Tiểu luận thực phẩm và tính chất chức năng trong thực phẩm

Thực phẩm là sản phẩm phổ biến nhất liên quan đến hoạt động sống của con người. Hầu hết các đồ ăn, thức uống mà con người sủ dụng đều có thể gọi là thực phẩm. Tuy nhiên những đồ ăn, đồ uống đó được sử dụng cho mục đích chữa bệnh thì không được gọi là thực phẩm.Vậy: Thực phẩm là sản phẩm rắn hoặc lỏng dùng để ăn, để uống với mục đich dinh dưỡng và thị hiếu. Ngoài những sản phẩm mang mục đích chữ bệnh. Thực phẩm đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống của con người. Ngày nay thực phẩm không chỉ đóng vai trò cung cấp chất dinh dưỡng cho cơ thể con người mà nó còn đáp ứng các nhu cầu về thưởng thức va giải trí của con người.

I.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THỰC PHẨM VÀ CÁC TÍNH CHẤT CHỨC NĂNG TRONG THỰC PHẨM.

1.Khái niệm thực phẩm.

Thực phẩm là sản phẩm phổ biến nhất liên quan đến hoạt động sống của con người Hầu hết các đồ ăn, thức uống mà con người sủ dụng đều có thể gọi là thực phẩm Tuy nhiên những đồ ăn, đồ uống đó được sử dụng cho mục đích chữa bệnh thì không được gọi là thực phẩm.Vậy: Thực phẩm là sản phẩm rắn hoặc lỏng dùng để ăn, để uống với mục đich dinh dưỡng và thị hiếu Ngoài những sản phẩm mang mục đích chữ bệnh

Thực phẩm đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống của con người Ngày nay thực phẩm không chỉ đóng vai trò cung cấp chất dinh dưỡng cho

cơ thể con người mà nó còn đáp ứng các nhu cầu về thưởng thức va giải trí của con người

2.Khái niệm thực phẩm chức năng.

Thực phẩm chức năng là loại thực phẩm nằm giữa giới hạn thực phẩm và thuốc Thực phẩm chức năng thuộc khoảng giao thoa (còn gọi là vùng xám) giữa thực phẩm và thuốc Vì thế người ta gọi thực phẩm chức năng là thực phẩm thuốc

Đó là loại thực phẩm không chỉ cung cấp dinh dưỡng cơ bản mà còn có chức năng phòng chống bệnh tật và tăng cường phòng chống sức khỏe nhờ các chất chống ôxi hóa, chất xơ và một số thành phần khác, loại thực phẩm chức năng được kể đến đầu tiên là những loại thực phẩm mà khi ở dạng tự nhiên đã có những hoạt chất có lợi với lượng lớn Tiếp đó là những nhóm thực phẩm có ít hoạt chất hơn phải bổ sung hoặc tinh chế cô đặc lại ở dạng

dễ sử dụng hay gây biến đổi gen để tăng hàm lượng một số chất có lợi

3.Khái niệm tính chất chức năng của thực phẩm.

Tính chất chức năng của thực phẩm là những tính chất tổng thể kết hợp đồng thời những tính chất hóa lý khác nhau nhưng phụ thuộc vào nhau làm cho thực phẩm có giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan ( hình thù,trạng thái,độ cứng,độ mềm,độ dai,độ xốp,độ đàn hồi……) đem lại cho người tiêu dùng những cảm giác mới lạ,ngon miệng.Nhằm nâng cao giá trị sản phẩm

4.Đặc điểm chung của các thực phẩm.

Các sản phẩm thực phẩm vô cùng dồi dào và phong phú, từ những sản phẩm nguyên sơ tự nhiên cho đến những sản phẩm chế tạo bởi con người, từ những sản phẩm tưởng chừng đơn giản nhất đến sản phẩm cao cấp phức tạp

lạ lùng ….tất cả chúng đều có chung đặc điểm sau:

 Các sản phẩm thực phẩm ít khi chúa một hợp phần,tuyệt đại đa số được cấu tạo nên từ một tổ hợp nhiều hợp nhiều hợp chất khác nhau tương tác hài hòa với nhau

