ĐỀ tài tìm HIỂU về PHẢN ỨNG THỦY PHÂN và PHẢN ỨNG OXI hóa TRONG CHẾ BIẾN sản PHẨM GIÀU TINH bộ, PROTEIN và CHẤT béo

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM  BÀI TIỂU LUẬN HĨA HỌC THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ PHẢN ỨNG THỦY PHÂN VÀ PHẢN ỨNG OXI HÓA TRONG CHẾ BIẾN SẢN PHẨM GIÀU TINH BỘ, PROTEIN VÀ CHẤT BÉO Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Mai Hương Lớp: DHTP15A Nhóm thực hiện: Nhóm TPHCM, 08 tháng 04 năm 2021 DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM STT HỌ VÀ TÊN MSSV Võ Ngọc Trúc Chi 19478191 Phạm Minh Dũng 19480741 Nguyễn Ngọc Tín 19475801 Hồng Thị Ngọc Yến 19482081 BẢNG PHÂN CƠNG NHIỆM VỤ Vai trị Các yếu tố ảnh hưởng Hồng Thị Ngọc Yến x x Phạm Minh Dũng x Định nghĩa Nguyễn Ngọc Tín x Võ Ngọc Trúc Chi x Tóm tắt Ý nghĩa nội dung Tổng kết Làm PP x x x x x x x MỤC LỤC Trang Phần I: Mở đầu Phần II: Nội dung .2 Định nghĩa phản ứng thủy phân 2 Định nghĩa phản ứng oxi hóa .2 Vai trò phản ứng thủy phân công nghệ chế biến thực phẩm giàu protein, chất béo tinh bột Vai trò phản ứng oxi hóa cơng nghệ chế biến thực phẩm giàu protein, chất béo tinh bột Các yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy phân q trình oxy hóa chế biến thực phẩm .7 Ý nghĩa phản ứng thủy phân phản ứng oxi hóa sản xuất thực phẩm Phần III: Tổng kết 11 Tài liệu tham khảo .12 PHẦN I: LỜI MỞ ĐẦU Để thỏa mãn nhu cầu protein axit amin tạo ra, hàm lượng tinh bột chất béo, ngày thể cần tiếp nạp vài ăn giàu protein, tinh bột chất béo (thịt, cá, tôm, cua trứng, nhộng, sữa, đậu, đỗ, lạc,…) với lượng vừa đủ phong phú bữa ăn Vậy để hiểu rõ thực phẩm giàu protein, chất béo tinh bột, nhóm chúng em xin tìm hiểu sâu phản ứng thủy phân phản ứng oxi hóa chế biến sản phẩm Bài tiểu luận gồm nội dung: Phần I: Lời mở đầu Phần II: Nội dung Định nghĩa phản ứng thủy phân Định nghĩa phản ứng oxi hóa Vai trị phản ứng thủy phân công nghệ chế biến thực phẩm giàu protein, chất béo tinh bột Vai trò phản ứng oxi hóa cơng nghệ chế biến thực phẩm giàu protein, chất béo tinh bột Các yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy phân trình oxy hóa chế biến thực phẩm Ý nghĩa phản ứng thủy phân phản ứng oxi hóa sản xuất thực phẩm Phần III: Tổng kết PHẦN II: NỘI DUNG Định nghĩa phản ứng thủy phân - Là phản ứng phổ biến quan trọng bảo quản sản xuất thực phẩm Do phản ứng thủy phân mà chất lượng sản phẩm thực phẩm bị giảm nhờ phản ứng thủy phân để tăng thêm phần chất cho thành phẩm, khơng tính chất cảm quan mà tính chất hóa học sản phẩm bị biến đổi Ví dụ: Từ tinh bột, muốn có đường nha hay đường glucoza người ta phải tạo điều kiện để phản ứng thủy phân tinh bột enzyme đạt đến mức tối đa Để có nước mắm, phomai, chao làm mềm thịt xuất phát từ nguyên lý phản ứng thủy phân Trong sản xuất bánh mì phản ứng oxi hóa, caramen hóa, melanoidin nghĩa phản ứng tạo nên toàn chất lượng sản phẩm bánh mì xảy có phản ứng thủy phân mở đầu  Do đó, phản ứng thủy phân quan trọng chế biến thực phẩm, mở đầu cho loạt phản ứng khác tiếp diễn phản ứng khác xảy phản ứng thủy phân kết thúc Định