ảnh hưởng hoạt độ nước

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÀI TIỂU LUẬN Môn học: Hóa thực phẩm Đề tài: Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến sự biến đổi và chất lượng của sản phẩm... Trong đó không t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÀI TIỂU LUẬN

Môn học: Hóa thực phẩm

Đề tài: Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến sự biến đổi và chất lượng của sản phẩm

LỜI MỞ ĐẦU

Thành phần hóa học của thực phẩm bao gồm: nước, protein, glucid, lipid, acid hữu

cơ, vitamin, khoáng chất, enzym và một số thành phần khác

Thành phần hóa học của thực phẩm không những ảnh hưởng đến giá trị dinh

dưỡng mà còn quyết định cả tính chất lý học, hóa học và sinh học của thực phẩm Trong đó không thể kể đến là hoạt độ nước và đó cũng là lí do để nhóm chúng em chọn đề tài “Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến sự biến đổi và chất lượng của sản phẩm thực phẩm” Qua bài tiểu luận này, chúng em mong nhận được sự đóng góp

ý kiến của giảng viên để chỉnh sửa, bổ sung và hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

I Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến sự biến đổi và chất lượng của sản phẩm thực phẩm 5

1 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến sự oxi hóa chất béo 5

2 Hiệu ứng hoạt độ nước đến phản ứng sẫm màu phi enzyme 6

3 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến phản ứng enzyme 7

4 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến sự phát triển của vi sinh vật 8

5 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến tính lưu biến của thực phẩm .10 6 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến giá trị vitamin 11

II Phương pháp điều chỉnh hoạt độ nước 11

KẾT LUẬN 13

TÀI LIỆU THAM KHẢO 14

I Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến sự biến đổi và chất lượng của sản phẩm thực phẩm

 Cường độ hư hỏng của sản phẩm này sản phẩm khác không chỉ là do một loạt các yếu tố bên trong và bên ngoài mà là do hoạt độ nước của sản phẩm quyết định đến những biến đổi chất lượng cuẩ sản phẩm

Hình 1: Hoạt độ nước

 Nhìn chung, các sản phẩm có hoạt độ nước cao thì quá tình sinh học chiếm

ưu thế Tuy nhiên, trong những sản phẩm có hàm lượng lipid nhiều thì ngay

cả khi có aw cao quá trình phi snh học (oxy hóa) vẫn trội hơn

 Đối với những sản phẩm có hàm ẩm thấp và trung bình thì các quá trình phi sinh học như sự oxi hóa và sự sẫm màu rất hường xảy ra Tốc độ của các quá trình này phụ thuộc rất mạnh vào hoạt độ nước

1 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến sự oxi hóa chất béo

 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến sự oxy hóa chất béo, sự oxy hóa chất béo xảy

ra mạnh mẽ cùng với sự tăng hoạt độ nước thì cường độ oxy hóa giảm, sự oxy hóa xảy ra mạnh mẽ ở lớp đơn phân vì tất cả các sản phẩm chứa chất béo ở

dạng khan thường là những vật thể keo có lỗ xốp, chất béo thường phân bố ở bề mặt của vi lỗ, do đó oxy có thể xâm nhập tự do vào đây và sự tự oxy hóa sẽ xảy

ra dễ dàng

 Ngay khi áp suất của oxy môi trường bên ngoài thấp, trong điều kiện này nếu

có một lượng nước nhỏ trong sản phẩm sẽ kiềm hãm một cách đáng kể quá trình oxy hóa Tạo ra lớp nước hấp thụ bảo vệ trên bề mặt sản phẩm do đó hạn chế xâm nhập của oxy khí quyển, khi có mặt của một lượng ẩm nhất định thời gian của chu kỳ phản ứng bị kéo dài và ROOH tự do ở giai đoạn này sẽ thấp là

do tạo liên kết hydro giũa nước và hydro peoxit khiến cho sự phân giải hợp chất này bị châm lại

