1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Biến đổi glucide trong quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm Dao Trong Nguyen, Do Ngoc Bich 1 Định nghĩa Carbohydrat là một chất hữu cơ[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Biến đổi glucide q trình chế biến bảo quản thực phẩm Dao Trong Nguyen, Do Ngoc Bich Định nghĩa Carbohydrat chất hữu có chứa nguyên tố cacbon (C), oxi (O) Hidro (H) với tỷ lệ H:O = 2:1 (tương tự tỷ lệ nước H2O) Một cách tổng quát, biểu diễn cơng thức phân tử Carbohydrat Cm(H2O)n Cn(H2O)m (trong m n số tự nhiên khác khơng, khác nhau) Đây nhóm phổ biến bốn nhóm phân tử sinh học Chúng có nhiều vai trò quan trọng thể sống tích trữ vận chuyển lượng (như tinh bột, glycogen) thành phần cấu trúc (như cellulose thực vật chitin động vật) Thêm vào đó, carbohydrat dẫn xuất có vai trị q trình làm việc hệ miễn dịch, thụ tinh, phát bệnh sinh học phát triển Vai trị Biến đổi glucide q trình chế biến bảo quản thực phẩm Cung cấp lượng cho thể: Đây vai trị chính, chiếm 55 – 65% tổng lượng Điều hoà hoạt động thể: tham gia chuyển hoá chất béo, cung cấp đầy đủ glucid làm giảm phân huỷ protein Là nguồn cung cấp chất xơ: Tạo cảm giác no, hạn chế táo bón, giảm cholesterol… Tuy nhiên cần ý cung cấp Glucid cho thể với liều lượng phù hợp Vì thiếu Glucid khiến thể mệt mỏi, không đủ lượng để thực hoạt động thường ngày Song sử dụng nhiều Glucid gây nên nhiều vấn đề sức khỏe, có béo phì Do lượng Glucid dư thừa chuyển hoá thành mỡ để dự trữ lượng Ngoài ra, tiểu đường vấn đề gặp phải người sử dụng lượng Glucid nhiều Phân loại loại chất bột đường Đường đơn: Glucose, fructose Đường đôi: Sucrose, lactose, malltose, trehalose Plysaccharid: Tinh bột, glycogen Biến đổi Glucide trình chế biến thực phẩm 4.1 Phản ứng Maillard ứng dụng chế biến thực phẩm Một phản ứng tạo mùi vị quan trọng nấu ăn phản ứng Maillard Đơi gọi “phản ứng tạo màu nâu”, gọi chưa đầy đủ Thịt nấu chín, hải sản, loại thực phẩm giàu protein khác trải qua phản ứng Maillard làm biến thành màu nâu, có phản ứng khác gây màu nâu Phản ứng Maillard tạo sắc tố màu nâu sản phẩm theo cách cụ thể: cách xếp axit amin loại đường đơn giản Biến đổi glucide trình chế biến bảo quản thực phẩm định, sau chúng tự xếp vịng liên kết phản xạ ánh sáng vào mắt thành màu nâu Bước 1: Tất bắt đầu với đường protein / axit amin Chúng phản ứng tạo thành hợp chất Bước chế phản ứng Maillard Trong bước này, đường (trong trường hợp glucose) phản ứng với nhóm amin (có thể gắn vào protein) để tạo thành hợp chất Amadori Tất bắt đầu với đường nhóm amin tạo thành phân tử Một phân tử sau tách nước trước chuyển vị lại thành hợp chất Amadori Bước 2: Các phân tử phản ứng thêm để tạo thành hợp chất thơm Hình 4.1 Cấu tạo Maillard Phân tử ngồi bên trái hợp chất Amadori từ phản ứng trước Nếu phân tử mơi trường axit (do có H+) phản ứng xảy Nó dẫn đến hình thành phân tử có hai phân tử oxy liên kết đơi Nó phụ thuộc vào điều kiện có nhóm -OH cịn lại, điều phụ thuộc vào chế điều kiện Nhiều nhóm -OH