Hóa học thực phẩm hoàng kim anh

Các chất điện ly có khả năng hydrat hoá mạnh như Na", K”, CI thường làm giảm số lượng các liên kết hydro giữa các phân tử nước trong khi hydrocarbon và các nhóm không cực ở mạch bên của

Tiến sỹ HOÀNG KIM ANH

LỜI NÓI ĐẦU

Chắc trong chúng ta ai cũng ít nhất hơn một lần

đã vào siêu thị Bạn thử quan sát, làm phép thống kê và

so sánh: tỉ lệ giữa thức ăn, nước uống đã qua chế hiến,

đóng gói trong bao bì so với thực phẩm tươi sống chưa qua chế biến trên các quầy hàng là bao nhiêu? Tuy chưa

có số liệu chính xác nào được đưa ra nhưng người ta ước

tính rằng khoảng 7ð% lượng thực phẩm tiêu thụ hàng

ngày của con người hiện nay là loại thực phẩm đã qua

chế Liến và đóng gói sẵn — tức là thực phẩm sông

nghiệp Từ đó chúng ta dễ dàng hình dung ra sự kỳ vĩ của ngành công nghiệp thực phẩm ngày nay

Hóa học thực phẩm chính là những kiến thức cơ

sở, những kiến thức hết sức quan trọng cno các bạn sinh viên, các nhà nghiên cứu, các nhà sản xuất noạt động

trong lĩnh vực công nghiệp thực phẩm do cung sấp

những thông tin, kiến thức về cấu tạo, tính chất của các

_hợn phần trong thực phẩm cũng như sự tương tác giữa

các hợp phần và quá trình biến đổi của chúng trong khi chế biến, bảo quản Đó cũng chính là cơ sở đầu tiên để

xây dựng các qui trình công nghệ chế biến nhiều loại

nguyên liệu nông sản và sản xuất các mặt hàng thực

sự đôi chỗ tự thấy vẫn còn có thiếu sót hay hạn chế Rất

mong sự lượng thứ và góp ý của bạn đọc để lần tái bản

được tốt hơn

Trong lần xuất bản này, cuốn sách để cập tới

những nội dung chính sau:

+ Cấu tạo, các tính chất vật lý, hóa học, cảm

quan, các tính chất chức năng của các hợp phần chính trong thực phẩm như nước, protein, giucid, lipid,

vitamin, khoáng chất

+ Các biến đổi hóa học xảy ra trong quá trình chế

biến và bảo quản nhằm cung cấp cho bạn đọc những kiến thức cần thiết để điểu chỉnh các quá trình công nghệ theo hướng có lợi nhất cho chất lượng sản phẩm

+ Các phương pháp biến tính tỉnh bột và protein nhằm cải tiến chất lượng, tạo ra các sản phẩna phù hợp

hon trong các ứng dụng công nghiệp

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS

Nguyễn Xích Liên, người đã có những ý kiến đóng góp quí báu và cung cấp cho chúng tôi những tài liệu tham

khảo có giá trị Chúng tôi cũng xin bày tỏ lời cảm ơn sâu

sắc tới các thầy cô giáo, các bạn đồng nghiệp đã luôn

động viên, khích lệ trong suốt thời gian qua Xin chân

thành cảm ơn Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật đã tạo điều kiện để cuốn sách sớm ra mắt bạn đọc

Chương 1

NƯỚC

1.1 Giới thiệu chung

Nước là thành phần chính trong nhiều loại thực phẩm Nước có thể là môi trường hỗ trợ cho các phản ứng hoá học xảy ra, hay là chất trực tiếp tham gia vào phản ứng như phản ứng thuỷ phân Vì thế, loại bố nước hay liên kết với chúng bằng cách tăng nồng độ muối hay đường có thể làm chậm nhiều phản ứng cũng như hạn chế sự phát triển của vi sinh vật, nhờ vậy có thể tăng thời hạn sử dụng của nhiều loại thực phẩm

Nước là thành phần quan trọng tạo nên cấu trúc cho rau

quả tươi Nước cũng tham gia vào việc tạo cấu trúc và trạng

thái của các sản phẩm thực phẩm chế biến Thông qua các

tương tác vật lý với protein, polysaccharide, lipid vA mudi, nước góp phần quan trọng trong việc tạo nên cấu trúc cũng

như tăng cường chất lượng cảm quan của thực phẩm Tương

tác giữa nước với các nhóm chức của protein giúp protein có

thể tạo được độ nhớt và độ hòa tan nhất định Nước ảnh

hưởng đến khả năng tạo gel, tạo bọt, tạo nhũ tương của protein Ngoài ra, nước còn là chất hóa đẻo tỉnh bột, tạo độ dai, độ đẻo, độ trong, tạo màng, tạo sợi cho nhiều sản phẩm

thực phẩm

Bảng 1.1 Hàm lượng nước trong một số thực phẩm

Thực phẩm Nước (%) | Thực phẩm Nước (%) Thịt 65-75 Bơ, margarine 16-18

Cấu tạo của phân tử nước đơn phân là một hình tam

giác cân, đỉnh là hạt nhân nguyên tử oxy, hai góc của đáy là

hai proton, góc giữa hai liên kết O-H bằng 104,5° Độ đài

giữa hạt nhân của nguyên tử oxy và hydro trong liên kết

O-H bằng 0,96A“” Đám mây điện tử trong phân tử nước hình thành do sự phối hợp của năm cặp điện tử của các

nguyên tử oxy và hydro: một cặp bên trong bao quanh hạt

nhân oxy, hai cặp bên ngoài phân bố không đều nhau và lệch về phía nhân oxy, hai cặp điện tử dư của oxy (không

đem góp chung với hydro) Như vậy, phân tử nước có bốn cực điện tích, trong đó hai cực âm tương ứng với các cặp điện tử

du cua oxy, hai cực dương tương ứng với hai nhân của

nguyên tử hydro có mật độ điện tử thấp

Trong các phân tử nước, ngoài nước đơn giản H;O còn

có các phân tử nước liên hợp (H;O), Số phân tử nước đơn giãn (x) trong nước liên hợp phụ thuộc vào trạng thái của

nước.

