Các phản ứng cơ bản

CÁC PHẢN ỨNG CƠ BẢN VÀ BIẾN ĐỔI CỦA

THỰC PHẨM TRONG QUÁ TRÌNH CÔNG

NGHỆ

PGS.TS. TRẦN THỊ LUYẾN

CHƯƠNG 1

QUÁ TRÌNH THUỶ PHÂN (HYDROLYSIS) TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

1.1.1. Bản chất của quá trình thuỷ phân

H2N – CH – CO – NH – CH – CO – NH –

R1 R2 (Protein)

H2N – CH – COOH

R1

+ PeptideH2O

Xúc tác

Enzyme proteaseAcid mạnhKiềm mạnhT0, P cao

(acid amin)

Liên kết nhị dương(dispositive – bond)

Ví dụ 2.

Ví dụ 1.

Tinh bộtH2O

Xúc tác

Enzyme amylaseAcid mạnhKiềm mạnhT0, P cao

Glucose + Maltose + Dextrin

Quá trình thuỷ phân là quá trình phân cắt một số liên kết nhị dương (dispositive bonds) trong hợp chất hữu cơ thành các thành phần đơn phân dưới tác dụng của các chất xúc tác và có sự tham gia của nước trong phản ứng.

1.1. BẢN CHẤT VÀ VAI TRÒ CỦA PHẢN ỨNG THUỶ PHÂN TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

a. Phản ứng thuỷ phân là yếu tố mở đầu cho phản ứng thối rữa protein..

Protein Acid aminThuỷ phân

H2O

Xúc tác Vi sinh vật gây thối rữa

Sản phẩm thối rữa

Phản ứng chậm (Slow reaction)

Phản ứng nhanh (Fast reaction)

1.1.2. Vai trò của phản ứng thuỷ phân trong công nghệ thực phẩm

1. Phản ứng thuỷ phân làm thay đổi chất lượng thực phẩm

2. Phản ứng thuỷ phân là yếu tố mở đầu cho nhiều quá trình hoá học khác trong chế biến và bảo quản thực phẩm

b. Phản ứng thuỷ phân là yếu tố mở đầu tạo cơ chất cho phản ứng oxy hoá

Lipit Acid béoThuỷ phân Oxy hoá

Enzyme và phi enzymeKetone, aldehyd Hợp chất sẫm màu

Protein Acid amin Thuỷ phân Oxy hoá

Enzyme và phi enzyme Sản phẩm có màu

Saccharose GlucoseThuỷ phân Oxy hoá

Enzyme và phi enzyme Gluconic Hợp chất màu xám

Các chất dinh dưỡng Vi sinh vật

Sản phẩm lên men

c. Phản ứng thuỷ phân là yếu tố mở đầu cho các quá trình lên men

* Phản ứng thuỷ phân là yếu tố mở đầu cho việc hình thành mùi vị, màu sắc của nước mắmVi sinh vật gây hương

d. Phản ứng thuỷ phân là yếu tố mở đầu cho việc hình thành mùi vị đặc trưng cho sản phẩm

* Phản ứng thuỷ phân là yếu tố mở đầu cho việc hình thành mùi vị đặc trưng cho thực

phẩm khi gia công chế biến nhiệt Protein Peptide + Acid amin

Thuỷ phânSản phẩm có mùi, vị đặc trưng

Saccharose Glucose + FructoseThuỷ phân t0

Protein Acid aminThuỷ phân

Protease

NH3Mùi vị đặc trưng

Tạo vị ngọt đặc trưng

Oxy hoá phi enzyme

MelanoidinMàu sắc đặc trưng

Tạo mùi(1)

(3)

(2)

(4)

Protein Peptide + Acid amin Mùi thơm

Tinh bột Dextrin + Glucose + Pentose

Tham gia các phản ứng ở t0

sấy cao

Melanoidin

Frucfurolamin

Quinonamin

Oxy hoá phi

enzyme

Màu sắc đặc trưng

Giai đoạn nảy mầm Giai đoạn sấy ở nhiệt độ cao

Tinh bột GlucoseEnzyme

Amylase Cơ chất cho

các phản ứng

Melanoidin Mùi thơm, màu vàng

Fucfurolamin Mùi thơm

Caramel hoá Màu đậm Vị ngọt

Trong sản xuất bánh mì

Trong công nghệ sản xuất malt cho lên men bia

e. Phản ứng thuỷ phân có vai trò làm thay đổi cấu trúc và trạng thái thực phẩm

Protein Peptide + Acid amin pH thấp do acid lactic

Protease acid

CONH CONH CONH CONH

Enzyme tiêu hoá

Protein cấu trúc bậc cao Protein cấu trúc bậc I

pH thấp

1.2. CƠ CHẤT VÀ CHẤT XÚC TÁC CỦA PHẢN ỨNG THUỶ PHÂN

1.2.1. Cơ chất trong phản ứng thuỷ phân

1. Liên kết nhị dương trong cơ chất bị thuỷ phân

Theo Bernard Pullman và Allberte Pullman, đặc điểm chung của các chất bị thuỷ phân là có chứa “liên kết bị thuỷ phân” do nguyên tử tích điện dương tạo nên, người ta gọi đó là “liên kết nhị dương” (dipositive bond).

Ví dụ: liên kết trong phân tử protein là một liên kết nhị dương

R1 – C – N – R2

O H

..

Liên kết này do các điện tử định vị của liên kết đơn và một hệ thống điện tử linh động tạo nên, hệ thống điện tử bao gồm 4 điện tử trong đó có 2 điện tử của nối kép C = O và 2 điện tử của cặp không chia trong phân tử nitơ, bốn điện tử này tạo thành một hệ thống cộng hưởng và theo qui tắc chung. Khi ở nguyên tử dị mạch nằm kề liền với nối kép sẽ phải có cặp điện tử không chia từ nguyên tử dị mạch tới nguyên tử cuối cùng của nối kép. Như vậy phân bố điện tích trong liên kết peptide sẽ là:

R1 – C – N – R2

O

H

+ +

–

R1 – C – N – R2

O

H

+1+2

-3

với

Khi đó N và C đều tích điện dương và có thể biểu diễn phần điện tích đó bằng như sau:

4)2()1()1(123

213

Bằng phương pháp quỹ đạo phân tử, người ta đã xác định được giá trị của các như sau:

R1 – C – N – R2

O

H

+1.858+0.744

-1.397

2. Các liên kết nhị dương thường gặp

R1 – C – N – R2

O

H

+ +

–

Liên kết peptide

R1 – C – O – R2

O

+ +

–• Liên kết este

Este của cacboxylic

R – O – P = O

OH

OH

R – O – P = O

OH

OH

+ + –

Este của phosphoric

Este của hợp chất giầu năng lượng ATP

R – O – S+ + O

O OH

R – O – S+ + O

O O –

Este của acid sulfuric

• Liên kết glucozide

O–

O

+ +

+

O–

Adenin – Ribose – O – P – O ~ P – O ~ P = O

O

OH

+ –

O

OH

O

OH

– – –

+ + + + +

Trong đó: x: Lượng cơ chất được thuỷ phân trong thời gian a: Lượng cơ chất ban đầu k: Hằng số tốc độ phản ứng thuỷ phân

Trong đó: : Hoạt độ của chất xúc tác vô cơ N: Nồng độ đương lượng tác nhân : Tính chất của cơ chất thuỷ phân t0: Nhiệt độ của phản ứng : Thời gian phản ứng m: Hệ số modul

)( xakd

dxv

),,,,,( 0 mtNfk

Cơ chất bị thủy phân Quá trình thủy phân Sản phẩm thủy phân

Tác nhân vô cơ

N t0 m

b. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thuỷ phân bằng xúc tác vô cơ

Tốc độ phản ứng thuỷ phân khi có xúc tác vô cơ được tính theo công thức

1.2.2. Tác nhân và cơ chế trong phản ứng thuỷ phân

1. Tác nhân vô cơ (Inorganic catalyser)

a. Khái quát chung về tác nhân vô cơ

Các yếu tố ảnh hưởng đến hằng số tố độ phản ứng

• Ảnh hưởng của hoạt độ xúc tác () đến hằng số phản ứng

• Ảnh hưởng của chất xúc tác và nồng độ chất xúc tác

• Ảnh hưởng của cơ chất thuỷ phân

• Ảnh hưởng của nhiệt độ

• Ảnh hưởng của thời gian thủy phân

• Ảnh hưởng của modul

2. Xúc tác sinh học (biocatalyser)

a. Đặc điểm của xúc tác enzyme

• Tính đặc hiệu cao

• Điều kiện nhẹ nhàng (thường ở nhiệt độ thường)

• Dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường, pH, t0, kim loại nặng, nồng độ enzyme [E], nồng độ cơ chất [S], chất hoạt hóa (effector) và chất ức chế (inhibitor)

• Hoạt lực của enzyme được xác định giá trị hoạt động của nó

• Mỗi enzyme yêu cầu có những điều kiện hoạt động riêng

b. Cơ sở lý thuyết về tác dụng của enzyme thuỷ phân vào liên kết nhị dương (liên kết thủy phân)

Đa số enzyme thuỷ phân (hydrolase) không có nhóm ngoại. Trong trung tâm hoạt động của chúng chứa các gốc acid amin đặc hiệu. Đối với hydrolase thường chứa hai nhóm chức. Ví dụ: + Nhóm imidazol của histidin

+ Nhóm hydroxyl (một số acid amin: serin, treonin…)

N

…

H+

O

E

N

H

+ 0.121CO N

H

+ 0.124C = O

NH

+ 0.236

+ 0.228C

O+ 0.260

NH2

+ 0.121

+ 0.233

(1)

c. Cơ chế tác dụng của enzyme hydrolase lên cơ chất bị thuỷ phân.

Về mặt tổng quát, cơ chế tác dụng của enzyme hydrolase cũng theo cơ chế chung sau:

E– + S+ ES P + E

Trong đó: E: Enzyme S: Cơ chấtES: Phức hợp của enzyme-cơ chấtP: Sản phẩm

Giai đoạn đầu có sự hình thành phức hợp trung gian ES, sự tạo thành phức hợp này có thể theo hai kiểu sau:

• Kiểu cơ chế thứ nhất: là kiểu hình thành đơn giản, tâm ái nhân (–) của enzyme tương tác nhanh với một trong hai nguyên tử tích điện dương của liên kêt nhị dương (dipositive bond). Sau khi tương tác sẽ làm thay đổi mật độ electron (e) và làm suy yếu liên kết nhị dương tạo điều kiện cắt đứt liên kết. Các nhà nghiên cứu cho rằng kiểu cơ chế này xảy ra khi tâm ái nhân của enzyme mạnh và sự khuyết điện tử của liên kết nhị dương lớn.

• Kiểu cơ chế thứ hai: lúc đầu các nguyên tử khuyết điện tử trong liên kết nhị dương chưa thể đính trực tiếp vào tâm ái nhân của trung tâm hoạt động của enzyme mà cơ chất gắn vào tâm ái nhân bằng một phản ứng hóa học nào đó giữa tâm ái nhân ở trung tâm hoạt động enzyme với một nhóm hóa học ở vị trí gần kề với liên kết nhị dương trong cơ chất. Dưới ảnh hưởng của trung tâm hoạt động của enzyme sẽ dần dần làm tăng mức độ khuyết điện tử vốn đã tồn tại trước đó, bằng cách tạo liên kết tương ứng với cơ chất ở những vị trí gần gũi với liên kết nhị dương. Nhờ vậy, làm cho sự phân bố điện tử trong phân tử cơ chất bị thay đổi theo chiều hướng cần thiết, khiến cho liên kết nhị dương được tăng cường và có thể tương tác với các tác nhân ái nhân của trung tâm hoạt động của enzyme và tiến hành làm yếu liên kết và tiến đến liên kết bị thuỷ phân khi có yếu tố nước tham gia.

Ta có thể tham khảo cơ chế tác dụng của enzyme colinesterase thuỷ phân Acetylcolin ở hình dưới đây.

Hình 1. Cơ chế tương tác của cholinesterase trên cơ chất Acetylcolin

Ser

CH2

+HO–

NHN

CH2Hy

s

E

Tyr

OH

CH2

HOOC – CH2 – Glu

CH3 – C+ – O+ – (CH2)2 – N (CH3)3

O– OH

Acetylcolin

H2O

Ser

CH2

+HO–

NHN

CH2Hy

s

ES

Tyr

OH

CH2

CH3–C+–O+–(CH2)2–N–OOC–CH2-Glu

O– CH3

H3C CH3

Ser

CH2

+H–O–

NHN

CH2Hy

s

ES*

Tyr

H+–O–

CH2

O+–(CH2)2–N–OOC–CH2 – Glu

CH3

H3C CH3

+CO – CH3

Ser

CH2

O

NHHN+

CH2Hy

s

ES*

Tyr

O–

CH2

HO–(CH2)2–N–OOC–CH2-Glu

CH3

H3C CH3

CO–CH3

HO – (CH2)2 – N (CH3)3

OH

2H2O

CH3COOHAcid acetic

• Các yếu tố điều chỉnh phản ứng thuỷ phân.– Nước: – Nhiệt độ: – pH của môi trường:

d. Một số đặc điểm của phản ứng thuỷ phân bởi enzyme

• Thứ bậc của phản ứng

• Một số ưu nhược điểm khi thuỷ phân bằng enzyme.

Ưu điểm: - Không tạo ra sản phẩm phụ do enzyme có tính đặc hiệu cao.- Điều kiện thuỷ phân nhẹ nhàng (nhiệt độ thấp) do đó ít ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.- Điều chỉnh mặt hàng theo ý muốn, tiêu tốn ít năng lượng.

Nhược điểm

- Thời gian thuỷ phân dài dẫn đến chu kỳ sản xuất kéo dài.- Muốn có hiệu quả cao phải có chế phẩm enzyme tinh khiết.- Khó lọc hơn thuỷ phân bằng acid, do đó cần phải nâng cao nhiệt độ để lọc, có thể khắc phục nhược điểm này bằng cách thuỷ phân bằng enzyme acid.

1.2.3. Quá trình tự phân (autolysis) 1. Khái niệm chung

2. Động học quá trình tự phân giải (Kinetics autolysis process)

CHƯƠNG II

PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ TRONG

CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

2.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

2.2. VAI TRÒ CỦA PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ VÀ Ý NGHĨA CỦA CHÚNG TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

2.3. PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

2.3.1. Phản ứng oxy hóa khử sinh học trong quá trình lên men

2.3.2. Phản ứng oxy hoá khử khi bảo quản và chế biến sản phẩm giàu lipit

2.3.3. Các phản ứng oxy hoá khử xảy ra khi bảo quản và chế biến sản phẩm giàu glucid

2.2. VAI TRÒ CỦA PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ VÀ Ý NGHĨA CỦA CHÚNG TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

• Nhiều phản ứng oxy hóa khử có tác dụng làm tăng chất lượng thực phẩm

• Một số quá trình oxy hóa khử làm giảm chất lượng thực phẩm

• Ý nghĩa của việc nghiên cứu phản ứng oxy hóa khử trong sản xuất thực phẩm.

2.3. PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

2.3.1. Phản ứng oxy hóa khử sinh học trong quá trình lên men

Bản chất của quá trình lên men là quá trình oxy hóa khử, nhờ quá trình oxy hóa khử mà cơ chất đã được chuyển hóa thành sản phẩm lên men. Các phản ứng chuyển hóa đó được thực hiện trong tế bào vi sinh vật dưới tác dụng của enzyme của vi sinh vật

Tế bào vi sinh vậtTế bào vi sinh vật

Sản phẩm lên menSản phẩm lên men

Cơ chấtCơ chất

Các chất dinh dưỡng khácCác chất dinh dưỡng khác

Khi nghiên cứu về các phản ứng chuyển hóa trong tế bào vi sinh vật để biến đổi cơ chất thành sản phẩm lên men cho thấy luôn xảy ra quá trình tách và vận chuyển proton 2H+ và 2 điện tử (2e) qua enzyme dehydrogenase có coenzyme là NAD hoặc NADP. Sau đó 2H+ và 2e được chuyển đến cho hợp chất hữu cơ trung gian để thực hiện quá trình khử chúng và tạo thành sản phẩm lên men.

Ví dụ 1: Quá trình tạo thành ethanol trong tế bào nấm men có thể

khái quát theo sơ đồ là một quá trình oxy hoá khử.

C6H12O6

CH3 – C – COOH

Quá trình oxy hóa

O

– CO2

CH3 – CHO CH3 – CH2OH Quá trình khử

NAD

NADH + H

Ví dụ 2: Quá trình tạo thành acid lactic trong tế bào vi khuẩn lactic là một quá trình oxy hoá

khử.

C6H12O6

CH3 – C – COOH


O

CH3 – CHOH – COOH Quá trình khử

NAD

NADH + H

NADP

NADPH2

Ví dụ 3. Quá trình lên men sản xuất bột ngọt cũng là một quá trình oxy hoá khử

Glucose

Acid Pyruvic

NAD

NADH + H+

Acetyl CoA

Chu trình Pentose


Oxaloacetate Citrate

Fumarate -cetoglutarate NADH + H+

NAD

Acid glutamic

+ NH3Hình 3. Sơ đồ lên men sản xuất bột ngọt là một quá trình oxy hóa khử

Quá trình biến đổi từ -xetoglutaric thành glutamic

HOOC – CH2 – CH2 – C – COOH

O


NH

NH3

H2O


NH2

NADH + H

NAD

Ví dụ 3. Quá trình lên men sản xuất bột ngọt cũng là một quá trình oxy hoá khử

Ví dụ 4: Quá trình lên men sinh khối tổng hợp acid amin của vi sinh vật là một quá trình oxy hoá khử theo sơ đồ sau

Glucose

Glucose 6 phosphate Acid 6 phosphogluconate

Con đườngEntner-Doudorow 6 phosphogluconate

2 ceto – 3 oxy

Fuctose 6 phosphate

Phospho glyceraldehyde 3 phosphate

Acid pyruvic AcetylCoA

Acid oxaloacetic

Acid citric

Acid cetoglutaric

Acid succinic

Acid malic

HSCoA

+ O2

NAD++ O2

+ O2

+ O2CHU TRÌNH

KREBS

Phosphopentose

GlycinCysteinSerineAlanineLeucineValineLysineAspartic acidThreonineisoleucineGlutamic acidProlineOrnithineArginine

Protein

+ NH3

NADH+H+

NAD+

+ NH3

NADH+H+

NAD+

+ NH3

NADH+H+

Glucose Khung cacbon

NAD NADH́2- Pyruvic- α xetoglutaric- OxaloAcetic- Fumaric

Các acid amin tương ứng

Khử NH3

NAD

NADH́2

Oxy hóa

C6H12O6 CH3 – C – COOH

O NAD NADH +

H

CH3 – C – COOH

NH2 NADH + H

NAD

NH3 H2O

Alanin

Cơ chế cụ thể:

C6H12O6

CH3 – C – COOH

O

NAD

NADH + H+

Oxy hoá

CH3 – C ~ SCoA

O

Acid Citric

HOOC – (CH2)2 – CO – COOH

NADH + H

NAD

CHU TRÌNH KREBS

Oxy hoá

HOOC – CH = CH – COOH

Oxy hoá NH3

H2O

HOOC – CH2 – CO – COOH

Oxy hoá

HOOC – CH2 – CH – COOH

NH3H2O

NADH + H+ NAD NH2

HOOC – CH2 – CH – COOH

NH3H2O

NADH + H

NAD NH2

Aspactic

Aspactic

HOOC – (CH2)2 – CH – COOH

NH2Glutamic

Hình 5. Sơ đồ tổng quát lên men sinh tổng hợp acid amin bởi vi sinh vật

2.3.2. Phản ứng oxy hoá khử khi bảo quản và chế biến sản phẩm giàu lipit

a. Oxy hoá do xúc tác của lipoxydase

1. Cơ chế oxy hoá lipit có enzyme tham gia

Chất xúc tác cho quá trình này là lipoxydase. Lipoxydase thường là xúc tác oxy hoá mạnh các acid béo không no (có 2, 3 nối đôi trở lên) thành peroxit và hydroperoxit.

Acid béoLipoxydase

Epoxide, aldehyd, ceton, rượu bậc cao, sản phẩm oxy hoá khác

Lipoxydase có 881 gốc acid amin, phần protein enzyme là globulin. Cơ chế tác dụng của lipoxydase cho đến nay chưa được xác định rõ hoàn toàn. Một số tác giả cho rằng sự oxy hoá chất béo bằng enzyme cũng tương tự sự oxy hoá cơ chế phản ứng mạch.

• Lipoxydase phản ứng với O2 tạo thành phân tử peroxit và chuyển oxy hoạt động sang phân tử acid béo.

