Cơ chế và các tương tác có quan hệ đến việc hình thành mạng protein ba chiều đặc trưng cho gel hiện chưa hoàn toàn rõ. Nhiều nghiên cứu đã chỉ rõ ràng cần phải có giai đoạn
biến tính và giãn mạch xảy ra trước giai đoạn có tương tác trật tự giữa protein – protein và tập hợp phân tử.
Khi protein bị biến tính các cấu trúc bậc cao bị phá hủy, liên kết giữa các phần tử bị đứt, các nhóm bên của acid amin trước ẩn ở phía trong giờ xuất hiện ra bên ngoài. Các mạch
peptid bị duỗi ra, gần nhau, tiếp xúc với nhau thành mạng lưới không gian ba chiều mà mỗi vị trí tiếp xúc là một nút. Các phần còn lại hình thành mạng lưới không gian vôđịnh
hình rắn, trong đó chứađầy pha phân tán là nước.
Khi nồng độ tăng thì khả năng gel hoá tăng vì số vị trí tiếp xúc để tạo ra nút mạng lưới tăng lên. Phân tử càng có nhánh thì gel hoá càng dễ vì ở những vị trí đặc biệt gần đầu mút, những gốc cạnh yếu tố bền dễ bị mất do đó dễ tạo ra nút mạng lưới.
Khối gel mới tạo thành còn chứa một lượng nước lớn ở phía trong. Nhiều gel có thể chứa
đến 98% nước. Ngoài lớp nước hydrat hoá liên kết chặt chẽ với các nhóm có cực của chuỗi protein, còn có nước ở dạng dung môi tự do. Người ta nhận thấy, mặc dù nước bị
nhốt này có tính chất như nước của một dung dịch muối loãng được giữ bằng lực vật lý, vẫn không thể bị đẩy ra một cách dễ dàng. Có thể là khi tạo gel đã tạo ra một cái bẫy để
nhốt nước, hoặc cũng có thể các lỗ của mạng lưới protein giữ được nước dạng mao quản. Khi đi từ dung dịch nước protein, các giai đoạn đầu của quá trình tạo gel bằng nhiệt có thể như sau:
(PN)n nPN nPD (1)
Trong đó: PN: protein tự nhiên PD: Protein bị biến tính
Người ta thấy, trạng thái gel cuối cùng tương ứng với các tập hợp protein từng phần bị
biến tính (PN)x, (x < n) nên có thể là phương trình (2) hoặc (3): xPN (PN)x (PD)x (2) đun nóng đun nóng đun nóng xPN xPD (PD)x (3) đun nóng hoặc làm lạnh
Phần đầu của phương trình (2) là phản ứng kết tụ, phần thứ hai của phương trình (2) là phản ứng đông tụ thô. Trong điều kiện thuận lợi cho biến tính hơn là cho tập hợp(protein
mang điện tích lớn ở pH thấp hoặc cao, lực ion rất yếu, một số tác nhân phân li) thì sự đun nóng sẽ làm xảy ra theo phương trình (3).
Giai đoạn tập hợp càng chậm so với giai đoạn biến tính thì càng cóđiều kiện để các mạch
polypeptid đã được giãn mạch từng phần dễ dàng định hướng lại trước khi tập hợp. Các gel tạo được lúc này sẽ có trật tự, đồng đều, trương mạnh, rất đàn hồi và trong suốt, gel bền, không bị co và tách dịch. Ngược lại, các gel được tạo thành từ tiểu phần protein có tập hợp thô sẽ đục, ít đàn hồi vàđặc biệt sẽ không bền (gel bị co và dễ chảy dịch).
Sự giãn mạch các phân tử protein sẽ làm xuất hiện các nhóm phản ứng nhất là các nhóm kị nước (ưa béo) của protein hình cầu. Do đó, các tương tác kị nước giữa protein – protein sẽ thuận lợi và là nguyên nhân chính của việc tạo tập hợp liên tục.
