HÓA THỰC PHẨM GIÁO TRÌNH chuong 1: NƯỚC

Ch 1.1 Vai trò n ng N C c đ i s ng, s n xu t 1.1.1 Vai trò c a n c đ i s ng N c gi vai trò quan tr ng cu c s ng Trong trình quang h p, v i CO2, n ng l ng m t tr i ch t di p l c, n c chi m m t vai trò ch đ o Nh có n c mà q trình đ c hoàn thành t o v t ch t O2 cung c p cho s s ng trái đ t Hình1.1 Quá trình quang h p Trong c th ng i n c chi m 6570% tr ng l ng c th Trong u ki n th ng nhu c u n c c a m t ng i 2,5 lít m i ngày (35 g/kg th tr ng) Nhu c u có th thay đ i tùy thu c vào nhi t đ môi tr ng s trao đ i ch t c a c th Ví d : nhi t đ mơi tr ng t ng c th c n 3,5 lít/ngày ho c c th ph i v n đ ng nhi u nhu c u n c t ng lên đ n lít/ngày Tr s sinh có th c n 140 g/kg th tr ng (g p l n ng i l n) Trong c th ng i đ ng v t nh n c mà ph n ng th y phân th c n m i đ c ti n hành M t m t n c đ c b sung t mơi tr ng ngồi vào c th , m t khác n c l i đ c ti t t c th môi tr ng xung quanh Qua s trao đ i mà c th s đào th i đ c ch t d th a, c n bã, ch t đ c có h i kh i c th Con ng i đ ng v t b sung n c t th c u ng th c n Trong 2,5 lít n c c n m i ngày lít t n c u ng, 1,2 lít t th c n 0,3 lít ph n ng n i sinh c th Qua tính tốn, oxy hóa 100g protein t o 41ml n c, 100g glucide t o 55ml n c, 100g lipid t o 107ml n c Khi vào c th , n c đ c chuy n nhanh t i t ng mô t bào nh h th ng tu n hoàn Sau t i c quan n c đ i m i xu t Trong u ki n th ng, c th xu t 2,5 lít n c 50% qua th n (n c ti u), 13% qua ph i (hô h p), ph n l i kho ng 32% s ti t qua da (m hôi) T l thay đ i r t l n tùy thu c vào u ki n bên Khi làm vi c phân x ng gia cơng nóng n c ti t qua da ch y u Khi th i ti t l nh, không xu t m hôi đ chi m ph n l n c l ng n c ti t qua th n s N c thành ph n ch y u, b t bu c m i t bào c th s ng Do phân t n c có tính phân c c nên n c có nh ng đ c tính hố – lí đ c bi t làm cho có vai trị r t quan tr ng đ i v i s s ng Các phân t n c t bào t n t i d ng t ho c liên k t v i thành ph n khác Vì v y, n c v a thành ph n c u t o v a dung mơi hịa tan nhi u ch t tan c n thi t cho ho t đ ng s ng c a t bào Trong t bào, n c phân b ch y u ch t nguyên sinh N c môi tr ng khu ch tán môi tr ng ph n ng ch y u c a thành ph n hoá h c t bào N c nguyên li u cho ph n ng sinh hoá t bào nh : ph n ng th y phân, ph n ng hydrat hóa, ph n ng oxy hóa kh sinh h c Do có kh n ng d n nhi t, to nhi t b c h i cao nên n c đóng vai trị quan tr ng trình trao đ i nhi t, đ m b o s cân b ng n đ nh nhi t đ t bào nói riêng c th nói chung N c gi nhi m v u hòa thân nhi t n đ nh nhi t cho c th Thân nhi t c a m i lồi sinh v t có khác chút nh ng lúc c ng ph i không thay đ i Thân nhi t c a ng i 370C Nh tính ch t d hịa tan n c c a ch t, n c đóng vai trị v n chuy n ch t đ n c quan c n thi t c a c th Do