổn thất vitamin. Ngoài các yếu tố trên, ñộ bền của vitamin còn chịu ảnh hưởng của các yếu tố khác như thành phần không khí, các hóa chất bảo quản… Tóm lại, vitamin là một trong những thành phần quý nhất có trong nông sản, ñặc biệt là trong rau quả, do ñó là một chỉ tiêu ñánh giá hiệu quả các biện pháp bảo quản cũng như chế biến. 3.1.6. Acid hữu cơ Acid hữu cơ thường có nhiều ở rau quả hơn là trong hạt và nó cũng là nguyên liệu của quá trình hô hấp. Vì vậy, trong quá trình bảo quản, acid hữu cơ thường giảm và mức ñộ giảm còn nhiều hơn cả ñường, nhưng ñôi khi nó không giảm hoặc giảm rất ít. Acid hữu cơ giảm ngoài lý do nó là nguyên liệu cho quá trình hô hấp còn có một lý do khác là nó còn tham gia phản ứng este ñể tạo nên hương vị cho quả chín. ðối với quá trình chín tiếp của quả trong quá trình bảo quản, sự biến ñổi của ñường và acid hữu cơ còn tùy thuộc vào nhiều yếu tố nhưng nhìn chung tỷ lệ ñường/acid vẫn tăng do ñó ta thấy quả càng chín càng ngọt. 3.1.7. Sắc tố Sắc tố chứa ở nguyên liệu TP gồm nhiều loại khác nhau và chủ yếu tập trung ở 3 nhóm sau. 3.1.7.1. Diệp lục (Chlorophyl) Nhóm sắc tố này có màu xanh, nó gồm có 5 loại a, b, c, d, e nhưng chủ yếu là 2 loại a và b. Trong quá trình bảo quản, chế biến nông sản, màu xanh của nó rất dễ bị biến màu do tác dụng của nhiệt nhất là trong môi trường acid, vì lúc ñó ion H + dễ thay thế ion Mg 2+ trong phân tử diệp lục làm cho nó mất màu xanh. 3.1.7.2. Carotenoid Carotenoid hay còn gọi là tiền vitamin A, vì từ carotenoid các cơ thể sống sẽ tổng hợp nên vitamin A, nó rất dễ bị oxy hóa bởi không khí. Nhóm sắc tố này có màu vàng ñến màu gạch và có nhiều trong mô và vỏ quả chín hoặc trong nội nhũ của hạt hòa thảo, khoai tây hay quả gấc. Màu vàng của ña số các loại rau quả là do nhóm sắc tố này tạo nên. 3.1.7.3. Flavonoid Các sắc tố trong nhóm này gồm có antocyan và flavon. Antocyan có nhiều trong vỏ hạt một số cây họ ñậu, màu sắc của nó thể hiện không rõ. Trong môi trường acid nó có màu ñỏ, trong môi trường kiềm nó có màu xanh và trong môi trường trung tính nó lại có màu hơi tím. Khi có mặt của muối kim loại trong môi trường, antocyan trở thành màu xanh tím. Flavon có màu hơi vàng và ít gặp trong các loại nông sản. 3.2. Những biến ñổi sinh lý của nông sản trong quá trình bảo quản và chế biến 3.2.1. Quá trình hô hấp và hiện tượng tự bốc nóng Hô hấp là một trong những quá trình sinh lý cơ bản của cơ thể sống. Các loại nông sản cũng như một số sản phẩm chế biến trong quá trình bảo quản vẫn diễn ra quá trình hô hấp. Về bản chất hóa học, hô hấp là một quá trình oxy hóa chậm các chất hữu cơ phức tạp. Dưới tác dụng của các enzym có sẵn trong bản thân nông sản, các hợp chất hữu cơ sẽ phân giải thành các chất ñơn giản hơn và giải phóng năng lượng. Người ta thấy rằng, hầu hết các chất ñều có thể tham gia vào quá trình hô hấp (trừ protein) nhưng chủ yếu vẫn là các loại ñường, nhất là ñường 14 