Đường đẳng nhiệt hấp thụ cho phép thấy trước hoạt độ nước của một hỗn hợp các hợp phần có độ ẩm khác nhau cũng như những biến đổi của một thực phẩm khi bảo quản trong các điều kiện khá[r]
Trang 1BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG LƯƠNG THỰC – THỰC PHẨM
TS Huỳnh Thị Kim Cúc (chủ biên); ThS Hồ Thị Duyên Duyên;
ThS Trần Thị Thanh Mẫn
GIÁO TRÌNH
HÓA HỌC VÀ PHỤ GIA
THỰC PHẨM
Trang 2TS Hu ỳnh Thị Kim Cúc (chủ biên); Ths Hồ Thị Duyên Duyên;
Ths Tr ần Thị Thanh Mẫn
GIÁO TRÌNH
HÓA HỌC VÀ PHỤ GIA
THỰC PHẨM (Lưu hành nội bộ)
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU
Các sản phẩm thực phẩm thường có cấu trúc, trạng thái, màu sắc, hương thơm và tính cảm vị khác nhau Những kết cấu cùng hương sắc ấy được tạo ra, trong những điều kiện gia công nhất định, nhờ sự tương tác hài hoà của các hợp phần hoá học chứa trong thực phẩm, mỗi hợp phần ấy lại có vai trò khác nhau
Ngoài những hợp phần có sẵn trong thực phẩm, để tạo nên những đặc tính của thực phẩm như mong muốn, người ta còn bổ sung thêm vào thực phẩm những thành phần nhất định
Giáo trình Hóa học và phụ gia thực phẩm” được biên soạn dựa trên cơ sở những
kiến thức cơ bản về vai trò, tính chất chức năng của các thành phần cơ bản của thực phẩm và khái quát về phụ gia dùng trong thực phẩm, nhằm cung cấp những kiến thức
cơ bản nhất về hoá học ứng dụng trong công nghệ thực phẩm Giáo trình này được dùng cho sinh viên ngành Công nghệ thực phẩm, ngành Quản lý chất lượng thực phẩm học tại trường Cao đẳng Lương thực Thực phẩm Giáo trình cũng là tài liệu chính cho giảng viên tham khảo khi giảng dạy học phần Đồng thời cũng là tài liệu tham khảo cho sinh viên học các chuyên ngành khác có liên quan và những người có quan tâm đến lĩnh vực này
Nội dung giáo trình này bao gồm 6 chương, đề cập đến những nội dung khái quát chung về hóa học và phụ gia thực phẩm:
Chương 1 Nước trong thực phẩm
Chương 2 Tính chất chức năng của protein trong thực phẩm
Chương 3 Tính chất chức năng của polysacchrid trong thực phẩm
Chương 4 Tính chất chức năng của lipid trong thực phẩm
Chương 5 Tính chất chức năng của hợp chất phenol trong thực phẩm
Chương 6 Phụ gia thực phẩm
Trong quá trình biên soạn giáo trình, không tránh khỏi thiếu sót Chúng tôi mong nhận được ý kiến đóng góp của người học, người dạy và bạn đọc, để hoàn chỉnh cho lần biên tập sau được tốt hơn
NHÓM TÁC GIẢ
Trang 4MỤC LỤC
Lời nói đầu 5
Mục lục 6
Danh mục chữ và ký hiệu viết tắt 13
CHƯƠNG 1 NƯỚC TRONG THỰC PHẨM 14
1 ĐẠI CƯƠNG VỀ NƯỚC TRONG THỰC PHẨM 14
2 HOẠT ĐỘ CỦA NƯỚC VÀ ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT HẤP THỤ 15
2.1 Khái niệm về hoạt độ nước 15
2.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến hoạt độ nước 16
2.3 Đường đẳng nhiệt hấp thụ 17
2.4 Hiện tượng trễ hấp thụ 18
2.5 Hoạt độ nước và điều kiện không cân bằng 19
2.6 Tác dụng của đường đẳng nhiệt hấp thụ 20
3 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ NƯỚC 21
4.PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH HOẠT ĐỘ NƯỚC 22