Hình 1.1 Cấu trúc của phân tử nước

Hình 1.9 Liên hợp dạng khối tứ diện của các phân tử nước

Mỗi phân tử nước có thể liên kết theo kiểu tứ diện (tetrahedrally) với bốn đơn phân khác để tạo thành liên hợp (H;O); Liên két hydro (hydrogen bong) là liên kết cơ bản tạo

thành những liên hợp phân tử nước, trong đó hai cặp điện tử

dư của oxy đóng vai trò vị tri nhdn (acceptor site) và đám

mây điện tử (orbitzi) của liên kết hoá trị H-O đóng vai trò là

vi tri cho (donor site) Nang lugng dé phân ly liên kết hydro

là 25kJ/mol Su cé mat déng théi cua hai vi tri cho va hai vi

trí nhận ở phân tử nước cho phép nó tạo thành mạng lưới

không gian ba chiều được làm bên vững bởi liên két hydro Cấu trúc này tạo cho nước nhiều tính chất vật lý rất đặc biệt

Phân tử nước thể hiện tính phân cực rõ ràng Nó là một

lưỡng cực có momen lưỡng cực bằng 1,87Ðêbai Do độ phân cực lớn như vậy mà nó có khả năng hoà tan và ion hoá được nhiều hợp chất khác nhau Tuy nhiên, momen lưỡng cực của liên hợp các phân tử nước ứnultimolecular dipole) sẽ càng cao khi càng nhiều phân tử nước tham gia liên kết với nhau và cao hơn rất nhiều so với mô men lưỡng cực ở nước đơn phân

Vì thế, hằng số điện môi của nước cao hơn rất nhiều giá trị

có thể tính được trên cơ sở momen lưỡng cực của một phân tử nước đơn phân

1.2.2 Nước dung dịch và nước đá

Do cấu trúc đặc thù của phân tử nước và khả năng liên

hợp lại với nhau qua các cầu hydro mà các phân tử nước sắp xếp liên hợp với nhau theo một trật tự cao ở cả nước dung

dịch lẫn nước đá Sự khác biệt giữa hai trạng thái này là số

phân tử nước liên hợp, khoảng cách giữa các phân tử và độ

bên của liên hợp Nước đá ice-I được hình thành ở nhiệt độ

0°C và áp suất 1am là một trong chín dạng cấu trúc tỉnh thể

đã biết của nước đá (mỗi loại bển ở một nhiệt độ và áp suất

nhất định) Nó có cấu trúc tỉnh thể đa hình (crystalne polymorphic structure) hay cấu trúc không gian rỗng Mỗi

phân tử nước liên kết với 4 phân tử nước khác tạo thành một mạng lưới liên kết hydro hoàn chỉnh nhất Khoảng cách giữa

hai nguyên tử O trong liên kết O-H~O là 0,276nm, khoảng cách của H với O trong liên kết hoá trị là 0,101zzz và trong liên kết hydro là 0,175nm

Bảng 1.2 Số phân tử nước liên kết (trung bình)

và khoảng cách giữa hai phân tử nước

Trạng thái Số phân tử nước Khoảng cách của

liên kết Hên kết O-H-O

Nước (1,B°Œ) 4,4 0,290nm

Nước (83°C) 4,9 0,305nm

Khi lam tan đá và khi đun nóng dung dịch nước thu

được, số lượng các phân tử nước liên hợp và khoảng cách giữa các phân tử nước đều tăng Hai sự thay đổi này có ảnh hưởng trái ngược đến tỷ trọng (density) của nước, sự gia tăng số lượng các phân tử nước trong liên hợp (số lượng các phân tử nước sắp xếp có trật tự xung quanh một phân tử

nước) làm tăng tỷ trọng, ngược lại tăng khoảng cách giữa

các phân tử làm giảm tỷ trọng của nước Số lượng các phân

tử nước liên hợp tăng dẫn đến tăng tỷ trọng xảy ra chủ yếu

trong khoảng nhiệt độ từ 0-4'C Vì thế, nước có tính chất không bình thường, nước dung dịch (Ở 0Œ) có tỷ trọng (0,9998 g/cm*) cao hơn so với nước da ice-I (0,9168 g/em’)

Cấu trúc liên hợp của nước ở trạng thái dung dịch

không bên do chuyển động nhiệt bình thường của các phân tử nước cũng đủ để phá vỡ liên kết hydro Vì thế các liên hợp

II

nước liên tục được hình thành và bị phá vỡ cho đến khi đạt đến trạng thái cân bằng vé dong luc hoe (dynamic equilibrium) Chính sự không bền vững của các liên hợp phân

tử nước là nguyên nhân khiến nước có độ nhớt thấp, điều sẽ không thể giải thích được nếu các cầu hydro được hình thành

một cách vững chắc Nói chung ở trạng thái lỏng, dạng phân

tử liên hợp kép đôi là bền vững nhất Khi đun nóng nước đến 100C thì hầu hết các phân tử nước tổn tại dưới dạng đơn

phân HO

Cấu trúc của nước thay đổi khi hoà tan trong nước muối

hay các phân tử có chứa các nhóm phân cực hoặc ky nước

hydrophobe Các chất điện ly có khả năng hydrat hoá mạnh như Na", K”, CI thường làm giảm số lượng các liên kết hydro

giữa các phân tử nước trong khi hydrocarbon và các nhóm không cực ở mạch bên của protein lại có xu hướng làm tăng

số liên kết hydro

Trong dung dịch muối, hai cặp điện tử dư của oxy (các n- electrons, tương ứng với hai cực âm của phân tử nước) sẽ kết hợp với đám mây điện tử của các cation để tạo thành một

“phức hợp nước — øguœ compiex” Những phân tử nước khác — thông qua các cau hydro — sẽ tạo thành một lớp vỏ hydrat hoá (hydrdtion sheÌÏ) xung quanh các cation và phá vỡ cấu trúc tự nhiên của nước Các lớp vỏ nước tạo thành bởi các anion (qua tương tác ion — lưỡng cực) và các nhóm phân cực (qua tương tác lưỡng cực - lưỡng cực hoặc liên kết hydro) cũng góp phần vào việc phá vỡ cấu trúc của nước

Các nhóm ky nước cũng có thể gắn kết với các phân tử

nước bởi lực phân tán để tạo ra các mixen Entanpi tự do

Œree enthaipy) thấp nhất có thể đạt được khi cấu trúc tương

tự khối tứ diện của nước đá được tạo thành xung quanh các

gốc ky nước Lớp vỏ nước xung quanh các gốc hydrophobe này đóng vai trò quan trọng trong việc làm bển protein, giúp protein đạt đến trạng thái nhiệt động học thuận lợi nhất trong dung dịch nước

I.3 Tính chất của nước

Cấu trúc không gian ba chiều có trật tự cao được tạo ra

bởi các liên kết hydro trong liên hợp các phân tử nước (ở

trạng thái đông đá và dung dịch) khiến nước có nhiều tính chất đặc biệt

Nhiệt dung của nước rất khác thường về độ lớn và thay đổi theo nhiệt độ Từ 0-27°C nhiệt dung của nước giảm xuống

và ngay sau đó lại tăng lên Nhiệt hóa hơi của nước cũng cao hơn các chất lỏng quen thuộc do nhiệt lượng cần được cung

cấp để đun nóng và để phá vỡ các liên kết hydro Đây là các tính chất cần lưu ý khi tính toán các quá trình nhiệt như nấu, thanh trùng, cô đặc, sấy, làm lạnh đông các sản phẩm thực phẩm

