giáo trình hóa sinh

LỜI NÓI ĐẦU Hoá sinh nghiên cứu thành phần cấu tạo trình chuyển hoá chất hệ thống sống Hoá sinh hiểu đƣợc chất hoá học trình sống, mà giúp điều khiển trình theo hƣớng mong muốn ngƣời Đã có nhiều thành tựu hoá sinh đƣợc ứng dụng rộng rãi vào đời sống nhƣ ngành công nghệ thực phẩm, chăn nuôi, trồng trọt, dƣợc phẩm,… Giáo trình Hoá sinh nhằm trang bị kiến thức sở đại cho học sinh trƣờng trung học chuyên nghiệp tài liệu tham khảo cho sinh viên hệ cao đẳng ngành Chế biến bảo quản thực phẩm ngành liên quan Giáo trình hoá sinh bao gồm chƣơng: Protein, gluxit, lipit, enzim, vitamin - chất khoáng, chất mầu chất thơm, hoá sinh trình sản xuất Tôi xin chân thành cảm ơn ý kiến đóng góp quý báu bạn đồng nghiệp trình biên soạn Rất mong nhận đƣợc nhiều ý kiến đóng góp bạn đồng nghiệp để sửa chữa, bổ sung Tác giả ThS Lê Thị Thuý Hồng BÀI MỞ ĐẦU I Đối tƣợng, lƣợc sử phát triển hoá sinh Hoá sinh học môn khoa học nghiên cứu sống mức độ phân tử: cấu tạo hoá học phân tử sinh chất (Tĩnh hoá sinh), trình chuyển hoá chất tế bào thể sống (Động hoá sinh), sở hoá học trình hoạt động sống (Hoá sinh chức năng) Đối tƣợng nghiên cứu hoá sinh rộng gồm thực vật, động vật, vi sinh vật virut Hoá sinh sử dụng chủ yếu phƣơng pháp hoá học, phƣơng pháp hoá lý phƣơng pháp vật lý đại nhƣ phƣơng pháp nhiễu xạ rơnghen, phƣơng pháp cộng hƣởng từ điện tử, cộng hƣởng từ hạt nhân, phƣơng pháp đồng vị phóng xạ đánh dấu chất… Lịch sử hình thành phát triển hoá sinh gắn liền với thành tựu Hoá hữu cơ, Sinh lý học, Y học ngành khoa học khác Từ cuối kỷ XVIII bắt đầu có nghiên cứu hoá sinh, nhiên đến kỷ XIX đầu kỷ XX, hoá sinh trở thành ngành khoa học độc lập Lƣợc sử phát triển hoá sinh - Nửa đầu kỷ XIX, kiện Vole ( Friendrich Wohler, 1828 ) tổng hợp đƣợc urê chứng tỏ tổng hợp đƣợc chất hữu thể sống mà không cần “ lực sống” Đây công trình mở đầu quan trọng, góp phần đánh đổ quan niệm tâm giới sống Trong thời kỳ có nhiều nghiên thành phần hoá học tế bào thực vật, tế bào động vật; tách đƣợc số enzim nhƣ: amilaza từ hạt lúa mạch nẩy mầm, pepsin từ dầy, tripsin từ tuyến tụy - Nửa cuối kỷ 19 có nhiều dẫn liệu cấu trúc axitamin, sacarit, lipit, chất liên kết peptit; bắt đầu có nghiên cứu axit nucleic Ngoài người ta bắt đầu ý tìm hiểu giải thích số trình chuyển hoá chất thể sống, đặc biệt trình lên men Năm 1897 Bucne ( Eduard Buchner ) thành công thí nghiệm lên men vô bào, kết chứng tỏ có chuyển hoá chất hữu không cần đến hoạt động sống tế bào, lại lần quan niệm tâm sống bị công Chính công trình Bucne thúc đẩy phát triển hoá sinh thành chuyên ngành độc lập - Nửa đầu kỷ XX đạt nhiều thành tựu hoá sinh dinh dưỡng, phát số bệnh liên quan tới dinh dưỡng không đủ chất Đã phát Vitamin xác định vai trò chúng thể Xác định chất hoá học enzim protein Trong giai đoạn xác định phản ứng trình lên men oxi hoá sinh học Đến năm 1950, xác định tính chất chất chủ yếu cấu tạo thể sống đường chuyển hoá chúng thể Từ sau 1950 đến đạt thành tựu đáng kể nghiên cứu cấu trúc phân tử protein, axit nucleic, liên quan cấu trúc chức năng, xây dựng lý thuyết chất xúc tác sinh học, đề chế trình tổng hợp protein, axit nucleic chế điều hoà trình sinh tổng hợp Trong 20 năm gần tổng hợp số protein có hoạt tính sinh học phương pháp hoá học, công nghệ sinh học Từ 1961 – 1966 có hàng loạt công trình nghiên cứu cấu trúc phân tử axit nucleic vai trò chúng trình tổng hợp protein Năm 1961 đề mô hình điều hoà hoạt động gen Từ 1970 bắt đầu nghiên cứu tổng hợp gen phƣơng pháp hoá học II Hoá sinh Việt Nam Ở nƣớc ta, 40 năm qua Hoá sinh có đƣợc đóng góp định vào lĩnh vực y học, nông, lâm, ngƣ nghiệp, công nghiệp thực phẩm, có đƣợc số đóng góp cho phát triển Hoá sinh giới Các kết nghiên cứu hoá sinh nƣớc ta thời gian qua tập trung vào số vấn đề sau: - Về hoá sinh thực vật, có nghiên cứu điều tra hoá sinh số quan trọng nhƣ lúa, đỗ tƣơng, lạc loại họ đậu khác nhằm nâng cao suất, chất lƣợng dinh dƣỡng hạt, nâng cao hiệu sử dụng chúng, tính chống chịu chúng - Về hoá sinh động vật, nghiên cứu tập trung phục vụ công tác lai tạo giống bò, tìm hiểu chế số bệnh lợn, gà phƣơng pháp phòng trừ Các nghiên cứu enzim nhằm tách, tinh enzim, tạo chế phẩm có độ khác nhau, nghiên cứu tính chất, cấu trúc, liên quan cấu trúc hoạt tính sinh học enzim, khả ứng dụng enzim thực tế Các enzim đƣợc ý nhiều đƣợc sử dụng quy mô thử nghiệm: bromelin ( proteinaza dứa ), pepsin, tripsin… Đối với enzim lựa chọn đƣợc nguyên liệu rẻ tiền, quy trình công nghệ đơn giản, chế độ bảo quản, đƣợc áp dụng thử công nghiệp thực phẩm, công nghiệp nhẹ, y học Ngoài ra, tiến hành nghiên cứu số protein có hoạt tính sinh học khác (protein ức chế tripsin proteinaza khác…) nhƣ chất có hoạt tính sinh học phân tử thấp đƣợc tách từ nguồn động, thực vật Việt Nam Những kết nghiên cứu hoá sinh nƣớc ta đƣợc công bố ngày nhiều tạp chí, hội nghị nƣớc quốc tế III Một số phƣơng pháp nghiên cứu hoá sinh Ngày nay, hoá sinh phát triển với tốc độ nhanh chóng vƣợt bậc nhờ tận dụng đƣợc phƣơng pháp nghiên cứu nhiều ngành khoa học khác Đó phƣơng pháp hoá học, lý học, hoá lý Phƣơng pháp hóa học Từ năm 1828 Wohler tổng hợp đƣợc chất hữu urê từ chất vô Sau nhiều chất đƣợc tổng hợp đƣờng hoá học: pepsin, hoocmon, vitamin… Năm 1953, Sanger tìm phƣơng pháp xác định trình tự axit amin, nhờ ông khám phá cấu trúc bậc insulin Năm 1961, thực nghiệm Nirenberg Matthaei phát axit poliuriđilic, mã di