• Sau đó nguyên tử H từ nhóm metylen (–CH2–) được chuyển ra vị trí O2 (do vai trò của lipoxydase xúc tác mào đầu) tiếp diễn theo cơ chế phản ứng mạch không có sự tham gia của enzyme, giả thuyết này chưa được nhiều người ủng hộ. Theo Tappel Bower mỗi phân tử acid béo đều bị oxy hoá trực tiếp dưới tác dụng của lipoxydase theo cơ chế:− Tạo phức chất ban đầu: Enzyme – cơ chất – O2.− Sau đó hình thành gốc đôi do hydro được chuyển từ acid béo đến O2. Gốc đôi tạo sự luân hợp và cùng bị phân giải cho hydroperoxxit và giải phóng lipoxydase tự do.

R – CH = CH – CH2 – CH = CH – R’

Lipoxydase

O2

R – CH = CH – CH2 – CH = CH – R’O2

Lipoxydase

(Phức hợp)

R – CH = CH – CH = CH – CH – R’OOH

Lipoxydase

(Phức hợp gốc đôi)

+ R – CH = CH – CH = CH – CH – R’

Lipoxydase

(Dạng hydroperoxit luôn hợp)

OOH

R – CH = CH – CH = CH – CH – R’

OOH

+ Lipoxydase

Epoxide, aldehyd, rượu

Theo cơ chế phản ứng mạch

b. Oxy hoá kiểu β oxy hoá

R – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – C O

OH(acid béo)

ATP

AMP +

HSCoA

R – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CO ~ SCoA

FAD

FADH2

R – CH2 – CH2 – CH = CH – CO

H2O

O

OH

(1)

(2)

R – CH2 – CH2 – CHOH – CH2 – CO

NAD

NADH + H

(4)

(3)

O

OH

(oxy hoá)

R – CH2 – CH2 – C – CH2 – C SCoA

O

O

(oxy hoá)

Chu trình Krebs

CO2

H2O

CO2

- 2C

- 2C

- 2C

- 2C

HSCoA

CH3 – C SCoA

O

CH3 – C SCoA

O

(5)

R – CH2 – CH2 – CO ~ SCoAP P

Hình 6. Sơ đồ oxy hoá acid béo kiểu

c. Kiểu α oxy hoá acid béo

R – CH2 – CH2 – C O

OH

2H2O

Peroxydase

CO2

R – CH2 – C O

HAldehid của acid béo

R – CH2 – C O

HAldehit của acid béo

NAD

Aldehyd dehydrogenase

R – CH2 – C O

OH acid béo mới

NADH + H

H2O

R – CH2 – CH2 – C O

OH

R – CH2 – C O

OH

R – COOH

R – C O

OH

R – CH2 – C O

OH

H2O2

CO2

(1)

H2O2

CO2

(1)

CO2

NAD

NADH + H

+ H2O(2)

NAD

NADH + H

+ H2O(2)

Hình 7. Sơ đồ oxy hoá acid béo kiểu α

2. Phản ứng oxy hoá chất béo phi enzyme (tự ôi hoá)

• Thời kì phát sinh:

RH R* + [H*] (1)hγ

RH R* + Me2+ + HO*2 (4)

Me3+

ROOH Me3+ + RO* + OH* (5)Me2+

RH R* + HO*2 (2)

O2

RH + O2 + R1H R* + R1* + HO*

2 (3)

• Thời kì phát triển:

R* + O2 RO2(6)

RO2 + RH ROOH + R* (7)

ROOH RO* + OH* (8)

2ROOH RO2* + RO* + H2O (9)

ROOH + RH RO* + R* + H2O (10)

RO* (Alcocxyl)

* Cơ chế của quá trình ôi hoá hoá học.

RO* + R’H ROH + R’* (11)

(Rượu) (Gốc tự do)

R – CH – R + R’O* R’OH + R – C – R (12)

O* O(Keton)

(rượu)

R – CH – R’ + R* R’H + R – C – R (13)

O* O(Keton)

Từ Alcocxyl có thể biến đổi tiếp tạo thành rượu, ketone, aldehyd…

R – CH – R’ R* + R – C – H (14)

O* O(aldehyd)(gốc tự do)

- Acocxyl tương tác với phân tử lipit mới tạo thành rượu + gốc tự do mới

- Acocxyl tương tác với nhau tạo thành rượu, keton

- Tương tác của gốc Alcocxyl với gốc alkil

hoặc

hoặc

R1 – C – CH2 – R2

O

R1 – C – CH – R2

O OH

R1 – C O

OH+ R2 – C

O

OH

R* + R’ – CH – R’’ R’ – CH – R’’ + RH

OOH OOH

R’ – C – R’’ + OH*

O (Keton)

hoặc tương tác với giữa gốc alkyl với một hydropeoxit cũng tạo ra keton

- Sự oxy hoá các xêton cũng có thể cho ra các aldehyd và acid

R1 – CH = CH – CH = CH – CH – R + R1 – C = CH – R1

O = CH

C = C

R1 R1

CH – CHOO

R

R – C

O – O

R + R1 – CH = CH – R2

R1 – CH – CH – R2

R

R1 – CH = CH – R2

R – CH – CH – CH – CH – CH – CH – R2

R1 R2 R1 R2 R1

- Trong quá trình oxy hoá còn tạo thành các phản ứng trùng hợp cao phân tử

hoặc

• Thời kỳ kết thúc: R + R* →R + R* →

R + R* →

Sản phẩm cao phân tử

* Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ oxy hoá phi enzyme

• Các yếu tố kích thích quá trình ôi hoá hoá học:– Ảnh hưởng của hàm lượng acid béo tự do– Ảnh hưởng của oxy– Ảnh hưởng của nhiệt độ– Ảnh hưởng của trạng thái lipit– Ảnh hưởng của ion kim loại giao chuyển– Ảnh hưởng của năng lượng mặt trời và tia ion– Ảnh hưởng của nước

• Ảnh hưởng của các yếu tố kìm hãm

Kìm hãm sự oxy hoá bằng cách làm đứt mạch oxy hoá.

– Kìm hãm oxy hoá bằng cách làm giảm tốc độ phát triển mạch – Kìm hãm phản ứng oxy hoá bằng cách vô hoạt các hợp chất chứa kim loại có

hoạt động xúc tác – Kìm hàm phản ứng bằng chất hiệp trợ

• Tác hại của sản phẩm oxy hoá – Sản phẩm oxy hoá thường làm vô hoạt enzyme, đặc biệt hệ enzyme tiêu hoá.– Sản phẩm oxy hoá lipit có khả năng phản ứng cao với protein tạo thành hợp

chất bền vững, không tan trong nước cũng như trong dung môi hữu cơ và cũng không bị thuỷ phân bởi enzyme.

Kìm hãm sự oxy hoá bằng cách làm đứt mạch oxy hoá. Có thể giảm tốc độ phản ứng này theo chiều hướng đưa vào phản ứng chất

chống oxy hoá InH, có mức năng lượng liên kết nhỏ, có khả năng dễ dàng xảy ra phản ứng với RO2 hơn, khi đó:

RO2 + InH → ROOH + In*Gốc In* là gốc kém hoạt động, không thể tương tác với phân tử lipit. Sau đó

gốc In sẽ bị vô hoạt bởi tổ hợp.RO2 + InH → ROOH + In*

In* + In* → In – In RO* + In → ROOIn

Các chất chống oxy hoá có thể là những chất có bản chất phenol hoặc amin.

OH

R3

R2

RO2 + R1 O―

R3

R2

ROOH + R1

Phenol Gốc In– kém hoạt động

OH

R3

R2

RO2 + NHR1 R2RO2NHR1

Amin - phenol

Gốc In kém hoạt động

R2RO2NR1RO2H +

RO2



• Ảnh hưởng của các yếu tố kìm hãm– Kìm hãm sự oxy hoá bằng cách làm đứt mạch oxy hoá.– Kìm hãm oxy hoá bằng cách làm giảm tốc độ phát triển mạch – Kìm hãm phản ứng oxy hoá bằng cách vô hoạt các hợp chất chứa kim loại có




Kìm hãm oxy hoá bằng cách làm giảm tốc độ phát triển mạch

Ví dụ: sulfua có khả năng phá huỷ hydroperoxit

N – C – S – S – C – N

S S

CH3

CH3 CH3

CH3

ROOH + R1SR2 → ROH + R1SOR2

ROOH + R1SOR2 → ROH + R1SO2R2

Tiuram (hợp chất sulfua) có khả năng phản ứng kiểu này







Kìm hãm phản ứng oxy hoá bằng cách vô hoạt các hợp

chất chứa kim loại có hoạt động xúc tác Các ion kim loại giao chuyển là yếu tố xúc tiến quá trình oxy hoá

trong các phản ứng:

Fe2+ + ROOH → Fe3+ + RO* + OH*

Fe3+ + ROOH → Fe2+ + RO2* + H*

Vì vậy có thể chọn các chất có khả năng tạo phức với kim loại qua đó loại trừ được khả năng chuyển hoá trị của kim loại. Các chất chống oxy hoá dạng này như acid citric, acid malic, acid fitinic…

CH2COONa+

Na+OOC – OH

CH2

COONa+

+ Me

O = C – O

Na+OOC – O

CH2

COONa+

CH2 Me

Citratnatri







Kìm hàm phản ứng bằng chất hiệp trợ

C

C – OH

– C

HO – C – H

C – OH

CH2OH

O

O

C

C = O

– C

HO – C – H

C = O

CH2OH

O

O

O

O

OH

OH

2ROOH

2RO2

(Hydroquinon)

InH

Trong đó vòng quinon là gốc kém hoạt động







2.3.3. Các phản ứng oxy hoá khử xảy ra khi bảo quản và chế biến sản phẩm giàu glucid

1. Quá trình hô hấp tế bào

SH2

S

NAD

NADH + H

FADH2

FAD

Q

QH2

2Fe2+

2Fe3+

2Fe3+

2Fe2+

2Fe2+

2Fe3+

WFe3+

WFe2+

½ O2

O2–

ATP

2H+

H2O

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 686 Kcal (1)

C6H12O6 2 CH3 – CHOH – COOH (2)Yếm khí

VK. lactic Acid lactic

C6H12O6 2 CH3 – CH2OH + CO2 (3)Yếm khí

Nấm men Rượu etylic

Phương trình (1) là phương trình đốt cháy hoàn toàn các chất tỷ số , tỉ số này gọi là hệ số hô hấp. Như vậy có 3 trường hợp xảy ra:

12

2 O

CO

2. Oxy hoá glucose dưới tác dụng của glucoxydase

C6H12O6 C6H12O7 + H2O2 ½ O2 + H2O

glucoxydaseGluconic

2.3.4. Sự oxy hoá khử sinh học các acid amin.

Acid amin

(mạch thẳng)

O2

EnzymeOxyacid Xetoacid

Acid amin

(mạch vòng)

O2

EnzymeSản phẩm thẫm màu

• Nếu , bên cạnh quá trình hô hấp hiếu khí còn quá trình hô hấp yếm khí sản sinh ra CO2 12

2 O

CO

như lên men rượu, lúc này trong nguyên liệu tích tụ acid hoặc rượu, tuỳ thuộc vào điều kiện bảo quản và tác nhân vi sinh vật.

• Nếu thì lượng oxy hấp thụ nhiều hơn CO2 bay ra, như vậy sản phẩm tạo thành không 12

2 O

CO

những là CO2, H2O mà còn có các chất hữu cơ khác.

• Nếu tỷ số 12

2 O

COlà quá trình chỉ xảy ra hô hấp hiếu khí hoàn toàn.

CHƯƠNG III

ẢNH HƯỞNG PHẢN ỨNG THUỶ PHÂN VÀ OXY HOÁ KHỬ TRONG MỘT SỐ

QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Nước mắm là chế phẩm thu được từ quá trình thuỷ phân thịt cá, được thực hiện theo nguyên lý: cá đem trộn lẫn với muối theo tỉ lệ nhất định và lên men tự nhiên. Trong quá trình đó protein cá được thuỷ phân dưới tác dụng của enzyme tạo thành peptide, acid amin theo sơ đồ.

Cùng với quá trình đó, màu sắc và mùi vị của nước mắm dần dần được hình thành do các quá trình sinh hóa học, vi sinh học phức tạp diễn ra không ngừng. Sự tổng hòa giữa các vật chất sinh thành cùng với màu sắc, mùi vị đặc trưng đã tạo nên tính độc đáo của chế phẩm nước mắm. Quá trình tạo màu được quyết định bởi các phản ứng sinh hóa học phức tạp như melanoidin, quynonamin và oxy hóa khử…

Quá trình hình thành mùi vị đặc trưng của nước mắm là do các quá trình lên men tạo ra các amin, acid hữu cơ bay hơi và các chất hữu cơ có mùi thơm khác. Tác nhân chủ yếu tham gia vào quá trình hình thành mùi là vi sinh vật. Quá trình thuỷ phân protein cá được xúc tác bởi hệ enzyme protease, hệ serin-protease và hệ acid protease.

• Hệ acid protease: đại diện cho hệ enzyme này là chathepsin có trong tế bào cá, hệ này chỉ tìm thấy trong nước bổi ở thời điểm 24h, sau đó hoạt tính gần như mất hẳn. Hệ enzyme này có tính acid, thường hoạt động mạnh nhưng bị ức chế bởi nồng độ muối cao, theo nghiên cứu của Sharp thì hệ này mất hoạt tính ở nồng độ muối 5% sau 12h. Vậy hệ acid protease này ít có vai trò trong quá trình hình thành nước mắm.

Ngoài hệ enzyme trên, các tác giả còn nghiên cứu vai trò của hệ thioprotease, theo Awada thì hệ enzyme này không có hoạt tính ngay từ ngày đầu đến ngày chượp chín, cho nên xem như không tồn tại hệ enzyme này trong thịt và nội tạng cá dùng làm nước mắm.

3.1. ẢNH HƯỞNG CỦA PHẢN ỨNG THUỶ PHÂN TRONG MỘT SỐ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ

3.1.1. Phản ứng thuỷ phân và quá trình hình thành nước mắm trong quá trình sản xuất.

• Hệ enzyme metalo-protease: có nhiều trong nội tạng cá, hệ enzyme này chịu được nồng độ muối cao nên hoạt động mạnh trong nước bổi, hoạt tính tăng dần đến tháng thứ 3, sau đó giảm dần đến cuối quá trình. Hệ enzyme này có thể gọi là amino-protease hay A-pase, hệ enzyme này thủy phân rộng rãi chuỗi peptide, chịu được nồng độ muối cao, pH thích hợp = 57, phân tử lượng là 260.000 đơn vị. Muốn tách hệ enzyme này có thể dùng phương pháp lọc gel (gel filtration, G = 100 – sephadex), pI = 45, ổn định với Mg2+, Mn2+, mất hoạt tính với Zn2+, Ni2+, Pb2+,Hg2+, có RF = 0.07 trong điện di.

• Hệ serin-protease: tồn tại thời gian đầu trong nước bổi, sau hoạt động yếu. Hoạt tính tăng dần từ tháng thứ 2, cường độ hoạt động lớn ở tháng thứ 3 và hoạt động kéo dài đến khi chượp chín, hệ enzyme này có nhiều trong nội tạng cá, đặc trưng cho hệ này là tripsin, kimmotripsin. Loại enzyme này thường bị ức chế bởi chuỗi peptide (6 acid amin), enzyme này được hoạt hóa nhờ cathepsin B trong tế bào, cathepsin B thủy phân tháo gỡ chuỗi peptide này làm cho sesin-protease hoạt động trở lại. Trong môi trường nước mắm cathepsin B bị ức chế bởi nồng độ muối cao nên việc tháo gỡ phải tiến hành từng đợt, từ đầu N của cấu trúc, nhiệm vụ này lại do metaloprotease đảm nhận. Sau khi được hoạt hóa serin-protease hoạt động mạnh đóng vai trò quan trọng trong suốt quá trình hình thành nước mắm, serin-protease hoạt động tốt ở pH = 9, hoạt động an toàn ở pH = 510.

Quá trình hình thành nước mắm trong điều kiện tự nhiên được phân chia làm 2 giai đoạn sau:

Giai đoạn I. Từ đầu đến tháng thứ 3, trong giai đoạn này hệ enzyme metaloprotease chủ động thuỷ phân protein từ đầu nitơ hình thành các acid amin như alanine, Isoleucine, arginin, aspactic… đồng thời tháo gỡ chuỗi ức chế trong cấu trúc của enzyme serin-protease.

Giai đoạn II. Sau khi chuỗi ức chế được tháo gỡ, serin-protease hoạt động mạnh thuỷ phân các peptide và protein còn lại cho đến khi chượp chín. Các acid amin được tạo thành trong thời kỳ này là proline, valine, Tyrosine, phenylalanine… Như vậy, muốn tăng nhanh quá trình thuỷ phân và tháo gỡ chuỗi ức chế cần giảm bớt độ mặn ở thời gian đầu và tạo điều kiện tiếp nhiệt cho bể chượp ở t0 = 40450C, hoặc có thể tăng cường cho chượp những chế phẩm enzyme vi sinh vật hay thực vật.

Bảng 2. Công thức thực nghiệm quy luật biến đổi nitơ trong dịch chượp

Lô Loại chượp Loại đạm Công thức thực nghiệm (*)

1Chượp cá cơm, đánh đảo, tiếp

nhiệt, cho muối một lần.

NTS

Naa

NNH3

*y1 = 5.5568lnT + 4.3474

y2 = 2.0276lnT + 4.0191

y3 = 0.7627lnT + 0.5581

2Chượp cá cơm, đánh đảo, tiếp

nhiệt, cho muối nhiều lần.

NTS

Naa

NNH3

y1 = 5.5670lnT + 5.1022

y2 = 2.1063lnT + 4.1997

y3 = 0.7421lnT + 0.4693

3Chượp cá cơm gài nén, đánh

đảo, tiếp nhiệt, cho muối một lần.

NTS

Naa

NNH3

y1 = 5.5052lnT + 5.3652

y2 = 2.0671lnT + 3.7692

y3 = 0.7005lnT + 0.4693

4Chượp cá cơm gài nén, đánh

đảo, tiếp nhiệt, cho muối nhiều lần.

NTS

Naa

NNH3

y1 = 5.4729lnT + 5.7259

y2 = 1.5693lnT + 5.5189

y3 = 0.6221lnT + 1.8659

* Đặt y1 = NTS, y2 = Naa , y3 = NNH3

Bảng 3. Công thức xác định quy luật biến đổi các acid amin trong dịch chượp cá cơm đánh đảo, tiếp nhiệt, cho muối một lần.

STT Acid amin Công thức toán học

1 Cistein y1 = 0.2761lnT – 0.2234

2 Lysine y2 = 1.1070lnT + 1.2750

3 Histidine y3 = 1.0675lnT – 0.8679

4 Arginine y4 = 0.6388lnT – 0.1260

5 Aspactic y5 = 0.7232lnT – 0.0526

6 Glutamic y6 = 1.3697lnT + 0.6847

7 Serine y7 = 0.6721lnT – 0.4626

8 Glysine y8 = 0.4201lnT + 2.6400

9 Treonine y9 = 1.2090lnT – 1.0779

10 Alanine y10 = 0.8557lnT + 0.4457

11 Proline y11 = 0.6526lnT – 0.3360

12 Tyrosine y12 = 0.9155lnT – 0.4565

13 Phenylalanine y13 = 0.1467lnT + 0.4587

14 Valine + Metionine y14 = 1.2745lnT + 0.6080

15 Leucine + Isoleucine y15 = 1.7744lnT + 1.2691

16 Acid amin tổng số y16 = 13.1092lnT + 3.8274

Bảng 4. Công thức xác định quy luật biến đổi các acid amin trong dịch chượp cá cơm đánh đảo, tiếp nhiệt, cho muối nhiều lần.