ñơn. Các chất không phải là ñường tham gia trực tiếp vào chu trình hô hấp tạo nên các chất trung gian, không qua khâu chuyển hóa thành ñường. Hoạt ñộng hô hấp của nông sản có ñiểm ñặc trưng khác hẳn với hô hấp của ñộng vật vì trong ñiều kiện có O 2 hay không quá trình hô hấp vẫn diễn ra. * Hô hấp hiếu khí ðây là quá trình hô hấp có sự tham gia của O 2 . Trong ñiều kiện bảo quản mà lượng O 2 bình thường thì trong nông sản xảy ra quá trình hô hấp này. Nguyên liệu chủ yếu của quá trình này là glucid và lipid và sản phẩm cuối cùng là CO 2 và H 2 O và nhiệt lượng. Phương trình các phản ứng này như sau: - ðối với glucid: - ðối với lipid: Qua 2 phương trình tổng quát trên, ta có thể nhận thấy rằng lượng O 2 cần thiết cho sự hô hấp cũng như lượng CO 2 và nhiệt lượng tỏa ra phụ thuộc vào nguyên liệu của quá trình hô hấp. Nhìn chung, nhiệt lượng tỏa ra khi oxy hóa lipid lớn hơn khi oxy hóa glucid. * Quá trình hô hấp yếm khí ðây là quá trình hô hấp không có sự tham gia của O 2 hay còn gọi là quá trình lên men. Quá trình này diễn ra khi lượng O 2 trong môi trường không ñủ cung cấp ñể tiến hành hô hấp hiếu khí. Nói chung, quá trình này diễn ra rất phức và tạo thành rất nhiều sản phẩm trung gian. Sản phẩm cuối cùng ñược tạo ra là acid pyruvic. Sau ñó, tùy theo các ñiều kiện môi trường khác nhau mà chất này sẽ bị biến ñổi ñể tạo thành các sản phẩm khác như C 2 H 5 OH, CO 2 , các loại acid hữu cơ. - Quá trình lên men rượu: - Quá trình lên men acetic - Quá trình lên men lactic Như vậy, tùy theo quá trình lên men khác nhau mà sản phẩm tạo thành và nhiệt lượng tỏa ra cũng khác nhau. ðối với cơ thể sống thì quá trình hô hấp yếm khí là một hoạt ñộng không có lợi. nó tạo ra nhiều hợp chất hữu cơ trung gian, ảnh hưởng ñến phẩm chất của nông sản ñôi khi còn làm mất khả năng nẩy mầm của chúng. Chúng ta có thể tóm tắt quá trình hô hấp của nguyên liệu TP như sau: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + 686Kcal (C 15 H 31 CO O) 3 C 3 H 5 + 72,5O 2 51CO 2 + 49H 2 O + 7616,7Kcal C 6 H 12 O 6 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + 28Kcal C 6 H 12 O 6 3CH 3 COOH + 15Kcal C 6 H 12 O 6 2CH 3 CHOHCOOH + 22,5Kcal ðường 6C EMP Acid pyruvic Yếm khí Hiếu khí C 2 H 5 OH H 2 O CH 3 COOH CO 2 CH 3 CHOHCOOH Q CO 2 Q 15 Quá trình tự bốc nóng Như ñã nói ở trên, nguyên nhân của quá trình tự bốc nóng là do sự tích tụ nhiệt và ẩm khi nông sản hô hấp trong quá trình bảo quản. Ngoài ra, còn do tính dẫn nhiệt của hạt rất kém cũng như tính tự ñộng phân cấp, tính hấp phụ và tính tan rời của hạt thúc ñẩy quá trình bốc nóng phát triển nhanh.Bên cạnh ñó, hoạt ñộng của các loại sinh vật gây hại trong khối nông sản cũng là nguyên nhân gây nên hiện tượng này. Quá trình bốc nóng của khối hạt không phải trong cùng một lúc ở mọi nơi mà thường chỉ bắt ñầu ở một bộ phận, một khu vực nhất ñịnh. Sau ñó, dần dần dưới tác dụng của hiện tượng khuếch tán nhiệt