PHƯƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL CỦA CÁC PROTEIN TRONG CÁC THỰC PHẨM GIÀU PROTEIN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCMTIỂU LUẬN MÔN HỌC HÓA HỌC THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: PHƯƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL CỦA CÁC PROTEIN TRONG CÁC THỰC PHẨM GIÀU PROTEIN GVHD: LÊ THỊ THÚY HẰN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

TIỂU LUẬN MÔN HỌC HÓA HỌC THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI:

PHƯƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL CỦA CÁC PROTEIN TRONG CÁC THỰC PHẨM GIÀU PROTEIN

GVHD: LÊ THỊ THÚY HẰNG

Thực hiện: NHÓM: 5

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, THÁNG 9 NĂM 2015

DANH SÁCH NHÓM

Mục lục

LỜI MỞ ĐẦU 4

I ĐỊNH NGHĨA PROTEIN 5

II PHÂN BIỆT MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG TƯƠNG TỰ VỚI SỰ TẠO GEL 5

III GEL PROTEIN 5

3.1.Định nghĩa 5

3.2.Điều kiện tạo gel 6

3.3.Cơ chế tạo gel 7

IV CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO GEL 9

4.1.Kiểu protein: 9

4.2.Nồng độ protein: 9

4.3.Nhiệt độ: 9

4.4.Các yếu tố khác 9

V ỨNG DỤNG CẤU TRÚC GEL TRONG SẢN PHẨM THỰC PHẨM 10

5.1.Sản xuất phomat từ nguyên liệu sữa 10

5.2.Sản xuất giò lụa 10

5.3.Sản xuất đậu hủ 11

VI CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 12

TÀI LIỆU THAM KHẢO 14

LỜI MỞ ĐẦU

Từ lâu thực phẩm đã là phần không thể thiếu trong đời sống con người Cùng với tính thiết yếu đó ngành công nghiệp thực phẩm đã ra đời và phát triển với mục đích là tạo nên nhưng sản phẩm thực phẩm dinh dưỡng, an toàn để phục vụ con người Sự phát triển của khoa học nói chung và khoa học ứng dụng trong thực phẩm nói riêng đã cho chúng ta có những hiểu biết sâu sắc về hợp phần, cấu trúc, biến đổi trong quá trình chế biến và sử dụng thực phẩm Mà trong đó cấu trúc sản phẩm là 1 yếu tố trước tiên tác động lên con người khi tiếp xúc với sản phẩm thực phẩm Trong các cấu trúc của thực phẩm, cấu trúc gel là 1 cấu trúc quen thuộc và

có rất nhiều sản phẩm thực phẩm có cấu trúc này như giò, phomat …Bài tiểu luận này trình bày về cấu trúc gel và ứng dụng của nó trong thực phẩm

I ĐỊNH NGHĨA PROTEIN

Protein là những đại phân tử được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà các dơn phân lá axit amin Chúng kết hợp với nhau thành một mạch dài nhờ các liên kết peptide (gọi là chuỗi polypeptide) Các chuỗi này có thể xoắn cuộn hoặc gấp theo nhiều cách để tạo thành cấu trúc không gian khác nhau của protein

II PHÂN BIỆT MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG TƯƠNG TỰ VỚI SỰ TẠO GEL

Ta cũng cần phân biệt sự tạo gel với các hiện tượng khác tương tự, trong đó cũng có sự giảm mức độ phân tán của dung dịch protein như sự liên hợp, sự tập hợp, sự trùng hợp, sự kết tủa, sự kết tụ và sự đông tụ

Các phản ứng liên hợp protein thường có quan hệ với các biến đổi ở mức dưới đơn vị hoặc ở mức phân tử trong khi đó các phản ứng trùng hợp hóa hoặc tập hợp hóa lại tạo ra các phức hợp có kích thước lớn

Sự kết tủa protein lại bao hàm tất cả các phản ứng tập hợp có thể dẫn đén mất toàn phần hoặc mất toàn bộ độ hòa tan

Khi protein không bị biến tính nhuwg do giảm lực tĩnh điện giữa các mạch mà dẫn đến các phản ứng tập hợp không trật tự thì sẽ gây ra hiện tượng kết tụ

Các phản ứng tập hợp không trật tự xảy ra do biến tính và các phản ứng tập hợp xảy ra do tương tác protein – protein chiếm ưu thế so với các tương tác protein – dung môi sẽ dẫn đến một khối lượng lớn và thô, gọi là sự đông tụ

III GEL PROTEIN

3.1.Định nghĩa

Khi các phân tử protein bị biến tính tập hợp lại thành một mạng lưới không gian có trật tự thì hiện tượng đó được gọi là sự tạo gel

Biến tính protein là sự thay đổi thuận nghịch hay không thuận nghịch cấu trúc không gian ban đầu của protein nhưng không làm biến đổi các liên kết hóa trị trong phân tử (trừ liên kết disulfide) Khả năng tạo gel của protein là một tính chất rất quan trọng của nhiều hệ thống protein và đóng vai trò chủ yếu trong việc tạo cấu trúc hình thái Do đó, nó cũng là cơ sở để chế tạo ra nhiều sản phẩm thực phẩm Phomat, giò, gel gelatin đậu phụ, bột nhào làm bánh mì, các thịt giả từ protein thực vật (được kết cấu bằng cách đùn hoặc kéo sợi) là những sản phẩm có cấu trúc gel