tính n ly y u, n c gi vai trò c a m t ch t đ m n đ nh pH giá tr pH trung tính M i bi u hi n đ c tr ng cho s s ng có th r i lo n l ng n c t bào gi m t i m c nh t đ nh, có th d n đ n t vong l ng n c m t h n 12% so v i tr ng l ng c th ã có thí nghi m cho th y r ng m t ng i kh e m nh có th nh n n đ n 40 ngày n u v n đ c u ng n c, nh ng n u khơng đ c u ng n c ch a t i 10 ngày ch t Thi u n c s nguy hi m đ n tính m ng h n thi u n 1.1.2 Vai trò n c s n xu t th c ph m N c nguyên li u c n thi t không th thi u đ i v i công nghi p th c ph m N c dùng đ nhào r a, v n chuy n, x lý nguyên li u, đ ch t o s n ph m ch t s n ph m N c dùng đ liên k t nguyên li u ch t s n ph m N c thành ph n c a h u h t nguyên li u s n xu t th c ph m B ng 1.1 Hàm l ng n Nguyên li u c c a lo i nguyên li u khác Hàm l ng n Th t heo ph n n c 5360 Th t bị 5070 Th t gà khơng có da Cá, ph n th t 74 6581 c [%] Các lo i qu m ng: anh đào, lê Táo, đào, cam, b 8085 i 90 Dâu, cà chua 9095 u Hà Lan C c iđ 7480 ng, cà r t, khoai tây 8590 M ng tây, đ u, c i b p, c i, rau di p 9095 H t thóc 1314 Ng c c khác 1617 N c nguyên li u c a s n ph m bia, n c gi i khát… N c tham gia vào vi c t o c u trúc tr ng thái c a s n ph m ch bi n Thông t ng tác v t lý v i protein, polysaccharide, lipid mu i, n c góp ph n quan tr ng vi c t o c u trúc c ng nh t ng c ng ch t l ng c m quan c a th c ph m N c nh h ng đ n kh n ng t o gel, t o b t, t o nh t ng c a s n ph m th c ph m B ng 1.2 Hàm l ng n c c a lo i s n ph m khác Hàm l ng n c Lo i s n ph m Bia R u S a ti t trùng S ab t N c trái Qu n c đ ng M t B , margarine K o c ng K om m K od o N [%] 9295 5585 7585 8090 4050 1540 1618 0,8; bao g m n c ng ng t l h ng (mao qu n) c a th c ph m (aw = 0,9) n c t th m t (aw >0.9) L ng m có th lên t i 50% S ng ng t n c l s làm gi m áp su t h i bão hịa đ ng kính c a l nh B ng th c nghi m th y r ng có kho ng 30% l ng n c đ c đ nh v l có đ ng kính kho ng 10-6 cm ng v i aw =0,9 N c liên k t y u n c t có kh n ng trao đ i v i r t linh ho t, khơng có s khác c b n gi a hai d ng n c N c t th ng chi m ph n ch y u c a th c ph m t i ho c th c ph m đ c x lí đ ch bi n (nh ng không ph i s y khô) Ph n cu i c a đ ng đ ng nhi t h p th ng v i ho t đ n c g n c c đ i th ng ng v i hàm l ng n c không d i 50% 1.5.2 Hi n t ng tr h p th Các nghiên c u cho th y r ng đ ng đ ng nhi t ph n h p th c a m t s n ph m th c ph m ( t i m t nhi t đ xác đ nh) th ng không trùng v i đ ng đ ng nhi t h p th S không trùng c a hai đ ng cong g i hi n t ng tr h p th Có ngh a hàm m có đ c ng v i m t aw th c hi n b ng đ ng ph n h p th t v t li u t s cao h n th c hi n b ng đ ng h p th Hi n t ng tr h p th ch x y vùng liên k t y u Các v t th khác có đ ng cong tr h p th khác nhau, đ ng kính mao qu n khác S d có hi n t ng tr h p th s ng ng t n c l c a mơ Có m t m i quan h gi a áp su t h i t ng đ i c a n c, góc ti p xúc (ph thu c s c ng b m t) đ ng kính c a l Góc ti p xúc l ng – r n m t ch t l ng đ n th m t m t b m t khô (h p th ) th ng l n h n ch t l ng rút kh i b m t t (ph n h p th ) Ngồi có s khác gi a đ ng kính c a l mao qu n m t s mô th c v t đ ng v t đ ng kính l n h n sâu mô qu n, nên áp su t h i t t y u ch đ y c a mao qu n s cao h n áp su t h i ch r ng Khi ph n h p th mao qu n s ch d c h t n c áp su t h i t ng đ i đ ng kính l mao qu n gi m xu ng m t giá tr t ng ng Hi n t ng bão hòa c a đ ng dung d ch có th c t ngh a m t ph n hi n t ng tr h p th x y qu rau Ho t đ n c gi m nhanh kh n c đ ng khơng k t t a mà t o dung d ch bão hòa Khi làm m tr l i, đ ng ch t hịa tan có m t hàm l ng n c xác đ nh 1.5.3 Ho t đ n c u ki n không cân b ng Ho t đ n c c a th c ph m s đ c xác đ nh u ki n cân b ng ngh a th c ph m khí quy n ti p xúc v i áp su t h i cân b ng Các u ki n ch t n t i m t h th ng đóng M t s thay đ i đ m t ng đ i c a khí quy n xung quanh s d n đ n m t s thay đ i aw c a th c ph m ki u bao gói r t quan tr ng vi c quy t đ nh t l c a nh ng thay đ i Vi c tr n l n c u t th c ph m có aw khác có th n y sinh v n đ v tính b n v ng Salvin ch ng minh m t ngh ch lý: bao gói chung m t th c ph m khơ có hàm m th p có th chuy n m t i m t th c ph m t có hàm m cao i u s x y th c ph m sau có aw th p h n Quy mô chuy n m giá tr aw cân b ng cu i có th b thay đ i b ng cách thay đ i s l ng t ng đ i c a hai h p ph n th c ph m t1 t2 Ho t đ n Hình 1.7 nh h ng c a nhi t đ đ n aw đ c aw m cân b ng c a s n ph m( t1 0,5, s oxy hóa m t l n n a l i t ng m c m kim lo i kh ch tán d dàng h n đ n mi n oxy hóa ho t đ n c r t cao s oxy hóa có th b ch m l i n ng đ kim lo i b pha lỗng Ngồi ra, ch t nh tocopherol, phosphatide… nh ng ch t ch ng oxy hóa t nhiên, ho c ch t oxy hóa t ng h p nh : butyloxy anizol, dodexygalate… đ c s d ng đ ch ng q trình oxy hóa b o qu n s n ph m ch a nhi u d u m 1.6.2 nh h ng c a ho t đ đ n ph n ng s m màu phi enzyme N c c ng đóng vai trị quy t đ nh ph n ng s m màu phi enzyme (s m màu m t d ng h h ng c a s n ph m th c ph m) S s m màu có th ph n ng caramen hóa, ph n ng melanoidin, ph n ng gi a s n ph m oxy hóa lipid v i protein, ho c ph n ng thoái phân h p ch t carboxyl có n i kép đơi liên h p nh vitamin C, reducton… Thông th ng, s c t có màu s m s đ c t o s n ph m có hàm l ng m th p ho c trung bình aw > 0,5 Ph n ng melanoidin s t ng kho ng ho t đ n c t 0,5 đ n 0,75 đ t giá tr c c đ i aw = 0,75 Nghiên c u mơ hình ph n ng casein – glucose nhi t đ aw khác nhau, th y r ng l ng nit amin b m t nhi u nh t aw = 0,65 0,7 (t i nhi t đ 370C, 700C 900C) b gi m xu ng đ m