NƯỚC1.Vai trò của nước trong đời sống và trong sản xuất thực phẩm TL: -Vai trò của nước trog đời sống: + Tham gia trong quá trình quang hợp + Điều hòa nhiệt độ cơ thể + Bôi trơn các khớ
Trang 1ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP HÓA HỌC THỰC PHẨM DÀNH CHO HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY CHƯƠNG 1 NƯỚC
1.Vai trò của nước trong đời sống và trong sản xuất thực phẩm
TL: -Vai trò của nước trog đời sống:
+ Tham gia trong quá trình quang hợp
+ Điều hòa nhiệt độ cơ thể
+ Bôi trơn các khớp
+ Giữ ấm cho miệng, mắt và mũi
+ Bảo vệ mô và nội tạng
+ Giúp thận và gan loại bỏ chất bẩn
+ Đưa dinh dương và oxi đến các tế bào
+ Hòa tan muối khoáng và các chất cho cơ thể…
- Trong sản xuất thực phẩm:
+ Nước dùng để nhào rửa, vận chuyển, xử lý nguyên liệu, để chế tạo sản phẩm và các chất trong sản phẩm
+ Nước còn dùng để liên kết các nguyên liệu và các chất trong sản phẩm
+ Nước là thành phần chính của hầu hết các nguyên liệu trong sản xuất thực phẩm+ Nước là nguyên liệu chính của sản phẩm bia, nươc giải khát,…
+ Nước tham gia trực tiếp vào phản ứng hóa học
2 Các dạng cấu tạo của nước Phân tích sự ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình liên hợp phân tử nước.
TL: - Các dạng cấu tạo của nước:
+ Ở thể hơi, nước ở dạng đơn phân
+ Ở thể rắn, trong nước đá các phân tử nước được sắp xếp thành mạng lưới tinh thể và mỗi phân tử nước được bao quanh bởi 4 phân tử nước khác, với liên két hydro
Trang 2+ Ở trạng thái lỏng, cấu trúc tứ diện vẫn được duy trì cục bộ và tồn tại đồng thời với nướcdạng phân tử có mật độ lớn.
- Sự ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình liên hợp phân tử nước:
+ Sự không bền vững giữa của các liên hợp phân tử nước khiến nước có độ nhớt thấp + Nhiệt độ làm thay đổi tốc độ dao động của phân tử nước và làm ảnh hưởng đến quá trình liên hợp của nước
+ Các chất điện ly như Na+, K+, Cl- có khả năng hydrat hóa mạnh dẫn đến số lượng liên kết hydro giữa các phân tử nước giảm mạnh, trạng thái liên hợp phân tử nước bị phá vỡ + Các chất không phân cực làm tang liên kết hydro, trạng thái liên hợp phân tử nước bềnvững
3 Các kiểu liên kết của nước trong thực phẩm.
4 Hoạt độ nước là gì? Hãy trình bày ý nghĩa của hoạt độ nước.
TL: - Hoạt độ nước (ký hiệu là aw) là lượng nước tự do tồn tại trong sản phẩm hoặc
vật chất Nó được xác định như là tỷ lệ giữa áp suất bay hơi của nước trong vật chất chia cho áp suất bay hơi của nước tinh khiết ở cùng điều kiện nhiệt độ
- Ý nghĩa: hoạt độ của nước là nhân tố quan trọng đến thời hạn sử dụng, độ an toàn, màu sắc, mùi vị và độ bền của các sản phẩm thực phẩm trong khi những yếu tố khác như nhiệt
độ, độ ph… có thể ảnh hưởng đến sự phát triển nhanh của vi khuẩn
Hoạt độ là nhân tố quan trọng trong việc kiểm soat sự hủy hoại thực phẩm, hoạt độ
có thể kiềm hãm sự phát triển của vi khuẩn; quyết định độ hoạt động của enzyme và vitamin trong thực phẩm Ngoài ra hoạt độ còn tác động đến sự hiệu nghiệm và độ đặc của dược phẩm
Trang 35 Phân biệt hoạt độ nước trong thực phẩm và độ ẩm tương đối trong thực phẩm Cho một thực phẩm có độ ẩm tương đối là 81%, hỏi hoạt độ nước trong thực phẩm
đó là bao nhiêu?
