Vai trò của cấu trúc và trạng thái trong chất lượng cảm quan chung của thực phẩm

Trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá các lĩnh vực nói chung và với ngành công nghệ thực phẩm nói riêng đang từng bước hoàn thiện

MỤC LỤC

2.1 Khái quát chung về sản phẩm thực phẩm và sự hình thành

cấu trúc sản phẩm thực phẩm

3

2.2.1 Các giác quan cảm giác cấu trúc thực phẩm 6

2.2.2 Một số thiết bị đo cấu trúc thực phẩm 10 2.3 Sử dụng cấu trúc trong đánh giá một số sản phẩm 11

2.3.1 Đánh giá cấu trúc sản phẩm sữa chua 11

PHẦN I MỞ ĐẦU

Trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá các lĩnh vực nói chung và với ngành công nghệ thực phẩm nói riêng đang từng bước hoàn thiện Các sản phẩm thực phẩm ngày nay không chỉ đảm bảo nhu cầu về dinh dưỡng mà còn cần phải chú ý đến chất lượng cảm quan với những cấu trúc khác nhau Đây cũng chính là đặc điểm chung của các sản phẩm thực phẩm

Các sản phẩm thực phẩm thường có cấu trúc, trạng thái, màu sắc, hương thơm

và tính cảm vị khác nhau Những kết cấu cùng hương sắc ấy được tạo ra, trong những điều kiện gia công nhất định, nhờ sự tương tác hài hòa giữa của các hợp phần hóa học chứa trong thực phẩm Tuy nhiên, không phải tất cả các hợp phần thực phẩm đó đều

có vai trò giống nhau Các hợp phần tham gia vào việc tạo cấu trúc như tạo hình dáng,

độ cứng, độ xốp, độ đàn hồi, độ nhớt Lại có những hợp phần chịu trách nhiệm tạo màu sắc, mùi vị và tính chất cảm quan, nghĩa là tạo ra chất lượng thực phẩm

Để có thể đánh giá chất lượng của sản phẩm thực phẩm thì yếu tố cấu trúc và trạng thái tạo nên sản phẩm giữ vai trò quan trọng

Chính vì vậy, trong tiểu luận này chúng tôi xin trình bày nội dung: “ Vai trò của cấu trúc và trạng thái trong chất lượng cảm quan chung của thực phẩm”.

PHẦN II NỘI DUNG

2.1 Khái quát chung về sản phẩm thực phẩm và sự hình thành cấu trúc sản phẩm thực phẩm

Sản phẩm thực phẩm ít khi chứa một hợp phần, thường là tổ hợp nhiều hợp chất khác nhau Số lượng các hợp phần hóa học tạo nên 1 thực phẩm thường ổn định, gồm chủ yếu các hợp chất có gá trị dinh dưỡng sự khác nhau là ở hàm lượng từng hợp phần

Sản phẩm thực phẩm có cấu trúc tức là có hình dạng, trạng thái, kết cấu, màu sắc và hương thơm

Kết cấu của sản phẩm là biểu hiện cảm giác và chức năng của cấu trúc, tính chất cơ học và tính chất bề mặt của thực phẩm, được phát hiện thông qua các quan của thính giác, thị giác và xúc giác

Các quá trình tạo cấu trúc bao gồm nhiều giai đoạn liên tiếp ứng với các trạng thái hình thể khác nhau Trước tiên phải áp dụng một số phương pháp xử lý như: xử

lý nhiệt và cơ học, sử dụng các hoá chất…nhằm phá huỷ một phần cấu trúc không gian nguyên thể ban đầu (phá huỷ các liên kết năng lượng yếu hay chính là làm biến tính thành phần cấu tạo nên sản phẩm thực phẩm) Sau đó lại tiến hành tổ chức và định hướng các phân tử từng phần hay toàn bộ đã giãn mạch để tái tổ chức lại các liên hợp Cuối cùng là kết gắn và làm cứng cấu trúc có tổ chức đã thu được nhờ phân bố lại các liên kết trong và giữa các phân tử đã bị phá huỷ trong giai đoạn làm giãn mạch

Các sản phẩm thực phẩm có dạng rắn, lỏng, dựa vào kết cấu có thể chia thành 8 dạng:

- Dạng lỏng: Có độ nhớt nhiều hoặc ít

- Dạng gel: Thường có tính dẻo, đôi khi đàn hồi, có độ đặc và nóng chảy khi ở nhiệt độ của miệng (gel protein, gel gelatin, gel pectin, gel tinh bột)

