ĐẶC ĐIỂM – TÍNH CHẤT - ỨNG DỤNG CỦA PROTEIN NGŨ CỐC

ĐẶC ĐIỂM – TÍNH CHẤT ỨNG DỤNG CỦA PROTEIN NGŨ CỐC GIẢNG VIÊN BỘ MÔN: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG BỘ MÔN : HÓA SINH THỰC PHẨM NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM LỚP HP: 210540201 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM ……………………………… LỜI NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN TP.HCM,tháng 10 năm 2013 Protein ngũ cốc MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1.ĐẶC ĐIỂM NGŨ CỐC – PROTEIN TRONG HẠT NGŨ CỐC 1.1.Khái niệm 1.1.1.Ngũ cốc 1.1.2.Protein ngũ cốc 1.2.Cấu trúc protein ngũ cốc 1.3.Thành phần hóa học protein ngũ cốc 1.4.Phân loại protein hạt ngũ cốc 1.5.Hệ thống protein ngũ cốc 10 1.6.Vai trò 11 1.6.1.Vai trò protein đời sống .11 1.6.2.Vai trò bảo vệ giải độc protein 11 1.6.3.Vai trò protein thực phẩm 12 2.TÍNH CHẤT 13 Protein ngũ cốc 2.1.Gluten 13 2.2.Các tính chất liên kết protein-nước 14 2.2.1.Khả hòa tan 14 2.2.2.Khả hydrat hóa .15 2.2.3.Khả tạo nhớt 15 2.3.Các tính chất liên kết protein – protein 16 2.3.1.Khả tạo gel 16 2.3.2.Khả tạo cấu trúc .16 2.3.2.1.Đông tụ nhiệt tạo màng mỏng 16 2.3.2.2.Sự tạo sợi 16 2.3.2.3.Khả tạo bột nhào protein kết cấu xốp .16 2.3.2.4.Khả tạo kết cấu protein tạo hình kết cấu 17 2.4.Các tính chất liên quan đến sức căng bề mặt 17 2.4.1.Khả tạo bọt kết cấu bọt sản phẩm 17 2.4.2.Khả tạo nhũ tương .18 3.ỨNG DỤNG 19 3.1.Sản xuất bia 19 3.2.Sản xuất bánh mì 20 3.3.Sản xuất bánh ngọt, bánh quy 21 LỜI MỞ ĐẦU Ngũ cốc trồng lớn giới chiếm ½ diện tích đất canh tác, theo thống kê FAO năm 2003 toàn giới sản xuất 2.021 triệu ngũ cốc; sản lượng ngô 635.7 tấn, lúa mì 557.3 gạo 585 - chiếm khoảng 88% tổng sản lượng Ngũ cốc xem loại thực phẩm giàu dinh dưỡng phổ biến toàn giới chúng chứa nhiều cacbohidrat, chất xơ, vitamin, chất khoáng,… nguồn cung cấp protein chủ yếu mà không chứa nhiều chất béo, chúng chứa tương đối protein so với loại họ đậu, với khoảng 10-12% khối lượng khô Tuy nhiên, ngũ cốc sử dụng rộng rãi mang đậm nét ẩm thực quốc gia như: nước châu Á (đặc biệt Thái Lan, Trung Quốc, Hàn Quốc, Việt Nam), người ta sử dụng lúa xay vỏ, bỏ cám thành gạo nấu cơm bữa ăn ngày; ngô lương thực Người dân Nam Mỹ, Bắc Mỹ, Châu Phi; Nga Trung Á dùng nhiều bột kiều mạch, lúa mì thực phẩm dùng phổ biến nước phương Tây Hạt ngũ cốc cung cấp 200 protein cho dinh dưỡng người vật nuôi, gấp lần lượng protein họ đậu cung cấp.Vì phủ nhận vai trò vô Protein ngũ cốc to lớn protein ngũ cốc sống loài người Ngoài tầm quan trọng dinh dưỡng, protein hạt ngũ cốc có ứng dụng rộng rãi chế biến thực phẩm Điều đặc biệt có ý nghĩa người chế biến bánh mì từ lúa mì – loại thực phẩm sử dụng rộng rãi Kể từ hàng loạt thưc phẩm từ ngũ cốc đời: bia, rượu, bột ngũ cốc, bánh lan,…Do protein hạt ngũ cốc chủ đề nghiên cứu nhiều năm, với mục đích tìm hiểu cấu trúc, kiểm soát tổng hợp vai trò việc sử dụng hạt ngũ cốc Để hiễu rõ ứng dụng vào ngành thực phẩm nói chung chế biến, bảo quản ngũ cốc nói riêng tiểu luận “ ĐẶC ĐIỂM, TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA PROTEIN TRONG HẠT NGŨ CỐC” tập hợp số tài liệu nhằm tổng hợp thông tin cách có hệ thống, đưa tính chất quan trọng protein tạo nên giá trị đặc biệt cho hạt ngũ cốc Qua đây, góp phần tạo tảng cho phát triển sản phẩm từ ngũ cốc đa dạng, phong phú phục vụ cho người ĐẶC ĐIỂM NGŨ CỐC – PROTEIN TRONG HẠT NGŨ CỐC: 1.1 Khái niệm: 1.1.1 Ngũ cốc: Ngũ cốc từ chung số loại có hạt dùng để ăn như: ngô, khoai, sắn, lúa gạo, lúa mì,… số lúa mì lúa gạo hai loại lương thực mà người sử dụng 1.1.2 Protein ngũ cốc: Trong hạt ngũ cốc nói chung hàm lượng protein không cao, nhiên có giá trị dinh dưỡng cao, khả sinh lượng cao 5,7 kcal/kg = 23,9.105J Hàm lượng protein ngũ cốc thay đổi nhiều phụ thuộc vào giống điều kiện phát triển Đối với hạt ngũ cốc, protein giá trị mặt dinh dưỡng mà góp phần lớn để tạo cấu trúc cho sản phẩm lương thực Hàm lượng protein, tỉ lệ axit amin, cấu trúc protein ảnh hưởng nhiều đến tính chất công nghệ loại bột từ hạt (như tạo độ nở cho bánh mì, độ dai cho mì sợi,…) Protein ngũ cốc Bảng 1: Giá trị dinh