Nước có khả năng hòa tan và khuếch tán nhiều chất

hóa học, nguyên nhân do tương tác của các cực phân tử nước lên bề mặt các chất nhúng trong nước làm lực giữa các nguyên tử và lực giữa các phân tử của chúng giảm đi 80 lần

Nước có hằng số điện môi, tính lưỡng cực cao Nước phân ly các chất khác nhưng bản thân lại bền vững và là dung môi

trơ về mặt hóa học

Nước có khả năng phân tán nhiều hợp chất chứa các

nhóm không cực để tạo mixen do xu hướng một số lượng lớn

các phân tử nước tương tác với nhau nhờ liên kết hydro Để đưa vào nước một cấu trúc không cực đòi hỏi một năng

lượng lớn

13

Khi đưa vào nước các chất khác nhau dưới dạng dung dịch hay dạng keo sẽ tạo ra thuéc tinh kết hợp, tùy thuộc vào

số lượng phân tử có mặt sẽ làm tính chất của nước thay đổi: giảm áp suất hơi bão hòa, tăng điểm sôi, giảm điểm đóng băng, giảm sức căng bể mặt, tăng độ nhớt, tạo ra áp suất thẩm thấu qua màng bán thấm

I.4 Hoạt độ nước và đường đẳng nhiệt hấp thụ

1.4.1 Hoạt độ của nước

Giá trị của thực phẩm, tính chất cảm quan, độ bền của

các sản phẩm khi bảo quản phụ thuộc vào thành phần các

chất hữu cơ và vô cơ, trong đó nước đóng vai trò quyết định

Từ những năm 1952, W J Scott đã đưa ra kết luận rằng chất lượng của thực phẩm được bảo quản không phụ thuộc vào hàm lượng nước mà phụ thuộc vào hoạt độ của nước, được

biểu diễn bởi công thức sau:

(riêng phan) do dung dich hay thực phẩm đó tạo ra trong khí

quyển kín bao quanh nó Ở điêu kiện cân bằng cũng có sự

tương đương giữa độ ẩm tương đối của không khí và hoạt độ

nước của thực phẩm đặt trong không khí đó

Có thể thấy ay là số đo hữu hiệu nồng độ của nước trong thực phẩm, nó phụ thuộc vào độ ẩm hay tổng số nước

có trong thực phẩm đó Hoạt độ nước có thể bị giảm không chỉ do tách nước, chúng cũng bị giảm đi đáng kể khi thêm các chất hòa tan để tăng lượng nước liên kết Hoạt độ nước

ay cũng phụ thuộc vào thành phần hóa học (protein, tinh

bột, lipid ) và trạng thái vật lý của thực phẩm (như việc chuyển từ trạng thái vô định hình hút ẩm sang trạng thái kết tỉnh của đường), cấu trúc hạt

Hoạt độ nước của thực phẩm chứa protein cũng bị ảnh hưởng bởi pH và lực ion Khi các chuỗi protein hút lẫn nhau,

nước hấp thụ và nhất là nước tự do sẽ bị đẩy ra và có thể bị

chảy hay bốc hơi Ở pH đẳng điện khả năng giữ nước là cực tiểu Ở các pH cực trị, protein tích điện cùng dấu và đẩy nhau, thực phẩm có khả năng tích nước tốt hơn

Hoạt độ nước a„ cũng có thể giảm do lực mao dẫn

Nước bị nhốt ở trong mao quản là nước tự do, còn lớp nước

ở thành mao quản là nước liên kết Sự giảm hoạt độ nước

cũng phụ thuộc vào đường kính mao quản và cấu trúc của

thực phẩm

1.4.2 Đường đẳng nhiệt hấp thụ

Mối quan hệ giữa hàm lượng nước và hoạt độ nước

của một thực phẩm được thể hiện bởi đường đẳng nhiệt

hấp thụ

Hình 1.3 Đường đẳng nhiệt hấp thụ và phan hấp thụ

a) Thực phẩm có hàm lượng nước cao b) Thực phẩm có hàm lượng nước thấp

nước cao (hình 3a) và thực

phẩm có hàm lượng nước thấp (hình 3b) Ở thực phẩm

có hàm lượng nước thấp (<40%), chỉ một sự thay đổi nhỏ về hàm lượng nước cũng dẫn đến những biến động rất lớn về hoạt độ nước Đường đẳng nhiệt hấp thụ cho biết về các trạng thái của nước trong thực phẩm

- Nước liên kết bền Đoạn A có hoạt độ

nước nằm giữa 0 và 0,2

hoặc 0,3 tương ứng với

trạng thái nước liên kết bền Trong vùng này, nước

tạo ra lớp đơn phân trong đó các phân tử nước định VỊ Vào các nhóm có cực của một số chất như NHạ* và COOr (của

protein), OH' (của tỉnh bột) Nước dạng này chiếm khoảng 3- 10g/100g sản phẩm khô (phi chất béo)

- Nước liên kết yếu và nước tự do

Sau vùng nước đơn phân, đường đẳng nhiệt hấp thụ có thể chia thành hai hoặc ba vùng có mức độ tự do tăng dần

16

Đầu tiên là nước ở vùng đa tầng, đính Hiền với vùng đơn phân qua các câu trung gian là liên kết hydro, chủ yếu là nước hydrat hóa của các hợp chất hòa tan (protein, muối) Tiếp đến

là nước ngưng tụ trong các lỗ của thực phẩm (các ống mao

quản) Nước ngưng tụ trong các lỗ có đường kính càng nhỏ thì càng làm giảm áp suất hơi bão hoà và vì thế làm giảm hoạt

độ nước Thực nghiệm cho thấy, khoảng 3% lượng nước định

vị trong lỗ đường kính 10°°cm ứng với a„ 0,9

Nói chung, hai dạng nước liên kết yếu và nước tự do: không có sự khác nhau rõ rệt và chúng có thể trao đổi với nhau rất nhanh Nước tự do có chủ yếu trong các thực phẩm tươi hoặc thực phẩm chế biến (không sấy khô) Phần cuối của đường đẳng nhiệt hấp thụ tương ứng với hoạt độ nước gần cực