truyền poliphenylalanin từ khám phá toàn mã di truyền Phƣơng pháp vật lý Từ năm 1930 Linus Pauling Robert Correy bắt đầu dùng tia X để phân tích cấu trúc xác axit amin peptit, thu đƣợc độ dài liên kết góc đo liên kết mạch peptit, từ dự đoán đƣợc cấu hình protein Năm 1953 Watson Crick dùng nhiễu xạ tia X để nghiên cứu AND đề mô hình xoắn kép AND Từ biết đƣợc cấu trúc bậc ba bậc bốn protein Nhờ phƣơng pháp dùng đồng vị phóng xạ, ngƣời ta sâu nghiên cứu trình trao đổi chất tế bào Nhờ kính hiển vi điện tử có độ phóng đại 200.000 – 250.000 lần, phát cấu trúc cỡ 10  , ngƣời nhìn thấy chụp đƣợc hình phận nhỏ tế bào Phƣơng pháp hoá lý Nhờ phƣơng pháp hấp phụ lựa chọn, tách đƣợc protein enzim khỏi hỗn hợp, chất thu đƣợc có độ tinh cao, nhƣ tách riêng tripsin amilaza khỏi tụy tạng Ngày nay, phƣơng pháp điện di, sắc ký đƣợc sử dụng rộng rãi, nhằm nghiên cứu thành phần đặc điểm cấu tạo chất, nhƣ để làm tinh định lƣợng chúng  Hoá sinh khoa học đòi hỏi xác cao CHƢƠNG 1: PROTEIN 1.1 KHÁI NIỆM, VAI TRÕ, GIÁ TRỊ CỦA PROTEIN TRONG ĐỜI SỐNG VÀ TRONG CHẾ BIẾN LƢƠNG THỰC 1.1.1 Khái niệm Protein polime phân tử lớn chủ yếu bao gồm L-  – axit amin kết hợp với qua liên kết peptit 1.1.2 Vai trò sinh học protein Protein thành phần thiếu đƣợc tất thể sống, nhƣng lại có tính đặc thù cao cho loài, cá thể loài, quan, mô cá thể Protein đa dạng cấu trúc chức năng, tảng cấu trúc chức thể sinh vật 1.1.2.1 Xúc tác Các protein có chức xúc tác phản ứng gọi enzim Hầu hết phản ứng thể sống, từ phản ứng đơn giản nhƣ phản ứng hydrat hoá, phản ứng khử nhóm cacboxyl đến phản ứng phức tạp nhƣ chép mã di truyền… enzim xúc tác Enzim làm tăng tốc độ phản ứng lên hàng triệu lần Đến biết phân loại đƣợc 3500 enzim 1.1.2.2 Vận tải Một số protein có vai trò nhƣ „xe tải‟ vận chuyển chất thể Ví dụ: Hemoglobin, mioglobin (ở động vật có xƣơng sống), hemoxiamin (ở động vật không xƣơng sống) kết hợp với oxy tải oxy đến khắp mô quan thể Nhờ chất "tải" O2 này, độ hoà tan nƣớc O2 thấp, đảm bảo thoả mãn đƣợc nhu cầu oxy thể Hemoglobin vận chuyển O2 máu, mioglobin dự trữ O2 Ngoài ra, hemoglobin chuyên chở CO2 H+, ion sắt (Fe2+) đƣợc vận chuyển huyết tƣơng nhờ transferin, đƣợc dự trữ gan lại protein khác thực hiện, feritin 1.1.2.3 Chuyển động Protein thành phần chủ yếu Sự co đƣợc thực nhờ chuyển động trƣợt hai protein dạng sợi : sợi to chứa protein miozin sợi mảnh chứa protein actin, troponiozin troponin Ở mức độ hiển vi thấy protein tham gia vào chuyển động Ví dụ, chuyển động nhiễm sắc thể trình phân bào, chuyển động tinh trùng roi… 1.1.2.4 Bảo vệ Các kháng thể máu động vật có xƣơng sống protein đặc biệt có khả nhận biết „bắt‟ chất lạ xâm nhập vào thể nhƣ protein lạ, virut, vi khuẩn tế bào lạ làm tác dụng chúng Nhƣ protein có tác dụng nhận biết loại trừ chúng khỏi thể Chẳng hạn, interferon protein kháng thể chống nhiễm virut động vật có xƣơng sống Một số protein nhƣ trombin tham gia trình đông máu, bảo vệ thể khỏi bị máu Ở số thực vật có chứa protein có tác dụng độc động vật, liều lƣợng thấp chúng có tác dụng bảo vệ thực vật khỏi phá hại động vật 1.1.2.5 Truyền xung thần kinh Một số protein có vai trò trung gian phản ứng trả lời tế bào thần kinh kích thích đặc hiệu Ví dụ, rodopxin protein cảm nhận ánh sáng có tế bào võng mạc mắt, đƣợc tổng hợp điều kiện ánh sáng yếu Hoặc có mặt axetylcolin, tế bào tổng hợp protein tiếp nhận để truyền xung thần kinh xinap (điểm nối tế bào thần kinh) 1.1.2.6 Điều hoà Một số protein có chức điều hoà trình truyền thông tin di truyền, điều hoà trình trao đổi chất Ở vi khuẩn, điều hoà trình biểu gen nhờ protein reprexơ làm ngừng trình sinh tổng hợp enzim gen tƣơng ứng Ở thể đa bào, điều hoà phối hợp hoocmon Nhiều hoocmon, chẳng hạn nhƣ insulin có vai trò điều hoà lƣợng đƣờng máu ; hoocmon tiroit tuyến giáp điều hoà lớn thể, protein polipeptit 1.1.2.7 Kiến tạo chống đỡ học Các protein thƣờng có dạng sợi nhƣ : sclerotin lớp vỏ côn trùng; fibroin tơ tằm, tơ nhện; colagen, elastin mô liên kết, mô xƣơng Colagen bảo đảm độ bền tính mềm dẻo mô liên kết 1.1.2.8 Dự trữ dinh dƣỡng Protein chất dinh dƣỡng quan trọng cung cấp axitamin cho phôi phát triển Ví dụ : Ovalbumin lòng trắng trứng, gliadin hạt lúa mì, zein ngô, cazein sữa, feritin (protein dự trữ sắt) 1.1.3 Giá trị dinh dƣỡng protein Protein hợp phần chủ yếu, định toàn đặc trƣng phần thức ăn Protein cung cấp lƣợng cho thể, g protein cung cấp 4,1 kcal Khi thiếu protein chế độ ăn hàng ngày dẫn đến nhiều biểu xấu cho sức khoẻ nhƣ suy dinh dƣỡng, sút cân mau, chậm lớn ( trẻ em), giảm khả miễn dịch, khả chống đỡ thể số bệnh Xem phụ lục I, tiêu chuẩn ăn nhiệt lƣợng, protein, lipit, gluxit / ngày / ngƣời Thiếu protein gây ảnh hƣởng xấu đến hoạt động bình thƣờng nhiều quan chức nhƣ gan, tuyến nội tiết hệ thần kinh Thiếu protein làm thay đổi thành phần hoá học cấu tạo hình thái xƣơng (lƣợng canxi giảm, lƣợng magiê tăng cao ) Do mức protein cao chất lƣợng tốt (protein chứa đủ axit amin không thay thế) cần thiết cho thức ăn lứa tuổi Hàm lƣợng protein thể sống tƣơng đối khác nhau, chủ yếu từ hai nguồn: protein động vật protein thực vật Nguồn protein động vật phổ biến loại thịt gia súc gia cầm, cá, tôm, trứng, sữa Các loại động vật khác nhƣ cua, cáy, tép, động vật thân mềm nguồn protein đáng đƣợc lƣu ý khai thác Ngày ngƣời ta ý khai thác nguồn protein động vật chƣa đƣợc tận dụng hợp lý nhƣ phế thải lò mổ, đặc biệt tiết xƣơng