dưỡng (%) số hạt ngũ cốc Lúa mì Cao lương Kê Ngô Lúa gạo Tinh bột Protein Lipit Xenlulozo Tro Nước 63,8 71,7 16,8 12,7 2,0 3,2 2,0 1,5 1,8 1,6 13,6 9,9 59,0 69,2 62,4 11,3 10,6 7,9 3,8 4,2 2,2 8,9 2,0 9,9 3,6 1,4 5,7 13,0 12,5 11,9 1.2 Cấu trúc protein ngũ cốc: Trong hạt ngũ cốc protein tồn dạng: protein dự trữ protein chức • Protein dự trữ: tồn chủ yếu nội nhũ nhằm để dành cho trình nảy mầm Tồn dạng protein hình cầu có màng bao Các hạt nằm riêng biệt hay kết dính với tạo mạng lưới protein bao bọc quanh hạt tinh bột, chúng tập chung nhiều gần thành tế bào góp phần tạo độ cứng cho hạt Vì vậy, hàm lượng protein nhiều hạt cứng • Protein chức năng: tồn lớp aleurone phôi, chúng hiểu enzyme Trong nội nhủ chứa enzyme hàm lượng nhỏ Do bột xay từ nguyên hạt thường dễ hư hỏng nhiều có nhiều enzyme bột thượng hạt thu từ lõi hạt 1.3 Thành phần hóa học protein ngũ cốc: - Thành phần protein hạt gồm: C: 51 – 53% O: 21 – 23% N: 16,5 – 18,5% H: 6,8 – 6,9% Ngoài có P, Mg, Ca, Na,… Dựa vào hàm lượng nito (%) protein mà ta tính protein thô Từ hàm lượng nito tổng protein loại hạt mà người ta có số để quy đổi hàm lượng protein: gạo: 5,95; mì: 6,25; đậu: 5,7 - Protein hạt khác có thành phần axit amin khác nhau, nhiên chúng có đặc điểm chung hàm lượng lysine methionine thường thấp nhiều so với protein sữa, trứng hay thịt Do sử dụng hạt ngũ cốc thức ăn cho người gia súc cần phải phối hợp với loại thực phẩm khác Tuy nhiên, ngày với phát triển khoa học, người lai tạo số giống lúa mạch bắp có hàm lượng lysine cao Protein ngũ cốc - Acid amin: Theo định nghĩa protein cấu tạo từ acid amin Acid amin hợp chất hữu mạch thẳng mạch vòng phân tử có chứa nhóm amin (NH3) nhóm cacboxyl (COOH) Công thức cấu tạo tổng quát: - Trong số 20 acid amin amid (Asparagine, Glutamine) thường gặp phân tử protein có số acid amin mà thể người động vật không tự tổng hợp mà phải đưa từ vào qua đường thức ăn gọi acid amin cần thiết acid amin không thay Đó acid amin cần cho thể người lớn : Valin, Leucine Isoleucine, Methionine, Phenylalanine, Triptophane, Lysine, Treonine Và acid amin cần cho trẻ em: Arginine, Histidine Valine Leucine Phenylalanine Isoleucine Lysine Threonine Bảng 2: Thành phần % axit amin so với lượng protein tổng số loại ngũ cốc Acid amin Lúa mì Lúa gạo Bắp Threonine Serine Proline Glycine Alanine Cystine Valine Methionine 3,2 6,6 12,6 6,1 4,3 1,8 4,9 1,4 4,1 6,8 5,2 7,8 8,1 1,6 6,7 2,6 3,7 6,4 10,8 4,9 11,2 1,6 5,0 1,8 Lúa mạch 3,8 6,0 14,3 6,0 5,1 1,5 6,1 1,6 Yến mạch 3,9 6,6 6,2 8,2 6,7 2,6 6,2 1,7 Kê 4,5 6,6 7,5 5,7 11,2 1,2 6,7 2,9 Protein ngũ cốc Isoleucine Leucine Tyrosine Phenylanin e Histidine Lysine Arginine Tryptophan 1.4 3,8 6,8 2,3 3,8 4,2 8,1 3,8 4,1 3,6 14,1 3,1 4,0 3,7 6,8 2,7 4,3 4,0 7,6 2,8 4,4 3,9 9,6 2,7 4,0 1,8 1,8 2,9 0,7 2,2 3,3 6,4 0,8 2,2 1,4 2,4 0,2 1,8 2,6 3,3 0,7 2,0 3,3 5,4 0,8 2,1 2,5 3,1 1,0 Phân loại protein hạt ngũ cốc: Nghiên cứu khoa học protein hạt ngũ cốc mở rộng 250 năm qua với cô lập gluten lúa mì vào năm 1745 Beccari Kể từ nghiên cứu protein thực vật quan tâm nghiên cứu có hệ thống hơn, đáng ý Osborne (1859-1929), người coi cha đẻ hóa học protein thực vật Osborne phân loại protein thực vật dựa khả hòa tan chúng dung môi hữu khác Hiện nay, cách phân loại chấp nhận rộng rãi Theo đó, chúng chia làm nhóm: albumins, globulins, prolamins, glutelins Phân loại hạt lương thực dựa tính tan chúng dung môi khác chia thành nhóm chính: • Albumins: nhóm protein tan nước dung dịch muối có nồng độ loãng Albumins bị đông tụ tác dụng nhiệt Ví dụ ovalbumins lòng trắng trứng • Globulins: nhóm protein không tan nước tinh khiết tan dung dịch muối loãng Protein ngũ cốc • Prolamins: nhóm protein tan tốt dung dịch rượu etanol 70% • Glutelins : nhóm protein tan dung dịch acid base Bảng : Một số tính chất vật lý protein ngũ cốc : Protein Albumins Globulins Prolamins Glutelins Tan Không tan Nước Muối khoáng – Nước, acid loãng 10% Ethanol 70 – 80% Nước, muối loãng Kiềm loãng 0,2 – 2% M 45000 – 65000 10000 – 30000 26000 – 40000 50000 – vài triệu D Cách phân loại chưa xác phân chia nhóm không rõ ràng Ví dụ :prolamins