Nguyên lý bảo quản và chế biến thực phẩm

Phụ lục TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH KHOA NÔNG NGHIỆP – THỦY SẢN TÀI LIỆU GIẢNG DẠY MÔN NGUYÊN LÝ BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM GV biên soạn: Phạm Bảo Nguyên Trà Vinh, 2017 Lưu hành nội MỤC LỤC CHƢƠNG XÁC ĐỊNH CÁC KHÁI NIỆM VỀ THỰC PHẨM 1.1 Quan niệm thực phẩm 1.2 Quan niệm thực phẩm phi thực phẩm: 1.3 Khái niệm bảo quản thực phẩm: CHƢƠNG XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN VÀ SỰ BIẾN ĐỔI CỦA CHÚNG TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM 2.1 Nƣớc 2.1.1 Vai trò tác dụng nƣớc đời sống sản xuất thực phẩm 2.1.2 Hàm lƣợng trạng thái nƣớc sản phẩm thực phẩm 2.1.3 Hoạt độ nƣớc 2.1.4 Ảnh hƣởng hoạt độ nƣớc đến tính chất biến đổi chất lƣợng sản phẩm thực phẩm 2.1.5 Ảnh hƣởng hoạt độ nƣớc đến cấu trúc trạng thái sản phẩm thực phẩm 2.2 Protein 2.2.1 Thành phần cấu tạo protein 2.2.2 Phân loại protein theo thành phần hóa học 10 2.2.3 Tính chất lý hóa protein 11 2.2.4 Vai trò sinh học protein 11 2.2.5 Vai trò giá trị protein dinh dƣỡng 12 2.2.6 Hàm lƣợng protein nông sản phẩm 12 2.2.7 Vai trò protein công nghệ thực phẩm 13 2.2.8 Biến đổi protein công nghệ thực phẩm 17 2.3 Glucid 18 2.3.1 Cấu trúc, tính chất lý hóa vai trò glucid dinh dƣỡng 18 2.3.2 Vai trò sinh học glucid 21 i 2.3.3 Vai trò glucid công nghệ thực phẩm 21 2.3.4 Thành phần hàm lƣợng glucid số nông sản thực phẩm 21 2.3.5 Biến đổi glucid công nghệ thực phẩm 22 2.4 Lipit 23 2.4.1 Cấu trúc tính chất lý hóa 23 2.4.2 Thành phần hàm lƣợng lipit số nông sản phẩm 23 2.4.3 Vai trò giá trị lipit dinh dƣỡng ngƣời 25 2.4.4 Vai trò sinh học acid béo chƣa no cần thiết 25 2.4.5 Giá trị dinh dƣỡng chất béo 26 2.4.6 Biến đổi lipit công nghệ thực phẩm, trình tự oxy hóa chất béo, chống oxy hóa chất béo 26 2.5 Vitamin 30 2.5.1 Các vitamin tan chất béo 30 2.5.2 Các vitamin tan nƣớc 32 2.6 Chất khoáng 33 2.6.1 Nguồn chất khoáng thực phẩm 33 2.6.2 Vai trò chất khoáng thể 34 2.7 Acid hữu 34 2.8 Enzyme 35 2.8.1 Phân loại enzyme 35 2.8.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt tính enzyme 36 2.9 Chất màu 40 2.10 Chất thơm 40 CHƢƠNG XÁC ĐỊNH ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN ĐẾN CHẤT LƢỢNG THỰC PHẨM 41 3.1 Các trình nhiệt 41 ii 3.1.1 Quá trình sử dụng nhiệt nóng 41 3.1.2 Quá trình làm lạnh 49 3.1.3 Quá trình lạnh đông 50 3.2 Quá trình thủy phân phi enzyme 53 3.3 Quá trình lên men 55 3.4 Quá trình bao gói 56 Chƣơng 4: XÁC ĐỊNH CÁC NGUYÊN LÝ BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM 58 4.1 Nguyên nhân gây hƣ hỏng thực phẩm 58 4.2 Những hình thức hƣ hỏng thực phẩm 58 4.2.1 Hƣ hỏng vật lý 58 4.2.2 Hƣ hỏng hóa học, hóa