Nguồn protein thực vật quan trọng hạt loại đậu, đặc biệt đậu tƣơng Các loại bèo dâu, tảo, nấm nguồn protein quý giá đƣợc ý khai thác Bảng 1-1 Hàm lượng protein số nguyên liệu thực vật Tên thực phẩm Gạo trắng Protein (%) 6,7 Tên thực phẩm Đậu nành Protein (%) 34,3 Gạo đỏ 7,1 Đậu trắng 21,4 Ngô 7,0 Đậu xanh 23,8 Ngô 3,7 Đậu tƣơng 34 – 40 Lúa 7–8 Đậu Hà Lan 6,5 Bột mì hạng 11,0 Lạc nhân 25,7 Lúa mì trắng 11,1 Vừng 23,2 Lúa mì đen 7,9 Hƣớng dƣơng 24,1 Lúa mạch 6,9 Hạt dẻ 14,4 Kê proso 7,6 Cùi dừa 5,6 Kê sorgo 7,4 Rau loại 1-3 Đậu đỏ 25,4 Quả loại 0,4-1 1.1.4 Vai trò protein công nghệ thực phẩm Ngoài giá trị sinh học dinh dƣỡng công nghệ sản xuất lƣơng thực, protein có vai trò quan trọng Protein chất có khả tạo cấu trúc, tạo hình khối, tạo trạng thái cho sản phẩm lƣơng thực Nhờ khả có quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm tƣơng ứng từ nguyên liệu giàu protein Ví dụ: Protein bột mì có tính dai, dẻo, kéo thành sợi nên ứng dụng sản xuất mì sợi, mì tôm, Ví dụ: Các axitamin (sản phẩm thuỷ phân protein) tác dụng với đƣờng có tính khử gia nhiệt tạo thành melanoidin, chất có mầu vàng nâu có hƣơng thơm đặc trƣng tạo hƣơng mầu sắc cho số sản phẩm nhƣ bánh mỳ, bánh bích quy, Các protein có khả cố định mùi tức khả giữ hƣơng đƣợc lâu bền cho sản phẩm chế biến lƣơng thực 1.2 CẤU TẠO PHÂN TỬ PROTEIN 1.2.1 Thành phần nguyên tố protein Tất protein chứa nguyên tố C, H, O, N Một số chứa lƣợng nhỏ S Tỷ lệ % khối lƣợng nguyên tố nhƣ sau: C 50 - 55 % H 6,5 –7,3 % N 15 – 18 % S – 0,24 % O 21 – 24 % Ngoài số protein chứa lƣợng nhỏ nguyên tố khác nhƣ: P, Fe, Zn, Cu, Mn, Ca… 1.2.2 Đơn vị cấu tạo sở protein Protein đƣợc cấu tạo từ axit amin, thuỷ phân hoàn toàn phân tử protein thu đƣợc axit amin, chủ yếu L -  - axit amin Axit amin hợp chất hữu mạch thẳng mạch vòng phân tử có chứa nhóm amin (- NH2), nhóm cacboxyl (- COOH) Công thức cấu tạo tổng quát axitamin : H H R - C - COO- R - C - COOH NH3+ Dạng không ion hoá dạng ion lƣỡng cực R- đƣợc gọi mạch bên hay nhóm bên, axit amin khác mạch R Cacbon cạnh nhóm cacboxyl đƣợc gọi C Trong môi trƣờng trung tính axit amin tồn chủ yếu dạng ion lƣỡng cực Nguyên tử cacbon  axit amin liên kết với bốn nhóm khác nên gọi nguyên tử cacbon bất đối ( C*) Do đặc điểm axit amin có tính hoạt động quang học, axit amin có hai đồng phân quang học Chúng khác có cấu tạo đối xứng qua gƣơng, bao gồm axit amin dạng L axit amin dạng D (xuất phát từ chữ La tinh Leius có nghĩa quay trái dextrus có nghĩa quay phải) Tuy nhiên, có dạng L – axit amin tham gia cấu tạo nên phân tử protein Ví dụ: Axit amin alanin có hai đồng phân quang học L – alanin D – alanin, chúng có cấu tạo không gian đối xứng qua gƣơng COOH COOH C H2N C H H CH3 CH3 COOH COOH H2N – C – H H – C – NH2 CH3 L - alanin NH2 CH3 Gƣơng D - alanin Mặc dù protein đa dạng nhƣng hầu hết chúng đƣợc cấu tạo từ 20 L -α - axit amin amit tƣơng ứng Căn vào đặc điểm cấu tạo mạch bên, ngƣời ta chia axit amin thành nhóm sau : 1.2.2.1 Axit amin mạch thẳng a Axit monoamin monocacboxyl - Axit amin mạch hydrocacbon Nhóm gồm năm axit amin Đơn giản glixin, mạch bên có nguyên tử hydro, axit amin không chứa cacbon bất đối Bốn axit amin lại có mạch bên không phân cực, thể tính kỵ nƣớc chứa nguyên tử cacbon bất đối Trong phân tử axit amin có chứa nhóm amin, nhóm cacboxyl COO- COO+ H3 N – C - H + H3 N – C - H COO+ + H3 N – C - H CH3 H H3 N – C - H CH H3 C CH3 Alanin H3 N – C - H H - C – CH3 CH CH2 CH3 Lơxin Valin + CH2 H3 C Glixin COO- COO- CH3 Izolơxin - Axit amin hydroxyl Thuộc nhóm có hai axit amin: xerin treonin Chúng giống với nhóm chỗ có nhóm amin, nhóm cacboxyl mạch thẳng, nhƣng có chứa nhóm hydroxyl ( - OH) mạch bên COO+ H3 N – C – H H – C – OH H Xerin COO+ H3 N – C – H H – C – OH CH3 Treonin b Axit monoamin dicacboxylic Hai axit amin thuộc nhóm axit aspartic axit glutamic Trong phân tử chúng có nhóm amin hai nhóm cacboxyl Ở pH sinh lý (pH = –7) axit amin 10 CHƢƠNG VII: HÓA SINH HỌC CÁC QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN CHẾ BIẾN THỰC PHẨM 7.1 SƠ LƢỢC VỀ CẤU TẠO VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA MỘT SỐ LOẠI NGŨ CỐC Các loại hạt ngũ cốc có hình dáng, kích thƣớc, thành phần hoá học khác nhƣng nói chung có ba phần chính: vỏ, nội nhũ phôi Tỷ lệ chúng phụ thuộc vào loại ngũ cốc (bảng 7-1) Bảng 7-1: Tỷ lệ trọng lượng vỏ, phôi nội nhũ số ngũ cốc Loại hạt Vỏ, % Phôi, % Nội nhũ, % Lúa 16,0 – 27,0 2,0 – 2,5 72 Ngô 5,0 – 8,5 10,0 – 15,0 79 – 83 15,0 - 19,0 2,2 – 3,2 77 - 82 Lúa mì 7.1.1 Vỏ Vỏ phận bảo vệ cho phôi nội nhũ khỏi bị tác động học nhƣ hoá học từ bên Thành phần chủ yếu xelluloza, hemixelluloza, licnin, giá trị dinh dƣỡng nên trình chế biến tách đƣợc nhiều vỏ tốt Vỏ cấu tạo từ nhiều lớp tế bào, lớp gồm tế bào có kích thƣớc lớn xếp theo chiều dọc hạt, lớp gồm tế bào tƣơng tự lớp nhƣng xếp theo chiều ngang Đối với hạt chín lớp tế bào trống rỗng, hạt xanh lớp tế bào chứa hạt diệp lục tố nên hạt có màu xanh Lớp tế bào gọi lớp vỏ quả, gồm tế bào hình ống xếp theo chiều dọc hạt Trong hạt, chiều dày lớp tế bào vỏ không giống nhau, phôi lớp vỏ mỏng Trong vỏ vỏ hạt Vỏ hạt gồm hai lớp tế bào Lớp tế bào xếp khít với chứa đầy chất màu, hạt chín lớp chứa chất màu vàng (với gạo đỏ hay gạo cẩm lớp chứa chất màu đỏ nâu) Lớp gồm tế bào không màu, thấm nƣớc Chiều dày lớp vỏ phụ thuộc vào loại giống hạt, điều kiện trồng trọt 7.1.2 Lớp alơrông nội nhũ Bên lớp vỏ lớp alơrông, sau đến phần nội nhũ Nội nhũ phần dự trữ chất dinh dƣỡng hạt Thành phần chủ yếu tế bào nội nhũ tinh bột protein, nội nhũ lƣợng nhỏ chất béo, muối khoáng,… 7.1.3 Phôi 121 Phôi phần phát triển thành non hạt nẩy mầm, phôi chứa nhiều chất dinh dƣỡng dễ tiêu hoá để cung cấp cho sống ban đầu non Chất dinh dƣỡng phôi chủ yếu gồm có 35% protein, 25% gluxit hoà tan, 15% chất béo, đặc biệt phôi ngô chứa tới 40% chất béo 7.1.4 Thành phần hóa học Thành phần hóa học hạt khác không giống nhau, tỷ lệ chất phân bố không vỏ, nội nhũ, phôi Bảng 7-2 Thành phần hoá học trung bình số loại ngũ cốc Loại hạt Nƣớc Gluxit Chất béo Xelluloza % % % % Thóc 13,0 63,0 6,7 2,1 8,8 5,4 Lúa mì 14,0 68,7 12,0 1,7 2,0 1,6 Ngô 14,0 67,9 10,0 4,6 2,2 1,3 Đậu nành 10,0 26,0 36,6 17,5 4,5 5,5 Vừng 9,3 10,0 18,7 50,7 7,0 5,0 Protein % Tro, % Thành phần hoá học hạt ngũ cốc phân bố không phần hạt Trong nội nhũ chủ yếu tinh bột Tinh bột protein chiếm 90 – 95% trọng lƣợng nội nhũ Phôi chứa protein, đƣờng, chất béo Trong vỏ chứa chủ yếu xelluloza hemixelluloza Bảng 7-3 Thành phần hoá học hạt thóc Thành phần Protein Tinh Đƣờn Xelluloza Pentozan Chất Tro Các hạt % bột g % % béo % chất % % % khác, % Toàn hạt 10,07 59,00 4,43 2,76 8,10 2,24 2,18 1,22 Nội nhũ 12,91 79,56 3,54 0,15 2,72 0,67 0,45 - Phôi 41,30 Rất 25,12 2,46 9,74 15,04 6,31 0,03 Vỏ lớp 28,70 Rất 4,18 16,20 32,56 7,78 10,51 0,07 alơron Bảng 7-4 Thành phần hoá học gạo Tên gạo Nƣớc Gluxit Protein Lipit % % % % Gạo nếp 14,0 74,9 8,2 1,5 355 Gạo tám 12,8 79,5 5,9 0,9 359 Gạo tẻ giã 14,0 75,3 7,8 1,9 353 122 Calo/ 100 g gạo Bảng 7-5 Thành phần hoá học hạt ngô Thành phần Protein Tinh bột Đƣờng Chất béo Tro hạt % % % % % Nội nhũ 9,4 86,4 0,64 0,8 0,31 Phôi 18,8 8,2 10,80 34,5 10,10 Vỏ 3,7 7,3 0,34 1,0 0,84 Bảng 7-6 Thành phần hoá học khoai sắn Loại củ Nƣớc Gluxit Protein Chất béo Xelluloza Tro % % % % % % Khoai lang tƣơi 68,1 27,9 1,6 0,5 0,9 1,0 Khoai lang khô 13,0 80,5 2,0 0,8 0,2 0,5 Sắn tƣơi 70,25 26,6 1,1 0,4 1,1 0,5 Sắn khô 13,2 73,3 0,2 - - 1,7 7.2 CÁC BIẾN ĐỔI SINH LÝ CỦA HẠT NGŨ CỐC VÀ CỦA CÁC SẢN PHẨM ĐÃ CHẾ BIẾN TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN Hạt ngũ cốc thể sống, lìa khỏi nhƣng hạt xảy trình trao đổi chất phức tạp để trì sống 7.2.1 Sự hô hấp hạt ngũ cốc Tuỳ điều kiện bảo quản mà hạt hô hấp hiếu khí yếm khí Nếu có đủ không khí hạt xảy trình hô hấp hiếu khí Trong điều kiện bảo quản thiếu không khí, hạt hô hấp yếm khí Qúa trình hô thấp hiếu khí: C6H12O6 + O2 = CO2 + H2O + 674 kcal Quá trình hô hấp yếm khí: C6H12O6 = C2H5OH + CO2 + 28 kcal Nhƣ dù hạt hô hấp hiếu khí hay yếm khí lƣợng chất khô giảm dần Mặt khác, khoảng trống hạt tích luỹ khí CO2, hô hấp có sinh nƣớc, lƣợng nƣớc tích tụ khối hạt làm cho độ ẩm hạt tăng lên Đặc biệt trình hô hấp có toả nhiệt, nhiệt lƣợng toả làm tăng nhiệt độ khối hạt lên cách rõ rệt Độ ẩm nhiệt độ khối hạt tăng lên làm cho trình hô hấp cuả hạt mãnh liệt thêm dẫn đến tƣợng tự bốc nóng khối hạt 123 Nếu khối hạt đƣợc bảo quản điều kiện kín, trình hô hấp tạo rƣợu etylic làm ngộ độc phôi, hạt khả nẩy mầm Vì hạt giống phải đƣợc bảo quản điều kiện thoáng Cƣờng độ hô hấp hạt phụ thuộc vào nhiều yếu tố: độ ẩm, nhiệt độ, trạng thái thân hạt,…Độ ẩm cao, hạt hô hấp mạnh, cƣờng độ hô hấp hạt tăng rõ rệt độ ẩm hạt vƣợt giới hạn ( độ ẩm giới hạn với hạt lƣợng thực khoảng 14 – 15%, hạt có dầu khoảng – 9%) Ở nhiệt độ 50 – 550C hạt hô hấp mạnh nhất, sau tăng nhiệt độ cƣờng độ hô hấp lại giảm (do protein bị biến tính, hạt sức sống) Quá trình hô hấp coi trình tự xúc tác Độ ẩm nhiệt độ hô hấp gây làm trình hô hấp mãnh liệt Quá trình hô hấp diễn nhƣ hạt hỏng hoàn toàn Để bảo quản hạt thời gian dài, hạt phải đƣợc bảo quản điều kiện độ ẩm nhỏ độ ẩm giới hạn môi trƣờng có nhiệt độ thƣờng 7.2.2 Quá trình chín sau thu hoạch Sự chín xảy giai đoạn đầu trình bảo quản hạt thu hoạch Trong giai đoạn sức sống hạt, độ nảy mầm lực nẩy mầm hạt đƣợc tăng lên, chất lƣợng hạt trở nên tốt hơn, hạt có dầu chất béo tiếp tục đƣợc tổng hợp Toàn trình xảy hạt bảo quản có tác dụng làm hoàn thiện chất lƣợng hạt giống tính chất kỹ thuật hạt đƣợc gọi chín sau thu hoạch Độ ẩm, nhiệt độ, mức độ thoáng khí thành phần không khí khối hạt có ảnh hƣởng rõ rệt đến hiệu trình chín sau Trong thời gian chín sau, lƣợng chất hoà tan giảm, độ hoạt động enzim giảm dần, cƣờng độ hô hấp hạt yếu hạt tiếp tục tổng hợp hợp chất thành phần hạt (tổng hợp protein từ axit amin, tinh bột từ đƣờng, chất béo từ axit béo glixerin,…) Trong qúa trình chín sau, độ nảy mầm lực nẩy mầm hạt tăng lên, độ hoạt động amylaza giảm, Muốn rút ngắn trình chín sau ngƣời ta thƣờng phơi nắng sấy khô hạt sau thu hoạch Giai đoạn chín sau thƣờng kéo dài vài tuần lễ, sau hạt chuyển sang thời kỳ ổn định Nhƣng bảo quản hạt lâu tế bào phôi già độ nảy mầm hạt giảm xuống 7.2.3 Sự nẩy mầm hạt bảo quản Trong thời gian bảo quản, ngƣời ta thấy có tƣợng nẩy mầm cá biệt số hạt nhóm hạt góc kho Trong bảo quản hoàn toàn không cho phép 124 hạt nẩy mầm, hạt nẩy mầm kết việc bảo quản không nguyên tắc Khi hạt nẩy mầm làm thay đổi hàm lƣợng chất hạt Bảng 7-7: Sự thay đổi thành phần hoá học hạt ngô nảy mầm Đối tƣợng nghiên cứu Tinh bột, dextrin, hemixelluloza, % Hạt Nit % 2,5 73,95 Đƣờn g % Chất béo % 5,36 Mầm 3,2 17,15 21,04 3,31 1,80 Xelluloz a % 5,98 Những chất khác, % 2,72 3,46 29,64 6,54 Tro % Để hạn chế ngăn cản tƣợng nẩy mầm trình bảo quản, cần khống