tan nước hay muối loãng có lực ion nhỏ - Ứng dụng loại hạt, protein có tên riêng Ví dụ : • Phần prolamins có ngô tên Zein, kê có tên penixelin, lúa mì có tên gliadin, đại mạch có tên hordein, mạch đen có tên secalin - Protein ngũ cốc • - - - - - - Phần glutelins lúa mì có tên glutenin, đại mạch có tên hordenin, ngô, mạch đen, thóc có tên glutelin, yến mạch có tên avenin Bảng : Tên riêng số loại protein hạt ngũ côc thành phần chúng : Loại protein Lúa mì Lúa gạo Bắp Đại mạch Mạch đen Yến mạch Kê Alibumins Leukosin 5÷15 2÷5 2÷10 3÷10 20÷30 5÷10 5÷10 Globulins Edesin 5÷10 2÷10 2÷20 10÷20 5÷10 Avenalin 50÷60 0÷5 Prolamins Gliadin 40÷50 Oryzin 1÷5 Zein 50÷55 Hordein 35÷50 Secalin 20÷30 Avenin 10÷16 Cafirin 50÷60 Glutenlins Glutenin 30÷45 Oryzenin Zeanin 75÷90 30÷45 Hordeni n 25÷45 Secalinin 5÷20 30÷45 30÷40 Các nhóm protein riêng biệt tương đội khác thành phần acid amin, acid amin không thay Các nhóm prolamins, glutelins chứa nhiều acid glutamic prolin, lysin tryptophan lại Trong nhóm protein albumins globulins có thành phần acid amin tương đối hơn, chúng chứa nhiều acid amin không thay quan trọng Trong nhóm glutelins prolaminscos thành phần acid amin không cân đối, chúng nghèo acid amin thay lysine, tryptophan, methionine,… Phần lớn protein chức thuộc nhóm albumins, globulins Ngược lại, protein dự trữ lại thuộc nhóm prolamins glutelins 1.5 Hệ thống protein ngũ cốc: Trong nội nhũ hạt lúa mì loại ngũ cốc khác protein với tinh bột dạng dự trữ Trong hạt lúa mì chưa thục, phần lớn protein dự trữ định vị thể protein hình cầu, có màng bao bọc có đường kính -5µm Khi hạt lúa mì chín, màng bao thể protein bị phá hủy protein dự trữ tạo thứ chất kết dính vô định hình bao lấy xunh quanh hạt tinh bột Trái lại với hạt họ đậu hạt cốc khác chín, protein tồn Hàm lượng protein đặc tính truyền lại di truyền, song biến dị có liên quan đến di truyền khoảng 5% Các điều kiện canh tác, đặc biệt đô phì nhiêu đất có ảnh hưởng lớn đến độ hàm lượng protein hạt đến suất hạt Người ta thường thấy có mối tương quan âm giàu suất hạt hàm lượng protein hạt có lẽ nhu cầu lượng tổng hợp protein cao so với gluxit 1.6 Vai trò 1.6.1 Vai trò protein đời sống: Protein ngũ cốc - - - - - - Là thành phần thiếu tất thể sống Protein có vai trò trình trì phát triển mô hình thành chất hoạt động sống Ở nguyên sinh chất tế bào không ngừng xảy trình thoái hóa protein tổng hợp protein từ thức ăn Một số protein đặc hiệu tham gia vào thành phần enzyme, hormone, kháng thể hợp chất khác Quá trình lớn từ việc hình thành cơ, trình đổi phát triển mô, trình phân chia tế bào gắn liền với trình tổng hợp protein Protein tham gia vận chuyển chất dinh dưỡng Protein có vai trò quan trọng vận chuyển chất dinh dưỡng qua thành ruột vào máu từ máu đến mô thể qua màng tế bào Ví dụ: Hemoglobin, mioglobin mang oxy đến phận thể, lipoprotein huyết tương vận chuyển lipid từ gan tới mô,… Protein điều hòa chuyển hóa nước cân kiềm toàn thể Protein có vai trò chất đệm, giữ PH máu ổn định.Hàm lượng protein định chất lượng phần thức ăn 1.6.2 Vai trò bảo vệ giải độc protein Cơ thể người chống lại nhiễm trùng nhờ hệ thống miễn dịch, hệ thống miễn dịch sản xuất protein bảo vệ gọi kháng thể Sức khỏe người bị đe dọa số chất độc có thức ăn, từ thân thức ăn hay bị nhiễm từ môi trường Bình thường chất độc giải độc gan Protein tham gia vào cân lượng cho thểProtein nguồn cung cấp lượng cho thể.1g protein cung cấp 4kcal Tóm lại, mặt cung cấp lượng thay protein chất dinh dưỡng khác mặt tạo hình chất dinh dưỡng thay Sẽ sống protein chức vật chất sống phát triển, sinh sản dinh dưỡng liên quan chặt chẽ đến protein 1.6.3 Vai trò protein thực phẩm: Protein chất có khả tạo cấu trúc, hình khối, trạng thái cho sản phẩm thực phẩm Nhờ có khả có qui trình công nghệ sản xuất sản phẩm tương ứng từ nguyên liệu giàu protein Ví dụ: nhờ có protein tơ thịt, cá tạo cấu trúc gel cho sản phẩm giò lụa kamaboko Công nghệ sản xuất bánh mì dựa sở tính chất tạo hình, tính chất cố kết tính chất giữ khí hai protein đặc hữu bột mì gliadin glutenin Protein bột mì gluten có khả giữ kết cấu, giữ khí cho bánh mì, làm cho