và ẩm mà lan tràn ra toàn khối hạt. Quá trình tự bốc nóng bao giờ cũng xuất phát từ nơi có ñộ ẩm cao rồi sau ñó mới lan sang những nơi khác. Quá trình tự bốc nóng diễn ra khác nhau ñối với các loại hạt khác nhau. ðối với hạt dự trữ tinh bột thì quá trình này chỉ gồm 3 thời kỳ, còn ñối với hạt lấy dầu thì có ñến 5 thời kỳ. Tóm lại, quá trình tự bốc nóng ñã làm giảm phẩm chất của khối hạt, mức ñộ hư hỏng nhiều hay ít phụ thuộc vào sự phát triển của quá trình tự bốc nóng. Vì vậy, trong quá trình bảo quản cần phải hạn chế thấp nhất hiện tượng này bằng cách khống chế những yếu tố ngoại cảnh có ảnh hưởng ñến sự phát sinh phát triển của quá trình tự bốc nóng cũng như ñảm bảo phẩm chất của hạt trước lúc nhập kho. 3.2.2. Quá trình chín tiếp sau thu hoạch Nguyên liệu TP sau khi thu hoạch quá trình chín sinh lý, sinh hóa do tác dụng của các enzym trong bản thân nông sản vẫn tiếp tục xảy ra, nguyên liệu TP vẫn tiếp tục chín. Quá trình này ñược gọi là quá trình chín tiếp hay quá trình chín sau thu hoạch. Trong thực tế sản xuất, ta không thể thu hoạch nông sản ñúng thời kỳ chín sinh lý mà thường thu hoạch trước nên phải có quá trình chín tiếp mới có thể sử dụng , nguyên liệu TP ñược. * Vai trò của quá trình chín tiếp Quá trình chín tiếp này có vai trò rất quan trọng trong sản xuất: - Giúp cho quả và hạt hoàn thành nốt các quá trình chín sinh lý và các quá trình biến ñổi sinh hóa cần thiết cho sự nẩy mầm. - Giúp cho nguyên liệu TP ñạt ñược chất lượng tốt thông qua các quá trình biến ñổi làm tăng hàm lượng các chất có giá trị dinh dưỡng cao tinh bột, ñường, acid amin, protein… và làm giảm các thành phần không tốt như acid, chất chát… - Làm thay ñổi màu sắc của nông sản, làm tăng giá trị cảm quan của chúng. Trong quá trình bảo quản, chế biến rau quả, do yêu cầu người ta phải dùng các biện pháp kỹ thuật ñể tăng ñộ chín của rau quả. Sau ñây là một số phương pháp làm chín nhân tạo quả. . Phương pháp sử dụng nhiệt: tăng nhiệt ñộ và ñộ ẩm của môi trường lên ñể tạo ñiều kiện cho quá trình hô hấp của nông sản diễn ra mạnh làm cho chúng nhanh chín. Ví dụ: ñối với cà chua thì nhiệt ñộ không khí không ñược quá 30 o C, nếu lớn hơn thì màu sắc của quả không ñẹp. .Phương pháp yếm khí: dùng cho những quả có hàm lượng tanin cao như quả hồng… Quả ñược ñem ngâm trong nước vôi 10% trong 2 ÷ 6 ngày và ngâm trong nước nóng 40 o C trong 1 ngày ñêm sau ñó ñể bình thường. Bên cạnh ñó, người ta còn dùng phòng kín cho khí CO 2 vào ñể ñuổi không khí ra hoặc ñể trong môi trường chân không. . Phương pháp hiếu khí: dùng O 2 ñể tăng nhanh quá trình hô hấp hiếu khí, thúc ñẩy quá trình chín nhanh hơn. Ví dụ: với cà chua, nếu trong không khí O 2 chiếm 50 ÷ 70% thì quả sẽ chín nhanh hơn tự nhiên 3 lần, còn nếu nó chỉ ñược 5 ÷ 6% thì quá trình chín sẽ chậm ñi 40 ÷ 60 ngày. - Phương pháp sử dụng hóa chất: ñược sử dụng rộng rãi và chủ yếu hiện nay. Các hóa chất sử dụng là những chất thúc ñẩy các quá trình sinh lý, sinh hóa làm cho quả chóng chín hơn. 16 Các hóa chất thường sử dụng là: C 2 H 4 , rượu .