1 Cistein y1 = 0.4967lnT – 0.2348

2 Lysine y2 = 1.1313lnT + 2.3364

3 Histidine y3 = 1.0757lnT – 0.2001

4 Arginine y4 = 0.8778lnT + 0.1144

5 Aspactic y5 = 0.7725lnT + 0.6758

6 Glutamic y6 = 1.1414lnT + 2.0901

7 Serine y7 = 0.6880lnT + 0.0401

8 Glysine y8 = 0.4215lnT + 3.0353

9 Treonine y9 = 1.4635lnT – 0.6949

10 Alanine y10 = 0.7816lnT + 0.9731

11 Proline y11 = 0.5383lnT + 0.4726

12 Tyrosine y12 = 0.8357lnT + 0.5729





Bảng 5. Công thức xác định quy luật biến đổi các acid amin trong dịch chượp cá cơm gài nén đánh đảo, tiếp nhiệt, cho muối một lần.`


1 Cistein y1 = 0.0788lnT + 0.0536

2 Lysine y2 = 1.1478lnT + 1.1336

3 Histidine y3 = 0.3643lnT – 0.2548

4 Arginine y4 = 0.8649lnT – 0.8493

5 Aspactic y5 = 0.3754lnT + 0.4014

6 Glutamic y6 = 1.2984lnT + 0.1649

7 Serine y7 = 0.8609lnT + 0.6380

8 Glysine y8 = 0.5113lnT + 1.9914

9 Treonine y9 = 1.9919lnT – 1.1958

10 Alanine y10 = 0.6429lnT + 0.3108

11 Proline y11 = 0.9129lnT – 0.9173

12 Tyrosine y12 = 1.0568lnT + 0.0335


14 Valine + Metionine y14 = 1.7260lnT – 1.0973



Bảng 6. Công thức xác định quy luật biến đổi các acid amin trong dịch chượp cá cơm gài nén đánh đảo, tiếp nhiệt, cho muối nhiều lần.


1 Cistein y1 = 0.2267lnT – 0.1599

2 Lysine y2 = 1.1300lnT + 0.8822

3 Histidine y3 = 0.4174lnT – 0.1464

4 Arginine y4 = 0.7762lnT + 0.2942

5 Aspactic y5 = 0.3222lnT + 0.9432

6 Glutamic y6 = 1.1365lnT + 1.1987

7 Serine y7 = 0.7746lnT + 1.4751

8 Glysine y8 = 0.4752lnT + 1.6733

9 Treonine y9 = 1.0561lnT – 0.4764

10 Alanine y10 = 0.5882lnT + 0.7199

11 Proline y11 = 0.6868lnT + 0.3616

12 Tyrosine y12 = 1.0428lnT + 1.1355





Hình 8. Quy luật biến đổi của acid amin tổng số của chượp cá cơm

0

10

20

30

40

50

60

70

80

2 10 18 26 38 46 62Thời gian (ngày)

Aci

d a

min

(g

/l)

y

y

y

y

5

1

10

15

– 1 0

y(g/l)

x = lnT

16

16

16

16

III

IV

I

II

8274.31092.1316 xy I

2150.145784.1316 xy II

3265.01311.1316 xy III

6201.128962.1116 xy IV

Trong đó:

chượp cá cơm cho muối 1 lần

chượp cá cơm cho muối nhiều lần

chượp cá cơm gài nén cho muối 1 lần

chượp cá cơm gài nén cho muối nhiều lần

3.1.2. Sản xuất nước chấm từ xác nấm men nhờ phản ứng thuỷ phân

Thuỷ phânXác nấm men

Xử lý Xử lý Nước chấm

HCl [HCl] tỷ lệ

τ T0 = 100 20C

Hình 9. Sơ đồ hệ thống công nghệ thuỷ phân xác tế bào nấm men để sản xuất nước chấm bằng HCl

Cơ chế của quá trình thuỷ phân diễn ra

Protein Acid amin + PeptideHCl

NH2 – CH – CO – NH – CH – CO – NH…CH – COOH

R1 R2 Rn

NH2 – CH – COOH

R1

NH2 – CH – CO – NH…CH – COOH

R2 Rn

+

• Tinh bột thuỷ phân thành đường maltose rồi cuối cùng thành đường glucose

)(22 612611221225106 OHCnOHnCOnHOHC n (Tinh bột) (Maltose) (Glucose)

• Cellulose thuỷ phân thành pentose và cuối cùng thành furfurol

(Cellulose)

(Glucose) (Pentose) (Furfurol)

• Chất béo bị thuỷ phân thành glycerin và acid béo

OOH3)(3R 3532353 RCOHHCOHCOOHC (Lipid) (Glycerin) (Acid béo)

O343

5105612651062 OCHHCOHCOHCOHC OHEMP

n

Hình 10. Một số biến đổi khi thuỷ phân xác nấm men bằng HCl

0

5

10

15

20

25

10 15 20 25 30 [HCl] %

N tổ

ng s

ố (g

/l)

Xác

nấ

m

men

cò

n lạ

i

(g/l

)

1.5

1

0.55

10

15Xác nấm men còn lại

NTS

Naa

3NHN

)/(3

lgN NH

Hình 11. Sự biến thiên hàm lượng xác nấm men còn lại, NTS, Naa, và NH3 theo thời gian thuỷ phân

0

5

10

15

20

25

60 70 80 100Thời gian (phút)

Nitơ

tổng

số

(g/l)X

ác n

ấm m

en

còn

lại (

g/l)

5

10

15Xác nấm men còn lạiNTS

Naa

NH3

1.5

1

0.5

)/(3

lgN NH

Hình 12. Sơ đồ công nghệ sản xuất nước chấm từ xác

nấm men phế liệu

-Loại bỏ CO2 ở τ = 15 phút-Rửa bằng acid HCl 1% trong thời gian τ = 4 giờ

- T0 = 10020C, τ = 90 phút- Nồng độ HCl là 20%, hoặc 15%- Modul thuỷ áp: 3 dung dịch HCl/nấm men

Sinh khối nấm men phế thải

Xử lý

Thuỷ phân

Thành phẩm

Lọc

Trung hoà

3.1.3. Phản ứng thuỷ phân trong sản xuất tôm chua và các biến đổi tạo nên sản phẩm đặc trưng

HOOC – CH2 – CO – COOH H3C – CO – COOH HOOCH + CH3COOH+ CO2

GlucoseThuỷ phân

Glucid

(Tinh bột, thính)

H3C – CHOH – COOH

Lactic

HOOC – CH2 – CH2 – COOH

Succinic

2H2

H2O CH3CHO CH3COOHAcetic

Quá trình thuỷ phân protein thành acid amin và các peptide. Quá trình lên men tạo acid lactic từ cơ chất là tinh bột, đường saccharose, thính…

3.1.4. Phản ứng thuỷ phân trong quá trình nấu dịch lên men bia

Nấu dịch lên men

MaltTình bộtHouplon

Các chất khácXử lý Dịch lên men

Quá trình hoà tan

Quá trình thuỷ phân các chất từ malt, tinh bột

τT0E

Hình 13. Sơ đồ hệ thống trìu tượng của quá trình nấm dịch lên men bia

O CH2OH

H

OH

H

H

O

H

H

OH

O

O CH2OH

H

OH

H

H H

H

OH

O

amylase

H2O → OH– + H+

Amylase phân cắt α – 1,4 glucozit

H+ + OH– → H2O

O CH2OH

H OH

H

H H

H

OH

O O

O H

OH

H

H

O

H

H O

OH

Amylase phân cắt α – 1,6 glucozit

Cơ chế phản ứng thuỷ phân tinh bột bằng enzyme amylase

• Sự tác động độc lập của -amylase lên tinh bột

• Sự tác động độc lập của -amylase lên tinh bột

• Sự tác động đồng thời của -amylase và -amylase lên tinh bột

• Sự tác động của amilophosphatase lên tinh bột

• Thuỷ phân protein

• Thủy phân các hợp chất khác

– Thuỷ phân fitin

– Thuỷ phân hemicellulose

a. Thuỷ phân tinh bột bởi enzyme.

3.1.5. Phản ứng thủy phân trong quá trình rửa thịt cá xay trong công nghệ sản xuất surimi

Quá trình rửa

Lần I (dd NaCl) Lần II (nước thường)

Lần III (dd acid acetic)

t0

Nồng độ

Thời gian

Tỷ lệ dung môi

Cá MốiCá NhámCá ĐỏCá Sơn Thóc

Phối trộn phụ giaÉp

Phụ gia

Định hình

Surimi

Xay nhỏ

Hình 14. Hệ thống trìu tượng của công nghệ rửa thịt cá xay

* Quá trình thuỷ phân lipid

CH2OCR1

CH2OCR2

CH2OCR3

Acid

CH2OH

CH2OH

CH2OH

+R1COOH

RCOONa Kiềm

Hạt nhũ tương Nhũ tương tan trong nước

COO–

R R

COO–

R

COO–

* Quá trình thuỷ phân protein

Quá trình rửa

Môi trường Tỉ lệ

t0

Xử lý SurimiThịt cá xay

τ Chu kỳ

Thuỷ phân cắt mạch prtein

Loại bỏ

- Màu - Mùi - Lipid- Khoáng- Một số chất khác

Góp phần cải thiện chất lượng surimi về màu sắc, mùi vị và độ bền đông kết

Tổn thất vật chất

Giảm độ bền đông kết của surimi…

Hình 15. Ảnh hưởng quá trình rửa đến công nghệ sản xuất surimi

3.1.6. Phản ứng thuỷ phân trong quá trình sản xuất chitosan

HCl

Protease

Deacetylase

Vỏ ghẹ Vỏ tôm Sú

Khử khoáng

Deacetyl (đồng thời khử protein)

Chitosan

HCl Khử khoáng

Khử protein

Deacetyl

Chitosan

NaOH đậm đặc

Hình 16. Các bước công nghệ sản xuất chitosan theo phương pháp hoá học và phương pháp sinh học

Theo phương pháp hóa học Theo phương pháp sinh học

Cơ chế của quá trình thuỷ phân protein và deacetyl bởi NaOH

H2N – CH – CO – NH – CH – CO –

R1 R2

H2N – CH – COOH

R1

+ H2N – CH – CO – NH – CH –

R2 R3

NaOH

t0 cao

Polypeptide Acid amin Peptide

CH2OHO

H

H

HO O

H

OH

HN – COCH3

H

CH2OHO

H

H

HO

H

OH

HN – COCH3

H

CH2OHO

H

H

HO O

H

OH

NH2

H

CH2OHO

H

H

HO

H

OHH

NH2

NaOH

CH3COONa

t0 cao

Chitin Chitosan

* Phản ứng thuỷ phân protein

* Phản ứng deacetyl

Bảng 7. Ảnh hưởng của chế độ nấu NaOH đến khả năng khử protein và deacetyl của ghẹ

STT Các thông số cố địnhThời gian (h)

Kết quả

Màu sắc NTS (%)Độ deacetyl

(DD) (%)

Độ nhớt (0E)

1[NaOH] = 45%

w/v = 1/10t0 = 80 20C

0 7.8 - -

1.0 6.2 - -

1.5 5.7 - -

2.0 5.2 - -

2.5 5.9 - -

5.0 Phớt nâu 7.71 51.2 13.8

5.5 Ngà vàng 7.97 65.7 16.4

6.0 Ngà vàng 8.03 74.1 17.8

6.5 Trắng ngà 8.31 82.7 16.6

2[NaOH] = 45%

w/v = 1/10t0 = 90 20C

0 7.8 - -

1.0 6.6 - -

1.5 6.3 - -

2.0 5.6 - -

2.5 6.4 - -

5.0 Trắng 7.91 62.2 13.2

5.5 Vàng 8.22 78.3 23.3

6.0 Trắng ngà 8.58 95.4 17.6

6.5 Trắng ngà 8.65 98.2 12.6

3[NaOH] = 45%

w/v = 1/10t0 = 100 20C

0 7.8 - -

1.0 7.1 - -

1.5 6.5 - -

2.0 6.8 - -

2.5 7.2 - -

5.0 Trắng ngà 8.06 70.1 11.8

5.5 Trắng 8.39 86.2 10.4

6.0 Trắng 8.59 95.5 8.1

6.5 Trắng 8.66 98.5 7.3

Hình 17. Quy luật biến đổi NTS, DD, và độ nhớt theo thời gian xử lý kiềm đặc trên vỏ tôm hoặc vỏ ghẹ

Giai đoạn khử protein Giai đoạn deacetyl D TH Thời gian (h)

NTS

NTS % 0E DD %

Độ deacetyl

Độ nhớt

Acid amin + PeptideCH3 – CO – CaCl2

Quá trình công nghệ

HClProtease Deacetylase

ChitosanVỏ tôm

3.1.7. Biến đổi của nguyên liệu thuỷ sản sau thu hoạch do phản ứng thuỷ phân

Vị trí tồn tại

ProteinaseKhoảng pH hoạt

độngHoạt tính

Chất cơ -calpsinm-calpsin

6.5÷7.56.5÷7.5

- Giải phóng a-actinin, Z-nin - Thoái hóa desmin, connectin, nebulin, troponin T, troponin I, tropomyosin, protein C và protein M.

Lysosom Cathepsin BCathepsin LCathepsin D

3.5÷6.53.0÷6.53.0÷6.0

- Thoái hóa myosin, actin, troponin T và collagen- Thoái hóa myosin, actin, troponin T, troponin I, tropomyosin, a-actinin, và collagen- Thoái hóa myosin, actin, troponin T, troponin I, tropomyosin, a-actinin, và collagen

Bảng 9. Đặc điểm của các proteinase nội sinh liên quan đến sự mềm hóa cơ thịt (Asghar và Bhatti, 1987)

1. Phản ứng thuỷ phân trong công nghệ sau thu hoạch một số động vật thuỷ sản và các biến đổi

a. Cathepsin và calpain các enzyme nội bào làm mềm cơ thịt thuỷ sản

Cathepsin

Hình 18. Ảnh hưởng của NaCl đối với hoạt độ của cathepsin

0

20

40

60

80

100

120

0 1 5 10 15 20 25

Thời gian ủ ấm (giờ)

Nồn

g độ

(%

so

với c

ực

đại)

5%

2.50%

0.50%

Mẫu đối chứng

Calpsin

Ảnh hưởng đến cấu trúc cơ thịt thủy sản

0

20

40

60

80

100

120

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5Calpain ( mole/ml)

Hoạ

t độ

còn

lại (

%)

.

m - Calpain(0,91 mole/ml)

- Calpain (0,91 mole/ml)

Hình 19. Tác dụng ức chế của calpastatin tôm sú (P.monodon) lên hoạt độ của enzyme calpain

b. Biến đổi về tỉ lệ sống, và thành phần hoá học của thuỷ sản sau thu hoạch do phản ứng thuỷ phân

Protein Acid amin + PeptideEnzyme

Lipid Acid béo + GlycerinLipase

Glucogen GlucoseEnzyme

Hình 20. Biến đổi tỉ lệ sống của sò theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ khác nhau

0

20

40

60

80

100

120

0 1 2 3 4 5 6 7Thời gian bảo quản (ngày)

Tỉ l

ệ số

ng (

%)

Nhiệt độ thường

T = 20

T = 10

T = 15

10C

10C

10C

0

20

40

60

80

100

120

0 1 2 3 4Thời gian bảo quản (ngày)

Trọ

ng lư

ợng

(%

)

T = 10

T = 15

T = 20

10C

10C

10C

Hình 21. Biến đổi trọng lượng của sò theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ khác nhau

Hình 22. Biến đổi hàm lượng protein của ghẹ theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ khác nhau

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 8 14 25 37.5 50 70 95 100 125

Thời gian bảo quản (h)

Hàm

lượ

ng p

rote

in (

%)

T = 27

T = 20

T = 13

T = 3

20C

20C

20C

20C

Bảng 10. Hàm lượng tổng acid béo của ghẹ xanh (P.pelagicus) biến đổi theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ bảo quản khác nhau (% trên một đơn vị trọng lượng tươi).

STT Acid béo (%) Ký hiệu

Chế độ bảo quản mẫu

Tươi320C 1320C 2720C

48h 120h 24h 72h 4h 12h

1 Myistic 14:0 0.84 0.67 0.83 0.71 1.34 0.80 0.682 Palmitic 16:0 0.14 0.03 0.09 0.12 0.07 0.15 0.083 Palmitoleic 16:1w7 0.06 0.01 0.02 0.04 0.02 0.07 0.044 Stearic 18:0 0.04 0.01 0.03 0.05 0.02 0.04 0.035 Cis-vaccenic 18:1w7 0.1 0.05 0.08 0.11 0.07 0.11 0.076 Oleic 18:1w9 0.1 0.06 0.09 0.13 0.07 0.11 0.077 Linoleic 18:2w6 0.02 0.01 0.02 0.02 0.01 0.02 0.018 Linolenic 18:3w3 0.15 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.019 Arachidic 20:0 0.01 0.00 0.00 0.01 0.00 0.01 0.00

10 Gondoic 20:1w9 0.08 0.04 0.07 0.12 0.06 0.08 0.0611 Eicosadiennoic 20:2w6 0.17 0.06 0.11 0.14 0.11 0.15 0.0412 Homo--linoleic 20:3w6 0.01 0.00 0.01 0.01 0.00 0.01 0.0013 Eicosatetrenoic 20:4w3 0.01 0.00 0.01 0.00 0.00 0.01 0.0014 Eicosapentanoic (EPA) 20:5w3 0.02 0.01 0.01 0.02 0.01 0.02 0.0115 Behinic 22:0 0.13 0.06 0.08 0.12 0.09 0.12 0.0816 Erucic 22:1w9 0.00 0.00 0.01 0.00 0.01 0.00 0.0017 Myristoleic 14:1w5 0.01 0.00 0.01 0.01 0.00 0.02 0.0118 Docosahexaenoic(DHA) 22:6w3 0.08 0.04 0.01 0.02 0.01 0.07 0.05

Tổng acid béo 1.98 1.06 1.49 1.64 1.90 1.80 1.24

Hình 23. Biến đổi hàm lượng tổng acid béo của ghẹ xanh (P.pelagicus) theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ khác nhau

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 4 12 24 48 72 120Thời gian (h)

Aci

d bé

o (%

)

T = 27

T = 3

T = 13

20C

20C

20C

Bảng 11. Hàm lượng acid béo bão hoà của ghẹ xanh (P.pelagicus) biến đổi theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ bảo quản khác nhau (% trên một đơn vị

trọng lượng tươi).

STT

Acid béo (%)Ký

hiệu


Tươi

320C 1320C 2720C

48h 120h 24h 72h 4h 12h

1 Myistic 14:0 0.84 0.67 0.83 0.71 1.34 0.80 0.68

2 Palmitic 16:0 0.14 0.03 0.09 0.12 0.07 0.15 0.08

3 Stearic 18:0 0.04 0.01 0.03 0.05 0.02 0.04 0.03

4 Arachidic 20:0 0.01 0.00 0.00 0.01 0.00 0.01 0.00

5 Behinic 22:0 0.13 0.06 0.08 0.12 0.09 0.12 0.08

Tổng acid béo bão hoà 1.16 0.77 1.03 1.01 1.52 1.12 0.87

Hình 24. Biến đổi hàm lượng acid béo bão hoà của ghẹ xanh (P.pelagicus) theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ khác nhau

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 4 12 24 48 72 12

Thời gian (h)

Aci

d bé

o bã

o ho

à (%

)

T = 27

T = 3

T = 13

20C

20C

20C

Bảng 12. Hàm lượng acid béo không bão hoà của ghẹ xanh (P.pelagicus) biến đổi theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ bảo quản khác nhau (% trên một đơn vị trọng lượng tươi).`

STT Acid béo (%) Ký hiệu


Tươi320C 1320C 2720C

48h 120h 24h 72h 4h 12h

1 Palmitoleic 16:1w7 0.06 0.01 0.02 0.04 0.02 0.07 0.04

2 Cis-vaccenic 18:1w7 0.1 0.05 0.08 0.11 0.07 0.11 0.07

3 Oleic 18:1w9 0.1 0.06 0.09 0.13 0.07 0.11 0.07

4 Linoleic 18:2w6 0.02 0.01 0.02 0.02 0.01 0.02 0.01

5 Linolenic 18:3w3 0.15 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01

6 Gondoic 20:1w9 0.08 0.04 0.07 0.12 0.06 0.08 0.06

7 Eicosadiennoic 20:2w6 0.17 0.06 0.11 0.14 0.11 0.15 0.04

8 Homo--linoleic 20:3w6 0.01 0.00 0.01 0.01 0.00 0.01 0.00

9 Eicosatetrenoic 20:4w3 0.01 0.00 0.01 0.00 0.00 0.01 0.00

10 Eicosapentanoic (EPA) 20:5w3 0.02 0.01 0.01 0.02 0.01 0.02 0.01

11 Erucic 22:1w9 0.00 0.00 0.01 0.00 0.01 0.00 0.00

12 Myristoleic 14:1w5 0.01 0.00 0.01 0.01 0.00 0.02 0.01

13 Docosahexaenoic(DHA) 22:6w3 0.08 0.04 0.01 0.02 0.01 0.07 0.05

Tổng acid béo 0.82 0.29 0.46 0.63 0.38 0.68 0.37

Hình 25. Biến đổi hàm lượng acid béo không bão hoà của ghẹ xanh (P.pelagicus) theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ khác nhau

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0 4 12 24 48 72 12Thời gian (h)

Aci

d b

éo

kh

ôn

g b

ão

ho

à (

%)

T = 27

T = 3

T = 13

20C

20C

20C

Hình 26. Biến đổi hàm lượng acid docosahexaenoic (DHA) của

ghẹ xanh theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ khác nhau

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0 4 12 24 48 72 120

Thời gian (h)

Aci

d bé

o D

HA

(%)

T = 13

T = 27

T = 3

20C

20C

20C

Hình 27. Biến đổi hàm lượng acid eicosapentaenoic (EPA) của ghẹ xanh theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ khác nhau

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0 4 12 24 48 72 12Thời gian (h)

Aci

d bé

o E

PA

(%

)

T = 27

T = 3

T = 13

20C

20C

20C

Hình 28. Biến đổi hàm lượng đạm bazơ bay hơi của ghẹ xanh

đực theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ khác nhau

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 6 12 24 36 48 72 96 120 144 168Thời gian (giờ)

Hà

m lư

ợn

g đ

ạm

ba

zơ b

ay

hơ

i (m

g%

)

T = 27

T = 18

T = 13

T = 3

20C

20C

20C

20C

Hình 29. Biến đổi hàm lượng đạm bazơ bay hơi của ghẹ xanh cái theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ khác nhau

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 6 8 12 24 36 72 96 120 140

Thời gian (giờ)

Hàm

lượ

ng đ

ạm b

azơ

bay

hơ

i (m

g%).