 Số lượng các hợp phần hóa học cấu tạo nên thực phẩm thường có tính

ổn định,gồm chủ yếu là các hợp chất có giá trị dinh dưỡng, nghĩa là những chất cần thiết cho sự sống sự khác nhau duy nhất chỉ là ở hàm lượng của từng thành phần

 Các sản phẩm thường có cấu trúc tức là có hình dạng,trạng thái,kết cấu cùng màu sắc,hình thơm và tính cảm vị

 Các sản phẩm thực phẩm phải có tính cảm quan.Đây là điểm khác biệt

và đặc trưng của sản phẩm thực phẩm so với những sản phẩm khác.nếu như giá trị dinh dưỡng biểu thị cho “nội dung” thì giá trị cảm quan biểu thị cho”hình thức”của sản phẩm thực phẩm.một sản phẩm thực phẩm đẹp,hấp dẫn tức là có sự hài hòa về kết cấu,màu sắc,hình thơm vá cảm vị,sẽ có những tác động nhất định đến sinh lý và tâm lý con người tiêu dùng:đua đến cho họ những cảm giác thanh thản,nhẹ nhàng và tươi tắn,kích thích sự tiêu hóa và ngon miệng

II.NỘI DUNG.

1.Trong công nghiệp chế biến thực phẩm hiện nay,nhà khoa học cần phải biết những vấn đề cơ bản như:

Để chế biến được những sản phẩm thực phẩm giàu giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan giúp cho người tiêu dùng Đưa đến cho họ những cảm giác thanh thản, nhẹ nhàng và tươi tắn, kính thích sự tiêu hóa và ngon miệng thì những nhà khoa học cần phải kiểm soát tốt hơn về giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan của thực phẩm mà họ tạo ra Họ muốn biết: Thuộc tính lý hóa của các thành phần có trong sản phẩm thực phẩm

“thuộc tính lý hóa =tính chất chức năng”

Vì những tính chất chức năng đặc trưng nhất là những tính chất chung vừa khác nhau nhưng có sự phụ thuộc vào nhau về các đặc tính lý hóa:

 Nhà khoa học phải biết thuộc tính lý hóa ,tính chất chức năng này mà kiến thức vẫn còn hạn chế về cấu trúc đại phân tử protein,polysaccharid Protein của động vật khác protein của thực vật khác protein của trứng

… cấu trúc của polysaccharid chưa biết hết (vd:pectin,aga )sự hiểu biết

về tương tác đại phân tử này với các phân tử khác hoặc của chúng với nhau cùng phân tử ,tương tác với polysaccharit,tương tác với nước tức là tương tác với các phân tư khác trong thực phẩm,co chế đó cũng chưa biết hết

 Vấn dề đặt ra đối với các nhà khoa học kỹ thuật phải tìm cách khai thác nguyên liệu thô bằng cách tinh chế ra.Ví dụ:

 Bột mì có gluten, có chất bột tách ra ,sau từ các lần đó ghép lại thành sản phẩm, điều khiển được thành phần sản phẩm sẽ ổn định nên quá trính sản xuất ngày càng tự động hóa thì phái khai thác nguyên liệu thô

 Trong thực phẩm dùng bao nhiêu phần trăm protein của bôt mì, dùng bao nhiêu phần trăm protein của hỗn hợp Tạo sản phẩm mới phương pháp tác động (phương pháp sản xuất truyền thống), bột mì, lấy làm nguyên liệu, nhào trộn, ủ, nghiền, tạo ra banh ép mì Từ đầu đến cuối không có quá trình nào điều khiển hết, chỉ điều khiển được công nghệ Đồng thời khi tinh chế ra phải hiểu tính chất chức năng hợp phần tinh chế ra đó Nó có cấu trúc như thế nào, có tính chất lý hóa như thế nào sẽ điều khiển được công nghệ, chế tạo ra hàng loạt sản phẩm mới chỉ thay đổi tỉ lệ ,thay đổi chức năng tạo ra sản phẩm mới

