Đang tải... (xem toàn văn)
Nguyên liệu chính có nguồn gốc từ sinh vật (enzyme) Phản ứng hh = phản ứng enzyme Biện pháp công nghệ: kìm hãm thúc đẩy hoạt độ các enzyme bảo quản chế biến Từ xa xưa, con người đã biết sử dụng các quá trình hóa sinh để sản xuất bánh mỳ, pho mát, rượu bia, thuốc lá... Thời kỳ Phục Hưng đến nửa đầu TK19: nghiên cứu thành phần hóa học của mô động vật, thực vật; tách chiết, tổng hợp các hợp chất hóa học Từ nửa cuối TK19: Hóa Sinh Học được tách thành một ngành khoa học độc lập 40 – 50, TK20 nay: Hóa Sinh Học đã đi sâu nghiên cứu cơ sở phân tử của quá trình bảo quản thông tin di truyền, cấu trúc xoắn đôi ADN công nghệ sinh học Hóa Sinh Học phát triển không ngừng, góp phần tích cực phục vụ sản xuất, đời sống nhân sinh.
04/08/2017 GiỚI THIỆU MÔN HỌC Tên mơn học : Hóa Sinh Thực Phẩm Thời lượng : 45 tiết LT Giảng viên : ThS Phạm Hồng Hiếu Trang web : • https://sites.google.com/a/foodtech.edu vn/phamhonghieu • www.ibf.iuh.edu.vn/pham-hong-hieu ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương1: Mở đầu Nội dung môn học Chương 1: Mở đầu Chương 2: Protein Chương 3: Enzyme Chương 4: Glucid → Kiểm tra kỳ Chương 5: Lipid Chương 6: Vitamin chất khoáng Chương 7: Chất màu chất mùi Chương 8: Nước ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương1: Mở đầu Giáo trình tài liệu tham khảo [1] Giáo trình Hóa sinh thực phẩm ĐH Công nghiệp TP.HCM [2] George H Fried, Biology: The study of living organisms, McGraw-Hill.Inc, 1995 [3] H D Belitz, W Grosch, Food Chemistry, Springer, 1999 [4] Rodney F Boyer, Modern Experimental Biochemistry, The Benjaming/Cummings, 2000 [5] Hoàng Kim Anh, Hoá học thực phẩm, NXB KHKT, 2006 [6] Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Ang, Hóa sinh học, NXB GD, 1997 [7] Nguyễn Thị Hiền, Vũ Thị Thư – Hóa sinh học (nơng nghiệp) – NXB Giáo Dục – 2000 [8] Phạm Quốc Thăng, Nguyễn Thị Quỳnh Anh, Hóa sinh học, ĐHBK Hà Nội, 1994 [9] Đồng Thị Thanh Thu, Hóa sinh ứng dụng, Tủ sách ĐH KHTN, 1996 [10] Lê Ngọc Tú tập thể tác giả, Hóa học thực phẩm, NXB KHKT Hà Nội, 1994 [11] Lê Ngọc Tú tập thể tác giả, Hóa sinh cơng nghiệp, ĐH&THCN, Hà Nội, 1997 ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương1: Mở đầu 04/08/2017 Chương1: Mở đầu Đối tượng, nhiệm vụ lịch sử phát triển hóa sinh học 1.1 Đối tượng nhiệm vụ 1.2 Lịch sử phát triển Thành phần hóa học thể sống 2.1 Nước 2.2 Nguyên tố hóa học 2.3 Các hợp chất hữu ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương1: Mở đầu Đối tượng, nhiệm vụ lịch sử phát triển hóa sinh học 1.1 Đối tượng nhiệm vụ 1.2 Lịch sử phát triển ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương1: Mở đầu 1.1 Đối tượng nhiệm vụ Hóa Sinh Học gì? ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương1: Mở đầu 04/08/2017 Hóa Cơng thức hóa học Phản ứng hóa học ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương1: Mở đầu HSTP – Chương1: Mở đầu Sinh Cơ thể sống Tế bào ThS Phạm Hồng Hiếu Học Khoa học? ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương1: Mở đầu 04/08/2017 1.1 Đối tượng nhiệm vụ Hóa Sinh Học = Khoa học sở phân tử sống nghiên cứu thành phần hóa học, tính chất cấu trúc phân tử, mối liên quan cấu trúc chức sinh học, q trình chuyển hóa, trao đổi chất, trao đổi lượng tế bào, thể sống ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương1: Mở đầu 10 1.1 Đối tượng nhiệm vụ Phân loại theo đối tượng: Động vật Thực vật Vi sinh vật Virus ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương1: Mở đầu 11 1.1 Đối tượng nhiệm vụ Phân loại theo mục đích: – Hóa sinh y học – Hóa sinh nơng nghiệp – Hóa sinh cơng nghiệp ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương1: Mở đầu 12 04/08/2017 1.1 Đối tượng nhiệm vụ Phân loại theo mức độ nghiên cứu: – Hóa sinh phân tử – Hóa sinh lượng tử – Hóa sinh vơ – Hóa sinh hữu ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương1: Mở đầu 13 1.1 Đối tượng nhiệm vụ Trong sản xuất thực phẩm: Ngun liệu có nguồn gốc từ sinh vật (enzyme) Phản ứng hh = phản ứng enzyme Biện pháp cơng nghệ: kìm hãm/ thúc đẩy hoạt độ enzyme bảo quản/ chế biến ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương1: Mở đầu 14 1.2 Lịch sử phát triển Từ xa xưa, người biết sử dụng q trình hóa sinh để sản xuất bánh mỳ, mát, rượu bia, thuốc lá… Thời kỳ Phục Hưng đến nửa đầu TK19: nghiên cứu thành phần hóa học mơ động vật, thực vật; tách chiết, tổng hợp hợp chất hóa học Từ nửa cuối TK19: Hóa Sinh Học tách thành ngành khoa học độc lập 40 – 50, TK20 nay: Hóa Sinh Học sâu nghiên cứu sở phân tử trình bảo quản thông tin di truyền, cấu trúc xoắn đôi ADN cơng nghệ sinh học Hóa Sinh Học phát triển khơng ngừng, góp phần tích cực phục vụ sản xuất, đời sống nhân sinh ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương1: Mở đầu 15 04/08/2017 TPHH thể sống 2.1 Nước 2.2 Nguyên tố hóa học 2.3 Các hợp chất hữu ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương1: Mở đầu 16 2.1 Nước Trong thể sống, nước chiếm > 60% (người 60%, cá 80%, sữa 98%…) Vai trò: – Hòa tan phần tử có tính tan nước liên kết hydro linh hoạt – Môi trường thực phản ứng hóa học q trình trao đổi chất ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương1: Mở đầu 17 2.2 Nguyên tố hóa học Có khoảng 30 nguyên tố hóa thể sống Các nguyên tố HH TP cấu tạo hợp chất hữu quan trọng protein, axit nucleic, lipit, gluxit… Dựa vào hàm lượng nguyên tố, có nhóm: – Đại lượng: > 10-3 % gồm C, H, O, N, S, P, Ca, K, Mg, Na, Fe – Vi lượng: 10-6 – 10-3 % gồm Cu, Mn, Co, Mo, Zn – Siêu vi lượng: thấp, có dạng vệt Pb, V, Au, Hg… ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương1: Mở đầu 18 04/08/2017 2.3 Các hợp chất hữu Có nhóm chất thể sống: – Hữu cơ: axit nucleic, protein, enzyme, gluxit, lipit, vitamin, hoocmon – Vô cơ: nước, chất khống Hai nhóm chất có tác dụng bổ sung hỗ trợ lẫn đảm bảo cho tế bào, thể sống hoạt động bình thường Các hợp chất hữu cơ: – Cấu tạo phức tạp, đa dạng – Khối lượng phân tử lớn – Hàm lượng cao tế bào, thể sống ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương1: Mở đầu 19 ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương1: Mở đầu 20 05/07/2017 Chương 2: PROTEIN I Vai trò sinh học protein II Cấu tạo phân tử protein III.Một số tính chất quan trọng protein IV.Phân loại protein V Các trình biến đổi protein gia công, chế biến thực phẩm ứng dụng VI.Các biến đổi protein QTSX bảo quản thực phẩm ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein I VAI TRÒ SINH HỌC CỦA PROTEIN 1 Xúc tác: enzyme Vận tải: hemoglobin, mioglobin (ở ĐV có xương sống), hemocyanin (ở động vật khơng xương sống) Chuyển động: co cơ, chuyển vị trí NST Bảo vệ: kháng thể, interferon chống nhiễm virus, chống đông máu, độc tố (toxin) HSTP – Chương 2: Protein ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein Axit amin •Cơng thức cấu tạo tổng quát: Protein định đặc trưng phần thức ăn tảng protein cao Thiếu protein: Suy dd, sụt cân mau, chậm lớn Giảm khả miễn dịch Gan, tuyến nội tiết, hệ thần kinh khơng hoạt động bình thường Thay đổi TPHH cấu tạo hình thái xương (Ca, Mg) Protein cao, chất lượng tốt (đủ axit amin không thay thế) HSTP – Chương 2: Protein Truyền xung thần kinh: chất màu thị giác rodopxin màng lưới mắt Điều hòa: hormon, ức chế đặc hiệu enzyme Chống đỡ học: protein sợi sclerotin/côn trùng, fibroin/tơ tằm, tơ nhện, colagen, elastin/mô liên kết, mô xương Dự trữ dinh dưỡng: ovalbumin/lòng trắng trứng, gliadin/hạt lúa mì, zein/ngơ, feritin/lá Giá trị dinh dưỡng ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein Vai trò protein thể sinh vật Vai trò protein thể sinh vật