bánh trở nên xốp Protein có malt hòa tan bia, tạo độ bền bọt bia Nhờ tính chất đặc thù cazein sữa chế tạo 2000 loại phomat giới Gelatin da có khả tạo gel, sử dụng để tạo màng dùng bọc kẹo, bao viên thuốc Protein gián tiếp tạo nên chất lượng thực phẩm: 10 Protein ngũ cốc - - - - Các acid amin tương tác với đường tạo màu, hương cho bánh mì, acid amin kết hợp với polyphenol tạo hương đặc trung cho trà công nghệ sản xuất trà,… Hình thơm đặc trưng chè gồm tới 34 cấu tử thơm nhờ acicamin polyphenol chè tương tác với gia nhiệt Các protein có khả cố định cố định mùi tức khả giữ hương lâu bền cho thực phẩm TÍNH CHẤT 2.1 2.2 Gluten : Khi đem bột nhào với nước, hai nhóm protein không tan nước bột prolamins glutelins hấp thụ nước, duỗi mạch, định hướng, xếp lại thành hàng làm phát sinh tương tác ưa béo hình thành cầu disufua (qua PƯ trao đổi –SH/-SS) Kết tạo thành mạng protein chiều có tính nhớt, dẻo, dính đàn hồi xung quanh hạt tinh bột hợp phần khác Hỗn hợp gọi bột nhào Rửa bột nhào cho tinh bột trôi lại khối dẻo không tan gọi gluten ướt Trong gluten ướt có 60-70% nước Trong chất khô gluten ướt có 90% protein Như gluten chất hóa học xác định mà hỗn hợp gồm protein nhiều chất khác Bảng : Thành phần nhóm protein tham gia vào mạng gluten : Gluten Gliadins α-gliadins β-gliadins γ-gliadins Glutenins ωgliadins HMW-GS Dạng X - - LMW-GS Dạng Y Không phải hạt lương thực tạo khối gluten ướt có tính dẻo, dai, đàn hồi Các hạt đại mạch, mạch đen, lúa mì có khả tạo màng gluten có chất lượng cao Gluten bột nhiều chất lượng bột cao Hàm lượng gluten ướt bột lúa mì dao động từ 15-50%, gluten khô chiếm 5-18% Thông 11 Protein ngũ cốc - - • • • • • • thường, lúa mì có hàm lượng protein cao chứa 35-40% gluten ướt, hàm lượng protein thấp chứa 15-20% Do tính chất vừa dai vừa đàn hồi nên gluten ướt góp phần tạo hình dạng,tạo khung, cấu trúc số tính chất độ cưng, độ đặc, độ dai, độ đàn hồi hay khả tạo gel sản thẩm thực phẩm Gluten ướt có tính chất cố kết, dẻo, giữ khí nên gia nhiệt khí nở tạo cấu trúc xốp Chất lượng gluten ướt đánh giá dựa tiêu cảm quan số vật lý màu sắc, độ dai, độ đàn hồi,… Càng nhóm –SH nhiều nhóm – S –S – chất lượng gluten tốt Màu sắc : Quan sát màu sắc gluten tách nước Gluten tốt có màu trứng gà vàng, gluten xấu có màu xám, tối Khả hút nước : độ ẩm gluten tươi tách nước, gluten tốt có khả hút nước cao (tính theo lượng nước hút 100g gluten khô) ; Độ đàn hồi : tính chất quan trọng gluten biểu khả giữ khí bột nhào ; Độ căng đứt : đặc trưng khả giữ khí bột, xác định độ dài kéo đứt 2,5g gluten tươi ; Độ bền ban đầu gluten: đặc trưng độ đàn hồi độ căng đứt ban đầu sau tách gluten – 3h ; Sự thay đổi thể tích gluten nướng : số đặc trưng cho độ nở gluten Trong ngũ cốc (trừ yến mạch) prolamin glutelin nhóm protein chiếm 75-95% tổng lượng protein hạt Riêng yến mạch, globulin glutelin chiếm lượng cao Protein ngũ cốc không hoàn hảo, thường thiếu acid amin không thay lysine, số trường hợp thiếu tryptopan threonine Hàm lượng protein thấp, độ hấp thu tương đối khoảng 50-70% Protein có mặt thực phẩm trạng thái rắn lỏng, dạng hỗn hợp Nó hợp phần có sẵn đưa vào để tạo giá trị dinh dưỡng, tạo hình tạo kết cấu cho sản phẩm Trong điều kiện công nghệ định, protein tương tác với nhau, với nước, gluxid, lipid để tạo độ dẻo, độ trong, tạo bọt, tạo độ xốp cho sản phẩm Các tính chất, chức - áp dụng cho thành phần thực phẩm - tính chất dinh dưỡng, mà ảnh hưởng đến tính khả dụng thành phần thực phẩm: tạo tính cảm quan (trước hết cấu trúc), trạng thái vật lý sản phẩm chuyển hóa, chế biến, bảo quản Các tính chất, chức protein tính chất hóa lý tạo nên đặc tính mong muốn thực phẩm chứa protein Được chia làm nhóm: 2.3 Các tính chất liên kết protein-nước: 2.3.1 Khả hòa tan: Là phát tán cấu tử thành phần vào dung môi, đảm bảo mặt tiếp xúc pha chúng tối đa Protein tan nước tạo thành dung dịch keo 12 Protein ngũ cốc  Ngoài khả hòa tan protein phụ thuộc vào: Thành phần, trật tự xếp acid amin phân tử protein; Tỉ lệ nhóm ưu nước kị nước, phân bố chúng bề mặt phân tử protein, khả kết hợp khác nhóm ưu nước định đến tính tan protein; • Bản chất