Như chúng ta đã biết xưa nay ăn uống luôn là vấn đề được quan tâm hàng đầu của mọi xã hội Do đó cùng với sự phát triển của xã hội loài người, các sản phẩm thực phẩm không ngừng được cải tiến, nâng cao chất lượng và mẫu mã mặt hàng ngày càng đa dạng và phong phú Chỉ riêng từ sữa bò ngày nay trên thế giới đã có 2000 loại phomat khác nhau Từ tinh bột đậu xanh người Trung Quốc đã chế ra hàng ngàn loại miến khác nhau Từ bột mì người ta đã sản xuất ra biết bao sản phẩm có hình dạng, màu sắc và tính cảm

vị khác nhau Trong sự phát triển trường tồn mỗi cộng đồng, mỗi dân tộc thường có những dạng sản phẩm hợp khẩu vị, hợp phong tục và lối sống của mình Song nhìn chung trong mỗi cộng đồng, mỗi dân tộc người thường có hai dạng sản phẩm: Thực phẩm thường nhật và thực phẩm lễ hội Dần dà, khi những thành tựu về y học, hóa sinh học, sinh lý học và dinh dưỡng học soi sáng thì những thực phẩm ăn kiêng,thực phẩm điều trị bệnh ra đời Khi

đó người sử dụng chỉ thích những gì đã biết mà không cần biết những gì chúng ta thích

Kỹ thuật sản xuất thực phẩm truyền thống xuất phát từ kỹ thuật nấu nướng

-Người sử dụng:

+Thích các hợp chất phụ gia khi đưa vào có bản chất thiên nhiên:Dấm chua,nước chanh…Không thích các chất có cụm từ”hóa học”,CaCO3

+Thích các thực phẩm chế biến truyền thống: Nấu chín,nghiền,không thích các kỹ thuật chế biến hiện đại:gia nhiệt-đùn ép,thanh trùng

Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, những suy nghĩ của con người cũng được đổi mới Những đòi họ của họ cũng được nâng cao hơn họ chỉ lựa chọn những sản phẩm có liên quan đến sức khỏe, họ muốn biết:

 Nguồn gốc của các thành phần có trong thực phẩm

 Kỹ thuật chế biến và bảo quản thực phẩm

 Vi sao phải bổ sung một số chất vào thực phẩm

2.Khái niệm, vai trò các tính chất, chức năng trong thực phẩm.

Về bản chất, các hợp phần cấu tạo nên thực phẩm là những hợp chất hữu

cơ và vô cơ Đó là protein, glucid Lipit, vitamin, các chất tạo màu, các chất tạo vị…các chất vô cơ Nếu dựa vào vai trò của chúng trong các sản phẩm thực phẩm, lại có thể phân ra: Các hợp phần tạo cấu trúc và các hợp phần tạo chất lượng Có thể coi hợp phần tạo cấu trúc là “hạ tầng cơ sở” của mọi sản phẩm Nhờ vào những hợp phần này các sản phẩm thực phẩm mới có hình thù, trạng thái, độ cứng, độ mềm, độ dai, độ xốp, độ đần hồi, độ dòn Các chất cao phân tử như protein và glucan (tinh bột, thạch, alginat, caraghenan…) là những chất tạo cấu trúc quan trọng nhất Do đặc điểm cấu tạo, các chất cao phân tử thường có các tính chất đặc hữu của mình như khả năng tạo nhớt, khả năng làm đặc, khả năng tạo gel, khả năng tạo nhũ tương, khả năng tạo bọt, khả năng tạo màng, khả năng tạo sợi Các tính chất này được gọi là tính chất chức năng

Tính chất chức năng là những tính chất có thể xác định bằng dụng cụ như

độ lưu biến của gel (khả năng đâm xuyên, độ nhớt), vi cấu trúc của các hạt chất béo trng nhũ tương, khả năng cố định mùi Các tính chất chức năng đặc trưng nhất là những tính chất chung vừa khác nhau nhưng có sự phụ thuộc với nhau về các đặc tính hóa lý Những tính chất này phụ thuộc nhiều vào cấu trúc phân tử (chẳng hạn như sự gấp nếp nhiều hay ít) và trạng thái liên kết giữa chúng vơi nhau hoặc với các phân tử khác

Vai trò của tính chất chức năng trong công nghệ thực phẩm

Thông qua các tính chất chức năng (dễ đo lường, nhưng không đánh giá hết các đặc tính cảm quan) VD: cấu trúc của sữa chua có thể đánh giá một cách cảm quan thông qua độ chắc, độ đàn hồi ,độ dính, độ mịn và hình thức bên ngoài (độ sáng bóng,mờ xỉn…) và khả năng tỏa hương thơm của nó (nhanh hay chậm)

3.Những yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc chức năng.

Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc và tính chất chức năng của các đại phân tử: Protein, Polysaccharid, tinh bột, pectin, aga…

Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất chức năng bao gồm:

 Thành phần của môi trường như: Nước, sự có mặt của các phân tử khác, pH, độ điện ly

 Các quá trình vật lý và hóahọc làm thay đổi môi trường như: cô đặc, sấy khô, các quá trình cơ học

 Trạng thái vật lý: Mức độ tổ chức ảnh hưởng đến bản chất của lực liên kết và tương tác

Ví dụ: Chúng ta cần biết phân tử Protein có cấu trúc bậc 1,2,3,4 để điều khiển nó đưa về mục đích mong muốn

Như mục đích tạo gel Protein: Muốn tạo gel thì phân tử Protein phải được biến tính để giản mạch bên Các nhóm bên trước ẩn ở phía trong bây giờ xuất hiện ra ngoài Các mạch Polypeptid đã bị duỗi ra trong điều kiện nhất định) trở nên gần nhau tiếp xúc với nhau và liên kết lại với nhau

Bản chất lực liên kết ảnh hưởng đến các yếu tố khác:

 Với dung môi: Nước hình hành nên tính chất của thực phẩm

 Giữa các phân tử trong một chuỗi: protein-protein.khả năng tạo gel Với các phân tử khác: Protein-Lipit

 Trong quá trình chế biến thực phẩm, dưới tác dụng của một số điều kiện công nghệ nhất định, protein có thể tương tác với dung môi nước tạo liên kết tĩnh điện, liên kết ion, có thể tương tác giữa các phân tử trong một chuỗi (phân tử protein với nhau để tạo gel), với các phân tử khác có trong thực phẩm như glucid, lipid làm thay đổi tính chất lưu biến của thực phẩm như độ đặc, độ dẻo, độ dai, độ xốp đồng thời làm thay đổi độ trong ,tạo bọt,tạo mùi cho sản phẩm thực phẩm

Các thành phần của môi trường : Làm thay đổi độ nhớt

 Bổ sung chất phụ gia trong thực phẩm bảo quản làm thay đổi thành phần, mùi vị cho thực phẩm,tạo giá trị cảm quan

Vd:- Bổ sung axit,bazơ làm thay đổi pH

-Thêm bớt nước làm thay đổi nồng độ

-Bổ sung protein:trong sản xuất bia cần hàm lượng protein nhất định

để tạo bọt Protein làm bền nhũ tương: Khi protein được hấp thụ vào bề mặt liên pha giữa các giọt dầu phân tán trong pha nước sẽ tạo ra những tính chát

cơ lý như độ dày,đọ nhớt ,độ đàn hồi,độ cứng Có tác dụng bảo vệ làm giọt không hợp giọt được Ngoài ra còn phụ thuộc protein, sự ion hóa các nhóm bên của protein cũng tạo ra lực đẩy tĩnh điện làm nhũ tương bền

- Cacbonhydrat: Ứng dụng trong sản xuất đồ uống đục bổ sung chất có hoạt tính bề mặt hấp thụ lên bề măt liên pha lam các chất có khối lượng riêng nhất định nó khồng lặn xuống dưới mà nổi lên trên

- Chất có hoạt tính bề mặt tác dụng như những chất trung gian giữa vùng

kỵ nước của Protein và môi trường háo nước, do đógây ra các liên kết kỵ nước nên làm giản mạch Protein

Các quá trình vật lý:

 Làm nguội

 Hoạt động cơ học

 Sấy khô

Vd: Quá trình tạo gel, liên kết hiddro là liên kết yếu, tạo ra một độ linh động nào đó giữa các phân tử với nhau, do đó làm cho gel có một độ dẻo nhất định Khi gia nhiệt các liên kết hiddro bị đứt ra và gel bị nóng chảy ra.Khi để nguội (nhất là gần ooc ) cầu hiddro lại được tái lập

o Gel đậu phụ:

-Tác dụng biến tính:duỗi ra

-Tác dụng hóa học: Bổ sung làm thay đổi PH-làm đông tụ

-Tác dụng cơ học: Nén lại

o Gel chả giò:

-Tác dụng biến tính:yếu tố làm cho mạch protein giãn ra,tạo độ dai,bó lại thành gel

-Tác dụng cơ học :Nhiệt Dưới tác dụng của nhiệt độ thì phân tử Protein bị giản mạch do các liên kết thứ cấp bi phá vỡ dẫn đến giải phóng một số nhóm chức nằm sâu bên trong –SH, -NH2, -COOH sau đó các phân tử protein liên kết với nhau không theo một quy luật nào cả thành vón cục gọi là kết tủa

Gia nhiệt như biện pháp chèn hấp trước khi đóng gói một số sản phẩm rau quả nhằm biến tính, vô hoạt các enzim vốn xúc tác các phản ứng tạo màu sác và mùi vị không mong muốn cũng như xúc tác các phản ứng phá hủy vitamin

Gia nhiệt kiểu thanh trùng(110- 1150 ) làm cho một số sảnphẩm giàu Protein, thịt, trứng, cá, sữa sẽ gây phá hủy một phần các gốc cystin,cystein

để hình thành h2s đimetylsunfua,acid amin cysteic và hợh chất bay hơi khác khiến sản phẩm có mùi đặc trưng

Các qúa trình hóa học:

 Sự biến tính:Làm protein bị biến đổi, cấu trúc 2,3,4 không bị biến tính cấu trúc bậc một, kéo theo các tính chất ban đầu của nó cũng biến mất

 PH:làm tăng khả năng biens tính của protein

Để kết tủa protein có thể biến đổi PH của dung dịch về PI của protein.Ứng dụng trong sản xuất bia tạo bột, sản xuất sữa bột

 Thêm enzym và hóa chất nhằm kìm hãm cạnh tranh hoặc xúc tác phản ứng xảy ra mau hơn

Kích thước của hạt và phân tử

 Phân tử nằm trong hệ thống thực phẩm

 Hợp giọt:tương tác giữa các phân tử

 Tạo gel các phân tử protein là tương tác phân tử để tạo tính chất chức năng

Mức đô tổ chức ảnh hưởng đến cấu trúc phân tử.ảnh hưởng đến sự tương tác,ảnh hưởng đến tính chất chức năng

Các nhân tố có ảnh hưởng đến cấu trúc và tính chất chức năng của các chất cao phân tử có thể tóm tắt dưới bảng sau:

Các quá trình

vật lý:

Đun nóng,

làm nguội,

hoạt động cơ

học, sấy khô

Quá trình hóa học: Sự biến tính, PH, các chất khử, Enzim vá các tính chất Cấu tạo biến tính

hoặc tự nhiên

Kích thước của hạt

và phân tử

Kích thước phân tử

Thành phần môi trường:

PH, độ điện ly, nước, P,

Cacbon hydrat, các chất mùi, hoạt tính bề mặt

Trạng thái

vật lý:

Mức độ tổ

liên kết và các tương tác: Với dung môi, giữa các phân tử trong chuỗi Polime, với các phân tử khác

Nguồn gốc, giống, thành phần, cấu tạo

Các tính chất hóa lý

4.Những nhóm chức trong các hợp phần thực phẩm ảnh hưởng đến sự tương tác.