chế yếu tố ảnh hƣởng đến khả nẩy mầm hạt: nƣớc, nhiệt độ, không khí,… Hạt nẩy mầm nhiệt độ dƣới không độ, nhiệt độ dƣơng hạt dễ nảy mầm Trong điều kiện bảo quản thông thƣờng, lƣợng không khí khối hạt đủ cho yêu cầu nảy mầm hạt Nhƣ nói độ ẩm hạt thấp yếu tố kìm hãm nảy mầm Trong điều kiện bảo quản thông thƣờng, có nƣớc rơi vào đống hạt (mái dột tƣợng ngƣng tụ nƣớc) xảy tƣợng nảy mầm phận Khi nẩy mầm hạt hô hấp mãnh liệt, toả nhiều lƣợng tổn thất chất khô rõ rệt Trong hạt giàu tinh bột, nẩy mầm trình thuỷ phân tinh bột thành đƣờng xảy mạnh, độ hoạt động enzim thuỷ phân protein tăng lên, đồng thời xảy trình phân huỷ chất béo Và cuối cấu tạo hạt bị thay đổi, tế bào phôi phát triển xuất mầm Nhƣ vậy, trình bảo quản hạt nảy mầm có ảnh hƣởng không tốt sau đây: - Tổn thất chất khô hạt - Nhiệt lƣợng thoát dẫn đến tăng nhiệt độ toàn khối hạt làm mãnh liệt thêm trình sống hạt - Giảm chất lƣợng hạt  Khối hạt bị hỏng 7.2.4 Quá trình gây đắng sản phẩm chế biến Quá trình gây đắng thƣờng xảy bảo quản bột gạo Sự gây đắng có liên quan chặt chẽ với biến đổi thành phần chất béo, hậu trình thuỷ 125 phân oxy hoá Quá trình gây đắng bột phụ thuộc vào điều kiện sau: chất lƣợng ban đầu bột, xâm nhập không khí, nhiệt độ bảo quản, độ xâm nhập tia sáng Bột chế biến từ hạt chất lƣợng khác có độ bền bảo quản không giống Bột chế biến từ hạt bị bốc nóng nảy mầm nhanh chóng bị đắng bột chế biến từ hạt có chất lƣợng bình thƣờng Vì hạt chất lƣợng có chứa nhiều axit béo tự do, enzim lipaza lipoxydaza dạng hoạt động, nên dễ xảy trình oxy hoá Khi bảo quản, lƣợng không khí xâm nhập vào khối bột oxy hoá gây đắng cho khối bột Khi nén chặt bột giảm khả gây đắng trình gây đắng phụ thuộc hai yếu tố chất lƣợng ban đầu bột nhiệt độ bảo quản Nhiệt độ cao làm trình gây đắng phát triển nhanh, đặc biệt nhiệt độ 30 – 350C, nhiệt độ vận tốc phản ứng oxy hoá thuỷ phân chất béo tăng Khác với trình sinh hóa khác, độ ẩm bột tăng có tác dụng kìm hãm trình oxy hóa chất béo gây đắng sản phẩm Vì độ ẩm cao ngăn cản xâm nhập oxy vào chất béo, không nên bảo quản bột độ ẩm cao, coi độ ẩm cao phƣơng án phòng tránh tƣợng gây đắng, điều kiện độ ẩm cao trình khác lại xảy mãnh liệt sản phẩm hỏng nguyên nhân khác Mặt khác, độ ẩm cao tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển làm hƣ hỏng sản phẩm cách nhanh chóng Tia nắng có tác dụng đẩy mạnh trình oxy hoá gây đắng sản phẩm Nếu bảo quản kho tối hoàn toàn tránh đƣợc tác hại Ngoài tỷ lệ lấy bột trình chế biến có quan hệ đến tƣợng gây đắng Nếu tỷ lệ lấy bột cao nghĩa bột chứa nhiều phần tử phôi hạt (trong phối chứa chất có tác dụng chống oxy hóa), nên loại bột bị đắng bột thƣợng hạng bột hạng Nếu trình gây đắng chớm xuất hiện, sản phẩm làm từ bột chƣa có vị đắng rõ rệt, nghĩa bột dùng đƣợc Khi thấy số axit chất béo tăng lên đột ngột dấu hiệu ban đầu trình gây đắng phải xử lý bột ngay, không nên kéo dài thời gian bảo quản Sản xuất bột gạo có giai đoạn chế biến nƣớc nhiệt tránh đƣợc tƣợng bị đắng thời gian bảo quản 7.2.5 Quá trình chín bột mì 126 Trong bảo quản bột mì thƣờng thấy chất lƣợng gluten chất lƣợng bánh thay đổi rõ rệt Chất lƣợng gluten chất lƣợng bánh nƣớng bột mì bảo quản – tuần đầu sau nghiền tăng lên rõ Gluten trở nên đàn hồi hơn, nhão hơn, dẻo chất lƣợng bánh nƣớng tốt hơn, thể tích bánh lớn bánh xốp Quá trình tăng chất lƣợng gluten chất lƣợng bánh nƣớng bảo quản đƣợc gọi chín bột mì Sự tăng chất lƣợng gluten chất lƣợng bánh nƣớng bột mì giai đoạn chín giải thích sau nghiền bột bắt đầu xảy trình thuỷ phân chất béo nhờ tác dụng enzim lipaza Các axit béo chƣa no tạo thành kết thuỷ phân (axit oleic, axit linoleic,…) có tác dụng mạnh mẽ đến protein gluten, làm gluten chặt hơn, mà gluten trở nên dẻo đàn hồi trƣớc Sau tuần đầu bảo quản bột mì trắng so với ban đầu, thành phần sắc tố caroten bị oxy hoá tạo thành chất không màu 7.3 NHỮNG BIẾN ĐỔI XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN HẠT LƢƠNG THỰC 7.3.1 Sự thay đổi thành phần hóa học hạt lƣơng thực trình chế biến gạo bột Qui trình công nghệ sản xuất loại gạo khâu làm tạp chất, sau xay (bóc vỏ) để tách trấu, xát để thu thành phẩm (gạo trắng) Tùy theo chất lƣợng nguyên liệu ban đầu, hiệu suất kỹ thuật thiết bị, mức độ hợp lý dây chuyền sản xuất, trình độ quản lý kỹ thuật kỹ sƣ công nhân mà chất lƣợng sản phẩm có chất lƣợng cao hay thấp khác Sau trình làm sạch, hàm lƣợng chất béo protein hạt lúa thực tế thay đổi, hàm lƣợng tro giảm loại bớt tạp chất khoáng việc tách bỏ râu dẫn đến hàm lƣợng xenluloza giảm Bảng 7-8: Sự thay đổi thành phần hóa học thóc trình làm Tên sản phẩm Hàm lƣợng, % theo chất khô Protein Chất béo Tro Xenluloza Thóc trƣớc làm 7,28 2,33 5,24 9,64 Thóc sau làm 7,25 2,33 5,06 9,43 Sau xay, trấu đƣợc tách ngƣời ta thu lấy gạo xay Thành phần hóa học gạo xay trấu nhƣ sau: Bảng 7-9: Thành phần hóa học sản phẩm sau xay 127 Tên sản phẩm Hàm lƣợng, % theo chất khô Protein Chất béo Tro Xenluloza Gạo xay nguyên 8,76 1,87 1,42 0,84 Tấm xay 8,56 1,88 1,63 1,221 Cám xay 11,48 9,40 11,85 19,09 Trấu 3,09 0,69 20,32 49,15 Xát gạo nhằm mục đích tách đến mức tối đa lớp vỏ quả, vỏ hạt alơrông Tùy theo cƣờng độ xát cao hay thấp mà thành phần hóa học gạo thành phẩm khác nhiều Bảng 7-10: Sự thay đổi thành phần hóa học gạo theo mức độ xát Tên sản phẩm Hàm lƣợng, % theo chất khô Protein Chất béo Tinh bột Gạo lật (xay) 8,6 – 10,1 1,5 – 2,0 76,8 – 82,5 1,32 – 1,70 0,86 – 1,60 