TỔNG QUAN về PHẨN ỨNG sẫm màu THỰC PHẨM KHÔNG DO ENZYME

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM – KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HỐ HỌC – THỰC PHẨM MƠN HỌC: HĨA SINH THỰC PHẨM Đề tài: “Tổng quan phản ứng sẫm màu thực phẩm không enzyme” Giảng viên hướng dẫn: Th.s Phan Minh Anh Thư Nhóm thực hiện: STT Họ tên sinh viên MSSV Đặng Thanh Bình 12116006 Nguyễn Thị Minh Hiếu 12116029 Lê Thị Ngọc Mai 12116049 Hoàng Thị Như Quỳnh 12116071 Lê Thị Thanh Long TP Hồ Chí Minh Tháng 10/2014 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN Điểm số: ./ TP.HCM, ngày… tháng… năm…… Chữ ký giảng viên LỜI NÓI ĐẦU Cuộc sống ngày phát triển nhu cầu thực phẩm người tăng lên Và với yêu cầu mặt chất lượng ngày tăng, sản phẩm đòi hỏi cần đảm bảo an tồn, dinh dưỡng mà cịn mặt cảm quan Trong quá trình chế biến, màu sắc các sản phẩm thực phẫm thay đổi liên tục, kéo theo mùi vị các yếu tố cảm quan khác thay đôi theo Một nguyên nhân làm thay đổi màu thực phẩm các phản ứng sẫm màu Có hai nguyên nhân dẫn đến sẫm màu oxi hóa enzyme oxi hóa bỏi các tác nhân không enzyme Phản ứng không enzyme phản ứng tác động quá trình chế biến nhiệt khơng làm thay đổi mặt màu sắc mà tăng thêm hương vị cho sản phẩm Hiểu chất, nguyên nhân kiểm soát phản ứng sẫm màu không enzyme cần thiết bảo quản Qua biết bao gồm phản ứng nào, chế ứng dụng chúng công nghệ thực phẩm các ngành liên quan MỤC LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Hóa sinh Cơng Nghiệp, Lê Ngọc Tú Martins, S I F S., Jongen, W M F., & Boekel, M A J S Van (2001) A review of Maillard reaction in food and implications to kinetic modelling, 11, 364–373 Bastos, D M., Monaro, É., Siguemoto, É., & Séfora, M (2007) Maillard Reaction Products in Processed Food : Pros and Cons Ames, J M (1998) Applications of the Maillard reaction in the food industry Food Chemistry, 62, 431–439 doi:10.1016/S0308-8146(98)00078-8 Wikipedia.com NỘI DUNG Chương 1: Giới thiệu phản ứng sẫm màu thực phẩm 1.1 Giới thiệu các phản ứng sẫm màu thực phẩm Trong quá trình chế biến, bảo quản thực phẩm, ngồi mặt chất lượng dinh dưỡng an tồn màu sắc mùi vị yếu tố quan trọng mà ta phải theo sát từ khâu chế biến, bảo quản tay người tiêu dùng Màu sắc sản phẩm thực phẩm bị sậm đi, làm thay đổi chất lượng sản phẩm Theo các ngun cứu có hai tác nhân gây sẫm màu thực phẩm tác nhân phản ứng sẩm màu enzyme không enzyme Đối với tác nhân enzyme chủ yếu nhóm enzyme polyphenol oxidase, xúc tác cho chất polyphenol bị oxi hóa nhanh chóng oxi khơng khí tạo các quion từ kết hợp lại với tạo thành dạng polyme-Meladin, có màu tối Các sản phẩm thường bị chịu hậu nhiều từ enzyme táo, khoai tây, tôm tươi,… Những lát táo khoai tây sau cắt ra, vòng 10 phút sau đó, bị sẫm màu nhanh chóng, so sánh với lát vừa cắt lát táo trước tối màu hẳn Ngồi ra, phản ứng sẫm màu enzyme tạo nên màu nâu đặc trưng trà, café,… Song song với phản ứng sẫm màu enzyme phản ứng sẫm màu khơng enzyme, bao gồm hai phản ứng phổ biến phản ứng caramen hóa phản ứng Maillard Caramen hóa phản ứng khử nước từ đường, tạo màu từ từ tối dần từ vàng đến vàng đen Còn phản ứng Maillard phản ứng kết hợp gốc acid amin tự đường khử, tạo màu nương đặc trưng cho các sản phẩm nướng Phản ứng sẫm màu thực phẩm khơng enzyme Có dạng sẫm màu không enzyme phản ứng caramen phản ứng maillard Cả hai khác tốc độ hàm hoạt độ nước Phản ứng caramen quá trình nhiệt phân đường Nó sử dụng rộng rãi nấu ăn tạo hương vị hấp dẫn màu nâu đặc trưng cho sản phẩm Khi quá trình xảy ra, các chất dễ bay thoát tạo hương caramen đặc trưng Phản ứng Maillard phản ứng hóa học amino acid đường khử, thường địi hỏi có bổ sung nhiệt độ Đường tương tác với acid amin tạo các loại mùi hương vị Phản ứng Maillard tảng cho ngành công nghiệp hương liệu, từ các loại acid amin tham gia định hương vị sản phẩm, tạo mùi bánh mì nướng 1.2 Cơ chất phản ứng sẫm màu không enzymeĐường Đường tên tổng quát cho nhóm hợp chất carbohydrate hòa tan, mạch ngắn tồn dạng tinh