TL: - Hoạt độ nước (ký hiệu là aw) là lượng nước tự do tồn tại trong sản phẩm hoặc
vật chất Nó được xác định như là tỷ lệ giữa áp suất bay hơi của nước trong vật chất chia cho áp suất bay hơi của nước tinh khiết ở cùng điều kiện nhiệt độ
- Độ ẩm tương đối (W): là hàm lượng nước tự do trong thực phẩm Đơn vị là % nước tự
do trong toàn bộ khối lượng sản phâm thực phẩm (xác định bằng phương pháp sấy tới khối lượng không đổi)
- aw = = =0,81 <1
6 Đường đẳng nhiệt hấp thụ là gì? Hãy trình bày mối quan hệ giữa đường đẳng nhiệt hấp thụ và trạng thái của nước trong thực phẩm Nêu tác dụng của đường đẳng nhiệt hấp thụ.
TL: - Đường đẳng nhiệt hấp thụ (hoặc phản hấp thụ) là đường cong để chỉ lượng
nước được giữ bởi một thực phẩm nào đó, khi ở điều kiện cân bằng và tại một nhiệt độ xác định, phụ thuộc vào độ ẩm tương đối của khí quyển bao quanh Hay ngược lại, nó chỉ
áp suất hơi gây ra bởi nước của một thực phẩm phụ thuộc vào hàm lượng nước của chính thực phẩm đó
- Mối quan hệ giữa đường đẳng nhiệt hấp thụ và trạng thái của nước trong thực phẩm:
- Tác dụng của đường đẳng nhiệt hấp thụ:
+ Cho biết sự biến đổi của sản phẩm đó trong quá trình xử lý chế biến hay bảo quản: tách ẩm khi sấy, hút ẩm khi bảo quản, tái làm ẩm, thay đổi nhiệt độ… có thể lường trước mức độ hư hỏng
+ Cho phép thấy trước hoạt độ nước của một hỗn hợp gồm các hợp phần có độ ẩm khác nhau
+ Có khả năng biết trước sự biến đổi của một thực phẩm khi sử lý hoặc bảo quản trong các điều kiện khác nhau
7 Cho thực phẩm A có đường đẳng nhiệt hấp phụ như sau (Hình), tại 1 thời điểm, thực phẩm A đo được giá trị hoạt độ nước là 0,56 Hỏi trong thực phẩm A có thể có những dạng nước liên kết nào? Nêu đặc điểm của các dạng nước liên kết đó.
TL:- Thực phẩm A có dạng nước liên kết yếu.
- Đặc điểm của dạng nước liên kết yếu: có hoạt độ nước aw nằm trong khoảng 0,33 đến 0,75 tương ứng với trạng thái nước tồn tại ở dạng hấp thụ, thẩm thấu, hydrat hóa của các hợp chất hòa tan (như protein, muối) Các nước liên kết dính liền vào
Trang 4các lớp đơn phân qua cầu trung gian là liên kết hydro Độ bền liên kết không cao, các phân tử nước linh động hơn, dễ bị tách ra hơn
8 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến chất lượng của thực phẩm.
TL: - Ảnh hưởng của hàm lượng nước đến phản ứng oxy hóa chất béo
- Ảnh hưởng của hoạt độ đến phản ứng sẫm màu phi enzyme
-Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến phản ứng enzyme trong các sản phẩm thực phẩm
- Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến sự phát triển của vi sinh vật
-Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến tính chất lưu biến của thực phẩm
- Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến giá trị các vitamin
9 Dựa vào sơ đồ sau (Hình ) hãy phân tích ảnh hưởng của hoạt độ nước đến tốc độ phản ứng oxy hóa chất béo/ sẫm màu do enzyme/ sẫm màu phi enzyme/ hư hỏng do
vi sinh vật
TL:- Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến tốc độ oxy hóa chất béo:
+ Khi aw > 0,3 tạo lớp nước hấp thụ trên bề mặt sản phẩm hạn chế sự xâm nhập của oxy quá trình oxy hóa giảm
+ aw > 0,5 sự oxy hóa tăng là do khối lượng khuếch tán dễ dàng
- Ảnh hưởng đến phản ứng của enzyme: Hoạt động của phản ứng enzyme thường bắt đầuxuất hiện khi aw > 0,45
- Sẫm màu phi enzyme:
+ Sự sẫm màu thường xảy ra đối với những sản phẩm có hàm ẩm thấp hoặc trung bình (aw > 0,5)
+ Để giảm mức độ sẫm màu trong các sản phẩm có hoạt độ nước từ 0,6-0,8 bằng cách
sử dụng glyxerin như là chất làm ẩm có thể làm aw từ 0,75 xuống 0,65; từ 0,5 đến 0,4.-Hư hỏng do VSV :mật độ và chủng loại VSV phụ thuộc nhiều vào hoạt độ nước:
Trang 5- Nước làm biến tính protein, tạo cấu trúc gel (phomat, giò…)