nghĩa phản ứng oxi hóa - Phản ứng oxi hóa – khử sinh học thuộc phản ứng dị hóa khơng nguồn lượng quan trọng dùng để thực trình tổng hợp khác mà cịn nguồn cung cấp hợp chất trung gian dùng làm nguyên liệu cho phản ứng tổng hợp đóng vai trị quan trọng việc liên hợp trình trao đổi chất - Trong chế biến thực phẩm, nhiều q trình oxi hóa – khử sinh học tạo sản phẩm có màu đẹp, vị ngon, hương thơm làm cho thực phẩm có tính chất đặc trưng riêng làm tăng giá trị cảm quan tiêu dùng thành phẩm Ví dụ: Trong sản xuất cacao, thuốc người ta lợi dụng hoạt động enzyme Màu vàng sẫm nâu thuốc sản phẩm oxi hóa polyphenol tự có thuốc tạo nên lên men Cùng thứ chè người ta lợi dụng enzyme polyphenoloxydaza xúc tác oxi hóa polyphenol chè tạo chè xanh, chè đen, chè đỏ,… có hương vị sắc nước khác Ngồi ra, chất q trình lên men q trình oxi hóa khử, nhờ q trình oxi hóa khử mà chất chuyển hóa thành sản phẩm lên men Q trình hơ hấp hay q trình phân giải oxi hóa khử chất dinh dưỡng thể sinh vật điều kiện hiếu khí có tầm quan trọng đặc biệt kỹ nghệ bảo quản chế biến lương thực, thực phẩm Vai trò phản ứng thủy phân công nghệ chế biến thực phẩm giàu protein, chất béo tinh bột a Phản ứng thủy phân yếu tố mở đầu cho nhiều q trình hóa học khác chế biến bảo quản thực phẩm Ví dụ: Phản ứng thối rửa Thủy phân Protein ¿ Acid amin ¿Sản phẩm thối rửa H2O Xúc tác Vi sinh vật gây thối rửa Phản ứng chậm Phản ứng nhanh b Phản ứng thủy phân yếu tố mở đầu tạo chất cho oxi hóa Thủy phân Oxi hóa Lipit ¿Acid béo ¿Ketone, Aldehyd ¿Hợp chất sẫm màu Enzyme phi enzyme Thủy phân Oxi hóa Saccharose -¿Glucose -¿Gluconic ¿ Hợp chất màu xám Enzyme phi enzyme c Phản ứng thủy phân mở đầu cho yếu tố hình thành mùi vị, màu sắc Ví dụ: Nước mắm Vi sinh vật gây hương ¿ tạo mùi Thủy phân Protein cá -¿ Acid amin Tạo vị đặc trưng Phân hủy phần Oxi hóa phi Enzyme -¿ tạo màu Melanoidin NH3 ¿ tạo mùi đặc trưng Ví dụ: Trong sản xuất bánh mì Melanoidin: mùi thơm, màu vàng Enzyme Cơ chất cho Tinh bột -¿ Glucose ¿ Amylase Fucfurolamin: mùi thơm Vị Caramen hóa: màu đậm d Phản ứng thủy phân làm thay đổi chất lượng sản phẩm - Phản ứng thủy phân phản ứng phổ biến, thường xuyên xảy trình chế biến bảo quản thực phẩm Phản ứng thủy phân ảnh hưởng lớn tới chất lượng sản phẩm, tăng hay giảm chất lượng tùy theo mục đích cơng nghệ để tạo sản phẩm cụ thể - Chẳng hạn:  Trong chế biến thực phẩm ăn liền từ thịt, thủy sản, phản ứng thủy phân sơ có tác dụng làm cho thực phẩm hơn, mùi thơm gia nhiệt  Trái lại bảo quản nguyên liệu để phản ứng thủy phân xảy mạnh mẽ làm cho chất lượng nguyên liệu giảm đi, lẽ: phản ứng thủy phân trình bảo quản tăng cường dễ dàng tiến hành trình phân hủy, đồng thời thao tác rửa nguyên liệu chuẩn bị chế biến chất dinh dưỡng bị hao tổn theo nước rửa e Phản ứng thủy phân yếu tố mở đầu cho trình lên men - Lên men q trình trao đổi chất, qua chất hữu bị biến đổi tác dụng enzyme vi sinh vật Vi sinh vật Các chất dinh dưỡng đơn giản MT Sản phẩm lên men MT - Nhiều q trình cơng nghệ lên men bia, rượu, tơm chua, nem chua, q trình thủy phân yếu tố mở đầu cho việc