cao h n th p h n S t ng t c đ s m màu aw = 0,650,7 thi t l p nên l p kép c a phân t n c gi a l p m ng protein, k t qu nhóm có c c protein đ c l tr thành bão hòa n c Các phân t protein s t ng đ linh đ ng t ng kh n ng s p x p n i phân t gi a phân t ngh a t ng kh n ng ph n ng N u t ng ho t đ n c lên 0,7 c ng đ ph n ng gi m n ng đ ch t tác d ng b gi m xu ng T c đ s c c đ i aw = 0,75 t ng ng v i n ng đ c c đ i c a ch t tác d ng tr ng thái hòa tan N c làm rút ng n chu k c m ng c a ph n ng t o melanoidin th i k c m ng có đ m th p s t o h p ch t trung gian hòa tan đ c n c sau s t ng tác v i c u t có kh n ng ph n ng khác c a s n ph m th c ph m M t y u t khác r t quan tr ng có quan h v i ho t đ n c nh h ng c a nhi t đ N ng l ng ho t hóa c a ph n ng s m màu phi enzyme s t ng lên d n d n v i s gi m aw, ph n ng s ch m l i aw th p Rõ ràng ph n ng màu phi enzyme v n đ r t quan tr ng s n xu t th c ph m có đ m trung bình Các th c ph m th ng có ho t đ n c t 0,60,8 môi tr ng r t thu n l i cho ph n ng làm s m màu làm gi m m c đ s m màu s n ph m có đ m trung bình có th b sung ch t làm m nh glyxerin Ví d : Khi dùng glycerin có th làm gi m aw t 0,75 xu ng 0,5 s n ph m th c v t qu , ph n ng làm s m màu x y c c đ i a w = 0,650,75, s n ph m th t 0,30,6 s n ph m s a khơ (khơng có ch t béo) 0,7 T nh ng u v a trình bày c n th y r ng s n ph m có đ m trung bình s b o qu n t t nh t aw v t m đ c tr ng cho t c đ s m màu c c đ i nh ng l i ch a đ t đ c giá tr b t đ u gây h h ng vi sinh v t Tuy nhiên u ki n có th x y q trình oxy hóa làm khó kh n cho vi c d đoán m c đ h h ng v n d hàm s c a hàm m Ví d nh s n ph m có hàm m trung bình n c s đóng vai trị ch t kìm hãm c a ph n ng oxy hóa lipid nh ng l i làm oxy hóa protein lúc n c s làm tr ng n protein 1.6.3 nh h ph m ng c a ho t đ n c đ n ph n ng enzyme s n ph m th c Enzyme xúc tác m t ph n ng qua hai giai đo n: - Liên k t enzyme v i c ch t đ t o ph c phi đ ng hóa tr ho c h p ch t acyl – enzyme; - Phân ly h p ch t thành s n ph m ph n ng enzyme c hai giai đo n c a ph n ng n c có vai trị làm t ng tính linh đ ng c a c ch t s n ph m ph n ng Trong ph n ng th y phân b i enzyme n c đóng vai trị mơi tr ng ph n ng L ng n c s d ng cho ph n ng enzyme ph thu c s l ng b n ch t c a c ch t enzyme Các ph n ng enzyme ch đ c th c hi n mơi tr ng n c t Vì v y, ho t đ ng enzyme ch b t đ u có n c ng ng t m mao qu n s n ph m N c di đ ng t dung môi c a c ch t c ng u ki n c n thi t cho c ch t ti p xúc đ c v i enzyme Các s n ph m th c ph m có hàm m th p có aw n m d i m u n c a vùng đ n t ng ho t đ ng c a enzyme c c bé ho c coi nh khơng có n c t ch a đ đ th c hi n ph n ng Các s n ph m th c ph m có đ m trung bình ph n ng enzyme ho t đ n c quy t đ nh Lúc này, n c có kh n ng