ThS Phạm Hồng Hiếu ThS Phạm Hồng Hiếu R – CH – COOH R – CH – COO– NH3+ NH2 Dạng không ion hóa ThS Phạm Hồng Hiếu Dạng ion lưỡng cực HSTP – Chương 2: Protein 05/07/2017 Phân loại axit amin thường gặp Các axit amin thường gặp Axit amin phân cực Trung tính Đa số protein cấu tạo từ 20 L- axit amin amit COOH (axit amin) CONH2 (amit) axit aspartic Asparagin axit glutamic Glutamin ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein HSTP – Chương 2: Protein Axit amin phân cực, trung tính Cysteine, Cystine ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein Kiềm tính Axit amin không phân cực Tên gọi thông thường Viết tắt Tên gọi thông thường Viết tắt Tên gọi thông thường Viết tắt Tên gọi thông Viết thường tắt Asparagine Cysteine Cystine Glutamine Serine Tyrosine Threonine Asn Cys a.Aspartic a.Glutamic Asp Glu Arginine Lysine Histidine Arg Lys His Alanine Phenylalanine Glycine Leucine Isoleucine Methionine Proline Tryptophan Valine Oxyproline Gln Ser Tyr Thr ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein Ala Phe Gly Leu Ileu Met Pro Trp Val Axit amin phân cực, trung tính Axit amin phân cực, trung tính ThS Phạm Hồng Hiếu Axit tính ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 10 Axit amin phân cực, kiềm tính 11 ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 12 05/07/2017 Axit amin phân cực, axit tính ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein Axit amin không phân cực 13 ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 14 Axit amin không phân cực Axit amin không phân cực Oxyproline Proline ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 15 Một số axit amin gặp protein ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 17 ThS Phạm Hồng Hiếu Oxyproline HSTP – Chương 2: Protein 16 Một số axit amin khơng có protein ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 18 Các chất mùi tự nhiên Các biện pháp kỹ thuật để tạo sản phẩm có hương thơm Thu hồi chất thơm bị tách khỏi sản phẩm trình gia nhiệt (đun cô đặc), tạo điều kiện giữ chúng lại, hấp thụ trở lại vào thành phẩm chất thơm tự nhiên vốn có nguyên liệu ban đầu Chưng cất cô đặc chất thơm tự nhiên từ nguồn giàu chất thơm, sau dùng chất thơm vào sản phẩm thực phẩm khác Tổng hợp chất thơm nhân tạo có mùi thích ứng vào sản phẩm thực phẩm ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 25 Tinh dầu nhựa – Tinh dầu nhựa chất mùi thường gặp tự nhiên Tinh dầu nhựa thuộc nhóm hợp chất izoprenoit, nghĩa hợp chất coi dẫn xuất izopren – Về chất hóa học, tinh dầu nhựa = hỗn hợp chất khác hydrocacbon, rượu, phenol, aldehit, xeton, axit, este… đăc biệt terpen dẫn xuất chứa oxy terpen (Terpen hydrocacbon mạch thẳng hay vịng có cơng thức chung (C10H10)n) ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 26 Các chất mùi tự nhiên Các chất mùi tự nhiên Tính chất chung tinh dầu – Tinh dầu tan nước, tan nhiều dung môi phân cực mạnh rượu đậm đặc – Dưới tác dụng oxy, phần tinh dầu mà chủ yếu hợp chất không no bị oxy hóa cho mùi nhựa – Mùi thơm tinh dầu chủ yếu este, phenol, aldehit, xeton hợp chất hữu khác định Tổng lượng chất chiếm khoảng 10% lượng tinh dầu, 90% lại chất đệm (chất ổn định) Phương pháp khai thác tinh dầu: – PP ép lấy tinh dầu: với nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu cao tách sơ – PP chưng cất với nước: đơn giản, gây nhiều tổn thất chất thơm bay – PP trích ly dung mơi có nhiệt độ sôi thấp: Dung môi thường sử dụng rượu – PP hấp thụ: trộn nguyên liệu với mỡ lợn, mỡ bò, tách chất thơm khỏi chất béo rượu ThS Phạm Hồng Hiếu ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 28 ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 30 HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 27 Các chất thơm hình thành nên trình gia công kỹ thuật Phản ứng Maillard: axit amin + đường aldehit (Leu aldehit có mùi thơm bánh mì, Gly aldehit có mùi mật mùi thơm bia, Val, Phe aldehit có mùi hoa hồng…) Phản ứng quinonamin: axit amin + polyphenol, xúc tác enzim polyphenoloxydaza,t0 cao aldehit axit amin + axit ascorbic aldehit ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 29 I Các chất tạo màu Chương 7: Chất màu, chất mùi Khái niệm chung Các chất màu tự nhiên Các chất màu hình thành q trình gia cơng kỹ thuật I Các chất tạo màu II Các chất thơm ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi Khái niệm chung Khái niệm chung Ý nghĩa chất màu sản xuất thực phẩm: – Chất lượng: • giá trị dinh dưỡng • giá trị cảm quan – Màu sắc cịn có tác dụng sinh lý rõ rệt đồng hóa thực phẩm dễ dàng bảo vệ màu sắc tự nhiên, thêm chất màu mới, tạo màu sắc thích hợp với tính chất trạng thái sản phẩm Các biện pháp kỹ thuật để giữ tạo màu sắc cho sản phẩm: – Xây dựng quy trình để bảo tồn tối đa chất màu có sẵn – Tách ra, cô đặc chất màu từ nguyên liệu thực vật giàu màu sắc nhuộm màu cho nguyên liệu / nguyên liệu khác – Tổng hợp nhân tạo chất màu – Điều chỉnh phản ứng theo chiều tạo chất màu ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi Khái niệm chung Phân loại: Dựa vào trình hình thành, chất màu chia làm loại: – Các chất màu tự nhiên – Các chất màu tổng hợp ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi Các chất màu tự nhiên ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi Clorofil ThS Phạm Hồng Hiếu Khái niệm: – Tạo nên màu xanh thực vật, đóng vai trị quan trọng q trình quang hợp – Clorofil có quan đặc biệt gọi lục lạp hạt hạt diệp lục, nằm phân tán nguyên sinh chất – Clorofil tạo màu xanh che mờ chất màu khác – Hàm lượng clorofil xanh chiếm khoảng 1% chất khô HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi Clorofil Cấu tạo: Clorofil có dạng: – Clorofil a: C55H72O5N4Mg – Clorofil b: C55H70O6N4Mg có màu nhạt clorofil a Tỷ lệ clorofil a clorofil b thực vật khoảng 3:1 ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi Clorofil Clorofil Tính chất: – Dưới td t0 axit: hóa xanh oliu/nâu Clorofil + 2HX feofitin(xanh oliu/ nâu) + MgX2 – Td với kiềm nhẹ: cho màu xanh đậm Clorofil + kiềm axit clorofilinic + CH3OH + rượu phitol – Oxy hóa (do enzim lipoxydaza) màu nâu hợp chất clorin, purpurin – Td Fe, Sn, Al, Cu: Mg bị thay màu khác như: • Fe tạo màu nâu • Sn Al tạo màu xám • Cu tạo màu xanh sáng Các biện pháp kỹ thuật: – Gia nhiệt nhanh lượng nước sôi lớn (3 – lít/kg) bay axit – Gia nhiệt rau xanh nước cứng cacbonat kiềm thổ trung hòa phần axit dịch bào – Để bảo vệ màu xanh đậu đóng hộp: dùng dinatri glutamat, clorofilin (clorofin + kiềm) để nhuộm màu ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi Carotenoit ThS Phạm Hồng Hiếu Khái niệm: – Carotenoit nhóm chất màu hịa tan chất béo tạo màu vàng, da cam màu đỏ cho rau – Nhóm gồm từ 65 đến 70 chất màu tự nhiên, tiêu biểu caroten, licopen, xantofil, capxantin xitroxantin – Carotenoit có đa số (trừ số nấm) có tất thể động vật HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 11 ThS Phạm Hồng Hiếu Carotenoit ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 10 Tính chất: – Khơng tan nước – Rất nhạy axit chất oxy hóa lại bền vững với kiềm – Có nhiều nối đơi ln hợp tạo nên nhóm mang màu – Về mặt cấu tạo: carotenoit tự nhiên dẫn xuất licopen HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 12 Carotenoit ThS Phạm Hồng Hiếu Một số carotenoit tiêu biểu: – Caroten: tạo màu da cam cho cà rốt, dễ dàng chuyển hóa thành vitamin A – Licopen: màu đỏ cà chua, hàm lượng licopen cà chua tăng lên 10 lần cà chua chín – Xantofil: màu vàng màu sáng caroten chứa nối đơi Trong lịng đỏ trứng gà có xantofil dihydroxy – – caroten dihydroxy – – caroten với tỷ lệ 2:1 – Capxantin: màu vàng