Bài giảng Các quá trình cơ bản trong công nghệ thực phẩm - Chương 5: Các quá trình hóa học

CHƯƠNG 5 : CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC 5.1. Quá trình thủy phân : Là quá phân cắt một hợp chất cao phân tử thành các phần tử đơn giản dưới tác dụng của chất xúc tác và có sự tham gia của nước 5.1.1. Mục đích, yêu cầu - thuỷ phân các nguồn chứa glucid như trong sản xuất bia, rượu, nước tương... - thuỷ phân nguồn nguyên liệu chứa prôtêin : dịch đạm thuỷ phân, nước mắm, các loại nước chấm khác, ... - thuỷ phân lipid trong sản xuất dầu ăn - thuỷ phân pectin trong sản xuất nước quả : làm trong nước quả 5.1.2. Vật liệu và quá trình biến đổi - Nguyên liệu: Động thực vật : rất đa dạng nhiều loại - Biến đổi: làm thay đổi thành phần hóa học của nguyên liệu dẫn đến cấu trúc, hình dạng và các tính chất vật lí khác cũng thay đổi. Tác nhân xúc tác phản ứng: hoá học hoặc sinh học. - Hóa học : thường là các axit vô cơ như HCl, H2SO4, H3PO4, H2C2O4, CH3COOH,... - Sinh học : là các enzyme, một số tính chất của enzyme khi thực hiện thuỷ phân : - Tính đặc hiệu của enzyme - Họat độ enzyme: Đơn vị hoạt độ của enzyme: U (µmol cơ chất/1 phút) - Điều kiện tối ưu -Sản phẩm: tuỳ vào mức độ thuỷ phân khác nhau cho ra các sản phẩm khác nhau. 5.1.3. Phương pháp thực hiện Xúc tác hóa học Xúc tác sinh học Kết hợp hóa học và sinh học Các yếu tố ảnh hưởng Họat độ xúc tác Nồng độ và tính chất xúc tác Cơ chất Nhiệt độ Thời gian CHƯƠNG 5 : CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC Quá trình thay đổi màu là quá trình biến đổi màu có sẵn trong thực phẩm hoặc chuyển hóa màu của vật liệu dưới tác động của nhiều yếu tố (Vật lý, hóa học, hóa lý, hóa sinh) Quá trình thay đổi màu Mục đích •Cố định màu : hạn chế sự biến đổi màu ở mức tối thiểu để giữ cho màu sắc tự nhiên của nguyên liệu •Khử màu : làm trong, làm trắng thực phẩm, nâng cao chất lượng của thực phẩm. •Bổ sung các chất màu vào thực phẩm, làm tăng giá trị cảm quan cho thực phẩm Quá trình biến đổi màu do tác nhân vật lý: - Nhiệt độ - Với các loại rau xanh : chlorophyl là sắc tố có màu xanh Thực phẩm Biến màuNâng nhiệt Chlorophyll (E140 ) Khái niệm: Chlorophyll là chất màu xanh lá cây của thực vật hay còn gọi là hạt diệp lục . Chlorophyll phân tán ở trong chất nguyên sinh gọi là hạt diệp lục hay lục lạp . Hàm lượng Chlorophyll trong cây xanh chiếm 1% chất khô Vai trò : Chlorophyll có vai trò cực kì quan trọng trong quá trình quang hợp – quá trình chủ yếu tạo ra các chất hữu cơ và tạo ra nguồn oxy duy nhất trên quả đất . Chlorophyll không những cho màu xanh mà còn có khả năng che mờ các chất màu khác Phân loại: Chlorophyll có 2 loại Chlorophyll a: có công thức C55 H72 O4N4Mg Chlorophyll b : có công thức C55H70O6N4Mg - Dưới tác dụng của nhiệt độ, acid của dịch bào thì màu xanh bị mất đi vì Mg bị acid lấy mất và chlorophyl biến thành pheophytin màu sẫm oliu . Chlorophyl + 2HX  MgX2 + Pheophytin (màu sẫm oliu) Do sự tác động tương hỗ giữa chlorophyl với các acid chứa trong dung dịch của tế bào của rau quả. - Thời gian đun nóng càng lâu thì chlorophyl chuyển thành pheophytin vàng nhiều. - Các loại rau quả có hàm lượng acid càng cao thì càng dễ bị biến đổi mạnh và nhanh khi đun nấu. - Khi cho tác dụng với kiềm nhẹ (carbonat kiềm và kiềm thổ) thì chúng sẽ trung hoà acid và muối acid của dịch bào và tạo nên môi trường kiềm làm chlorophyl bị xà phòng hoá cho sản phẩm có màu xanh đậm, đó là các muối phức tạp có Mg gọi là chlorophylin hay chlorophylit. Chlorophyl