Tìm hiểu về sự biến đổi của protein của ngũ cốc trong quá trình bảo quản, chế biến

Tìm hiểu về sự biến đổi của protein của ngũ cốc trong quá trình bảo quản, chế biến

BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINHVIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC - THỰC PHẨM

TP Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2010

MỤC LỤC

Lời mở đầu Trang 1

1 Tổng quan về protein 2

1.1 Vai trò của protein trong đời sống 3

1.2 Vai trò của protein trong thực phẩm 4

2 Tổng quan về ngũ cốc 4

2.1 Lúa 4

2.2 Hạt lúa mì 5

2.3 Ngô 6

2.4 Hạt kê 7

2.5 Yến Mạch 7

2.6 Đậu tương 8

3 Hệ thống protein trong ngũ cốc 9

3.1 Albumin 10

3.2 Globulin 11

3.3 Prolamin 11

3.4 Glutenlin 11

3.5 Gliadin 12

3.6 Glutenin 13

3.7 Hệ thống protein đậu tương 14

4 Tính chất chức năng của protein ngũ cốc 16

4.1 Khả năng hydrat hoá 17

4.2 Khả năng hòa tan 18

4.3 Khả năng tạo bột nhão của protein và kết cấu xốp của sản phẩm 18

4.4 Khả năng tạo nhớt 24

4.5 Khả năng tạo gel 24

4.6 Khả năng tạo bọt và kết cấu bọt của sản phẩm 26

4.7 Khả năng nhũ tương 27

4.8 Khả năng cố định mùi và giữ mùi 28

5 Những biến đổi của protein ngũ cốc trong bảo quản và chế biến 28

5.1 Những biến đổi protein ngũ cốc trong bảo quản nguyên liệu hạt 28

5.2 Những biến đổi protein của ngũ cốc trong chế biến 30

5.2.1 Biến đổi do nhiệt 30

5.2.2 Biến đổi do tác nhân cơ học 32

5.2.3 Biến đổi do enzym 34

5.2.4 Biến đổi do phản ứng thủy phân 37

Kết luận 39

Tài liệu tham khảo 40

Bảng phân công công việc 41

Lời Mở Đầu

Cuộc sống ngày càng phát triển, cùng với sự tiến bộ vượt bậc của các ngànhkhoa học công nghệ đã và đang phục vụ đắc lực cho nhu cầu ngày càng cao của conngười Trong các nhu cầu ấy, nhu cầu về ăn uống được quan tâm hàng đầu Ông bà tathường nói: “Bệnh từ miệng mà vào…” hay “Có thực mới vực được đạo” Thực vậy,ngành công nghệ thực phẩm ra đời và phát triển mạnh mẽ tạo ra các sản phẩm thựcphẩm vô cùng phong phú, đa dạng đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của con ngườikhông chỉ là ăn no, ăn đủ mà còn ăn ngon, ăn bổ dưỡng mà còn tốt cho sức khoẻ Vàchúng ta thấy rằng bất cứ một nền văn hoá ẩm thực nào cũng có một thứ ngũ cốc làmsản phẩm chính Như ở Hoa Kỳ, hạt lúa mì được xay thành bột chế thành bánh mỳ vàcác thứ bánh nướng khác là chính Bên cạnh đó là ngô Các nước Á châu, đặc biệt làTrung Hoa, Đại Hàn, Nhật Bản, Thái Lan, Việt Nam hạt lúa được xay vỏ, bỏ cám,thành cám và nấu thành cơm là thực phẩm chính, các thứ khác là phụ Ở Châu Âudùng hắc mạch, kiều mạch, yến mạch Nga và Trung Á dùng bột kiều mạch, ở TrungĐông dùng lúa mạch

Chính vì ngũ cốc rất bổ dưỡng, chúng chứa nhiều carbohydrates, chất xơ, nhiềuvitamin và chất khoáng, chúng là nguồn cung cấp protein và đặc biệt là ít chất béo Vìthế, ngũ cốc (nguyên chất) cần phải được xem là thực phẩm chính trong chế độ dinhdưỡng hàng ngày của chúng ta Không chỉ là giá trị dinh dưỡng, con người ngày càngtạo ra nhiều sản phẩm phong phú đa dạng từ ngũ cốc Từ lúa mì ta có bánh mì, bánhbông lan, bánh bao, từ hạt đậu tương ta có sản phẩm đậu hũ, sữa đậu nành, tương,chao… Một trong những thành phần tạo nên giá trị của hạt ngũ cốc là protein Vậy hệthống protein trong ngũ cốc bao gồm những loại nào? tính chất chức năng của chúng

ra sao? những biến đổi của chúng trong bảo quản và chế biến thực phẩm như thế nào?Đây cũng chính là nội dung của bài tiểu luận: “Tìm hiểu về sự biến đổi của protein củangũ cốc trong quá trình bảo quản, chế biến” sẽ được nhóm trình bày sau đây