- Dạng sợi: Có mặt sợi xenluloza, sợi tinh bột, sợi protein

- Dạng tập hợp các tế bào trương nước, chất lỏng sẽ giải phóng ra khi nhai

- Dạng sánh nhờn, trơn, nhẵn: Mỡ, chocolat, một số phomat

- Dạng khô, bở có cấu trúc hạt (bích quy) hoặc tinh thể (đường)

- Dạng trong: Tan chạm trong miệng

Hình 1 Các dạng kết cấu của sản phẩm thực phẩm

Nguyên liệu trong chế biến các sản phẩm thực phẩm thường được cấu tạo từ các cao phân tử Các cao phân tử này có những tính chất chức năng đặc trưng riêng Tính chất chức năng là những tính chất tổng thể tiêu biểu nhất liên kết đồng thời nhiều tính chất hoá lý khác nhau nhưng phụ thuộc lẫn nhau Có thể nói tính chất chức năng là tất cả mọi tính chất không phải dinh dưỡng có ảnh hưởng đến tính hữu ích của một hợp phần trong thực phẩm Tính chất chức năng phụ thuộc chặt chẽ vào cấu trúc không gian của các phân tử và vào trạng thái kết hợp của chúng (giữa chúng hay với các phân tử khác)

Người ta chia tính chất chức năng của các cao phân tử ra thành 3 nhóm chính:

- Tính hidrat hoá: phụ thuộc vào sự tương tác của các cao phân tử với nước như: sự hút nước và giữ nước, sự thấm ướt, sự phồng lên, sự dính kết, sự hoà tan và tính tạo nhớt…

- Tính chất phụ thuộc vào tương tác giữa các cao phân tử với nhau Tính chất này liên quan đến hiện tượng kết tủa, tạo gel và sự tạo thành các cấu trúc khác (tạo sợi, tạo bột nhão)

- Các tính chất bề mặt: có liên quan đến sức căng bề mặt, sự tạo nhũ hoá và sự tạo bọt

Tính chất chức năng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như ảnh hưởng của các pha phân tán khác nhau (hệ đơn phân tán và đa phân tán) Vì kích thước của các hạt phân tán khác nhau sẽ có sự di chuyển đến bề mặt của phần dị thể là khác nhau Tỷ lệ phân

tử nằm ở bề mặt các liên hợp sẽ tăng lên khi đường kính phân tử nhỏ hơn 1µm Điều này chứng tỏ tầm quan trọng của các tính chất liên pha trong hệ vi dị thể được đặc trưng của kích thước các hạt

Chính quá trình nghiên cứu tính chất chức năng này đã chỉ rõ cho ta thấy ảnh hưởng của tính chất chức năng đến tính chất kết cấu hay khả năng tạo cấu trúc riêng cho mỗi một loại sản phẩm thực phẩm Mỗi dạng thực phẩm đặc trưng bởi các trạng thái của các hạt phân tán trong hệ phân tán Như vậy có thể thấy tính chất chức năng

có vai trò vô cùng quan trọng cho quá trình tạo nên cấu trúc cho sản phẩm thực phẩm hay tạo ra nét đặc trưng riêng cho các sản phẩm thực phẩm Mỗi một thành phần trong nguyên liệu chế biến thực phẩm có rất nhiều tính chất khác nhau như khả năng

này lại được tạo nên từ tính chất chức năng của chúng Tuy nhiên, các tính chất này không phải hoàn toàn độc lập Chẳng hạn như sự tạo gel của protein không những bao gồm những tương tác protein-protein mà còn bao gồm các tương tác protein-nước hoặc độ nhớt và độ hoà tan phụ thuộc lẫn nhau và phụ thuộc các tương tác protein-protein và các tương tác protein-nước

2.2 Nhận biết , đánh giá cấu trúc thực phẩm

2.2.1 Các giác quan cảm giác cấu trúc thực phẩm

Có hai giác quan chủ yếu để cảm nhận về tính chất cấu trúc sản phẩm thực phẩm

là thị giác và xúc giác, ngoài ra còn có sự tham gia của thính giác

2.2.1.1 Thị giác

Ở người trưởng thành mắt được có cấu tạo cơ bản gồm có 3 lớp màng: ngoài cùng là màng cứng nhưng đàn hồi gọi là củng mạc (sclera); giữa là màng mạch và trong cùng là võng mạc Võng mạc chứa các tế bào cảm nhận, chủ yếu là tế bào hình que và hình nón