tách dạng nước Biến đổi glucide trình chế biến bảo quản thực phẩm Một phân tử với hai nguyên tử oxy liên kết đơi hình thành, chúng tham gia vào phản ứng Strecker Trong trình phản ứng Strecker, phân tử thơm hình thành thay đổi đường phản ứng bắt đầu tăng mạnh Bước 3: Ở bước cuối cùng, phân tử phức tạp lớn, melanoidin hình thành Những thứ cuối tạo cho sản phẩm màu nâu Ứng dụng phản ứng Maillard Trong sản phẩm thực phẩm có chứa đường axitamin hàm lượng khác phản ứng Maillard phổ biến trình sản xuất bảo quản thực phẩm Tùy thuộc vào yêu cầu tính chất cảm quan sản phẩm mà người ta tạo điều kiện để tăng cường phản ứng đến tối đa kìm hãm phản ứng đến mức tối thiểu Trong sản xuất bánh mỳ người ta tạo điều kiện cho phản ứng phát triển tối đa Màu sắc vỏ bánh mỳ phản ứng định Vì biện pháp kỹ thuật tương ứng quy trình sản xuất lên men để tạo axitamin tự do, đường khử, điều chỉnh nhiệt độ giai đoạn nướng nhằm mục đích Trong sản xuất đường, cà phê đường bị sẫm màu phản ứng melanoidin Phản ứng melanoidin có ảnh hưởng lớn đến việc chế biến rau, bảo quản chúng Người ta thấy phản ứng đường nghịch đảo axitamin muối amon mà tất siro nước cô đặc bị sẫm màu bảo quản, nhiệt độ cao Trong đồ hộp rau, người ta có khuynh hướng bảo vệ màu tự nhiên hương thơm chúng Phản ứng Maillard ln làm xấu khơng tính chất cảm quan mà giá trị thực phẩm sản Biến đổi glucide trình chế biến bảo quản thực phẩm phẩm Tóm lại, phản ứng melanoidin phổ biến sản phẩm thực phẩm có liên quan với gia nhiệt thời gian bảo quản lâu dài 4.2 Cấu tạo ứng dụng đường mạch nha (hay gọi đường maltose) Thành Phần đường mạch nha đường maltose, gồm phân tử gluco nối với Thành phần chủ yếu nguyên liệu tinh bột Tinh bột đại phân tử gồm hàng triệu, triệu phân tử gluco hợp lại với Vì vậy, muốn biến tinh bột thành đường mạch nha người ta thực việc cắt mạch tinh bột thành cặp gồm phân tử glucô với (bằng phương pháp lên men) Như có đường mạch nha Ứng dụng Maltose Maltose có vị nhẹ, bền với nhiệt độ môi trường acid nên ứng dụng để tạo chất lượng tốt cho thực phẩm kéo dài thời gian bảo quản Hữu ích cơng nghệ sản xuất bánh kẹo Chống tinh bột cũ, giữ ẩm kéo dài thời gian bảo quản cho sản phẩm bánh, bánh mì, thực phẩm nướng 4.3 Phản ứng dehydrat hóa phản ứng caramel hóa Phản ứng dehydrat hóa mơi trường acid Phản ứng dehydrat hóa phản ứng tách nước khỏi hợp chất monosaccharide bị đun nóng mơi trường có nồng độ acid cao qua nhiều bước chung gian tạo fufural Phản ứng thường gặp trình tinh luyện đường, chế biến thực phẩm Biến đổi glucide trình chế biến bảo quản thực phẩm Sản phẩm tạo thành hoạt hóa có nối đơi, dễ trùng hợp với chất khác tạo chất độc, nhiên tạo mùi thơm cho sản phẩm nồng độ nhỏ Fufural cho phản ứng màu với thymol, naphtol, nên dùng để định tính pentose Phản ứng Caramel hóa ứng dụng Caramel loại nước đường màu nâu, dạng lỏng, có độ sánh thu trình thắng đường, dùng chế biến ăn làm bánh với công dụng tăng thêm hương vị giúp màu sắc thêm bắt mắt Caramel hóa làm nâu đường không dùng enzym Không giống