Khả năng tạo gel của protein được sử dụng để tạo độ cứng, độ đàn hồi cho một

số thực phẩm để cải biến khả năng hấp thụ nước, tạo độ dầy, tạo lực liên kết (bám dính) giữa các tiểu phần cũng như làm bền các nhũ tương và bọt

3.2.Điều kiện tạo gel

Sự gia nhiệt, trong đa số trường hợp là rất cần thiết cho sự tạo gel.Việc làm lạnh sau đó cũng cần thiết và đôi khi một sự axit hóa nhẹ nhàng cũng có ích.Thêm muối (đặc biệt là ion canxi) có thể cũng cần, hoặc tăng tốc độ tạo gel hoặc để tăng

độ cứng cho gel

Nhiều protein có thể tạo gel không cần gia nhiệt mà chỉ cần một sự thủy phân enzyme vừa phải, một sự thêm đơn giản các ion canxi, hoặc một sự kiềm hóa kèm theo trung hòa đưa pH đến điểm đẳng điện (sản xuất đậu phụ)

Nhiều gel cũng có thể tạo ra từ protein dịch thể (lòng trắng trứng, dịch đậu tương), từ các protein không tan hoặc ít tan phân tán trong nước hoặc trong muối (collagen, protein tơ cơ, isolate (dịch đậm đặc đậu tương) tùng phần hoặc toàn bộ biến tính Như vậy độ hòa tan của protein không phải luôn luôn cần thiết cho sự tạo gel

3.3.Cơ chế tạo gel

Nhiều nghiên cứu đã chỉ rõ rằng cần phải có giai đoạn biến tính và giãn mạch xảy ra trước giai đoạn trật tự giữa protein – protein và tập hợp phân tử

Khi protein bị biến tính các cấu trúc bật cao bị phá hủy, liên kết giữa các phân

tử bị đứt, các nhóm bên của axit amin trước ẩn ở phía trong thì bây giờ xuất hiện

ra ngoài.Các mạch polymer bị duỗi ra, gần nhau, tiếp xúc với nhau và liên kết với nhau thành mạng lưới không gian ba chiều mà mỗi vị trí tiếp xúc mạch là một nút Các phần còn lại hình thành mạng lưới không gian vô định hình, rắn, trong đó có chứa đầy pha phân tán là nước

Khi nồng độ tăng thì khả năng gel hóa tăng vì số những vị trí tiếp xúc để tạo ra nút mạng lưới tăng lên Nồng độ protein càng lớn thì các hạt tiếp xúc trực tiếp không qua một lớp nào của môi trường phân tán và khối gel càng dề vì ở những vị trí đặc biệt ở đầu nút

Nút mạng lưới có thể tạo ra do tương tác giữa các nhóm ưa béo Khi các nhóm này gần nhau, tương tác với nhau thì hình thành ra các liên kết ưa béo, lúc này thì

cá phân tử nước bao quanh chúng bị đẩy ra và chúng có khuynh hướng như tụ lại Tương tác ưa béo được tăng cường khi tăng nhiệt độ, làm các mạch polypeptit xít lại gần nhau hơn do đó khối gel cứng hơn

Nút mạng lưới cũng có thể tạo ra do cá liên kết hydro giữa các peptit với nhau Nhiệt đọ càng thấp thì các liên kết hydro càng được tăng cường và củng cố vì càng

có điều kiện để tạo ra nhiều cầu hydro Liên kết hydro là liên kết yếu, tạo ra một

độ linh động nào đó giữa các phân tử đối với nhau, do đó làm cho gel có một đọ dẻo nhất định Các mắt trong gel gelatin chủ yếu là do các liên kết hydro Khi gia nhiệt các liên kết hydro bị đứt và gel sẽ nóng chảy ra.khi đẻ nguội liên két tái hợp

và gel lại hình thành

Tham gia tạo ra các nút lưới trong gel cũng có thể do các liên kết tĩnh điện, liên kết cầu nối giữa các nhóm tĩnh điện ngược dấu hoặc do liên kết giữa các nhóm tĩnh điện cùng dấu qua các ion đa hóa trị như ion canxi chẳng hạn Còn các mắt lưới còn có thể do các liên kết đissulfua tạo nên Trong trường hợp này sẽ tạo cho gel có tính bất thuận nghịch bởi nhiệt, rất chắc và bền

Các protein cũng có thể tạo gel bằng cách cho tương tác với các chất đồng tạo gel như các polysacarit, làm thành cầu nối giữa các hạt do đó gel tạo ra có độ cứng

và độ đàn hồi cao hơn Cũng có thể them các chất alginate hay pectinat tích điện

âm và gelatin tích điên dương để tạo ra tương tác ion không dặc hiệu giữa các chuỗi peptit do đó sẽ tạo cho gel có nhiệt đọ nóng chảy cao (800C)

