Biến Đổi Glucide Trong Quá Trình Chế Biến Và Bảo Quản Thực Phẩm.pdf

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Biến đổi glucide trong quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm Dao Trong Nguyen, Do Ngoc Bich 1 Định nghĩa Carbohydrat là một chất hữu cơ[.]

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Biến đổi glucide trong quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm

Dao Trong Nguyen, Do Ngoc Bich

1 Định nghĩa

Carbohydrat là một chất hữu cơ có chứa 3 nguyên tố là cacbon (C), oxi (O) và

Cn(H2O)m (trong đó m và n là các số tự nhiên khác không, có thể bằng hoặc khác

nhau) Đây là một nhóm phổ biến nhất trong bốn nhóm phân tử sinh học chính Chúng có nhiều vai trò quan trọng trong các cơ thể sống như tích trữ và vận chuyển năng lượng (như tinh bột, glycogen) và các thành phần cấu trúc (như cellulose trong thực vật và chitin trong động vật) Thêm vào đó, carbohydrat

và các dẫn xuất của nó có vai trò chính trong quá trình làm việc của hệ miễn dịch, thụ tinh, phát bệnh và sinh học phát triển

2 Vai trò

 Cung cấp năng lượng cho cơ thể: Đây là vai trò chính, nó chiếm 55 – 65% tổng năng lượng

glucid làm giảm phân huỷ protein

cholesterol…

thiếu Glucid sẽ khiến cơ thể mệt mỏi, không đủ năng lượng để thực hiện những hoạt động thường ngày Song sử dụng quá nhiều Glucid cũng gây nên nhiều vấn đề về sức khỏe, trong đó có béo phì Do lượng Glucid dư thừa sẽ chuyển hoá thành mỡ để dự trữ năng lượng Ngoài ra, tiểu đường cũng là một trong những vấn đề có thể gặp phải ở người sử dụng lượng Glucid quá nhiều

3 Phân loại các loại chất bột đường

4 Biến đổi Glucide trong quá trình chế biến thực phẩm

4.1 Phản ứng Maillard và những ứng dụng trong chế biến thực phẩm

Một trong những phản ứng tạo ra mùi vị quan trọng nhất trong nấu ăn là phản ứng Maillard Đôi khi nó được gọi là “phản ứng tạo màu nâu”, nhưng gọi thế thì chưa đầy đủ Thịt nấu chín, hải sản, và các loại thực phẩm giàu protein khác trải qua phản ứng Maillard làm biến thành màu nâu, nhưng có những phản ứng khác cũng gây ra màu nâu Phản ứng Maillard tạo ra sắc tố màu nâu trong sản phẩm theo một

định, sau đó chúng tự sắp xếp trong vòng liên kết và phản xạ ánh sáng vào mắt thành màu nâu

Bước 1: Tất cả đều bắt đầu với đường và protein / axit amin Chúng phản ứng và

tạo thành một hợp chất

Bước đầu tiên của cơ chế phản ứng Maillard Trong bước này, một đường (trong trường hợp này là glucose) phản ứng với một nhóm amin (có thể được gắn vào protein) để tạo thành hợp chất Amadori Tất cả bắt đầu với đường và nhóm amin tạo thành một phân tử Một phân tử này sau đó tách nước trước khi chuyển vị lại thành hợp chất Amadori

Bước 2: Các phân tử này phản ứng thêm để tạo thành các hợp chất thơm

Hình 4.1 Cấu tạo Maillard

Phân tử ở ngoài cùng bên trái là hợp chất Amadori từ phản ứng trước đó Nếu phân

tử này ở trong môi trường axit (do đó có H+) thì phản ứng này có thể xảy ra Nó sẽ dẫn đến sự hình thành một phân tử có hai phân tử oxy liên kết đôi Nó sẽ phụ thuộc vào điều kiện có bao nhiêu nhóm -OH còn lại, điều này phụ thuộc vào cơ chế và điều kiện Nhiều nhóm -OH hơn có thể tách ra ở dạng nước

Một khi các phân tử này với hai nguyên tử oxy liên kết đôi đã được hình thành, chúng có thể tham gia vào phản ứng Strecker Trong quá trình phản ứng Strecker, các phân tử thơm được hình thành và sự thay đổi trong các con đường phản ứng cũng bắt đầu tăng mạnh