đại và ứng với hàm lượng nước không thấp hơn 50% 44425

ee a hee DEO MEER

Đường đẳng nhiệt trễ hấp thu (biểu thị qua ‘tri

nằm hơi cao hơn so với đường đẳng nhiệt hấp thụ (biểu thị quá trình bảo quản một sản phẩm nhạy cảm với nước) hay nói cách khác hàm ẩm có được bằng phản hấp thụ cao hơn so với nhận được bằng hấp thụ ở cùng một ay

Sự khác biệt này xảy ra trong vùng giữa của đường đẳng

nhiệt hấp thụ, nơi nước liên kết yếu Nguyên nhân là do sự

ngưng tụ nước trong các lỗ của mao quản Áp suất hơi tương đối của nước phụ thuộc vào đường kính lỗ và góc tiếp xúc lỏng rắn (phụ thuộc sức căng bề mặt) Góp tiếp xúc lỏng rắn khi một chất lỏng đến thấm ướt một bề mặt khô (trong trường hợp hấp thụ) thường lớn hơn khi chất lỏng rút đi khỏi

bể mặt ướt (trong trường hợp trễ hấp thụ) Ngoài ra các mao quản ở một số mô động vật và thực vật thường có đường kính

nhỏ ở miệng lỗ và đường kính lớn hơn ở sâu phía trong mao

17

quản Vì thế áp suất hơi ở các chỗ đẩy của mao quần sẽ lớn hơn áp suất hơi ở các chỗ rỗng Hiện tượng quá bão hòa của

các đường trong dung dịch cũng giải thích phần nào sự trễ

hấp thụ ở các sản phẩm rau quả

1.4.4 Hoạt độ nước và điều kiện không cân bằng

Hoạt độ nước cần được xác định trong điều kiện cân bằng nghĩa là khi thực phẩm và khí quyển tiếp xúc với nó ở cùng một áp suất hơi cân bằng Các điều kiện đó chỉ tổn tại trong một hệ thống đóng Thay đổi độ ẩm không khí của môi trường xung quanh sẽ dẫn đến thay đổi a„ của thực phẩm do

đó các kiểu bao gói thực phẩm là rất quan trọng vì chúng sẽ quyết định tỷ lệ những thay đổi đó Việc trộn lẫn các cấu tử thực phẩm có ay„ khác nhau cũng sẽ dẫn đến hiện tượng chuyển ẩm, ẩm sẽ chuyển từ một thực phẩm có a„ cao tới thực phẩm có a„ thấp

Hình 1.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến a„

Độ ẩm cân bằng của một sản phẩm là lượng nước của sản phẩm ở điểu kiện cân bằng tại một nhiệt độ nhất định Phân tích độ ẩm cân bằng của các thực phẩm ở các

nhiệt độ khác nhau người ta nhận thấy, khi nhiệt độ tăng,

độ ẩm cân bằng của sản phẩm giảm Tuy nhiên, ảnh hưởng

của nhiệt độ tới các vùng khác nhau trên đường đẳng nhiệt hấp thụ là khác nhau Ở vùng hấp thụ đa tầng, độ ẩm cân bằng bị giảm mạnh hơn ở vùng đơn phân và vùng ngưng

tụ Ngoài ra, ở cùng một độ ẩm môi trường, khi nhiệt độ

tăng sẽ làm tăng hoạt độ nước do đó khả năng hút ẩm và

lượng nước bị hấp thụ bởi sản phẩm giảm Hoạt độ nước

tăng cũng làm tăng các phản ứng gây hư hỏng thực phẩm,

vì thế nên bảo quản thực phẩm ở nhiệt độ thấp

1.4.5 Tác dụng của đường đẳng nhiệt hấp thụ

Đường đẳng nhiệt hấp thụ cho phép thấy trước hoạt độ nước của một hỗn hợp các hợp phần có độ ẩm khác nhau cũng như những biến đổi của một thực phẩm khi bảo quản trong các điều kiện khác với điều kiện đã xem xét Ví dụ như khi độ ẩm không khí thay đổi, sản phẩm sẽ hút ẩm khi

không có bao bì bảo vệ, trong trường hợp bao bì sử dụng có

khả năng cho hơi nước đi qua thì có thể tính được lượng nước hấp thụ và thời gian bảo quản thực phẩm đến mức chất lượng còn tốt Hay khi nhiệt độ tăng lên từ T đến T+¿ thì sẽ xảy ra

sự tách nước theo chiều mũi tên (hình 1.5), sự khử nước sẽ xảy ra mạnh mẽ hơn nếu việc tăng nhiệt độ đi kèm với việc

giảm độ ẩm tương đối của không khí

Hiện tượng trễ hấp thụ trong trường hợp chế biến các loại rau quả giàu đường và muối cũng là vấn đề rất đáng quan tâm Khi việc khử nước một sản phẩm được tiến hành ngoài điểm tối

ưu Mo thì có thể thấy trước sự tái làm ẩm cho đến hàm lượng

19

nước tương ứng ở Mo có thể dẫn đến một hoạt độ nước cao có tính nguy hiểm do hiện tượng trễ hấp thụ (hình 1.6)

Hình 1.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến đường đẳng nhiệt hấp thụ nước

1.5 Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến chất lượng của

thực phẩm

Sấy và/hoặc giữ ở nhiệt độ thấp là một trong số những phương pháp lâu đời nhất được sử dụng để bảo quản các loại thực phẩm có độ ẩm cao Công nghệ thực phẩm hiện đại đã và đang cố gắng để tối ưu hoá các quá trình này Nói chung sản phẩm cần được sấy hay làm lạnh đông trong một khoảng thời gian nhất định để bảo đảm tối đa chất lượng và quá trình này cần được tối ưu hoá cho từng sản phẩm cụ thể Để có thể lựa chọn được các điểu kiện bảo quản thích hợp, cần hiểu biết rõ

về ảnh hưởng của nước đến thời hạn sử dụng của thực phẩm

Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến các quá trình có thế gây

ảnh hưởng đến chất lượng của thực phẩm thể hiện ở hình sau:

Chú thích: (1) quá trình oxy hoá chất béo, (2) phản ứng sẫm

màu phi enzyme, (3) phản ứng enzyme, (4) sự phát triển của

nấm mốc, (5) sự phát triển của nấm men, (6) sự phát triển của vi khuẩn

21

Nói chung, giảm hoạt độ nước làm chậm tốc độ phát triển của vi sinh vật, giảm các phản ứng enzyme và các phản ứng nâu hoá phi enzyme Tuy nhiên quá trình oxy hoá chất

béo lại gia tăng ở các thực phẩm khô (chi tiết sẽ được trình

bày ở chương lipid)

