Hóa học thực phẩm tiểu luận: sự tạo gel của protein

Hơn nữa, nước của lớp đơn phân này sẽ không đóng băng, không có khả năng hòa tan các chất tan, và gần như là một phần của chất rắn, + Nước liên kết yếu: có trạng thái tồn tại ở dạng hấp

ĐỀ 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

+ Là thành phần chủ yếu, bắt buộc

trong tế bào và trong cơ thể sống:

trong cơ thể người nước chiếm

65-70%

+ Là dung môi hòa tan nhiều chất

tan cần thiết cho các hoạt động

sống của tế bào

+ Là môi trường của các phản ứng

trong cơ thể

+ Là nguyên liệu cho các phản ứng

sinh hóa trong tế bào như: thủy

phân, hydrat hóa, phản ứng oxh

khử sinh học

+ Trao đổi nước: cơ thể sẽ được đào

thải được các chất dư thừa, cặn

bả, chất độc có hại

+ Nước giữ nhiệm vụ điều hòa thân

nhiệt và ôn định nhiệt độ cho cơ

thể

+ Nước là nguyên liệu cần thiếtkhông thể thiếu với công nghiệpthực phẩm

+ Nước dùng để nhào rửa, vậnchuyển, xử lí nguyên liệu, để chếtạo sản phẩm và các chất trongsản phẩm

+ Nước còn dùng để liên kết cácnguyên liệu và các chất trong sảnphẩm

+ Nước là thành phần chính của hầuhết các nguyên liệu trong sản xuấtthực phẩm

+ Là nguyên liệu chính của sảnphẩm bia, nước giải khác

+ Tham gia vào việc cấu tạo cấutrúc và trạng thái của các sảnphẩm chế biến

+ Là một dung môi tốt có khả nănghòa tan chất rắn

+ Nước làm tăng cường các quátrình sinh học như hô hấp, nảymầm, lên men

+ Nước tham gia đốt nóng, làm lạnhcác thiết bị, là chất tải nhiệt trongnồi 2 vỏ, nồi thanh trùng, nồi hấp

2 Các dạng cấu tạo của nước Phân tích sự ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trìnhliên hợp phân tử nước

Trang 14/ Sgk

3 Các kiểu liên kết của nước trong thực phẩm

- Liên kết hóa học, liên kết hóa lí, liên kết vật lí

4 Hoạt độ nước là gì? Hãy trình bày ý nghĩa của hoạt độ nước

- Trong sản xuất thực phẩm: nước có ảnh hưởng lớn

- Mỗi thực phẩm có một mức độ tiếp nhận” nước” khác nhau dưới tác động

 Hoạt độ nước : là chỉ tiêu đặc trưng cho mức độ tiếp nhận của thực phẩm đốivới sự tác động của khí quyển

Ý nghĩa: cho thấy lượng nước tự do tồn tại trong sản phẩm,

5 Phân biệt hoạt độ nước trong thực phẩm và độ ẩm tương đối trong thực phẩm Chomột thực phẩm có độ ẩm tương đối là 81%, hỏi hoạt độ nước trong thực phẩm đó làbao nhiêu?

- Hoạt độ nước của thực phẩm là tỷ số áp suất hơi bão hòa phía trên bề mặt thựcphẩm và áp suất hơi bão hào của nước nguyên chất P<P0 nên Aw <1

- Độ ẩm là hàm lượng tự do có trong thực phẩm (% nước tự do trong toàn bộ khốilượng sản phẩm )

- Aw=W/100=81/100=0.81

6 Đường đẳng nhiệt hấp thụ là gì? Hãy trình bày mối quan hệ giữa đường đẳng nhiệthấp thụ và trạng thái của nước trong thực phẩm Nêu tác dụng của đường đẳng nhiệthấp thụ

- Đường đẳng nhiệt hấp thụ là đường cong để chỉ lượng nước được giữ lại trong mộtloại thực phẩm

- Tác dụng của đường hấp thụ:

+ Cho biết trước sự biến đổi của sản phẩm đó trong quá trình xử lí chế biến haybảo quản: tách ẩm khi sấy, hút ẩm khi bảo quản, tái làm ẩm, thay đổi nhiệtđộ… có thể lường trước được mức độ hư hỏng

+ Cho phép thấy trước đượchoạt độ nước của một hỗn hợp các hợp phần có độ

- Có 2 dạng nước liên kết: lớp nước đơn phân liên kết bền và nước liên kết yếu.

