ĐỀ tài tìm HIỂU về PHẢN ỨNG THỦY PHÂN và PHẢN ỨNG OXI hóa TRONG CHẾ BIẾN sản PHẨM GIÀU TINH bộ, PROTEIN và CHẤT béo

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM  BÀI TIỂU LUẬN HÓA HỌC THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ PHẢN ỨNG THỦY PHÂN VÀ PHẢN ỨNG OXI HÓA T

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM



BÀI TIỂU LUẬN HÓA HỌC THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI:

TÌM HIỂU VỀ PHẢN ỨNG THỦY PHÂN VÀ PHẢN ỨNG OXI HÓA TRONG CHẾ BIẾN SẢN PHẨM GIÀU TINH BỘ,

PROTEIN VÀ CHẤT BÉO

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Mai Hương Lớp: DHTP15A

Nhóm thực hiện: Nhóm 6

TPHCM, 08 tháng 04 năm 2021

DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM

1 Võ Ngọc Trúc Chi 19478191

4 Hoàng Thị Ngọc Yến 19482081

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

Định nghĩa Vai trò

Các yếu

tố ảnh hưởng

Tóm tắt nội dung Ý nghĩa

Tổng kết Làm PP

Hoàng

Thị

Ngọc

Yến

Phạm

Minh

Dũng

Nguyễn

Ngọc

Tín

Võ

Ngọc

Trúc

Chi

MỤC LỤC

Trang

Phần I: Mở đầu 1

Phần II: Nội dung 2

1 Định nghĩa phản ứng thủy phân 2

2 Định nghĩa phản ứng oxi hóa 2

3 Vai trò của phản ứng thủy phân trong công nghệ chế biến thực phẩm giàu protein, chất béo và tinh bột 3

4 Vai trò của phản ứng oxi hóa trong công nghệ chế biến thực phẩm giàu protein, chất béo và tinh bột 6

5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân và quá trình oxy hóa trong chế biến thực phẩm 7

6 Ý nghĩa của phản ứng thủy phân và phản ứng oxi hóa trong sản xuất thực phẩm 9

Phần III: Tổng kết 11

Tài liệu tham khảo 12

PHẦN I: LỜI MỞ ĐẦU

Để thỏa mãn nhu cầu protein do các axit amin tạo ra, hàm lượng tinh bột và các chất béo, mỗi ngày cơ thể cần tiếp nạp một vài món ăn giàu protein, tinh bột và chất béo (thịt, cá, tôm, cua trứng, nhộng, sữa, đậu, đỗ, lạc,…) với một lượng vừa đủ cũng như phong phú trong các bữa ăn

Vậy để hiểu rõ hơn về các thực phẩm giàu protein, chất béo và tinh bột, nhóm chúng em xin tìm hiểu sâu về các phản ứng thủy phân và phản ứng oxi hóa trong chế biến các sản phẩm trên

Bài tiểu luận gồm các nội dung:

Phần I: Lời mở đầu

Phần II: Nội dung

1 Định nghĩa phản ứng thủy phân

2 Định nghĩa phản ứng oxi hóa

3 Vai trò của phản ứng thủy phân trong công nghệ chế biến thực phẩm giàu protein, chất béo và tinh bột

4 Vai trò của phản ứng oxi hóa trong công nghệ chế biến thực phẩm giàu protein, chất béo và tinh bột

5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân và quá trình oxy hóa trong chế

biến thực phẩm

6 Ý nghĩa của phản ứng thủy phân và phản ứng oxi hóa trong sản xuất thực phẩm

Phần III: Tổng kết

PHẦN II: NỘI DUNG

1 Định nghĩa phản ứng thủy phân

- Là phản ứng rất phổ biến và quan trọng trong bảo quản và sản xuất thực phẩm

Do phản ứng thủy phân mà chất lượng các sản phẩm thực phẩm bị giảm đi và cũng nhờ phản ứng thủy phân để tăng thêm phần chất cho thành phẩm, không những tính chất cảm quan mà các tính chất hóa học của sản phẩm cũng có thể bị biến đổi

Ví dụ: Từ tinh bột, muốn có được đường nha hay đường glucoza người ta phải tạo

điều kiện để phản ứng thủy phân tinh bột bằng enzyme đạt đến mức tối đa

Để có nước mắm, phomai, chao hoặc làm mềm thịt đều xuất phát từ nguyên lý phản ứng thủy phân