phản ứng Maillard, caramel hóa làm chưng khơ, trái ngược với phản ứng amino acid Đường thường bị hóa nâu nhiều đường Saccarose Đường Saccharose kết hợp monosaccharide: glucose fructose, fructose dễ bị caramel hóa glucose Phản ứng caramel hóa xảy mạnh mẽ nhiệt độ nóng chảy đường Tuy nhiên phản ứng phụ thuộc vào nồng độ đường, pH mơi trường, thời gian đun nóng Người ta tìm thấy sản phẩm caramel hóa nhiệt độ thấp nhiệt độ nóng chảy đường Trong gia nhiệt gây phản ứng caramel, monosaccharide phải cố bố trí lại nội phân tử, gây phóng thích ion Vì thế, độ pH dung dịch hịa tan trải qua phản ứng caramel giảm theo thời gian, kết đến vùng acid nhỏ, độ pH 4-5 Phản ứng caramel xảy theo trình tự gồm bước làm biến đổi đường đơn thành hợp chất màu khác, phá vỡ phân tử dài thành phân tử ngắn xếp chúng lại Ứng dụng caramel Biến đổi glucide trình chế biến bảo quản thực phẩm Caramel thường làm số loại sốt để sử số ăn Confiture de lait Dulce de leche, sữa có đường caramen hóa Kẹo caramel Hành tây caramen hóa, sử dụng ăn súp hành Pháp Hành tây cần từ 30 đến 45 phút nấu để caramen hóa Khoai tây caramen hóa Lê caramen hóa Cola, số nhãn hiệu sử dụng đường caramen hóa với lượng nhỏ để tạo màu Biến đổi glucide trình bảo quản thực phẩm 5.1 Bảo quản trái Trong q trình bảo quản, glucide có thay đổi Lượng đường vỏ cam, chanh, quýt, bưởi chuyển dần vào múi nên cùi bưởi xanh cùi bưởi chín, loại thu hoạch lúc chín vỏ xanh Khi để lâu, chuối vàng có độ chuối xanh Vì lúc hàm lượng đường tăng lên tinh bột giảm xuống q trình chuối chín Tuy nhiên nhiệt độ bảo quản thấp chuyển hóa tinh bột thành đường giảm 5.2 Hiện tượng hóa vàng thóc, gạo Trong q trình bảo quản thóc thường gặp tượng lớp nội nhũ hạt thóc bị biến màu, chuyển từ màu trắng sang màu vàng Thóc bị biến vàng khơng người tiêu dùng lựa chọn cơm nấu từ gạo biến vàng màu sắc kém, giảm độ dẻo ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng thóc gạo Trong thực tế, trình bảo quản hạt, biến vàng xảy phơi sấy chưa tốt điều kiện bảo quản không đảm bảo Thóc bảo quản lâu, tỉ lệ hạt bị biến vàng lớn Phân tích thành phần hạt vàng so với hạt trắng bình thường cho thấy Biến đổi glucide trình chế biến bảo quản thực phẩm có nhiều thay đổi: hàm lượng saccharose giảm 10 lần, đường khử tăng 2-3 lần; amylose tăng, amylopectin giảm; đạm protein giảm, đạm phi protein tăng, globulin giảm, albumin tăng Nguyên nhân tượng biến vàng thóc gạo q trình lưu trữ xảy phản ứng tạo thành melanoidin acid amin đường khử Ngồi cịn hoạt động trao đổi chất nấm hạt Nấm tác động lên sắc tố vỏ hạt trực tiếp tổng hợp sắc tố điều kiện thuận lợi, sắc tố tạo phân tán albumin hạt Như vậy, thóc bị biến vàng làm giảm giá trị dinh dưỡng đồng thời giá trị thương phẩm giảm sút 5.3 Sự hơ hấp tượng bốc nóng Các thực phẩm bảo quản giàu saccharide thường xảy trình hơ hấp, kết khối lượng khơ bị giảm, thành phần khơng khí thay đổi thải CO2 hấp thu O2, thoát nước khiến độ ẩm khơng khí tăng lên Ngồi ra, q trình hơ hấp kèm với tỏa nhiệt đơi dẫn đến tượng “bốc