dung môi 2.3.2 Khả hydrat hóa: • • Do phân tử protein chứa nhiều liên kết peptid bề mặt có chứa lượng lớn nhóm có cực như: -COOH, -NH nên protein có khả hydrat hóa cao nghĩa có khả kết hợp với lượng lớn phân tử nước có cực Ở điểm đẳng điện tương tác protein protein cực đại hydrat hóa trương nở cực tiểu Các tính chất lý, hóa, lưu biến, cảm quan thực phẩm phụ thuộc vào tương tác protein hợp phần khác với nước- khả hydrat hóa Các sản phẩm thực phẩm khô sử dụng phải hydrat hóa Như trình hydrat hóa tái hydrat hóa protein dùng thực phẩm phổ biến  Các nhân tố ảnh hưởng đến hydrat hóa: • • • • • • Nồng độ protein cao nước hấp thụ cao; Thay đổi nồng độ ph làm thay đổi khả ion hóa tích điện phân tử protein dẫn đến lực hút, lực đẩy phân tử protein protein với nước củng thay đổi; Nhiệt độ tăng làm giảm khả liên kết hidro hấp thu nước protein giảm theo; Khi thay đổi ph làm thay đổi ion hóa tích điện phân tử protein làm thay đổi lực hút, lực đẩy protein khuynh hướng protein liên hợp với nước; Đun nóng gây biến tính tập hợp protein nên bề mặt phân tử protein giảm kéo theo khả giũ nước nhóm có cực giảm; Bản chất nồng độ ion ảnh hương đến khả hấp thụ nước, trương nở, hòa tan protein Giữ nước, muối nhóm bên acid amin có mối quan hệ cạnh tranh Sự hấp thụ giữ nước protein có vai trò lớn đến tính chất kết cấu sản phẩm (như bột nhào để làm bánh mì): 2.3.3 Khả tạo nhớt: Các thực phẩm lỏng có chưa protein hòa tan (bia, rượu vang,…) thường có độ nhớt định để tạo vị đặc trưng cho sản phẩm Độ nhớt đa phần chất lỏng protein tăng theo luật số mũ với nồng độ protein tương tác protein-protein Khi tương tác protein- protein vừa đủ (như bột nhào gel protein) làm cho protein có tính nhớt-dẻo chất lỏng protein chảy lực cắt phải đạt đến mức độ gây phá hủy nhiều tương tác 13 Protein ngũ cốc Độ nhớt độ đặc hệ thống protein tính chất chức quan trọng thực phẩm: canh, đồ uống, nước chấm,…Hiểu biết độ nhớt protein quan trọng để tối ưu hóa công đoạn bơm, trộn, đun nóng, làm lạnh, làm khô sấy phun 2.4 Các tính chất liên kết protein – protein: 2.4.1 Khả tạo gel: Gel tạo thành phân tử bị biến tính tập hợp lại thành mạng lưới protein có trật tự tượng gọi tạo gel Các protein dung dịch keo ưa nước, phân tử chúng liên kết CO-NH, chưa nhóm bên khác (các gốc cacbuahydro, vòng imidazol, benzen,…) Gel hệ phân tán hai hợp phần pha phân tán có tác nhân phân tán tạo mạng lưới cô kết Gel biến tính lưu thể, có tính biến dạng, đàn hồi Khả tạo gel tính chất, chức quan trọng protein sở để chế biến nhiều sản phẩm khác nhau: protein ngũ cốc tạo cấu trúc đùn nhiệt dẻo hay kéo sợi (các thịt giả) sản phẩm có cấu trúc gel, bột nhào làm bánh mì,… Tạo gel protein sử dụng không tạo thành gel cứng, dẻo nhớt mà đồng thời cải thiện tính chất hấp thụ nước, tính đặc chắc, tạo độ dày, cải thiện lực liên kết tiểu phần (tính bám dính)  Điều kiện tạo gel: • Nhiệt độ cao biến tính protein làm tăng nút mạng; • Làm lạnh tạo liên kết hidro làm bền gel; • Acid hóa kiềm hóa để đưa protein điểm đẳng điện làm gel hơn; • Thêm muối để tăng tốc độ tạo gel độ cứng cho gel; • Thêm polysaccharide làm cầu nối hạt gel tăng độ cứng, độ đàn hồi cho gel 2.4.2 Khả tạo cấu trúc: 2.4.2.1 Đông tụ nhiệt tạo màng mỏng: Các màng protein tạo thành từ protein thực vật trình bốc nước đông tụ nhiệt protein Các màng thu thường mỏng, mịn, giữ nước, cuộn lai, ép, xếp cắt 2.4.2.2 Sự tạo sợi: Việc tạo sợi thực từ protein phân lập có hàm lượng protein lớn 90% Quá trình thực nhờ xử lí dung dịch có nồng độ protein cao ph>=10, tiểu phần protein bị phân ly hoàn toàn duỗi mạch Dung dịch keo protein đưa vào bể chứa dd acid nacl, chúng đông tụ liên kết với tạo thành sợi protein ngậm nước Các sợi sau ép, khử nước làm dính lại với nhờ xử lí nhiệt tác nhân làm kết dính 2.4.2.3 Khả tạo bột nhào protein kết cấu xốp sản phẩm: Tính chất, chức đặc biệt protein từ gluten bột mì khả tạo thành bột nhào có tính kết dính độ dẻo sau nhào trộn với nước nhiệt độ thường Lúc này, hai loại protein không tan nước bột mì prolamin glutenlin hấp thụ nước, duỗi mạch, định hướng, 14 Protein ngũ cốc xếp lại thành hàng bên cạnh nhiều acid