thể điểm quan trọng có vị Có nhiều loại đường có nguồn gốc khác Loại đường đơn gọi monosacharide có bao gồm glucose, frucrose galactose Đường thường dùng nấu ăn ngày sacrose – dạng disacharide, thể sacrose thủy phân thành glucose fructose Ngồi ra, cịn có số loại đường đơi khác maltose lactose Các mạch saccharide dài có từ 3-9 gốc mono gọi Oligosaccharide Hầu tất các loại đường có cơng thức tổng quát Cn(H2O)m (n từ – 9) ví dụ glucose có công thức phân tử C6H12O6 Tên các loại đường thông thường kết thúc với gốc “OSE” dextrose, fructose,… Các phân tử đường thường có gốc andehyde ceton Những gốc cacbonyl (C=O) trung tâm phản ứng Tất các saccharide có cấu trúc có từ vịng trở lên kết liên kết glycozit, với nước để tạo liên kết Khi tiêu hóa, các enzyme cắt các phân tử đường mạch dài thành các đường đơn để qua chu trình đường phân tạo lượng Các loại đường: Monosacarit: Glucose, fructose galactose loại đường đơn, có cơng thức chung C6H12O6 Chúng có nhóm Hydroxyl (OH) nhóm cacbonyl (C = O), tồn dạng mạch vòng mạch thẳng tan nước Glucose(dextrose) đường nho xuất tự nhiên trái nước ép trái sản phẩm quá trình quang hợp trước tổng hợp thành dạng polyme tinh bột cenlulose Hầu hết carbonhydrate vào thể tiêu hóa vào chuyển thành glucose, vận chuyển dịng máu để ni sống các quan thể Glucose tạo thành từ tinh bột nhờ quá trình thủy phân có diện acid enzyme Đường fructose hay đường trái cây(fruit sugar) có tự nhiên các loại trái cây, số loại rau củ, mía đường mật ong Là loại đường tự nhiên các carbohydrate, với độ 173(độ sacrose 100) Nó thường tạo cách thủy phân tinh bột bắp thành syrup, sau đồng phân hóa phần glucose thành fructose Galactose loại đường tìm thấy sữa, đường bình thường, Nó thành phần kháng ngun tìm thấy bề mặt tế bào hồng cầu để xác định nhóm máu Disaccharides Sucrose, maltose, lactose các loại đường đôi – disaccharide, với công thức chung C12O22O11 Chúng hình thành kết hợp hai phân tử monosaccharide với loại phân từ nước Surose có nhiều thân mía củ cải đường Nó tồn cách tự nhiên thực vật glucose fructose Nó hình thành phân tử glucose fructose, chúng bị phân giải trở lại bị tiêu hóa Maltose hình thành quá trình nảy mầm hạt, đáng ý lúa mạch, chuyển thành mạch nha Một phân tử maltose hình thành kết hợp hai phân tử glucose Nó glucose, fructose đường sucrose Trong thể maltose hình thành nhờ phân giải tinh bột enzyme amylase sau các enzyme maltase Lactose có tự nhiên sữa Một phân tử lactose hình thành phân tử galactose với phân tử đường glucose Enzyme để thủy phân lactose enzyme lactase, trẻ em có enzyme có số người trưởng thành khơng, nên thể họ khơng thể tiêu hóa Đường khử(Reducing sugar): Đường khử đường có nhóm aldehyde hay cịn nhóm OH linh động, tự gắn C1 vịng phân tử đường, chất hình thành nhóm OH nhờ quá trình đồng phân hóa.Các nhóm chức aldehyde giúp đường có tính khử Một loại đường coi đường khử mở chuỗi có nhóm aldehyde nhóm Hemiacetal tự Monosacarit chứa nhóm aldehyde gọi aldose số đường cịn lại khơng có nhóm gọi ketose Aldehyde bị oxi hóa thơng qua phản ứng oxi hóa khử Thuốc thử Benedict dung dịch Fehling sử dụng để khử Cu2+ (phức màu xanh dương) thành Cu+ (có màu đỏ gạch) Ngồi ra, đường khử cịn nhận biết thông qua phản ứng tráng gương với việc sử dụng thuốc thử Tollen, tạo lớp kết tủa kim loại Bạc 1.3.2 Acid amin tự do(Protein) Acid amin Trong hóa học, amino caid hay acid amin phân tử chứa nhóm amin acid acboxylic Trong hóa sinh, thuật ngữ thường để nhóm chất cụ thể alpha amino acid.: acid amin mà gắn vào cacbon, cacbon α– carbon Acid amin cấu tử nhỏ Protein, acid amin liên kết lại với nhờ loại phân tử nước (một H+ khỏi nitơ OH- khỏi cacbon) tạo thành liên kết peptit Các acid amin thường gặp các protein L-α-acid amin có nhóm amin đính vào ngun tử Cacbon α đứng cạnh nhóm cacboxyl Cơng thức tổng quát acid amin: R: mạch bên hay nhóm bên, acid amin khác mạch R Đa số các protein cấu tạo từ 20n L-α-acid amin amit tương ứng Lysine Lysine (viết tắt Lys K)[2] α-axit amin với cơng thức hóa học HO2CCH(NH2)(CH2)4NH2 Nó axit amin thiết yếu, nghĩa thể tự tổng hợp Codon lysine AAA AAG Lysine bazơ giống arginine histidine Nhóm ε-amino đóng vai trị liên kiết với H+ (Nhóm ε-amino nhóm amino gắn với nguyên tử cacbon thứ tính từ ngun tử cacbon gắn với nhóm cacboxyl C=OOH α-cacbon).