+ Nước đơn phân liên kết bền : trạng thái nước tồn tại ở dạng liên kết bền

có độ hấp phụ mạnh và kém linh động nhất Vì vậy nước ở lớp này thì khó tách ra Hơn nữa, nước của lớp đơn phân này sẽ không đóng băng, không có khả năng hòa tan các chất tan, và gần như là một phần của chất rắn,

+ Nước liên kết yếu: có trạng thái tồn tại ở dạng hấp phụ, thẩm thấu, hydrat hóa của các hợp chất hòa tan ( như protein muối ) Các lớp nước liên kết đính liền vào các 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 bịtách ra hơn

8 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến chất lượng của thực phẩm

- Các quá trình oxy/ phản ứng sẫm màu sẽ làm biến đổi cấu trsuc, mùi vị tao đk cho các vsv phát triển nên là các quá trình đó diễn ra sẽ gây ảnh hưởng chất lượng thực phẩm

9 Dựa vào sơ đồ sau (Hình ) hãy phân tích ảnh hưởng của hoạt độ nước đến tốc độphản ứng oxy hóa chất béo/ sẫm màu do enzyme/ sẫm màu phi enzyme/ hư hỏng do

vi sinh vật

 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến tốc độ phản ứng OXH chất béo:

Nhìn đồ thị, thấy rằng khi hoạt độ nước thấp, tương ứng với vùng hình thành lớp đơn phân ở trên bề mặt sản phẩm, sự oxy hóa chất béo xảy ra mạnh mẽ Cùng với

sự tăng hoạt độ nước thì cường độ oxy hóa bị giảm và khi aw = 0,3 ; 0,4 thì cường

độ oxy hóa là cực tiểu Sau đó, cường độ oxy hóa lại bắt đầu tăng cho đến khi aw = 0,7 thì cường độ oxy hóa cực đại

 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến tốc độ phản ứng sẫm màu do enzyme:Các sản phẩm có hàm ẩm thấp do aw nằm dưới điểm uốn của vùng đơn tầng thì hoạt động của enzyme là cực bé hoặc coi như là không có vì nước tự do chưa đủ để thực hiện phản ứng Các sản phẩm có độ ẩm trung bình thì phản ứng enzyme là do hoạt

độ nước quyết định Hoạt động của phản ứng enzyme thường bắt đầu xuất hiện khi

aw > 0,75

 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến tốc độ phản ứng sẫm màu phi enzyme: Phản ứng melanoidin sẽ tăng trong khoảng hoạt độ nước 0,5 đến 0, 75 và đạt giá trịcực đại khi aw = 0,75 Sự tăng tốc sẫm màu khi aw =0,65 đến 0,7 Nếu hoạt độ nước lên trên 0,7 thì cường độ phản ứng giảm do nồng độ các chất tác dụng bị giảm xuống

 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến tốc độ hư hỏng do vi sinh vật:

Hoạt độ nước càng cao vi khuẩn phát triển càng mạnh

10 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến cấu trúc và trạng thái của sản phẩm thực phẩm

 Nước tương tác với nhóm NH3+, COO-, - CO – NH – của protein để tạo ra lớp

vỏ hydrat làm dung dịch protein có độ nhớt và độ hòa tan nhất định, nước cũng làm biến tính protein, làm phá hủy toàn bộ cấu trúc bậc cao, tạo ra sự biến đổi sâu sắc về lượng khiến cho protein khác với những chất khác Nhờ biến tính mà sau đó phân tử protein tương tác với nhau tạo thành mạng lưới

có trật tự gọi là gel, nghĩa là tạo ra cấu trúc mới cho thực phẩm như phomai, giò chả… Nước cũng ảnh hưởng đến khả năng tạo bọt của protein do cũng tạo ra một trạng thái cũng như kết cấu đặc trưng của nhiều sản phẩm thực phẩm chứa protein

