Hợp chất hữu cơProtein, lipid, glucid, enzym, vitamin, acid nucleic, … Sự phân bố các chất này khác nhau giữa động vật và thực vật Hợp chất hữu cơ Protein Glucid Lipid Acid nucleic THÀN
Trang 1HÓA SINH THỰC PHẨM
PHẦN MỞ ĐẦU
Tôn Nữ Minh Nguyệt – ĐHBK TPHCM
Trang 2Phân bố các nguyên tố
Không đồng đều, có 3 loại theo hàm lượng %
1 Các nguyên tố đa lượng : >10 -5 (99% khối lượng cơ thể sinh vật)
C, H, O, N, S, P ,Cl, Ca, Na, K, Mg, Fe, Zn
2 Nguyên tố vi lượng : 10 -8 – 10 -5 (1% còn lại)
Cu, Co, Mo, B, F, Cr, I, Mn, Al, Si, Sn, Ni
3 Nguyên tố siêu vi lượng: < 10-8
Hg, Au, U, Ra, Se, Vd
THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA SINH VẬT
Thành phần nguyên tố
Cơ thể sống được cấu tạo từ khoảng 30 loại nguyên tố
Đa số là những nguyên tố có phân tử lượng thấp
4 nguyên tố chủ yếu có hàm lượng lớn nhất là C, H, O, N
Trang 3THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CHẤT SỐNG
Chất khô không hòa tan: lipid, protein,…
Trang 4 Chiếm 2 – 6% chất khô
Muối Ca , Na, K , Cl , PO 4 , hoặc ở dạng acid HCl (ở dạ
dày)
Có hai chức năng chính:
THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CHẤT SỐNG Hợp chất vô cơ (các chất khoáng)
Chức năng cấu trúc
Canxi , photpho: tạo khung xương
Fluor : tạo ngà răng , men răng
Chức năng điều hòa các hoạt động sống
Zn: có ảnh hưởng đến hormon Insulin (bệnh bướu cổ)
Cu: tham gia vào thành phần các enzym oxy hóa,
Fe: Tham gia vào thành phần Hemoglobin trong máu
Trang 5Hợp chất hữu cơ
Protein, lipid, glucid, enzym, vitamin, acid nucleic, …
Sự phân bố các chất này khác nhau giữa động vật và thực vật
Hợp chất hữu cơ Protein Glucid Lipid Acid nucleic
THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CHẤT SỐNG
Trang 6Nguyên liệu chính của các loại thực phẩm
Động vật: gà vịt, heo bò, cá tôm,…
Thực vật: rau cải, cây lương thực, các loại quả,…
Vi sinh vật: thạch dừa, yaourt,…
Thành phần hóa học của thực phẩm
Nước,
Protein, glucid, lipid, …
Khoáng, vitamin, màu, mùi,…
Phụ gia: tách từ các nguyên liệu tự nhiên
một số rất ít là những chất tổng hợp
tạo chất lượng (tạo mùi vị, màu sắc, cấu trúc,…), tạo giá trị dinh dưỡng (protein, glucid, lipid, vitamin,…) chất bảo quản (chống VSV, chống oxy hóa,…
THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA THỰC PHẨM
Trang 7HÓA SINH THỰC PHẨM
CHƯƠNG 1
NƯỚC
Tôn Nữ Minh Nguyệt – ĐHBK TPHCM
Trang 8 Tham gia vào thành phần cấu trúc của tế bào: liên kết với
các polime sinh học tạo thành dịch tế bào
phản ứng hóa học
nước ở các gian bào
vật có hại ra khỏi cơ thể (thận)
hơn 12 % so vơí khối lượng cơ thể
VAI TRÒ CỦA NƯỚC
Vai trò sinh học
Trang 9VAI TRÒ CỦA NƯỚC
Vai trò trong sản xuất TP
1 Nước là thành phần chính của hầu hết các nguyên liệu
trong sản xuất thực phẩm
Thịt bò, nguyên liệu, Thịt gà, các loại, không có da Cá, phần thịt
53 – 60
50 – 70 74
65 – 81
Táo, đào, cam, bưởi Đại hoàng, dâu, cà chua
80 – 85 90
90 – 95
Ccải đg, broccoli, cà rốt, kh tây Măng tây, đậu, cbắp, bông cải
74 – 80
85 – 90
90 – 95 Lương
thực
Lúa Ngũ cốc
13 – 14
16 -17
Trang 10VAI TRÒ CỦA NƯỚC
Vai trò trong sản xuất TP
3 Tạo sản phẩm, xử lý sản phẩm
Nguyên liệu chính: bia, nước giải khát,…
Tham gia phản ứng: phản ứng thuỷ phân,…
Thực hiện quá trình sinh học: lên men, nẩy mầm,…
Tăng chất lượng sản phẩm: độ bóng, độ dai, độ mịn,…
4 Đốt nóng, làm lạnh các thiết bị, là chất tải nhiệt trong nồi 2 vỏ, nồi thanh trùng, nồi hấp
Trang 11VAI TRÒ CỦA NƯỚC
Vai trò trong sản xuất TP
80 – 90
40 – 50
15 – 40
16 – 18 0
Bánh mì Bánh trung thu Biscuit
Mì sợi khô
Mì ăn liền Bún tươi Bột ngũ cốc Hạt cà phê rang Mật ong
Trang 12 Công thức phân tử : H 2 O (M=18)
Các đám mây điện tử của O và H tạo thành dạng tứ diện,
có độ phân cực mạnh.