[3]) Sự sửa đổi sau dịch mã liên quan đến lysine gồm methyl hóa nhóm ε-amino, tạo nên methyl-, dimethyl-, trimethyllysine, chất thứ ba tạo nên calmodulin, ngồi cịn có acetyl hóa ubiquitin hóa Collagen chứa hydroxylysine, chất tạo nên từ lysine nhờ enzym lysyl hydroxylase Sự O-glycosyl hóa hydroxylysine xảy lưới nội chất golgi dùng để đánh dấu các protein xuất khỏi tế bào Chương 2: Phân loại, tính chất, chế 2.1 Caramen hóa Phản ứng caramen hóa quá trình gây sẫm màu thực phẩm, với các phản ứng Maillard phản ứng sẫm màu enzyme Caramen hóa làm tăng hương vị màu sắc cho các sản phẩm bánh nướng, café, nước giải khát bia Ngoài ra, tác dụng khơng mong muốn caramen hóa làm đốt cháy đường tạo màu đen Caramen hóa gây biến đổi quan trọng thực phẩm, màu sắc mà cịn làm thay đổi mùi vị Vì khơng có enzyme tham gia vào quá trình, nên phản ứng nâu hóa khơng enzyme Caramen hóa xảy quá trình đun nóng hay nướng loại thực phẩm có nồng độ cao các carbonhydrate(đường) Đơn giản ta nói, caramen hóa quá trình loại bỏ nước từ loại đường saccharose glucose, các bước đồng phân hóa polyme hóa Trong thực tế quá trình caramen hóa loạt các phản ứng hóa học phức tạp, mà ta cịn chưa hiểu rõ Quá trình caramen hóa tan chảy đường nhiệt độ cao, tạo bọt(sơi) Ở giai đoạn đường saccharose phân hủy thành glucose fructose Tiếp theo bước ngưng tụ, phân tử đường riêng lẽ bị nước phản ứng với nhau, VD: tạo thành difrctose-anhydride Bước tạo thành izomerization aldose ketose, kéo theo thêm nước Các phản ứng cuối bao gồm phản ứng phân mảnh(tạo hương) các phản ứng trùng hợp(sản xuất màu) Phản ứng caramen hóa xảy với nhiệt độ bắt đầu khá cao so với các phản ứng hóa nâu khác phụ thuộc vào loại đường Bảng cho thấy nhiệt độ bắt đầu caramen hóa số cacbonhydrat phổ biến Bảng dựa carbonhydrate tinh khiết Trong thực phẩm có mặt nhiều loại carbonhydrate các thành phần khác, tất điều ảnh hưởng tới nhiệt độ caramen các bước phản ứng khác nhau, ảnh hưởng tới hương vị màu sắc sản phẩm cuối Bảng 1: Nhiệt độ bắt đầu số carbonhydrate phổ biến Đường Nhiệt dộ Fructose 110° C Galactose 160° C Glucose 160° C Maltose 180° C Sự tổ hợp nhóm endiol với nhóm cacbonyl làm cho các chất có khả nhảy cảm đặc biệt phản ứng oxy hóa khử Khả phản ứng reducton dẫn đến khử hidro để chuyển nhóm endiol thành nhóm cacbonyl Dĩ nhiên, reducton đễ dàng kết hợp oxy điều quan trọng cho bền vững covat Reducton không khử nước feling lại dễ dàng khử iot 2,6- diclophenolindolphenol Axit dehydroascorbic coi ví dụ reducton có sáu cacbon Khơng phải riêng reducton mà các đạngehydro củ chúng tham gia vào việc tạo nên màu nâu Phân hủy đường Một giai đoạn trung gian phản ứng melanoidin phân hủy cấu tử đường sản phẩm chuyển vị amadori để tạo thành các phẩm vật khác nhau: trizoreducton, aldehit piruvic, aceton, acetoin, diaxetyl Một số chất tạo thành phân hủy đường có mùi vị dễ chịu định chất lượng sản phẩm Phân hủy hợp chất amin Trong các quá trình tạo nên melanoidin CO2, aldehit NH3 vật phẩm phản ứng nhiệt độ cao Nguyên nhân tượng phân hủy strecker theo hướng khác nhau: Đầu tiên phẩm vật chuyển vị amadori kết hơp với acidamin để thoát CO H2O Bazo schiff tạo thành bị phân ly thủy phân thành aldehit cà hợp chất amin Chính các hợp chất amin làm cho các phẩm vật chứa nito có màu nâu sau Còn aldehit tạo thành phản ứng này, so với acid amin tham gia tương tác với aminodezoxyxetoza có cacbon Sau đó, furfurol hydroxytylfurfurol axitamin xảy tương tác oxy hóa Kết từ axitamin tạo thành aldehit tạo thành nguyên tử cacbon 3-aldehit tạo thành kết chuyển amin axitamin với reducton Giả sử, chuyển amin mà dẫn đến hình thành nên aldehit phản ứng chủ yếu, rõ ràng kết phẳn ứng mà nito