Cac phan ting sim mau phi enzyme xay ra trong thuc phẩm gồm phản ứng caramen hóa, phản ứng tạo các hợp chất melanoidin, phản ứng thoái phân các hợp chất carbonyl cé néi đôi như vitamin C, phản ứng giữa các sản

phẩm oxy hoá chất béo với protein Ở ay thấp, năng lượng

hoạt hóa của các phản ứng tăng lên rất cao nên phản ứng không xảy ra Quá trình này xảy ra ở au>0,5, tăng tốc và đạt cực đại ở vùng a„ 0,65-0,75, Nguyên nhân do các phân

tử nước thiết lập nên một lớp kép nằm giữa các phân tử

như protein, làm lộ ra các nhóm có cực, phân tử protein trở

nên linh động hơn, tăng khả năng sắp xếp nội phân tứ và

vì thế tăng khả năng phản ứng Nước cũng rút ngắn chu

kỳ cảm ứng tạo các phản Ứng gây sẫm màu do tạo ra các hợp chất trung gian hoà tan được trong nước và sau này sẽ tham gia vào phản ứng Tuy nhiên, khi ay cao, tốc độ các phản ứng giảm do nông độ các chất phản ứng giảm xuống

Ở thực vật, rau qua, phan ting sim mau phi enzyme xay ra cực đại ở a„ 0,65-0,75; ở thịt tại a„ 0,3-0,6; ở sữa khô tai ay,

0,7

Tốc độ của các phản tng enzyme phụ thuộc vào nhiều

yếu tố như sự phân bố và độ linh động của cơ chất, hoạt độ

nước, nhiệt độ Nước tham gia vào phản ứng thủy phân, nước

làm tăng tính linh động của cơ chất và sản phẩm tạo ra và vì

thế gia tăng phản ứng enzyme Khi a„ nằm dưới vùng đơn tầng, hoạt động của enzyme cực bé hoặc không có vì không

đủ nước tự do để phản ứng xảy ra Ở vùng ay có giá trị trung 22

bình, hoạt động của enzyme phụ thuộc vào khả năng hòa tan

các chất khô và đưa các chất khô tới tâm hoạt động của

enzyme Nói chung nước tham gia vàø các phan ting enzyme

là nước tự do, trùng với vùng nước ngưng tụ ở mao quản, tại

vùng a„>0,45 ,

Kha năng phát triển của vi sinh vật phụ thuộc rất

nhiều vào hoạt độ nước Hoạt độ nước để nấm mốc có thể

phát triển là 0,8 (riêng với nấm mốc ưa khô ay tối thiểu là 0,65); trong trường hợp của nấm men ay là 0,88 (riêng với

nấm men ưa thấm là 0,60); còn đối với vi khuẩn a„ tối thiểu

để chúng có thể phát triển là 0,91 (riêng đối với vi khuẩn ưa mặn là 0,75) Nói chung, nấm men, nấm mốc phát triển trong

môi trường acid hơn và khô hơn so với vi khuẩn Ngoài ra, khả năng phát triển của vi sinh vật còn phụ thuộc vào các

điều kiện khác như nhiệt độ, pH, sự có mặt của oxy, các chất

kìm hãm, bảo vệ Thực phẩm trong vùng hoạt độ nước từ 0,6

đến 0,9 (còn được gọi là các loại thực phẩm có độ ẩm trung

bình) nói chung bên với các tác động của vi sinh vật

Bảng 1.3 Hoạt độ của nước trong một số thực phẩm

Một trong những phương pháp làm giảm hoạt độ của

nước (và nhờ vậy mà tăng thời hạn bảo quản của sản phẩm)

23

là sử dụng các loại phụ gia có khả năng gắn kết với nước cao (các hưmectan£) Bảng 1.4 cho thấy, ngoài việc cho thêm muối thì glycerol, sorbitol và đường saccharose cũng là những chất

có khả năng giữ ẩm tốt Tuy nhiên, đây cũng là những chất đường ngọt nên ở nồng độ đủ để điều chỉnh hoạt độ của nước, chúng có thể không được ủng hộ trên quan điểm của người

tiêu dùng

Bên cạnh việc giảm hoạt độ nước thì bảo quản trong

điều kiện nhiệt độ và độ ẩm thấp, pH trung tính và tránh ánh sáng cũng là những biện pháp cần thiết để có thể tăng thời hạn sử dụng và đảm bảo chất lượng thực phẩm

Bảng 1.4 Hàm ẩm (tương ứng với khả năng giữ nước) của một số thực phẩm và phụ gia thực phẩm ở a„= 0,8

trong khi thực phẩm có hàm ẩm thấp lại là một hệ không lý

tưởng với trạng thái không ổn định ban đầu (netastabie) cần phải được giữ càng lâu càng tốt Trong quá trình bảo quản,

24

những thực phẩm này không biến đổi theo nguyên lý nhiệt động học (thermodynamic), mà theo nguyên lý động học (kinetic) Khái niệm mới dựa trên hiện tượng chuyển pha

(phase transition — chú ý đến những thay đổi về tính chất vật

lý của thực phẩm trong quá trình tương tác giữa nước và các thành phần ưa nước) sẽ thích hợp hon trong việc dự đoán tuổi thọ của sản phẩm

Trạng thái vật lý của hệ thực phẩm phụ thuộc vào thành phần, nhiệt độ và thời gian bảo quản Tuỳ thuộc vào nhiệt độ, thực phẩm có thể ở trạng thái thuỷ tinh (glassy),

cao su (rubbery) hay dung dịch có độ nhớt cao Động học của

quá trình chuyển pha này có thể đo được bằng thiét bi DSC

(differential scanning calorimetry)

Hinh 1.8 Gia tri Tg phu thudc vao néng d6 chat khé (mass

#acHon) trong hệ tỉnh bột đã hồ hoá trong nước

200¬

° I - Trạng thái thuỷ

su (rubbery) Tg.s, Tg.w: nhiệt độ

chuyển pha của tỉnh

Tg là giá trị nhiệt độ đặc trưng cho thời điểm khi hệ

chuyển từ trạng thái thuỷ tỉnh sang trạng thái cao su (hay

trạng thái đẻo) Thực phẩm trở nên dẻo khi các thành phần

ưa nước của chúng bị hydrat hoá Vì thế hàm lượng nước sẽ ảnh hưởng đến giá trị nhiệt độ 7g (như trong trường hợp tỉnh

bột đã hồ hoá, hình 1.8) Dưới đây là mét sé gid tri Tg va Tm

(nhiệt độ nóng chảy) của một số loại đường

Bảng 1.5 Nhiệt độ chuyén pha Tg (ồC) va nhiệt độ nóng chảy

Tm (ồC) của một số đường đơn và đường oligo

Glycerol - 93 18 Galactose 110 170 Xylose 9,5 153 | Mannose 30 139,5 Ribose - 10 87 Sorbitol -2 1il Xilytol - 18,5 94 Saccharose 52 192 Glucose 31 158 | Maltose 43 129