1 Tổng quan về Protein:

Protein là một đại phân tử sinh học được cấu tạo từ 20 loại acid amin và 2 amid.Người ta quy ước các phân tử được kết hợp từ 50 acid amin trở lên mới được coi làprotein

 Acid amin:

Theo định nghĩa thì protein được cấu tạo từ acid amin

Acid amin là hợp chất hữu cơ mạch thẳng hoặc mạch vòng trong phân tử có

Công thức cấu tạo tổng quát:

Trong số 20 acid amin và 2 amid (Asparagine, Glutamine) thường gặp trongphân tử protein có một số acid amin mà cơ thể người và động vật không tự tổng hợpđược mà phải đưa từ ngoài vào qua con đường thức ăn gọi là acid amin cần thiết hoặcacid amin không thay thế Đó là 8 acid amin cần cho cơ thể người lớn : Valin, Leucine.Isoleucine, Methionine, Phenylalanine, Triptophane, Lysine, Treonine Và 2 acid amincần cho trẻ em: Arginine, Histidine

Arginine Triptophane Histidine Methionine

1.1 Vai trò của protein trong đời sống :

Là thành phần không thể thiếu được của tất cả các cơ thể sống

Protein có vai trò trong quá trình duy trì và phát triển của mô và hình thànhnhững chất cơ bản trong hoạt động sống

Ở nguyên sinh chất tế bào không ngừng xảy ra quá trình thoái hóa protein vàtổng hợp protein từ thức ăn

Một số protein đặc hiệu tham gia vào thành phần của enzyme, hormone, khángthể và các hợp chất khác

Quá trình lớn từ việc hình thành cơ, quá trình đổi mới và phát triển của mô, quátrình phân chia tế bào cũng gắn liền với quá trình tổng hợp protein

Protein tham gia vận chuyển các chất dinh dưỡng

Protein có vai trò quan trọng trong vận chuyển các chất dinh dưỡng qua thànhruột vào máu và từ máu đến các mô của cơ thể và qua màng tế bào Ví dụ:Hemoglobin, mioglobin mang oxy đến các bộ phận của cơ thể, lipoprotein huyết tươngvận chuyển lipid từ gan tới các mô,…

Protein điều hòa chuyển hóa nước và cân bằng kiềm trong toàn cơ thể

Protein có vai trò như một chất đệm, giữ pH trong máu ổn định

Hàm lượng protein quyết định chất lượng của khẩu phần thức ăn

Vai trò bảo vệ và giải độc của protein

- Cơ thể con người có thể chống lại nhiễm trùng nhờ hệ thống miễn dịch, hệthống miễn dịch sản xuất ra các protein bảo vệ gọi là kháng thể

- Sức khỏe con người cũng bị đe dọa bởi một số chất độc có trong thức ăn, cóthể từ bản thân thức ăn hay bị nhiễm từ môi trường Bình thường các chất độc nàyđược giải độc bởi gan

Protein tham gia vào cân bằng năng lượng cho cơ thể

- Protein là một trong những nguồn cung cấp năng lượng cho cơ thể

- 1g protein cung cấp 4kcal

Tóm lại, về mặt cung cấp năng lượng có thể thay thế protein bằng những chấtdinh dưỡng khác nhưng về mặt tạo hình thì không có chất dinh dưỡng nào có thể thaythế nó Sẽ không có sự sống nếu không có protein vì 3 chức năng chính của vật chấtsống là phát triển, sinh sản và dinh dưỡng đều liên quan chặt chẽ đến protein

1.2 Vai trò protein trong thực phẩm:

Protein là chất có khả năng tạo cấu trúc, hình khối, trạng thái cho các sản phẩmthực phẩm Nhờ có khả năng này mới có qui trình công nghệ sản xuất ra các sản phẩmtương ứng từ nguyên liệu giàu protein

Ví dụ: nhờ có protein tơ cơ của thịt, cá mới tạo ra được cấu trúc gel cho các sản phẩmnhư giò lụa kamaboko Công nghệ sản xuất bánh mì là dựa trên cơ sở tính chất tạohình, tính chất cố kết và tính chất giữ khí của hai protein đặc hữu trong bột mì làgliadin và glutenin

Protein trong bột mì như gluten có khả năng giữ kết cấu, giữ khí cho bánh mì,làm cho bánh trở nên xốp

Protein có trong malt được hòa tan trong bia, tạo độ bền của bọt trong bia.Nhờ tính chất đặc thù của cazein trong sữa mới chế tạo ra được 2000 loạiphomat hiện nay trên thế giới