hình thành sản phẩm f - - - - Phản ứng thủy phân có vai trị làm thay đổi cấu trúc trạng thái thực phẩm Trong q trình sản xuất tơm chua, nem chua phản ứng thủy phân xảy song hành với q trình lên men lactic Nhờ có q trình thủy phân mà cấu trúc Protein tơm thịt bị thay đổi, hình thành nhiều sản phẩm đơn giản (axit amin + peptit) dễ hấp thu Nhờ trình thủy phân diễn làm cho protein cấu trúc bậc cao, lại cấu trúc bậc I tạo điều kiện cho enzyme tiêu hóa tác động dễ dàng để thủy phân tạo sản phẩm đơn giản dể hấp thu dày ruột non thể người Từ lí mà thịt heo (trong nem chua) thịt tôm (trong tôm chua) chuyển sang dạng dễ tiêu hóa hay cịn gọi q trình “chín” theo quan điểm dinh dưỡng pH thấp Protein ¿ Peptit + Axit amin Proteaza axit Từ vấn đề nêu trên, kỹ thuật sản xuất thực phẩm phản ứng thủy phân có vai trị quan trọng, thường yếu tố mở đầu cho nhiều trình khác Trong bảo quản thực phẩm, ta cần tìm biện pháp kỹ thuật tương ứng để ngăn ngừa hạn chế phản ứng thủy phân Trái lại, chế biến có trường hợp lại phải tạo điều kiện cho phản ứng thủy phân xảy mạnh mẽ đến để góp phần nâng cao chất lượng thực phẩm a - Vai trị phản ứng oxy hóa cơng nghệ chế biến thực phẩm giàu protein, chất béo tinh bột Phản ứng oxy hóa – khử sinh học sở ngành công nghiệp lên men Về quan điểm lượng lên men q trình phân giải yếm khí glucoza bất lợi, không kinh tế, lẽ sản phẩm cuối lên men tàng trữ phân tử lớn Cho nên, muốn cung cấp đủ lượng cho hoạt động sống, vi sinh vật phải phân giải lượng lớn đường tạo nên lượng lớn sản phẩm cuối Người ta lợi dụng điều để sản xuất rượu, bia, cồn, nước giải khát có rượu, acid thực phẩm, Ví dụ: Cơ học T0, thời gian, yếm khí, NaCl, thính Tơm -¿ Xử lý ¿ Lên men VSV -¿ Tôm chua Đường (Saccaroza) -¿ Axit lactic Quá trình lên men lactic Quá trình phân hủy protein Quá trình tạo màu b Quá trình tạo mùi Nguyên liệu sản phẩm trình oxy hóa Glucid -¿ Oligo ¿ Monosaccharide -¿ CO2 + H2O + E Oxaloacetitat -¿CO2 + H2O Protein -¿ Peptide ¿ Amino Acid α -cetoglutarat ¿ CO2 + H2O Lipid ¿ Glycerin + Acid béo -¿ Acetyl CoA ¿ CO2 + H2O Tinh Bột ¿ Dextrin ¿ Glucose -¿ CO2 + H2O c Sự tạo thành chất màu phản ứng oxy hóa polyphenol phản ứng ngưng tụ Polyphenol + O2 -¿ Orthoquinon (Enzyme polyphenoloxydase) Orthoquinon + Glucose -¿ Polyphenol + CO2 + H2O Orthoquinon ¿ Flobaphen (màu nâu) d Nhiều phản ứng oxy hóa khử có tác dụng làm tăng chất lượng sản phẩm Có thể tạo sản phẩm nhờ phản ứng oxi hóa khử (q trình lên men), nhờ có phản ứng oxy hóa khử enzyme mà sản phẩm lên men tạo thành ethanol, axit lactic, tôm chua, nem chua, sữa chua, rau chua, Và nhờ có phản ứng oxy hóa khử sinh học mà ngày công nghệ sản xuất bột tạo sản phẩm có chất lượng cao, giá thành hạ so với phương pháp hóa học trước Nhờ có phản ứng oxy hóa khử sinh học mà người ta sản xuất loại axit amin đặc biệt proteaza vi sinh vật theo phương pháp lên men đại e Một số trình oxy hóa khử làm giảm chất lượng thực phẩm Trong sản xuất thực phẩm, q trình hóa chất béo tạo mùi hơi, mùi khét khó chịu cho thực phẩm, làm cho thực phẩm thay đổi mùi lợi cho người