O và 2H tạo thành 1 tam giác cân đỉnh là O Góc tạo
thành giữa O và 2H là 104.5o
Khoảng cách liên kết O – H là 0,96 A o
CẤU TẠO PHÂN TỬ NƯỚC
Dạng đơn phân
Trang 13CẤU TẠO PHÂN TỬ NƯỚC
Liên kết hydro
Liên kết hydro là liên kết yếu
Số lượng rất lớn
Năng lượng cắt đứt liên kết Hydro là 25 KJ/mol
B là các nguyên tử có độ âm điện cao như F, Cl, N,…
Trang 14CẤU TẠO PHÂN TỬ NƯỚC
Liên hợp phân tử nước
Công thức: [H 2 O]n với n = 1,2,3,4,…
Tạo thành do liên kết hydro giữa các phân tử nước
Một phân tử nước có thể gắn với tối đa 4 phân tử nước khác tạo nên cấu trúc tứ diện
Trang 15CẤU TẠO PHÂN TỬ NƯỚC
Liên hợp phân tử nước
Quá trình tạo liên hợp nước - hydrat hóa nước
Quá trình tách liên hợp nước - dehydrat hóa nước
Hai quá trình này xảy ra đồng thời, túy vào trạng thái nước
Các yếu tố ảnh hưởng đến
quá trình liên hợp nước
Nhiệt độ làm thay đổi tốc độ dao động của các phân tử nước
Các chất điện ly Na+, K+,Cl- có thể tạo liên kết Hydro với nước
Các chất khg phân cực làm giảm chuyển dộng nhiệt của ptử nước
Trang 16CẤU TẠO PHÂN TỬ NƯỚC
Trạng thái tồn tại của nước
Lỏng: 0 – 100 o C (V mL) hydrat hóa dehydrat hóa
100 o C nước sôi các phân tử nước ở dạng đơn phân
Khí: Tại điểm hóa hơi (100oC) dạng đơn phân (P atm)
Rắn: Tại điểm đông đặc (0 o C) dạng liên hợp
Dao đg nhiệt giảm tối đa, mức độ hydrat hóa đạt tối đa Mỗi phân tử H 2 O đều liên kết với 4 phân tử H 2 O khác Cấu trúc tinh thể của nước đá: tứ diện đều và cấu trúc rỗng
Trang 17Tính chất vật lý
Nước có tính chất đặc biệt hơn các chất khác vì có cấu trúc
rỗng, tồn tại liên kết hydro giữa các phân tử và các dạng
liên hợp nước tạo cấu trúc bậc cao.
Nước là dung môi trơ về mặt hóa học, có độ nhớt thấp.
Độ phân cực cao nên có thể hòa tan nhiều chất khác nhau.