4.1 Cho dòng không khí trực tiếp qua thực phẩm 22
4.2 Dùng các dung dịch muối bão hòa hữu cơ hoặc vô cơ 22
4.3 Sử dụng các chất phụ gia 22
4.4 Phương pháp gia công 22
4.5 Dùng các hợp chất hữu cơ 22
5 ẢNH HƯỞNG CỦA HOẠT ĐỘ NƯỚC ĐẾN CHẤT LƯỢNG CỦA THỰC PHẨM 23
5.1 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến phản ứng oxy hoá chất béo 24
5.2 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến phản ứng sẫm màu phi enzym 24
5.3 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến phản ứng enzyme trong các sản phẩm thực phẩm 25
5.4 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến sự phát triển của vi sinh vật 26
5.5 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến tính chất lưu biến của thực phẩm 26
5.6 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến giá trị dinh dưỡng 26
5.7 Ảnh hưởng của nước đến cấu trúc của rau quả tươi 27
Câu hỏi ôn tập 27
Tài liệu tham khảo 28
CHƯƠNG 2 TÍNH CHẤT CHỨC NĂNG CỦA PROTEIN TRONG THỰC PHẨM29 1 CÁC HỆ THỐNG PROTEIN THỰC PHẨM 29
1.1 Hệ thống protein của thịt, cá 29
1.1.1 Protein của chất cơ 29
1.1.2 Protein của mô liên kết 31
1.1.3 Protein của tơ cơ 32
1.1.4 Protein của cơ cá 34
Trang 51.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến protein của cơ 34
1.2 Hệ thống protein của trứng 37
1.2.1 Thành phần và cấu trúc của trứng gà 37
1.2.2 Các protein của lòng trắng trứng 39
1.2.3 Các protein của lòng đỏ trứng 39
1.2.4 Ảnh hưởng của các điều kiện công nghệ đến protein của trứng 40
1.3 Hệ thống protein của sữa 41
1.3.1 Thành phần protein của sữa 41
1.3.2 Cấu trúc của micelle casein 44
1.3.3 Quá trình đông tụ casein 45
1.3.4 Ảnh hưởng của các điều kiện công nghệ đến protein sữa 49
1.4 Hệ thống protein của lúa mì 50
1.4.1 Các hợp phần protein của lúa mì 50
1.4.2 Vai trò của protein lúa mì trong sản xuất thực phẩm 52
1.5 Hệ thống protein của đậu tương 53
1.5.1 Cấu trúc và đặc trưng của các đoạn protein ở hạt đậu tương 53
1.5.2 Tính chất của protein đậu tương 54
2 TÍNH CHẤT CHỨC NĂNG CỦA PROTEIN TRONG THỰC PHẨM 54
2.1 Tính chất hydrat của protein 55
2.1.1.Các giai đoạn của quá trình hyđrat hoá 55
2.2 Khả năng hòa tan của protein 56
2.2.1 Ý nghĩa của việc nghiên cứu khả năng hoà tan của protein 57
2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ hoà tan của protein 57
2.3 Khả năng tạo nhớt của protein 58
2.3.1 Ý nghĩa của việc nghiên cứu độ nhớt của protein 58
2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của chất lỏng protein 58
2.4 Khả năng tạo gel của protein 59
2.4.1 Khái quát chung về sự hình thành gel protein 59
2.4.2 Điều kiện tạo gel 60
2.4.3 Cơ chế tạo gel và cấu trúc của gel 60
2.4.4 Các giai đoạn của quá trình tạo gel protein 61
2.4.5 Một số yếu tố ảnh hưởng đến độ bền gel 62
2.4.6 Khả năng tạo gel của một số protein thực phẩm 62
2.5 Khả năng tạo cấu trúc của protein 64
2.5.1 Đông tụ nhiệt và sự tạo màng mỏng 65
2.5.2.Sự tạo sợi 65
2.5.3 Đùn ép nhiệt dẻo 66