 Nước còn ảnh hưởng đến khả năng tạo nhũ tương và khả năng tạo bọt củaprotein, từ đó tạo ra một trạng thái cũng như kết cấu đặc trưng của nhữngthực phẩm có chứa protein.

 Nước còn là chất hóa dẻo của tinh bột tạo độ dai, dẻo, độ đặc, độ trong, tạomàng, tạo sợi… cho nhiều sản phẩm thực phẩm

11 Các biện pháp làm giảm hoạt độ nước

- Khi nồng độ các chất hydrat hóa cao trong sản phẩm chúng sẽ hút nước làmgiảm lượng nước tự do  làm giảm hoạt độ nước

- Hợp chất hữu cơ glucose, glycerin và propylenglycol là ba hợp chất hữu cơthường được dùng để hạ thấp aw trong thực phẩm

- Đường nghịch đảo là tác nhân làm giảm aw quan trọng trong một số bánh kẹ.NaCl, sucrose là chất làm ấm được sử dụng rộng rãi và lâu hơn cả,propylenglycol cũng là chất làm ấm thực phẩm rất tốt vì tự nó cũng có tínhchất chống VSV

- Các thực phẩm chứa tinh bột: gia nhiệt  tinh bột bị hồ hóa, trương nở dung dịch có độ nhớt cao  giảm hoạt độ nước

- Sản phẩm chứa protein: các sợi protein tương tác với nhau tạo ra cấu trúc geltrương đầy nước  làm giảm hoạt độ nước

- Hoạt độ nước cũng có thể giảm do lực mao dẫn Nước bị nhốt trong maodẫn là nước tự dom còn nươc trong thành mao quản là nước kiên kết, khilàm ẩm đều đặn thì áp suất hơi nước trên các lỗ hỏng sẽ thấp hơn áp suấttrên bề mặt phẳng

- Hoạt độ nước của thực phẩm cũng được thay đổi bằng pp gia công

- Protein là chất có khả năng tạo cấu trúc, tạo hình khối, tạo trạng thái cho cácsản phẩm thực phẩm

- Protein còn gián tiếp tạo ra chất lượng cho các sản phẩm

- Protein còn có khả năng định mùi tức là khả năng giữ hương được lâu bềncho sản phẩm

- Protein được sử dụng để tăng cường giá trị dinh dưỡng và cải thiện các tínhchất chức năng của protein thực phẩm

2 Trình bày cấu tạo của acid amin Phân loại acid amin

- Cấu tạo của Acid amin gồm một nhóm amine và một nhóm cacbonxyl

Nhóm 4: Amide của amino acid

dicarboxylic – 2 acid amin

Nhóm 5: Acid amin chứa S – 3 acid amin

Nhóm 6: Acid amin nhân thơm – 2 acid

amin

Nhóm 7: Acid amin dị vòng – 2 acid amin

Acid amin thay thế: Glycine, Alanine,

Serine, Cysteine, Proline, Tyrosine, Asparagine, Glutamine, Acid aspartic, Acidglutamic

Acid amin không thay thế: tự bản thân

sinh vật không tự tổng hợp được cho bản thân

Người lớn: 8 acid amin không thay thế:

Valine, Leucine, Isoleucine, Threonine, Methionine, Lysine, Phenylalanine, Tryptophane

Trẻ em: thêm 2 acid min cần thiết là

Arginine và Histidine

3 Phân biệt các bậc cấu trúc của phân tử protein? Bậc cấu trúc nào thể hiện cơ sở ditruyền của loài? Các enzyme xúc tác phản ứng thường có cấu trúc bậc mấy? Giảithích