T = 27

T = 18

T = 13

T = 3

20C

20C

20C

20C

Hình 30. Hàm lượng đạm bazơ bay hơi giữa thịt thân và thịt càng, que trong quá trình bảo quản ơ nhiệt độ 320C

0

5

10

15

20

25

30

35

0 24 48 72Thời gian (giờ)

Hàm

lượ

ng đ

ạm b

azơ

bay

hơ

i (m

g%)

Thịt càng que

Thịt thân

Hình 31. Biến đổi cảm quan của ghẹ xanh theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ khác nhau

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 100 200Thời gian bảo quản (h)

Điể

m c

ảm q

uan

T = 27

T = 20

T = 13

T = 3

20C

20C

20C

20C

CH2OHO

OH

HO

OO

OH

HO O

CH2OH

CH2OHO

OH

HO

OO

OH

HO

O

O

CH2OH

n

3÷10

H2O

Vi sinh vậtEnzyme

O

Cellulose

Hình 32. Sự phân giải cellulose thành cellulodextrin

2. Biến đổi của rong biển sau thu hoạch do phản ứng thuỷ phân

Hình 33. Sự phân giải agar thành agar dextrin

CH2OHO

HO

OHOn

CH2OHO

O

CH2OSO3HO

OH

O O

HO

OH

CH2OHO

HO

OHO3÷10

CH2OHO

O

CH2OSO3HO

OH

O O

HO

OH

H2O

Vi sinh vậtEnzyme

Hinh 34. Sự phân giải carrageenan thành carrageenan dextrin

CH2OO

OH

O2 O O O

O

O

H2O

Vi sinh vậtEnzyme

nCarrageenan

CH2OO

OH

O2 O O O

O

O

3÷10Carrageenan dextrin

SO

Bảng 13. Biến đổi của độ nhớt và hiệu suất thu alginate của nguyên liệu theo phương pháp làm khô và thời gian chậm làm khô

Phương pháp làm khôBiến đổi

của alginate

Thời gian làm khô (ngày)

0 1 2 3

Phơi Sấy Phơi Sấy Phơi Sấy Phơi Sấy

Độ nhớt (centipoise) 595 540 489 420 418 340 379 292

Hiệu suất (%) 25.35 24.22 24.51 23.14 24.06 22.51 23.77 22.13

* Ảnh hưởng của thời gian chậm làm khô

• Rong được làm khô ngay • Rong không được làm khô ngay • Phương pháp phơi • Phương pháp sấy

* Ảnh hưởng của môi trường nước rửa rong sau thu hoạch và thời gian, nhiệt độ bảo quản rong khô.

Bảng 14. Độ nhớt và hiệu suất thu hồi alginate của nguyên liệu xử lý nước ngọt ngay sau thu

hoạch, phơi và bảo quản

Bảo quản

Không bảo

quản

1 tuần 2 tuần 3 tuần 4 tuần

T0 thưòng

5÷100C T0

thưòng

5÷100C T0

thưòng

5÷100

C T0 thưòng

5÷100C

Độ nhớt (centipoise)

525 539 487 509 466 489 451 447 595

Hiệu suất (%) 23.92 24.33 22.86 23.35 21.65 22.56 20.84 21.92

25.53

Chế độ bảo quản

Biến đổi của alginate

Bảng 15. Độ nhớt và hiệu suất thu hồi alginate của nguyên liệu không xử lý nước ngọt, phơi và bảo quản

Bảo quản

Không bảo

quản

1 tuần 2 tuần 3 tuần 4 tuần

T0 thưòng

5÷100

C T0 thưòng

5÷100

C T0 thưòng

5÷100

C T0 thưòng

5÷100C

Độ nhớt (centipoise)

497 513 447 480.4 423.5 457.8 411 445.5 582

Hiệu suất (%) 22.54 22.86 21.14 21.71 20.01 20.79 19.24 20.02 24.28

Chế độ bảo quản

Biến đổi của alginate

3.2. BIẾN ĐỔI THỰC PHẨM DO PHẢN ỨNG OXY HOÁ KHỬ TRONG MỘT SỐ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ

3.2.1. Quá trình oxy hoá khử trong quá trìn lên men bia

1. Oxy hoá khử xảy ra trong quá trình làm lạnh dịch đường lên men

2. Quá trình oxy hoá khử để tạo nên sinh khối tế bào nấm men.

a. Quá trình oxy hoá khử để tạo sinh khối tế bào nấm men

Số lượng tế vào thay đổi trong quá trình lên men được biểu diễn trên đường cong sinh trưởng của nấm men được phân chia thành 4 pha sau:

• Pha lag (pha tiềm tàng): giai đoạn đầu này không có sự tăng lên về số lượng tế bào nấm men , nhưng nấm men tổng hợp tích cực các enzyme cho giai đoạn tiếp theo, giai đoạn này thường kéo dài trong khoảng thời gian 6h.

• Pha log (pha mũ): ở giai đoạn này chế độ nấm men phát triển mạnh, sự phát triển này dẫn đến số lượng tế bào tăng lên từ 1.2÷1.3 lần trong khoảng thời gian 1 giờ.

• Pha ổn định: ở giai đoạn này sối lượng tế bào nấm men sinh ra cân bằng với số lượng tế bào nấm men chết đi và có trạng thái ổn định.T0, pH,

• Pha tử vong: có sự giảm xuống về số lượng tế bào. Giai đoạn này số lượng tế bào nấm men chết đi nhiều hơn số lượng tế bào mới sinh ra do sự cung cấp chất dinh dưỡng ngày càng ít đi và sự tích luỹ sản phẩm thải độc hại càng nhiều.

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5Thời gian lên men (ngày)

Số lượng tế bàonấm men

Độ đường còn lại

Độ chua

Nhiệt độ trongtank lên men

Hình 35. Sự thay đổi độ đường, nhiệt độ, độ chua và số lượng tế bào nấm men ở giai đoạn lên men chính

b. Quá trình oxy hoá khử để tạo nên sản phẩm bia đặc trưng

Glucose-6-phosphatizumerase

CH2 – O – PO3H2

HO

H

OH

H OH

H OH

H

Glucose-6-phosphat

O

OCH2 OH

H HO

OH H

H H

H2O3P – O – H2C

Fructose-6-phosphat

Phosphofructokinase

O

H HO

OH H

H H

H2O3P – O – H2C

Fuctose-1,6-diphosphat

OCH2 OH

H HO

OH H

H H

H2O3P – O – H2C

Fuctose-6-phosphat

+ ATP

CH2 – O – PO3H2

+ ADP

CH2OH

HO

H

OH

H OH

H OH

H+ ATP

Hexokinase

Mg2+

CH2 – O – PO3H2

HO

H

OH

H OH

H OH

H

Glucose Glucose-6-phosphat

O O+ ADP (1)

(2)

(3)

O

H HO

OH H

H H

H2O3P – O – H2C

Fuctose-1,6-diphosphat

CH2 – O – PO3H2

Aldolase

CH2 – O – PO3H2

C = O

CH2OH

+

H – C = O

H – C – OH

CH2 – O – PO3H2

PhosphodioxyKeton 3-phosphoglyceraldehyd

H – C = O

H – C – OH

CH2 – O – PO3H2

3-phosphoglyceraldehyd

+ H3PO4 + NAD+dehydrogenase

O = C – O ~ H2PO3

H – C – OH

CH2 – O – PO3H2

Acid 1,3-diphosphoglycerinic

+ NADH + H+

O = C – O ~ H2PO3

H – C – OH

CH2 – O – PO3H2

Acid 1,3-diphosphoglycerinic

+ ADP

COOH

H – C – OH

CH2 – O – PO3H2

Acid 3-phosphoglycerinic

+ ATP

(4)

(5)

(6)

COOH

H – C – OH

CH2 – O – PO3H2


Phosphoglyxerometase COOH

H – C – O – PO3H2

CH2 – OH


+ H2O

Acid 2-phosphoenol piruvic

COOH

H – C – O – PO3H2

CH2 – OH


Enolase COOH

H – C – O ~ PO3H2

CH2

+ H2O

Acid 2-phosphoenol piruvic

COOH

H – C – O ~ PO3H2

CH2

Piruvatkinase + ADP

Acid piruvic

COOH

C = O

CH3

+ ATP

(7)

(8)

(9)

Acid piruvic

COOH

C = O

CH3

Cacboxylase

Acetaldehyd

H

C = O

CH3

+ CO2

Acetaldehyd

H

C = O

CH3

+ NADH + H+ Alcoldehydrogenase

CH3 – CH2 – OH + NAD+

Rượu ethylic

ADPATPCOOHHCADPPOHATPOHC 2422422 252436126

ATPCOOHHCADPPOHOHC 22222 252436126

(10)

(11)

Phosphodioxy KetonNADH

NAD+

Glycerophosphatdehydrogenase

α-glycerophosphat

Glycerin + H3PO4

238335226126 2222 COOHCCOOHCHOHHCOHOHC

Glucose Rượu ethylic a.acetic Glycerin

• Đường hướng thứ hai của quá trình lên men rượu có thể lệch sang là sự tạo thành glycerin từ phosphodioxy Keton theo sơ đồ sau:

• Đường hướng thứ 3 của quá trình lên men rượu có thể tạo thành cục bộ acetic và glycerin

Hình 36. Sơ đồ chuyển hoá glucose trong tế

bào nấm men ở điều kiện yếm khí

(DioxyKeton P )

C6H12O6

(Glucose) ATP

ADP(Hexokinase)

Glucose-6- P

Fructose-6- P ATP

ADP(Hexokinase)

Fructose-1,6-di P

CHO

CH – OH

CH – O P

(Aldehyd - 3 P - glyceric)

CH2 – OH

C = O

CH – O P

Hình 36. Sơ đồ chuyển hoá glucose trong tế bào nấm men ở điều kiện yếm khí

NAD

NADH + H+

H3PO4

CH2 – O P

CH – OH

COO P

(Acid 1,3 di P - glyceric)

ADP

ATP

CH2 – O P

CH – OH

COOH (Acid 3 P - glyceric)

CH2 – OH

CHO P

COOH (Acid 2 P - glyceric)

Phosphoglyceratmutase

– H2O CH2

CO P

COOH (Acid P - enolpiruvic)

CH3

C = O

COOH (Acid piruvic)

Piruvatkinase

ADPATP

CO2

CH3CHO(Aldehyd acetic)

CH3CH2OH(Rượu ethanol)

NAD

NADH + H+

(I)

(Aldehyd - 3 P - glyceric)

Hình 37. Chuyển hoá acid pyruvic trong tế bào nấm men trong điều kiện hiếu khí (có oxy)

HOOC – CH2 – C – CH2 – COOH

COOH

OH (Acid citric )

HOOC – CH2 – C – CH2 – CH2 – COOH

O (Acid α-xetoglutamic)

CO2

NADH + H+

CH2 – CH2 – COOH

(Xucinyl - CoA)

CO2

NADH + H+

CO

SCoA HOOC – CH = CH – COOH

(Acid fumaric)

CO2

NADH + H+

HOOC – CH – CH2 – COOH

OH (Acid malic)

HOOC – C – CH2 – COOH

O (Acid oxaloacetic)

NADH + H+

CH3

C = O

COOH (Acid piruvic)

CO2 NADH + H+

CH3 – C O

SCoA(Acetyl coA)(II)

3. Quá trình tân tạo rượu cao và acid hữu cơ trong bia là quá trình oxy hoá khử

CH3 – C – COOH

O

+ R – CH – COOH

NH2

CH3 – CH – COOH

NH2

+ R – C – COOH

O

R – C – COOH

O

– CO2 R – CHO

2 (R – CHO)– H2O

R – COOH + R – CH2OH

Acid béo Rượu cao

Chẳng hạn như sự tân tạo tyrosol sau

Sự tân tạo tyrosol

OH

CH2 – CH – COOH

NH2

OH

CH2 – CH – COOH

O

CH3 – CH – COOH

O

Tyrosine

Acid pyruvic

CH3 – CH – COOH

NH2Alanin

2

2

2

2

Yeast

OH

CH2 – CHO

2

– CO2

Adehyd thơm

+ H2O

OH

CH2 – COOH Acid hữu cơ thơm

OH

CH2 – CH2OH

Tyrosol

GlucoseNấm men

Acid pyruvicNấm men

Alanin

Acid amin Rượu cao Acid hữu cơ

Nấm men

Glucose Acid pyruvic Alanin

Acid amin Rượu cao Acid hữu cơ

Quá trình tân tạo rượu cao có thể khái quát như sau

CH3 – CHOH – COOH CH3 – COOH

CH3 – C – COOH

OH

C = O

CH3

α- acetolactic

H2O

Ví sinh vật (nấm men hoặc vi khuẩn)

CH3 – C – C – CH3

O O

Oxy hoá và decacboxyl hoá

CO2

H2

diacetyl

CH3 – C – C – CH3

O O diacetyl

+ H2 α- acetolactatdecacboxylase

CH3 – C – C – CH3

O OH Acetoin

H

* Quá trình hình thành diacetyl

* Quá trình phân huỷ diacetyl

4. Quá trình hình thành diacetyl và phân huỷ diacetyl trong bia do quá trình oxy hoá khử

Bảng 16. Sự thay đổi hàm lượng đạm và các thông số liên quan trong quá trình lên men theo thời

gian

3NHNThời gian (giờ)

Các thông số biến đổi trong quá trình lên men bia

Nhiệt độ (0C)

pHÁp suất (Kg/cm2)

Độ đường (plato)

Số lượng tế bào

(triệu/lit)

NTS

(mg/l)

Na.amin

(mg/l) (mg/l)

0 10.5 5.2 0 11.5 21 3080 875.8 4.20

24 12 4.9 0 11.2 34.65 3080 875.8 4.20

48 12 4.3 0.5 8.5 65.80 2800 835.8 4.20

72 12 4.3 0.5 6.5 96 2520 805.8 4.20

96 12 4.2 0.5 3.45 112 2100 734.4 5.60

120 8 4.1 0.5 2.2 91.50 1680 664.4 5.60

144 4 4.0 1 2.1 18 1400 603.3 7.00

168 2 4.0 1 2.1 14.50 1260 563.0 7.00

5. Quá trình oxy hoá khử làm thay đổi các thành phần trong bia a. Biến đổi hàm lượng nitơ

Biến đổi làm giảm hàm lượng nitơ

Nguồn nitơ

Dinh dưỡng nitơ

Sinh tổng hợp protein kiến tạo

enzyme

Sinh tổng hợp acid amin nội

bào

Tân tạo acid hữu

cơ

Tân tạo rượu cao

Xây dựng sinh khối nấm men

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 24 48 72 96 120 144 168Thời gian (giờ)

Hàm

lượ

ng đ

ạm (

mg/

l).

N

NTS

Acid amin

Hình 38. Biểu đồ so sánh mức độ biến đổi của hàm lượng đạm tổng số và hàm lượng đạm acid amin theo thời gian

Hình 39. Đồ thị biểu diễn sự biến đổi hàm lượng đạm NH3 theo thời gian

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 24 48 72 96 120 144 168Thời gian (giờ)

Đạm

N

(

mg/

l)

N3NHN

Hình 40. Đồ thị biểu diễn mức độ biến đổi cảm quan về màu sắc, mùi, vị và độ bọt của bia trong quá trình lên men chính

0

1

2

3

4

5

6

0 24 48 72 96 120 144 168Thời gian (giờ)

Điể

m c

ảm q

uan

trun

g bì

nh

Màu sắc

Vị

Mùi

Độ bọt

b. Quá trình oxy hoá khử làm biến đổi chất lượng cảm quan của dịch lên men bia và hình thành hương vị màu sắc đặc trưng.

3.2.3. Phản ứng oxy hoá khử trong sản xuất rượu vang

Quả

Ép dịch Làm dập vỏ

Điều chỉnh thành phần Điều chỉnh thành phầnPhụ gia Phụ gia

Lên men 2 giai đoạnLên men

Xử lý Xử lý

Vang trắng Vang đỏ

1. Phản ứng oxy hoá nước quả làm giảm chất lượng của rượu vang.

Khi ép, hoặc làm dập quả tế bào bị phá vỡ, cân bằng sinh hoá trong quả bị phá huỷ nghiêm trọng. Đồng thời do tiếp xúc với oxy không khí, các enzyme trong nước quả hoạt động mạnh (đặc biệt các enzyme oxy hoá khử oxydoreductase) làm cho nước quả bị oxy hoá nhanh chóng. Trong đó quá trình oxy hoá polyphenol là đáng kể nhất sau đó đến các vitamine và các chất khác.

PolyphenolO2 Tanin

Quá trình oxy hoá nước quả sẽ gây ra nhiều biến đổi làm giảm chất lượng của dịch quả trước khi lên men và ảnh hưởng mạnh đến chất lượng của rượu vang sau này. Các biến đổi chất lượng được cụ thể về các hướng sau.

• Mất mùi thơm tự nhiên của nước quả: do quá trình oxy hoá làm biến đổi cấu trúc hoá học của các nhóm mang mùi từ đó làm mất mùi.

• Hàm lượng tanin tăng lên do oxy hoá polyphenol sẽ làm cho vị chát tăng lên, ảnh hưởng không tốt đến đời sống nấm men, vi khuẩn, làm cho khả năng lên men yếu. Vị chát cao sẽ làm cho vị của rượu vang không bão hoà.

• Màu sắc của nước quả bị sẫm lại làm ảnh hưởng đến màu sắc của rượu vang, nhất là trong sản xuất vang trắng.

• Hiện tượng oxy hoá khử xảy ra sẽ làm enzyme bị kết tủa. Các enzyme thường bị kết tủa khi có mặt các muối sắt, muối đồng ở thế oxy hoá khử. Các enzyme này rất cần thiết cho quá trình làm chín rượu vang sau này. Qua đó cho ta thấy hiện tượng oxy hoá khử trong giai đoạn làm dập hoặc ép quả xảy ra sẽ ảnh hưởng lớn đến chất lượng của rượu vang. Do đó, cần có biện pháp làm giảm thiểu hiện tượng này bằng một trong những phương pháp sau:– Không làm dập quả trong quá trình thu hái, vận chuyển.– Sau khi ép hoặc làm dập quả phải tiến hành sản xuất ngay. Nếu để chậm dù chỉ

một vài giờ thì chất lượng của rượu vang cũng kém đi.– Dùng biện pháp hoá lý để hạn chế oxy hoá.

• Ép lọc dịch quả trong điều kiện không có oxy.• Bổ sung thêm chất chống oxy hoá vào dịch ép. Trong đó SO2 là chất chống

oxy hoá được sử dụng phổ biến và cho phép dùng trong sản xuất rượu vang ở hầu hết cac nước sản xuất rượu vang. Tác dụng của SO2 trên các phương diện: chống oxy hoá, tiêu diệt vi sinh vật có hại như khuẩn nấm và vi khuẩn lactic.Tác dụng chống oxy hoá của SO2 ở chỗ, SO2 thu oxy của môi trường và làm giảm hoạt động của enzyme oxy hoá khử. Tuy nhiên cần lưu ý về liều lượng SO2 bổ sung, thường dùng là 30÷120 mg/lít nước quả. Nếu liều lượng SO2 quá nhiều sẽ cho rượu vang có mùi khó chịu ảnh hưởng đến sự sống của nấm men và vi khuẩn lên men malolactic sau này.