- Ảnh hưởng đến kha năng tạo nhũ tương và tạo bọt của protein
- Nước làm chất hóa dẻo của tinh bột, tạo độ dai, độ trong, tạo mạng, tạo sợi…
11 Các biện pháp làm giảm hoạt độ nước.
TL: Sấy khô, đông lạnh, nướng, phơi nắng, ướp muối vào thực phẩm.
CHƯƠNG 2 PROTEIN
1.Nêu chức năng sinh học và vai trò của protein trong công nghệ sản xuất thực phẩm?
TL: - Chức năng sinh học trong công nghệ sản xuất thực phẩm:
+ Xúc tác phản ứng hóa học(enzyme), xây dựng tế bào và mô(protein cấu trúc), bảo vệ
cơ thể (kháng thể)
+ Điều hòa, dự trữ chất dinh dưỡng, vận tải, vận động, sinh năng lượng, dẫn truyền xung thần kinh
- Vai trò của protein trong công nghệ sản xuất thực phẩm:
+ Protein là chất có khả năng tạo cấu trúc, tạo hình khối, tạo trạng thái cho các sản phẩmthực phẩm
+ Protein có khả năng cố định mùi tức, giữ hương, giữ bọt…
Protein concentrate: protein được thu nhận bằng cách trích ly từ nguyên liệu
Protein isolate: protein được trích ly, sau đó đông tụ nhiệt hoặc kết tủa đẳng nhiệt
Protein được dùng để tăng cường giá trị dinh dưỡng và cải thiện các tính chất chứcnăng của protein thực phẩm
+ Trong công nghiệp, protein cần được tinh sạch, làm giàu
2 Trình bày cấu tạo của acid amin Phân loại acid amin.
TL: - Cấu tạo:
+ Là cấu tử cơ bản của protein
+ Là những hợp chất hữu cơ mạch thẳng hoặc mạch vòng trong phân tử có chứa ít nhấtmột nhóm amine (-NH2) và một nhóm carboxul (-COOH)
- Phân loại acid amin:
+ Phân loại theo cấu tạo
+ Phân loại theo khả năng điện tích
Trang 6+ Phân loại dựa vào giá trị dinh dưỡng
3 Phân biệt các bậc cấu trúc của phân tử protein? Bậc cấu trúc nào thể hiện cơ sở
di truyền của loài? Các enzyme xúc tác phản ứng thường có cấu trúc bậc mấy? Giải thích.
TL: - Phân biệt các bậc cấu trúc của phân tử protein:
+ Bậc 1: cấu trúc bậc 1 của protein được quy định bởi số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp các gốc aa trong mạch polypeptide Cấu trúc này được giữ vững nhờ liên kết peptide
+ Bậc 2:
Là cấu trúc không gian của các amino acid ở gần nhau trong mạch polypeptide
Được tạo bởi các liên kết hydro giữa các liên kết peptide ở gần kề nhau, cách nhau một khoảng xác định
Gồm 2 dạng: dạng xoắn là xoắn và cấu trúc gấp nếp
+ Bậc 3:
Cấu trúc xoắn tiếp tục cuộn tròn, sắp xếp lại khoảng cách không gian giữa các
aa, bên trong chứa các aa kỵ nước, bên ngoài có các aa ưa nước
Các liên kết: lực Van der Waals, liên kết ion, liên kết cầu disulfide (-S-S-), liên kết hydro giữa các mạch bên của các gốc aa
+ Bậc 4:
Là cấu trúc không gian của các phân tử protein có chức từ 2 mạch polypeptide trở lên
Mỗi mạch polypeptide là một tiểu đơn vị (subunit)
Các tiểu đơn vị liên kết với nhau nhờ các tương tác như lực Van der Waals, liênkết ion, liên kết hydro, tương tác kỵ nước
Khi các tiểu đơn vị phân ly, hoạt tính sinh học của protein sẽ thay đổi và mất hoàn toàn