Trong sản xuất bánh mì các phản ứng oxi hóa, caramen hóa, melanoidin nghĩa

là những phản ứng tạo nên toàn bộ chất lượng của sản phẩm bánh mì chỉ có thể xảy ra khi đã có phản ứng thủy phân mở đầu

 Do đó, phản ứng thủy phân rất quan trọng trong chế biến thực phẩm, vì nó là mở đầu cho một loạt các phản ứng khác tiếp diễn và các phản ứng khác có thể xảy ra khi phản ứng thủy phân kết thúc

2 Định nghĩa phản ứng oxi hóa

- Phản ứng oxi hóa – khử sinh học thuộc các phản ứng dị hóa không những chỉ là nguồn năng lượng quan trọng dùng để thực hiện các quá trình tổng hợp khác nhau mà còn là nguồn cung cấp các hợp chất trung gian dùng làm nguyên liệu cho các phản ứng tổng hợp và đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc liên hợp các quá trình trao đổi chất

- Trong chế biến thực phẩm, nhiều quá trình oxi hóa – khử sinh học tạo ra các sản phẩm có màu đẹp, vị ngon, hương thơm làm cho thực phẩm có tính chất đặc trưng riêng hoặc làm tăng giá trị cảm quan và tiêu dùng của thành phẩm

Ví dụ: Trong sản xuất cacao, thuốc lá người ta lợi dụng hoạt động của enzyme này.

Màu vàng sẫm hoặc nâu của thuốc lá cũng là do các sản phẩm oxi hóa của các polyphenol tự do có trong thuốc tạo nên khi lên men

2

Cùng một thứ lá chè người ta lợi dụng enzyme polyphenoloxydaza dưới sự xúc tác của sự oxi hóa các polyphenol của lá chè tạo ra được chè xanh, chè đen, chè đỏ,…

có hương vị và sắc nước khác nhau

Ngoài ra, bản chất của quá trình lên men là quá trình oxi hóa khử, nhờ quá trình oxi hóa khử mà cơ chất đã được chuyển hóa thành sản phẩm lên men Quá trình hô hấp hay quá trình phân giải oxi hóa khử các chất dinh dưỡng ở cơ thể sinh vật trong điều kiện hiếu khí cũng có tầm quan trọng đặc biệt đối với kỹ nghệ bảo quản và chế biến lương thực, thực phẩm

3 Vai trò của phản ứng thủy phân trong công nghệ chế biến thực phẩm giàu

protein, chất béo và tinh bột

a Phản ứng thủy phân là yếu tố mở đầu cho nhiều quá trình hóa học khác trong chế biến và bảo quản thực phẩm

Ví dụ: Phản ứng thối rửa

Thủy phân Protein -¿Acid amin -¿Sản phẩm thối rửa

H2O Xúc tác Vi sinh vật gây thối rửa

Phản ứng chậm Phản ứng nhanh

b Phản ứng thủy phân là yếu tố mở đầu tạo cơ chất cho oxi hóa

Lipit -¿Acid béo -¿Ketone, Aldehyd ¿Hợp chất sẫm màu

Enzyme và phi enzyme

Saccharose -¿Glucose -¿Gluconic -¿ Hợp chất màu xám

Enzyme và phi enzyme

c Phản ứng thủy phân là mở đầu cho yếu tố hình thành mùi vị, màu sắc

Ví dụ: Nước mắm

Vi sinh vật gây hương -¿ tạo mùi Thủy phân

Protein cá -¿ Acid amin Tạo vị ngọt đặc trưng

Phân hủy

-¿ tạo màu

Melanoidin NH3 -¿ tạo mùi đặc trưng

Ví dụ: Trong sản xuất bánh mì

Melanoidin: mùi thơm, màu vàng

Enzyme Cơ chất cho Tinh bột -¿ Glucose -¿ Fucfurolamin: mùi thơm

Amylase

Vị ngọt

Caramen hóa: màu đậm

d Phản ứng thủy phân làm thay đổi chất lượng sản phẩm

- Phản ứng thủy phân là phản ứng phổ biến, thường xuyên xảy ra trong quá trình

chế biến và bảo quản thực phẩm Phản ứng thủy phân có thể ảnh hưởng lớn tới chất lượng sản phẩm, nó có thể tăng hay giảm chất lượng tùy theo mục đích công nghệ để tạo ra sản phẩm cụ thể nào đó

- Chẳng hạn:

 Trong chế biến thực phẩm ăn liền từ thịt, thủy sản, phản ứng thủy phân sơ bộ sẽ

có tác dụng làm cho thực phẩm ngọt hơn, mùi thơm hơn khi gia nhiệt

 Trái lại trong bảo quản nguyên liệu nếu cứ để phản ứng thủy phân xảy ra mạnh mẽ sẽ làm cho chất lượng nguyên liệu giảm đi, bởi lẽ: khi phản ứng thủy

4

phân trong quá trình bảo quản tăng cường sẽ dễ dàng tiến hành quá trình phân hủy, đồng thời khi thao tác rửa nguyên liệu chuẩn bị chế biến các chất dinh dưỡng sẽ bị hao tổn theo nước rửa

e Phản ứng thủy phân là yếu tố mở đầu cho các quá trình lên men.

- Lên men là một quá trình trao đổi chất, qua đó các chất hữu cơ bị biến đổi dưới

tác dụng bởi enzyme của vi sinh vật

Vi sinh vật Các chất dinh dưỡng

đơn giản

- Nhiều quá trình công nghệ lên men bia, rượu, tôm chua, nem chua, quá trình

thủy phân là yếu tố mở đầu cho việc hình thành sản phẩm

f Phản ứng thủy phân có vai trò làm thay đổi cấu trúc và trạng thái thực phẩm

- Trong quá trình sản xuất tôm chua, nem chua phản ứng thủy phân luôn xảy ra

song hành với quá trình lên men lactic Nhờ có quá trình thủy phân mà cấu trúc Protein tôm và thịt bị thay đổi, hình thành nhiều sản phẩm đơn giản (axit amin + peptit) dễ hấp thu

- Nhờ quá trình thủy phân diễn ra đã làm cho protein mất cấu trúc bậc cao, chỉ

còn lại cấu trúc bậc I tạo điều kiện cho enzyme tiêu hóa tác động dễ dàng để thủy phân tạo sản phẩm đơn giản dể hấp thu trong dạ dày và ruột non của cơ thể người

- Từ những lí do đó mà thịt heo (trong nem chua) và thịt tôm (trong tôm chua) đã

chuyển sang dạng dễ tiêu hóa hay còn gọi là quá trình “chín” theo quan điểm trong dinh dưỡng

pH thấp Protein -¿ Peptit + Axit amin

Proteaza axit

- Từ những vấn đề nêu trên, trong kỹ thuật sản xuất thực phẩm phản ứng thủy

phân có vai trò rất quan trọng, thường là yếu tố mở đầu cho nhiều quá trình khác Trong bảo quản thực phẩm, ta cần tìm biện pháp kỹ thuật tương ứng để ngăn ngừa và hạn chế phản ứng thủy phân Trái lại, trong chế biến có trường

hợp lại phải tạo điều kiện cho phản ứng thủy phân xảy ra mạnh mẽ đến cùng để góp phần nâng cao chất lượng thực phẩm

4 Vai trò của phản ứng oxy hóa trong công nghệ chế biến thực phẩm giàu

protein, chất béo và tinh bột

a Phản ứng oxy hóa – khử sinh học là cơ sở của ngành công nghiệp lên men

- Về quan điểm năng lượng thì sự lên men và các quá trình phân giải yếm khí

glucoza là bất lợi, không kinh tế, bởi lẽ những sản phẩm cuối cùng của sự lên men còn tàng trữ trong phân tử một thế năng lớn Cho nên, muốn cung cấp đủ năng lượng cho hoạt động sống, vi sinh vật phải phân giải một lượng lớn đường và do đó cũng tạo nên 1 lượng lớn sản phẩm cuối cùng Người ta đã lợi dụng điều này để sản xuất rượu, bia, cồn, nước giải khát có rượu, acid thực phẩm,

Ví dụ:

Cơ học T0, thời gian, yếm khí, NaCl, thính

Tôm -¿ Xử lý -¿ Lên men VSV -¿ Tôm chua

Đường (Saccaroza) -¿ Axit lactic

Quá trình lên men lactic Quá trình phân hủy protein Quá trình tạo màu

Quá trình tạo mùi

b Nguyên liệu và sản phẩm của quá trình oxy hóa

Glucid -¿ Oligo -¿ Monosaccharide -¿ CO2 + H2O + E

Oxaloacetitat -¿CO2 + H2O Protein -¿ Peptide ¿ Amino Acid

α-cetoglutarat ¿ CO2 + H2O Lipid -¿ Glycerin + Acid béo -¿ Acetyl CoA -¿ CO2 + H2O Tinh Bột -¿ Dextrin -¿ Glucose -¿ CO2 + H2O