- Cấu trúc bậc 1 của protein được quy định bởi số lượng, thành phần và trình

tự sắp xếp các gốc amino acid trong mạch polypeptide Cấu trúc này đượcgiữ vững nhờ liên kết peptide ( là liên kết đồng hóa trị )

- Cấu trúc bậc 2 là cấu trúc không gian của các amino acid gần nhau trongmạch polypeptide, cấu trúc này được cấu tạo nen bởi các liên kết Hydrogiữa các liên kết peptide ở gần kề nhau, cách nhau một khoảng xác định.Cấu trúc bậc 2 chỉ cho biết cấu trúc không gian từng phần của mạchpolypeptide

- Cấu trúc bậc 3 của protein là tương tác không gian giữa các gốc amino acid

ở xã nhau trong mạch polypeptide, là dạng cuộn lại trong không gian củatoàn mạch polypeptide

- Cấu trúc bậc 4 là cấu trúc không gian của các phân tử protein có chứa từ 2mạch polypeptide trở lên Mỗi mạch polypeptide là một tiểu đơn vị

- Bậc cấu trúc một thể hiện cơ sở di truyền của loài

- Các enzyme xúc tác phản ứng thường có cấu trúc bậc 3

4 Trình bày một số tính chất hoá lý quan trọng của protein và ứng dụng?

- Khối lượng và hình dạng

- Tính chất lưỡng tính

- Tính quang học

- Tính hòa tan và kết tủa

5 Tính năng công nghệ là gì? Protein có những tính năng công nghệ nào nổi bật đượcứng dụng trong công nghệ thực phẩm?

Tính năng công nghệ là tập hợp các tính chất lý, hóa đk áp dụng trong công nghệ chếbiến thực phẩm

- Những tính năng công nghệ của protein:

+ Khả năng tạo gel : làm giò lụa, pho mát+ Khả năng tạo bột nhão: làm bánh mì+ Khả năng tạo màng:

+ Khả năng nhũ hóa : xúc xích, sữa, kem+ Khả năng tạo bọt : bọt bia, kem ướp lạnh+ Khả năng cố định mùi:

6 Phân tích tính năng tạo bột nhão của bột mì: điều kiện, cơ chế và ứng dụng

Ứng dụng: Bột nhão có tính cố kết, dẻo và giữ khí, để cuối cùng khi gia nhiệt thìhình thành 1 cấu trúc xốp cho bánh mì

7 Thế nào là kết tủa thuận nghịch, kết tủa không thuận nghịch? Yếu tố nào có thể dẫnđến hiện tượng trên

- Kết tủa thuận nghịch là sau khi loại bỏ các yếu tố gây kết tủa, protein lại cóthể trở thành dung dịch keo bền như trước

- Kết tủa không thuận nghịch là sau khi loại bỏ các yếu tố gây kết tủa, proteinkhông có khả năng tạo thành dung dịch keo như trước hoặc không có khảnăng tan trong nước, đồng thời protein bị mất hoạt tính sinh học

- Tăng nhiệt độ sẽ loại bỏ lớp màng nước sẽ dẫn đến sự kết tủa protein

8 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

- Dưới tác dụng của các tác nhân vật lí ( tia cực tím, sóng siêu âm, khuấy cơhọc ) hoặc hóa học ( acid, kiềm mạnh, muối kim loại mạnh, tannin), protein

bị biến đổi các cấu hình bậc 2,3,4, không bị phá hủy cấu trúc bậc nhất, kèmtheo các tính chất tự nhiên ban đầu của nó cũng bị mất đi, hiện tượng đó gọi

là sự biến tính của protein

- Tác nhân:

+ Nhiệt độVD: Dưới tác dụng của nhiệt độ thì phân tử protein giãn mạch+ Xử lí cơ học

VD: nhào trộn hoặc cán bột mì, tạo ra lực cắt làm biến tính protein+ Các bức xạ tia cực tím