nóng” Sự hô hấp phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng oxi: Trường hợp nhiều oxy Hạt ngũ cốc chưa chế biến bảo quản xảy trình hô hấp enzyme oxydase Khi hàm lượng oxi cao, hô hấp xảy nhiều làm cho lượng tinh bột bị giảm, độ ẩm nhiệt độ tăng lên Khi nhiệt độ tăng tới mức thích hợp enzyme oxydase hoạt động làm cho hô hấp mạnh thêm tạo điều kiện cho vsv, enzyme phân giải chất dinh dưỡng ngũ cốc Có sản phẩm dạng “túi khử oxy”, chúng gồm glucose, chế phẩm Glucose oxidase – catalase dung dịch đệm cần thiết cho vào túi Biến đổi glucide trình chế biến bảo quản thực phẩm polyetylen đặt vào thùng chứa sản phẩm cần bảo quản, túi hấp thụ hoàn toàn oxy làm sản phẩm bảo quản tốt Trường hợp oxy: Hạt bảo quản điều kiện kín, q trình hơ hấp yếm khí tạo rượu etlylic gây ngộ độc phôi Mất khả nảy mầm 5.4 Sự nảy mầm hạt bảo quản Để hạt nảy mầm cần phải có ba điều kiện: Hạt phải khả nảy mầm tức phơi hạt cịn sống có khả nảy mầm Hạt phải đặt mơi trường có điều kiện thuận lợi: đủ nước, nhiệt độ thích hợp, có nguồn cung cấp oxy đơi phải có ánh sáng thích hợp Phải vượt qua điều kiện tạo ngủ diện bên hạt Tránh điều kiện ngoại cảnh bất lợi dẫn đến ngủ Các giai đoạn nảy mầm: Giai đoạn 1: Sự hoạt hóa Sự hút ẩm (quá trình vật lý): hấp thu nước hạt khơ làm tăng hàm lượng nước hạt, làm mềm vỏ hạt Hạt trương phồng lên vỏ hạt bị nứt Sự tổng hợp enzyme: hoạt động enzyme bắt đầu vòng vài sau xảy hấp thu nước hạt Hoạt động enzyme phần từ tái hoạt hóa enzyme dự trữ hình thành từ phát triển phơi phần từ tổng hợp enzyme hạt bắt đầu nảy mầm Sự kéo dài tế bào xuất rễ: dấu hiệu nảy mầm xuất rễ xảy vài vài ngày sau nảy mầm bắt đầu Giai đoạn 2: Sự phân giải chất dự trữ vận chuyển: Các chất dự trữ (chất béo, protein, hợp chất có carbon) thủy phân thành chất hữu đơn giản sau chuyển đến vị trí tăng trưởng trục phơi Biến đổi glucide q trình chế biến bảo quản thực phẩm Các hoạt động sinh tổng hợp tế bào kích hoạt Sự hấp thu nước hô hấp tiếp tục diễn ở tốc độ đặn Khi xảy tượng nảy mầm, hạt thóc xảy biến đổi sâu sắc thành phần hóa học: Giai đoạn 3: Sự tăng trưởng mầm Sự phân chia tế bào xảy hai đầu trục phôi Một đầu phát triển thành chồi mầm, đầu phát triển thành rễ mầm trục phơi có mang mầm gọi tử diệp Khi mầm bắt đầu tăng trưởng, trọng lượng tươi khô mầm bắt đầu tăng trọng lượng mơ dự trữ giảm Trong q trình bảo quản hạt lương thực khô, hạt xảy tượng nảy mầm gây tổn thất chất khô lớn Tuy nhiên, sản xuất số sản phẩm thực phẩm nảy mầm lại có nhiều lợi ích Tất hạt ngũ cốc, ươm mầm với kiểm soát chặt chẽ điều kiện kỹ thuật (độ ẩm, nhiệt độ mức độ thông gió), gọi chung malt (như malt thóc, malt bắp, malt lúa mì ) Malt sản phẩm chế biến từ loại hạt, sau cho nảy mầm cần sấy đến độ ẩm định để lưu trữ Enzyme malt đặc biệt phong phú, chủ yếu amylase protease Trong hạt chưa nảy mầm, toàn hệ thống enzyme trạng thái liên kết, không hoạt động Nhưng chuyển qua giai đoạn ươm mầm hoạt tính chung hệ enzyme malt tăng nhanh, đóng vai trị vơ quan trọng sản xuất sản phẩm bia, mạch nha 10