Gạo xát lần 8,1 – 9,9 1,4 – 1,9 78,4 – 85,8 1,20 – 1,40 0,6 – 1,2 Gạo xát lần 7,9 – 9,6 1,3 – 1,6 80,0 – 87,1 1,10 – 1,26 0,5 – 1,1 Gạo xát lần 7,8 – 9,4 1,0 – 1,1 83,0 – 88,0 0,98 – 1,14 0,4 – 0,8 Gạo xát lần 7,7 – 9,3 0,7 – 0,9 84,5 – 89,0 0,70 – 0,98 0,2 – 0,5 Gạo xát lần 7,6 – 9,2 0,5 – 0,6 0,48 – 0,72 0,1 – 0,4 90,8 Tro Xenluloza Nhƣ vậy, gạo xát kỹ hàm lƣợng xenluloza thấp, độ tiêu hóa tăng lên Nhƣng trình xát loại lớp vỏ phần lớp alơrông nên hàm lƣợng protein chất béo gạo giảm Và đặc biệt hàm lƣợng vitamin giảm rõ rệt, trình xát hàm lƣợng vitamin 56 – 81% tùy theo loại gạo Để bảo quản ngô mảnh đƣợc lâu, dây chuyền sản xuất ngƣời ta cố gắng tách phôi nhiều tốt Phôi ngô chiếm 80% lƣợng chất béo toàn hạt Chất béo phôi ngô dễ bị oxy hóa thời gian bảo quản gây nên mùi ôi khét làm giảm chất lƣợng sản phẩm Trong ngô mảnh tách phôi tốt, chứa khoảng dƣới 1% chất béo Thành phần ngô mảnh chủ yếu tinh bột Bảng 7-11: Thành phần hóa học hạt ngô ngô mảnh Loại ngô Hàm lƣợng, % theo chất khô Protein Chất béo Tinh bột Tro Xenluloza Ngô hạt 11,30 7,20 64,20 1,05 2,05 Ngô mảnh 9,40 0,88 86,40 0,31 0,80 128 Quy trình kỹ thuật sản xuất bột thƣờng gồm ba công đoạn: làm tạp chất, làm ẩm hạt nghiền Tùy theo yêu cầu chất lƣợng thành phẩm mà dùng phƣơng pháp nghiền khác nhau: nghiền lần (không tách cám) nghiền nghiền nhiều lần (có tách cám) Nghiền lần thƣờng đƣợc thực loại cối nghiền máy nghiền búa Nghiền lần bột thu đƣợc có chất lƣợng Phƣơng pháp nghiền nhiều lần có hai dạng: nghiền đơn giản nghiền phức tạp Nghiền nhiều lần thƣờng đƣợc thực loại máy nghiền đôi trục Các dạng nghiền nhiều lần có thêm khâu làm giàu sản phẩm trung gian, tách riêng nội nhũ khỏi vỏ phôi, thu đƣợc nhiều loại bột có chất lƣợng khác Bảng 7- 12: Thành phần hóa học sản phẩm nghiền từ lúa mì (% chất khô) Tỷ lệ Tro Xenluloza Pentozan Tinh lấy bột % % % bột, % 100 1,74 1,51 6,42 Bột thƣợng hạng 10,14 0,47 0,13 Bột hạng 22,40 0,53 Bột hạng hai 47,50 Cám 18,40 Tên sản phẩm Hạt Chất béo, Gluten, % Ƣớt Khô protein 62,99 2,06 42,74 15,16 12,51 1,57 80,10 0,99 39,16 11,58 10,33 0,22 1,84 77,84 1,20 43,21 12,90 11,15 1,20 0,48 3,44 72,52 2,02 48,42 16,95 14,80 5,40 8,35 22,02 13,80 4,77 Không có Không có 16,17 % 7.3.2 Những biến đổi hóa sinh trình chế biến nƣớc nhiệt loại hạt lƣơng thực Trong trình chế biến nƣớc nhiệt, tính chất hạt lƣơng thực bị biến đổi mặt hóa lý lẫn sinh hóa Vỏ hạt mì dai so với nội nhũ, dễ tách vỏ hơn, tỷ lệ lấy bột đƣợc nâng cao chất lƣợng bột mì tốt Bảng 7-13: Sự thay đổi chất lượng bột mì chế biến nước nhiệt Tên sản phẩm Độ tro Chất lƣợng gluten Độ hoạt Khả Thể tích Màu sắc bột, Độ căng Thời động tạo khí bánh, bột % riêng, gian đo diastaza, bột nhào, ml/100g (đơn vị cm/phút độ dẻo, maltoza/10g ml/100g bột bột sắc kế) phút bột Bột bình thƣờng độ ẩm 12,9% 0,95 1,60 48 212,5 1562 325 63 Bột qua chế biến nƣớc nhiệt 0,78 1,66 40 160,0 1296 377 41 theo phƣơng pháp lạnh với độ ẩm 16,5% 129 Bột qua chế biến nƣớc nhiệt 0,70 1,00 55 152,5 1276 387 35 theo phƣơng pháp nóng với độ ẩm 16,5% nhiệt độ 500C, thời gian 45 phút Thóc qua chế biến nƣớc nhiệt đem xay xát tỷ lệ thu hồi gạo thành phẩm tăng 2,5 – 4,0%, tỷ lệ giảm rõ rệt (3,5 – 17,0%) Ngoài thóc đồ dễ xay (bóc vỏ) nhiều so với thóc chƣa đồ Ngƣời ta thấy sau trình chế biến nƣớc nhiệt, xếp hình dạng hạt tinh bột tế bào bị thay đổi Trong hạt lúa chƣa đồ, hạt tinh bột xếp không thứ tự, hạt tinh bột với có khe hở lớn bên cạnh hạt tinh bột đa diện có lác đác hạt tròn bầu dục Trong tế bào hạt lúa qua chế biến nƣớc nhiệt (P = 0,5.105N/m2  = phút) hạt tinh bột đƣợc nằm thứ tự khít với hơn, ngƣời ta thấy rõ hạt tinh bột gạo đƣợc xếp thành chùm Trong trƣờng hợp đồ lúa với áp suất cao (P = 2,0.105N/m2  = phút) hạt tinh bột bị vỡ hình dạng ban đầu Trong trình chế biến nƣớc nhiệt, số vitamin phân bố lớp hạt đƣợc chuyển dịch dần vào nội nhũ Do hàm lƣợng vitamin gạo đồ tăng lên so với gạo thƣờng Do hồ hóa tinh bột biến tính protein nên hạt gạo đồ hút nƣớc gạo thƣờng Dƣới tác dụng cảu nhiệt độ cao hấp lúa, men hạt bị tiêu diệt nên gạo đồ có khả bảo quản lâu gạo chƣa đồ Cũng hồ hóa tinh bột trình đồ thóc mà độ dính hồ tinh bột gạo đồ giảm xuống Thời gian nấu cơm gạo đồ giảm đƣợc 30% cơm nở nhiều so với gạo thƣờng Bảng 7-14: Sự thay đổi tính chất gạo đồ Giống lúa Tám thơm Mộc tuyền Nếp Chế độ gia nhiệt Áp suất hơi, Thời gian, P.10 N/m phút 0 1,0 12 0 1,0 12 0 1,0 12 Độ dính hồ tinh bột, N.giây/m2 1225.10-6 1136.10-6 1156.10-6 1127.10-6 1333.10-6 1176.10-6 Thời gian nấu cơm, phút Độ nở cơm 27 – 30 18 – 21 27 – 30 18 – 21 27 – 30 21 – 24 3,76 5,26 4,11 5,86 3,80 5,00 Một nhƣợc điểm phƣơng pháp chế biến nƣớc nhiệt hạt gạo đồ bị sẫm màu Đó phản ứng tạo thành hợp chất melanoidin trình chế biến nƣớc nhiệt Áp suất cao, thời gian lâu màu hạt gạo sẫm lại 7.3.3 Những biến đổi hoá sinh hạt gạo trình nấu 130 7.3.3.1 Sự hút nƣớc trƣơng nở Trong trình nấu, tác dụng đồng thời nƣớc nhiệt mà hạt gạo hút nƣớc mạnh Vận tốc hút nƣớc cấu tử thành phần khác Kết cuối hạt gạo trƣơng nở, có cấu trúc mềm dần Độ mềm hạt gạo phụ thuộc vào lƣợng nƣớc thời gian nấu Lƣợng nƣớc hạt gạo hút vào phụ thuộc nhiệt độ nƣớc thời gian nấu 7.3.3.2 Sự hồ hoá tinh bột gạo Hạt gạo mềm tăng độ dẻo sau nấu Dƣới tác dụng nhiệt độ cao, với lƣợng nƣớc mức độ phân tử tinh bột bị hồ hoá Độ dẻo tăng lên rõ rệt Các phần tử tinh bột trƣơng nở tách xa theo thời gian chịu tác dụng nhiệt