 Tác dụng kiềm hãm của nước quan hệ với việc làm vô hiệu hóa các hợp chất kim loại có hoạt tính xúc tác do tạo phức tạo liên kết phối trí với các ion kim loại có hóa trị thay đổi do đó làm ổn định trạng thái hóa trị của chúng

2 Hiệu ứng hoạt độ nước đến phản ứng sẫm màu phi enzyme

 Màu sắc là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm thực phẩm Màu sắc thích hợp sẽ giúp cơ thể ta đánh giá cảm quan qua thị giác tốt thì cơ thể ta sẽ dễ dàng đồng hóa sản phẩm hơn

 Nên trong quá trình sản xuất thực phẩm ta không chỉ bảo vệ màu sắc tự nhiên của sản phẩm mà còn tạo ra nhiều màu mới phù hợp với tích chất, trạng thái của sản phẩm

 Các phản ứng sẫm màu rất phức tạp và đa dạng như:

 Phản ứng gây sẫm màu phi enzyme: caramen hóa, melanoidin, quá trình oxy hóa lipid với protein,…

 Các sắc tố sẫm màu thường xảy ra đối với những sản phẩm có hàm ẩm thấp hoặc trung bình (aw > 0,5)

 Đối với phản ứng melanoidin giữa đường và amin, tốc độ tăng mạnh khi

aw =0,5-0,75 Do nước và protein tạo thành lớp kép, các phân tử protein sẽ tăng độ linh động, tăng khả năng sắp xếp trong nội phân tử và giữa các phân

tử với nhau từ đó làm tăng khả năng tham gia phản ứng

 Phản ứng casein-glucoza, lượng nitơ bị mất nhiều nhất khi aw = 0,65 - 0,7 tại nhiệt độ 37oC, 70oC, 90oC

 Nhìn vào đồ thị, nếu aw >0,7 thì cường độ phản ứng sẫm màu giảm do nồng

độ các chất tham gia phản ứng giảm xuống Tốc độ đạt cực đại khi aw = 0,75 tương ứng với vùng nồng độ cực đại của các chất tác dụng

 Một yếu tố khác là aw ảnh hưởng đến năng lượng hoạt hóa phản ứng sẫm màu phi enzyme Khi aw giảm năng lượng hoạt hóa tăng lên, do đó phản ứng

sẽ chậm lại khi aw thấp

 Các thực phẩm có aw trung bình 0,6 - 0,8 thuận lợi cho cá phản ứng sẫm màu Ở thực vật và hoa quả xảy ra cực đại ở aw = 0,65 - 0,75, các sản phẩm thịt là aw= 0,3 - 0,6, còn các sản phẩm sữa khô là aw= 0,7

 Để giảm mức độ sẫm màu trong các sản phẩm có hoạt độ nước từc 0,6 – 0,8 bằng cách sử dụng glyxerin như là chất làm ẩm có thể làm giảm aw từ 0,75 xuống 0,65; từ 0,5 đến 0,4

 Qua những điều trên sản phẩm có độ ẩm trung bình sẽ bảo quản tốt nhất trong khoảng aw = 0,7- 0,8 Tuy nhiên, ở điều kiện này gây khó khăn cho quá trình dự đoán hư hỏng do xảy ra quá trình oxy hóa hay biến tính protein

3 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến phản ứng enzyme

 Enzyme là một phân tử sinh học làm nhiệm vụ xúc tác đặc hiệu cho những phản ứng hóa học trong cơ thể sinh vật hay xúc tác cho các phản ứng ngoài tế bào

 Ngày nay, enzyme được sử dụng rộng rãi và có hiệu quả trong nhiều lĩnh vực như: y dược, chăn nuôi ,thú y, trong sản xuất rượu bia, bánh mì, pho mát, nước mắm, nước tương…