Fructose 100 124 Maltotriose 76 133,5

Trong quá trình làm lạnh một dung dịch nước xuống

dưới điểm lạnh đông, một phần nước sẽ bị kết tỉnh và làm cho nồng độ chất hoà tan trở nên cao hơn trong phần nước không kết tắnh còn lại Trong trường hợp này, xuất hiện

giá trị nhiệt độ Tơ, tại đó trạng thái thuỷ tỉnh của dung

dịch đậm đặc chuyển thành trạng thái dẻo Trên hình 1.8

có thể thấy vị trắ 7g' (-đồC) đối với tỉnh bột đã hồ hoá,

lượng nước không đóng băng trong trường hợp này là 27%

(WỖg) Bang dudi đây liệt kê nhiệt độ 7ụ đối với các dung

dịch nước của protein và carbohydrate (nồng độ 20%)

Bảng 1.6 T’g (“C) và W (g/g co chat)

của một số dung dịch protein và carbohydrate

Xylose -48 |0,45 |khoai tay (DE 10)

Ribose - 47 0,49 |Tinh bét khoai tay |- 5

Glucose -43 |0,41 |(DE 2)

Fructose - 42 0,96 |Hydroxyethyl- - 6,5

cellulose Galactose -41,5 10,77 |Maltodextrin tir -6

Sorbitol - 43,5 [0,23 |tinh bột sắn (DE 5)

Saccharose |-32 |0,56 |Bapsdp(DE0,5) |-4

Lactose - 28 0,69 | Gelatin - 13,5 |0,46

Raffinose - 26,5 |0,70 | Collagen (tan) - 15 0,71 Maltotriose |- 23,5 |0,45 |Albumin - 13 0,44 Panose - 28 0,59 |a-casein - 12,5 10,61 Isomalto- - 80,5 |0,50 {Sodium caseinate - 10 0,64

- 10 0,41

Trong các oligo va polysaccharide déng thé

(homologous), Tg va T’g tang khi trong lugng phân tử (MW) tăng tới một giới hạn nhất định (Hình 1.9) Ngoài ra, những oligosaccharide mạch thang cé6 T’g cao hon so với các oligosaccharide mạch nhánh có cùng MW (trường hợp của maltotriose, panose và isomaltotriose) Bảng 1.7 liệt kê các

gid tri T’g cla một số rau quả và trái cây:

27

Hình 1.9 Ảnh hưởng của MW đến nhiệt độ chuyển pha 7g (dung dịch nồng độ 20% khối lượng) của các đường

Bảng 1.7 Nhiệt độ chuyển pha 7%

của một số loại trái cây và rau củ

Rau spinach (cải bó xôi) - 17

Khoai tây - 11

Nhiệt độ T Nhiệt độ tan chảy

chuyển pha 7g của nước đá Tìm

Phương trình WLF

Ở nhiệt độ chuyển pha 7g hay 7, độ nhớt của một thực phẩm rất cao (khoảng 109Pa.s) Khi nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm, các quá trình gây giảm chất lượng thực phẩm xảy

ra nhanh hơn Trong khoảng nhiệt độ từ 7g đến 7 (khoảng 7g+100°C), độ nhớt biến đổi theo phương trình WLF (M.L

Williams, R.F Landel, J.D Ferry):

Trong dé n, Pp VA Ng, Pg la dé nhét va ty trong cua thuc

phẩm tương ứng tại nhiệt độ T và Tạ, C¡ va C› là các hằng số

29

Những thay đổi về độ nhớt của thực phẩm trong khoảng

nhiệt độ từ 7m đến Tg có ý nghĩa quan trọng trong các quá trình chế biến lạnh như sản xuất kem

Tình 1.10 Cac tinh thể đá trong kem (ice-cream)

Sñ mm

Các thí nghiệm cho thấy rằng, tốc độ của các phản ứng hoá học và enzyme, cũng như cáv biến đổi vật lý hầu như

không xảy ra khi thực phẩm được bảo quản tại nhiệt độ

chuyển pha 7ø hay 7g Nếu như giảm hoạt độ nước a„ là nguyên tắc để tăng khả năng bảo quản thì đối với khái niệm

nhiệt độ chuyển pha, tang Tg hoặc 7 có thể bảo quản sản

phẩm dễ dàng hơn hay kéo dài thời hạn sử dụng sản phẩm

Người ta thường sử dụng các phương pháp như loại nước bằng

cách sấy, cố định nước nhờ làm lạnh đông hay thêm polysaccharide Thêm tính bột đã thuỷ phân một phần (maltodextrin DE thấp) vào thực phẩm làm tăng giá trị 7g và 7g, hạn chế tối đa các quá trình gây giảm chất lượng thực phẩm như sự kết tụ và vón cục trong các loại thực phẩm ở dạng vô định hình, sự tái tỉnh thể hoá, hiện tượng phá vỡ

cấu trúc ở các thực phẩm khô đông lạnh, các phản ứng enzyme cũng như các phản ứng nâu hoá phi enzyme

Chương 2 PROTEIN

Acid amin, peptide và protein là những thành phần

quan trọng của thực phẩm cung cấp các tién chất cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp protein trong cơ thể Ngoài ra,

chúng còn trực tiếp tham gia vào việc tạo nên hương vị của thực phẩm hay tham gia vào các phản ứng nhiệt và enzyme

để tạo nên các chất màu, chất mùi trong quá trình bảo quản

và chế biến Protein cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nên các tính chất vật lý của thực phẩm qua khả năng tạo

và ổn định các hệ gel, bọt, nhũ tương và cấu trúc sợi

Ngoài protein từ thực và động vật, nguồn cung cấp protein còn bao gồm tao (Chlorella, Scenedesmus,

Spiruline ), nấm men và vi khuẩn (protein don bao SCP —

single cell protein) Do ndm men va vi khuẩn thường chứa một lượng lớn acid nucleic (6-17% so với trọng lượng khô) nên cần một quá trình thu nhận, tỉnh sạch protein Tương

lai của các nguồn protein không truyền thống này phụ

thuộc vào giá của sản phẩm và các đặc tính của công nghệ

sản xuất

Nói chung, protein cần được tỉnh sạch, làm giàu (protein enrichment) vì những lý do sau: hàm lượng protein trong

nhiều loại nguyên liệu quá thấp so với nhu cầu sử dụng, các

tính chất cảm quan của nguyên liệu (như mùi vị, màu sắc) chưa tốt, hay do sự có mặt của các thành phần không mong