Gelatin của da có khả năng tạo gel, được sử dụng để tạo màng dùng bọc kẹo,bao viên thuốc

Protein còn gián tiếp tạo nên chất lượng của thực phẩm:

Các acid amin tương tác với đường và tạo màu, hương cho bánh mì, acid aminkết hợp với polyphenol tạo hương đặc trung cho trà trong công nghệ sản xuất trà,…

Hình thơm đặc trưng của chè gồm tới 34 cấu tử thơm cũng nhờ các acicamin vàcác polyphenol của lá chè tương tác với nhau khi gia nhiệt

Các protein còn có khả năng cố định cố định mùi tức là khả năng giữ hươngđược lâu bền cho thực phẩm

2 Tổng quan về ngũ cốc:

2.1 Lúa(Oryza sativa L)

Gạo là một sản phẩm lương thực thu từ cây lúa Hạt gạo thường có màu trắng,nâu hoặc đỏ thẫm, chứa nhiều dinh dưỡng Hạt gạo chính là nhân của thóc sau khi tách

bỏ vỏ trấu và cám Gạo là lương thực phổ biển của gần một nửa dân số thế giới

Thành phần hóa học của gạo trắng:

Lúa mì được trồng nhiều nhất trên thế giới và phân

bố gần khắp các vùng Nó là cây lương thực thuộc họ hòa

thảo, không ưa nóng và chịu lạnh nên được trồng nhiều

hơn cả ở các nước khí hậu lạnh như Nga, Mỹ, Úc,

Canada

Lúa mì rất đa dạng và phong phú, khoảng 20 dạng

Tỷ lệ khối lượng từng phần hạt lúa mì (theo % khối lượng toàn hạt)

83.699.4810.804.00

81.606.548.923.24

Thành phần hóa học trung bình của lúa mì theo % như sau:

Ngoài các chất trên, trong lúa mì còn có một lượng dextrin, muối khoáng, sinh

tố, chất men và một số chất khác.Các chất này phân bố không đều trong từng phần củahạt

Protein chủ yếu tập trung ở nội nhũ và lớp alơrông còn chất béo chủ yếu lại ở

vỏ Trong vỏ còn nhiều xelluloza, pentoza, và chất tro Trong phôi thì nhiều đường vàchất béo

Sự phân bố các chất trong hạt lúa mì (xem mỗi chất trong hạt là 100%)

100100

100255520

100651520

1005905

10028684

100207010

2.3 Ngô ( Zea mays L.)

Thành phần hoá học của hạt ngô

Xelluloza và pentoza là thành phần chủ yếu của vỏ.

Đường trong ngô chiếm khoảng 1,0-3,0% Khoảng 2/3 tập trung trong phôi Chất béo trong ngô có tới 98% ở dạng glyxerid của các acid béo

Chất tro trong ngô gồm nhiều thành phần nhưng nhiều hơn cả là phốt pho, acid,kim loại kiềm và kiềm thổ

2.4 Hạt kê:

Kê là tên gọi chung để chỉ một vài loại ngũ

cốc có thân cỏ giống lúa, hạt nhỏ, thoạt nhìn tương

tự cỏ lồng vực nhưng hạt to và mẩy hơn Hạt kê làm

lương thực như gạo cho người ăn hoặc chim chóc

Lượng vitamin B1, B2 có trong hạt kê cao hơn từ 1

- 1,5 lần so với lúa gạo Ngoài ra trong hạt kê còn

có chứa nhiều nguyên tố vi lượng khác như methionine (một amino axit thiết yếu) vìthế loại hạt này có tác dụng duy trì tế bào não, tăng cường trí nhớ

và làm giảm quá trình lão hóa

2.5 Yến mạch

Ngoài lượng protein nhiều hơn gạo, yến mạch còn có hàm

lượng bột mì cao hơn 1,6 - 2,6 lần, hàm lượng chất béo cũng cao

hơn 2 - 2,5 lần so với gạo Tuy hàm lượng dinh dưỡng cao nhưng yến mạch lại đượccoi là một trong những loại thực phẩm ăn kiêng hàng đầu.

2.6 Đậu tương:

Đậu tương thuộc họ Ðậu (Fabaceae), đặc

điểm của hạt đậu tương giàu hàm lượng protein,

chính vì vậy là cây thực phẩm quan trọng cho

Thành phần % trọng lưọng khô

Protein(Nx6.25)

40438.841

2023111

35298643

4.95.04.34.4

Các gluxit trong hạt đậu tương thường có: các polysaccarit không hoà tan nhưnemixellyloza kiểu arabinogalactan, các pectin, xenlluloza và các olilgosacarit nhưhexoza, sacaroza, rafinaza, stachinaza, verbascaza