Hình 2 Sơ đồ lát cắt ngang mắt người

Tầm quan trọng của thị giác trong đánh giá cảm quan các sản phẩm thực phẩm

Ba đặc tính của thị giác khiến cho nó trở nên đặc biệt:

- Thị giác là giác quan được sử dụng đến đầu tiên khi người thử tiếp xúc với sản phẩm

- Thị giác tham gia vào hầu hết các hoạt động sống của con người

- Thị giác đưa ngay ra những so sánh về các đối tượng khi chúng được đưa ra cùng lúc với số lượng không quá lớn

Đối với các cảm nhận về vẻ bề ngoài của sản phẩm, cấu trúc vật lý của sản phẩm được chia ra làm ba phần:

Kết cấu bề mặt của sản phẩm cho biết một phần cấu trúc của sản phẩm

Tính đồng nhất của sản phẩm có thể cho biết về tính dẻo, sệt của sản phẩm

2.2.1.2 Xúc giác

Xúc giác là giác quan cảm nhận được những kích thích cơ học và nhiệt

Cơ học: Sự tiếp xúc với da làm thay đổi hình dạng của phần có tiếp xúc vào vật để cho biết và va chạm, nén, giãn Từ đó cho biết độ cứng, mềm, giòn của sản phẩmNhiệt : Cho biết sự thay đổi nhiệt tăng (nóng) hay giảm (lạnh) đối với da Ta sẽ không quan tâm đến cảm giác đau buốt và cảm giác trong nội tạng, đó là những vấn đề không liên quan đến đánh giá cảm quan thực phẩm

Hình 3: Truyền thông tin xúc giác qua da

Người ta chia cảm nhận xúc giác về cấu trúc, kết cấu sản phẩm thực phẩm từ hai

cơ quan chính là tay (da) và miệng

Cảm nhận xúc giác qua da

Niêm mạc là cơ quan xúc giác có cấu tạo lớp ngoài cùng là biểu bì, đến lớp mô

cơ va các phần mô mỡ Tế bào thần kinh xúc giác bao gồm:

- Đầu dây thần kinh tự do

- Thể Mayxne

- Thể Paxini

- Đầu tận cùng của các dây thần kinh

Khi có một vật tiếp xúc với da, các tế bào này bị co hoặc nén cho ta biết hình dạng cấu trúc vật thể Đây cũng là một nhận biết quan trọng, đóng vai trò lớn trong đánh giá cảm quan thực phẩm Những tác động của sản phẩm lên bề mặt da nhất là

da tay khi ta sờ mó cho biết độ cứng, mềm và kích thước, hình dạng hình học của sản phẩm

Xúc giác cho biết chất lượng của một số thực phẩm khi cảm quan như:

Ở trong miệng các tính chất cấu trúc của dịch đường dịch quả, các vật cứng như kẹo lạc được đánh giá bằng cách nhai hay tráng chất lên bề mặt lưỡi Sự đánh giá cấu trúc qua miệng đựoc giải thích bởi hai nguồn thông tin sau:

Nguồn cảm giác trên bề mặt da của lưỡi và phần cơ xung quanh vòm miệng cho biết hình dạng, kích thước, và tính chất bề mặt của sản phẩm;

Khi nhai nhận được các thông tin là do các hoạt động của răng.Răng gắn với hàm bằng những dây chằng có những cơ quan thụ cảm với số lượng 2000 đối với một chân răng Các cơ quan này cho biết cường độ và hướng của lực nénlên răng trong khi nhai

* Đối với các dung dịch, cảm nhận xúc giác qua miệng cho biết:

- Tính sệt, dẻo, dính: loãng cho đến đặc Ví dụ: trứng, cream

- Tính đồng nhất: thấp cho đến cao Ví dụ: sữa chua hoa quả

* Đối với các chất rắn, cảm nhận xúc giác qua miệng cho biết:

- Độ cứng (Hardness): xốp, chắc, cứng Ví dụ: độ chín của quả, phomát

- Độ giòn (Brittleness): giòn, dễ vỡ vụn Vú dụ: bánh bích qui

- Độ dai (Chewiness): mềm, dai Ví dụ: thịt

- Độ sạn (Grittiness): sạn, sần, không mịn Ví dụ: sạn trong kem

- Độ xơ (Fibrousness): có xơ, sợi, lỗ hổng Ví dụ: các sợi sơ trong rau

- Độ ẩm (Moistness): khô, ẩm, ướt Ví dụ: bánh bích qui, phomát, dưa hấu

- Độ béo/dầu (Oiliness/Greasiness): có dầu, béo, ngậy Ví dụ: khoai tây chiên

2.2.1.3 Thính giác

Tai người được chia làm ba phần: tai ngoài, tai giữa và tai trong Tai ngoài gồm

có vành tai và ống tai Phần cuối ở phía trong của ống tai là màng nhĩ Sau màng nhĩ

là một buồng của tai giữa Không khí trong buồng này thường có cùng áp suất với khí bên ngoài Tai giữa được nối với hầu qua ống Eustach Ống này thường mở ra khi chúng ta nuốt làm cho áp suất ở tai giữa bằng với áp suất của môi trường ngoài

Phần phía trên của tai trong có vai trò trong các cảm giác về thăng bằng Phần phía dưới có một ống dài cuộn xoắn gọi là ốc tai (cochlea), chính là cơ quan thính giác Cơ quan nhận cảm của ốc tai gọi là cơ quan Corti

Hình 4 Lát cắt ngang qua một phần của ốc tai và cơ quan Corti

Việc truyền âm thanh trong không khí vào tai qua xương hộp sọ để truyền trực tiếp vào ốc tai Chính sự truyền này làm con người có thể nghe thấy tiếng nhai của một vật giòn khi mở miệng khác vói khi không mở miệng

Cảm giác âm thanh ít được dùng trong phân tích cảm quan so với các kích tích khác do đó nó ít được nghiên cứu Trong tiêu chuẩn ISO có định nghĩa độ giòn là sản phẩm cứng khi vỡ cho tiếng ồn Ví dụ như thử chè, kẹo lạc, socola, bánh phòng tôm…thì sự bẻ gãy của sản phẩm cũng được đặc trưng bời một từ là giòn

Âm thanh nghe được khi ăn sản phẩm thực phẩm cho biết một phần về tính chất cảm quan của sản phẩm thực phẩm đó ví dụ như: độ giòn, xốp, độ tươi

Để cảm nhận về cấu trúc sản phẩm thực phẩm thì cần có sự phối hợp giữa các giác quan kể trên để đạt được kết quả phân tích tốt nhất

2.2.2 Một số thiết bị đo cấu trúc thực phẩm

Ngoài việc đánh giá cảm quan cấu trúc thực phẩm bằng các giác quan của con người thì ngày nay với sự phát triển của khoa học công nghệ, thì chúng ta còn có các thiết bị cơ lý hỗ trợ cho việc đánh giá cấu trúc thực phẩm được chính xác hơn

Hình 7 Máy đo cấu trúc thực phẩm - Model : TMS - 2000

Thông số kỹ thuật chung :

- Thiết bị có khả năng đo được 07 chỉ tiêu về cấu trúc thực phẩm như : độ đàn hồi (springiness), độ kết dính (cohesiveness), độ đứt gãy (fracturability), độ cứng

(hardness), độ dính (chewiness), độ keo dính (gumminess), và độ bám dính (adhesiveness).

2.3 Sử dụng cấu trúc trong đánh giá một số sản phẩm

2.3.1 Đánh giá cấu trúc sản phẩm sữa chua

ủ chín Gia nhiệt sơ bộ 2

Đồng hoá 2 Thanh trùng 2 Làm nguội 2

Sản phẩm mm

Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua 2.3.1.2 Các yếu tố tác động đến cấu trúc sản phẩm Yaourt

Chất lượng của sữa nguyên liệu

Sữa nguyên liệu sử dụng trong sản xuất yaourt phải có chất lượng tốt và phải thỏa mãn các yêu cầu đã nêu ở phần trên, tuy nhiên để sữa chua có thể đông tụ và có cấu trúc gel thì hai chỉ tiêu tiên quyết là:

- Không chứa kháng sinh

- Không chứa dư lượng hóa chất có nguồn gốc từ quá trình tẩy rửa và vệ sinh dụng cụ hoặc thiết bị chứa sữa, không chứa những chất ngăn cản quá trình lên men

Nếu hai chỉ tiêu này không được đáp ứng, sữa chua sẽ không đông tụ được

Ngoài ra, khi ta tăng hàm lượng chất khô trong sữa nguyên liệu, đặc biệt là tăng hàm lượng casein và protein huyết thanh sữa sẽ làm cho cấu trúc khối đông trở nên bền và ổn