có ớt đỏ (7/8 chất màu ớt), màu mạnh carotenoit khác 10 lần Trong ớt đỏ có nhiều capxantin ớt xanh HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 13 Flavonoit Các chất màu hòa tan nước chứa không bào Trong rau, hoa, số lượng tỷ lệ flavonoit khác tạo cho chúng có nhiều màu sắc khác từ đỏ đến tím Về mặt cấu tạo, flavonoit dẫn xuất croman cromon Gồm: – Antoxian – Flavanon – Flavonol ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 14 Antoxian Flavanon Đỏ, xanh, tím gam màu trung gian khác Antoxian hòa tan nước Khi bị thủy phân, antoxian tạo đường antoxianidin không tan nước Màu sắc thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ, chất màu có mặt, tạo phức với ion kim loại màu khác nhau, thay đổi màu sắc theo pH (pH axit có màu đỏ, pH kiềm có màu xanh tím) Biện pháp kỹ thuật: dùng chất chống oxy hóa, enzim glucooxydaza Hesperidin naringin flavanon có vỏ cam quýt bên cạnh catesin có hoạt tính vitamin P Naringin flavonoit khơng màu, có vị đắng, tan nước, dễ dàng kết tủa dạng tinh thể nhỏ gây khó khăn sản xuất nước hay pure cam quýt ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 15 Flavonol glucozit làm cho rau hoa có màu vàng da cam Các flavonol hòa tan tốt nước Khi flavonol bị thủy phân aglucon màu vàng Flavonol + sắt phức màu xanh nâu (gia nhiệt rau TB sắt hay sắt tráng men bị dập) Flavonol + chì axetat phức màu vàng xám Trong mơi trường kiềm, flavonol dễ bị oxy hóa ngưng tụ sản phẩm có màu đỏ HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 16 Các chất màu hình thành trình gia cơng kỹ thuật Flavonol ThS Phạm Hồng Hiếu ThS Phạm Hồng Hiếu 17 Phản ứng dehydrat hóa đường hay cịn gọi phản ứng caramen hóa Phản ứng đường với axit amin (phản ứng melanoidin) Phản ứng phân hủy axit ascorbic, axit limonic, axit maleic, axit tactric axit hữu khác Phản ứng oxy hóa hợp chất sắt tạo thành phức có màu Phản ứng tạo nên sulfua kim loại có màu ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 18 Phản ứng caramen Phản ứng melanoidin Phản ứng caramen phản ứng dehydrat đường tạo thành hợp chất cao phân tử: Đường anhydrit không màu vàng nâu vàng nâu đen (vị đắng) Đường sacaroza: – Mất 10% nước caramelan (C12H18O9 hay C24H36O18) có màu vàng – Mất 14% nước caramelen (C36H48O24.H2O) nâu vàng – Mất 25% nước caramelin nâu đen ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 19 Phản ứng oxy hóa polyphenol HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 21 20 ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 22 Ý nghĩa chất thơm sản xuất thực phẩm Ý nghĩa chất thơm sản xuất thực phẩm Các biện pháp kỹ thuật để tạo sản phẩm có hương thơm Các chất mùi tự nhiên Các chất thơm hình thành nên q trình gia cơng kỹ thuật HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi Biện pháp ngăn ngừa phản ứng: – Tránh làm dập, gây tổn hại đến mơ để enzim khơng có điều kiện tiếp xúc với chất tạo màu – Vô hoạt enzim polyphenoloxydaza nhiệt – Thêm phụ gia có tính khử vitamin C để chuyển hóa quinon thành phenol – Dùng axit citric làm giảm pH để làm chậm phản ứng sẫm màu – Dùng SO2 hay bisulfit để ức chế phản ứng sẫm màu – Nhúng ngập rau sau cắt lát, gọt vỏ dd nước muối nhạt/ đường để ngăn oxy khơng khí – Loại oxy khơng khí cách hút chân khơng hay bổ sung chất chống oxy hóa axit ascobic, enzim glucooxydaza, catalaza II Các chất thơm ThS Phạm Hồng Hiếu ThS Phạm Hồng Hiếu Phản ứng oxy hóa polyphenol Phản ứng oxy hóa polyphenol (melamin) phản ứng oxy hóa hợp chất polyphenol xúc tác enzim polyphenoloxydaza hợp chất melanin có màu nâu đen màu trung gian khác Gặp chế biến chè (trà) cắt gọt rau, quả, củ Các nhân tố ảnh hưởng: – Nồng độ chất polyphenol sản phẩm – Hàm lượng trạng thái enzim polyphenoloxydaza – Nồng độ oxy khơng khí – pH – Nồng độ quinon… ThS Phạm Hồng Hiếu Chất tham gia