sinh enzyme 59 4.2.3 Hƣ hỏng vi sinh vật 60 4.3 Các nguyên lý bảo quản thực phẩm 60 4.4 Sử dụng nguyên lý bảo quản thực phẩm 60 4.4.1 Kiểm soát nguyên liệu 60 4.4.2 Kiểm soát môi trƣờng 60 4.4.3 Kiểm soát máy móc thiết bị, công cụ 61 4.4.4 Kiểm soát ngƣời 61 4.4.5 Các biện pháp thực nguyên lý 61 4.5 Sử dụng nguyên lý bảo quản thực phẩm 62 4.5.1 Phƣơng pháp làm nhanh tiến trình 62 4.5.2 Phƣơng pháp làm khô sản phẩm 62 4.5.3 Dùng nhiệt độ thấp để bảo quản thực phẩm 64 4.5.4 Sử dụng acid để bảo quản thực phẩm 65 4.5.5 Sử dụng hóa chất để bảo quản thực phẩm 67 iii 4.6 Sử dụng nguyên lý để tiêu diệt mầm mống gây hƣ hỏng thực phẩm 71 4.6.1 Sử dụng nhiệt độ cao xử lý nguyên liệu 71 4.6.2 Dùng biện pháp trùng 71 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Hàm lƣợng nƣớc số thực phẩm Bảng 2.2 Tỷ lệ nguyên tố chủ yếu protein 10 Bảng 2.3 Hàm lƣợng protein số thực phẩm 12 Bảng Độ loại đƣờng 19 Bảng 2.5 Hàm lƣợng loại glucid số thực phẩm 22 Bảng 2.6 Hàm lƣợng lipit tổng số số loại thức 24 Bảng 2.7 Hàm lƣợng số nguyên tố khoáng số loại thực phẩm (mg/100g) 34 Bảng 3.1 Phần trăm tổn thất vitamin số sản phẩm trình sấy 48 iv DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Mối liên hệ hàm lượng nước aw thực phẩm Hình 2.2 Mối liên hệ aw tốc độ phản ứng Hình 2.3 Công thức tổng quát axit amin 10 Hình 2.4 Công thức tổng quát lipit 23 Hình 2.5 Các yếu tố dẫn đến trình oxy hóa chất béo 27 Hình 2.6 Dạng cis trans acid béo 29 Hình 2.7 Cơ chế hình thành 3MCPD nước tương 29 Hình 2.8 Sự phụ thuộc tốc độ phản ứng enzyme vào nồng độ chất 37 Hình 2.9 Sự phụ thuộc tốc độ phản ứng enzyme vào nồng độ enzyme 37 Hình 2.10 Tác động chất ức chế vào hoạt động enzyme 38 Hình 2.11 Tác động nhiệt độ vào tốc độ phản ứng enzyme 39 Hình 2.12 Tác động pH vào tốc độ phản ứng enzyme 39 Hình 3.1 Các kỹ thuật chần tác dụng chúng đến chất lượng thực phẩm 41 Hình 3.2 Ảnh hưởng phương pháp chần đến hao hụt khối lượng ớt chuông đỏ 42 Hình 3.3 Ảnh hưởng phương pháp chần khác đến hoạt tính enzyme polyphenol oxydase (PPO) ớt chuông đỏ 42 Hình 3.4 Ảnh hưởng phương pháp chần khác đến tổn thất vitmin C 43 Hình 3.5 Ảnh hưởng phương pháp chần khác đến hoạt chất chống oxy hóa DPPH theo trolox tương đương (TEAC) 43 Hình 3.6 Phần trăm nước đóng băng theo nhiệt độ cấp đông ……………………………………53 Hình 3.7 Ảnh hưởng phương pháp cấp đông đến hình thành tinh thể đá 53 v CHƢƠNG XÁC ĐỊNH CÁC KHÁI NIỆM VỀ THỰC PHẨM  Mục tiêu học tập: Sau học xong này, ngƣời học có thể: Xác định khái niệm liên quan đến thực phẩm, bảo quản chế biến thực phẩm 1.1 Quan niệm thực phẩm - Thực phẩm hay đƣợc gọi thức ăn bao gồm chủ yếu chất: chất bột (cacbohydrate), chất béo (lipit), chất đạm (protein), khoáng chất, vitamin nƣớc, mà ngƣời hay động vật ăn hay uống đƣợc, với mục đích thu nạp chất dinh dƣỡng nhằm nuôi dƣỡng thể hay sở thích Các thực phẩm có nguồn gốc từ thực vật, động vật, vi sinh vật hay sản phẩm chế biến từ phƣơng pháp lên men nhƣ rƣợu, bia Mặc dù lịch sử nhiều văn minh tìm kiếm thực phẩm thông qua việc săn bắn hái lƣợm, nhƣng ngày chủ yếu thông qua gieo trồng, chăn nuôi, đánh bắt phƣơng pháp khác Phần lớn văn hóa có nghệ thuật ẩm thực Văn hóa ẩm thực tập hợp cụ thể truyền thống, thói quen, sở thích, cách thức chọn lựa thực phẩm tập quán nấu ăn Việc nghiên cứu khía cạnh ẩm thực gọi khoa học nghệ thuật ẩm thực Nhiều văn hóa đa dạng hóa chủng loại thực phẩm phƣơng pháp chế biến, nấu nƣớng sản xuất Bên cạnh đó, việc buôn bán loại lƣơng thực - thực phẩm tạo điều kiện để văn hóa đa dạng hóa chủng loại thực phẩm Trong tôn giáo định kiến xã hội, thƣờng có ảnh hƣởng tới chủng loại thực phẩm mà xã hội tiêu thụ An toàn thực phẩm vấn đề cần đƣợc quan tâm với bệnh ăn uống Thực phẩm bao gồm loại: Ngũ cốc Rau củ Hoa Thịt cá , Một số khái niệm thực phẩm đại: Thực phẩm ăn liền Thực phẩm đóng hộp Thực phẩm chức Phụ gia thực phẩm Thực phẩm đông lạnh Thực phẩm khô 1.2 Quan niệm thực phẩm phi thực phẩm: Ngƣời ta phân biệt lĩnh vực ăn uống thực phẩm (thứ ăn đƣợc) phi thực phẩm (thứ không ăn đƣợc) Tuy nhiên quan niệm thực phẩm phi thực phẩm đƣợc nhận thức theo phát triển tri thức, biến đổi phép chế biến Những thứ thƣờng đƣợc ngƣời coi nhƣ phi thực phẩm: Bụi, đá, xƣơng, vỏ, da, lông, chất thải, chất gây độc, vi sinh vật, ký sinh trùng,… Những thứ đƣợc ngƣời coi thực phẩm nhƣ: rau, trái, đậu, thịt, tôm, cá,… Trong thực tế có lẫn lộn chất phi thực phẩm thực phẩm ngƣợc lại có chất thực phẩm nằm phẩn phi thực phẩm Thí dụ: thức ăn có chứa vi trùng, độc tố, chất có hại: antitrypsin, goitrogens,… Nƣớc chấm từ xƣơng, rƣợu thuốc trích từ gỗ Thực phẩm chế biến từ vi sinh vật,… Nhờ có tri thức mà ngƣời phân biệt đƣợc phần nên ăn hay nên tránh ăn, biết loại phần lợi Sự phát triển khoa học thực phẩm, đời phƣơng tiện phân tích, hiểu biết ngày nhiều dinh dƣỡng học cho phép ngƣời ngày nhận biết rõ chất thực phẩm, nhận thức đƣợc nhiều mặt lợi, hại Do nhận thức thực phẩm thay đổi, từ làm cho ngƣời biết cách thay đổi phƣơng pháp, kỹ thuật chế biến bảo quản để tạo sản phẩm ngày hoàn thiện tiện ích giúp ngƣời cải thiện sức khỏe 1.3 Khái niệm bảo quản thực phẩm: Trong sản xuất thực phẩm hàng hóa, ngƣời ta thƣờng phải chở xa tồn trữ để tiêu thụ thời gian dài Chất lƣợng nông sản, thực phẩm dễ biến đổi nhiều nguyên nhân: Vật lý: biến đổi độ khô, dòn, dai, cứng, trọng lƣợng,… Hóa học: Biến đổi với xúc tác enzyme, biến đổi sinh học (do