hịa tan ch t khơ đ a ch t hòa tan t i tâm ho t đ ng c a enzyme Ho t đ ng c a ph n ng enzyme th ng b t đ u xu t hi n aw > 0,45 T c đ c a ph n ng enzyme s n ph m th c ph m đ y u t sau: - S phân b ch t tham gia ph n ng - c quy t đ nh b i s n ph m; linh đ ng c a c ch t tr ng thái t p h p c u trúc s n ph m quy t đ nh; - Ho t đ n c nhi t đ Trong s n ph m th c ph m có hàm m th p trung bình, ph n ng th y phân b i enzyme th ng xuyên x y M c đ ho t đ ng c a enzyme s n ph m ho t đ n c quy t đ nh Do đ a u ki n b o qu n t i u cho s n ph m có đ m th p trung bình c n ph i xét đ n ho t đ n c Ho t đ n c ph i th p h n m lên d c c a đ ng đ ng nhi t h p th Do đó, v i s n ph m có hàm m th p d i tác đ ng c a nhi t đ m c đ vô ho t enzyme s th p h n so v i s n ph m có hàm m cao Vì s n ph m khô, khung protein c a enzyme b bi n tính ch m h n s n ph m t r t nhi u 1.6.4 nh h ng c a ho t đ n c đ n s phát tri n c a vi sinh v t Vi sinh v t có vai trị r t to l n ngành công ngh th c ph m Nh vi sinh v t, lo i th c ph m lên men có giá tr nh s a chua (yagourt), lo i bia, r u nhi u s n ph m lên men có giá tr dinh d ng cao khác đ c s n xu t Tuy nhiên trình ch bi n b o qu n th c ph m, c n h n ch s phát tri n c a vi sinh v t Trong đó, vi sinh v t nhân t gây ng đ c th c ph m làm gi m ch t l ng c a th c ph m Ho t đ n c đóng vai trị quan tr ng vi c h n ch ho c t ng c ng s phát tri n c a vi sinh v t th c ph m Bên c nh y u t nh nhi t đ , pH, O2 CO2 c ng nh s có m t c a ch t kìm hãm ch t b o v c ng s có nh ng tác đ ng nh t đ nh lên s s ng s phát tri n c a vi sinh v t Giá tr aw t i thi u cho phép vi sinh v t phát tri n đ nh sau: B ng 1.7 Ho t đ n c t i nhi t đ g n t i u c t i thi u cho phép vi sinh v t phát tri n N mm c aw Alternaria citri 0,84 Aspergillus candidus 0,75 Asp conicus 0,70 Asp flavus 0,78 Asp funigatus 0,82 Asp niger 0,77 Asp tamarii 0,78 Erémascus abus 0,70 Erémascus fertilis 0,77 Mucor phumbeus 0,93 Penicillium brevicompactum 0,81 P chrysogenum 0,79 P citrinum 0,80 Rhizopus nigricans 0,93 N m men n aw Sacharomyces bailii 0,80 S cerevisae 0,90 S rouxii 0,62 Vi khu n aw Aerobacter aerogenes 0,94 Bacillus cereus 0,95 B stearothermophilus 0,93 B subtilis 0,90 Clostridium botulinum A 0,95 Clostridium botulinum B 0,94 Escherichia coli 0,95 Lactobacillus viridescens 0,95 Pseudomonas fluorescens 0,97 Staphylococcus aureus 0,86 Nh v y m i lo i vi khu n, n m m c hay n m men đ u có m t gi i h n ho t đ c cho s phát tri n t n t i nh t đ nh Vi khu n có ho t đ n c t i thi u 0,91, riêng vi khu n a m n 0,75 Vi khu n không ch u m n phát tri n c c đ i t i aw = 0,9970,980 (môi tr ng canh thang th ng có aw = 0,999, thêm ch t hịa tan vào aw s gi m đi) Clostridium botulinum có th gây ng đ c th t (0,91< aw