– Có thể xử lý nhiệt cho dịch quả để vô hoạt enzyme oxy hoá. Tuy nhiên phương pháp này cũng ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng của rượu vang. Chỉ cho phép xử lý nhiệt trong thời gian ngắn và nhiệt độ không quá cao, chẳng hạn nếu pH của dịch quả để sản xuất vang là = 3.2÷3.6 thì chỉ cần gia nhiệt ở 600C trong thời gian τ = 15÷20 phút. Phương pháp này thường thực hiện trong sản xuất vang dứa, vì đồng thời với quá trình vô hoạt enzyme oxy hoá còn có quá trình vô hoạt enzyme bromelain.

Trong quá trình lên men nếu không có phản ứng oxy hoá khử thì không thể hình thành rượu vang đặc trưng. Quá trình oxy hoá khử là yếu tố mở đầu cho việc hình thành sinh khối tế bào, sinh tổng hợp hệ thống enzyme của vi sinh vật và quá trình trao đổi chất (lên men) tạo sản phẩm đặc trưng: ethanol, rượu cao, aldehyd thơm, acid hữu cơ…

Môi trường lên menGlucose

saccharose

Acid amin

Acid hữu cơ

Dinh dưỡng khác

Nấm men Rượu cao

Ethanol CO2

Glycerin

Vi khuẩn lactic

Acid lactic

2. Phản ứng oxy hoá khử trong quá trình lên men tạo nên thành phần và chất lượng của rượu vang.

Hình 41. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến độ cồn ở các hàm lượng đường khác nhau

0

2

4

6

8

10

12

2.5 3.5 4.5 5.5 pH

Độ

cồn (

%)

hàm lượngđường 180 g/l

Hàm lượngđường 200 g/l



CHƯƠNG 4

KHẢ NĂNG BIẾN ĐỔI CỦA HỢP CHẤT CƠ BẢN TRONG CÔNG

NGHỆ THỰC PHẨM

4.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÁC NGUYÊN NHÂN LÀM BIẾN ĐỔI THỰC PHẨM

4.1.1. Thực phẩm dễ bị biến đổi do bản chất của chúng chứa đựng các chất sống dễ biến đổi

4.1.2. Thực phẩm bị biến đổi do tác động của các yếu tố môi trường công nghệ

Yếu tố Môi trường Chiều hướng biến đổi của thực phẩm

Hoá học

Acid, kiềmThực phẩm bị mềm nhũn do phản ứng thuỷ phânBiến màu, khả năng biến tính của các chất hữu cơ

Oxy Thực phẩm biến đổi theo chiều hướng oxy hoá

Alcol Khả năng mất nước, biến màu, biến tính

Chất phụ giaKhả năng hoá hợp, tạo màu, mùi.Khả năng giữ nước

Chất sát trùng, tẩy rửa

Khả năng mất màuKhả năng biến tính của các chất hữu cơ

Sinh học

Enzyme Khả năng thuỷ phân làm mềm thực phẩm

Vi sinh vật

Khả năng lên menKhả năng tạo mùiKhả năng phân huỷKhả năng thuỷ phân

Bảng 17. Các hướng biến đổi chung của thực phẩm trong công nghệ

Bảng 17. Các hướng biến đổi chung của thực phẩm trong công nghệ

Vật lý

Nhiệt độ cao

Khả năng biến tính các chất hữu cơKhả năng phân huỷ các chất hữu cơKhả năng mất nướcKhả năng tạo màu, tạo mùiKhả năng đa tụ

Nhiệt độ thấpKhả năng mất nước, biến tính (nhiệt độ đông lạnh)Khả năng đa tụ (nhiệt độ đông lạnh)Thuỷ phân nhẹ (nhiệt độ đông lạnh)

Ánh sáng, các tia vật lý

Khả năng giảm thiểu vi sinh vậtBiến tínhThay đổi màu, oxy hoá

Cơ học

Nghiền trộnKhả năng tạo gelKhả năng trộn lẫn, hoá hợp

Ép Khả năng mất nướcKhả năng gắn kết

Xay nhỏ Khả năng cắt nhỏ

Quay muối Khả năng khử tạp chấtTăng cường độ dòn, cứngKhả năng mất nướcKhả năng tẩy trắng

4.2. KHẢ NĂNG BIẾN ĐỔI CỦA PROTEIN TRONG CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN

4.2.1. Hiện tượng biến tính của protein (protein degeneration)

1. Khái quát chung về hiện tượng biến tính (to denature)

Dưới tác dụng của các tác nhân vật lý, hoá học, có khi cả cơ học đều làm cho protein bị biến tính. Nghĩa là xảy ra sự sắp xếp lại các nhóm mạch bên trong nội tại phân tử protein, các cấu trúc bậc cao bị thay đổi do các liên kết thứ cấp, chủ yếu là liên kết hydro bị phá vỡ. Từ đó làm cho protein bị biến đổi tính chất (to denature). Hiện tượng đó gọi là biến tính protein.

• Khi protein bị biến tính, tính chất của protein sẽ thay đổi như sau:– Mất tính chất hoạt động sinh học– Mất khả năng hoà tan trong nước– Mất khả năng kết tinh và những tính chất lý hoá học khác (độ nhớt, sức căng bế mặt…)– Biến đổi hình dạng và kích thước phân tử– Tăng cường bị thuỷ phân bởi enzyme protease trong đường ống tiêu hoá

• Cho đến nay chưa một lý thuyết nào giải thích thoả đáng cơ chế của các quá trình biến tính protein.

• Các quá trình biến tính protein dưới tác dụng của tác nhân gây biến tính khác nhau sẽ không giống nhau.

• Tuy nhiên trong đó sự biến tính của globulin được nghiên cứu cặn kẽ hơn cả. Khi bị biến tính, các liên kết thứ cấp trong phân tử protein bị phá vỡ, mạch polyPeptide bị “mở”, protein bị mất khả năng hợp nước kèm theo giải phóng các nhóm chức ( –SH, – S – S –, – OH… ) vốn trước kia nằm ẩn sâu phía trong mạch polyPeptide. Vì vậy protein bị biến tính cho phản ứng màu đặc trưng mạnh hơn. Các mạch polyPeptide bị biến tính thường liên kết lại với nhau không theo một quy luật nào cả thành một tập hợp lớn, do đó biến tính thường làm cho protein bị vón cục và kết tủa.

Biến tính protein làm vón cục và kết tủa

(a): Mạch polyPeptide chưa bị biến tính.(b): Mạch polyPeptide đã biến tính(c): Tập hợp các protein đã biến tính

(a) (b) (c)

2. Tính phổ biến của hiện tượng biến tính protein và ý nghĩa của việc nghiên cứu khả năng biến tính của protein trong sản xuất thực phẩm

• Khả năng biến tính của protein ở nhiệt độ cao• Khả năng biến tính của protein ở nhiệt độ đóng băng.

Tỉ lệ protein bị biến tính không thuận nghịch trong quá trình đông lạnh phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:

• Số lượng và kích thước của tinh thể nước đá• Sự ổn định của nhiệt độ trong khi bảo quản• Thời gian bảo quản• Sự có mặt của phụ gia• Trạng thái thực phẩm ban đầu• Sự mạ băng, bao gói• Tốc độ tan băng

Khả năng biến tính của protein trong môi trường acid, kiềm• Khả năng biến tính của protein trong môi trường acid, kiềm• Khả năng biến tính của protein trong điều kiện môi trường alcol• Khả năng biến tính của protein bởi tanin• Khả năng biến của protein dưới tác dụng của lực cơ học nghiền

trộn

Khả năng biến tính của protein bởi tanin O

O δ - piran Flavan Flavon

Flavonol

O

Flavonol

OH

OH

OH OH

OH

HO

Cetaclin

PhenolNgưng tụ

Olygome(Tanin)

Protein

Phức hợp không hoà tan

O O O

O

O O

2. Tính phổ biến của hiện tượng biến tính protein và ý nghĩa của việc nghiên cứu khả năng biến tính của protein trong sản xuất thực phẩm

• Khả năng biến tính của protein ở nhiệt độ cao• Khả năng biến tính của protein ở nhiệt độ đóng băng.

Tỉ lệ protein bị biến tính không thuận nghịch trong quá trình đông lạnh phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:

• Số lượng và kích thước của tinh thể nước đá• Sự ổn định của nhiệt độ trong khi bảo quản• Thời gian bảo quản• Sự có mặt của phụ gia• Trạng thái thực phẩm ban đầu• Sự mạ băng, bao gói• Tốc độ tan băng

Khả năng biến tính của protein trong môi trường acid, kiềm• Khả năng biến tính của protein trong môi trường acid, kiềm• Khả năng biến tính của protein trong điều kiện môi trường alcol• Khả năng biến tính của protein bởi tanin• Khả năng biến của protein dưới tác dụng của lực cơ học nghiền

trộn

Khả năng biến của protein dưới tác dụng của lực cơ học nghiền trộn

Lực giã Lực giã

Protein cấu trúc bậc I, II, III, IV

hay nghiền trộn hay nghiền trộn

Protein cấu trúc bậc I duỗi thẳng Gel protein

Hình 42. Khả năng tạo gel của protein

4.2.2. Hiện tượng thuỷ phân protein (decomposition, hydrolysis)1. Khái quát chung

2. Quá trình tự phân giải (thuỷ phân bằng enzyme nội tại)a. Tốc độ tự phân giải protein.b. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tự phân giải (autolysis)

Giống loài pH Nồng độ NaCl Nhiệt độ

c. Tính phổ biến và ý nghĩa của quá trình tự phân giải của protein.

Quá trình tự phân giải sẽ xảy ra gần cuối quá trình tê cứng của cơ thịt. Động vật sau khi giết mổ, cá sau khi đánh bắt nếu không được bảo quản ở nhiệt độ thấp (ice) sẽ dẫn nhanh đến quá trình tự phân giải. Tuỳ vào mục đích công nghệ mà khống chế hay xúc tiến quá trình này. Trong trường hợp bảo quản sản xuất nguyên liệu đông lạnh thì cần có biện pháp kìm hãm quá trình tự phân giải. Trường hợp sản xuất thức ăn chín thì quá trình tự phân giải có ý nghĩa để nâng cao chất lượng mùi, vị cho sản phẩm. Bởi lẽ khi quá tình tự phân giải xảy ra sẽ làm cho thực phẩm thay đổi về một số tính chất: cơ thịt mềm mại hơn, hương vị thơm ngon hơn khi gia nhiệt, độ ẩm lớn, enzyme tiêu hoá dễ dàng tác dụng.

Cần lưu ý: điều kiện nhiệt độ cho quá trình tự phân giải thực phẩm cần thực hiện ở 1÷40C, ở nhiệt độ này nhằm khống chế sự hoạt động của vi sinh vật thối rữa. Tuy nhiên cũng có thể thực hiện ở nhiệt độ cao hơn (nhiệt độ thường) nhưng có tẩm thêm gia vị và thực hiện trong thời gian ngắn. Ví dụ: cá trước khi rán để đóng hộp, người ta ướp cá với phụ gia và để cá tự phân giải trong 2h sau đó mới rán, kết quả làm cho cá sau khi rán có vị ngọt hơn, mùi thơm hơn, cá mềm mại hơn, màu sắc đẹp hơn…

3. Sự thuỷ phân protein bằng các tác nhân bên ngoài

a. Tác nhân là enzymeHệ enzyme protein được chia làm 2 nhóm:Nhóm 1: endoprotease: chỉ tác động vào các mối nối Peptide ở trung tâm của

phân tử protein, phân cắt phân tử protein thành những phần nhỏ hơn. Thuộc loại enzyme này gồm có pepsin, tripsin, chimotripsin, papain.

Nhóm 2: exopeptidase: là các loại enzyme thuỷ phân các mối nối Peptide ở đầu mạch, kết quả lần lượt giải phóng các acid amin tự do. Thuộc nhóm này gồm có cacboxypeptindase, aminopeptindase, dipeptindase…

b. Thuỷ phân bằng tác nhân hoá học (acid, kiềm)• Thuỷ phân bằng acid:

Các liên kết Peptide là liên nhị dương (như phân tích ở phần các phản ứng thuỷ phân) cho nên các liên kết này cũng bị các yếu tố acid, kiềm tác động thuỷ phân.

Khi cho protein vào môi trường acid, tuỳ theo từng loại acid, nồng độ của chúng, nhiệt độ và thời gian mà sản phẩm sẽ khác nhau (acid amin, Peptide, pepton…). Tuy nhiên cần lưu ý rằng: khi thuỷ phân trong môi truờng acid thì không xảy ra hiện tượng raxemic hoá, triptophan bị phá huỷ, một phần acid amin có chứa lưu huỳnh và một số loại oxyt acid bị phá huỷ.

• Thuỷ phân bằng kiềmKhi thuỷ phân trong môi trường kiềm cần lưu ý hiện tượng raxemic hoá xảy ra

làm mất khả năng tiêu hoá cho người và động vật, arginin bị phá huỷ và phần lớn các acid amin chứa lưu huỳnh bị phá huỷ

Vì lý những lý do trên mà không chế biến thực phẩm thuỷ phân bằng tác nhân thuỷ phân là kiềm.

4. Ý nghĩa của phản ứng thuỷ phân trong sản xuất thực phẩm

4.2.3. Quá trình thối rữa của protein

Protein Protease

H2O

Acid amin

Peptide

Vi khuẩn gây thối rữa

Sản phẩm thối rữa

Phản ứng chậm Phản ứng nhanh

1. Khái quát chung và các quá trình phản ứng thối rữa protein

a. Phản ứng khử amin của acid amin

b. Một số phản ứng phân huỷ acid amin riêng biệt• Sự phân huỷ arginin • Sự phân huỷ prolin • Sự phân huỷ cystin và cystein

• Sự phân huỷ triptophan • Sự phân huỷ glutamic và acid aspactic • Sự phân huỷ histidin thành histamin, sự phân giải lizin thành cadaverin, sự phân giải phenylalanin thành phenylethylamin.

c. Phân huỷ các chất có đạm khác• Phân huỷ creatinin

• Phân huỷ lecithin • Phân huỷ base purin • Phân huỷ phosphoproteit và nucleoproteit

2. Tốc độ thối rữa và nhân tố ảnh hưởng a. Tốc độ thối rữa

b. Các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ thối rữa Tính chất cơ thịt.

Ảnh hưởng của nhiệt độ

Ảnh hưởng của pH

Ảnh hưởng của số lượng vi sinh vật ban đầu

4.2.4. Chiều hướng biến đổi của protein dưới tác động của môi trường công nghệ

Yếu tố Công nghệ Chiếu hướng biến đổi có lợi Chiếu hướng biến đổi không có lợi

(1) (2) (3) (4)

Nhiệt độ thấp

Lạnh đông(Frozen)

- Biến tính thuận nghịch- Nước kết băng - bảo quản

protein

- Biến tính không thuận nghịch- Mất nước – protein khô xác.- Thuỷ phân nhẹ tuỳ thuộc thời gian- Tạo gel ở thời điểm nhất định

Làm lạnh(Chilling)

- Bảo quản protein - Thuỷ phân tuỳ thuộc thời gian.- Tạo gel ở thời điểm nhất định

Nhiệt độ cao

Luộc, chần, nấu, hấp

- Biến tính, nâng cao khả năng tiêu hoá.

- Thuỷ phân tạo vị ngọt, mùi thơm

- Mùi vị tăng cường

- Mất nước- Tạo gel ở thời điểm nhất định

Sấy, nướng

- Biến tính, nâng cao khả năng tiêu hoá.

- Thuỷ phân nâng cao chất lượng mùi vị và khả năng tiêu hoá

- Phản ứng cháy protein tạo CO2 + H2O, làm mất nước.

- Tốc độ phản ứng tuỳ thuộc vào phương pháp và kỹ thuật công nghệ

- Hoá hợp với phụ gia, đa tụ phân tử.

Nhiệt độ thường

- Tự phân giải tăng mùi vị.- Chỉ thực hiện thời gian ngắn

- Phân huỷ protein nếu thời gian kéo dài.

Bảng 18. Chiều hướng biến đổi của protein dưới tác động của môi trường công nghệ

Vi sinh vật

Bảo quản- Phân huỷ protein có

mức độ

Lên men bia, rượu- Tạo rượu cao từ acid amin (công nghệ lên

men bia)- Tạo ethanol, acid hữu cơ

- Lên men sản xuất các sản phẩm

Lên men sản xuất nước mắm

- Tạo mùi thơm nước mắm do vi sinh vật yếm khí trao đổi chất có acid amin tham gia (Công nghệ sản xuất nước mắm)

- Enzyme của vi sinh vật tham gia.- Thuỷ phân protein cá tạo acid amin,

Peptide.

- Vi sinh vật phân huỷ sản phẩm thuỷ phân tạo sản phẩm cấp thấp gây mùi khó chịu cho nước mắm.

Tẩm gia v ị

- Tạo phản ứng cho mùi thơm - Hạn chế mất nước của protein (làm bền

protein)

Lực tác dụng

cơ học

Xay nghiền - Cắt mạch protein Dễ phân huỷ nếu thời gian kéo dài, nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của vi khuẩn gây thối

Nghiền giã - Biến tính - tạo gel - Màu xám nếu thời gian kéo dài.

Acid

Sản xuất sản phẩm thuỷ phân

- Thuỷ phấn mạnh ,không xảy ra hiện tượng raxemic

- Phân huỷ một số acid amin.

Rửa khử mùi thịt cá trong công nghệ sản xuất

surimi

- Màu sắc và mùi protein thit cá được cải thiện

- Thuỷ phân cắt mạch, giảm độ tạo gel

Áp suất cao

Hầm (ninh) - Biến tính - tăng khả năng tiêu hoá, làm mềm sản phẩm

- Phân huỷ một phần acid amin

Bảng 18. Chiều hướng biến đổi của protein dưới tác động của môi trường công nghệ

4.3 KHẢ NĂNG BIẾN ĐỔI CỦA GLUCID TRONG CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN 4.3.1. Sự thuỷ phân của glucid

* Cơ chế thuỷ phân tinh bột bằng enzyme amylase

* Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thuỷ phân tinh bột

+ Nhiệt độ:

+ Độ pH:

+ Nồng độ cơ chất :

* Cơ chế thuỷ phân celluloseđược Reese 1950 và cộng sự đưa ra mô hình sau đây

CxC1Cellulose tự nhiên

Cellulose hoạt động

Đường hoà tan(Cellobiose)

CellobiaseGlucose

Theo Ridơ thì sự phân huỷ cellulose nhờ enzyme theo sơ đồ sau :

Cellulose tự nhiên

Mạch polyglucozidee đã hydrat hoá

Cellobiose

Glucose

Cellulase C1

Cellulase Cx

Cellobiase

Quá trình thuỷ phân glucid khá phổ biến trong thực tế sản xuất thực phẩm như :

- Trong công nghệ lên men rượu, alcol từ tinh bột, rỉ đường.- Công nghệ sản xuất bánh mì.- Công nghệ sản xuất malt và nấu dịch lên men bia.- Công nghệ sản xuất tương.- Công nghệ sản xuất đường glucose, maltose.- Công nghệ sản xuất Agar, alginat, chitosan…- Công nghệ sản xuất đường nghịch đảo.- Lên men sản xuất sữa chua…

4.3.2. Một số kiểu phân giải khác

Con đường phosphorolise: có thể nói theo kiểu phân giải này acid phosphoric sẽ thay thế vai trò của nước ở quá trình thuỷ phân. Phản ứng tiến hành theo kiểu phosphorilase chỉ tác dụng vào liên kết 1,4 của tinh bột và sẽ dừng lại khi tới liên kết 1,6. Tác dụng của nó chỉ được tiếp tục khi liên kết 1,6 được giải phóng nhờ enzyme amilo 1,6-glucozidase. Có thể coi phosphorilase là loại enzyme glucozidetranspherase. Quá trình phản ứng cứ tiếp diễn và tạo nên hàng loạt các phân tử glucose-1-phosphat.

Sự phân giải của glycogen cũng tiến hành tương tự. Các disaccarit cũng bị tác dụng của enzyme phosphorilase tạo lên các dẫn xuất của monosaccarit tương ứng đồng thời giải phóng monosaccarit thứ 2.

O

CH2OH

H

OH

H

H H

H

OH

O

CH2OH

H

OH

H

H H

H

OH

O

O

CH2OH

H

OH

H

H H

H

OH

HO O–P–OH

OH

O+

O

CH2OH

H

OH

H

H H

H

OH

OHHO OH HO

MaltosephotphorilaseMaltose G – P và G

4.3.3. Phản ứng mất nước, đa tụ ở nhiệt độ cao của glucozide (hiện tượng caramen hoá)

* Giai đoạn đầu :

Khi nhiệt độ đạt đến nhiệt độ nóng chảy, saccharose bị mất nước nội phân đồng thời cắt mạch tạo các sản phẩm theo phương trình sau đây:

C12H22O11 C6H10O5 +

C6H10O5.

