Các chuyển hóa cơ bản của đường đôi trong bảo quản và chế biến thực phẩm ý nghĩa và biện pháp khắc phục

Đường đôi – một bộ phận thuộc glucid cũng đóng vai trò rất quan trọng trong ngành thực phẩm.Trong quá trình chế biến và bảo quản những chuyển hóa của đường đôi ảnh hưởng rất lớn đến chất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC-THỰC PHẨM

-

TIỂU LUẬN

HÓA SINH THỰC PHẨM 2

CHẾ BIẾN & BẢO QUẢN, Ý NGHĨA BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC

GVHD: Ts.NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG

DANH SÁCH NHÓM

1 Phan Thị Mỹ Hân 12032461 I, II.1 và tổng hợp bài

TP HCM, tháng 6 năm 2014

MỤC LỤC

I.Oligosaccharide

1 Khái niệm………4

2 Saccharose……… 5

3 Lactose………7

4 Maltose……… 9

II.Những biến đổi của đường đôi trong chế biến và bảo quản thực phẩm 1 Những biến đổi của lactose trong quá trình chế biến, bảo quản sữa và sản phẩm từ sữa a Thành phần dinh dưỡng của sữa tươi……… 10

b Trong quá trình chế biến và bảo quản phomat……….10

c Trong quá trình chế biến và bảo quản sữa chua……… 12

d Những bd của lactose trong qt thanh trùng, tiệt trùng sữa tươi………14

e Ý nghĩa……… 15

g Một số nguyên nhân gây hư hỏng do quá trình chuyển hóa lactose và cách khắc phục……… 15

2 Những biến đổi của saccharose trong quá trình chế biến, bảo quản đường mía a Thành phần dinh dưỡng của mía……… 15

b Chuyển hóa của đường saccharose dịch mía………16

c Ý nghĩa……… 18

d Một số nguyên nhân gây hư hỏng do quá trình chuyển hóa saccharose và cách khắc phục……… 18

3 Chuyển hóa của đường đôi trong sản xuất bánh, kẹo a Tính chất vật lý và hóa học của đường sản xuất bánh kẹo……… 19

b Cơ chế làm sạch đường………20

c Cách khăc phục………21

DANH MỤC BẢNG

Bảng I.1.1.Tính hòa tan của một số loại đường đôi trong nước ở 20oC

Bảng I.1.2 Tương tác về độ ngọt giữa các loại đường

Bảng I.2 Hàm lượng giữa 2 dạng phụ thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ của sữa

DANH MỤC HÌNH

Hình II.1.b Các con đường chuyển hóa lactose để sản xuất phomat

Hình II.1.c Con đường lên men tạo sữa chua từ lactose

LỜI CẢM ƠN

Trước hết xin cho chúng em gửi lời cảm ơn đến Trường Đại học Công Nghiệp Tp.HCM, Viện Công Nghệ Sinh Học-Thực Phẩm đã tạo điều kiện cho chúng em tìm hiểu và học tập những kiến thức chuyên ngành thực phẩm.Đặc biệt chúng em xin chân thành cảm ơn Ts.Nguyễn Thị Mai Hương là người đã truyền đạt kiến thức về môn hóa sinh công nghiệp trong thực phẩm và cũng là người trực tiếp hướng dẫn chúng em tìm hiểu về đề tài này.Bài làm của chúng em không tránh khỏi sai soát mong cô hướng dẫn thêm để bài làm của chúng em hoàn chỉnh

hơn.Xin chân thành cảm ơn cô!

GIỚI THIỆU

Như chúng ta đã biết protein, lipit, glucid là ba thành phần rất quan trọng trong thực phẩm, trong đó glucid là một nguồn cung cấp nguyên liệu rất quan trọng Đường đôi – một bộ phận thuộc glucid cũng đóng vai trò rất quan trọng trong ngành thực phẩm.Trong quá trình chế biến và bảo quản những chuyển hóa của đường đôi ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của sản phẩm Chính vì những vai

trò to lớn đó nên nhóm chúng em chọn đề tài: “Những chuyển hóa cơ bản của

đường đôi trong chế biến và bảo quản thực phẩm.Ý nghĩa và và biện pháp khắc phục” làm đề tài tiểu luận cho nhóm

I.Oligosaccharide:

1 Khái niệm:

Oligosaccharide là nhóm glucid cấu tạo bởi sự lien kết của một số ít

monosaccharide(2-10 gốc) bằng lien kết glucoside

Disaccharide(đường đôi) là oligosaccharide đơn giản nhất có hai góc

monosaccharide(có thể cùng loại hoặc khác loại) liên kết với nhau bằng liên kết glucoside Khi kết hợp như vậy sẽ loại đi một phân tử nước

►Kiểu liên kết:

Tùy kiểu liên kết mà đường đôi còn tính khử hay không

-OH glucoside + -OH thường ->lk oside-ose(1,4 hay 1,6)

=> còn 1 nhóm –OH glucoside nên tính khử giảm ½ (maltose)

-OH glucoside + -OH glucoside -> lk oside- oside (1,1 hay 1,2)

=> Không còn nhóm glucoside nên không còn tính khử(saccharose)

■Còn giữ được một số tính chất của monosaccharide

■Khi thủy phân bằng acid hoặc enzyme tương ứng sẽ làm đứt các liên kết glucosde giữa các monosaccharide và giải phóng chúng

■ Tan tốt trong nước

Bảng I.1.1.Tính hòa tan của một số loại đường đôi trong nước ở 20oC

-Có nhiều trong mía, củ cải đường (20-25%) và 1 số loại thực vật khác -Saccharose kết tinh ở 30oC dưới dạng cục tinh thể lớn => đường phèn -Saccharopse có độ tinh khiết khá cao=> Đường kính

-Saccharose có lẫn tạp chất màu vàng nâu=> Đường cát

-Tinh thể không màu, không mùi, vị ngọt

-Tan nhiều trong nước nhất là nước nóng

-Pu với kiềm tạo saccharate :

C12H22O11 + NaOH => C12H21O11Na + H2O

-Khi tác dụng với vôi sẽ cho ra những dạnh phức sau :

C12H22O11.CaO.2H2O : Monocalci saccharate

C11H22O11.2CaO : Dicalci saccharate

C11H22O11.3CaO.3H2O : Tricalci saccharate

Khi thổi CO2 vào dd tạo sacchrose tinh khiết:

a.Trạng thái tự nhiên:

Chỉ có trong sữa của động vật và con người ( sữa bò 2,7-5,5%, sữa mẹ 7%)

+β-Lactose anhydrous C11H22O11

-Tỷ lệ hàm lượng giữa 2 dạng phụ thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ của sữa:

Bảng I.2 Hàm lượng giữa 2 dạng phụ thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ của sữa:

a.Trạng thái tự nhiên:

Có trong hạt nảy mầm và malt đại mạch

b.Cấu tạo :

-Đơn phân là α-d glucose

-Lk 1-4 glucoside

c.Tính chất :

-E thủy phân là maltase

-Có thể tạo asazone, bị OXH bởi brom tạo thành maltobionic acid

-Ứng dụng trong chế biến bánh kẹo

-Tính khử bằng ½ tính khử của glucose

II.Những biến đổi của đường đôi trong chế biến và bảo quản thực phẩm:

1 Những biến đổi của lactose trong quá trình chế biến, bảo quản sữa và sản phẩm từ sữa:

a Thành phần dinh dưỡng của sữa tươi:

Chất dinh dưỡng trong sữa có thể khác nhau tùy thuộc vào độ tuổi, giống gia súc hoặc dê, mùa giải năm và thực phẩm được nuôi hoặc cỏ grazes động vật Trên trung bình sữa có:

- 4% chất béo,

- 3.4% protein

-4.8 % đường sữa (lactose)

Cung cấp khoảng 730 kcal năng lượng trong mỗi lít Như vậy một khẩu phần

250 ml kính sẽ do đó cung cấp 180kcal, trong đó 10% nhu cầu năng lượng của một

trẻ em dưới năm tuổi cho một ngày và 6% của một triệu chứng HIV + nhu cầu của người lớn và năng lượng., một ly 250ml sữa sẽ cung cấp 8% nhu cầu của một đứa trẻ có triệu chứng + của HIV trải qua giảm cân

b Trong quá trình chế biến và bảo quản phomat:

Giai đoạn làm phomat

sp khác

Loại ra khỏi khối casein đông tụ theo lactoseum

Tạo

tb VSV

Lên men tạo acid

Hình II.1.b Các con đường chuyển hóa lactose để sản xuất phomat: [1] Dưới tác dụng của vk lactic, lactose bị biến đổi rất nhanh.Sau 5-10 ngày thì hầu như chấm dứt.Sản phẩm chính là acid lactic.vk lên men lactic đòng nhất chuyển

hóa hoàn toàn thành acid lactic.Streptococus lactic 66% và streptococcus

dĩaetilactic ở mức độ trung bình

Không phải toàn bộ lượng lactose chuyển thành acid lactic với lượng tương ứng.Một phần lactose được sử dụng cho qt lên men khác đẻ tạo thành diacety, acetion, acid bay hơi, rượu Một phần acid tạo thành được chuyển hóa tiếp dưới tác dụng của vk để tạo thành acid propionic, acid acetic…

3CH3CHOHCOOH => 2CH3CH2COOH + CH3COOH + CO2 + H2O

Acid lactic còn tương tác với các thành phần khác của phomat như tham gia phản ứng trao đổi ion với các muối, tạo thành các phức với protein

Vd: trong pu trao đổi ion, lactose đã giải phóng acid phosphoric, acid xitric từ muối của chúng

Ca(H2PO4)2 + 2CH3CH2COOH =>2H3PO4 + (CH3CHOHCOO)2Ca

C6H5O7Na3 + 3CH3CHOHCOOH => C6H8O7 + 3CH3CHOHCOONa

2 pu này xảy ra ở giai đoạn đầu khi acid lactic được tạo thành.Khi pH đạt 6.25 acid lactic đã tham gia vào phản ứng trao đổi ion với phức phosphat paracasein K.Canxi trong phức tồn tại ở hai dạng: liên kết với protein và canxi phosphat ở dạng keo

Lượng acid lactic tạo thành cũng ảnh hưởng đến chất lượng của phomat Nếu quá cao sẽ hạn chế sự phát triển của vk lactic, làm thay đổi phức protein-canci phosphate theo chiều hướng không có lợi cho trạng thái của phomat Ngược lai, nếu hàm lượng acid lactic thấp (pH>6) tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn có hại hoạt động làm giảm chất lượng của phomat

c Trong quá trình chế biến và bảo quản sữa chua:

Cơ chế đông tụ của sữa chua:

Lactose dưới tác dụng của E.lactase bị thủy phân thành Glucose và

Galactose.Rồi sau đó 2 đơn phân này sec đi vào chu trình đường phân và bị lên

men bởi vi khuẩn lactic tạo ra acid lactics và sản phẩm khác

Acid lactic đống vai trò rất quan trọng đối với sự đôngtụ sữa chua đặc.Bình

thường các mixen casein tích điện âm nên chúng đẩy nhau và điều đó làm cho các

mixen casein tồn tại dưới dạng keo.acid lactic tao ra sẽ làm giảm pH của sữa, khi

pH môi trường =pI của casein=4.6-4.7 thì các mixen casein bị trung hòa về điện

tích và sẽ đông tụ thành gel.Khi pHmt <pI các mixen được tái hòa tan.Và cở sở

này được ứng dụng trong sản xuất sữa chua.Khi dừng quá trình lên men của sữa

chua đặc ở pH=4,6-4,7.Còn ở sữa chua uống pH=4,1

Acid lactic còn tham gia phản ứng với casein calcium tạo nên quện sữa

NH2R(COO)2Ca + 2CH3CHOHCOOH => NH2R(COOH)2 +

(CH3CHOHCOO)2 Ca

Các calcium phosphate keo sẽ làm hòa tan và tạo ra Ca2+.các ion này làm cho khối

đông tụ bền chặc hơn

Hình II.1.c Con đường lên men tạo sữa chua từ lactose: [2]

d Những biên đổi của lactose trong quá trình thanh trùng, tiệt trùng sữa tươi: [2]

Trong quá trình thanh trùng hay tiệt trùng sữa tươi mà không kiểm soát các thông

số như: nhiệt độ, thời gian….thì lactose trong sữa dẽ bị biến tính

-Gia nhiệt đến 100oC không làm thay đổi lactose

-Ở nhiệt độ cao hơn, xảy ra sự biến màu do sự xuất hiện của melanoide tạo thành khi các acid amin của sữa tác dụng với lactose

-Ngoài ra, ở nhiệt độ cao hơn 1000C lactose bị phân giải một phần tạo thành các acid acetic, acid fomic…mà kết quả làm giảm độ chua của sữa lên 1-2oT