phản ứng: Cacbonyl + amin / amoniac CO + NH2/NH3 đường + axit amin Có giai đoạn: – Gđ1: phản ứng phản ứng ngưng tụ cacbonylamin phản ứng chuyển vị amadori sp khơng màu khơng hấp thụ ánh sáng tím – Gđ2: phản ứng khử nước đường, phân hủy đường hợp chất amin sp không màu có màu vàng, hấp thụ mạnh ánh sáng cực tím – Gđ3: phản ứng ngưng tụ aldol, trùng hợp hóa aldehitamin hợp chất dị vịng chứa nitơ có màu đậm (từ vàng đến nâu) 23 Cũng màu sắc, hương thơm tính chất cảm quan quan trọng thực phẩm chúng có tác dụng sinh lý rõ rệt Chất thơm có ảnh hưởng đến hệ tuần hồn, đến nhịp đập tim, đến hơ hấp, đến nhịp thở, đến tiêu hóa, đến thính giác, thị giác xúc giác ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 24 Các chất mùi tự nhiên Các biện pháp kỹ thuật để tạo sản phẩm có hương thơm Thu hồi chất thơm bị tách khỏi sản phẩm q trình gia nhiệt (đun đặc), tạo điều kiện giữ chúng lại, hấp thụ trở lại vào thành phẩm chất thơm tự nhiên vốn có nguyên liệu ban đầu Chưng cất cô đặc chất thơm tự nhiên từ nguồn giàu chất thơm, sau dùng chất thơm vào sản phẩm thực phẩm khác Tổng hợp chất thơm nhân tạo có mùi thích ứng vào sản phẩm thực phẩm ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 25 Tinh dầu nhựa – Tinh dầu nhựa chất mùi thường gặp tự nhiên Tinh dầu nhựa thuộc nhóm hợp chất izoprenoit, nghĩa hợp chất coi dẫn xuất izopren – Về chất hóa học, tinh dầu nhựa = hỗn hợp chất khác hydrocacbon, rượu, phenol, aldehit, xeton, axit, este… đăc biệt terpen dẫn xuất chứa oxy terpen (Terpen hydrocacbon mạch thẳng hay vịng có cơng thức chung (C10H10)n) ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 26 Các chất mùi tự nhiên Các chất mùi tự nhiên Tính chất chung tinh dầu – Tinh dầu tan nước, tan nhiều dung môi phân cực mạnh rượu đậm đặc – Dưới tác dụng oxy, phần tinh dầu mà chủ yếu hợp chất khơng no bị oxy hóa cho mùi nhựa – Mùi thơm tinh dầu chủ yếu este, phenol, aldehit, xeton hợp chất hữu khác định Tổng lượng chất chiếm khoảng 10% lượng tinh dầu, 90% lại chất đệm (chất ổn định) Phương pháp khai thác tinh dầu: – PP ép lấy tinh dầu: với nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu cao tách sơ – PP chưng cất với nước: đơn giản, gây nhiều tổn thất chất thơm bay – PP trích ly dung mơi có nhiệt độ sơi thấp: Dung mơi thường sử dụng rượu – PP hấp thụ: trộn nguyên liệu với mỡ lợn, mỡ bò, tách chất thơm khỏi chất béo rượu ThS Phạm Hồng Hiếu ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 28 ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 30 HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 27 Các chất thơm hình thành nên q trình gia cơng kỹ thuật Phản ứng Maillard: axit amin + đường aldehit (Leu aldehit có mùi thơm bánh mì, Gly aldehit có mùi mật mùi thơm bia, Val, Phe aldehit có mùi hoa hồng…) Phản ứng quinonamin: axit amin + polyphenol, xúc tác enzim polyphenoloxydaza,t0 cao aldehit axit amin + axit ascorbic aldehit ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 7: Chất màu chất mùi 29 Nhào rửa nguyên liệu Vận chuyển xử lý nguyên liệu Nước giữ vai trò quan trọng đời sống Là thành phần thể sản phẩm thực phẩm Là môi trường thành phần phản ứng hoá sinh ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước HSTP – Chương 8: Nước ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước Ở thể rắn, nước đá, phân tử nước xếp thành mạng lưới tinh thể phân tử nước bao quanh phân tử nước khác, với liên kết hydro Ở thể nước dạng đơn phân (monomer) HSTP – Chương 8: Nước Cấu trúc phân tử nước Tính chất nước Trạng thái nước thực phẩm Hoạt độ nước đường đẳng nhiệt hấp thụ Ảnh hưởng hoạt độ nước đến thực phẩm Cấu tạo nước ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước Chương 8: NƯỚC Đảm bảo giá trị cảm quan sản phẩm Tăng cường q trình sinh học hơ hấp, lên men Tham gia