Glucosan Levulosan

-H2O

* Giai đoạn tiếp theo: Khi nhiệt độ tăng đến 185÷1900C, hai sản phẩm này lại đa tụ với nhau tạo izosaccarosan, đồng thời các izosaccarosan lại đa tụ và mất nước tạo sản phẩm caramelan màu vàng (tổng lượng nước mất 10%).

Sản phẩm caramelan lại tiếp tục ngưng tụ với izosaccarosan và mất 3 phân tử nước tạo sản phẩm caramelen. Tổng lượng nước mất trong thời kỳ này là 14%. Caramelen có màu nâu, vị đắng.

-H2O

C6H10O5 + C6H10O5 C12H20O10 (izosaccarosan)

C12H22O11 C24H36O18 (caramelan)

-3H2OC24H36O18 C36H50O35 (caramelen) * Giai đoạn cuối:

Khi nhiệt độ tiếp tục tăng, thời gian gia nhiệt kéo dài, lượng nước mất đi 25%, các sản phẩm tiếp tục đa tụ và mất nước tạo caramelin có màu nâu đen, vị đắng.

Cấu trúc xoắn α phân tử amylose

n

HO HO HO HO

OH OH OH OH OH

Nghiền, giãhoặc t0 cao

Các phân tử mất cấu trúc xoắn α

Gel đàn hồi

HO

Nghiền, giã (hoặc để nguội)

Xuất hiện nôi lực ma sát

4.3.4. Khả năng tạo gel của glucid.

1. Khả năng tạo gel tinh bột :

Ca2+

O O O O

Cấu trúc phân tử alginat tự do

Cấu trúc dạng lưới gel alginatcanxi dạng vỉ trứng (Egg-box)

NH3+

NH3+

Chitosan

OOC

OOC

COO

Alginat

NH3+

COO

NH3+

COO

NH3+

COO

Gel alginat-chitozan

2. Khả năng tạo gel của alginat

OOC

OOC

COO

Alginat

NH3+

COO

NH3+

COO

NH3+

COO

Tạo gel kép alginat – chitosan và Ca2+

NH3+NH3

+

NH3+

Chitosan

NH3+

NH3+

OOC

OOC

COO

Chitosan

Alginat

COO

COO

Ca2

+

NH3+

NH3+

Chitosan

Alginat

COO

NH3+

Khả năng tạo gel của alginat

3. Khả năng tạo gel của agar:

4. Khả năng tạo gel của carrageenan

COO–

Protein

Carrageenan

COO– COO–

Carrageenan

Protein

Hình 45. Khả năng trộn lẫn và tạo gel giữa carrageenan và protein

Ca2+ Ca2+ Ca2+

3NH

3NH 3NH

3NH

24SO 2

4SO 24SO 2

4SO

24SO 2

4SO 24SO

24SO 2

4SO 24SO

24SO 2

4SO 24SO 2

4SO

3NH

3NH 3NH

3NH

Hình 46. Sơ đồ oxy hoá khử sinh học glucose để cung cấp năng lượng và sản phẩm lên men

Glucose

Fructose 1,6 diphosphat

Triose

Chu trình pentose

Glyxerin

Pentose

A.nucleic Lipid

Xitric

α - xetoglutaricXuccinic

Fumaric

OxaloAcetic NAD

NADH + H+

NAD

NADH + H+

FAD

FADH2 GlutamicProlinArginin

Protein

AspacticLyzinTreininIzoleuxin

NAD

NADH + H+

AlaninGlyxinCisteinSerinLeuxinValin

EthanolLacticAceticFormicButyric

Pyrivic Acetylco.A Acid béo

4.3.4. Phản ứng oxi hoá khử glucid

1. Sự oxy hoá khử gián tiếp (oxy hoá khử sinh học)

2. Oxy hoá trực tiếp

Glucose Gluconic Sản phẩm thẫm màuOxy hoá

4.3.5. Biến đổi của glucid trong bảo quản rau quả sau thu hoạch

1. Đặc tính sinh học của nguyên liệu rau quả

2. Các quá trình sinh hoá xảy ra sau khi thu hái và thời gian bảo quản rau quả

C6H12O6 + O2 6CO2 + 6H2O + 282.104J (Glucose)

H2O

C6H12O6 NAD

NADH + H

½ O2

O 2–

Mạch chuyển proton H+, e–

ATP ATP ATP

Khi dó chuỗi hô hấp hoạt động

Hô hấp hiếu khí: khi rau quả được tiếp xúc với oxy khi đó

Khi đó 2/3 lượng nhiệt toả ra môi trường xung quanh còn 1/3 dùng cho việc duy trì quá trình sống của rau quả hoặc dự trữ dưới dạng ATP, lúc này nhiệt độ của khối rau quả sẽ tăng lên.

Hô hấp yếm khí xảy ra trong môi trường không có oxy hoặc lượng oxy trong các tế bào không đủ. Quá trình hô hấp này về cơ bản giống như quá trình lên men có phương trình hoá học như sau:

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 11,7.104J

Phản ứng này có sinh nhiệt nhưng nhiệt lượng toả ra nhỏ hơn gần 24 lần so với hô hấp hiếu khí, rượu sinh ra từ quá trình này tích tụ trong các tế bào, ức chế sự sống của chúng và là nguyên nhân gây ủng bên trong rau quả.

Mức độ tiến triển của quá trình hô hấp được đặc trưng bằng cường độ hô hấp, được biểu thị bằng số miligam CO2 toả ra từ 1kg rau quả trong thời gian 1 giờ.

Người ta thấy rằng cường độ hô hấp của rau quả thay đổi theo từng thời kỳ phát triển của chúng từ khi phát triển cho đến khi già, chết. Qua đồ thị hình [47] vẽ trên cho thấy, ở thời kỳ bắt đầu sinh trưởng và phát triển của các tế bào, cường độ hô hấp giảm nhanh chóng theo thời gian (1). Đến thời kỳ thứ (2) khi tế bào đã phát triển mạnh, tốc độ của cường độ hô hấp có chậm hơn và đạt tới cực tiểu khi quả đã phát triển đầy đủ và bắt đầu quá trình chín (3).

Đối với một số loại quả hạch, quả nhiều hạt, chuối, ổi, xoài... quá trình chín bắt đầu từ khi cường độ hô hấp đạt tới cực tiểu (3) và tăng lên nhanh chóng trong quá trình chín, đạt đến điểm cực đại (4) khi quả đã chín hoàn toàn (quá trình chín từ 3 đến 4). Đấy là thời kỳ chuyển hoá mạnh mẽ các chất trong thành phần hoá học của rau quả làm cho chất lượng của chúng đạt đến giá trị cao nhất. Giai đoạn tăng cường độ hô hấp (từ 3 đến 4) này được gọi là sự tăng climacteric. Những loại quả mà có sự tăng nhanh về cư ờng độ hô hấp trong quá trình chín và đạt tới giá trị cực đại khi đã chín hoàn toàn gọi là quả climacteric

Hình 47. Động học của sự hô hấp trong quá

trình phát triển của rau quả.

IV VIII VIIX II

cl

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

Tháng

m M

1

2

3

4

56

CO

2 (g

/100

g/24

h)

Hình 48. Sơ đồ về cường độ hô hấp qua các thời kỳ phát triển của rau quả

Cư

ờng

độ

hô h

ấp

Gia

i đoạ

n ph

át tr

iển

Gia

i đoạ

n sắ

p ch

ín

Chu

kỳ

Cli

mac

tevi

cqu

i trì

nh c

hín

Gia

i đoạ

n gi

à

Giai đoạn

3. Những yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ của các quá trình sinh hoá trong rau quả

a. Nhiệt độ

b. Độ ẩm tương đối của không khí

c. Thành phần không khí của môi trường

4. Độ chín của rau quả

- Độ chín thu hái

- Độ chín kỹ thuật

- Độ chín sử dụng

- Độ chín sinh lý

5. Những biến đổi của rau quả trong quá trình chín

* Những biến đổi glucid trong thành phần hoá học của quá trình chín.

* Những biến đổi về trạng thái vật lý, sinh lý, hoá lý

* Những biến đổi về chỉ tiêu cảm quan

* Một số áp dụng việc nghiên cứu quá trình biến đổi sinh hoá glucid của rau quả sau thu hoạch để bảo quản và dấm chín

4.4. KHẢ NĂNG BIỂN ĐỔI CỦA LIPIT TRONG CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN

4.4.1. Sự thuỷ phân lipit

Triglycerit axit béo + glycerin

Leuxithin

XêfalinAxit béo + bazơ nitơ + glycerin + axit phosphoric

Trường hợp thuỷ phân bằng kiềm sẽ tạo thành xà phòng và glycerin (quá trình xà phòng hoá).

• Chỉ số Xa của lipit tăng dần theo thời gian do acid béo hình thành ngày càng tăng.• Hiện tượng dầu mỡ hoá chua trong bảo quản cũng do quá trình thuỷ phân lipit gây nên.• Trong sản xuất thực phẩm thư ờng phải phòng tránh hiện tượng này, bởi vì quá trình thuỷ phân là quá trình mở đầu cho phản ứng oxy hoá chất béo làm giảm nhanh chất lượng thực phẩm.

Dưới tác dụng của các yếu tố nhiệt độ, hoá chất kiềm, acid, enzyme lipase, lipit thường bị thuỷ phân tạo thành các sản phẩm đơn giản như acid béo, glycerin, bazơ nitơ, acid phosphoric

4.4.2. Sự nhũ hoá lipit

Hình 48. Sự tạo nhũ tương bền của lipit trong môi trường kiềm

4.4.3. Sự ôi hoá lipit 1. Ôi hoá do phản ứng thuỷ phân2. Ôi hoá do phản ứng oxy hoá khử

a. Ôi hoá hoá học b. Ôi hoá sinh học

4.5. NHỮNG BIẾN ĐỔI CƠ BẢN CỦA VITAMINE

4.5.1. Giới thiệu chung về vitamine và khả năng biến đổi của chúng

1.Giới thiệu chung về vitamine

2. Các chiều hướng biến đổi chung của vitamine

Các yếu tố môi trường Chiều hướng biến đổi Loại Vitamine

O2, t0 cao, acid, chất oxy hoá - Oxy hoá mất hoạt tính sinh học.

- Mức độ phụ thuộc vào thời gian tác dụngVitamine AVitamine B6

Ánh sáng, độ ẩm, không khí, pH kiềm

- Phân giải phân tử mất hoạt tính sinh học- Mức độ phụ thuộc vào thời gian tác dụng

Vitamine B1Vitamine B12Vitamine B3

Hydrogen trong môi trường t0 cao, áp suất cao

- Sự no hoá làm thay đổi cấu trúc - mất hoạt tính sinh học.

Vitamine A

Nhiệt độ, chất oxy hoá, pH acid. - Bền, ít thay đổi- Là chất chống oxy hoá

Vitamine EVitamine C

Môi trường kiềm, tia tử ngoại. - Bị phá hủy mất hoạt tính sinh học. Vitamine EVitamine B1

4.5.2. Những tính chất, chức nàng và sự biến đổi của một số vitamine trong công nghệ thực phẩm.

1. Viamin A

a. Cấu tạo, tính chất, chức năng.

b. Vitamine A và provitamin A trong thực phẩm - ảnh hư ởng của các quá trình bảo quản và chế biến tới hàm lư ợng vitamm A.

• Nguồn gốc

• Hàm lượng vitamine A trong một số sản phẩm

2. Vitamime D:


b. Vitamine D trong thực phẩm và khả năng biên đổi của chung trong bảo quản và chế biến thực phẩm

3. Vitamm E (tocoferol)

4. Vitamine B1:


b. Sự tồn tại của vitamine B1 trong tự nhiên.

5. Vitamine B6


b. Bảo quản và chế biến

6. Vitamine C:(acid ascocbic)


b. Tính chất công nghệ

c. Biện pháp bảo vệ vitamine C trong chế biến và bảo quản

7. Vitamine B12:

CHƯƠNG 5

KHẢ NĂNG BIẾN ĐỔI CỦA CHẤT MÀU THỰC PHẨM TRONG QUÁ TRÌNH

CÔNG NGHỆ

5.1. Ý NGHĨA CỦA CÁC SẮC TỐ TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM

Có thể thực hiện điều đó bằng những cách sau:

1. Xây dựng một quy trình gia công nguyên liệu bán thành phẩm để bảo toàn được tối đa các màu có sẵn trong nguyên liệu.

2. Tách ra, cô đặc và bảo quản các chất màu từ chính nguyên liệu thực vật đó hoặc từ các nguyên liệu khác giàu màu sắc. Sau đó từ các chất màu tự nhiên đã cô đặc này có thể dùng để nhuộm màu cho chính nguyên liệu mà đã thu được chất màu hoặc cho những dạng nguyên liệu hoàn toàn khác.

3. Tổng hợp nhân tạo các chất màu giống chất màu tự nhiên của sản phẩm thực phẩm rồi dùng chúng để nhuộm màu cho các sản phẩm khác mà ở dạng tự nhiên không đủ mạnh hoặc bị mất màu ban đầu do quá trình chế biến.

4. Dùng các biện pháp kỹ thuật thích hợp để điều chỉnh các phản ứng theo chiều tạo ra những chất màu mới từ những hợp phần có trong nguyên liệu.

5. Tìm biện pháp kỹ thuật tẩy rửa các màu sắc không thích hợp để làm tăng chất lượng tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình tiếp theo như tẩy màu dung dịch đường, nước quả, dầu ăn, rong biển, dầu cá, agar…

5.2. CÁC SẮC TỐ TỰ NHIÊN5.2.1. Diệp lục tố (Clorofil)

Cấu tạo của 2 loại clorofil như sau:C55H72O5N4Mg - Clorofil AC55H70O6N4Mg - Clorofil B

Clorofil B có màu sắc nhạt hơn clorofil A, tỉ lệ clorofil B/clorofil A là 1/3.

* Một số tính chất của clorofil:

Clorofil – protein

T0 cao

Clorofil + Protein biến tính

Dịch bào chứa acid thoát ra pH

XH2 Khử

Feofitin + MgX2

(tác nhân khử)

Mẫu xẫm Oliu

Clorofil-A + Kiềm → (C32H30ON4Mg)(COONa)2 + CH3OH + Rượu fitol

Clorofil-B + Kiềm → (C32H28O2N4Mg)(COONa)2 + CH3OH + Rượu fitol

O

H3C CH3

O

NH3+NH3

+

Protein

CH3 CH3

CH3 CH3

OO

CH3H3C

CH3+ CH3

+

Protein

Dạng liên kết của astaxantin với protein

5.2.2. Carotenoid

* Tính chất

* Licopin

* Xantofil* Capxantin

* Criptoxantin.

* Bicxin

* Xitroxantin

5.2.3. Các sắc tố flavonoid

* Antoxian

* Flavonol

5.3. MÀU SẮC THỰC PHẨM ĐƯỢC HÌNH THÀNH TRONG QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ

• Phản ứng giữa đường và acid amin (malanoidin)• Phản ứng dehydrat hoá các đường hay phản ứng caramen hoá.• Phản ứng phân huỷ acid ascobic, limonic, maleic, tactric và một số acid hữu cơ

khác.• Phản ứng hợp chất phenol + acid amin (quinonamin)• Phản ứng oxy hoá các hợp chất của sắt và tạo thành phức có màu.• Phản ứng tạo nên các sunfua kim loại có màu• Phản ứng oxy hoá phenol, phản ứng cháy của lipid.

5.3.1. Tạo mầu mới do phản ứng caramen

5.3.2. Sự tạo màu mới do phản ứng melanoidin`

1. Một số giai đoạn chủ yếu của Melanoidin

a. Giai đoạn đầu

C

– CH –

O

– H1

2

R’

HN – C – R’’

H

COOH

Phức đường amin

R’ – C – CH2 – HN – CH – R’’2 1

O

COOH

1-amin-1-dexoxi-2-xetose

(dạng xeton)

R’ – C = CH – HN – CH – R’’

OH

COOH

(dạng enon)

1-amin-1-dexoxi-2-xetoseMột số giai đoạn chủ yếu của Melanoidin

C

– C – OH

O

– H1

2

R’

+ H2N – C – R’’

H

COOH

Acid amin

C

– CH –

O

– H1

2

R’

HN – C – R’’

H

COOH

Phức đường amin Đường glucose

* Chuyển vị amadori

Hình 49. Các đường hướng phản ứng ở giai đoạn trung gian của melanoidin

1-amin-1-dezoxi-2-xetose

Fufurol AldehydKetone

DiAcetyl

Phân

huỷ

đườ

ng

Reducton Ozon Sản phẩm trung gian

12345

– H2O– H2O – H2O

Acid amin

Aldehyd

Sản phẩm trung gian

Acid amin

Aldehyd

Sản phẩm trung gian

Acid amin

Aldehyd

Tạo màu

Đa tụ Đa tụ

b. Giai đoạn trung gian

R’’ – C – C – R’

O O

+ 2 NH3

R – CHO 3 H2O NH

R’’

R’ R

Dẫn xuất imidazol

Ví dụ 2:

NH2

CH2

CHO

+

NH2

CH2

CHO

+ 3H2O

aldehydaminAcetic Pirazin

N

N

+ [O]

Ví dụ 1:

Phản ứng ngưng tụ

Phản ứng trùng hợp

Polyme không no hoà tan trong nước

Màu đậm

Polyme không no không hoà tan trong nước

Màu đậm

Sản phẩm Melanoidin

CH3 – C O

H + H – CH2 – C CH3 – CH – CH2 – C

OH

Axetaldehyd Axetaldehyd Andol

O

H

O

H

* Phản ứng ngưng tụ aldol

* Phản ứng trùng hợp hóa tạo sản phẩm vòng

* Phản ứng tạo nên các melanoidin có màu nâu, không tan trong nước

c. Giai đoạn cuối cùng của phản ứng melanoidin

• Bản chất acid amin• Bản chất các loại đường• Tỉ lệ acid amin so với đường• Ảnh hưởng của hàm ẩm• Nhiệt độ• pH môi trường• Một số điều kiện khác

Ảnh hưởng của hàm ẩm Ảnh hưởng của chất kìm hãm

2. Các yếu tố ảnh hưởng và điều kiện xảy ra phản ứng melanoidinCường độ mùi thơm, màu sắc của phản ứng phụ thuộc vào các yếu tố sau đây.

3. Tính phổ biến của melanoidin

5.3.3. Sự tạo thành các chất màu do sự oxy hoá các phenol

1. Các hợp phần của phenola. Đồng phân thuận nghịch do C3 gây ra

b. Đồng phân dị cấu thể do C2 gây ra

2. Tính chất chung của hợp chất polyphenol

a. Phản ứng oxy hoá khử

a. Phản ứng oxy hoá

Polyphenol

Octoquinol

½ O2

H2O

A

AH2

Polyphenol

Octoquinol

½ O2

H2O

b. Phản ứng cộng

O

Acid amin Cistein

O

+ CH2 – CH – COOH

SH NH2

OH

OH

CH – CH – COOH

SH NH2

Octoquinon

c. Phản ứng ngưng tụ

Polyphenol + O2 OctoquinonPolyphenoloxydase

Octoquinon + Glucose Polyphenol + CO2 + H2O

n(Octoquinon) Flobafen (có màu đỏ nâu hoặc nâu đen)

(1)

(2)

(3)

3. Chức năng các polyphenol

O

OH

HO

OH

OH

OH

Polyphenoloxydase

O2

O

OH

HO

OH

O

O

Octoquinon

O

OH

HO

OH

O

O

O

OH

HO

OH

OH

OH

OHO

OH

O

O

OH

Ngư

ng tụ

OHO

OH

O

O

Diphenolquinon

OH

OH OH

4. Cơ chế của phản ứng tạo màu do oxy hoá khử các polyphenol

a. Oxy hoá

b. Ngưng tụ tạo thành dime

OHO

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

O

CHOH

HO

OH

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OH

OHO

OH

O

O

OH

OH

+

OHO

OH

O

O

OH

+

OH

OH

OH

Tươ

ng tá

c

Octoquinon

DiphenolquinonBisflavanol

c. Sự tạo thành bisflavanol

OHO

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OHO

OH

OH

OH

OHO

OH

O

O

OH

OH

Polyphenol

OH

OHHO

O

Teaflavin

2

OH

OHHO

O

Teaflavin

OH

COOHH2C

O

Tearubigin COOH

d. Sự tạo thành teaflavin

e. Phản ứng tạo thành tearubigin

Sơ đồ tổng quát về sự tạo màu do phản ứng oxy hoá khử enzyme và phi enzyme của polyphenol

Polyphenol [Octoquinon]2Polyphenoloxydase

[O2]

Ngưng tụ

Diphenolquinon Diphenolquinon

Teaflavin (vàng)

Oxy hoá phi enzyme

Tearubigin (đỏ)Oxy hoá phi enzyme

Otoquinon Biflavonol

Oxy hoá phi enzyme

Khử

Các sản phẩm có màu mới không những do phản ứng oxy hoá và ngưng

tụ các polyphenol mà còn do phản ứng ngưng tụ octoquinon và acid amin. Do đó

người ta thường gọi là phản ứng polyphenolamin hay là phản ứng quinonamin.