tiêu dùng số trình oxy hóa khử khác lại làm thay đổi màu theo chiều hướng xấu cho thực phẩm biến đen tơm, bột mì, bột trứng, sữa, thâm đen khoai tây, táo, nước ép, Trong trình hơ hấp (oxy hóa khử sinh học) làm cho rau bị nước, bị héo trọng lượng bảo quản Nếu bảo quản nguyên liệu giàu gluxit điều kiện thích hợp cho q trình lên men sản phẩm lên men hình thành làm hư hỏng rau Các yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy phân trình oxy hóa chế biến thực phẩm Ảnh hưởng nhiệt độ: - Quá trình thủy phân:  Thủy phân axit thực nhiệt độ lớn 100 oC, nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng tăng lên, nhiệt độ tăng có giới hạn, nhiệt độ tăng cao thủy phân hợp chất hữu khác gây tổn thất sản phẩm thực phẩm  Nhiệt độ ảnh hưởng đến hoạt độ enzyme, nhiệt độ yếu tố điều chỉnh tốc độ phản ứng enzyme Ví dụ: Thủy phân tinh bột thành glucoza to = 140oC Thủy phân protit thành axit amin to = 120÷ 160oC - Mục đích cơng nghệ sản xuất sản phẩm thủy phân (bột cá, nước mắm, ) cần đưa phản ứng nhiệt độ thích hợp cho hoạt động enzyme để rút ngắn thời gian công nghệ - Quá trình oxy hóa khử: thường phản ứng thời kỳ phát sinh phát triển cần lượng, nhiệt độ cao xúc tiến trình oxy hóa - Ảnh hưởng thời gian: Q trình thủy phân: Dưới tác dụng chất xúc tác, trước hết liên kết chất bị phân cắt sau sản phẩm thủy phân tách khỏi chất khuếch tán vào dung dịch Thời gian phụ thuộc vào nồng độ vật chất dung dịch nguyên liệu, phụ thuộc vào mức độ nghiền nhỏ nguyên liệu nhiệt độ q trình Ví dụ: thời gian thủy phân tinh bột thành mật tác dụng axit 20-25 phút, đến glucoza 40-45 phút - Q trình oxy hóa: mức độ phụ thuộc vào thời gian tác dụng Ảnh hưởng pH: - Q trình thủy phân: pH mơi trường ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng thủy phân pH mơi trường ảnh hưởng đến hoạt động enzyme, ảnh hưởng đến khả ion hóa enzyme chất, độ nhớt môi trường, từ ảnh hưởng đến hoạt động enzyme Ảnh hưởng yếu tố nước: - Quá trình thủy phân: nước yếu tố điều chỉnh tốc độ phản ứng thủy phân Bởi lẽ: nước môi trường tăng cường trình phân cắt liên kết , môi trường khuếch tán enzyme chất tạo điều kiện cho tốc độ phản ứng xảy nhanh, mặt khác nước ảnh hưởng đến chiều hướng tạo sản phẩm cuối Ví dụ: hàm ẩm tinh bột 20% thu sản phẩm chủ yếu glucoza mantoza, cịn hàm ẩm cao sản phẩm glucoza, mantoza olygosaccarit - Quá trình oxy hóa: người ta nhận thấy nước yếu tố xúc tiến q trình oxy hóa khử để bơ, mỡ điều kiện ẩm ướt Nhưng nhiều trường hợp, nước lại làm tăng tính ổn định chất béo gia nhiệt Chẳng hạn gia nhiệt để chiết dầu từ gan cá, gia nhiệt khô, lipit oxy hóa mạnh gia nhiệt mơi trường nước hay nước làm ổn định chất béo sữa gia nhiệt nhiệt độ 95oC   - -  Ý nghĩa phản ứng thủy phân phản ứng oxi hóa sản xuất thực phẩm Trong bảo quản: Cần hạn chế ngưng hẳn q trình thủy phân phương pháp làm đơng lạnh sản phẩm protein bị biến tính Để bảo quản vitamin A thịt khỏi bị oxy hóa ngăn cản dịch khỏi trình sẫm màu người ta thường thêm acid ascorbic Trong sản xuất chế phẩm thủy phân: tốc độ thủy phân quan trọng Chẳng hạn sản xuất nước