tham gia vào polime màu nâu Phần lớn CO2 thoát quat trình tạo melanoidin aciamin bị phân hủy strecker Các aldehit tạo thành đóng vai trị quan trọng việc hình thành hương vị sản phẩm thực phẩm chế biến nhiệt 2.2.3 Giai đoạn cuối phản ứng tạo Maillard: Giai đoạn cuối bao gồm nhiều phản ứng phức tạp chia thành hai kiếu phản ứng: Phản ứng ngưng tụ aldol với tạo thành polyme màu nâu không chứa nito Phản ứng trùng hợp hóa aldehitamin với tạo thành các hợp chất nito dị vòng Sự ngưng tụ aldehit axetic ví dụ ngưng tụ aldol: Khi nguyên tử hydro nhóm metyl phân tử aldehit liên kết với nguyên tử oxy nhóm cacbonyl phân tử aldehit thứ hai Sự trùng hợp hóa oxy hóa đồng thời các aldehit aminoaxetic dẫn đến tạo thành piazin Piain có mùi dễ chịu yếu, hòa tan nước Khi trùng hợp hóa dehydroreducton với amoniac aldehit tạo thành hợp chất phức tạp có chứa vịng imidazol Ngồi hợp chất kể, kết phản ứng tụ aldehit, piridin pirol tạo thành Sự ngưng tụ aldoj tiens hành caramen hóa dung dịch đường khiết có mặt các hợp chất amin vết xảy đồng thời hai kiểu phản ứng Giai đoạn cuối phản ứng melanoidin tạo nên các polime khơng no hịa tan nước, sau đến các polyme không no khơng hịa tan nước, có màu đậm có tên chung melanoidin Các melanoidin hấp thụ mạnh tia cực tím, khơng khử dung dịch feling, khử iot 2,6- điclophenolindophenol Khả hòa tan melanoidin phụ thuộc vào nhiệt độ mà phản ứng tiến hành Khi nhiệt độ cao quá trình xảy mãnh kiệt melanoidin tạo thành có hương thơm hịa tan nước.Các melanoidin khơng hịa tan tính chất gần giống với humin Chương 3: Các yếu tố ảnh hưởng 3.1 Ảnh hưởng acidamin đường Acid amin xem chất xúc tác giai đoạn đầu Ngồi acid amin cịn tân tạo aldehit thoát NH NH3 tương tác với đường tạo melanoidin Nhóm NH2 protein nhiều khả tạo melanoidin mạnh Khả tham gia phản ứng acidamin phụ thuộc cao vào độ dài ạch cacbon vị trí nhóm amin so với cacboxyl Cường độ phản ứng phụ thuộc vào chất đường khử Glucose phản ứng mạnh galactose lactose Saccarose không phản ứng với acidamin Nồng độ đường ảnh hưởng đến cường độ phản ứng Tỉ lệ acidamin đường thường 1/2 1/3 3.2 Ảnh hưởng nước Phản ứng xảy cực đại xung quanh phân tử protein phải tạo nên đơn phân glucose lớp đơn phân nước Sự có mặt nước điều kiện cần thiết để tiến hành phản ứng Nồng độ chất tác dụng cao, lượng nước tạo thành melanoidin 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ pH môi trường Tăng nhiệt độ vận tốc phản ứng tăng lên mạnh mẽ nhiệt độ khác sản phẩm tạo thành khác Ở 0oC 0oC phản ứng không xảy Ở nhiệt độ 95-100oC phản ứng cho sản phẩm có tính chất cảm quan tốt Khi nhiệt độ quá cao các melanoidin có vị đắng mùi khét Phản ứng mailard tiến hành khoảng pH rộng môi trường kiềm phản ứng nhanh 3.4 Chất kìm hãm chất tăng tốc độ phản ứng melanoidin Phản ứng caramel hóa, oxy hóa melanoidin phản ứng có tham gia các hợp chất cacbonyl Như chất kìm hãm chất phản ứng cacbonyl : dimedon, hydroxylami, bisultfit Những chất kết hợp với chất khác phát sinh giai đoạn trung gian, làm ngừng các quá trình phản ứng Chẳng hạn dimedon kết hợp với aldehit làm ngừng hẳn phản ứng melanoidin Khí sunfuro, acid sunfuro muối chất kìm hãm mạnh phản ứng tạo màu melanoidin Axit sunfurơ tác dụng kìm hãm axit sunfurơ có liên quan với các reducton: Bằng cách đun nóng dung dịch glucoza sulfit 100 oC người ta thu hợp chất 3,4 didezoxy sulfohexozon (III) Các dẫn xuất acid sunfuric hợp chất bền vững chí phương pháp thủy phân, người ta vần thu lại SO2 chưng cất Do đó, các sản phẩm trung gian tương tự phản ứng melanoidin khơng chuyển hóa thành các hợp chất màu cuối Ngoài ra, kết hợp nhóm rượu bậc hai glucoza khơng no dạng trans, acid sunfuro cịn gạt bỏ khả vịng hóa sau glucozon(khi tương tác với amoniac) Acid sunlfuro thể tác dụng kháng khuẩn mạnh mẽ chất chống oxi hóa Acid sunfuro ổn định acid ascorbic dạng hydroascorbic các sản phẩm Người ta nhận thấy rằng, số sản phẩm (nước chanh, nước nho, nước táo) lượng acid ascorbic giảm cường độ sẩm màu tăng lên, lượng acid