Bước 3: Ở bước cuối cùng, các phân tử phức tạp lớn, melanoidin được hình

thành Những thứ này cuối cùng sẽ tạo cho sản phẩm một màu nâu

Ứng dụng của phản ứng Maillard

Trong các sản phẩm thực phẩm đều có chứa đường và axitamin ở các hàm lượng khác nhau do đó phản ứng Maillard rất phổ biến trong quá trình sản xuất và bảo quản thực phẩm Tùy thuộc vào yêu cầu về tính chất cảm quan của từng sản phẩm

mà người ta tạo điều kiện để tăng cường phản ứng đến tối đa hoặc kìm hãm phản ứng đến mức tối thiểu

Trong sản xuất bánh mỳ người ta tạo điều kiện cho phản ứng này phát triển tối đa Màu sắc của vỏ bánh mỳ hầu như do phản ứng này quyết định Vì vậy những biện pháp kỹ thuật tương ứng trong quy trình sản xuất lên men để tạo axitamin tự do, đường khử, điều chỉnh nhiệt độ trong giai đoạn nướng đều nhằm mục đích đó Trong sản xuất đường, cà phê đường bị sẫm màu cũng là do phản ứng melanoidin Phản ứng melanoidin còn có ảnh hưởng lớn đến việc chế biến rau, quả cũng như bảo quản chúng Người ta đã thấy rằng do phản ứng giữa đường nghịch đảo và axitamin hoặc muối amon mà tất cả các siro và nước quả cô đặc đều bị sẫm màu khi bảo quản, nhất là ở nhiệt độ cao Trong đồ hộp quả và rau, người ta có khuynh hướng bảo vệ màu tự nhiên và hương thơm của chúng Phản ứng Maillard luôn luôn làm xấu đi không những tính chất cảm quan mà cả giá trị thực phẩm của sản

phẩm nữa Tóm lại, phản ứng melanoidin rất phổ biến trong mọi sản phẩm thực phẩm có liên quan với gia nhiệt và thời gian bảo quản lâu dài

4.2 Cấu tạo và ứng dụng của đường mạch nha (hay còn gọi là đường maltose)

Thành Phần đường trong mạch nha là đường maltose, gồm 2 phân tử gluco nối với nhau Thành phần chủ yếu của nguyên liệu là tinh bột Tinh bột là một đại phân tử gồm hàng triệu, triệu phân tử gluco hợp lại với nhau

Vì vậy, muốn biến tinh bột thành đường mạch nha người ta thực hiện việc cắt

mạch tinh bột thành từng cặp gồm 2 phân tử glucô với nhau (bằng phương pháp lên men) Như vậy sẽ có đường mạch nha

Ứng dụng của Maltose

Maltose có vị ngọt nhẹ, bền với nhiệt độ và môi trường acid nên nó được ứng dụng

để tạo chất lượng tốt cho thực phẩm và kéo dài thời gian bảo quản

Hữu ích trong công nghệ sản xuất bánh kẹo

Chống tinh bột cũ, giữ ẩm và kéo dài thời gian bảo quản cho các sản phẩm bánh, bánh mì, thực phẩm nướng

4.3 Phản ứng dehydrat hóa và phản ứng caramel hóa

Phản ứng dehydrat hóa trong môi trường acid

Phản ứng dehydrat hóa là phản ứng tách nước ra khỏi hợp chất monosaccharide khi

bị đun nóng trong môi trường có nồng độ acid cao và qua nhiều bước chung gian tạo ra các fufural Phản ứng này thường gặp trong các quá trình tinh luyện đường, chế biến thực phẩm

Sản phẩm tạo thành rất hoạt hóa vì có nối đôi, dễ trùng hợp với các chất khác tạo chất độc, tuy nhiên cũng tạo mùi thơm cho sản phẩm khi ở nồng độ nhỏ Fufural cho phản ứng màu với thymol, naphtol, nên được dùng để định tính pentose

Phản ứng Caramel hóa và ứng dụng

Caramel là loại nước đường màu nâu, ở dạng lỏng, có độ sánh thu được trong quá trình thắng đường, được dùng trong chế biến các món ăn và làm bánh với công dụng tăng thêm hương vị và giúp màu sắc thêm bắt mắt