Trong khoảng nhiệt độ từ 0 – 4 o C, tỷ trọng của nước biến
đổi không giống các chất khác, tỷ trọng nước lỏng ở 0oC
(0,9998g/mL) lớn hơn tỷ trọng nước đá ở 0oC (0,9168g/mL)
TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC
Trang 18Tính chất Giá trị Khối lượng phân tử
Điểm nóng chảy (1atm)
Điểm sôi (1atm)
Nhiệt độ tới hạn
Aùp suất tới hạn
Cân bằng Eutecti
Năng lượng hoá lỏng (0 O C)
Năng lượng hoá hơi (100 O C)
Nội năng
18,0153 0,000 o C 100,000 o C 273,99 o C 218,6 atm 0,01 o C - 4,589 atm 6,012 KJ/mol
40,657 KJ/mol 50,91 KJ/mol 20 O C 0 O C (Nước) 0 O C (đá) - 20 O C (đá) Tỷ trọng [g/mL]
Độ nhớt [Pa.s]
Sức căng bề mặt với kk [N/m]
Aùp suất hơi [kPa]
Nhiệt dung riêng [J/g độK]
Độ dẫn nhiệt [W/m độK]
Nhiệt khuếch tán [m 2 /s]
Hằng số điện môi
0.99821 1,002 10 -3
72,75 10 -3
2,3388 4,1818 0,5984 1,4 10 -7
80,20
0.99984 1,793 10 -3
75,64 10 -3
0,6113 4,2176 0,5610 1,3 10 -7
87,90
0.9168 - - 0,6113 2,1009 2,240 11,7 10 -7
-90
0.9193 - - 0,103 1,9544 2,433 11,8 10 -7
-98
TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC Tính chất vật lý
Trang 19TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC Các kiểu liên kết của nước
Liên kết hóa học
Liên kết ion : Ca2+ +
2COO-Liên kết phân tử: CuSO4.5H2O, C6H12O6.H2O
Nước trong liên kết hóa học bền và không mất đi trong quá
trình xử lý, chiếm khoảng 4-6% lượng nước
Trang 20TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC Các kiểu liên kết của nước
Liên kết hóa lý
Nước hấp phụ: polymer sinh học (thành phần của TP) dễ hấp phụ nước lên bề mặt phân tử của mình hình thành một lớp nước hydrat hóa
Nước thẩm thấu kết cấu: vì sự chênh lệch áp suất thẩm thấu, nước sẽ thẩm thấu vào mạng gel của TP
Lượng nước này chiếm khoảng 10-25% tổng lượng nước trong vật liệu, năng lượng để tách ra nhưng dễ tách hơn lượng nước liên kết hóa học
Trang 21TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC Các kiểu liên kết của nước
Liên kết vật lý
Nước mao quản: Do chênh lệch áp suất thủy tĩnh nước
tự do bên ngoài sẽ bị hút vào các ống mao dẫn.
Nưóc thấm ướt bề mặt: Nước cơ học, là lượng nước dư
bao phủ toàn bộ bề mặt vật liệu, đây chính là dung môi
của các dung dịch nước
Lượng nước ở dạng liên kết này chiếm 70 - 80% tổng hàm
lượng nước và rất dễ bị tách ra trong quá trình sấy Đó là
nước ở dạng tự do.
Trang 22HOẠT TÍNH NƯỚC
(aw : water activity)
hòa của dung dịch và dung môi
Biểu thức Raoult để tính hoạt tính nước:
hơi bão hòa phía trên bề mặt thực phẩm và áp suất hơi bão hòa của nước nguyên chất
P < P 0 nên aw < 1
Trang 23HOẠT TÍNH NƯỚC
(aw : water activity)
phẩm = % nước tự do trong toàn bộ khối lượng sản phẩm
thực phẩm (đo bằng phương pháp sấy tới khối lượng
không đổi.
Hoạt tính nước liên hệ với độ ẩm tương đối ở trạng thái
cân bằng (W%) theo công thức sau:
Trang 24HOẠT TÍNH NƯỚC
(aw : water activity)
Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến công
nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm
Trang 25HOẠT TÍNH NƯỚC
(aw : water activity)
Cho dòng khí có độ ẩm tương đối xác định đi qua vật liệu cần điều chỉnh hoạt độ nước
Sấy: đây là cách cổ điển, nâng nhiệt độ lên làm bay hơi nước Tuy nhiên không phải sản phẩm nào cũng có thể gia nhiệt được, nhiệt độ sẽ làm thay đổi chất lượng sản phẩm
Bổ sung các chất có khả năng hydrat hóa cao: Glucid, protein,
… các chất này sẽ kết hợp và giữ lấy lượng nước tự do làm aw giảm xuống
Các phương pháp giảm hoạt tính nước
để bảo quản thực phẩm