hô hấp, vi sinh vật,…) Có số biến đổi có lợi nhƣ trái chín, lên men, sinh hóa thịt,… Tuy nhiên có nhiều biến đổi bất lợi gây hƣ hỏng sản phẩm: màu tƣơi rau trái cây, thịt cá ƣơn thối, khô bị ôi, màu thịt xám, bánh mì lên mốc, màu tự nhiên chế biến, phát triển vi sinh vật gây hại, chứa mầm bệnh,… Do luôn có yêu cầu bảo quản thực phẩm cho thực phẩm đến với ngƣời tiêu thụ trạng thái chất lƣợng tốt Trong sản xuất nông sản thực phẩm, hƣ hỏng sau thu hoạch xảy thƣờng xuyên lớn giới, đặt biệt nƣớc phát triển Ngoài ra, thực phẩm sau chế biến tồn trữ tiếp tục hƣ hỏng Sự hƣ hỏng thông thƣờng xảy nhanh chóng, xảy chậm biến đổi, giảm chất lƣợng thời gian tồn trữ Vài thí dụ: Sự hƣ hỏng trình bảo quản lúa, gạo thể giảm trọng lƣợng nhiều nguyên nhân nhƣ chuột, hô hấp, mọc mầm; giảm chất lƣợng nhƣ hóa vàng, lên mốc, sinh mùi mốc, chứa độc tố, gạo gãy nát nhiều,… Sau đánh bắt tôm biến đổi chất xảy trƣớc sơ chế để cấp đông, tồn trữ Nếu tiến trình bảo quản không kịp thời, protein bị biến đổi, khả giữ nƣớc giảm xuống nên tan giá tôm bị nhiều trọng lƣợng Việc áp dụng tốt nguyên lý bảo quản giúp trình biến đổi dẫn đến tổn thất mức thấp nhất, nhiên việc áp dụng nguyên lý đa dạng phong phú, đòi hỏi ngƣời kỹ thuật phải am hiểu chất biến đổi bên thực phẩm để từ ngăn chặn biến đổi cách hiệu Hai thuật ngữ bảo quản chế biến có ý nghĩa bao hàm toàn hành động liên quan đến công nghệ thực phẩm Sự đa dạng ăn uống, đa dạng nhu cầu khiến cho tác động có mục đích làm cho thực phẩm không thay đổi (bảo quản) có mục đích làm cho thực phẩm thay đổi (chế biến) Bảo quản hàm ý bao gồm hành động giữ cho thực phẩm không bị biến đổi chất, giữ không cho hƣ hỏng, không biến dạng, không biến đổi cấu trúc, hƣơng vị, màu sắc, thành phần nồng độ nguyên liệu, bán thành phẩm, thành phẩm Chế biến hàm ý bao gồm hành động làm biến đổi dạng, biến đổi chất, biến đổi cấu trúc, biến đổi hƣơng vị, màu sắc, thành phần, nồng độ,… Bảo quản chế biến tách rời nhiều hành động vừa có tác động bảo quản lại vừa có tác động chế biến Thí dụ: ƣớp muối lên cá để giữ cho cá không bị hƣ thối hành động bảo quản cá nhƣng hành động dẫn đến hình thành nƣớc mắm Đó trình chế biến nƣớc mắm Lấy nƣớc khỏi trái cây, thịt, cá làm thực phẩm có cấu trúc khác, kiểu ăn khác Đó chế biến nhƣng nhờ lấy nƣớc ra, trái bị khô không dễ dàng bị hƣ hỏng vi sinh vật Hành động làm khô lại hành động bảo quản Một thực phẩm có đƣợc phẩm chất tốt đến đƣợc ngƣời tiêu thụ cần phải có hành động bảo quản, hầu hết thực phẩm có tác động hành động bảo quản chế biến  Câu hỏi (bài tập) củng cố: Thực phẩm gì? Mối liên hệ bảo quản chế biến thực phẩm? CHƢƠNG XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN VÀ SỰ BIẾN