2.6 Khả năng tạo bột nhão của protein 68
2.7 Khả năng tạo nhũ tương của protein 70
2.7.1 Sự hình thành và phá huỷ nhũ tương 70
Trang 62.7.2 Vai trò làm bền nhũ tương của protein 72
2.7.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự nhũ hoá 73
2.8 Khả năng tạo bọt của protein 73
2.8.1 Khái quát chung về bọt thực phẩm 73
2.8.2 Sự hình thành bọt 74
2.8.3 Độ bền của bọt 75
2.8.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc hình thành và ổn định bọt 76
2.8.5 Vai trò của protein trong các thực phẩm có kết cấu bọt 77
2.9 Khả năng cố định các chất thơm của protein và việc giữ mùi cho thực phẩm 78
2.9.1 Sự tương tác giữa chất bay hơi và protein 78
2.9.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cố định chất thơm 79
3 BIẾN HÌNH PROTEIN 79
3.1 Biến hình bằng phương pháp vật lý 80
3.1.1 Biến hình bằng gia công cơ học 80
3.1.2 Biến hình bằng xử lí nhiệt 80
3.2 Biến hình bằng phương pháp hóa học 82
3.2.1 Thay đổi độ pH 82
3.2.2.Xử lý bằng dung môi 82
3.2.3 Gắn vào protein các nhóm chức 82
3.2.4 Tạo ra cầu đồng hoá trị 82
3.2.5 Thuỷ phân hạn chế 84
3.3 Biến hình protein bằng enzyme 84
Câu hỏi ôn tập 85
Tài liệu tham khảo 86
CHƯƠNG 3 TÍNH CHẤT CHỨC NĂNG CỦA POLYSACCHARIDE TRONG THỰC PHẨM 87
1 HỆ THỐNG TINH BỘT THỰC PHẨM 87
1.1 Hệ thống tinh bột của các hạt cốc 87
1.1.1 Lúa 87
1.1.2 Hạt lúa mì 88
1.1.3 Ngô 89
1.2 Hệ thống tinh bột của các hạt họ đậu 91
1.2.1 Thành phần hóa học 91
1.2.2 Nguyên tắc tách tinh bột 91
1.3 Hệ thống tinh bột của các loại củ 91
1.3.1 Khoai tây 92
1.3.2 Khoai lang 92
1.3.3 Sắn 93
1.3.4 Nguyên tắc tinh bột từ nguyên liệu củ 94
1.4 Hình dáng và kích thước của các hệ thống tinh bột 95
Trang 71.5 Thành phần hoá học của tinh bột 96
1.5.1 Cấu tạo và tính chất của amilose 97
1.5.2 Cấu tạo và tính chất của amilopectin 100
1.6 Cấu tạo và tinh chất của hạt tinh bột 100
1.6.1 Cấu tạo của hạt tinh bột 100
1.6.2 Tính chất của tinh bột 100
2 CÁC HỆ THỐNG POLYSACCHARIDE THỰC PHẨM KHÁC 101
2.1 Agar-agar 101
2.2 Algin-aginat 101
2.3 Caraghenat- caraghinin 103
2.4 Guaran 104
2.5 Caroban 105
3 TÍNH CHẤT CHỨC NĂNG CỦA TINH BỘT 105
3.1 Khả năng hấp thụ nước và sự hồ hoá của tinh bột 105
3.1.1 Quá trình trương nở 105
3.1.2 Quá trình hấp thụ nước 105
3.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ hồ hoá tinh bột 106
3.1.4 Độ trong của hồ tinh bột .107
3.2 Tính chất nhớt dẻo của hồ tinh bột 107
3.3 Khả năng tạo gel và thoái hoá của tinh bột 108
3.3.1 Khả năng tạo gel 108
3.3.2 Sự thoái hoá 109
3.4 Khả năng tạo hình của tinh bột 110
3.4.1 Khả năng tạo màng 110
3.4.2 Khả năng tạo sợi 110
3.5 Khả năng tạo màng bao 113
3.6 Khả năng tạo tương tác với các chất khác 113
3.6.1 Khả năng đồng tạo gel với protein 113
3.6.2 Khả năng phồng nở của tinh bột 113
3.7 Tính chất cơ cấu trúc của tinh bột .113
4 CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN HÌNH TINH BỘT .114
4.1 Biến hình tinh bột bằng phương pháp vật lý 114
4.1.1 Trộn với chất rắn trơ .114
4.1.2 Biến hình bằng hồ hóa sơ bộ .114