Tro của đậu tương rất giàu sắt và kẽm

Ngoài các thành phần trên trong hạt đậu tương còn có các muối khoáng Ca, Fe,

Mg, P, K, Na, S; các vitamin A, B1, B2, D, E, F; các enzyme, sáp, nhựa, cellulose

hạt lúa mì chín, màng bao thể protein này bị phá hủy và các protein dự trữ tạo ra mộtthứ chất kết dính vô định hình bao lấy xunh quanh các hạt tinh bột Trái lại với các hạt

họ đậu và các hạt cốc khác khi chín, các protein này vẫn tồn tại

Hàm lượng protein là một đặc tính có thể truyền lại bằng di truyền, song nhữngbiến dị có liên quan đến di truyền chỉ khoảng 5% Các điều kiện canh tác, đặc biệt là

đô phì nhiêu của đất có ảnh hưởng rất lớn đến độ hàm lượng protein của hạt cũng nhưđến năng suất hạt

Người ta thường thấy có một mối tương quan âm giàu năng suất hạt và hàmlượng protein của hạt có lẽ là do nhu cầu năng lượng tổng hợp ra protein cao hơn sovới gluxit

5212561010

4055529546

463923238038

Trong các ngũ cốc ( trừ yến mạch) promalin và glutelin là hai nhóm proteinchiếm 75-95% tồng lượng protein của hạt

Ứng với mỗi loại hạt các protein này còn có những tên riêng Chẳng hạn, phầnprolamin cuả ngô có tên zein, ở kê có tên là pentein, ờ lúa mì có tên là gliadin, ở đạimạch có tên là hocdein, ở mạch đen có tên là secalin Hoặc như phần glutelin ở lúa mì

có tên là glutein, ở đại mạch có tên là hocdenin, ở ngô, mạnh đen và thóc thì có tên làglutein còn ở yến mạch thì lại có tên là avenin

Hạt lúa mì thường chứa trung bình 13% protein hoặc có loại chứa đến 25%.Khi hạt lúa mì xay thành bột sẽ thu được các phần sau:

- Bột trắng chiếm 70-75% trọng lượng hạt, là phần ứng với nội nhũ, bột trắngchứa 70% protein và 80% tinh bột của hạt

-Cám là phần ứng với vỏ ngoài và lớp alorong

Một số protein của alorong giàu lizin thì không có mặt trong bột trắng

Hàm lượng acid amin trong lúa mì (% chất khô)

Hàm lượng acid amin không thay thế trong gạo (% chất khô)

3.2 Globulin:

Không tan hoặc tan rất ít trong nước

Tan trong dung dịch loãng của muối trung

Không tan trong nước hoặc dung dịch muối khoáng

Tan trong etanol hoặc izopropanol 70-80%

Prolamin hầu như chỉ có trong nội nhũ chứa tinh bột của hạt ngũ cốc.Ví dụ:Gliadin trong hạt lúa mì, hordein của đại mạch, zein của ngô, secalin ở mạch đen

Ở một số hạt ngũ cốc, hàm lượng prolamin trong cồn có thể chứa đến 30-60%.hàm lượng prolamin trong lúa ít hơn nhiều vào khoảng 5%

Prolamin có khối lượng phân tử rất khác nhau ví dụ từ chế phẩm gliadin của

44000, 27000, 10000 dalton – các protein này còn khác nhau thành phần axit amin

gốc axit amin trong phân tử) Protein F4 có thành phần axit amin gần với albumin vàglobulin

Phần lớn các protein gliadin có cấu trúc bậc bốn

3.4 Glutelin:

Tan trong dung dịch kiềm hoặc acid loãng

Có trong nội nhũ cũa cây ngũ cốc và một cố hạt của cây khác như glutenlin củalúa mì, nó tường chiếm 5-40% protein tổng số trừ orizeinin của lúa thì chiếm đến 80%protein tổng số

Glutelin có khối lượng phân tử cao và rất khác nhau, đa số từ 50000 – vài triệudalton.

Glutelin có cấu trúc bậc bốn phức tạp

Gliadin và glutenin chiếm phần chủ yếu của gluten bột mì

Gliadin đặc trưng cho độ giãn, còn glutein đặc trưng cho độ đàn hồi của bộtnhào Lúa mì còn là hạt cốc duy nhất có chứa một lượng đáng kể glutenin phân tửlượng lớn và không hòa tan trong acid axetic 0.1M Chính nhờ tính chất đàn hồi củaprotein này mà bột mì mới làm bánh mì được

Các gliadin và glutenin có hàm lượng glutamin rất lớn (40—45%) do đó kéo theo cảhàm lượng nitơ

Ở pH gần bằng 7 các protein của glutein ít tích điện do đó các tương tác tĩnhđiện không có vai trò quyết định trong việc hình thành mạng lưới protein gluten củabánh