amin không phân cực (51% số gốc acid amin) nên dễ phát sinh tương tác ưa béo-vốn có tác dụng tập hợp phân tử protein đính thêm phân tử lipid vào protein hình thành liên kết cầu đisunfua Kết tạo nên mạng protein chiều có tính nhớt, dẻo, dính bao quanh hạt tinh bột thành phần khác Rửa bột nhào cho phần tinh bột trôi đi, ta khối dẻo không tan gọi gluten ướt Trong gluten ướt có khoảng 60-70% nước, phần khô protein chiếm đến 90% Không phải hạt ngũ cốc có khả tạo khối gluten ướt có tính dẻo, dai đàn hồi Các loại hạt lúa mì, đại mạch, mạch đen cho màng gluten có chất lượng cao Do tính chất vừa dai vừa đàn hồi nên gluten ướt góp phần tạo hình dạng, tạo khung, cấu trúc tính chất : độ cứng, độ đặc, độ dai, độ đàn hồi cho sản phẩm thực phẩm Gluten ướt có tính chất giữ khí nên gia nhiệt khí nở thành cấu trúc xốp Đây vai trò quan trọng việc hình thành cấu trúc bánh mì 2.4.2.4 Khả tạo kết cấu protein tạo hình kết cấu sản phẩm thực phẩm: Từ protein hòa tan ngũ cốc tạo kết cấu dạng sợi dạng màng mỏng có độ nhuyễn, có khả giữ nước tốt giữ đặc tính trình hydrat hóa gia nhiệt sau Các protein kết cấu thường dùng để thay pha chế thêm với thịt Ví dụ: Gliadin glutenin tạo cấu trúc xốp cho ruột bánh mì 2.5 Các tính chất liên quan đến sức căng bề mặt: 2.5.1 Khả tạo bọt kết cấu bọt sản phẩm: Các hệ bột thực phẩm gồm bọt khí phân tán pha liên tục lỏng bán rắn có chất hoạt động bề mặt hòa tan, có nhiều loại thực phẩm có dạng bọt như: bánh xốp, kem, bột bia,… Trong nhiều trường hợp, khí tạo bọt không khí, số khác CO2 pha liên tục dung dịch huyền phù nước có chứa protein Một số hệ bọt thực phẩm hệ keo phức tạp Sự hình thành bọt bao gồm khuếch tán protein hòa tan đến bề mặt liên pha không khí/ nước Ví dụ: kem hệ nhũ tương (hoặc huyền phù) giọt béo (dạng rắn tập hợp thành cấc nhóm nhỏ), huyền phù tinh thể phân tán, gel polysaccharide, dung dịch đường nồng độ cao, dung dịch protein bọt khí Các bọt khí thường chứa khí có áp suất lớn áp suất ngoài, ép vào nên bóng khí có hình đa diện Trong hệ bọt, pha liên tục gồm lớp mỏng, chất lỏng hay màng mỏng ngăn cách bọt khí gọi bề mặt phân chia Để trì bề mặt phân chia chống tượng hợp bọt khí, cần sử dụng chất hoạt động bề mặt để làm giảm sức căng bề mặt tạo thành mạng lưới bảo vệ đàn hồi Một số protein có khả tạo thành màng bảo vệ bị hấp phụ bề mặt phân chia khí/nước Trong trường hợp đó, mỏng ngăn cách bọt khí kề gồm hai lớp màng protein ngăn cách màng mỏng chất lỏng Vì vậy, để có bọt bền màng protein tạo xung quanh bọt khí phải dầy, không thấm khí Các protein tạo bọt tốt 15 Protein ngũ cốc ngũ cốc phải kể đến protein lúa mì: nướng protein gluten bị đông tụ tạo thành màng bảo vệ bọt 2.5.2 Khả tạo nhũ tương: Các nhũ tương hệ phân tán hai chất lỏng không phân tán vào nhau, hai có mặt dạng giọt nhỏ pha bị phân tán, chất lỏng dạng pha (tác nhân) phân tán liên lạc Nhiều nhũ tương thực phẩm chứa bọt khí chất rắn bị phân tán Các sản phẩm thực phẩm nhũ tương kem, bơ,… protein chúng thường có tác dụng làm bền hệ thống keo Tuy có nhiều điểm giống hình thành nhũ tương hình thành bọt lại mối tương quan mật thiết tính chất nhũ hóa tính chất tạo bọt, cấu trúc protein cần thiết cho việc làm bền bọt làm bền nhũ tương ỨNG DỤNG: Ngày nay, protein biết đến không chất dinh dưỡng cần thiết cho người động vật mà chúng có vai trò chiến lược tạo hình, cấu trúc, giá trị cảm quan cho sản phẩm ngành thực phẩm, đặc biệt chúng nguyên liệu thiết yếu tạo sản phẩm Trong ảnh hưởng to lớn protein công nghệ thực phẩm, tiểu luận nêu ứng dụng liên quan đến protein ngũ cốc 3.1 Sản xuất bia: Tất hạt ngũ cốc, ươm mầm với kiểm soát chặt chẽ điều kiện kỹ thuật (độ ẩm, nhiệt độ mức độ thông gió), sử dụng công nghệ sản xuất bia gọi chung mạch nha hay malt (như malt thóc, malt bắp, malt lúa mì…) 16 Protein ngũ cốc Malt sản phẩm chế biến từ loại ngũ cốc đại mạch, tiểu mạch, thóc, ngô… sau cho nảy mầm điều kiện nhân tạo sấy đến độ ẩm định với điều kiện bắt buộc.Trong số loại mạch nha mạch nha từ lúa đại mạch (Hordeum vulgare-Barley) sử dụng rộng rãi chứa nhiều amylase, loại enzym tiêu hóa giúp cho việc phá vỡ tinh bột để chuyển