Caramel hóa làm nâu đường không dùng enzym Không giống như phản ứng Maillard, caramel hóa làm chưng khô, trái ngược với phản ứng các amino acid Đường thường bị hóa nâu nhiều nhất là đường Saccarose Đường Saccharose được kết hợp bởi 2 monosaccharide: glucose và fructose, trong đó fructose dễ bị caramel hóa hơn glucose

Phản ứng caramel hóa xảy ra mạnh mẽ ở nhiệt độ nóng chảy của đường Tuy nhiên phản ứng còn phụ thuộc vào nồng độ đường, pH của môi trường, thời gian đun nóng Người ta vẫn tìm thấy sản phẩm của sự caramel hóa ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt

độ nóng chảy của đường

Trong sự gia nhiệt gây ra phản ứng caramel, đầu tiên các monosaccharide phải cố

dung dịch hòa tan trải qua phản ứng caramel giảm theo thời gian, kết quả là đến vùng acid nhỏ, độ pH 4-5 Phản ứng caramel xảy ra theo một trình tự gồm 6 bước làm biến đổi đường đơn thành hợp chất màu khác, phá vỡ các phân tử dài thành các phân tử ngắn hơn và sắp xếp chúng lại

Ứng dụng của caramel

 Caramel thường làm ra một số loại sốt để sử trong một số món ăn

Hành tây cần từ 30 đến 45 phút nấu để caramen hóa

5 Biến đổi glucide trong quá trình bảo quản thực phẩm

5.1 Bảo quản trái cây

Trong quá trình bảo quản, glucide sẽ có sự thay đổi Lượng đường ở vỏ cam, chanh, quýt, bưởi được chuyển dần vào múi nên cùi bưởi xanh ngọt hơn cùi bưởi chín, các loại quả thu hoạch lúc chín sẽ ít vỏ hơn quả xanh và ngọt hơn Khi để lâu,

chuối sẽ vàng và có độ ngọt hơn chuối xanh Vì lúc đó hàm lượng đường tăng lên

và tinh bột giảm xuống trong quá trình chuối chín Tuy nhiên nếu nhiệt độ bảo quản thấp thì sự chuyển hóa tinh bột thành đường sẽ giảm

5.2 Hiện tượng hóa vàng của thóc, gạo

Trong quá trình bảo quản thóc thường gặp hiện tượng lớp nội nhũ của hạt thóc bị biến màu, chuyển từ màu trắng sang màu vàng Thóc bị biến vàng không được người tiêu dùng lựa chọn vì cơm nấu từ gạo đã biến vàng màu sắc kém, giảm độ dẻo và có thể ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng của thóc gạo Trong thực tế, trong quá trình bảo quản hạt, sự biến vàng có thể xảy ra do phơi sấy chưa tốt cũng như điều kiện bảo quản không đảm bảo Thóc bảo quản càng lâu, tỉ lệ hạt bị biến vàng càng lớn Phân tích thành phần của hạt vàng so với hạt trắng bình thường cho thấy

có nhiều sự thay đổi: hàm lượng saccharose giảm 10 lần, đường khử tăng 2-3 lần; amylose tăng, amylopectin giảm; đạm protein giảm, đạm phi protein tăng, globulin giảm, albumin tăng Nguyên nhân của hiện tượng biến vàng của thóc gạo là do trong quá trình lưu trữ xảy ra phản ứng tạo thành melanoidin giữa acid amin và đường khử Ngoài ra còn do hoạt động trao đổi chất của nấm trong hạt Nấm tác động lên sắc tố của vỏ hạt hoặc trực tiếp tổng hợp sắc tố trong điều kiện thuận lợi, sắc tố tạo ra phân tán trong albumin của hạt Như vậy, thóc bị biến vàng đã làm giảm giá trị dinh dưỡng đồng thời giá trị thương phẩm cũng giảm sút

5.3 Sự hô hấp và hiện tượng bốc nóng

Các thực phẩm khi bảo quản giàu saccharide thường xảy ra quá trình hô hấp, kết

trình hô hấp bao giờ cũng đi kèm với sự tỏa nhiệt đôi khi dẫn đến hiện tượng “bốc nóng” Sự hô hấp phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng của oxi:

Trường hợp nhiều oxy

oxydase

bột bị giảm, độ ẩm và nhiệt độ tăng lên

hô hấp mạnh thêm tạo điều kiện cho các vsv, các enzyme phân giải chất dinh dưỡng trong ngũ cốc

Có những sản phẩm dạng “túi khử oxy”, chúng gồm một ít glucose, chế phẩm

polyetylen đặt vào thùng chứa sản phẩm cần bảo quản, túi sẽ hấp thụ hoàn toàn oxy làm sản phẩm bảo quản tốt

Trường hợp ít oxy:

Hạt được bảo quản ở trong điều kiện kín, quá trình hô hấp yếm khí sẽ tạo ra rượu

etlylic gây ngộ độc phôi  Mất khả năng nảy mầm

5.4 Sự nảy mầm của hạt khi bảo quản

Để hạt nảy mầm cần phải có ba điều kiện:

nảy mầm

thích hợp, có nguồn cung cấp oxy và đôi khi phải có ánh sáng thích hợp

các điều kiện ngoại cảnh bất lợi dẫn đến sự ngủ Các giai đoạn của sự nảy mầm:

Giai đoạn 1: Sự hoạt hóa Sự hút ẩm (quá trình vật lý): sự hấp thu nước của hạt khô

làm tăng hàm lượng nước trong hạt, làm mềm vỏ hạt Hạt trương phồng lên và vỏ hạt bị nứt ra Sự tổng hợp các enzyme: hoạt động enzyme bắt đầu trong vòng vài giờ sau khi xảy ra sự hấp thu nước của hạt Hoạt động của các enzyme một phần từ

sự tái hoạt hóa các enzyme dự trữ được hình thành từ sự phát triển của phôi và một phần từ sự tổng hợp các enzyme mới khi hạt bắt đầu nảy mầm Sự kéo dài tế bào và xuất hiện rễ: những dấu hiệu đầu tiên của sự nảy mầm là sự xuất hiện rễ xảy ra vài giờ hoặc vài ngày sau khi sự nảy mầm bắt đầu

Giai đoạn 2: Sự phân giải các chất dự trữ và vận chuyển: Các chất dự trữ (chất

béo, protein, hợp chất có carbon) được thủy phân thành các chất hữu cơ đơn giản

và sau đó được chuyển đến các vị trí tăng trưởng của trục phôi

Các hoạt động sinh tổng hợp của tế bào sẽ được kích hoạt Sự hấp thu nước và hô hấp tiếp tục diễn ra ở ở một tốc độ đều đặn Khi xảy ra hiện tượng nảy mầm, hạt thóc xảy ra sự biến đổi sâu sắc về thành phần hóa học:

Giai đoạn 3: Sự tăng trưởng của cây mầm

Sự phân chia tế bào xảy ra ở hai đầu của trục phôi Một đầu phát triển thành chồi mầm, một đầu phát triển thành rễ mầm trên trục phôi có mang 1 hoặc 2 lá mầm được gọi là tử diệp Khi cây mầm bắt đầu tăng trưởng, trọng lượng tươi và khô của cây mầm bắt đầu tăng trong khi trọng lượng mô dự trữ giảm Trong quá trình bảo quản các hạt lương thực khô, nếu hạt xảy ra hiện tượng nảy mầm sẽ gây tổn thất chất khô rất lớn Tuy nhiên, trong sản xuất một số sản phẩm thực phẩm thì sự nảy mầm lại có nhiều lợi ích Tất cả những hạt ngũ cốc, nếu được ươm mầm với sự kiểm soát chặt chẽ của các điều kiện kỹ thuật (độ ẩm, nhiệt độ và mức độ thông gió), có thể gọi chung là malt (như malt thóc, malt bắp, malt lúa mì ) Malt là sản phẩm được chế biến từ các loại hạt, sau khi cho nảy mầm cần sấy đến độ ẩm nhất định để lưu trữ Enzyme trong malt đặc biệt phong phú, chủ yếu là amylase và protease Trong hạt chưa nảy mầm, toàn bộ hệ thống enzyme này ở trạng thái liên kết, hầu như không hoạt động Nhưng khi chuyển qua giai đoạn ươm mầm thì hoạt tính chung của hệ enzyme trong malt tăng nhanh, đóng vai trò vô cùng quan trọng trong sản xuất các sản phẩm như bia, mạch nha