Hàm lượng glutamin cao sẽ hình thành nhiều liên kết hydro giữa các chuỗi liênkết peptid với nhau hoặc các phân tử nước ở đó tạo ra gluten có tình chất nhớt dẻo cao.Hàm lượng các acid amin ưa béo tương đối cao cho thấy các tương tác ưa béo chẳngtham gia vào cấu trúc bậc bốn của glutenin mà còn liên kết được với các lipit cũng nhưtạo được mạng lưới gluten trong bột nhào

Hàm lượng prolin rất cao (10-15%) đặc biệt là của gliadin, nhất định sẽ có ảnhhưởng đến cấu trúc bậc hai của protein này: phá hủy các phần xoắn anpha cũng nhưcác vùng có cấu trúc beta

Các gốc xistein vượt xa các gốc xistein cũng chứng tỏ cầu disuphua có tham dựvào hình thể và sự tập hợp của các protein này

3.5 Gliadin

Trong lúa mì có hai loại prolamin chính:

Gliadin α, β, γ có phân tử lượng 30000

-45000 dalton

- Gliadin ω có phân tử lượng nằm giữa

600000 và 80000 dalton

Các gliadin của lúa mì có tính đa hình lớn Ngay cùng một loại cũng có đến

20-30 gliadin khác nhau

Các gliadin của lúa mì thường ở dạng đơn chuỗi Sự phân bố các acid amin củađầu n tận cùng của các gliadin apha, beta, gama người ta đã biết: 30 axit amin đầu tiêncủa chúng rất giống nhau trong số có 20 axit amin đầu tiên tạo thành “ peptid tín hiệu

ưa béo” Peptit này có gốc lizin gần đầu cuối gốc nito, tiếp đó là các axit amin ưa béo

và cuối cùng là gốc alanin nối với protein Các gliadin α, β, γ (ngược với gliadin ω)còn có một số cầu disulfua trong phân tử do đó làm cho cấu trúc bậc ba chặt và bền

3.6 Glutenin:

Các glutenin còn biểu hiên tính đa hình mạnh mẽ hơn

gliadin vì xu hướng tự liên kết với nhau bằng tương tác ưa béo,

bằng liên kết hydro và cầu sulfua của chúng lớn hơn Khối

lượng phân tử của cả glutenin có thể lớn hơn đến 20 triệu

dalton, nhất là những “protein cặn” không hòa tan được trong

axit axetic 0.1 M Những protein này gần như là những glutenin

được liên hợp lại bằng cầu disufua

Khi phá hủy các cầu disuafua giàu các phân tử ( bằng tác nhân khử), người tathu được 25 “dưới đơn vị” glutenin (với các dạng bột mì khác nhau) Có thể chia cácdưới đơn vị này thành ba kiểu sau:

- Dưới đơn vị kiểu A không hòa tan trong etanol có khối lượng phân tử thấp(10000-70000 dalton) và rất giàu các axit amin có tính bazơ

- Dưới đơn vị kiểu B: không hòa tan trong etanol nhung có khối lượng phân tửcao (60000-140000 dalton) và rất giàu glyxine, prolin và glutamin nghèo xistein, tỷ

lệ xoắn anpha trong phân tử thấp (10-15%)

- Dưới đơn vị kiểu C, hòa tan được trong etanol có khối lượng phân tử giữa

35000 và 45000 dalton

Người ta cho rằng dưới đơn vị kiểu B đã tạo ra cái nhân để dưới đơn vị kiểu A

và C đến đấy để kết hợp khi hạt thuần thục (sau khi phá hủy màng của các thể protein,cũng như khi trích ly) Các “dưới đơn vị” A và B được liên kết với lipit

Các dưới đơn vị liên kết với nhau bằng cầu hydro, bằng tương tác ưa béo vàbằng disuafua Các phức hợp glutenin có phân tử lượng rất lớn thường chứa các dưới

đơn vị kiểu B vàC Còn các phức hợp glutenin có khối lượng phân tử thấp thì có dưới

tỷ lệ kiểu C khá cao

Khi các dưới đơn vị glutenin liên kết lại có thể tạo thành các sơi ( nhìn thấy đượcdưới kính hiển vi điên tử) Ở trạng thái ngậm nước, các glutanin tạo ra một khuôn hoặcmột màng mỏng rất chắc, đàn hồi có tính kết dính cao và chịu được kéo căng Sở dĩ cóđược những tính chất này là do cường độ tương tác cũng như số lượng tương tác giữacác chuỗi protein

Người ta nhận thấy có một tương quan thuận giữa lượng “protein cặn” và lực nởcủa bánh Ngược lại, có một tương quan nghịch giữa protein hòa tan được trong axitaxetic 0.1M và khả năng làm bánh (lúa mì cứng không làm bánh được vì thiếu cácdưới đơn vị có khối lượng phân tử 90000, 132000 và 134000 dalton)