thành đường Mạch nha tạo từ hạt ngũ cốc cách ngâm chúng vào nước, cho phép chúng nảy mầm sau làm khô hạt nảy mầm lò sấy Hạt ngũ cốc mạch nha hóa tạo enzym để chúng chuyển hóa tinh bột hạt thành đường lên men Thời gian nhiệt độ sấy khác áp dụng để tạo màu mạch nha khác từ loại ngũ cốc Các loại mạch nha sẫm màu sản xuất bia sẫm màu Ngày nay, phần lớn trường hợp, hai nhiều loại mạch nha phối hợp để sản xuất bia 17 Protein ngũ cốc Malt cung cấp toàn lượng glucid (chủ yếu dạng tinh bột) để chuyển hóa thành đường, từ đường chuyển hóa thành cồn chất khác Để giảm giá thành, người ta sử dụng ngũ cốc làm liệu, lượng tối đa 50% thay hoàn toàn malt Malt chứa đầy đủ enzym amilaza để thủy phân tinh bột Nếu sử dụng liệu nhiều lượng enzym cung cấp không đầy đủ ta buộc phải bổ sung enzym từ bên vào, chủ yếu enzym từ vi sinh vật Malt cung cấp đủ lượng protein có chứa hệ enzym proteaza để thủy phân chúng Trong giai đoạn ươm mầm, hệ enzym hoạt hóa mạnh mẽ Khi chuyển sang giai đoạn nấu, chúng thủy phân protein tạo thành phức chất có khả giữ CO2 tốt, tạo vị bia đặc trưng 3.2 Sản xuất bánh mì: Trong sống quen với việc sử dụng bánh mì làm thức ăn hàng ngày Trên thị trường có nhiều loại bánh mì khác nhau, chủ yếu phân làm loại: -Bánh mì trắng : làm từ lúa mạch vàng bột mì thông thường; -Bánh mì đen : làm từ bột thô lúa mạch đen Bành mì đen xuất thị trường Việt Nam mùi vị màu sắc lạ so với bành mì thông thường Bánh mì đen sử dụng chủ yếu nước Nga nước Đông Âu Trong thành phần bánh mì, protid chiếm khoảng 8-25% cấu trúc phân tử protid có ảnh hưởng tới chất lượng gluten, chất lượng gluten ảnh hưởng định tới chất lượng bánh Nếu tỷ lệ mối liên kết disulfua trội nghĩa protid có cấu trúc bậc ba bậc bốn nhiều gluten bột chặt , sức căng lớn hơn, chất lượng bánh tốt Protid bột mì chủ yếu dạng đơn giản protein Protein bột mì gồm bốn nhóm: albumin, globulin, gliadin, glutenin Nhưng hai nhóm sau chủ yếu, hai nhóm nhào với nước tạo thành mạng phân bố khối bột nhào Mạng vừa dai vừa đàn hồi, có tác dụng giữ khí khối bột nhào nở gọi gluten Hàm lượng gluten ướt bột mì khoảng 15 – 35% tuỳ thuộc vào hàm lượng protein bột Chất lượng gluten đánh giá số vật lý như: màu sắc, độ đàn hồi, độ dai độ dãn Bột có gluten chất lượng cao đàn hồi tốt, độ dai cao độ dãn trung bình, bánh nở ngon.Trường hợp gluten yếu nghĩa độ dãn lớn, độ dai thấp, đàn hồi bột nhào dinh, bánh nở bị bè 18 Protein ngũ cốc Để tăng chất lượng gluten nhào bột bổ sung chất oxi hoá: acid ascorbic, kali bromat, peoxit….ngược lại chất khử làm giảm chất lượng gluten 3.3 Sản xuất bánh ngọt, bánh quy: Bột mì thường sử dụng sản xuất bánh bánh quy, loại bột chứa protein (7.5 – 9% protein) Gluten có sản phẩm không giống bánh mì, lượng gluten cao không khuyến khích làm cho sản phẩm có cấu trúc cứng không mong muốn Kỹ thuật làm bánh giai đoạn trộn, trọng vào việc kết hợp nguyên liệu không khí hỗn hợp bột đồng để tạo cho bánh có cấu trúc nhẹ mong muốn Còn kỹ thuật làm bánh quy, bước trộn bột bước (trộn tất nguyên liệu vào nhau) bước (trộn bơ đường trước) Do đó, tính chất gluten không hoan nghênh dẫn đến việc khối bột co lại, méo mó làm cho sản phẩm bị vỡ sau nướng TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách Hóa sinh công nghiệp-nhà xuất khoa học kĩ thuật/ Lê Ngọc Tú Sách Hóa học thực phẩm- nhà xuất khoa học kĩ thuật hà nội- Lê Ngọc Tú Sách Sinh học ứng dụng- nhà xuất đại học quốc gia TP.HCM/ Đồng Thị Thanh Thu Sách Công nghệ chế biến bảo quản lương thực http://www.foodnk.com/ 19 [...]