độ cao Nhiệt độ hồ hoá số loại ngũ cốc Đại mạch :61 Ngô :65 – 75 Gạo :70 – 80 Sắn khô :62 - 74 7.3.3.3 Sự khuếch tán số chất hoà tan môi trƣờng nấu Các chất có khả hoà tan môi trƣờng nƣớc khuếch tán vào môi trƣờng nấu Thời gian nấu kéo dài hàm lƣợng chất hoà tan tăng dần Trong giai đoạn đầu trình nấu, ham ẩm phần phía hạt gạo thấp phía nên số chất hoà tan có xu hƣớng vào phía trong, sau trình xảy theo chiều ngƣợc lại, chất hoà tan vào môi trƣờng nấu CÂU HỎI CHƢƠNG Bản chất trình lên men? Các thành phần dinh dƣỡng thiết yếu cho trình lên men? Hãy cho biết yếu tố khách quan ảnh hƣởng đến trình lên men? Nêu cấu tạo thành phần hoá học số ngũ cốc tiêu biểu? Trình bày trình hô hấp hạt xảy bảo quản? Thế gọi trình chín sau thu hoạch? Sự nảy mầm hạt bảo quản ảnh hƣởng nhƣ đến chất lƣợng hạt? Trình bày biến đổi hoá sinh hạt gạo xảy trình nấu? 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Ngọc Tú (chủ biên) Hoá sinh học công nghiệp Nhà xuất khoa học kỹ thuật 1998 Trần Thị Áng Bộ giáo dục đào tạo Hoá sinh học Nhà xuất giáo dục 2001 Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng Hoá sinh học Nhà xuất giáo dục 2004 Nguyễn thị Tuyết, Sở giáo dục đào tạo Hà Nội, giáo trình thƣơng phẩm hàng thực phẩm, Nhà xuất Hà nội, 2005 TS Nguyễn Xuân Phƣơng- TSKH Nguyễn Văn Thoa Cơ sở lý thuyết kỹ thuật sản xuất thực phẩm Nhà xuất giáo dục 2005 PGS.TS Nguyễn Đình Thƣởng- TS Nguyễn Thanh Hằng Công nghệ sản xuất kiểm tra cồn etylic Nhà xuất khoa học kỹ thuật- 2000 Hoàng Đình Hoà Công nghệ sản xuất malt bia Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội – 2000 TS Nông Thế Cận Thực phẩm dinh dƣỡng Nhà xuất Nông nghiệp Hà Nội- 2005 Vũ Kim Bảng – Đặng Hùng – Lê Khắc Thận Bài giảng hóa sinh NXBĐH GDCN Hà nội 1991 10 Lê Doãn Diên Hóa sinh thực vật.NXBNN.Hà nội 1993 11 Võ Văn Quang Bài giảng sinh hóa thực vật Đại học Nông lâm Huế -1996 12 Ngô Xuân Mạnh (chủ biên) Giáo trình hóa sinh thực vật Nhà xuất Nông nghiệp Hà nội 2006 132 MỤC LỤC BÀI MỞ ĐẦU I Đối tƣợng, lƣợc sử phát triển hoá sinh II Hoá sinh Việt Nam III Một số phƣơng pháp nghiên cứu hoá sinh CHƢƠNG 1: PROTEIN 1.1 KHÁI NIỆM, VAI TRÕ, GIÁ TRỊ CỦA PROTEIN TRONG ĐỜI SỐNG VÀ TRONG CHẾ BIẾN LƢƠNG THỰC 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Vai trò sinh học protein 1.1.3 Giá trị dinh dƣỡng protein 1.1.4 Vai trò protein công nghệ thực phẩm 1.2 CẤU TẠO PHÂN TỬ PROTEIN 1.2.1 Thành phần nguyên tố protein 1.2.2 Đơn vị cấu tạo sở protein 1.2.3 Các mức cấu trúc protein 14 1.3 TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA PROTEIN 25 1.3.1 Khối lƣợng hình dạng phân tử protein 25 1.3.2 Tính chất lƣỡng tính axit amin protein 26 1.3.3 Tính kỵ nƣớc (hay ƣa béo) protein 27 1.3.4 Tính chất dung dịch keo protein, kết tủa protein 28 1.3.5 Sự biến tính protein 29 1.4 CÁC BIẾN ĐỔI CỦA PROTEIN CÓ ỨNG DỤNG VÀO CHẾ BIẾN LƢƠNG THỰC 31 1.4.1 Khả tạo gel protein 31 1.4.2 Khả tạo bột nhão 32 1.4.3 Khả tạo màng 32 1.4.4 Khả nhũ hoá 32 1.4.5 Khả tạo bọt 32 1.4.6 Khả cố định mùi 33 1.5 CÁC BIẾN ĐỔI CỦA PROTEIN TRONG CHẾ BIẾN VÀ TRONG BẢO QUẢN 33 1.5.1 Biến đổi nhiệt 33 1.5.2 Biến đổi enzim 33 CÂU HỎI CHƢƠNG 34 CHƢƠNG 2: GLUXIT 35 2.1 KHÁI NIỆM, VAI TRÕ CỦA GLUXIT 35 2.1.1 Khái niệm 35 2.1.2 Vai trò gluxit thể sống 35 2.1.3 Vai trò gluxit công nghệ thực phẩm 36 2.2 PHÂN LOẠI GLUXIT 36 2.2.1 Monosacarit 36 2.2.2 Polysacarit 48 CÂU HỎI CHƢƠNG 57 133 CHƢƠNG 3: LIPIT 58 3.1 KHÁI NIỆM, VAI TRÕ CỦA LIPIT TRONG ĐỜI SỐNG VÀ SẢN XUẤT 58 3.2 PHÂN LOẠI LIPIT 58 3.2.1 Lipit đơn giản 59 3.2.2 Lipit phức tạp 67 3.3 KHẢ NĂNG CHUYỂN HOÁ CỦA LIPIT (sự ôi hoá ) 71 3.3.1 Ôi hóa phản ứng thuỷ phân 71 3.3.2 Ôi hoá phản ứng oxy hoá khử 71 3.4 CÁC CHỈ SỐ CHẤT LƢỢNG CỦA LIPIT 75 CÂU HỎI CHƢƠNG 76 CHƢƠNG IV: ENZIM 77 4.1 CẤU TẠO HOÁ HỌC CỦA ENZIM 77 4.1.1 Bản chất protein enzim 77 4.1.2 Trung tâm hoạt động enzim 78 4.2 TÍNH CHẤT CỦA ENZIM 79 4.2.1 Cƣờng lực xúc tác 79 4.2.2 Tính đặc hiệu enzim 80 4.3 CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA ENZIM 81 4.4 CÁCH GỌI TÊN VÀ PHÂN LOẠI ENZIM 82 4.4.1 Cách gọi tên 82 4.4.2 Phân loại enzim 82 4.5 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN VẬN TỐC PHẢN ỨNG ENZIM 82 4.5.1 Nồng độ enzim 82 4.5.2 Nồng độ chất 83 4.5.3 Ảnh hƣởng chất kìm hãm 85 4.5.4 Các chất hoạt hoá 88 4.5.5 Nhiệt độ 88 4.5.6 pH môi trƣờng 88 4.6 ỨNG DỤNG CỦA ENZIM 89 CÂU HỎI CHƢƠNG 90 CHƢƠNG V : VITAMIN – CÁC CHẤT KHOÁNG 91 5.1 VITAMIN 91 5.1.1 Vai trò, ý nghĩa vitamin 91 5.1.2 Phân loại vitamin 92 5.2 CHẤT KHOÁNG 102 5.2.1 Vai trò, ý nghĩa chất khoáng 102 5.2.2 Phân loại chất khoáng 103 CÂU HỎI CHƢƠNG 106 CHƢƠNG VI: CÁC CHẤT MÀU VÀ CHẤT THƠM TRONG THỰC PHẨM 107 6.1 CÁC CHẤT MÀU 107 6.1.1 Ý nghĩa chất màu 107 6.1.2 Các chất màu tự nhiên 107 6.1.3 Các chất màu hình thành trình gia công chế biến 112 6.2 CÁC CHẤT THƠM 114 134 6.2.1 Ý nghĩa chất thơm 114 6.2.2 Các chất thơm tự nhiên 115 6.2.3 Các chất thơm hình thành nên trình gia công chế biến 119 6.2.4 Sự tạo hình thơm 119 CÂU HỎI CHƢƠNG 120 CHƢƠNG VII: HÓA SINH HỌC CÁC QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN CHẾ BIẾN THỰC PHẨM 121 7.1 SƠ LƢỢC VỀ CẤU TẠO VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA MỘT SỐ LOẠI NGŨ CỐC 121 7.1.1 Vỏ 121 7.1.2 Lớp alơrông nội nhũ 121 7.1.3 Phôi 121 7.1.4 Thành phần hóa học 122 7.2 CÁC BIẾN ĐỔI SINH LÝ CỦA HẠT NGŨ CỐC VÀ CỦA CÁC SẢN PHẨM ĐÃ CHẾ BIẾN TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN 123 7.2.1 Sự hô hấp hạt ngũ cốc 123 7.2.2 Quá trình chín sau thu hoạch 124 7.2.3 Sự nẩy mầm hạt bảo quản 124 7.2.4 Quá trình gây đắng sản phẩm chế biến 125 7.2.5 Quá trình chín bột mì 126 7.3 NHỮNG BIẾN ĐỔI XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN HẠT LƢƠNG THỰC127 7.3.1 Sự thay đổi thành phần hóa học hạt trình chế biến gạo,bột ………….127 7.3.2 Những biến đổi hóa sinh trình chế biến nƣớc nhiệt loại hạt lƣơng thực 129 7.3.3 Những biến đổi hoá sinh hạt gạo trình nấu 130 CÂU HỎI CHƢƠNG 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO 132 135 [...]