Như vậy glutenin có liên quan chặt chẽ tới độ đàn hồi của bột nhào Với bột mạnh

có thể thêm một chút tác nhân oxy hóa để làm cho chất lượng bột nhào tăng lên Vậy

là các cầu disulfua và các trao đổi cầu disuafua có vai trò rất lớn

Do glutenin có tính chất ưa béo bề mặt cao có khả năng liên kết với các hợp phần

3.7 Hệ thống protein đậu tương ( đậu nành):

Hàm lượng protein cua đậu nành cao hơn cả thịt cá và gần gấp đôi các loại đậukhác, trung bình trong đậu nành có 40-50% protein

Protein của đậu nành có chứa đầy đủ tám loại amino acid thiết yếu (leucin,izoleuzin, valin, treonin, lizin, methyonin, phenyalanin, tryptophan) cho cơ thể conngười.Hàm lượng amino acid này tương đương với hàm lượng amino acid trong trứng

gà, đặc biệt trytophan rất cao gần gấp rưỡi của trứng

Vì thế nói đến giá trị của protein đậu

nành cao là nói đến hàm lượng lớn của nó cả

sự đầy đủ và cân đối của tám loại amino acid

Trong đậu nành có chứa lecithin

(thường chứa 3% protein của đậu nành) tác

dụng làm cho cơ thể trẻ lâu , sung sức tăng

cường trí nhớ, tái tạo các mô , làm cứng

xương và tăng cường sức đề kháng của cơ thể, làm giảm lượng cholestrol trong máu(giảm khoảng 30% nếu sử dụng 36 grams mỗi ngày)

Ngày nay protein đậu nành được thừa nhận ngang hàng với protein thịt độngvật

Protein của đậu nành dễ tiêu hóa, không có cholesterol, và ít chất béo bão hòathường có nơi thịt động vật

Các lá mầm của đậu nành đựoc tạo ra từ các tế bào kéo dài, bên trong chứa các

“thể protein” hình cầu đưòng kính từ 0.1-0.5um Các thể protein vẫn giữ được nguyênkhi nghiền vừa phải và có thể tách riêng từ bột đã khử béo Các “thể protein” này chứaphần lớn các protein của hạt

- Protein dự trữ (globulin) có thể bị thuỷ phân trong thời gian hạt nảy mầm đểlàm chất dinh dưỡng cho phôi sinh trưởng

- Còn protein cấu trúc hoặc protein chức năng cho enzim và chất kìm hãm enzimthường được định vị trong phần còn lại của tế bào

Sau khi hòa tan trong nước hoặc ở kiềm nhẹ, các protein của đậu tương có thểtách chiết ra nhiều bằng sắc ky thấm gel, bằng điện di, bằng siêu ly tâm Với phươngpháp siêu ly tâm người ta đã tách ra được bốn đoạn ứng với các hệ số sa lắng S20, ω

Tỷ lệ cũng như đặc trưng của từng đoạn

Các globulin 7S và 11S chiếm trên 70% tổng lượng protein của hạt tùy theogiống đậu tương, tỷ lệ globulin 11S globulin 7S nằm giữa 0.5 và 3

Globulin 11S hay là glixinnin được cấu tạo nên từ 12 “dưới đơn vị” tương đối

ưa béo: 6 dưới đơn vị có tính axid (A) và có tính kiềm (B) người ta đã biết “dưới đơnvị” khởi đầu AB là đơn chuỗi được tách ra do sự thủy phân ở giai đoạn “cuốiRiboxom” Polipedtid A luôn luôn gắn liền với Peptid B qua cầu disulfua ( ASSB)

Do đó người ta cũng có thể coi glixinin được cấu tạo từ 6 dưới đơn vị AB Người ta đã đề xuất 1 mô hình cấu trúc của glixinin như sau: các dưới đơn vị được sắpxếp thành 2 hình 6 cạnh chồng lên nhau tạo cho phân tử có một hình thể cầu rắn chắc.mỗi dưới đơn vị A sẽ nằm gần 3 dưới đơn vị B và ngược lại Trong phân tử có từ 42-

46 nguyên tử lưu huỳnh ở dưới dạng các cầu disulfua nối kép dưới đơn vị hoặc trongnội 1 dưới đơn vị sự có mặt một số nhóm tiol sẽ làm dễ dàng cho sự trao đổi cầudisulfua

Glixinin dẽ dàng bị phân li thành các “dưới đơn vị” của mình khi gia nhiệt đến

tác nhân khử Khi lực ion cao hơn thì cấu trúc bậc 4 lại bền vững có thể là do tăng tính