4.1.3 Biến hình tinh bột bằng gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao 115
4.2 Biến hình tinh bột bằng phương pháp hóa học 117
4.2.1 Biến hình bằng acid .117
4.2.2 Biến hình tinh bột bằng kiềm .117
4.2.3 Biến hình tinh bột bằng oxy hóa 117
4.2.4 Biến hình tinh bột bằng xử lý tổ hợp để thu nhận tinh bột keo đông .119
Trang 84.2.5 Biến hình tinh bột bằng cách gắn thêm nhóm phosphat 119
4.2.6 Biến hình tinh bột bằng cách tạo liên kết ngang 121
4.3 Biến hình tinh bột bằng enzyme 121
Câu hỏi ôn tập 122
Bài đọc thêm XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHỈ TIÊU CƠ BẢN CỦA TINH BỘT 123
1 Xác định hàm lượng amilose và amilopectin của tinh bột 123
2 Xác định nhiệt độ hồ hóa của tinh bột 124
3 Xác định độ hòa tan và khả năng hydrat hóa của tinh bột 125
Tài liệu tham khảo 126
CHƯƠNG 4.TÍNH CHẤT CHỨC NĂNG CỦA LIPID TRONG THỰC PHẨM 127
1 CÁC HỆ THỐNG DẦU MỠ THỰC PHẨM 127
1.1 Dầu thực vật 127
1.1.1 Các nhóm nguyên liệu chứa dầu thực vật 127
1.1.2 Giới thiệu một số nguyên liệu chứa dầu phổ biến 128
1.1.3 Các phương pháp thu nhận dầu thực vật 132
1.1.4 Đặc tính chung của dầu thực vật 134
1.1.5 Giới thiệu một số dầu thực vật thường dùng 134
1.2 Mỡ động vật 135
1.2.1 Nguyên liệu sản xuất mỡ động vật 135
1.2.2 Phương pháp sản xuất mỡ động vật 136
1.2.3 Đặc tính chung của mỡ động vật 139
1.2.4 Giới thiệu một số mỡ động vật thường dùng 139
1.3 Giới thiệu một số loại nguyên liệu chứa chất béo khác 140
1.3.1 Chất béo trong sữa tươi 140
1.3.2 Chất béo trong cá 142
2 THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA DẦU MỠ 143
2.1 Thành phần hóa học của dầu mỡ 143
2.1.1 Glyceride 143
2.1.2 Glycerin 143
2.1.3 Các acid béo 144
2.1.4 Triglyceride 145
2.1.5 Các chất kèm theo 146
2.2 Các tính chất cơ bản của dầu mỡ 149
2.2.1 Tính chất lý học 149
2.2.2 Các tính chất hóa học quan trọng 149
2.3 Những yêu cầu cần thiết đối với các loại dầu mỡ thực phẩm 151
3 BIẾN ĐỔI CỦA LIPID TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN 151
3.1 Quá trình thuỷ phân chất béo 151
3.2 Quá trình oxy hóa chất béo 153
3.2.1 Cơ chế phản ứng oxy hóa chất béo 153
Trang 93.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa chất béo 155
4 BIẾN ĐỔI CỦA LIPID TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN NHIỆT .156
4.1 Biến đổi vật lý .156
4.2 Biến đổi hóa học .157
5 SỰ TƯƠNG TÁC CỦA CHẤT BÉO VỚI CÁC THÀNH PHẦN KHÁC TRONG CHẾ BIẾN THỰC PHẨM 157
5.1 Sự tạo thành 3-MCDP .157
5.2 Sự tạo thành chất béo chuyển hóa 157
6 CHỨC NĂNG CỦA LIPID TRONG THỰC PHẨM 158
6.1 Sự nhũ hóa của lipid 157
6.2 Những chức năng khác của lipid trong chế biến thực phẩm 157
Câu hỏi ôn tập 160
Tài liệu tham khảo 161
CHƯƠNG 5 TÍNH CHẤT CHỨC NĂNG CỦA HỢP CHẤT PHENOL THỰC VẬT TRONG THỰC PHẨM 162
1 CÁC HỢP PHẦN CỦA HỢP CHẤT PHENOL 162
1.1 Phân loại hợp phần các hợp chất phenol 162
1.2 Một số nhóm cơ bản của các hợp chất phenol 162
1.2.1 Acid phenolic (acid phenol carboxylic) 162
1.2.2 Stilbene 164
1.2.3 Flavonoid 164