amin đường khử bị giảm xuống hàm lượng furfurol lại tăng lên Có lẻ tính khử acid ascorbic khả phản ứng với các sản phẩm trung gian phản ứng Maillard Do đó, vitamin hóa các sản phẩm làm yếu tạo thành các melanoidin Tuy chất kìm hãm acid ascorbic làm tăng giá trị sinh học sản phẩm ý nghĩa thực tiễn cịn hạn chế acid ascorbic acid hữu khác, phân hủy cho hợp chất có màu sẫm Trong các sản phẩm có màu đậm antoxian, tác dụng vitamin C, màu tự nhiên bị nhạt Như dùng acid ascorbic để kìm hãm sẫm màu khơng có giá trị vạn Người ta ứng dụng sản phẩm cụ thể nghiên cứu thành phần hóa học Dimedon (dimetyl dihydrorezorxin) Là chất kìm hãm phản ứng melanoidin tốt Nó có khả liên kết các furf urol aldehit làm ngừng tạo melanoidin.Dimedon điều kiện định kết tủa hồn tồn furfurol cách tạo sản phẩm ngưng tụ furfurol dimedon(hai phân tử) Ngoài các chất oxi hóa ( KMnO4, H2O2, Quinhidron) các chất khử kìm hãm phản ứng melanoidin Chất tăng tốc phản ứng Gồm acid lactic phosphat Muôi acid lactic làm tăng tốc độ phản ứng mạnh Dung dịch đệm phosphat làm tăng nhanh vận tốc phản ứng acidamin glucose mà cịn làm tăng phản ứng nâu hóa dung dịch glicoza tinh khiết Chương 4: Các biện pháp công nghệ kiểm soát, điều khiển ngăn chặn sẫm màu Một mối quan tâm lớn công nghệ thực phẩm để kiểm soát giảm thiểu các phản ứng hóa nâu không enzyme chế biến thực phẩm Các phương pháp cụ thể sử dụng phải thích nghi với loại sản phẩm thực phẩm Nhiều phương pháp đề xuất để kiểm soát lý Nhiệt độ: Việc gia tăng nhiệt độ thời gian xử lý nhiệt làm tăng tốc độ tốc độ các phản ứng (Labuza Baisier, 1992) Do đó, hạ thấp nhiệt độ quá trình chế biến bảo quản kéo dài giai đoạn tiền phát, thời gian cần thiết cho hình thành các sản phẩm có màu nâu Hầu hết các loại thực phẩm khơng hóa nâu khoảng -10oC điều kiện bảo quản thường ((Nursten, 2005) Độ ẩm: Sự hóa nâu thực phẩm phụ thuộc vào độ ẩm Sự nước làm giảm độ ẩm các loại thực phẩm dạng rắn làm giảm di chuyển các thành phần hoạt tính ((Loncin et al.,1968; Eichner and Karel, 1972; Labuza and Saltmarch, 1981; Fox et al., 1983) Tuy nhiên, tốc độ hóa nâu thực phẩm cao độ ẩm khoảng 5-10% việc giảm độ ẩm phần khiến hóa nâu trở nên tồi tệ tốt (Nursten, 2005) Trong trường hợp dung dịch, tăng hoạt độ nước làm giảm tốc độ các phản ứng Nước không làm giảm bớt tác dung, làm loãng các chất phản ứng mà sản phẩm bước ngưng tụ phản ứng Maillard Điều minh họa hình …… cho thấy mức độ hóa nâu avicel – glucose – glycine thấp vị trí hoạt độ nước thấp cao (McWeeney, 1973) (Mức độ hóa nâu avicel – glucose – glycine ảnh hưởng hoạt độ nước (aw) sau ngày 38oC (McWeeney, 1973) pH: Phản ứng Maillard thường diễn tốt điều kiện kiềm, làm giảm độ pH cung cấp phương pháp hữu ích để kiểm soát hóa nâu(Fox et al, 1983; Nursten, 2005) Phương pháp sử dụng sản xuất bột trứng sấy khơ, acid thêm vào trước quá trình khử nước làm giảm độ pH Độ pH phục hồi cách cho thêm sodium bicarbonate để trứng trở lại trạng thái đầu Loại bỏ oxy khỏi bao bì: điều làm giảm hình thành các sản phẩm oxy hóa chất béo có khả tương tác với các acid amin Việc loại bỏ oxy ảnh hưởng đến các phản ứng liên quan đến quá trình hóa nâu khơng ảnh hưởng đến bước đầu phản ứng carbonyl – amine Tác nhân hóa sinh: sở phương pháp loại bỏ chuyển đổi các chất phản ứng tương tác carbonyl amino acid Ví dụ, việc sản xuất lịng trắng trứng, glucose lấy nấm men lên men trước sấy Việc gắn vào trực tiếp các enzym glucose oxidase catalase làm chất trung gian chuyển đổi glucose thành gluconic acid khơng cịn có khả kết hợp với các acid amin Enzyme sử dụng nhiều năm để loại bỏ glucose từ trứng trước sấy phun (Lightbody Fevold, 1948) Glucose Oxidase sử dụng để loại bỏ oxy dư sử dụng để giảm khoảng trống oxygen quá trình sản xuất sản phẩm đóng chai Chất ức chế: Một vài chất ức chế hóa học sử dụng để hạn chế hóa nâu sản xuất bảo quản nhiều sản phẩm thực phẩm khác Sử dụng rộng rãi sulfur dioxide sulfites, thiol, muối canxi, aspartic acid glutamic nghiên cứu Việc sử dụng các thiol