ðối với chất khí thì ta dùng cách sấy, xông hơi và ñộ ẩm trong quá trình xông hơi phải ñảm bảo 80 ÷ 90%. Sau khi dấm quả xong phải mở cửa thông gió. Hóa chất dạng lỏng thì dùng cách ngâm, tiêm. * C 2 H 4 (etylen) và quá trình chín của rau quả: - Etylen ñối với sự sinh trưởng và phát triển của thực vật: Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng etylen ảnh hưởng ñến nhiều giai ñoạn sinh trưởng và phát triển của thực vật. Nó kích thích sự nảy mầm của một số hạt giống ở trạng thái nghỉ, thay ñổi hướng phát triển của mầm ñể vượt qua ñược các chướng ngại vật trong ñất, kích thích sự phát triển của các rễ hô hấp ñặc biệt trong ñất ướt, gây nên sự rụng lá ở những cây bị hạn, có thể kích thích sự ra hoa và kích thích sự chín của quả. Các nghiên cứu trước ñây cho rằng ảnh hưởng của etylen là minh chứng cho sự ñiều hòa sinh trưởng bằng hóa chất tổng hợp. Tuy nhiên ñến những năm 1930, người ta khám phá ra rằng etylen ñược tổng hợp bởi thực vật, là một phần của sự sinh trưởng và phát triển bình thường của thực vật. Hiện nay, etylen ñược xem là một loại hormon quan trọng trong cơ chế kiểm soát sự sinh trưởng và phát triển của thực vật. - Sự tổng hợp sinh học etylen: Con ñường này ñược khám phá bởi nhiều nhà nghiên cứu ở châu Âu và Bắc Mỹ. Liberman cho thấy sự ứng dụng của methionin ñể kích thích sự tạo thành etylen của táo, và hợp chất này sau ñó ñược xem là tiền chất của việc tổng hợp etylen. Các nhà khoa học ở Davis ñã xác ñịnh SAM (S-adenosyl-methionin) như là một hợp chất chính trong quá trình. Amrhein ở Tây ðức và Yang ở Davis ñã khám phá ra sự chuyển hóa SAM thành ACC (1-aminocyclopropan-1- carboxylic acid). Hiện nay, ACC ñược xem là tiền chất trực tiếp của etylen. ACC synthase, enzym kiểm soát tốc ñộ của quá trình này, ñược hoạt hóa bởi pyridoxal phosphate. Các chất ức chế enzym như AVG (aminoethoxyvinyl glycine) và AOA (aminooxyacetic acid) có thể ñược sử dụng ñể kìm hãm sự sinh etylen. - Ảnh hưởng của etylen ñến sự chín của quả: Trong quá trình chín, etylen ñược tạo thành rất mạnh và song song là sự hô hấp tăng nhanh. Hàm lượng etylen cực ñại khi quả sắp chín tới, sau ñó lại giảm. Etylen tạo thành càng sớm thì quá trình chín càng nhanh và chóng kết thúc. Giữ quả trong môi trường với một lượng nhỏ etylen (0,1-1ppm) quả sẽ chín nhanh. ðó là do etylen có những kích thích ñến sự chín của quả như sau: - Trực tiếp hoặc gián tiếp gây ra sự phân hủy của chlorofil dẫn ñến quả xanh thành vàng hoặc ñỏ. - Làm cho sự tăng ñột phát hô hấp ñến sớm hơn và chín nhanh hơn. Tăng ñộ thấm màng tế bào, do vậy, etylen ảnh hưởng ñến toàn bộ trao ñổi chất của tế bào. - Kích thích enzym của quá trình thủy phân, oxy hóa khử, ñồng thời kìm hãm các quá trình tổng hợp (khi nồng ñộ của nó ñạt tới một giới hạn tiêu chuẩn). Hiệu