6

c Sự tạo thành chất màu do phản ứng oxy hóa polyphenol và phản ứng ngưng

tụ

Polyphenol + O2 -¿ Orthoquinon (Enzyme polyphenoloxydase) Orthoquinon + Glucose -¿ Polyphenol + CO2 + H2O

Orthoquinon -¿ Flobaphen (màu nâu)

d Nhiều phản ứng oxy hóa khử có tác dụng làm tăng chất lượng sản phẩm

Có thể tạo sản phẩm mới nhờ phản ứng oxi hóa khử (quá trình lên men), nhờ có phản ứng oxy hóa khử enzyme mà các sản phẩm lên men được tạo thành như ethanol, axit lactic, tôm chua, nem chua, sữa chua, rau quả chua, Và cũng nhờ có phản ứng oxy hóa khử sinh học mà ngày nay công nghệ sản xuất bột ngọt đã tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, giá thành hạ so với phương pháp hóa học trước đây Nhờ có phản ứng oxy hóa khử sinh học mà người ta đã sản xuất được các loại axit amin và đặc biệt là proteaza vi sinh vật theo phương pháp lên men hiện đại

e Một số quá trình oxy hóa khử làm giảm chất lượng thực phẩm

Trong sản xuất thực phẩm, quá trình ôi hóa chất béo đã tạo ra mùi hôi, mùi khét khó chịu cho thực phẩm, làm cho thực phẩm thay đổi mùi không có lợi cho người tiêu dùng hoặc một số quá trình oxy hóa khử khác lại làm thay đổi màu theo chiều hướng xấu cho thực phẩm như sự biến đen của tôm, của bột mì, bột trứng, sữa, sự thâm đen của khoai tây, táo, nước ép, Trong quá trình hô hấp (oxy hóa khử sinh học) đã làm cho rau quả bị mất nước, bị héo và mất trọng lượng khi bảo quản Nếu bảo quản nguyên liệu giàu gluxit trong điều kiện thích hợp cho quá trình lên men thì các sản phẩm lên men được hình thành làm hư hỏng rau quả

5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân và quá trình oxy hóa trong

chế biến thực phẩm

Ảnh hưởng của nhiệt độ:

- Quá trình thủy phân:

 Thủy phân bằng axit thực hiện ở nhiệt độ lớn hơn 100oC, khi nhiệt độ tăng, tốc

độ phản ứng tăng lên, nhưng nhiệt độ tăng có giới hạn, nếu nhiệt độ tăng quá

cao có thể thủy phân các hợp chất hữu cơ khác gây tổn thất sản phẩm thực phẩm

 Nhiệt độ ảnh hưởng đến hoạt độ của enzyme, do đó nhiệt độ là một yếu tố điều chỉnh tốc độ của phản ứng enzyme

Ví dụ: Thủy phân tinh bột thành glucoza to = 140oC

Thủy phân protit thành axit amin to = 120÷ 160oC

- Mục đích công nghệ sản xuất các sản phẩm thủy phân (bột cá, nước mắm, ) thì

cần đưa phản ứng về nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của enzyme để rút ngắn thời gian công nghệ

- Quá trình oxy hóa khử: thường các phản ứng của thời kỳ phát sinh và phát triển

đều cần năng lượng, do vậy nhiệt độ cao sẽ xúc tiến quá trình oxy hóa

Ảnh hưởng của thời gian:

- Quá trình thủy phân: Dưới tác dụng của chất xúc tác, trước hết các liên kết

trong cơ chất bị phân cắt sau đó sản phẩm thủy phân được tách ra khỏi cơ chất

và khuếch tán vào trong dung dịch Thời gian này phụ thuộc vào nồng độ vật chất trong dung dịch và trong nguyên liệu, phụ thuộc vào mức độ nghiền nhỏ của nguyên liệu và nhiệt độ của quá trình

Ví dụ: thời gian thủy phân tinh bột thành mật dưới tác dụng của axit là 20-25 phút,

đến glucoza 40-45 phút

- Quá trình oxy hóa: mức độ phụ thuộc vào thời gian tác dụng

Ảnh hưởng của pH:

- Quá trình thủy phân: pH môi trường ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng thủy

phân bởi vì pH môi trường ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme, ảnh hưởng đến khả năng ion hóa của enzyme và cơ chất, độ nhớt của môi trường, từ đó ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme

Ảnh hưởng của yếu tố nước:

- Quá trình thủy phân: nước là yếu tố điều chỉnh tốc độ của phản ứng thủy phân

Bởi lẽ: nước là môi trường tăng cường quá trình phân cắt các liên kết , là môi

8

trường khuếch tán enzyme và cơ chất tạo điều kiện cho tốc độ phản ứng xảy ra nhanh, mặt khác nước còn ảnh hưởng đến chiều hướng tạo sản phẩm cuối cùng

Ví dụ: khi hàm ẩm tinh bột 20% thu được sản phẩm chủ yếu là glucoza và mantoza,

còn khi hàm ẩm cao hơn thì sản phẩm là glucoza, mantoza và olygosaccarit

- Quá trình oxy hóa: người ta nhận thấy nước có thể là yếu tố xúc tiến quá trình

oxy hóa khử để bơ, mỡ trong điều kiện ẩm ướt Nhưng trong nhiều trường hợp, nước lại làm tăng tính ổn định của chất béo khi gia nhiệt Chẳng hạn khi gia nhiệt để chiết dầu từ gan cá, nếu gia nhiệt khô, lipit sẽ oxy hóa mạnh hơn là gia nhiệt trong môi trường nước hay nước làm ổn định chất béo của sữa khi gia nhiệt ở nhiệt độ 95oC

6 Ý nghĩa của phản ứng thủy phân và phản ứng oxi hóa trong sản xuất thực

phẩm

- Trong bảo quản:

 Cần hạn chế và ngưng hẳn quá trình thủy phân bằng phương pháp làm đông

lạnh sản phẩm vì protein sẽ bị biến tính

 Để bảo quản vitamin A của thịt khỏi bị oxy hóa và ngăn cản dịch quả khỏi quá

trình sẫm màu người ta thường thêm acid ascorbic

- Trong sản xuất các chế phẩm thủy phân: thì tốc độ thủy phân rất quan trọng

Chẳng hạn như sản xuất nước chấm (magi) người ta hay dùng HCl để thủy phân protein đậu phụng sau đó trung hòa và hoàn chỉnh sản phẩm bằng các phụ gia bảo quản

- Trong sản xuất các chế phẩm oxy hóa: đặc biệt là ở một số loại quả, vitamin C

được duy trì lâu nhờ có các chất kiềm hãm oxy hóa, các chất này được gắn vào các chất màu đỏ và vàng của quả Do tính chất không bền của vitamin C nên mọi quá trình bảo quản và chế biến rau quả phải được nghiên cứu đầy đủ để giữ được lượng vitamin C cao nhất trong các sản phẩm chế biến

- Trong chế biến thực phẩm không được dùng kiềm để thủy phân vì khi thủy

phân bằng kiềm thì:

 Hiện tượng raxemic hóa xảy ra làm mất khả năng tiêu hóa cho người và động

vật

 Arginin bị phá hủy

 Phần lớn các acid amin chứa lưu quỳnh bị phá hủy

Tóm tắt nội dung

Thực phẩm Thịt, cá, trứng, sữa, Bánh mì, ngũ cốc,

mì, mì ống,

Bơ, phomai, mỡ động vật, socola, các loại hạt,

Phản ứng

thủy phân

Bã đậu nành trong sản xuất nước tương:

Protein + H2O ¿Acid amin + Peptide +

Polypeptide

Lên men bia:

Tinh bột -¿ Dextrin + Glucose + Pentose -¿ Melanoidin Enzyme Oxy hóa phi Quinonamin Frucfurolamin

Triacylglycerol +

H2O -¿ Acid béo tự do + Diacylglycerol

Phản ứng

oxy hóa

Amino acid methionine

bị oxi hóa thành methional là chất tạo mùi khét nắng Methionine không ở trạng thái tự do

mà do sự phân giải Protein

Phản ứng này thường xảy ra khi bảo quản sữa bột, bọt trứng làm sản phẩm sẫm màu

Glucoza -¿

Gluconic -¿ sản phẩm sẫm màu

Thường xảy ra trong các Acid béo không bão hòa (như dầu ăn)

RH -¿ R* + H*

ROOH -¿ ROO* + H* + Mg2+

10

Oxy hóa

Biến đổi tiếp