ĐỔI CỦA CHÚNG TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  Mục tiêu học tập: Sau học xong này, ngƣời học có thể: - Nhận biết thành phần có thực phẩm biến đổi chúng trình bảo quản chế biến thực phẩm, từ có biện pháp hạn chế biến đổi xấu, thúc đẩy biến đổi có lợi thích hợp với nhu cầu tiêu thụ sản phẩm Thành phần hóa học thực phẩm bao gồm: nƣớc, protein, glucid, lipit, acid hữu cơ, vitamin, khoáng chất, enzyme số thành phần khác Thành phần hóa học thực phẩm ảnh hƣởng đến giá trị dinh dƣỡng mà định tính chất lý học, hóa học sinh học thực phẩm 2.1 Nƣớc 2.1.1 Vai trò tác dụng nước đời sống sản xuất thực phẩm Nƣớc có vai trò quan trọng sống Nƣớc hợp phần chiếm tới 60% thể ngƣời hợp phần phong phú loại thực phẩm trạng thái tự nhiên trừ ngũ cốc Nƣớc tham gia vào phản ứng quang hợp xanh để tạo nên chất hữu trái đất to 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6CO2 Trong thể ngƣời động vật, nhờ nƣớc mà phản ứng thủy phân tiến hành đƣợc Hầu nhƣ tất loại thực phẩm chứa nƣớc, nhƣng hàm lƣợng nƣớc thực phẩm khác nhiều, có loại thực phẩm chứa nhiều nƣớc, có loại chứa nƣớc Bảng 2.1 Hàm lƣợng nƣớc số thực phẩm Loại thực phẩm Chứa nhiều nƣớc Tỷ lệ, % Rau tƣơi 75 – 95 Thịt, cá tƣơi 62 – 68 Chứa nƣớc Trứng 70 – 72 Sữa tƣơi 87 – 90 Trà, thuốc 11 - 13 Đậu nành, phộng, mè 5–8 Sữa bột < 2.50 Đƣờng 0.05 Mỡ nƣớc 0.03 (Nguồn: Nguyễn Thị Tuyết, 2005) Nƣớc nguyên liệu cần thiết thiếu đƣợc công nghiệp hóa học công nghiệp thực phẩm Nƣớc dùng để nhào rửa nguyên vật liệu, vận chuyển xử lý nguyên liệu, để chế tạo sản phẩm xử lý sản phẩm lần cuối Nƣớc dùng để liên kết nguyên liệu chất sản phẩm Nƣớc thành phần số sản phẩm nhƣ bia, nƣớc giải khát,… Nƣớc tham gia trực tiếp vào phản ứng hóa học trở thành thành phần thực phẩm Nƣớc làm tăng cƣờng trình sinh học nhƣ hô hấp, nẩy mầm, lên men,… Nƣớc làm tăng chất lƣợng nhƣ làm tăng giá trị cảm quan thực phẩm Các tính chất cảm quan nhƣ độ bóng, độ mịn, dai, dẻo nhiều sản phẩm phụ thuộc vào có mặt nƣớc Nƣớc dùng để đốt nóng làm lạnh động nồi máy ép thủy lực 2.1.2 Hàm lượng trạng thái nước sản phẩm thực phẩm Dựa vào hàm lƣợng nƣớc chia sản phẩm thực phẩm thành nhóm: - Nhóm sản phẩm thực phẩm có hàm lƣợng nƣớc cao (trên 40%) - Nhóm sản phẩm thực phẩm có hàm lƣợng nƣớc trung bình (10 – 40%) - Nhóm sản phẩm thực phẩm có hàm lƣợng nƣớc thấp (dƣới 10%) Trong thực phẩm nƣớc thƣờng dƣới dạng: nƣớc tự nƣớc liên kết TÀI LIỆU THAM KHẢO ĐỂ SOẠN BÀI GIẢNG Nguyễn Bin, Các trình, thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm, NXB Khoa học kỹ Thuật, 2004, 262 trang Lê Bạch Tuyết, Các trình công nghệ sản xuất thực phẩm, NXB Giáo dục, 1994, 359 trang Lê Mỹ Hồng, Bùi Hữu Thuận, Nguyên lý bảo