Bản chất của của các mối liên kết và các lực tương tác xuất hiện trong các tính chất thực phẩm

 Các nhóm chức có khả năng tương tác với nước:

Các nhóm chức có khả năng phân cực và solvat hóa

 Nhóm tích điện âm:

-Carboxylic(coo-): Có trong tất cả polysaccharides, protein(Asp, Glu), acid hữu cơ Với điều kiện pH> pKa

 Coo- nằm trong pectin: Pectin là chuỗi galacturonic liên kết với nhau bằng liên kết (1-4) glucosid nó có khả năng tạo gel khi có mặt acid và đường Ứng dung trong sản xuất mứt kẹo

 Trong điều kiện pH>pKa để điều khiển các quá trình công nghệ Coo

-có trong protein (Asp,Glu) vì đây là 2 protein -có chứa 2 nhóm chức COOH, một nhóm coo- tạo liên kết còn 1 nhóm coo- để phân cực

Ví dụ: NH2- CH- COOH tạo liên kết peptid

R

NH2- CH- C- N- CH- C- N- H R là nhóm mạch bên

R1 O H R2 O

ảnh hưởng đến sự tương tác phân tử protein, ảnh hưởng đến tính chất chức năng Ở điều kiện pH> pKa làm cho COOH không phân ly coo- tao liên kết hydro mềm dẻo, linh động có tinh thuận nghịch Tạo liên kết tan ra lại ứng dụng trong sản xuất kẹo bánh, bánh tráng, thuốc con nhộng pH tạo gel không thuận nghịch, tạo màng để bao gel, màng bao sinh học phân hủy trong điều kiện dưới đất Muốn kết tụ protein ta điều khiển pH về điểm đẳng điện (acid yếu hoặc từ 5-6 vì do COOH phân ly mạnh hơn NH2 nên ở điều kiện acid yếu để ức chế sự phân ly của COOH pH >pKa để tạo thành ion, để tích điện khi ta sử dụng sản phẩm phải biết pKa mới dùng để điều chỉnh pH cho thích hợp

Ví dụ: Trong sản xuất đậu phụ tao pKa khi cho dịch chua vào đông tụ, tạo

điểm đẳng điện

 COO- có trong acid hữu cơ vì trong acid hữu cơ có chứa nhóm COOH, R-COOH (R là gốc hydrocacbon) có khả năng phân ly thành

H+ và COO

-Phosphates(HPO42-) có trong tất cả phosphoprotein,phospholipids…

 HPO42-: Có trong phosphoprotein vì phosphoprotein là protein phức tạp có chứa nhóm ngoại là H3PO4 liên kết với protein bằng liên kết este

 HPO42-:Có trong phospholipids do phospholipid là este của rượu đa chức với các acid béo cao và có gốc phosphoric và bazo nito đóng vai trò nhóm bổ sung

-Sialic acids có trong Glycoprotein.Vì Glucoprotein là protein phức tạp trong phân tử có chứa protein glucid

Tùy thành phần,tính chất cấu tạo glucid được chia làm hai nhóm chính:

+Glucid đơn giản:Monosaccharid-monose

+Glucid phức tạp :polysaccharid-polyose nhóm này chia ra hai nhóm phụ:

 Polysaccharid loại một-olygosaccharid-olygohosit

 Polysaccharit loại hai-polygohosit

-Sulfat(HSO4-) có trong polysaccharit(galactan sulfat),Vì galactan có chứa gốc HSO4 trong phân tử

-Các ion (-) vô cơ hóa trị một chúng có khả năng tương tác với nước tạo liên kết cộng hóa trị như:Cl-,NO2-,NO3-…

 Các nhóm tích điện dương(+)

-Amines, imines(-NH3+-NH2+) với điều kiện (pH<pKa) có trong proteines(lys,His,Arg,Trp,Pro),osamin,bazonito …

 Ở điều kiện (pH<pKa) để hạn chế cự phân ly của nhóm NH2

 Amini,imini có trong protein(lys,His,Arg,Trp,Pro) vì trong các protein này có chứa gốc SH trong phân tử

Ví dụ: SH -CH2- CH- CO OH H - NH- CH- COOH

NH2 R2

SH -CH2- CH- CO - NH- CH- COOH + H2O

NH2 R2

-Các ion dương vô cơ hóa trị 2: ca2+, Mg2+ ở dạng tự do hoặc liên kết với protein, polysaccharides

-Các ion dương vô cơ hóa tri 1: Na+, K+

Các nhóm chức có cực nhưng không bị ion hóa (liên kết hydro)

 Hydroxy(-OH) có trong tất cả protein (Ser, Thr, Tyr.).Vì các protein này co chứa nhóm chức – OH trong phân tử