31

muốn khác Một số nguyên liệu giàu protein là sản phẩm của

những quá trình khác như sản xuất dầu thực vật hay tỉnh

bột Protein thường được thu nhận bằng cách trích ly từ

nguyên liệu (profein concentrate), sau dé déng tu nhiét hay két tua dang dién (protein isolate) Protein concentrate va isolate duge sử dụng dé tăng cường giá trị dinh dưỡng và cải thiện các tính chất chức năng của protein thực phẩm Ở dang

tự nhiên hoặc biến tính, chúng thường được cho vào các thực

phẩm truyền thống như thịt hoặc ngũ cốc Ngoài ra chúng cũng được sử dụng để sản xuất các loại thực phẩm mới thay thế thịt, cá Các nguyên liệu được sử dụng để thu nhận protein gồm:

- Lúa mì và bắp: gluten được thu nhận như một sản phẩm phụ của quá trình sản xuất tỉnh bột

— Khoai tây: từ phần nhựa còn lại sau quá trình sản xuất tỉnh bột, protein có thể được thu nhận bằng phương

pháp đông tụ nhiệt

— Trứng: từ trứng có thể sản xuất nhiễu sản phẩm chứa protein như bột trứng, lòng đỏ và lòng trắng trứng

~ Sia: cung cấp casein va whey protein

— Ca: cung cap protein concentrate sau qua trinh tach

II.1 Acid amin

II.1.1 Cấu tạo chung

Theo quan điểm hoá học, protein là các polymer

không phân nhánh và được cấu thành từ các acid a-amin

Trừ một số ít ngoại lệ, hầu hết các acid amin có công thức chung như sau:

Glycine (Gly) G Alanine (Ala) A Valine (Val) V Leucine (Leu) L Isoleucine (Hie) |

Các acid amin không phân cực

Serine (Ser) $ Cysteine (Cys) C Threonine (Thr) T Methionine (Met) M

Các acid amin có chứa gốc -OH hoặc các hợp chất chứa S

ở mạch bên

33

Proline (Pro) P + Gite 2 +] 2

HạN~C~COO” HạN—C— coo“ HạN —=C—COOC-”

mach vong Phenylalanine (Phe) F — Tyrosine (Tyr) Y Tryptophan (Trp) W

Acid amin chứa vòng thơm

Histidine (His) H Lysine (Lys) K Arginine (Arg) R

- Các acid amin tích điện dương (có tính kiểm)

1I.1.2 Phân loại

Protein có trong các vật thể sống như virus, vi sinh vật,

động vật, thực vật, được tạo thành từ 20 acid amin và chúng

khác nhau ở gốc R Các gốc R quyết định các tính chất hoá lý

của acid amin và các protein chứa chúng

Có nhiều cách phân loại các acid amin Tuy nhiên do

mạch R là yếu tố quyết định các tương tác nội phân tử và

tương tác giữa các phân tử nên người ta thường dựa vào tính

chất của gốc R để phân loại các acid amin thành:

- Những acid amin có gốc R không phân cực (hydrophobe)

và không tích điện: isoleucine, leucine, methionine, phenyl-alanine, proline, valine, tryptophan, glycine, alanine trong đó ba acid amin cuéi mang tinh trung gian giữa không phân cực và phân cực trung tính, có độ hoà tan kém hơn các acid amin phân cực Hoạt tính ky nước

tăng khi chiều dài của gốc R tăng

‹ Các acid amin có gốc R phân cực nhưng không tích

điện (trung tính - ñydrophite), có các nhóm chức trung

tính và phân cực, có khả năng tạo các liên kết hydro

với một số phân tử như nước Sự phân cực của serine, threonine, tyrosine là do nhóm -OH; của asparagine, glutamine là do nhóm amide (CO-NH;); của cystein là

do nhém thiol —SH

‹ Các acid amin có gốc R tích điện (+) 6 pH=7 nhu histidine, lysine (do nhóm ¢-NH,) va arginine (do nhém guanidin)

Céc acid amin cé géc R tich dién (-) 6 pH=7 do cac nhóm carboxyl -COOH như acid aspartic và acid

glutamic

35

Ngoài 20 acid amin trên, một số acid amin khác có thể gặp ở một số sản phẩm thuỷ phân của protein như hydroxyprolin và 5-hydroxylysin (có trong collagen), desmosin hay isodesmosin (trong elastin)

Người ta còn gặp khoảng hơn 150 acid amin khác trong một số tế bào động vật, thực vật, vi sinh vật, có thể ở dạng

tự do, cũng có thể ở dạng liên kết Đa số các acid amin ở dạng tự do có thể là các sản phẩm chuyển hoá trung gian, cũng có thể là các chất hoá học trung gian tham gia vào các xung động thần kinh Một số acid amin có dạng D đôi khi gặp ở một vài kháng sinh có cấu trúc protein

Dựa trên giá trị dinh dưỡng và vai trò sinh lý, người ta chia các acid amin thành nhóm không thay thế (8): valine, leucine, isoleucine, phenyl-alanine, tryptophan, methionine, threonine, histidine; ban thay thé (2): lysine, arginine; va acid amin thay thé (10): glycine, alanine, proline, serine, cystein, tyrosine, asparagine, glutamine, acid aspartic va acid glutamic I1.1.3 Tinh chat vat lý

Tinh phan ly

Moi acid amin trong dung dịch nước, pH trung tinh sé

tồn tại ở dạng: :

R—CH~—coo_ˆ NHạT

Tùy thuộc điều kiện pH, trong dung dịch nước acid amin

có thể ở dạng cation, anion hoặc trung tính Quá trình này đặc trưng bới hằng số phân ly pK, điểm đẳng điện pl Nhu vay, acid amin là các phân tử mang tính lưỡng tính Ở điểm đẳng điện pI, tổng điện tích của acid amin trong dung dịch bằng 0 3ó

Cau tric va hoat tính quang học

Tất cả các acid amin trong protein đều có cấu hình không gian dạng L Acid amin dạng D ít phổ biến tuy cũng xuất hiện trong tự nhiên ở một số peptide của vi sinh vật

Hinh 2.2 Acid amin dang D va L

thể được tạo ra trong quá trình tổng hợp hóa học, hoặc trong các quá trình chế biến thực phẩm Để loại acid amin dạng D,

người ta thường kết tỉnh chọn lọc các L acid amin bằng phương pháp enzyme hay phương pháp sắc ký