1.2.4 Lignan 175
2 HỢP CHẤT POLYPHENOL TRONG MỘT SỐ NGUYÊN LIỆU, SẢN PHẨM THỰC PHẨM 175
2.1 Hợp chất polyphenol trong rau quả 175
2.2 Hợp chất polyphenol trong lá chè 176
2.3 Hợp chất polyphenol trong cacao 178
3 CÁC TÍNH CHẤT CHUNG CỦA HỢP CHẤT POLYPHENOL 178
3.1 Phản ứng oxy hóa khử 179
3.2 Phản ứng cộng 179
3.3 Phản ứng ngưng tụ 179
4 CHỨC NĂNG CỦA CÁC POLYPHENOL TRONG THỰC PHẨM 180
4.1 Sự tạo màu mới của hợp chất polyphenol 180
4.1.1 Cơ chế 180
4.1.2 Sự tạo màu 184
4.2 Sự tạo mùi mới của hợp chất polyphenol 189
4.2.1.Phản ứng tạo chất thơm với acid amin 188
4.2.2.Các phản ứng tạo chất thơm khác 190
Câu hỏi ôn tập 192
Tài liệu tham khảo 193
Trang 10CHƯƠNG 6 PHụ GIA THựC PHẩM 194
1 ĐẠI CƯƠNG VỀ PHụ GIA THựC PHẩM 194
1.1 Thực phẩm 194
1.2 Phụ gia thực phẩm 194
1.3 Chất hỗ trợ chế biến thực phẩm 195
1.4 Hướng dẫn sử dụng phụ gia thực phẩm 195
2 CÁC NHÓM CHẤT PHỤ GIA VÀ CHẤT HỖ TRỢ CHẾ BIẾN THựC PHẩM 198 2.1 Các nhóm chất phụ gia 198
2.2 Các nhóm chất hỗ trợ chế biến thực phẩm 199
3 CHấT PHụ GIA DÙNG TRONG CHẾ BIẾN THựC PHẩM 203
3.1 Chất điều vị 203
3.2 Chất làm ẩm 206
3.3 Chất tạo xốp 206
3.4 Chất chống đông vón 207
3.5 Chất giữ màu 210
3.6 Chất chống oxy hóa 213
3.7 Chất chống tạo bột 220
3.8 Chất ngọt tổng hợp 221
3.9 Chất làm rắn chắc 225
3.10 Phẩm màu 226
3.11 Chất điều chỉnh độ acid 246
3.12 Chất bảo quản 256
3.13 Chất ổn định 265
3.14 Chất tạo phức kim loại 268
3.15 Chất xử lý bột 273
3.16 Chất độn 273
3.17 Chất khí đẩy 274
3.18 Chế phẩm tinh bột 275
3.19 Enzyme 277
3.20 Chất làm bóng 281
3.21 Chất làm dày 282
3.22 Chất nhũ hóa 289
3.23 Chất tạo bọt 298
3.24 Chất tạo mùi 299
4 PHỤ GIA THƯỜNG SỬ DỤNG TRONG MỘT SỐ THỰC PHẨM PHỔ BIẾN 303 4.1 Sử dụng muối nitrat, nitrit trong chế biến thịt 303
4.2 Sử dụng acid ascorbic và muối ascorbate trong thịt và sản phẩm thịt 305
4.3 Sử dụng phosphat 305
4.4 Sử dụng phụ gia trong bảo quản thủy sản tươi 307
4.5 Sử dụng phụ gia cho dầu mỡ và sản phẩm từ dầu mỡ 310
Trang 114.6 Sử dụng phụ gia trong đồ hộp thực phẩm 310
4.7 Sử dụng phụ gia trong sản xuất bánh mì, bánh bích quy, bánh ngọt 311
Câu hỏi ôn tập 313
Tài liệu tham khảo 314
Trang 12DANH MỤC CHỮ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT
Ủy ban châu Âu
2 Codex Quy chuẩn kỹ thuật quốc tế
3 JECFA The Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives
Tổ chức Y tế thế giới về Phụ gia thực phẩm
4 ADI Aceptable daily intake
Lượng ăn vào hàng ngày có thể chấp nhận được
5 INS International Numbering System (for Food Additives)
Hệ thống mã số quốc tế về phụ gia thực phẩm
6 LD50 Lethal Dose 50
Liều lượng gây chết 50% động vật thí nghiệm
7 GMP Good Manufacturing Practices
Thực hành sản xuất tốt
Mức sử dụng tối đa
9 MTDI Maximum Tolerable Daily Intake
Lượng tối đa ăn vào hàng ngày
10 PTWI Provisional Tolerable Weekly Intake
Lượng ăn vào hàng tuần có thể chấp nhận được tạm thời
11 PGTP Phụ gia thực phẩm
12 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
13 QCVN Quy chuẩn Việt Nam