chấm (magi) người ta hay dùng HCl để thủy phân protein đậu phụng sau trung hịa hồn chỉnh sản phẩm phụ gia bảo quản Trong sản xuất chế phẩm oxy hóa: đặc biệt số loại quả, vitamin C trì lâu nhờ có chất kiềm hãm oxy hóa, chất gắn vào chất màu đỏ vàng Do tính chất khơng bền vitamin C nên q trình bảo quản chế biến rau phải nghiên cứu đầy đủ để giữ lượng vitamin C cao sản phẩm chế biến Trong chế biến thực phẩm không dùng kiềm để thủy phân thủy phân kiềm thì: Hiện tượng raxemic hóa xảy làm khả tiêu hóa cho người động vật  Arginin bị phá hủy  Phần lớn acid amin chứa lưu quỳnh bị phá hủy Tóm tắt nội dung Chất Thực phẩm Phản ứng Protein Tinh bột Chất béo Protein Gluxit Lipid Thịt, cá, trứng, sữa, Bánh mì, ngũ cốc, mì, mì ống, Bơ, phomai, mỡ động vật, socola, loại hạt, Bã đậu nành sản Lên men bia: Triacylglycerol + xuất nước tương: Tinh bột -¿ H2O ¿ Protein + H2O ¿Acid Dextrin + Glucose Acid béo tự + amin + Peptide + + Pentose -¿ Diacylglycerol Polypeptide Melanoidin thủy phân Enzyme Oxy hóa phi Quinonamin Frucfurolamin Amino acid methionine Phản ứng Thường xảy bị oxi hóa thành thường xảy Acid béo methional chất tạo mùi bảo quản sữa bột, khơng bão hịa khét nắng Methionine bọt trứng làm sản (như dầu ăn) Phản ứng không trạng thái tự phẩm sẫm màu RH ¿ R* + H* oxy hóa mà phân giải Oxy hóa ROOH -¿ Protein Glucoza ¿ Biến đổi tiếp Gluconic -¿ sản phẩm sẫm màu 10 ROO* + H* + Mg2+ PHẦN III: TỔNG KẾT Qua trình tìm hiểu nhóm em hiểu hai phản ứng chế biến bảo quản thực phẩm giàu Protein, Tinh Bột Chất béo  Phản ứng thủy phân phản ứng oxy hóa hai phản ứng phổ biến chế biến ứng dụng nhiều công nghệ sản xuất  Phản ứng thủy phân phản ứng oxy hóa tảng sở để xảy phản ứng khác  Đóng vai trị quan trọng chuyển hóa lượng q trình trao đổi chất  Hiểu rõ chất q trình từ đưa phương pháp chế biến bảo quản phù hợp cho thực phẩm 11 TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình hóa sinh cơng nghiệp, Lê Ngọc Tú, xuất 28/8/2012, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, chịu trách nhiệm xuất TS.Phạm Văn Diễn, Biên Tập Nguyễn Kim Anh Những phản ứng biến đổi thực phẩm trình chế biến bảo quản, Trường Đại học Thủy Sản chủ biên PGS.TS.Trần Thu Luyến sản xuất năm 2012 nhà xuất Bộ Giáo Dục Đào tạo Các trình công nghệ thực phẩm, Nguyễn Đắc Trường Cá Thịt Chế Biến Công Nghiệp, Lê Văn Hoàng, xuất 2004, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Các q trình cơng nghệ sản xuất thực phẩm, Lê Bạch Tuyết tác giả, xuất 1996, Nhà xuất Giáo dục 12 ... trình tìm hiểu nhóm em hiểu hai phản ứng chế biến bảo quản thực phẩm giàu Protein, Tinh Bột Chất béo  Phản ứng thủy phân phản ứng oxy hóa hai phản ứng phổ biến chế biến ứng dụng nhiều công nghệ sản. .. ứng oxi hóa Vai trị phản ứng thủy phân cơng nghệ chế biến thực phẩm giàu protein, chất béo tinh bột Vai trị phản ứng oxi hóa công nghệ chế biến thực phẩm giàu protein, chất béo tinh bột Các yếu... nghĩa phản ứng thủy phân 2 Định nghĩa phản ứng oxi hóa .2 Vai trò phản ứng thủy phân công nghệ chế biến thực phẩm giàu protein, chất béo tinh bột Vai trò phản ứng oxi hóa