VD: mức năng lượng đủ cao làm đứt được các cầu disulfide+ Phần lớn protein bị biến tính khi ở pH quá cao hoặc quá thấp+ Các ion kim loại kiềm

VD: các ion KL chuyển tiếp như Cu, Fe, Hg, Ag phản ứng 1 cách nhanhchóng với protein

+ Các dung môi hữu cơ

9 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

10 Cho công thức của mạch oligopeotide, yêu cầu vẽ công thức sản phẩm tạo thành khithủy phân oligopeptide hoàn toàn, và không hoàn toàn

Ví dụ: Mạch tripeptide có công thức Alanine-Glycine-Leucine, vẽ công thức sảnphẩm tạo thành khi thủy phân không hoàn toàn/ hoàn toàn tripeptide trên

CHƯƠNG 3 GLUCIDE

1 Nêu vai trò sinh học của glucide đối với cơ thể và vai tr công nghệ của nó trong sảnxuất thực phẩm Cho ví dụ minh họa

Đối với cơ thể Trong sản xuất thực phẩm

- Tham gia cấu tạo DNA,RNA, glycoprotein

- Thành phần cấu tạo thành tếbào(cellulose,

hemicellulose, protopectin)

- Cung cấp các chất trao đổi

- Làm nguyên liệu cho các quytrình chế biên thực phẩmrượu, bia, nước giải khát,

- Tạo kết cấu, cấu trúc cho sảnphẩm : tạo sợi, tạo màng( miến, mì, bánh tráng), tạo

độ đặc, độ đàn hồi( giòi

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)

Theo cấu tạo hóa học ta sẽ có 3 nhóm :

- MonoSaccharide (MS): có chứa 1 gốc đường

- Lactose : có công thức phân tử là C12H22O11 được cấu tạo từ 1 phân tử b-Dgalactose và một nhóm phân tử D glucose nhờ liên kết 1,4 glucoside phân tử glucose có thể có ở dạng a hoặc b Trong phân tử lactose còn 1 nhóm OH glucoside nên vẫn có tính khử Lactose thuộc nhóm đường ít ngọt Lactose có mặt trong tất cả các loại sữa nên gọi là đường sữa Cơ thể hấp thu lactose nhờ enzym latse Lactose khó bị thủy phân bằng acid

hơn saccharose ,để thủy phân phải đun sôi với acid và không xảy ra sự nghịch đảo

- Saccharose: có công thức là C12H22O11 được cấu tạo từ 1 phân tử glucose và phân tử b-D-fructose liên kết với nhau nhờ 2 nhóm OH glucoside của chúng ở vị trí 1,2 vì vậy saccharose không có tính khử saccharose là loại đường phổ biến trong thiên nhiên ,có nhiều trong củ cải ,đường mía ,thốt nốt và ở lá ,thân ,rễ ,quả của nhiều loại cây thực vật Trong mía sacchrose chiếm gần như toàn bộ thành phần chất khô nên còn gọi là đường mía Saccharose bị thủy phân thành glucose và frutose bởi enzym invertase hoặc acid ở nhiệt độ cao Q úa trình này còn gọi là quá trình nghịch đảo đường

a-D-4 Phân biệt đường aldose và đường cetose Cho ví dụ minh họa (tên, công thức phân tử,công thức cấu tạo)

+ Là hợp chất hữu cơ mà phân tử có

nhóm -CHO liên kết với gốc

Hidrocacbon, với H hoặc với nhau.

+ Ví dụ: Đimetyl xeton (Axeton)CTPT: CH3COCH3

- 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,

- Disaccharide không có tính khử: Saccharose

- Cấu tạo Saccharose: gồm 1 gốc α-Glucose và 1 gốc β-Fructose nối nhaubằng 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 quátrình 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, nêuđiều kiện xảy ra phản ứng, ưu điểm của đường nghịch đảo trong công nghệ thựcphẩm

- Đường nghịch đảo là sản phẩm khi thủy Saccharose thành Glucose vàFructose 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