Phản ứng ngưng tụ quinon và acid amin có thể xảy ra theo 2 giai đoạn

* Giai đoạn I.

Các octodiphenol bị oxy hoá dưới tác dụng của polyphenoloxydase và sự

có mặt oxy tạo thành parahydroxyoctobenzoquinon.

* Giai đoạn II

Parahydroxyoctobenzoquinon tiếp tục ngưng tụ với acid amin tạo thành

polyphenolamin. Sau đó các chất trung gian này biến đổi tiếp tục, kết quả tạo thành

các aldehyd có gốc R của acid amin có mùi thơm và các sản phẩm quinonamin đa

tụ cho màu từ vàng da cam đến đỏ tuỳ theo acid tham gia. Sơ đồ tổng quát của phản

ứng quinon amin được trình bày trên hình [50].

5.3.4. Sự tạo màu mới do phản ứng quinonamin

OHO

OH

OH

OHOHO

OH

OO

PolyphenolOHH

½ O2

Enzyme OHH

H H

Quinon

OHO

OH

OH

OHH

+ R1 – CH – COOH NH2

NH – CH – COOH

R1

½ O2

Enzyme

H2O

NH3

OHO

OH

NH2

H

NH – CH – COOH

R1

OH

H2O

R2CHO

OHO

OH

N = CH – R2

H

NH – CH – COOH

R1

OH

+ R2 – CH – COOH

NH2

OHO

OH

NH – CH – COOH O

H

NH – CH – COOH

R1

R2

- H2O

OHO

OH

NH – CH – COOH

OHH

NH – CH – COOH

R1

R2

Decacboxylase

- CO2

OHO

OH

OO

H

NH – CH – COOH

R1

Hình 50. Sơ đồ phản ứng quinonamin

* Cơ sở khoa học và các biện pháp kỹ thuật để giữ màu xanh của diệp lục tố

– Màu xanh diệp lục tố thường có nhiều trong rau xanh, chè xanh, đậu xanh… Trong quá trình gia công kỹ thuật như luộc rau, xào rau, thanh trùng đồ hộp rau, đậu, sấy chè… thường màu xanh bị biến đổi, nếu không có biện pháp kỹ thuật tương ứng để giữ màu xanh

– Cơ sở khoa học các biện pháp kỹ thuật dựa vào tính chất của clorofil.

Clorofil – Protein

Clorofil

Thuỷ phân T0 cao acid dịch bào thoát ra, pH giảm, protein biến tính

Nâu

Fe

Xám Feofitin (màu xẫm oliu) Xanh sáng Xanh đậm

Al H2X, pH thấp

Cu

Kiềm

5.4. KỸ THUẬT GIỮ MÀU HOẶC LÀM THAY ĐỔI MÀU THỰC PHẨM

5.4.1. Kỹ thuật giữ màu thực phẩm

Như vậy, vần đề mấu chốt để làm mất màu clorofil là do môi trường pH thấp của dịch bào thoát ra. Do vậy cần có biện pháp khống chế yếu tố này là.

• Gia nhiệt nhanh trên môi trường nước lớn khoảng 3÷4 lít/Kg nhằm khống chế sự giảm pH.

• Gia nhiệt trong môi trường có cacbonat kiềm hoặc kiềm thổ (nhằm trung hoà acid dịch bào, tăng pH), mặt khác clorofil trong kiềm cho màu xanh.

• Bổ sung dinatriglutamat vào môi trường nước nấu.• Nhuộm màu clorofil kiềm cho đậu trước khi vào hộp.

– Đối với sản xuất chè xanh: biện pháp chần chè xanh trước khi sấy, mục đích tiêu diệt enzyme polyphenoloxydase để hạn chế sự hình thành màu nâu đỏ, vàng của phản ứng màu do oxy hoá polyphenol. Tuy nhiên phải chú ý điều kiện chần với thời gian nhanh, nước lớn để làm màu xanh không bị biến đổi hoặc bổ sung cacbonat kiềm hoặc kiểm thổ vào môi trường nước để chần chè.

* Trong sản xuất đồ hộp, biện pháp quan trọng là thêm rutin để bảo vệ màu đỏ, vàng của anh đào, mận. Bổ sung thêm tanin, ascobic để bảo vệ màu đỏ của dâu tây, anh đào.

5.4.2. Kỹ thuật làm thay đổi màu thực phẩm

1. Tác nhân vật lý

* Ánh sáng

• Ánh sáng có khả năng làm tăng cường hay làm mất màu, chẳng hạn• Làm mất màu rong đỏ, agar khi phơi nắng• Làm thẫm màu nước mắm, nước đường, mật mía khi phơi nắng

Nhiệt độ cao có khả năng làm thay đổi màu của thực phẩm. Ví dụ nhiệt độ cao làm mất màu xanh xám của tôm và chuyển sang màu đỏ. Nhiệt độ cao làm tăng cường màu thuốc lá, chè đen khi sấy. Nhiệt độ cao điều chỉnh màu của malt vàng và malt thẫm khi sấy.

Qua đó cho thấy tác động của nhiệt độ cao lên các phương diện sau • Phân huỷ chất màu, hoặc xúc tiến phản ứng khử chất màu.• Xúc tiến các phản ứng tạo màu polyphenolamin, melanoidin, quinonamin, caramen…• Tăng cường oxy hoá chất màu có sẵn trên nguyên liệu để làm thay đổi màu (hiện

tượng tôm đỏ khi gia nhiệt).

* Nhiêt độ cao

2. Tác nhân hoá học* Độ ẩm

Ảnh hưởng lớn đến quá trình thay đổi màu. Độ ẩm khác nhau cho cường độ màu khác nhau (ví dụ quá trình sấy malt, quá trình cô đặc mứt quả…)

* pH môi trường.

pH của môi trường ảnh hưởng đến cấu trúc phân tử chất màu do vậy có vai trò làm thay đổi màu của chất màu. Ví dụ: màu xám của tôm sẽ chuyển sang màu đỏ khi đưa tôm vào môi trường acid. Màu xanh diệp lục tố sẽ mất đi và chuyển thành màu xẫm oliu khi có mặt acid, ngược lại màu xanh sẽ giư được khi môi trường có kiềm.

C12H22O11

– H2O C12H20O10

– H2O C12H18O9

– H2OTrùng hợp

C36H50O25

– H2O

C36H48O24

Trùng hợpC96H102O51

– 19H2O(C3H2O)x

(Caramenlan)

(Caramenlen)(Caramenlin)(chất màu humin)

* Sự hiện diện của các phản ứng hoá học

• Phản ứng caramen hoá

Hoặc viết công thức: Cm(H2O)n

Khi tỉ lệ m/n = 1.3 thì sản phẩm có màu.

Tổng quát:

– Khi mất 12% H2O tạo sản phẩm là caramenlan (vàng)

– Khi mất 15% H2O tạo sản phẩm là caramenlen (vàng đậm)

– Khi mất 20% H2O tạo sản phẩm là caramenlin (vàng nâu)

– Khi mất > 20% H2O tạo sản phẩm là humin (màu đen)

• T0 = 1200C: phản ứng bắt đầu

• T0 = 160÷2000C: phản ứng tăng nhanh

• T0 = 4000C → cháy thành than

CO

Hn. HO – C – H

CO

HHO – C

CO

HHO – C

C – C = C O

H

OH

n

Phản ứng này phổ biến trong các quá trình như* Sấy sản phẩm gia vị ở nhiệt độ cao

* Sấy malt đặc biệt (170÷2200C)

• Phản ứng phân huỷ đường ở nhiệt độ cao thành hợp chất humin giống sản phẩm caramen hoá

• Phản ứng Maye – Melanoidin – Cơ chất tham gia phản ứng này gồm có

• Đường hoặc sản phẩm phân huỷ đường ở nhiệt độ cao.• Nhóm amin trong các chất (amit, acid amin, Peptide, amoniac).

– Điều kiện của phản ứng như sau• Tỉ lệ đường/amin.• Nhiệt độ (nhiệt độ bắt đầu là 300C, t = 600C tăng nhanh, t = 1200C tăng rất nhanh).• Môi trường kiềm hay acid đều xảy ra.• Độ ẩm: W ≥ 90% thì không phản ứng, W ≤ 30% phản ứng rất thuận lợi.

(Phản ứng này thường gặp trong chế biến thực phẩm: ở các quá trình gia nhiệt, quá trình cô đặc các sản phẩm mứt quả, đường, cà chua, sấy malt, sấy sản phẩm gia vị, nướng sản phẩm gia vị).

DioxiphenylaminPhenylalaminTyrozin

Fe3+

Màu tím xám

Fe2+ tạo phức màu xanh với hợp chất chứa amin và hydroxin

– C – C – H

O N – OH

Fe2+ – C = C

N – OH

(Màu xanh)

• Phản ứng tạo hợp chất phenol với ion sắt

• Phản ứng oxy hóa khử: chủ yếu do hợp chất phenol

Hợp chất phenol[O2]

OxydaseQuinon

Ngưng tụFlobaphen (đỏ nâu hoặc nâu đen)

Phản ứng này phổ biến trong các quá trình sau: • Tôm biến đen• Bột mì thâm đen• Táo cắt thâm đen• Quá trình biến màu thẫm của dịch lên men bia khi làm lạnh• Tạo màu của nước mắm• Sản xuất chè đen, chè đỏ

3. Tác nhân hoá lý

4. Tác nhân vi sinh vật

5. Tác nhân sinh học khác

• Thay đổi cấu trúc phân tử (ví dụ: carotenoid trong dầu cá bị mất màu khi chúng được cộng hydro làm thay đổi cấu tạo.

+ H2

(Có màu)

C = C – C = C –

(Không màu)

• Các nhóm màu được tạo thành hay bị bao vây. Astaxanthin có nhóm mang màu trên 2 vòng thơm, khi nhóm mang màu gắn với protein, chúng có màu xám.

• Các chất màu bị phân huỹ - thay đổi tính chất, ví dụ: màu tan → màu không tan (chè và bã chè).

• Có thể bị hấp thụ dẫn đến thay đổi màu

• Màu thay đổi kéo theo thay đổi mùi, vị và một số tính chất sinh học khác

5.4.3. Các biến đổi cơ bản của chất màu khi có tác dụng của các tác nhân làm thay đổi màu

1. Biện pháp tạo màu– Tạo màu bằng phản ứng hoá học melanoidin quinonamin, polyphenolamin…– Tạo màu bằng cách bổ sung màu từ ngoài.– Tạo màu bằng cách chuyển từ màu này sang màu khác nhờ các yếu tố công nghệ

2. Tẩy màu cho thực phẩm* Các biện pháp vật lý.

Dùng các phương pháp: lắng, lọc, khuấy, đảo trộn để làm màu trắng ra (như biện pháp quật kẹo, để tẩy màu kẹo. Dùng năng lượng hν (tử ngoại) để tẩy màu rong đỏ, agar).

* Các biện pháp hoá lý.Sự hấp phụ: dùng chất hấp phụ có khả năng hấp phụ các chất màu lên

bề mặt chất hấp phụ và loại chất màu ra khỏi sản phẩm bằng phương pháp lọc bỏ chất hấp phụ sau khi hấp phụ. Phương pháp này thích hợp cho dạng dung dịch, ví dụ: tẩy màu cho dầu cá, nước mắm xuất khẩu, dịch alginat, agar…

Các trường hợp hấp phụ • Hấp phụ phân tử: toàn bộ phân tử chất không điện ly bị hấp phụ

Ad + M → AdM Ad: Chất hấp phụ M: Chất màu hấp phụ

5.4.4. Các biện pháp kỹ thuật làm thay đổi màu thực phẩm

• Hấp phụ ion: – Hấp phụ ion đơn giản: là sự hấp phụ chỉ xảy ra với một loại ion trên bề mặt chất hấp

phụ chứa điện tích. ACAdBACBAd )(

OHBAdHACOHACBAd 2)(

)()()( ACXBAdACBXAd

Ví dụ: – Hấp phụ thuỷ hoá: trên bề mặt chất hấp phụ trung hoà điện.

Ví dụ:

– Hấp thụ trao đổi ion: trên bề mặt hấp phụ và chuyển tán vào dung dịch một lượng ion có cùng diện tích.

Trong đó X+ và B+ là những ion được trao đổi. – Để tính toán trong quá trình hấp phụ, trong công nghệ thực phẩm thường áp dụng phương trình đẳng nhiệt thực nghiệm của Freundlich.

nCkM

X 1

.

Trong đó: X: là lượng chất bị hấp phụ M: lượng chất hấp phụ

C: nồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ k, n: là hằng số thực nghiệm cho mỗi chất bị hấp

phụ, chất bị hấp phụ và mỗi nhiệt độ khác nhau.

Đối với việc kiểm tra sản xuất thường sử dụng phương trình dưới dạng logarit

kCnM

Xlglg

1lg

..Cm

xhay

x: là lượng chất bị hấp phụ khi cân bằng %, m: lượng chất hấp phụC: nồng độ cuối (cân bằng) của chất bị hấp phụ

%α,μ: hằng số phụ thuộc vào chất lượng chất hấp

phụ.

Trong đó:

cb

ca

m

x

.

m

bxc

b

ca

m

x ..

Trong đó:x: lượng chất bị hấp phụm: lượng chất hấp phụa: hệ số bị hấp phụb: hệ số hấp phụ

c: lượng chất mang màu còn lại sau khi quá trình hấp phụ cân bằng

Khi muốn khử màu triệt để thì c phải là vô cùng bé. Khi đó phương trình (1) sẽ tương đương

(1)

muốn cho c tiến đến vô cùng bé thì m tiến đến vô cùng lớn. Tính chất của chất hấp phụ là nó có thể hút 40÷50% sản phẩm theo trọng

lượng của nó, do đó sẽ gây hao tổn dầu hoặc chất dinh dưỡng trong nước quả cần tẩy màu.

Hình 51. Quy trình công nghệ tẩy màu bằng đất sét trắng

Đất sét trắng

Acid hoáH2SO4

(1÷5% W dầu)

Sấy khô

Tán nhỏ

Nước mắm, dầu ăn, dầu cá có màu đậm

Nâng nhiệt

Thực hiện hấp phụ

(60÷80%)

Lọc tách chất hấp phụ

Dầu sạch màu sáng

T0, pH, τkhuấy đảo

* Các biện pháp hoá họcDùng tác nhân khử: để tương tác với chất màu làm thay đổi cấu tạo của chất màu từ đó

làm mất màu hoặc làm giảm cường độ màu.Trong thực tế thường dùng các chất chứa S ở dạng khí, bột: SO2, NaHSO3, Na2SO4

hoặc dùng H2.. Na2SO4 được dùng nhiều trong sản xuất đường trắng ở giai đoạn nấu đường,

tẩy màu cho dịch đường.Tác dụng của chúng trên các phương diện sau:

(Chất màu)

C = C – C = C –

(Không màu)

+ HSO3

H H

H H

H SO3

(Chất mang màu)

C = C – C = C –

(Không màu)

+ H2

H H

H H

H H

Khử chất màu → không màu theo cơ chế

hoặc

2423 2 HHSOOHHSO

• Ngăn ngừa tạo màu trên cơ sở bao vây nhóm cacbonyl có khả năng sinh màu• SO2 có tác dụng như chất xúc tác chống oxy hoá, ví dụ SO2 kìm hãm tác dụng xúc tác oxy hoá của Fe trong việc tạo màu của các polyphenol.• Với H2 có tác dụng là no hoá các nối đôi của chất màu từ đó làm mất màu do thay đổi cấu trúc. Ví dụ: quá trình hydrogen hoá dầu cá để sản xuất margarin thì dầu cá cũng bị mất màu.

* Các biện pháp hoá học Dùng tác nhân oxy hoá: để oxy hoá các chất màu thành không màu hay màu

nhạt hơn. Tác nhân oxy hoá thường dùng là O2, O3, H2O, peroxit kim loại, pesunfat, clo, iod, brom…

Ví dụ trường hợp dùng Cl2 : cơ chế tẩy màu như sau:

HClOHClOHCl 22 sau đó 22

1OHClHClO

½ O2 có tác dụng oxy hoá chất màu tạo thành dạng khử không màu

OOHOH2

1222 [O] oxy hoá chuyển chất màu sang dạng khử không màu

hoặc: chất màu trực tiếp tác dụng với HClO

(Chất mang màu)

C = C – CH – CH2 – Cl

(Không màu)

+ HClO

OH

R R

* Các phương pháp khác

Dùng môi trường pH để khử màu– Môi trường kiềm: khử màu cho dầu cá, rong biển. Môi trường kiềm có khả

năng làm tăng quá trình oxy hoá chất màu và có khả năng làm tăng quá trình hoà tan chất màu và loại ra.

– Môi trường acid: có tác dụng • Hoà tan chất màu• Làm thay đổi phân bố diện tích trên nhóm mang màu từ đó làm mất màu

(khử màu đỏ của mực, khử màu xanh của cá thu).

OH

RMonophenol không màu

O2

Polyphenoloxydase

OH

R OH

O

R O

O2 H2O

E

Acid amin E

Phức hợp polymer màu nâu

5.5. MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG BIẾN MÀU CỦA THUỶ SẢN VÀ CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG

5.5.1. Hiện tượng biến đen của tôm

1. Cơ chế chung

2. Điều kiện của quá trình biến đen

– pHth(E) = 6 thì vận tốc oxy hoá cao ở tôm sú (monodon)

– pHth (E) = 8 với tôm he trắng (theo Simpson và cộng sự)

– pHth (E) = 6.5 đối với tôm hùm (theo Chen và cộng sự)

– t0 = 400C với tôm sú (monodon) Khánh Hoà

– t0 = 30÷350C vớ tôm hùm

– t0 = 450C với tôm sú Đài Loan

• Bảo quản nước đá kết hợp hoá chất (Nguyễn Việt Dũng, năm 1998)– Nếu bảo quản bằng nước đá tỷ lệ 2:1 thì thời gian bảo quản là 3 ngày.– Nếu bảo quản bằng nước đá kết hợp với Kaliascobat 0.1% thì thời gian bảo quản là

6 ngày.– Nếu bảo quản trong hỗn hợp sau thì thời gian bảo quản được 17 ngày.

• Kaliascobat (KS) 0.1%• Natritripolyphosphat (Na5P3O10) 0.05%• NaCl 3%• Nước đá 2/1

– Nếu bảo quản băng hỗn hợp• 4hexylResol (hexylResolcinol) 50 ppm• Thời gian bảo quản được 20 ngày• Acid citric 1%• KS 0.1%• Na5P3O10 0.05%• Nước đá 2/1

• Ngoài ra có thể bảo quản bằng BL7P, NaHSO3, acid citric…

3. Các biện pháp chống biến đen

1. Hiện tượng

2. Một số kết quả điều tra ban đầu

Màu xanh xuất hiện hay từ nguyên liệu sau khi thu mua. Nếu xí nghiệp phát hiện thì loại bỏ lô hàng. Nhưng thực tế rất khó phát hiện bởi vì lúc đầu chỉ là xanh nhạt, sau khi bảo quản đông lạnh màu xanh đậm dần. Do vậy việc phát hiện thịt cá thu biến xanh thường được phát hiện sau khi bảo quản đông lạnh. Vấn đề này ảnh hưởng lớn đến hiệu quả kinh tế của xí nghiệp. Qua điều tra cho thấy, cá thu đánh bắt ở vùng biển Nha Trang có tỷ lệ biến xanh cao hơn. Cá thu khai thác ở vùng biển Phan Thiết, Cam Ranh chưa thấy có xuất hiện màu xanh. Mặt khác cá càng bảo quản lâu hiện tượng biến xanh càng nhiều. Phần bụng thường bị biến xanh nhiều hơn mặc dù cá còn tươi nguyên chưa có dấu hiệu hư hỏng.

3. Một số kết quả bước đầu thăm dò nguyên nhân hình thành màu xanh trên thịt bụng cá thu

a. Thăm dò sự có mặt ion đồng trong phức màu xanh

Cu(OH)2 + NH4OH → [Cu(NH3)4](OH)2 + H2O

KCN(Đồng amonicat màu xanh)

[Cu(CN)4]3– (Không màu)

5.5.2. Hiện tượng biến xanh của thịt cá thu và một số biện pháp tẩy màu xanh

b. Thăm dò nguyên nhân vi sinh vật

• Phân lập vi khuẩn từ các miếng cá bị biến xanh sau đó nuôi cấy quan sát màu.