vào trình làm lạnh gia nhiệt ThS Phạm Hồng Hiếu ThS Phạm Hồng Hiếu ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC Ở trạng thái lỏng, cấu trúc tứ diện trì cục tồn đồng thời với nước dạng phân tử có mật độ lớn ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC HSTP – Chương 8: Nước 2.2 PHẢN ỨNG GIỮA NƯỚC VỚI CÁC PHÂN TỬ LƯỠNG CỰC: Tóm lại, đưa vào nước chất khác dạng dung dịch hay dung dịch keo tạo thuôc tính kết hợp, tuỳ thuộc vào số lượng phân tử có mặt mà làm thay đổi : giảm áp suất bão hồ, tăng điểm sơi, giảm điểm đóng băng… HSTP – Chương 8: Nước HSTP – Chương 8: Nước TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC ThS Phạm Hồng Hiếu ThS Phạm Hồng Hiếu 2.2 PHẢN ỨNG GIỮA NƯỚC VỚI CÁC PHÂN TỬ LƯỠNG CỰC: Một số dẫn suất lipid : xà phòng, phospholipid, muối mật…là chất lưỡng cực, phân tử có đồng thời nhóm kỵ nước (hydrophobe) nhóm háo nước(hydrophile) Ví dụ: Natri stearate ( CH3 – (CH2)16 – COO-Na+).Cho vào nước, iôn không tạo thành dung dịch mà tạo thành hệ keo phân tán, mổi mixen tập hợp từ 20 – 1000 gốc ( đơn vị) Các nhóm cacboxylate (anion) nằm mặt ngồi mixen, bao bọc bỡi lớp vỏ hydrat, giống Na+ Vùng trung tâm mixen hấp phụ phân tử kỵ nước chất béo 2.1 PHẢN ỨNG GIỮA NƯỚC VỚI CHẤT TAN: Ion hoá ion: – Ví dụ: ion hố axit hữu cơ: RCOOH + HOH RCOO- +H3O+ Nhiệt hoà tan: hoà tan chất rắn kèm theo phát nhiệt thu nhiệt, tuỳ thuộc lực phản ứng phân tử chất tan phân tử nuớc ThS Phạm Hồng Hiếu 2.1 PHẢN ỨNG GIỮA NƯỚC VỚI CHẤT TAN: Solvat hố ion: tính phân cực mạnh, nên phân tử nước liên kết với ion chất tan, tạo thành lớp vỏ hydrat Ví dụ: bao quanh K+, Na+ phân tử nước Cl- phân tử nước 11 ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 10 TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM Hàm lượng nước ( độ ẩm) thực phẩm tỷ lệ khối lượng nước có thực phẩm so với khối lượng thực phẩm ướt so với khối lượng thực phẩm khô m H O 100% %W (CB khô) m TPkhô m H O %W 100% (CB uot) m m H O TP khô ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 12 TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM Nhóm sản phẩm có hàm lượng nước cao (trên 40%) Nhóm sản phẩm có hàm lượng nước trung bình (10-40%) ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 13 TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM HSTP – Chương 8: Nước HSTP – Chương 8: Nước 14 TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM Lợi ích việc xác định độ ẩm: – Cần thiết cơng nghệ – Cần thiết phân tích – Cần thiết cho mua bán Nhóm sản phẩm có hàm lượng nước thấp (dưới 10%) ThS Phạm Hồng Hiếu ThS Phạm Hồng Hiếu 15 ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 16 TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM Trong thực phẩm nước dạng tự dạng liên kết Tùy theo mức độ mà có dạng liên kết – Liên kết hóa học – Liên kết hóa lý hay hấp thụ – Liên kết mao quản hay lý NƯỚC TỰ DO: Là chất lỏng mixen có tính chất nước nguyên chất ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 17 ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 18 3 TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM Liên kết hóa học: Liên kết chặt chẽ với nguyên liệu, thường dạng nước hydrat Liên kết hóa lý hay liên kết hấp thụ: Độ bền liên kết trung bình, thường thấy liên kết hydro ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 19 TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước HOẠT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ 4.1 Hoạt độ nước: Giá trị thực phẩm, tính chất cảm quan, độ bền sản phẩm bảo quản phụ thuộc vào thành phần chất hữu vơ , nước đóng vai trị định Năm 1952, W.J.Scott đưa kết luận chất lượng thực phẩm bảo quản không phụ thuộc vào hàm lượng nước mà phụ thuộc vào hoạt độ nước, tính theo cơng thức sau: Liên kết mao quản hay liên kết lý: – Là dạng liên