- Bậc 1 thể hiện cơ sở di truyền của loài
- Các enzyme xúc tác phản ứng thường có bậc 3, bậc 4
Giải thích: vì
4 Trình bày một số tính chất hoá lý quan trọng của protein và ứng dụng?
TL: - Tính chất hóa – lý quan trọng của protein:
Tính tan của protein
Trang 7 Tính hydrat hóa của protein
Khả năng hóa tan của protein
Độ nhớt của dung dịch protein
Hằng số điện môi của dung dịch protein
Tính chất điện ly của protein
Biểu hiện quang học của protein
Kết luận thuận nghịch và không thuận nghịch của protein
Biến tính protein
Khả năng tạo nhũ của protein
Các tính chất tạo bọt của protein
Khả năng cố định mùi của protein
- Ứng dụng: làm thức ăn, ngoài ra còn dùng trong công nghệ dệt (len, tơ tằm), da mĩ nghệ(sừng, ngà),…
5 Tính năng công nghệ là gì? Protein có những tính năng công nghệ nào nổi bật được ứng dụng trong công nghệ thực phẩm?
TL: Protein có những tính năng công nghệ là
- Khả năng tạo gel
- Khả năng tạo bột nhão
- Khả năng tạo màng
- Khả năng nhũ hóa
- Khả năng tạo bọt
- Khả năng cố định mùi
6 Lấy 1 ví dụ về tính năng tạo gel của protein, phân tích quá trình tạo gel và các yếu
tố ảnh hưởng đến quá trình tạo gel.
TL: VD: giò lụa, giò cá, pho mát, banh mỳ,….
- Qúa trình tạo gel: khi các phân tử protein bị biến tính tập hợp lại thành một mạng lưới không gian có trật tư gọi là sự tạo gel
- Yếu tố ảnh hưởng:
+ Nhiệt độ: nhiệt độ thấp tạo nhiều liên kết hydro => gel bền hơn
+ Acid hóa hoặc kiềm hóa nhẹ -> pH pl => gel tạo thành chắc hơn
+ Các chất đồng tạo gel như các polysaccharide làm cầu nối giữa các hạt => gel có độ cứng, độ đàn hồi cao hơn
Trang 87 Phân tích tính năng tạo bột nhão của bột mì: điều kiện, cơ chế và ứng dụng TL:- Điều kiện:
- Cơ chế:
- Ứng dụng: làm bánh
8 Thế nào là kết tủa thuận nghịch, kết tủa không thuận nghịch? Yếu tố nào có thể dẫn đến hiện tượng trên.
TL:- Kết tủa thuận nghịch là sau khi loại bỏ các yếu tố gây kết tủa, protein lại có thể
trở thành dung dịch keo bền như trc
- Kết tủa không thuận nghịch: sau khi loại bỏ các yếu tố gây kết tủa, protein không có
khả năng tạo thành dung dịch keo như trc, hoặc không có khả năng tan lại trong nước, đồng thời protein bị mất hoạt tính sinh học
-Yếu tố dẫn đến hiện tượng trên là
+ yếu tố gây tủa không thuận nghịch là đun sôi dung dịch protein
+ yếu tố gây tủa thuận nghịch
9 Thế nào là biến tính protein? Các tác nhân nào có khả năng gây nên biến tính protein Mỗi tác nhân cho một ví dụ.
TL: - Biến tính protein: là bất kỳ thay đổi nào trong cấu trúc bậc 2, bậc 3 hoặc bậc 4
mà không đi kèm bởi sự đứt gãy các liên kết peptide trong cấu trúc bậc 1 Các cấu trúc cuối cùng sau khi biến tính có thể là chuỗi polypeptide duỗi xoắn hoàn toàn( cuộn xoắn ngẫu nhiên) hoặc duỗi xoắn từng phần
- Các tác nhân có khả năng gây nên biến tính protein:
+ Nhiệt độ
+ Xử lý cơ học
+ Các bức xạ tia cực tím
+ độ ph quá cao hoặc quá thấp
+ Các ion kim loại kiềm chỉ tác dungh một cách hạn chế
+ phần lớn các dung môi hữu cơ là những tác nhân biến tính của protein
10 Cho công thức của các acid amin, yêu cầu vẽ các mạch oligopeptide có thể tạo thành Ví dụ: vẽ công thức của tripeptide có thể tạo thành từ Alanine, Glycine, Leucine.