quả tác dụng của etylen phụ thuộc vào nhiệt ñộ (Tác dụng kích thích của etylen chỉ thể hiện tốt ở nhiệt ñộ 22 0 C, ở nhiệt ñộ lớn hơn 30 0 C nó không kích thích sự chín), hàm lượng oxy và CO 2 trong khí quyển. Ở những quả có sự tăng ñột phát hô hấp thì etylen chỉ có hiệu lực trong thời gian trước ñột phát hô hấp. Ở quả không có tăng ñột phát hô hấp thì etylen tăng hô hấp nhanh. Nếu nồng ñộ etylen cao lại kìm hãm sự chín 3.2.3. Hiện tượng ngủ nghỉ của hạt giống và hạt nông sản Tất cả những loại hạt có sức sống mà ở trạng thái ñứng yên không nẩy mầm gọi là hạt nghỉ. Sự nghỉ của hạt có 2 loại: - Nghỉ sâu (nghỉ tự phát): do bản thân hạt chưa hoàn thành giai ñoạn chín sinh lý, mặc dầu trong ñiều kiện thích hợp hạt vẫn không nẩy mầm. - Nghỉ cưỡng bức: là những loại hạt và củ ñã có năng lực nẩy mầm nhưng do ñiều kiện ngoại cảnh không thích hợp nên hạt giống vẫn ñứng yên không nẩy mầm. [...]... ng ñ u n m trong kho ng 25 ÷ 30oC - O2: cũng là m t trong nh ng y u t nh hư ng ñ n s n y m m Lư ng O2 trong không khí nh hư ng ñ n hình th c hô h p c a h t N u lư ng O2 không ñ thì h t s hô h p y m khí và như v y h t s không n y m m ñư c M t khác, b n ch t c a quá trình n y m m là s bi n ñ i các h p ch t ph c t p thành các ch t ñơn gi n nên giai ño n này h t c n r t nhi u O2 cho hô h p Do s n y m m... trình b o qu n - Nư c: nư c giúp cho quá trình th y phân các h p ch t h u cơ có trong h t và t ng h p nên nh ng ch t m i Nư c là môi trư ng c n thi t cho ho t ñ ng c a các enzym trong h t Khi lư ng nư c trong h t vư t quá lư ng nư c t i thi u thì nó s n y m m - Nhi t ñ : cũng là y u t có tác d ng m nh ñ n s n y m m Nhi t ñ thích h p ñ h t n y m m là 20 ÷ 35oC Tuy nhiên, nhi t ñ th p hơn (5 ÷ 10oC) hay... tr c d i… H t ngh là k t qu c a s ch n l c t nhiên, là tính thích ng v i ñi u ki n ngo i c nh b t l i mà tr thành tính di truy n c ñ nh c a cây tr ng 3 .2. 4 Hi n tư ng n y m m Quá trình n y m m c a h t trong th i gian b o qu n là quá trình phân gi i c a các ch t h u cơ tích lũy trong h t Tuy nhiên, không ph i b t kỳ h t nào cũng có th n y m m ñư c trong quá trình b o qu n H t có th n y m m trư c h t là... gi n nên giai ño n này h t c n r t nhi u O2 cho hô h p Do s n y m m trong quá trình b o qu n làm gi m ph m ch t c a h t m t cách ñáng k và xu t hi n m t s mùi v khó ch u nên trong quá trình b o qu n cũng như trong quá trình thu ho ch, v n chuy n, nh p kho c n ph i chú ý ngăn ng a các ñi u ki n thu n l i cho quá trình n y m m ñ ñi u này không s y ra, ñ m b o ñư c ch t lư ng c a h t Ngoài ra, vi c quan . 7 PHẨN 1 ðẠI CƯƠNG VỀ CÁC SẢN PHẨM THỰC PHẨM- SINH HỌC CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU THỰC PHẨM VÀ NHỮNG BIẾN ðỔI CỦA NGUYÊN LIỆU TP TRONG QUÁ TRÌNH. C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + 686Kcal (C 15 H 31 CO O) 3 C 3 H 5 + 72, 5O 2 51CO 2 + 49H 2 O + 7616,7Kcal C 6 H 12 O 6 2C 2 H 5 OH + 2CO 2