kết yếu – Nước từ vào bên trong, ngưng tụ làm đầy mao quản aw ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước Aw 21 ThS Phạm Hồng Hiếu P P0 HSTP – Chương 8: Nước 22 P P0 P áp suất riêng phần nước thực phẩm nhiệt độ T P0 áp suất bão hịa dung mơi ngun chất nhiệt độ T ThS Phạm Hồng Hiếu 20 HSTP – Chương 8: Nước 23 Qui định nước nguyên chất có Aw = đơn vị Một dung dịch hay thực phẩm ln có Aw < đơn vị ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 24 MỐI LIÊN QUAN GIỮA Aw VÀ ĐỘ ẨM Trong điều kiện cân bằng, Aw dung dịch = P tương đối dung dịch tạo mơi trường quanh Hay: Aw.100 = độ ẩm tương đối bách phân Sản phẩm có hàm ẩm cao thường chứa nhiều nước tự nên có Aw cao Khi tách nước thêm chất tan vào dung dịch làm tăng lượng nước liên kết Aw giảm ThS Phạm Hồng Hiếu ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 25 HOẠT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ 26 HOẠT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ 4.2 Đường đẳng nhiệt hấp thụ: Đường đẳng nhiệt hấp thụ (hoặc phản hấp thụ) đường cong để lượng nước giữ thực phẩm đó, điều kiện cân nhiệt độ xác định, phụ thuộc vào độ ẩm tương đối khí bao quanh 4.2 Đường đẳng nhiệt hấp thụ: Ở vùng 00.2 Hiện tượng trễ giải thích: lỗ hổng thực phẩm, nói chung có bề mặt nhỏ so với chiều sâu Áp suất nước cần thiết để lấp đầy cao so với trường hợp lỗ hổng làm trống Hiện tượng trễ thường gặp rau 4.2 Đường đẳng nhiệt hấp thụ: Ưu điểm: – Aw thực phẩm thấp dễ bảo quản hạn chế phát triển vi sinh vật biến đổi hoá học Các đường cong đẳng nhiệt hấp thụ cơng cụ để dự đốn tính chất thực phẩm từ lựa chọn chế độ gia cơng kỹ thuật bảo quản thích hợp ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 29 ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 30 HOẠT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ 4.2 Đường đẳng nhiệt hấp thụ: Ưu điểm: – Tái làm ẩm thực phẩm khô: – Cùng độ ẩm, thực phẩm tái làm ẩm có Aw lớn so với thực phẩm làm khô phần Đây trường hợp rau,quả Thực phẩm tái làm ẩm bị hư hỏng dễ so với thực phẩm sấy khô phần ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước HOẠT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ 4.2 Đường đẳng nhiệt hấp thụ: Ưu điểm: – Ảnh hưởng thay đổi nhiệt độ Aw: Ẩm khơng đổi, bao bì kín, làm tăng nhiệt độ làm tăng Aw Sự thay đổi Với độ nhạy xảy Aw≈0.4 Do đó, cần ý bảo quản nhiệt độ thấp không đổi 31 Ảnh hưởng hoạt độ nước đến thực phẩm ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 32 Ảnh hưởng hoạt độ nước đến thực phẩm 5.1 Oxy hoá chất béo Tác dụng lên gốc tự peroxyd: Khi Aw thấp, nước có mặt bề mặt phân chia nước- chất béo, cố định peroxyd ngăn cản phân ly chúng Do có tác dụng bảo vệ Khi Aw~0.5, nước khơng cịn tác dụng bảo vệ peroxyd phản ứng gốc tự xảy Tuy nhiên, nước cho phép vận chuyển chất chống oxy hoá cho vào BHA(butylhydroxy-anisol), axit ascorbic phụ gia tác dụng lên gốc tự ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 33 ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 34 Ảnh hưởng hoạt độ nước đến thực phẩm Ảnh hưởng hoạt độ nước đến thực phẩm 5.1 Oxy hoá chất béo Tác dụng lên kim loại: – Khi 00.7, nồng độ kim loại bị pha lỗng nên hoạt tính xúc tác oxy hoá giảm 5.2 Phản ứng hoá nâu phi enzym: Là phản ứng Maillard – ngưng tụ đường amin, tạo polymer có màu nâu tối, làm giảm giá trị dinh dưỡng Tốc độ phản ứng hoá nâu tăng với Aw đạt cực đại Aw=0.7 Khi Aw≥0.7 tốc độ phản ứng hoá nâu giảm pha loãng chất phản ứng ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 35 ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 36 Ảnh hưởng hoạt độ nước đến thực phẩm Ảnh hưởng hoạt độ nước đến thực phẩm 5.4 Phát triển vi sinh vật: 5.3 Phản ứng thuỷ phân: Các phản ứng thuỷ phân, đặc biệt thuỷ phân enzym tăng song song tăng hoạt tính 0.2