định hơn, tránh được hiện tượng tách huyết thanh trong sản phẩm yaourt truyền thống

Quá trình chuẩn bị trước khi lên men

Giai đoạn đồng hóa sữa nguyên liệu trong quá trình sản xuất sữa chua làm tránh hiện tượng tách pha của chất béo xảy ra trong quá trình lên men sữa và làm tăng

độ đồng nhất cho sản phẩm yaourt Quá trình này ảnh hưởng tốt đến cấu trúc micelle trong sữa và cải thiện cấu trúc gel của yaourt thành phẩm

Quá trình xử lý nhiệt làm biến tính sơ bộ các protein sữa, đặc biệt là các whey protein, nhờ đó, trong quá trình lên men lactic, khối đông được hình thành với cấu trúc ổn định, hạn chế sự thoát huyết thanh ra khỏi cấu trúc gel khi bảo quản protein

Đó là do β- lactoglobulin- thành phần chính trong whey protein- đã tương tác với κ- casein trong cấu trúc micelle làm cải thiện cấu trúc khối đông của yaourt.

Quá trình lên men

Sự hình thành acid lactic trong quá trình lên men làm cho phức hệ calcium- caseinate- phosphate bị mất ổn định, casein trong sữa bị keo tụ và làm cho sữa có độ đặc giống như gel

Khi quá trình lên men kết thúc, môi trường lên men được làm để ổn định cấu trúc gel của sản phẩm, đồng thời làm chậm tốc độ sinh tổng hợp acid lactic của vi khuẩn Sau đó bảo quản sản phẩm trong kho lạnh ở nhiệt độ 2÷4ْ C Quá trình này giữ vai trò quan trọng trong việc ổn định cấu trúc gel của yaourt, tránh hiện tượng tách huyết thanh sữa trong sản phẩm

Phụ gia sử dụng trong sản xuất yaourt

Trong sản xuất sữa chua còn khâu kỹ nghệ rất quan trọng, đó là sử dụng phụ gia và chất ổn định nhằm tạo trạng thái bền vững cho sữa chua khi lưu hành trên thị

Chất ổn định (palsgaard) là một nhóm chất phụ gia đưa vào thực phẩm phải đạt các yêu cầu sau:

- Không mang tính chất dinh dưỡng

- Không độc hại với sức khỏe con người

- Được làm từ nguyên liệu đã được lựa chọn cẩn thận Chế phẩm này hoàn toàn tuân theo những quy định về tính đồng nhất và độ tinh khiết theo tiêu chuẩn của Hội đồng chung châu Âu, Mỹ, Cộng hòa Liên bang Đức, Tổ chức lương thực Thế giới FAO…

- Trước khi sử dụng cần kiểm tra kỹ lưỡng và phải được phép sử dụng tùy theo luật của mỗi nước

Thành phần chính của chất ổn định gồm:

- Polysacarit (CMC- Na, carragenan, alginat…) là những chất có vai trò làm đặc (tạo gel) làm cho sản phẩm tuy ở dạng rắn nhưng vẫn mềm, phù hợp với sở thích của người tiêu dùng

- Monodiglyxerit E471 có tác dụng làm bền hệ nhũ tương, là chất hoạt động bề mặt có vai trò ngăn cản sự tập hợp của các cấu tử cùng pha nên có khả năng đồng nhất sản phẩm

Ở Viêt Nam, trong công nghệ sản xuất sữa chua đặc sử dụng chất ổn định có

mã hiệu 5846 có thành phần chủ yếu là pectin, gelatin, tinh bột biến tính…nhằm tạo cấu trúc ổn định cho sữa chua nhờ khả năng cắt và oxy hóa mạch polysacarit thành những mạch ngắn nên làm tăng khả năng keo hóa góp phần làm bền trạng thái gel của sản phẩm

- Agar: gel tạo thành khi làm lạnh Các phân tử có sự chuyển đổi từ cấu trúc cuộn sang cấu trúc xoắn và tiếp theo là sự tổi hợp của các chuỗi xoắn

- Carrageenan: gel tạo thành khi làm lạnh với sự có mặt của những muối Các phân tử có sự chuyển đổi từ cấu trúc cuộn sang cấu trúc xoắn và tiếp theo là sự

tổ hợp của các chuỗi xoắn Sự có mặt của các muối làm giảm lực đẩy tĩnh điện