-Gia nhiệt trên 100oC lactose bị biến đổi.Đầu tiên là tạo thành lactulose, sau đó là

sự phân giải đường tạo ra một số sản phẩm của sự phân giải này kết quả làm cho sữa có màu nâu.Sự biến tính này là do phản ứng giữa lactose với protein, với acid amin tạo thành hợp chất không bền melanoit.Người ta cho rằng, đầu tiên sự tạo thành phức đường-amin, sau đó có sự chuyển nhóm trong phân tử này, kết quả làm xuất hiện các lactulose.Các chất này không có màu Tiếp đó phức bị phân giải tạo thành các hợp chất cacbonyl, cuối cùng các hợp chất cacbonyl này ngưnng tụ với acid amin, polypeptide và protein tạo thành hợp chất có màu nâu-melanoide

Sự tạo thành melanoid có thể xảy ra khi bao quản trong thời gian dài ở có độ ẩm cao Đó là do các nhóm acid amin tự do đã tác dụng với lactose (theo Diachenco khi bảo quản sữa bột, các nhom NH2 của lysine, arginine, histidin phản ứng với lactose)

Lactulose hòa tan tốt trong nước, không bị kết tinh ngay cả trong dung dịch đậm đặc người ta có thể dung lactulose làm mầm kết tinh thay cho lactose hoặc dung trong dinh dưỡng cho tre em vì nó kích thích sự hoạt động của lactobaterium

bifidum và có tác dụng tốt cho tiêu hóa ở ruột

e Ý nghĩa:

-Lactose là một nguồn cơ chất, một nguồn thức ăn dồi dào năng lượng để giúp cho vi khuẩn lactic tồn tại và phát triển.Chính hoạt động sống của những loại vi khuẩn này đã tạo ra sản phẩm của quá trình lên men( acid lactic, acetion…) làm giảm pH môi trường, dẫn đến làm đông tụ sữa và kết hợp những công đoạn cần thiết để tạo ra phomat hoặc sữa chua.Ngoài ra lactose còn kết hợp với các thành phần khác để tạo nên giá trị cảm quan cho thực phẩm

làm thay đổi trạng thái của sản phẩm => cách khắc phục: nên kiểm soát lượng acid lactic tạo ra bằng cách thường xuyên kiểm tra pH môi trường dung dịch sữa, có thể điều chỉnh hàm lượng lactose cho vào và lượng vi khuẩn lên men

-Trong quá trinh thanh trùng, tiệt trùng sữa tươi có thể làm thay đổi chất lượng sữa nếu không kiểm soát kĩ yếu tố nhiệt độ và thời gian.Nếu gia nhiệt cao trong thời gian dài thì phản ứng caramen, melanoidin….diễn ra mãnh liệt-> vị đắng, màu sẫm

2 Những biến đổi của saccharose trong quá trình chế biến, bảo quản đường

b Chuyển hóa của đường saccharose dịch mía:

■Sự thủy phân saccarose và sự tạo đường nghịch đảo [3]

Trong dịch mía, saccharose dễ bị chuyển hóa thành đường nghịch

chuyển(glucose và fructose) dưới tác dụng của enzym invertase hoặc nhờ acid (acid clohydride ở nhiệt độ cao) Dung dịch saccarose ban đầu có [a]D bằng 66.5onhưng sau khi thủy phân độ quay cực lại bằng -20o

nghĩa là có sự thay đổi góc quay cực từ phải sang trái Trong hỗn hợp glucose và fructose được hình thành [a]D

của glucose là 52,5o còn [a]D của fructose là -92,4o và do đó dung dịch đường nghịch đảo có [a]D bằng -20o.Sựu nghịch đảo cũng làm tăng chất khô lên 5,26o, đồng thời tăng nhẹ vị ngọt và nhất là độ hòa tan của đường trong dung dịch Dung dịch đường nghịch đảo thường ít nhớt hơn so với dung dịch saccarose khi dùng trong một trọng lượng khô ngang nhau Sự tăng tính hòa tan gây ra nhờ quá trình nghịch đảo là do tính hòa tan cao của đường fructose cũng như tính khó kết tinh của glucose và đường saccarose