ưa béo bề mặt của các dưới đơn vị hoặc là do sự trung hòa của nhóm tích điện bởi cácion muối ( làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các dưới đơn vị) ở PH trung tính và các lựcion bằng 0.1 glixinin tự liên hợp lại nhưng mức độ trùng hợp còn bé

Globulin 7S, là beta0-conglixinin, thường chiếm gần 35% trọng lượng proteincủa hạt là một glucoprotein chứa gần 5% gluxit Phân tử cấu tạo nên từ 3 dưới đơn vị

α, α’ và β, có tính acid

xistein xistin

Dưới đơn vị β (M=42000) không chứa xistein và methionin

Ở PH giữa 5-10 khi lực ion yếu (M=0.1), β-conglixinin tạo thành 1 dime gồm 6 dướiđơn vị (M=370000) ở môi trường acid hay kiềm hoặc khi thẩm tách ở lực ion 0.5 thìphân tử sẽ tự phân li thành các dưới đơn vị

Trong các thực phẩm ở PH trung tính và không được gia nhiệt thì Globulin 7S

và 11S nói chung đều ở trạng thái hoạt động, không bị biến tính, phân tử ở dạng đime(7S) và oligome(11S) vì lực ion yếu Các xử lí nhiệt và thay đổi PH sẽ làm biến tínhcấu trúc bậc 2,3,4 trong đoạn 7S còn có các hemaglutinin (hay lectin) mà phân tử củachúng có thể tạo phức khá bền vững với các hợp chất gluxit Tương tác giữa các lectinvới các glucoprotein có mặt ở trên bề mặt các hồng cầu sẽ làm ngưng kết các tế bàonày Phần lớn các hạt họ đậu đều chứa lectin và một số chất khác ( ví dụ: rixin) thườngrất độc đới với động vật

Ở đoạn 7S cũng có các chất kìm hãm proteiaza như antitrypxin Kunitz ( proteinhình cầu gồm 1 chuỗi với 181 acidamin), antitrypxin Bowman - Birk ( phân tử gồm 1chuỗi với 71 acid amin, có 7 cầu disulfua)

Nói chung các chất kĩm hãm proteinaza cũng như các hemaglutenin có trongsản phẩm từ đậu tương có thể bị khử hoạt nếu sản phẩm được gia nhiệt đầy đủ trongđiều kiện môi trường ẩm

4.Tính chất chức năng protein của ngũ cốc

 Tính chất chức năng là gì?

Ngoài tính chất dinh dưỡng, mỗi chất hay hợp phần thực phẩm còn có nhữngkhả năng tác dụng nhất định, có quan hệ tới việc tạo ra hình thù, trạng thái cũng nhưchất lượng của sản phẩm thực phẩm Nguời ta gọi khả năng này là tính chất chức năng.Tính chất chức năng là tất cả các tính chất có ảnh hưởng tới tính hữu ích của một hợp

phần trong thực phẩm Thông qua tính chất chức năng nhiều sản phẩm thực phẩm cókết cấu hài hoà, tính hấp dẫn và chất lượng cảm quan cao.

Tính chất chức năng của protein trong thực phẩm có thể phân thành ba nhómchính như sau:

- Các tính chất do tương tác giữa protein và nước bao gồm: khả năng hấp thụ và giữnước, khả năng cố kết, khả năng phân tán, khả năng hoà tan và tạo nhớt

- Các tính chất do tương tác protein – protein bao gồm: các hiện tượng kết tủa, tạo gel,tạo màng, tạo sợi, tạo bột nhão

- Các tính chất bề mặt: khả năng nhũ hoá, khả năng tạo bọt

Đối với ngũ cốc thường có các tính chất chức năng như:

- Bột nhão: tạo được khuôn và màng có tính nhớt đàn hồi, bám dính biến tính được bởinhiệt và có cấu trúc gel

- Các sản phẩm bánh từ bột mì: có khả năng hấp thụ nước, tạo nhũ tương, tạo bọt vàmàu vàng nâu

4.1 Khả năng hydrat hoá:

Các sản phẩm ngũ cốc trước khi đem chế biến thường ở dạng khô nên khi sửdụng cần phải được hydrat hoá

Quá trình hydrat hoá của một protein khô bao gồm các giai đoạn sau:

Protein khô

Ngưng tụ nước thành nước lỏng

Trương nở

Các hạt không tan và bị trương phồng

Hấp thụ nước thành một lớp dày

Sonvat hoá và phân tán

Dung dịch

Bốn giai đoạn đầu của quá trình hydrat hoá có liên quan tới các hiện tượng nhưtrương nở, thấm ướt, giữ nước, cố kết và bám dính Giai đoạn 5 sẽ tạo ra độ phân tán,