 Một phản ứng xúc tác bới enzyme trải qua 2 giai đoạn: enzyme liên kết với cơ chất tạo thành phức hợp enzyme –cơ chất và phân ly thành sản phẩm và enzyme ban đầu.Ở cả hai giai đoạn, nước đóng vai trò dung môi làm tăng tính linh động của enzyme, cơ chất, nước đưa cơ chất tới trung tâm hoạt động để thực hiện phản ứng

 Trong các phản ứng thủy phân bởi enzyme, nước tham gia rất tích cực, lượng nước phụ thuộc vào số lượng và bản chất của enzyme và cơ chất Các sản phẩm

có aw thấp thì hoạt động của enzyme là rất thấp vì lượng nước chưa đủ để thực hiện phản ứng

 Hoạt động của các phản ứng enzyme thường xảy ra khi aw >0,45 Ở các sản phẩm có lượng ẩm thấp hoăc trung bình để hạn chế quá trình thủy phân cần có điều kiện bảo quản aw < 0,6 Trong đa số trường hợp aw < 0,3, enzyme bị biến tính chậm và còn ngăn sự phát triển của vi sinh vật

 Tóm lại:

 Nước tham gia tích cực trong các phản ứng thủy phân

 Làm tăng tính năng động của cơ chất với sản phẩm phản ứng

 Phản ứng thủy phân khó xảy ra trong điều kiện thiếu nước đặc biệt là nước

tự do

 Hoạt động của phản ứng enzyme thường bắt đầu xuất hiện làm giảm aw từ 0,75 xuống 0,65; từ 0,5 đến 0,4 khi aw > 0,45

 Ví dụ:

 Trong giai đoạn đầu sấy malt, khi độ ẩm malt khá cao trong hạt xảy ra quá trình thuỷ phân Lúc đó hoạt tính của enzyme thể hiện cao hơn nhiều so với khi ươm mầm, vì hầu hết các loại enzyme hoạt động thích hợp ở nhiệt độ 37-800C, ví dụ như malt đen ở độ ẩm 20-30%(aw=0,8-0,9), enzyme amilase hoạt động mạnh

 Tăng nhiệt độ trong quá trình sấy sẽ làm giảm hoạt tính của enzyme amylase

và protease ,vì nhiệt sẽ làm biến tính và đông tụ protein Hoạt độ của malt khi sấy càng cao thì enzyme vô hoạt càng nhanh Lipase bị bất hoạt một phần Khi malt có hoạt độ cao, nếu tăng nhiệt độ sấy nhiều enzyme proteaza

sẽ hoà tan và thấm vào hạt tinh bột tạo thành malt dạng keo khô khó nghiền, hoà tan ít và hiệu suất chiết thấp

4 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến sự phát triển của vi sinh vật

 Vi sinh vật có vai trò rất quan trọng trong thực phẩm, nhờ có vi sinh vật mà người ta có thể sản xuất ra các loại thực phẩm lên men như: sữa chua, rượu, bia, và các loại thực phẩm lên men có độ dinh dưỡng cao Tuy nhiên, trong quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm người ta luôn cố gắng hạn chế sự phát triển của chúng vì vi sinh vật cũng là nhân tố chính gây nên ngộ độc thực phẩm, làm tính cảm quan và chất lượng của thực phẩm

 Hoạt độ nước kiềm hãm sự phát triển của vi sinh vật và nấm mốc ,hầu hết các vi sinh vật không phát triển với aw<0.91 riêng vi khuẩn chịu mặn

aw<0.75 và nấm mốc không hoạt động với aw< 0.8.Vi khuẩn chịu mặn chia hai nhóm:

 Nhóm vi khuẩn chịu mặn vừa phải bắt đầu phát triển nồng độ muối NaCl từ 0,2 đến 0,5M, phát triển tối ưu nồng độ NaCl gần 1M phát triển nồng độ 3M Các nồng độ tạo aw tương ứng 0,99; 0,96; 0,98