chất ức chế bị hạn chế đặc tính khó chịu chúng Sulfur Dioxide/Sulfites : Sulfur dioxide chất khả ức chế phản ứng Maillard áp dụng chất khí tồn dung dịch assulfite bisulfite Sulfur dioxide khả tẩy trắng phần sắc thể hình thành mà cịn có khả ức chế tạo màu phản ứng vừa bắt đầu (McWeeny, 1984) Cơ chế liên quan đến các ràng buộc sulfur dioxide/sulfites với glucose để tạo thành hydroxysulfonate các hợp chất khác mà từ sulfur dioxide/sulfites giải phóng cách thuận nghịch Điều ngăn chặn các nhóm cacbonyl đường, làm cho khơng tương tác các phản ứng Maillard điển hình Khi phản ứng bắt đầu, Sulfur dioxide/sulfite trở thành liên kết không thuận nghịch Điều cho phép ta theo dõi tiến độ hóa nâu cách đo lượng sulfurdioxideorsulfite dạng liên kết tự Ví dụ tăng màu sắc mẫu gluco - glycine không nhận thấy tất gốc sulfite dạng tự cạn kiệt tỷ lệ liên kết để giải phóng sulfite tăng lên quá trình diễn phản ứng (McWeeny, 1984) (Hình … ) (Sự tạo thành màu sắc giảm lượng sulfurdioxide (SO2) từ glucose-glycineSO2 quá trình ủ (incubation) nhiệt độ 55oC (  ): SO2 tự ( -  -): SO2 liên kết (- - - ): tổng SO2 (—) : độ hấp thu bước sóng 490 nm (McWeeny,1969) (Copyright by the Institute of Food Technologists.) Sự ức chế hóa nâu khơng enzyme sulfite xuất liên quan đến việc hình thành muối sulfonates bền Trong trường hợp hóa nâu acid ascorbic , 3-deoxy-4-sulfopentulose hình thành với các hợp chất tương ứng 6-carbon, 6-deoxy-4-sulfohexulose, thay cho sulfited ức chế phản ứng Maillard (Knowles, 1971; Wedzicha and McWeeny, 1974 a, b) Wedzicha McWeeny (1975) theo dõi hình thành nhiều loại muối sulfonate hữu từ sulfited thực phẩm Các hợp chất có nhóm dicarbonyl, điều mà làm cho chúng đặc biệt chúng phản ứng nhiệt độ cao dẫn đến hình thành các hợp chất lưu huỳnh với các thành phần thực phẩm khác McWeeny (1984) các nghiên cứu tương lai vai trò sulfur dioxide sulfitesin việc ức chế phản ứng Maillard nên tập trung vào chất tiền chất mà chúng phản ứng Ngồi ra, cần có thêm thơng tin cần thiết ảnh hưởng thời gian, nhiệt độ, áp suất, độ pH, các chất phụ gia hình thành số lượng định lượng các hợp chất tạo thực phẩm bổ sung sulfur dioxide sulfite thêm vào Công việc đặc biệt quan trọng bối cảnh xu hướng hạn chế lượng sulfur dioxide sulfite thực phẩm Aspartic Glutamic Acids: Một nghiên cứu Nafisi Markakis (1983) cho thấy tiềm acid aspartic glutamic sử dụng để ức chế phản ứng Maillard Sử dụng mẫu bao gồm lysine - glucose/lysine - fructose (pH 8.0, 60oC 58 giờ), các nhà nghiên cứu cho thấy L- Aspartic L- Glutamic acid làm giảm tỷ lệ hóa nâu Như bảng …… , ngâm khoai tây chiên chuẩn bị vào hai chất trước chiên đo độ sẫm màu giá trị Hunter L Điều tương ứng với giá trị trung bình 38,4 với khoai tây chiên chưa xử lý so với 46,4 43,7 với khoai tây chiên nhúng acid aspartic glutamic (Việc xử lý mẫu bao gồm làm đông khô lát khoai tây ngâm chúng aspartic glutamic acid 0,04M trước chiên) b Với giá trị L trung bình ba lần đọc cách xoay mẫu 120o c Sự khác biệt kiểm soát xử lý mẫu quan trọng mức xác suất 99% Sự khác biệt các mẫu xử lý khơng quan trọng Trong chất ức chế hóa học khác cạnh tranh, với mức độ khác thành công, hạn chế phát triển hóa nâu giá trị dinh dưỡng thực phẩm bị giảm Ví dụ, giai đoạn đầu các phản ứng Maillard, bước carbonyl-amino, làm cho các axit amin không tồn không nhìn thấy hóa nâu giai đoạn Nó vơ khăn để đảm bảo các bước ngăn chặn Re: Biochemistry of foods Third edition, N.A Michael Eskin, Fereidoon Shahidi, Chương 5: Vai trò, ứng dụng thực phẩm các ngành khác 5.1 Đối với phản ứng Caramen Phản ứng Caramen tạo màu sắc đặc trưng cho các sản phẩm thực phẩm Người ta ứng dụng đặc tính để tạo hương vị cho các sản phẩm màu caramen Coca, syrup, bánh kem Plan,… Khi caramen hóa vừa phải tạo cho sản phẩm màu sắc hương vị đặc trưng: màu từ vàng nhẹ tới nâu đen, vị có thêm đắng mùi thơm đặc biệt Caramen hóa sử dụng để sản xuất số loại thực phẩm, bao gồm: Caramel nước sốt , nước sốt làm từ caramel Caramel kẹo Hành caramel, sử