... tính chất, chức năng - áp dụng cho một thành phần thực phẩm - là các tính chất không phải dinh dưỡng, mà ảnh hưởng đến tính khả dụng của thành phần đó trong một thực phẩm: tạo tính cảm quan (trước hết là cấu trúc), trạng thái vật lý của sản phẩm trong chuyển hóa, chế biến, bảo quản Các tính chất, chức năng của protein chính là tính chất hóa lý tạo nên những đặc tính mong muốn trong thực phẩm chứa protein. .. protein là vừa đủ (như trong bột nhào và gel protein) thì sẽ làm cho protein có tính nhớt-dẻo và chất lỏng protein chỉ chảy khi lực cắt phải đạt đến mức độ nào đó gây phá hủy nhiều tương tác 13 Protein ngũ cốc Độ nhớt độ đặc của hệ thống protein đều là những tính chất chức năng quan trọng của các thực phẩm: canh, đồ uống, nước chấm,…Hiểu biết độ nhớt của protein cũng quan trọng để tối ưu hóa các công... chất lượng cao Gluten trong bột càng nhiều chất lượng bột càng cao Hàm lượng gluten ướt trong bột lúa mì dao động từ 1 5-5 0%, còn gluten khô chiếm 5-1 8% Thông 11 Protein ngũ cốc - - • • • • • • thường, lúa mì có hàm lượng protein cao chứa 3 5-4 0% gluten ướt, còn hàm lượng protein thấp chứa 1 5-2 0% Do tính chất vừa dai vừa đàn hồi nên gluten ướt góp phần tạo hình dạng,tạo bộ khung, cấu trúc và một số tính. .. ướt có 6 0-7 0% nước Trong chất khô gluten ướt có 90% là protein Như vậy gluten không phải là chất hóa học xác định nào đó mà là hỗn hợp gồm protein và nhiều chất khác Bảng 5 : Thành phần các nhóm protein tham gia vào mạng gluten : Gluten Gliadins α-gliadins β-gliadins γ-gliadins Glutenins ωgliadins HMW-GS Dạng X - - LMW-GS Dạng Y Không phải hạt lương thực nào cũng tạo được khối gluten ướt có tính dẻo,... trò rất lớn đến tính chất và kết cấu của sản phẩm (như bột nhào để làm bánh mì): 2.3.3 Khả năng tạo nhớt: Các thực phẩm lỏng có chưa protein hòa tan (bia, rượu vang,…) thường có một độ nhớt nhất định để tạo ra được vị đặc trưng cho sản phẩm Độ nhớt của đa phần chất lỏng protein đều tăng theo luật số mũ cùng với nồng độ protein là do tương tác protein- protein Khi các tương tác protein- protein là vừa... đứt của 2,5g gluten tươi ; Độ bền ban đầu của gluten: được đặc trưng bởi độ đàn hồi và độ căng đứt ban đầu và sau khi tách gluten 2 – 3h ; Sự thay đổi thể tích gluten khi nướng : là chỉ số đặc trưng cho độ nở gluten Trong ngũ cốc (trừ yến mạch) prolamin và glutelin là 2 nhóm protein chiếm 7 5-9 5% tổng lượng protein của hạt Riêng yến mạch, globulin và glutelin chiếm lượng cao hơn Protein của ngũ cốc. .. chia làm 3 nhóm: 2.3 Các tính chất do liên kết protein- nước: 2.3.1 Khả năng hòa tan: Là sự phát tán của các cấu tử thành phần vào trong một dung môi, đảm bảo về mặt tiếp xúc pha của chúng là tối đa Protein tan trong nước tạo thành dung dịch keo 12 Protein ngũ cốc  Ngoài ra khả năng hòa tan của protein còn phụ thuộc vào: Thành phần, trật tự sắp xếp của các acid amin trong phân tử protein; Tỉ lệ giữa nhóm... năng tạo bột nhào của protein và kết cấu xốp của sản phẩm: Tính chất, chức năng duy nhất và đặc biệt của các protein từ gluten bột mì là khả năng tạo thành bột nhào có tính kết dính và độ dẻo sau khi được nhào trộn với nước ở nhiệt độ thường Lúc này, hai loại protein không tan trong nước của bột mì là prolamin và glutenlin sẽ hấp thụ nước, duỗi mạch, định hướng, sắp 14 Protein ngũ cốc xếp lại thành... màng protein ngăn cách nhau bởi một màng mỏng chất lỏng Vì vậy, để có bọt bền thì màng protein tạo xung quanh mỗi bọt khí phải dầy, chắc và không thấm khí Các protein tạo bọt tốt 15 Protein ngũ cốc trong ngũ cốc phải kể đến các protein của lúa mì: khi nướng các protein của gluten bị đông tụ tạo thành màng chắc do đó bảo vệ được bọt 2.5.2 Khả năng tạo nhũ tương: Các nhũ tương là những hệ phân tán của. .. các phân tử nước có cực Ở điểm đẳng điện tương tác giữa protein và protein cực đại thì hydrat hóa và sự trương nở là cực tiểu Các tính chất lý, hóa, lưu biến, cảm quan của thực phẩm phụ thuộc vào tương tác của protein và các hợp phần khác với nước- khả năng hydrat hóa Các sản phẩm thực phẩm khô khi sử dụng phải được hydrat hóa Như vậy quá trình hydrat hóa và tái hydrat hóa của protein được dùng trong ... ĐẦU 1.ĐẶC ĐIỂM NGŨ CỐC – PROTEIN TRONG HẠT NGŨ CỐC 1.1.Khái niệm 1.1.1 .Ngũ cốc 1.1.2 .Protein ngũ cốc 1.2.Cấu trúc protein ngũ cốc 1.3.Thành... quản ngũ cốc nói riêng tiểu luận “ ĐẶC ĐIỂM, TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA PROTEIN TRONG HẠT NGŨ CỐC” tập hợp số tài liệu nhằm tổng hợp thông tin cách có hệ thống, đưa tính chất quan trọng protein. .. tạo nên giá trị đặc biệt cho hạt ngũ cốc Qua đây, góp phần tạo tảng cho phát triển sản phẩm từ ngũ cốc đa dạng, phong phú phục vụ cho người ĐẶC ĐIỂM NGŨ CỐC – PROTEIN TRONG HẠT NGŨ CỐC: 1.1 Khái