 Nhóm vi khuẩn chịu mặn phát triển nồng độ NaCl 4M (aw=0,83) Nói chung, nhóm có khoảng phát triển nồng độ muối từ 3M (aw=0,88) đến bão hòa(aw=0,75) Mặc dù vi khuẩn thích nghi với hoạt độ nước thấp, chúng nhạy cảm với chất bão hòa có khả làm giảm aw thực tế, nhóm vi khuẩn có liên quan đến thực phẩm có muối

 Thực phẩm sản xuất an toàn bảo quản việc hạ thấp hoạt độ nước đến giá trị tối thiểu mà vi sinh vật không phát triển Chẳng hạn, với aw nhỏ 0,86 làm chậm phát triển vi sinh gây ngộ độc thực phẩm Thực phẩm mà vi sinh vật

dễ phát triển thường có hàm ẩm cao Tế bào vi sinh vật tách với môi trường chúng loại màng sinh chất có tính thẩm thấu chọn lọc vi sinh vật chịu ảnh hưởng biến đổi nồng độ thẩm thấu môi trường Nếu vi sinh vật đưa vào dung dịch có nồng độ thẩm thấu thấp nước xâm nhập vào tế bào, khống chế hữu hiệu tế bào bị trương lên vỡ Nhờ nội hàm mà giảm thấp nồng độ thẩm thấu

tế bào chất Lúc tính thẩm thấu môi trường thấp tính thẩm thấu tế bào chất,

vi sinh vật nhân nguyên thủy phá vỡ kênh mẫn cảm với áp suất làm cho dung chất thấm Phần lớn vi khuẩn, tảo, nấm thường có thành tế bào vững chắc, trì hình thái tính hoàn chỉnh tế bào Lúc đưa tế bào vi sinh vật có thành

tế bào vững vào môi trường áp suất thẩm thấu cao nước thoát ra, màng sinh chất tách khỏi thành tế bào tạo tình trạng co nguyên sinh Sự nước tế bào tổn hại tới màng tế bào chất, tế bào khả trao đổi chất ngừng sinh trưởng Điều liên quan đến việc bảo quản thực phẩm nhờ muối mặn, tẩm đường (như làm mứt, ngâm mật ong ) Nhiều vi sinh vật sử dụng dung chất hỗn hợp

(compatible solute) để làm cho nồng độ thẩm thấu nguyên sinh chất cao môi trường chung quanh, làm cho màng sinh chất gắn với thành tế bào Sở dĩ gọi dung chất hỗn hợp dung chất thích hợp để tế bào sinh trưởng phát triển có nồng độ cao tế bào Phần lớn vi sinh vật nhân nguyên thủy nâng cao nồng độ thẩm thấu tế bào môi trường áp suất thẩm thấu cao nhờ tổng hợp hấp thu

choline, betaine, proline, acid glutamic acid amin khác.Việc nâng cao nồng

độ K+ mức độ giúp nâng cao nồng độ thẩm thấu tế bào

Hình 2: Ảnh hưởng của hạt độ nước đến vi sinh vật

5 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến tính lưu biến của thực phẩm

 Tính chất lưu biến của thực phẩm có liên quan đến độ cứng, độ đàn hồi, độ dai và độ dẻo của thực phẩm

 Nhiều nghiên cứu cho thấy, điều kiện ẩm của thực phẩm khô và bán khô có vai trò quan trọng trong việc tạo ra tính chất lưu biến của thực phẩm

Nguyên nhân là do sự có mặt của nước dẫn đến protein, carbonhydrat bị hydrat hóa, trương nở tạo gel, tăng khả năng hòa tan trong nươc hay bị thủy phân

Ví dụ:

 Độ ẩm của thực phẩm thấp rất cần thiết để tạo độ giòn của bánh bisquite, bắp rang hay khoai tây chiên

 Để tạo độ dính cho sản phẩm kẹo cần tạo hoạt độ nước không quá thấp, quá trình làm bánh từ đường sữa, bột cà phê cần tránh độ ẩm thấp