dụng các ăn súp hành tây kiểu Pháp Hành tây đòi hỏi 30 đến 45 phút nấu ăn để caramelize Khoai tây caramen Đường nâu Mật mía Trong sản xuất màu caramen tạo thành các quá trình chế biến nướng, đun,… hay thêm vào sản phẩm các giai đoạn gần cuối giúp điều chỉnh màu mùi vị trước đóng gói 5.2 Đối với phản ứng Maillard Phản ứng acid amine đường xảy điều kiện dễ dàng, phản ứng xảy phổ biến sản xuất bảo quản các sản phẩm thực phẩm Tuỳ thuộc vào yêu cầu tính chất cảm quan sản phẩm mà người ta tạo điều kiện để tăng cường phản ứng đến tối đa kìm hảm phản ứng đến mức tối thiểu Sản xuất bánh mì: Là quá trình tạo điều kiện phản ứng Maillard phát triển tối đa Màu sắc vỏ bánh mì phản ứng định Vì biện pháp kỹ thuật tương ứng quy trình sản xuất len men để tạo acid amine tự do, đường khử, điều chỉnh nhiệt độ giai đoạn nướng nhằm mục đích Sản xuất bia: Giai đoạn cuối quá trình malt hoá đại mạch sấy malt tươi Ở giai đoạn tính chất cơng nghệ malt định hình chừng mực đó, định tính chất cảm quan sản phẩm Quá trình quan trọng giai đoạn sấy malt phản ứng tạo melanoidin- hỗn hợp gồm nhiều hợp chất, mức độ cao chi phối chất lượng bia vàng nhân tố định hương, vị, màu sắc, khả tạo giữ bọt bia đen Phụ thuộc vào chất quá trình chuyển hoá thời điểm, quá trình sấy malt tươi chia làm pha chính: pha sinh lý, pha enzyme pha hoá học Những quá trình xảy pha hoá học có ý nghĩa quan trọng công nghệ sản xuất malt bia sản phẩm tạo thành đóng vai trị lớn thành phần chất lượng malt Hương, vị màu sắc cuối malt hình thành chủ yếu giai đoạn này, cịn chất lượng cảm quan bia, kể khả tạo bọt, độ bền keo chúng định giai đoạn Quá trình quan trọng xảy giai đoạn tạo thành melanoidin Một số loại mait đặc biệt: Ngoài malt vàng malt đen, cơng nghiệp sản xuất bia cịn sử dụng số loại malt đặc biệt malt caramel, malt cà phê, malt melanoid, malt diastalin malt proteolin Malt melanoid gọi melan, loại malt đen, có mùi thơm mạnh, chứa nhiều melanoid, sản xuất từ đại mạch có hàm lượng protein cao Ươm mầm tiến hành nhiệt độ 22oC , thời gian kéo dài ngày đêm Sau malt vun thành đống, sau ngày nhiệt độ khối hạt tăng lên 50oC Duy trì ươm mầm nhiệt độ kết thúc Với điều kiện ươm mầm vậy, hệ enzim proteaza hoạt động mức tối đa, kết tạo nhiều axit amin - tiền đề cho phản ứng Maillard Qua thực tế sản xuầt cho thấy rằng, nhiệt độ khối hạt đạt 50 – 52oC, thời gian ươm mầm cần kéo dài thêm 24 –36 Như chu kỳ ươm mầm loại malt kéo dài từ – ngày đêm Sau ươm mầm kết thúc malt tươi sấy theo chế độ sấy malt đen Cường độ màu malt melanoid biểu thị số mililit 0,1 N dung dịch I2 / 100 g chất khô Giới hạn tối đa số 14 ml Melan sử dụng sản xuất bia đen chúng có khả làm cho sản phẩm mang vị đậm đà, hương thơm đặc trưng cải thiện khả tạo giữ bọt Liều lượng sử dụng melan 10 – 12% ( so với lượng nguyên liệu ) Khi sử dụng các loại mail đặc biệt, dịch đường thu có tính khử cao, ngun nhân chứa nhiều hợp chất reducton Dịch đường có tính khử cao bia lên men từ dịch đường có tính khử cao Tính khử cao bia thể độ bền kháng lại các tượng gây đục dạng keo gây đục các quá trình sinh học (hay nói cách khác, sản phẩm có độ bền keo độ bền sinh học cao) Các hợp chất reducton liên kết với oxy xâm nhập vào, cản trở quá trình oxy hoá các thành phần khác bia polyphenol, protein,…Với can thiệp reducton hạn chế đến mức tối thiểu khả gây đục dạng keo- oxy hoá cho bia Mặt khác các hợp chất reducton kết hợp hết lượng oxy tự do, điều kiện khơng cho phép vi sinh vật cịn có khả phát triển, ngăn chặn vẩn đục chúng gây Hàm lượng reducton cao bia đen oxy hoá - khử thấp chúng tạo nguyên nhân quan trọng tạo nên độ bền vững loại bia Sản xuất rượu: Trong sản xuất rượu người ta kìm hãm phản ứng Maillard cách triệt để Vì phản ứng gây tổn thất tinh bột đường, đồng thời melanoidin tạo thành có tác dụng kìm hãm hoạt động enzim Zavroxki đề kỹ thuật nấu nguyên liệu với lượng lớn nước để khắc phục ảnh hưưỏng xấu phản ứng này, đồng thời giảm tổn thất đường tăng hiệu suất rượu Sản xuất th́c lá: Quá