... họ hàng và lịch sử tiến hoá của loài + Là cơ sở để xác lập cấu trúc không gian của protein, đồng thời quyết định hoạt tính sinh học của nó Khi thay đổi trình tự các axit amin trên mạch polypeptit sẽ dẫn đến thay đổi hoạt tính sinh học, thay đổi chức năng của tế bào và mô Ví dụ: Trình tự axit amin trên mạch  của hemoglobin ngƣời bình thƣờng (HbA), ngƣời mắc bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm (HbS) chỉ... những biến đổi của protein trong quá trình gia nhiệt, tuỳ mức độ gia nhiệt mà chất lƣợng sản phẩm có thể tốt lên hoặc xấu đi 1.5.2 Biến đổi do enzim Trong quá trình bảo quản các thực phẩm giầu protein thƣờng xảy ra hiện tƣợng ôi thối làm mất giá trị dinh dƣỡng của thực phẩm Nguyên nhân gây ra hiện tƣợng trên là do tác dụng của enzim có sẵn trong thực phẩm cũng nhƣ của vi sinh vật xâm nhập từ môi trƣờng... protein không hoà tan trong nƣớc, hoà tan trong dung môi hữu cơ thì các axit amin kỵ nƣớc (lipoprotein) lại phân bố ở trên bề mặt phân tử Hình 1-10: Trình tự axit amin của ribonucleaza bò Phân tử có chứa bốn cầu disunfit Thực tế cho thấy rằng cấu trúc bậc nhất hay trình tự sắp xếp các gốc axit amin trong mạch polypeptit, chứa những thông tin cần thiết để hình thành cấu trúc bậc ba 23 Hình 1-11: Cấu trúc bậc... thành các „phần dƣới đơn vị‟ Khi phân ly, hoạt tính sinh học của protein sẽ thay đổi hoặc mất hoàn toàn Hình 1.7 Cấu trúc bậc ba của mioglobin Hình 1-12:Cấu trúc bậc bốn của hemoglobin 24 Hình 1-13: Cấu trúc bậc bốn của Lysozyme, Flavodoxin và Cytochromec 1.3 TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA PROTEIN Tính chất của protein phụ thuộc vào thành phần, số lƣợng và trình tự sắp xếp các gốc axit amin trong phân tử của... Một số hợp chất có mùi cố định vào protein bằng liên kết đồng hoá trị Ví dụ, cố định các chất sinh mùi là aldehyt hay xeton vào nhóm -NH2 của protein, hoặc đính chất bay hơi có nhóm -NH2 vào nhóm cacboxyl của protein 1.5 CÁC BIẾN ĐỔI CỦA PROTEIN TRONG CHẾ BIẾN VÀ TRONG BẢO QUẢN 1.5.1 Biến đổi do nhiệt Trong quá trình gia công kỹ thuật các nguyên liệu giàu protein, bên cạnh những biến đổi có định hƣớng... nhiều, do trong phân tử protein có các đoạn peptit giống nhau hoặc gần giống nhau - Cấu trúc bậc một của protein là số lƣợng và trình tự sắp xếp của các axit amin tạo thành mạch polypeptit Các axit amin trong chuỗi polipeptit đƣợc nối với nhau bởi các liên kết peptit (liên kết cộng hóa trị) Hình 1-2: Cấu trúc bậc 1 của Lizozyme và insuline 16 Hình 1-1 : Mô hình cấu trúc bậc một của protein Cấu trúc bậc... tách một protein ra khỏi hỗn hợp của chúng? 13 Hãy trình bày các tác nhân gây biến tính protein? 14 Hãy cho biết những biến đổi của protein có ứng dụng vào công nghệ thực phẩm? 15 Các sản phẩm nhƣ giò lụa, phomat, bánh mỳ,… đƣợc tạo thành nhờ khả năng gì của protein? Giải thích? 16 Hãy cho biết những biến đổi không mong muốn của protein trong quá trình sản xuất và bảo quản thực phẩm? Cho các ví dụ... chủ yếu của cơ thể, 60% năng lƣợng cho các quá trình sống là từ gluxit, 1 g gluxit cung cấp 4,1 kcal, gluxit hoà tan tốt trong nƣớc, môi trƣờng cho các phản ứng xảy ra trong cơ thể Gluxit có vai trò tạo cấu trúc, tạo hình (xenluloza), ngoài ra gluxit có vai trò bảo vệ (mucopolysacarit) và góp phần tạo cho tế bào có đƣợc các tƣơng tác đặc hiệu Hình 2-1: Quá trình quang hợp của cây xanh 35 2.1.3 Vai trò... tƣơng tác Vander Waals, liên kết không phân cực và liên kết hydro Do đó phân tử protein có thể cuộn lại trong không gian theo một thể thức nhất định Cấu trúc bậc ba có vai trò quan trọng đối với hoạt tính sinh học của protein Nhiều protein tan trong nƣớc và protein có hoạt tính xúc tác thƣờng có dạng hình cầu Khi đó mạch polypeptit cuộn chặt lại, các gốc axit amin kỵ nƣớc quay vao trong, còn các gốc axit... tố nào? Đơn vị cấu tạo cơ sở của protein? 4 Theo quan điểm hoá học, các axit amin đƣợc chia thành mấy nhóm? Đặc điểm của từng nhóm? 5 Thế nào là axit amin không thay thế và tầm quan trọng của chúng? 6 Trình bày liên kết peptit và cấu trúc bậc nhất của protein? Cấu trúc bậc nhất có ý nghĩa gì? 7 Liên kết hydro đƣợc tạo bởi các nhóm hoá học nào? Có sự khác nhau gì giữa kiểu cấu trúc xoắn  và cấu trúc ... triển hoá sinh Hoá sinh học môn khoa học nghiên cứu sống mức độ phân tử: cấu tạo hoá học phân tử sinh chất (Tĩnh hoá sinh) , trình chuyển hoá chất tế bào thể sống (Động hoá sinh) , sở hoá học trình. .. xúc tác sinh học, đề chế trình tổng hợp protein, axit nucleic chế điều hoà trình sinh tổng hợp Trong 20 năm gần tổng hợp số protein có hoạt tính sinh học phương pháp hoá học, công nghệ sinh học... số protein có chức điều hoà trình truyền thông tin di truyền, điều hoà trình trao đổi chất Ở vi khuẩn, điều hoà trình biểu gen nhờ protein reprexơ làm ngừng trình sinh tổng hợp enzim gen tƣơng