a + kiềm  (C32H30ON4Mg)(COOH)2 + CH3OH + rượu phytol Chlorophyl a + kiềm  (C32H28O2N4Mg)(COOH)2 + CH3OH + rượu phytol Bảo vệ màu của chlorophyl trong sản xuất thực phẩm: Làm giảm hàm lượng acid tự do - chần rau qủa : gia nhiệt nhanh : để làm giảm lượng acid, acid sẽ bay hơi cùng với nước) - Gia nhiệt rau xanh trong nước cứng; cacbonat kiềm sẽ trung hoà một phần acid dịch bào. - Cho vào đồ hộp rau quả một ít chất đệm kiềm như dinatri glutamat (để tăng pH) - Nhuộm màu xanh cho rau quả hộp bằng chlorophyl - Ánh sáng : làm mất màu của bia - Tác động cơ học : quật kẹo làm giảm màu vàng xám ĐỐI VỚI CÁC SẢN PHẨM THỊT - THỦY SẢN : tôm, mực : nhiệt làm biến màu Nhiệt độ cao làm mất màu xanh xám (astaxantin) của tôm chuyển sang màu đỏ (anthocyanin), mực trắng sang màu hồng, - Các loại thịt gia súc, gia cầm : mất màu đỏ của thịt Qua đó, nhiệt độ đã tác động đến các phương diện sau: (i) phân huỷ chất màu hoặc xúc tiến các phản ứng khử màu, (ii) xúc tiến các phản ứng tạo màu của polyphenolamin, melanoidin, quinoamin, caramel (iii) tăng cường oxy hoá chất màu có sẵn trên nguyên liệu để làm biến đổi màu. - Biến đổi do hóa học: - phản ứng giữa đường khử và acid amin: phản ứng melanoidin tạo ra màu nâu. - phản ứng loại nước của các phân tử đường ở các nhiệt độ khác nhau: caramen hoá. -phản ứng quinoamin: giữa các polyphenol và acid amin - phản ứng oxihoa giữa polyphenol với ion sắt tạo thành phức màu - phản ứng oxihoa của polyphenol, phản ứng cháy của lipid Phản ứng caramel hoá : Phản ứng caramen xảy ra ở nhiệt độ nóng chảy của đường: glucose (146 – 150° C), fructose (95 – 100°C), saccarose ( 160-180°C), lactose (223- 252°C). Nhưng còn tuỳ nồng độ đường, pH, thời gian đun nóng, caramen hoá có thể xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn, như saccarose có thể bắt đầu ở 135°C Phản ứng caramen hoá đường - Với saccharose, phản ứng caramen hoá xảy ra theo sơ đồ phản ứng: Tạo các anhydrit không màu: C12H22O11 – H2O  C6H10O5 + C6H10O5 Saccharose glucozan levulozan Đến 185-1900C sẽ tạo thành izosaccharozan: Glucozan + levulozan  izosaccharozan C6H10O5 + C6H10O5  C12H20O10 Khi nhiệt độ cao hơn sẽ mất đi 10% nước và tạo thành caramelan (C12H18O9 hoặc C24H36O18) có màu vàng: 2C12H20O10 – 2H2O  (C12H18O9) hoặc C24H36O18 Izosaccharozan caramelan Khi mất đi 14% nước sẽ tạo thành caramelen: C12H20O10 + C24H36O18 – 3H2O  C36H48O24.H2O Và khi mất đi 25% nước sẽ tạo thành caramelin có màu nâu đen. Hầu như tất cả các sản phẩm caramen hoá đều có vị đắng. 5.2.3. Phương pháp thực hiện a. quá trình tạo màu - Sử dụng nhiệt : gia nhiệt tạo ra các phản ứng hoá học tạo màu cho thực phẩm, các quá trình này thường xảy ra trong thiết bị có gia nhiệt như quá trình sấy, quá trình đun nóng, quá trình thanh trùng dùng nhiệt, quá trình nướng bánh,... - Phản ứng hoá học : các phản ứng oxyhoa khử do các hợp chất polyphenol, quinon,... tạo ra các màu của thực phẩm: như màu đen của chè đen, - Phương pháp enzyme : sự biến đổi các phản ứng tạo màu enzyme của các hợp chất polyphenol tạo ra các màu của thực phẩm b. quá trình tẩy màu - tác nhân vật lí : lắng, lọc, khuấy trộn, tẩy màu đường, quật kẹo ... làm cho thực phẩm trắng ra. Nhiệt độ tăng lên làm bất hoạt enzyme và ức chế quá trình xúc tác tạo màu của chúng. - hấp phụ và trao đổi ion : Quá trình tẩy trắng được thực hiện bằng các chất hấp phụ màu và mùi, các hợp chất hấp phụ thường dùng trong công nghệ thực phẩm là than hoạt tính các loại bột, thỏi và hạt, các loại hợp chất của zêôlit.