quản thực phẩm, Đại học cần thơ, 2000 Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ chế biến thực phẩm, NXB Đại học quốc gia TP HCM, 2011, 1019 trang Lê Doãn Diên, Vũ thị Thƣ, Giáo trình dinh dưỡng người, NXB Giáo dục, 1996, 341 trang Nguyễn thị tuyết, Giáo trình thương phẩm hàng thực phẩm, NXB Hà Nội 2005, 114 trang Trần Đức Ba, Nguyễn Văn Tài, Công nghệ lạnh thủy sản, NXB Đại học quốc gia TP HCM, 2009, 396 trang Trần Xuân Hiển, Chế biến thực phẩm đại cương, Đại học An Giang, 2005, 20 trang Rockland, L.B and Stewart, G.F Water activity: Influences on food quality In Berg, C and Bruin, S eds Water activity and its estimation in food systems: Theoretical aspects, New York: Academic Press, 1981, pp 1-62, 10 H-W Xiao ctv, Recent developments and trends in thermal blanching-a comprehensive review, Information Processing in Agriculture, 2017, trang 1-85 11 Wang, J ctv, Effects of various blanching methods on weight loss, enzymes inactivation, phytochemical contents, antioxydant capacity, ultrastructure and drying kinetics of red bell pepper (Capsicum annuumL.), LWT - Food Science and Technology, 2016, trang 339-348 12 P J Fellows, Food processing technology Oxford Brookes University, 2000, 575 trang 77 Website tham khảo: http://www1.lsbu.ac.uk/water/water_activity.html https://voer.edu.vn/m/cac-carbohydrate-don-gian/f7c95091 https://voer.edu.vn/m/enzyme/ef7b58b0 https://voer.edu.vn/m/dong-hoc-enzyme/0a676f67 http://www.nutrientsreview.com/lipids/trans-fats.html http://www.seehint.com/word.asp?no=13658 https://vi.wikipedia.org/wiki/Chất_kìm_hãm_enzym http://www.bbc.co.uk/education/guides/zb739j6/revision/4 http://www.mrhorrocks.com/?page_id=289 https://www.uoguelph.ca/foodscience/book-page/structure-ice-crystals http://seeds.kyushu-u.ac.jp/en/seed/d773.html TÀI LIỆU THAM KHẢO ĐỀ NGHỊ CHO SINH VIÊN Lê Mỹ Hồng, Bùi Hữu Thuận, Nguyên lý bảo quản thực phẩm, Đại học cần thơ, 2000 Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ chế biến thực phẩm, NXB Đại học quốc gia TP HCM, 2011, 1019 trang 78 ... động bảo quản, hầu hết thực phẩm có tác động hành động bảo quản chế biến  Câu hỏi (bài tập) củng cố: Thực phẩm gì? Mối liên hệ bảo quản chế biến thực phẩm? CHƢƠNG XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN VÀ SỰ BIẾN... liền Thực phẩm đóng hộp Thực phẩm chức Phụ gia thực phẩm Thực phẩm đông lạnh Thực phẩm khô 1.2 Quan niệm thực phẩm phi thực phẩm: Ngƣời ta phân biệt lĩnh vực ăn uống thực phẩm (thứ ăn đƣợc) phi thực. .. XÁC ĐỊNH CÁC NGUYÊN LÝ BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM 58 4.1 Nguyên nhân gây hƣ hỏng thực phẩm 58 4.2 Những hình thức hƣ hỏng thực phẩm 58 4.2.1 Hƣ hỏng vật lý