Tính hòa tan của đường nói chung không những có thể được tăng lên nhờ thêm đường nghịch đảo mà cả khi thêm glucose hay siro glucose Điều đó còn cho phép điều chỉnh độ nhớt của các dung dịch đường Khi làm lạnh các dung dịch quá bão hòa đường saccarose (thu được ở nhiệt độ cao) sẽ có thể tại nên các dung dịch quá bão hòa saccharose.Vận tốc kết tinh saccarose từ các dung dịch này cũng như kích thước của các tinh thể tạo thành có thể giảm đáng kể nhờ thêm vào dung dịch

glucose, đường nghịch đảo, siro glucose.Tính chất này sử dụng trong kỹ nghệ mứt kẹo để tạo nên các sản phẩm trong đó saccarose dù ở nồng độ rất cao nhưng vẫn không kết tinh

Tốc độ chuyển hóa phụ thuộc vào nồng độ H+, nhiệt độ, thời gian và hoạt lực của E

C12H22O11 +H2O -> C6H12O6(glucose) + C6H12O6(Fructose)

Đường khử ổn định ở PH=3, trong môi trường acid có đun nóng, đường khử

sẽ tạo thành Oxymetylfurfurol, sau đó tạo thành acid levulic và acid formic Với tác dụng nhiệt cao, thời gian dài đường saccarose sẽ tạo những chất có màu, thao phản ứng như sau:

Saccarose  Izosaccaran CaramenlanCaramelin Humin

■ Sự chuyển hóa của saccharose trong môi trường kiềm:[4]

Trong môi trường kiềm dưới tác dụng của nhiệt độ, đường saccharose bị phân hủy, sản phẩm tạo thành rất phức tạp như furfurol, 5-hydroxymetyl furfurol, metylglyzan, acid acetic, acid formic Những sản phẩm này có thể tiếp tục bị oxy hóa dưới tác dụng của oxy không khí Và kết hợp với vôi tạo thành muối canxi hòa tan, làm tăng hàm lượng muối Canxi trong mía:

C12H22O11+CaO = C12H22O11.CaO

Khi tác dụng với vôi nó sẽ tạo ra những phức sau:

C12H22O11 .CaO.2H2O: monocanxi saccarat

C12H22O11.2CaO: Dicanxi saccarat

C12H22O11.3CaO.3H2O: tricanxi saccarat

Khi thổi CO2 vào dd tạo sacchrose tinh khiết:

C12H22O11.CaO.2H2O + CO2 => C11H22O11 + CaCO3 +2H2O

■Saccrose chuyển hóa dưới tác động của enzyme: [3]

Saccrose chuyển hóa dưới tác động của enzyme có trong dịch mía đường

saccarose sẽ được chuyển hóa thành glucose và fructose Sau đó dưới tác dụng của một

c Ý nghĩa:

-Nhờ váo sự chuyển hóa của saccharose dưới tác dụng của E, nhiệt độ H+….nên

dẫ sản sinh ra ngành cộng nghệ sản xuất đường-> tạo ra sản phẩm mới…

-Sử dụng trong kỹ nghệ mứt kẹo để tạo nên các sản phẩm trong đó saccarose dù ở nồng độ rất cao nhưng vẫn không kết tinh

-Tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm

d Một số nguyên nhân gây hư hỏng do quá trình chuyển hóa saccharose và cách khắc phục:

-Vi sinh vật trong mía và từ ngoài ảnh hưởng đến chuyển hóa của đường

saccarose.Vi sinh vật sản sinh một loại là Dextran của vi khuẩn Leuconostoc

mesenteroides sinh ra làm tăng độ nhớt của dung dịch gây khó khăn cho quá trình nấu đường và kết tinh, làm sai số khi phân tích đường trên máy phân cực.Vi khuẩn Bacillus subtilis tổng hợp Levan là hợp chất có khả năng kết hợp với vôi tạo hợp chất kết tủa rất khó lọc, cản trở quá trình chế biến và làm sạch các chất cặn trong mía.->Cần kiểm soát VSV ngoại lại tạo ra những sản phẩm không mong muốn -Quá trình nấu dịch đường cần điều chỉnh nhiệt độ tránh xảy ra phản ứng caramen hóa quá mức gây mất tính chất cảm quan của sản phẩm

3 Chuyển hóa của đường đôi trong sản xuất bánh, kẹo:

a.Tính chất vật lý và hóa học của đường sản xuất bánh kẹo:

• Thành phần chủ yếu là saccharose, là disaccharide cấu tạo từ 2 đường đơn là α-d-glucose và β-d-fructose, liên kết với nhau bởi liên kết 1-4-glucozit, công thức cấu tạo C12H22O11

- Tỉ trọng d=1.5879g/cm3

- t0nc=186-1880C