độ nhớt hoặc độ đặc

Sự hấp thụ và giữ nước của protein có vai trò rất lớn đến kết cấu của bột nhàolàm bánh mì Khi hấp thụ vào làm tẩm ướt protein nhưng không làm protein hoà tanthì sẽ làm cho protein trương lên do đó sẽ tạo cho thực phẩm có độ đặc, độ nhớt vàbám dính

Gluten có khả năng hút nước rất mạnh, có thể hút được một lượng nước rất lớn,gấp hai lần khối lượng của bản thân Khi hút nước gluten trương lên và đóng vai trònhư bộ khung và liên kết với các hạt tinh bột đã trương nở trên bề mặt bộ khung đó

Dựa vào tính chất hydrat hóa này người ta ứng dụng trong công nghệ sản xuấtđậu phụ từ hạt đậu tương có trải qua công đoạn ngâm hạt Mục đích của công đoạn này

là làm cho hạt hút nước, trương nở, phá vỡ tế bào hạt để các chất hòa tan thoát ra Chấtlượng quá trình ngâm phụ thuộc vào thời gian ngâm, nhiệt độ ngâm, lượng nướcngâm

- Thời gian ngâm: nếu thời gian ngâm quá ngắn thì cấu trúc hạt chưa bị phá vỡ Nếuthời gian ngâm dài quá thì pH của khối hạt giảm do sự lên men lactic

- Lượng nước ngâm: Thông thường lượng nước ngâm vừa đủ là khi tỉ lệ đậu/ nước =1:2,5 Với tỉ lệ này độ trương nở của hạt cao, độ chua không đáng kể, tiêu hao chát khôkhoảng 0.6g/100g đậu

4.2 Khả năng hòa tan

Độ hòa tan là một chỉ số quan trọng đối với các protein được sử dụng trong đồuống Biết được độ hòa tan sẽ có ích khi xác định các điều kiện tối ưu để trích ly, tinhchế, cũng như phân đoạn các protein có nguồn gốc tự nhiên Ngoài ra biết được khảnăng hòa tan của protein trong các điều kiện khác nhau sẽ là gợi tốt trong việc địnhhướng sử dụng protein này

Khả năng hòa tan giúp protein khuếch tán nhanh hơn

Khả năng hòa tan được ứng dụng nhiều trong công nghệ chế biến sữa đậu nành,sản xuất nước tương, và các dạng bột ngũ cốc hòa tan

4.3 Khả năng tạo kết cấu và tạo hình.

Do khả năng tạo kết cấu, các protein là cơ sở cấu trúc của nhiều loại thực phẩm

 Khả năng tạo bột nhão và kết cấu xốp của sản phẩm:

Tính chất chức năng đặc biệt của các protein từ gluten bột mì là khả năng tạothành bột nhão có tính cố kết và tính nhớt dẻo sau khi được nhào trộn với nước ở nhiệt

độ bình thường Đây là cơ sở của sự biến đổi bột mì thành bột nhão rồi tiếp đó qua lênmen rồi nướng, bột nhão chuyển hoá thành bánh mì

Trong bột mì, ngoài các protein của gluten (gliadin và glutenin) còn có các hạttinh bột, các pentozan, các lipit các cực và không cực và các protein hoà tan Tất cảcác chất này đều góp phần vào việc tạo nên mạng lưới bột nhão hoặc kết cấu cuối cùngcủa bánh mì

Gliadin và glutenin thường chiếm một tỉ lượng rất cao (75- 95%) trong gluten.Kích thước phân tử của chúng lại lớn do đó quyết định phần lớn tính chất kỹ thuật củagluten

Trước hết glutenlin và gliadin có chứa ít acid amin ion hoá được nên chúng hoàtan kém trong dung dịch nước trung tính, nhưng lại giàu glutamin (trên 30% trọnglượng) và các acid amin chứa nhóm hydroxyl Do đó làm cho gluten có khả năng hấpthụ nước và có khả năng cố kết, bám dính cao

Trong gliadin và glutenin, cũng chứa khá nhiều acid amin không cực (51% sốgốc acid amin) nên dễ phát sinh các tương tác ưa béo vốn có tác dụng tập hợp các phân

tử protein cũng như đính thêm các phân tử lipid vào protein, do đó cũng làm tăng thêmkhả năng cố kết và bám dính của gluten

Trong hai chất chính này, glutenin là hợp phần tạo ra độ đàn hồi, lực cố kết vàmức độ chịu nhào trộn Còn gliadin lại làm cho bột nhão có tính lưu, tính kéo dãn vàkhả năng trương nở làm tăng thể tích bánh

Trong gluten còn có các liên hợp phân tử protein có khối lượng cao (qua cầudisulfua) do đó cũng làm cho protein có khả năng tạo sợi tốt

Cơ chế tạo thành bột nhão:

Bột nhão thường chỉ chứa bột mì, nước, natriclorua