Trang 9TL: -Vai trò dinh dưỡng của glucide:
+ Cấu tạo: DNA, RNA, glycoprotein,cellulose, hemicellulose, protopectin,…(ở thực vật); chitin( ở giáp xác)
+ Cung cấp các chất trao đổi trung gian: thể hiện rõ trong quá trình trao đổi chất + Cung cấp năng lượng: cung cấp 50%-60% số calo cần thiết cho hoạt động sống hằng ngày Một gram glucide cung cấp khoảng 4,1kcal
- Vai trò trong công nghệ chế biến thực phẩm:
+ Tạo kết cấu, cấu trúc cho sản phẩm:
Tạo sợi, tạo màng ( miến, mì, bánh tráng)
Tạo độ đặc, độ đàn hồi( giò lụa, mứt đông)
+ Nguyên liệu cho các quy trình chế biến: rượu bia, nước giải khát, bột ngọt
+ Tạo thành các yếu tố chất lượng cho sản phẩm:
Tạo vị ngọt, tạo vị chua cho yaourt( lên men lactic)
Tạo màu sắc, mùi thơm, cố định mùi, giữ ẩm,…
2 Dựa vào thành phần cấu tạo, glucide được phân thành mấy nhóm? Mỗi nhóm hãy nêu 2 ví dụ minh họa (tên gọi, công thức phân tử).
TL: Phân thành 3 nhóm:
- Monosaccharide(MS): có chứa 1 gốc đường
VD: glucose, fructose C6H12O6
- Oligosaccharide(OS): chứa 210 gốc đường
VD: Maltose VÀ Lactose:C12H22O11
Trang 10- Polysaccharide(PS): chứa trên 10 gốc đường
VD: tinh bột C6H12O6, cellulose (C6H10O5)n
3 Nêu cấu tạo, tính chất, nguồn gốc của các MS quan trọng như glucose, fructose, galactose.
Trang 11• Saccharose (sucrose) có công thức phân tử:C12H22O11
• Được cấu tạo từ một phân tử -D-glucose và một phân tử -D-fructose lk với nhau nhờ 2 nhóm OH glucoside của chúng ở vị trí 1,2,
• Được cấu tạo từ 1 phân tử -D galactose và 1 phân tử D-glucose nhờ lk 1,4
glucoside (phân tử glucoside có thể ở dạng hoặc ).Trong phân tử lacose còn một nhóm OH glucoside
Trang 12-Cấu tạo Saccharose: gồm 1 gốc α-Glucose và 1 gốc β-Fructose nối nhau bằng liên kết 1,2- Glicozit.
-Tính chất vật lý:
+ Là chất kết tinh không màu, ngọt, dễ tan trong nước
+ Có nhiều trong tự nhiên: mía, củ cải đường, hoa thốt nốt
+ Có nhiều dạng: đường phèn, đường cát, đường tinh luyện
-Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm: dùng làm thức ăn, dùng trong quá trình sản xuất bánh kẹo, nước giải khát trong công nghiệp thực phẩm
7 Đường nghịch đảo đường là gì? Viết phương trình tạo thành đường nghịch đảo, nêu điều kiện xảy ra phản ứng, ưu điểm của đường nghịch đảo trong công nghệ thực phẩm.
TL: -Đường nghịch đảo là sản phẩm khi thủy Saccharose thành Glucose và Fructose
bởi enzyme invertase hoặc acid ở nhiệt độ cao
-Phương trình:
C12H22O11 + H2O -> C6H12O6 + C6H12O6 (Glucose) (Fructose)
-Điều kiện xảy ra phản ứng:
- Ưu điểm trong công nghệ thực phẩm
+ Tăng lượng chất khô khoảng 5,26%
+ Tăng vị ngọt
+ Tăng độ hòa tan của đường, tránh hiện tượng kết tinh lại
+ Có tính hút ẩm cao làm nền bánh kẹo, giữ ẩm, gây dính
8 Nêu cấu tạo, nguồn gốc, tính chất của các PS quan trọng: tinh bột, glycogen, cellulose, hemicellulose, pectin, chitin.