37

Độ hòa tan

Độ hòa tan trong nước của các acid amin rất khác nhau Proline, hydroxy-proline, glycine, alanine tan tét trong dung dịch, cystein và tyrosine hầu như không tan còn các acid

amin khác có độ hòa tan thấp Thêm acid hoặc kiểm có thể

tăng độ hòa tan của các acid amin, acid amin trong hợp phần với các acid amin khác tan tốt hơn khi chỉ có riêng một mình Độ hòa tan của acid amin trong dung môi hữu cơ thấp

do chúng có tính phân cực Tất cả các acid amin đều không tan trong ether, một số ít tan trong ethanol

Hấp thu tia UV

Các acid amin có vòng thom nhu tryptophan, pheny]l- alanine, tyrosine hap thu UV manh nhất ở các bước sóng 200-230nm va 250-290nm Histidine, cystein va methionine

hấp thụ UV ở buée séng 200-210nm Trong cdc phép phân

tich, d6 hap thu séng OD (optical density) tai 280nm dude sti

dụng để định tính và định lugng protein va peptide

H.1.4 Tính chất hóa học

Các phản ứng hoá học của các nhóm COO”, NHạ' và của

một số nhóm chức khác ở các acid amin và protein thường xảy ra ở nhiệt độ cao (100-200”ŒC) trong các quá trình chế

biến thực phẩm như nấu, sấy, nướng

II.1.4.1 Các phản ứng chủ yếu của acid amin

Các acid amin có thể bị oxy hoá bởi nhiều tác nhân hoá

học như hypochloride hoặc phosgene:

GH COOH + NaOCI + HạO ——> R—CHO +NHg + NaCl + CO,

ứng với c-NH: cua lysine

11.1.4.2 Phan ứng của nhóm carboxyÌ œ-COOH

Ester hoa

Đây là phản ứng được sử dụng để bảo vệ các nhóm

-COOH trong quá trình tổng hợp peptide Các ester tự do của acid amin có xu hướng tạo các vòng di-peptide hoặc poly- peptide mạch hở

R—COOH + R—OH = R—COOR' + HạO sol

Phan ting khit

Được sử dụng để nhận dạng acid amin ở đầu mạch

protein

Rn-CcooH —— R—CcH;—0H NaBH, Phản ứng decarboxyL hoá

Phản ứng này có thể xảy ra dưới tác dụng của enzyme,

nhiệt, acid hoặc kiểm

R—CH—COOH ——> R—CHạ—NH; + CO¿

| NHạ

39

Phan ting tao amide

Acid amin phản ứng với NHạ để tạo thành các amide

Asparagine và glutamine la nhiing amide cua acid aspartic va glutamic cé6 mat trong thành phần của protein

11.1.4.3 Phản ứng của nhóm qmine œ—NH;

Phan ting acyl héa

Các dẫn xuất như acid halogenide hoặc các anhydride

thường được sử dụng làm tác nhân acyl hoá:

H—NH;¿ + R—C==O —> R—NH—CO—R' + HCI

Cl

Cac N-acetyl acid amin thutng được sử dụng để tang

cường giá trị dinh dưỡng cho các loại protein thực vật Thêm

các acid amin tự do vào các loại thực phẩm phải qua chế biến nhiệt là điều không đơn giản Ví dụ, trong quá trình chế biến,

một số acid amin như methionine có thể tham gia phản ứng

với các hợp chất dicarbonyl (theo cơ chế phân huỷ S/recker) để tạo ra các chất gây mùi khó chịu Nhiều acid amin thiết yếu

khác như lysine hay threonine cũng có thể bị mất giá trị dinh dưỡng của chúng thông qua các phản ứng tương tự N-acetyl-L- methionine và N-acetyl-L-threonine tao ra trong phan tng acyl

hoá có giá trị dinh dưỡng tương tự như acid amin tự do, vì thế chúng thường được thêm vào để tăng cường giá trị dinh dưỡng

cho thực phẩm Ngoài ra, các gốc N-acetyl con gitp bảo vệ tạm thời các nhóm chức trong quá trình tổng hợp peptide

Một số phản ứng acyl hóa có thể tạo ra những hợp chất

đặc biệt dùng trong phân tích hóa học Acyl hoá acid amin với ö-dimethylaminonaphthalene-1-sulfonyl chloride (dansyl

chloride) sẽ tạo ra dẫn xuất aryl sulfonyl rất bền với phản ứng

thuỷ phân trong môi trường acid Phản ứng này được sử dụng

để xác định đuôi N-terminal và các gốc c-amine (£-NH;) tự do của peptide và protein Người ta có thể xác định được các dẫn xuất Dansyl với nồng độ rất thấp (n„mol) nhờ khả năng phát

huynh quang trong ving anh sang cuc tim (UV light)

(CHạ)2N ® —» (CHạ)aN ¿)

Phan ting alkyl hoa

Khi cho dẫn xuất N-tosyl của acid amin phản ứng với

methyl iodide, ta thu được N-methyl acid amin Géc tosyl sau

đó sẽ được loại bỏ bằng phan ting véi HBr

Phản ứng này được sử dụng để bảo vệ các gốc £-amine

tự do trong phân tử protein khỏi các phản ứng Maillard xay

ra trong quá trình chế biến thực phẩm

Acid amin cũng có thể phản ứng trực tiếp với các tác nhân methyl hod nhu methyl iodide dé tao thành trimethyl acid amin Ching duoc goi lA cac betaine (dan xuat N- trialkyl) Trong tự nhiên (cả thế giới động và thực vật) phản ứng tạo betzine xảy ra với tần suất khá lớn

Al

B-alanine Homobetaine |Nước chiết từ thịt

y-amino butyric acid |Actinine Động vật nhuyễn thể (sứa)

Glycine Betaine Củ cải đường

B-hydroxy-y-amino Carnitine Mô cơ động vật, nấm men, butyric acid cá, gan, whey, sứa

4-hydroxy-proline Betonicine Dau

Proline Starchydrine | Tinh bột, lá cam, vỏ chanh,

cé linh lang, Aspergillus

Phan tng aryl héa

Khi acid amin tham gia phản ứng với các tác nhân aryl

hóa như 1-fluoro-2,4-dinitrobenzen (FDNB) sé tao ra N-2,4-

dinitropheny] acid amin (DNP acid amin) cé6 mau vàng và có thể kết tỉnh Đây là phản ứng quan trọng được sử dụng để

đánh dấu các đâu N-terminal và các gốc e-amine trong phân

tử protein và peptide DNP acid amin bên với phản ứng thuỷ phân trong môi trường acid,

R—NH; + -{O)- nos ———* HF + ho (ĐỀ Tho,

Nhiều phản ứng tương tự cũng xảy ra giữa acid amin và

các tác nhân aryl hoá Ví dụ, khi tham gia phản ứng với 1,3-