• Cấy lại vi khuẩn vừa nuôi sang miếng cá chưa bị biến xanh và quan sát. Kết quả miếng cá không có xuất hiện màu xanh sau một thời gian ủ. Như vậy nguyên nhân do vi sinh vật cũng chưa chắc chắn.

c. Thăm do nguyên nhân do sắc tố mật

d. Tìm hiểu nguyên nhân do sắc tố của cá

• Dễ hoà tan• Màu sắc thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ, các sắc tố có mặt và nhiều yếu tố khác.• Khi tăng số lượng nhóm (OH) thì màu xanh đậm lên.• Nếu nhóm (OH) được thay thế bằng nhóm metyl thì màu sắc chuyển thành màu đỏ

Antoxian + Kim loại → màu xanh khác nhau+ Kali → màu đỏ+ Ca, Mg → xanh veOOHCấu tạo của antoxian

•Màu sắc phụ thuộc vào pH môi trườngpH ≥ 7 → antoxian: xanhpH < 7 → đỏ

•Khi gia nhiệt → mất màu

Lấy một ít mật cá đem ướp tẩm cùng miếng cá chưa bị biến xanh, quan sát cho thấy màu vàng nhạt chứ không thấy màu xanh của mẫu cá thu biến xanh.

Thử nghiệm tính chất hoà tan sắc tố xanh

• Ngâm trong nước lạnh 50C, 100C thì thấy sắc tố không tan

• Nước có nhiệt độ 200C, 300C sắc tố cũng không tan, hoặc tan rất ít

• Ngâm trong rượu ethylic có các nồng độ khác nhau sắc tố xanh không tan

• Ngâm trong dung dịch ete, thời gian khác nhau thì sắc tố xanh cũng không tan

• Ngâm trong dung dịch Keton 10 phút: màu xanh hoà tan, miếng cá bị giảm chất lượng.

• Ngâm trong dung dịch HCl 15 phút ở các nồng độ khác nhâu thì thấy sắc tố không hoà tan.

• Ngâm trong H2SO4 ở nồng độ khác nhau, màu xanh không tan.

• Ngâm trong môi trường hoá chất tẩy màu khác

Ngâm trong dung dịch H2O2 10% thì màu xanh mất hoàn toàn

Ngâm trong dung dịch H2O2 1%, 2% thì màu xanh mất gần hoàn toàn

• Ngâm trong dung dịch Acetic 1%, τ = 10 phút màu xanh hoà tan. Qua kết quả thí nghiệm cho thấy với Acetic nồng độ 1%. Thời gian ngâm τngâm =

10 phút, ở nhiệt độ thường có khả năng tẩy màu xanh của cá thu hoàn toàn. Sau khi khử màu đem bảo quản đông một tháng thấy màu xanh không có xuất hiện trở lại.

Trên đây là một số kết quả nghiên cứư bước đầu về hiện tượng biến xanh của cá thu. Vấn đề này cần được tiếp tục nghiên cứu để tìm nguyên nhân và biện pháp phòng chữa.

CHƯƠNG 6

CÁC QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ BIẾN ĐỔI MÙI CỦA THỰC PHẨM

TRONG GIA CÔNG KỸ THUẬT

Cũng như màu sắc, mùi là một tính chất cảm quan quan trọng của thực phẩm, vì chúng có những tác động sinh lý rất rõ rệt. Chất mùi có ảnh hưởng lớn đến hệ tuần hoàn, nhịp tim, hệ hô hấp, nhịp thở, đến sự tiêu hoá, thính giác, thị giác và cả xúc giác.

Vì vậy trong sản xuất thực phẩm cần nghiên cứu tìm mọi biện pháp kỹ thuậ để bảo vệ mùi thơm tự nhiên, tạo ra các mùi thơm mới hoặc khử đi những mùi khó chịu không có lợi cho thực phẩm.

* Các biện pháp giữ mùi– Các chất thơm thường dễ bay hơi và không bền, có thể dùng các biện pháp thu các chất

thơm khi các chất thơm bị tách ra của quá trình gia nhiệt (đun nóng, cô đặc, nấu chín) và hấp phụ trở lại thực phẩm.

– Chưng thu tinh dầu thơm của các nguồn giầu chất thơm sau đó bổ sung vào thực phẩm: tinh dầu thơm, vani.

– Bổ sung các phụ gia để giữ mùi thơm, chẳng hạn có thể thêm cumarin để giữ mùi vani.* Các biện pháp tạo các mùi thơm mới

– Tổng hợp các chất thơm nhân tạo có mùi thơm thích ứng để bổ sung vào các thực phẩm (mùi hoa hồng…).

– Chiết tách chất mùi của phế liệu tôm, cua để bổ sung vào surimi sản xuất sản phẩm mô phỏng.

– Sinh tổng hợp chất thơm bằng phương pháp sinh học (biotechnology) để tạo mùi thơm đặc trưng (mùi thơm của nước mắm).

– Tăng cường các điều kiện: cho các phản ứng tạo mùi thực hiện tối đa các phản ứng tạo mùi như melanoidin, quinonamin (trong sản xuất malt, sản xuất thực phẩm gia vị sấy khô…)

– Đồng thời với các quá trình giữ màu, tạo mùi đặc trưng, có nhiều trường hợp cần phải tẩy mùi khó chịu của thực phẩm, chẳng hạn việc tẩy mùi tanh, khai của cá nhám trong sản xuất các thực phẩm từ cá nhám, hay tẩy mùi cho bột cá thực phẩm. Các phương pháp tẩy mùi thường là phương pháp hấp phụ, phương pháp bay hơi và phương pháp hoá học.

6.1. Ý NGHĨA CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU CÁC CHẤT MÙI TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM

6.2.1. Những đặc điểm và bản chất của mùi1. Bản chất của mùi do nhóm mang màu quyết định2. Mùi thưòng chịu ảnh hưởng lẫn nhau3. Mùi có thể có thể được tăng lên hay mất đi bởi một số chất khác, yếu tố khác.4. Mùi còn phụ thuộc vào gốc R mà nhóm mang mùi đính vào5. Mùi còn phụ thuộc vào các nhóm thế xung quanh nhóm mang mùi cơ bản 6. Mùi còn phụ thuộc vào nồng độ của chất mang mùi trong không khí

6.2.2. Sơ lược một số chất mùi tự nhiên1. Tinh dầu và nhựa 2. Sesquitecpen 3. Ditecpen 4. Tritecpen

6.2.3. Sơ qua tính chất chung của tinh dâu6.2.4. Phương pháp khai thác tinh dầu

6.2. VÀI NÉT VỀ MÙI

Một số thực phẩm khi qua các công đoạn gia công kỹ thuật, mùi bị mất đi hoặc mùi được tăng cưòng. Ví dụ:

Malt tươi: mùi hăng khó chịu, malt sấy khô có mùi thơm đặc trưng.* Malt → Sấy → Malt khôMùi hăng → Biến đổi → Mùi thơm* Cá → Nấu → Cá chínMùi tanh Mùi thơm + tanh

* Gạo, đậu phụng → Rang → Gạo rang, đậu rang

Mùi tự nhiên → Biến đổi → Mùi thơm đặc trưngMột số thực phẩm khi gia nhiệt mùi thơm yếu đi, ví dụ: nước mắm nấu thì

mùi thơm mất mùi thơm.a. Sự hình thành các mùi thơm do gia công kỹ thuật

Hầu hết các chất thơm hình thành trong gia công kỹ thuật đều là hợp chất có nhóm cacbonyl (aldehyd). Do vậy nghiên cứu đi vào con đương tìm kiếm phản ứng tạo ra các aldehyd này (từ các chất nào, cơ chế ra sao, kết quả phản ứng, điều kiện phản ứng).

6.3. CÁC QUÁ TRÌNH LÀM THAY ĐỔI MÙI CỦA THỰC PHẨM

6.3.1. Sự thay đổi mùi do gia công kỹ thuật.

Acid amin + hexose + pentose

FucfurolOximetylfucfurolaldehydCác reducton

-Fucfurol, Oximetylfucfurol đều cũng là các aldehyd.-Fucfurol có mùi táo do phản ứng pentose.-Oximetylfucfurol có mùi mật do phản ứng có hexeose.-Hai fucfurol này còn có thể được tạo ra do

Ngoài ra các aldehyd khác có thể được tái tạo do tương tác của acid amin và fucfurol.

* Phản ứng maillard là nguồn tạo ra các aldehyd (melanoidin) gốc R của acid amin.

Acid amin + 1-amin-1-dezoxi-2-xetose (cơ chế ở phần trước)

Acid amin

Acidimin

Fucfurol

Fucfurolic

aldehyd + CO2 + NH3

+ H2O

O C

O

H

Fucfurol

O2

O C

O

OOH

Acid peroxifucfurol

R – CH – COOH

NH2

R – C – COOH

NH

+ H2O

R – CHO + CO2 + NH3

Acid amin

O C

O

H

Acid Fucfurol

– H2O

R – CH – COOH

NH2 Acid amin

R – CHO aldehyd

R – CO – CO – R’ Reducton

R – CH – CO – R’

NH2

– CO2

Ví dụ: Aldehyd từ leuxin → cho mùi bánh mì Aldehyd từ glixin → cho mùi mật Aldehyd từ valin → cho mùi thơm hoa

hồng Aldehyd từ phenylalanin → cho mùi

thơm hoa hồng

Acid amin + polyphenol

Sản phẩm mầu + aldehyd

Polyphenoloxydase

* Phản ứng quinonamin là nguồn tân tạo aldehyd

* Phản ứng tương tác giữa acid amin và ascobic là nguồn tân tạo ra các aldehyd.

Acid amin

Ascobic

Aldehyd

Sản phẩm dân xuất của ascobic

Polyphenol

(Ion Cu2+, hoặc t0 = 80÷900C)

C

C – OH

C – OH

– C

HO – C

CH2OH

O

O

C

C = O

C = O

– C

HO – C

CH2OH

O

O

H H

– H2

Ascobic

H H

DehydroAscobic

R1 – CHO

Acid amin

C

CH – NH2

C = O

– C

HO – C

CH2COOH

O

O

H

H

C6H5 – CH2 – C O

H+ 2C2H5OH C6H5 – CH2 – CH

OC2H5

OC2H5

Mùi dạ hương Mùi hoa hồng

C6H5 – CH2 – O – C O

H

Mùi hoa nhài

+ 2C2H5OH C6H5 – CH2 OH

Mùi hạnh nhân

+ C2H5O – C O

HMùi quả

b. Thay đổi mùi do phản ứng giữa dung môi với cấu tử thơm

* Phản ứng oxy hoá

+ O2 C6H5 – C O

HC6H5 – CH2 OH

Mùi hạnh nhân Không mùi

* Phản ứng tự oxy hoá (khi môi trường có vết kiềm)

C6H5 – CH2 – C O

H

Mùi dạ hương

+ [OH] C6H5 – CH2 – C

O

O

Mùi mật

– CH2 – CH2 – C6H5

OH

C H

O

OCH3

OH

C H

O

OCH3

+

OH

C H

O

O – CH2 – CH –

OH

OH

Mùi vani Mùi vani yếu

C6H5 – CH2OC O

HMùi hoa nhài

C5H11 – O –C O

HMùi anbro

+ C5H11 – O –C O

CH3

Mùi anbro

C6H5 – CH2OC O

C6H5

+

* Thay đổi mùi bằng phản ứng ngưng tụ

* Phản ứng chuyển este

NH3 + R – COOH NH4+– COO–– R

Mùi khai Mùi khai nhẹ

O

NH2

H2N – C + R – COOH O

NH2

R – COO– – NH3+ – C

Mùi khai Mùi khai nhẹ

N ≡ (CH)3 + R – COOH (CH)3 – NH+ – OOC – R

Mùi tanh Mùi tanh nhẹ

* Tương tác của chất mùi với môi trương acid hoặc kiềm, làm thay đổi mật độ electron trong nhóm mang mùi

Nước mắm dung dịch(không mùi)

Vi sinh vật gây hương

Có mùi thơm đặc trưng

6.3.2. Thay đổi mùi do vi sinh vật

6.3.3. Thay đổi mùi do quá trình sinh học (sự chín của quả)

Quả xanh(không mùi thơm)

Biến đổi(Quá trình sinh học)

Quả chín(Mùi thơm đặc

trưng)6.3.4. Quá trình tẩy mùi

a. Phương pháp vật lý: hấp phụ các chất mùi trên các chất có khả năng hấp phụ - phù hợp cho khử mùi nước mắm, khử mùi dầu cá.b. Làm bay hơi chất mùi: do chất mùi dễ bay hơi (sục hơi nước kết hợp áp suất cao) đẩy chất mùi. Ví dụ: khử mùi cho bột cá thực phẩm thường thực hiện theo phương pháp này.c. Hoà tan mùi trong dung môi và tách ra: khử mùi của nhuyễn thể, cá bằng hoà tan mùi trong rượud. Phương pháp hoá học (trung hoà). Ví dụ: khử mùi cho surimi, cá, nhuyễn thể bằng dung dịch

* Cơ chế khử mùi.

Dựa vào bản chất của các chất mang mùi tanh khai có tính kiềm nhẹ, có thể tương tác với acid, sau tương tác làm cho mật độ điện tử xung quanh Nitơ thay đổi dẫn đến làm yếu hoặc mất mùi.

O

NH2

H2N – C + H2O O

OHHO – C + 2NH3

• Đối với Ure (thịt cá nhám)

Trong môi trường acid ure bị thuỷ phân tạo NH3

• Với NH3 (mùi khai)

NH3 + R – COOH → R – COONH3

Khi nhóm nguyên tử đính vào N có bản chất khác làm cho điện tử phân bố xung quanh Nitơ bị thay đổi, nhóm mang mùi khai bị biến dạng dần đến bị mất mùi hoặc yếu đi.

• Đối với trimetylamin (mùi tanh)

N ≡ (CH)3 + R – COOH (CH)3 – NH+ – OOC

R

H3C – N – CH3

CH3

+ R – COOH H3C – N+ – CH3

CH3

COO–

R

CH3 Nhóm mang mùi tanh

Mất mùi

• Mùi tanh còn do acid béo phân tử lượng cao hình thành. Acid béo này có tính chất khó bay hơi, nhưng lại dễ bị đa tụ ở nhiệt độ cao. Sau khi đa tụ tập hợp lớn chúng lại bị mất mùi. Do vậy, việc khử mùi cho dầu cá bằng phương pháp sục hơi áp lực cao, t0 cao là hiệu quả hơn cả.

e. Phương pháp dùng chất mùi này khử chất mùi khác

CH2OH

R – CH2OH

Cấu tạo của chất mùi trong tinh dầu

R’ – N – R’

R

* Khi tương tác với NH3

R – CH2OH → R’ – NH2 + H2O (trong đó R’ là R – CH2 –)

R – CH2OH + R – NH2 → R’ – CH2 – NH – R’ + H2O

R – CH2OH + R’ – CH2 – NH – R’ → R’ – CH2 – N – R’ + H2O

CH2

RThay R – CH2 bằng R’ – ta có công thức sản phẩm gọn hơn

H – N – H

H 3R – CH2OH 3H2O

R’ – N – R’

R’

Cuối cùng ta có thể thay ba hóa trị của Nitơ trong NH3 bằng 3 gốc R’. Ta có thể viết gọn như sau.

Như vậy sự phân bố điện tử trên nhóm mang mùi phân tử Nitơ đã bị thay đổi, từ đó làm cho NH3 bị mất mùi khai, hoặc yếu mùi khai.

R – CH2OH + R – CH2 – CH2 – N = (CH3)2 – H2O R – CH2 – CH2 – N

CH2

CH3

CH2

R

* Khi chất thơm của tinh dầu tương tác với TMA sẽ xảy ra quá trình phản ứng:

R – CH2OH + N ≡ (CH3)3 R – CH2 – CH2 – N = (CH3)2 – H2O

Tiếp tục phản ứng giữa phân tử chất thơm với sản phẩm trung gian

R – CH2OH + R – CH2 – CH2 – N

CH3

R

CH2

CH2

– H2O R – CH2 – CH2 – N

CH2

R

CH2

CH2

CH2

R

Đặt R’ bằng R – CH2 – CH2 – ta có thể viết gọn quá trình phản ứng như sau

R – CH2OH + N ≡ (CH3)3 N ≡ (R’)3

g. Khử mùi bằng hệ vi sinh vật

Nhờ có khả năng trao đổi chất của vi sinh vật có thể làm biến đổi các chất mang mùi và chúng mất mùi. Hiện nay việc khử mùi bằng phương pháp vi sinh (phương pháp EM) đang được áp dụng vào việc khử mùi nươc thải, chuồng trại… cơ chế của phương pháp còn đang tiếp tục nghiên cứu.

Dịch chiết trong các loại dung môi Cường độ mùi trung bình

Rượu 0.275x210

Dung dịch NaCl 0.9% 0.300x210

Sorbitol 0.450x210

Dầu ăn 0.350x210

Glycerin 0.500x210

Nước cất 0.350x210

Bảng 18. Cường độ mùi của các dịch chất mùi từ phế liệu tôm trong các dung môi khác nhau

6.3.5. Tách chiết chế phẩm mùi từ, vị từ phế liệu tôm, ghẹ

1. Khái quát chung về chất mùi tự nhiên của tôm, ghẹ và ý nghĩa của việc chiết rút chất mùi từ phế liệu tôm ghẹ.

2. Giới thiệu một số dung môi dùng để chiết chất mùi tôm, ghẹ tự nhiên.

Bảng 19. Hàm lượng nitơ của các dịch chiết chất mùi (gN/l) trong các dung môi khác nhau

Dịch chiết trong các loại dung môi

Mẫu tôm

NTS Naa

Rượu 61.25 0.327 1.574

Dung dịch NaCl 0.9% 62.789 0.1633 1.215

Sorbitol 59.21 0.175 1.647

Dầu ăn 54.94 0.239 1.423

Glycerin 52.79 0.182 1.695

Nước cất 60.67 0.309 1.612

3NHN

Bảng 20. thành phần amino acid tự do của dịch chiết chất mùi từ phế liệu tôm trong dung môi sorbitol, glycerin và muối sinh lý (μg/l)

STT Amino acid Glycerin Sorbitol Dung dich muối sinh lý1 Alanine 267.4 58.2 26.42 Glycerin 445.1 199.5 106.23 Aminobutyric acid 145.3 33.7 3.44 Valine 152.8 174.0 31.65 Leucine 189.1 41.0 32.36 Isoleucine 18.2 51.8 5.17 Norleucine 0.5 - -8 Threonine 61.5 23.5 10.59 Serine 138.4 11.1 4.810 Methionine 39.6 24.4 7.711 Aspartic acid 45.3 21.1 6.812 Phenylalanine 97.9 61.9 30.713 Hydroxyproline 36.2 2.8 16.714 Glutamic acid 17.8 5.2 7.915 Ornithine 11.3 4.9 15.516 Lysine 350.9 219.9 23.617 Histidine 1172.0 806.4 214.518 Tyrosine 3089.6 2291.9 508.819 Tryptophane 222.5 149.0 25.0Tổng cộng 6510.4 4180.3 1077.5

Bảng 20. Ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi, nhiệt độ, thời gian ly tâm và thời gian chiết đến cường độ mùi

Dung môiCác yếu tố

Tỷ lệ dung môi W/V

Cường độ mùi

Nhiệt độ (0C)

Cường độ mùiThời gian hoà tan (phút)

Cường độ mùi

Thời gian chiết (phút)

Cường độ mùi

1.4x27 4.8x25

Nước Rượu Sorbitol Dầu ăn NaCl Glycerin

2.4x27 2.4x26 1.2x27 2.8x27

55 60 65 65 60 60

1.6x27 6.4x25 2.8x27 3.2x26 1.8x27 3.2x27

15 15 15 20 15 20

15 15 20 20 15 15

2.4x27 7.2x25 3.2x27 5.2x26 2.2x27 3.6x27

2.8x27 8.8x25 3.6x27 5.6x26 2.4x27 4.0x27

Hình 51. Quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm hương vị tôm, cua, ghẹ từ phế liệu

Nguyên liệu

Rửa

Nghiền giã

Chiết rút

Dịch chiết

Li tâm

Phân tách lớp

Tận dụng SX chitin

T0 = -50-600C = 15h

Đông khô

Sản phẩm

Bao gói, bảo quản

Dung môi

Bã Hỗn hợp dầu + Sắc tố

Li tâm lần II Tách bột

Sấy chân không

Tận dụng sản xuất

Sản phẩm dạng bột

Documents

Các phản ứng cơ bản