trình sấy, trước lên men lên men phản ứng maillard định Việc làm giảm độ ẩm môi trường tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng tăng cường màu sẫm Nguyên nhân tự ẩm hoá thuốc lá phản ứng maillard có kèm theo thoát nước Khi tỉ lệ acid amine đường ½ lượng ẩm thoát cực đại lượng chất khô cực tiểu Thay đổi tỉ lệ có ảnh hưởng nhanh chóng đến lượng nước thoát phản ứng Sản xuất đường: Q trình đặc: Trong nhà máy đường đại, nước mía đặc hệ đặc – lần hiệu với nhiệt độ khoảng 60 – 130oC Kết nước bị bốc khơng có thay đổi thành phần tính chất chất khơ dung dịch Tuy nhiên quá trình đặc xảy nhiều phản ứng hoá học hóa lý dẫn đến thay đổi thành phần đặc tính chất tan Nước ngưng tụ hệ cô đặc nhiều nơi nước ngun chất mà chứa đường chất khơng đường Sự có mặt đường nước ngưng dẫn đến ăn mòn nồi Mặt khác tác dụng nhiệt độ, xảy phân huỷ đường chất không đường Đường khử bị phân huỷ kết hợp với chất chứa nitơ tạo thành melanoidin tạo thành màu sắc nước mía Sự tăng màu sắc nước mía quá trình bốc phụ thuộc vào hiệu làm nước mía, thời gian nhiệt độ cô đặc Nấu đường: Phân huỷ đường khử: Trong quá trình nấu xảy tượng thay đổi khả quay cực đường khử, phản ứng tạo chất màu đường khử với acid amine Phản ứng tạo màu xảy nhiều nấu đường non các sản phẩm cuối nồng độ đường non cao, nhiệt độ số vùng thiết bị cao Phản ứng tiếp tục xảy thiết bị kết tinh làm lạnh Phản ứng chất không đường hữu cơ: Một số axit amin quá trình kết tinh trở thành không tan, kết tủa dạng muối canxi va magie Ví dụ : canxi aconitat, magie aconitat canxi oxalat Một số axit amin kết hợp với đường khử tạo thành hợp chất hữu chứa nitơ tan dung dịch Độ tinh khiết đưưòng non thấp, nồng độ chất màu cao Sự tăng màu cịn xảy nhiều rửa nồi nấu khơng sau xả đường non Chế biến bảo quản rau quả: Trong quá trình bảo quản rau tươi, saccaroza bị thuỷ phân tạo thành đường khử tác dụng ezim invectaza Trong quá trình sống rau chủ yếu xảy quá trình tổng hợp saccarozo từ đường khử Khi đun nóng lâu nhiệt độ cao, các rau có chứa đường, xảy tượng caramen hoá tức phân huỷ chưa hồn tồn các đường cịn gọi cháy đường Ở giai đoạn đầu phân huỷ đường, các chất tạo nên thường làm cho rau có mùi thơm( mùi rau rán ) Tuy nhiên, nhiệt độ cao, lâu các sản phẩm giàu đường bị sẫm mầu vị đắng Trong chế biến rau quả, các quá trình xử lí nhiệt đến160oC,vvì phản ứng cháy đường xảy giai đoạn đầu Sự sẫm màu các sản phẩm rau chế biến, qua xử lí nhiệt nhẹ, thường tác dụng đường với các acid amine Khi tạo các melanoidin làm giảm chất lượng sản phẩm, màu sắc lẫn mùi vị Phản ứng xảy mạnh các acid amine, đặc biệt gliycine các acid amine hoà tan khác (alamine, asparagin ) với các đường mono có nhóm cacbonyl tự do(fructoso,glucose, maltose, kxilose ) Phản ứng xảy mạnh tỉ lệ khối lượng phân tử axit amin đường 1:2 Sucrose chi tham gia phản ứng sau thuỷ phân thành đường khử, acid amine hoà tan kém(xistin, tirozin) tác dụng Quá trình phản ứng melanoidin cịn có hàng loạt các sản phẩm trung gian, ví dụ tạo thành các aldehide, gây sản phẩm có mùi khác biệt Phản ứng maillard kích thích tăng nhiệt độ cao (100 – 120oC ) đặc biệt đun nóng nhiều lần lâu Vì vậy, các sản phẩm rau đặc lâu các nồi hở, thường có màu xấu, mùi vị tự nhiên Đồng thời, các sản phẩm lượng đường các acid amine giảm Phản ứng maillard xảy không đun nấu mà cịn tiếp tục quá trình bảo quản Vì có nhiều sản phẩm bảo quản lâu, màu sẫm dần ... tối màu hẳn Ngồi ra, phản ứng sẫm màu enzyme tạo nên màu nâu đặc trưng trà, café,… Song song với phản ứng sẫm màu enzyme phản ứng sẫm màu khơng enzyme, bao gồm hai phản ứng phổ biến phản ứng. .. trưng cho các sản phẩm nướng Phản ứng sẫm màu thực phẩm khơng enzyme Có dạng sẫm màu không enzyme phản ứng caramen phản ứng maillard Cả hai khác tốc độ hàm hoạt độ nước Phản ứng caramen quá... thay đổi chất lượng sản phẩm Theo các ngun cứu có hai tác nhân gây sẫm màu thực phẩm tác nhân phản ứng sẩm màu enzyme không enzyme Đối với tác nhân enzyme chủ yếu nhóm enzyme polyphenol oxidase,