Khi đi từ dung dịch protein, các giai đoạn đầu của quá trình tạo gel bằng nhiệt

có thể như sau:

2/ biến tính không thuận nghịch các cấu trúc bậc hai và ba (sự giãn mạch vẫn

cò là từng phần):

Trong đó -PN: protein tự nhiên

-PD: protein đã bị biến tính

-n: số đã biết

IV CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO GEL

4.1.Kiểu protein:

Protein cơ ở các vị trí khác nhau, khi tạo gel cho cấu trúc khác nhau Chẳng hạn, gel từ myosin ở cơ ức gà độ bền cao hơn ở cơ đùi gà Gel từ myosin cơ thịt đỏ

có cấu trúc tốt hơn cỏ thịt trắng

4.2.Nồng độ protein: quyết định độ bền và khả năng giữ nước của gel Nồng

độ protein càng cao, gel càng cứng và bền.nếu nồng độ quá thấp, có khả năng gel không hình thành

4.3.Nhiệt độ: nhiệt độ thấp → tạo nhiều liên kết hydro ⇒ gel bền hơn

4.4.Các yếu tố khác

– Axit hóa hoặc kiềm hóa nhẹ → pH ≈ pI ⇒ gel tạo thành chắc hơn

– Các chất đồng tạo gel như các polysaccharide làm cầu nối giữa các hạt ⇒ gel

có độ cứng và độ đàn hồi cao hơn

V ỨNG DỤNG CẤU TRÚC GEL TRONG SẢN PHẨM THỰC PHẨM

Có rất nhiều sản phẩm thực phẩm có cấu trúc gel, được sản xuất từ nhiều loại nguyên liệu khác nhau như thịt cá sữa… làm cho các sản phẩm này tăng cao về khả năng hấp thụ của cơ thể, về tính chất cảm quan,…

5.1.Sản xuất phomat từ nguyên liệu sữa

Sự đông tụ sữa bằng renin là quan trọng nhất, đây là quá trình tạo cấu trúc gel cho sản phẩm.kết quả của quá trình này là sự đông tụ tạo thành canxi paracaseinat –dưới dạng gel

5.2.Sản xuất giò lụa

Gel protein từ thịt

Khả năng tạo gel bởi

nhiệt của các protein

myofibril (tơ cơ), thêm sự

có mặt của muối trung tính

5.3.Sản xuất đậu hủ

Gel từ protein đậu nành, tạo cấu trúc gel đặc trưng nhờ nước chua tự nhiên, muối MgCl2, CaCl2, CaSO4, axit lactic, axit acetic…

VI CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM

1 Điền vào ô trống:

Khi các protein bị biếntính tập hợp lại thành một mạng lưới không gian……… thì hiện tượng đó được gọi là sự tạo gel

A Hổn độn B Có trật tự C 3 chiều D Không trật tự

2 Nút mạng lưới được tạo ra do các liên kết hydro giữa các gốc aa với nhau giúp cho gel có dặc điểm gì?

A Khối gel trở nên cứng hơn C Gel có một độ dẻo nhất định

B Gel rất chắc và bền D Gel mềm hơn

3 Gel từ myosin cơ thịt đỏ và cơ thịt trắng thì cái nào có cấu trúc tốt hơn?

A Thịt đỏ B Thịt trắng

4 Nồng độ của protein có ảnh hưởng gì trong quá trình tạo gel?

A Quyết định đến dộ bền C A, B đều đúng

B Khả năng giữ nước của gel D A, B điều sai

5 Đố với gel hình thành nhờ liên kết hydro thì ở nhiệt độ nào gel bền hơn?

A Thấp B Cao

A Cách xa nhau hơn C Tách rời nhau ra

B xít lại gần nhau hơn D Tất cả đều sai

7 Các mắt lưới được tao ra do các liên kết disulfua giúp cho gel có đặc điểm gì?

A Cứng hơn C Dẻo hơn

B Chắc hơn D Chắc và bền

8 Việc them muối của các ion đa hóa trị (Ca2+) có tác dụng gì?

A Tăng tốc độ tạo gel C Tăng độ dẻo cho gel

B Tăng độ cứng cho gel D cả A, B đều đúng

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Lê Ngọc Tú(chủ biên), Bùi Đức Hợi, Lưu Duẩn, Ngô Hữu Hợp, Dặng Thị Thu, Nguyễn Trọng Cẩn – Hóa học thực phẩm – nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật - Hà Nội – 2013

2 Lê Ngọc Tú (chủ biên), Lưu Duẩn, Đặng Thị Thu, Lê Thị Cúc, Lâm Xuân Thanh, Phạm Thu Thùy – Biến hình sinh học các sản phẩm từ hạt – Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật - Hà Nội – 2000

3 Lâm Xuân Thanh – Giáo trình công nghệ các sản phẩm sữa – nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật – Hà Nội

4 Lê Văn Hoàng – Cá thịt và chế biến công nghiệp – Nhà xuất bản Khoa học

và Kỹ thuật – Hà Nội – 2004