 Độ ẩm cực đại cho phép mà không ảnh hưởng đến tính chất của sản phẩm khô là 0.35 / 0.50, tùy thuộc vào từng loại thực phẩm

 Nếu tăng độ ẩm tương đối của thực phẩm có độ ẩm trung gian gần điểm uốn của vùng đơn tầng(20% ẩm) tới mức ẩm 66% sẽ làm tăng độ cứng, độ dính hầu hết của thực phẩm

6 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến giá trị vitamin

 Nước cũng ảnh hưởng rất lớn đến độ bền của một số vitamin nhất là những vitamin có thể hòa tan trong nước như vitamin C, B1… Hoạt độ nước càng thấp thì thời gian bảo quản những loại vitamin này càng tăng Tuy nhiên, với các loại vitamin tan trong chất béo thì sự phá hủy càng giảm khi hoạt độ nước tăng

 Vitamin C tương đối bền ở aw thấp, khi tăng a w thì sự phân hủy vitamin C càng tăng nhanh Để bảo quản được vitamin C trong thực phẩm một thời gian dài thì thực phẩm được bảo quản ở nhiệt độ thấp và ở a w càng thấp càng tốt

 Khi nghiên cứu sự tổn thất của vitamin B 1 trong bột mì, thấy rằng nếu tăng

độ ẩm từ 9,2% đến 14,5% thì sẽ làm tăng sự tổn thất vitamin B1 lên Hàm lượng vitamin B1 của bột có hàm ẩm 3,6% và 10% được giữ gần như không đổi (ở 380C) nhưng khi hàm lượng ẩm 14% thì gần 80% vitamin B1 bị mất

 Riêng với các vitamin hòa tan trong chất béo thì sự phá hủy sẽ giảm khi aw

tăng, chỉ có enpha- tocopherol sẽ tăng sự mất mát khi tăng hàm ẩm

II Phương pháp điều chỉnh hoạt độ nước

 Cho dòng không khí trực tiếp qua thực phẩm để điều chỉnh aw của thực phẩm Độ ẩm tương đối của dòng khí có thể thu được bằng cách pha trộn dòng không khí ẩm và dòng không khí khô qua dung dịch H2SO4 có aw đã biết hoặc qua dung dịch muối bão hòa có aw đã biết

 Các dung dịch muối bão hòa nguôn hữu co vô cơ thường được rong phòng thí nghiệm để thu được aw mong muốn Các dung dịch này có thể điều chỉnh

aw trong dòng khí, làm dung dịch chuẩn để khắc các dụng cụ đo aw hoặc để làm dung dịch cân bằng cho các mẫu thực phẩm nhỏ

 aw của một thực phẩm có thể được điều chỉnh bằng cách thêm hợp phần các phụ gia có aw các nhau

 Glucoza, glyxerin, propylnglycol, là những hợp chất hữu cơ dùng để làm giảm aw trong thực phẩm, fuctoza, mantoza cugx được dùng nhưng hạn chế

KẾT LUẬN

Qua bài tiểu luận trên có lẽ các bạn cũng đã hiểu được những ảnh hưởng của hoạt

độ nước đến sự biến đổi và chất lượng của sản phẩm thực phẩm quan trong như thế nào Nó cho ta biết được mức độ, khả năng hư hỏng của thực phẩm

Trong quá trình thu thập tài liệu không tránh khỏi những sai xót và thiếu chính xác Rất mong cô và các bạn góp ý để bài tiểu luận được hoàn thiện hơn, chúng em có được kiến thức sâu và toàn diện hơn.

Chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Giáo trình hóa học thực phẩm – ĐH Công nghiệp thực phẩm

2 Hóa học thực phẩm – Lê Ngọc Tú

3 Hóa học thực phẩm – Hoàng Kim Anh

4. http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-ung-dung-cua-hoat-do-nuoc-cach-xac-dinh-aw-11234/