Các protein có khối lượng phân tử cao và có tỉ lệ phần trăm acid amin kị nước cao sẽ tạo cho gel có mạng lưới chắc. Khi ở nhiệt độ cao các tương tác ưa béo sẽ thuận lợi trong khi
đó sự hình thành liên kết hydro lại dễ dàng khi làm lạnh. Sự gia nhiệt cũng có thể làm phơi bày các nhóm – SH ở bên trong, do đó sự xúc tiến hình thành hoặc trao đổi các cầu disulfua. Khi có mặt nhiều nhóm – SH và – S – S - sẽ tăng cường hệ thống mạng giữa các phân tử và gel tạo ra bền với nhiệt. Các cầu canxi làm cho gel có độ cứng và độ bền tốt hơn.
Vùng pH thuận lợi cho sự tạo gel sẽ được mở rộng cùng với sự tăng nồng độ protein. Vì khi ở nồng độ protein cao thì các liên kết ưa béo và liên kết disulfua có điều kiện tạo thành sẽ bù trừ lại các lực đẩy tĩnh điện cảm ứng vốn do protein tích điện cao sinh ra. Ở điểm đẳng điện do vắng mặt các lực đẩy nên gel hoá tạo ra kém phồng, ngậm ít nước và cứng. Các protein có tỉ lệ acid amin ưa béo cao (trên 31,5%) sẽ có vùng pH tạo gel thay
đổi phụ thuộc vào nồng độ protein. Trái lại, các protein có tỉ lệ phần trăm các acid amin
ưa béo thấp (22 – 31%) không thay đổi pH tạo gel khi nồng độ protein thay đổi.
2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất tạo gel của protein cơ
Thịt nghiền không có tính ổn định và có khuynh hướng dẫn đến những thay đổi do thoái hóa hơn so với thịt gà còn nguyên. Quá trình tách xương bằng các biện pháp cơ học là nguyên nhân phá vỡ mô cơ làm cho bề mặt thịt lộ ra ngoài không khí và thúc đẩy nhiều
phản ứng thoái hóa như: oxy hóa lipid, sự sinh sản của vi khuẩn, sự thay đổi của protein.
Nhiệt độ cao trong quá trình tách xương sẽ ảnh hưởng đến độ ổn định của khối thịt
nghiền.
Sự tạo gel do liên kết chéo hoặc do sự phân tán ngẫu nhiên của chuỗi polymer trong dung
có hai giai đoạn bao gồm sự giãn mạch của chuỗi protein và sau đó là liên kết protein - protein giúp giữ nước. Độ ổn định của gel phụ thuộc vào mức độ của những liên kết
protein – protein. Sự hiện diện của muối, pH thấp và gia nhiệt nhẹ có thể làm duỗi chuỗi
protein dẫn đến sự hình thành gel.
2.6.1 Mối quan hệ giữa độ nhớt của sol và tính chất của gel
Sự thành lập dạng sol của sản phẩm là do sự hòa tan của protein, tính chất của sol được
quyết định bởi chức năng của protein. Chức năng của protein trong một sản phẩm bị ảnh hưởng bởi mức độ thủy phân của mô cơ gà khi trải qua thời gian sản xuất, cũng như mức độ biến tính trong quá trình tồn trữ sau đó. Vì vậy, tính nhớt của sol có liên quan đến tính
chất của protein – đó là khả năng tạo gel, do đó tính chất sol là một trong những thông số
quan trọng để dự đoán chất lượng sản phẩm.
2.6.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất sol và gel
Tính chất sol và gel của sản phẩm bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nồng độ muối, thời
gian và nhiệt độ nghiền, pH, thời gian và nhiệt độ định hình cũng như tính chất giữ nước
và khả năng liên kết chéo của các thành phần phụ gia bổ sung.
2.6.3 Thời gian và nhiệt độ nghiền
Trong suốt thời gian nghiền, những yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của sol và gel là nồng
độ muối, hàm lượng ẩm, pH, thời gian và nhiệt độ nghiền, loại và lượng của các phụ gia bổ sung.
Mục đích của quá trình nghiền là phá vỡ mô cơ thành những phân tử nhỏ hơn để có thể
hoà tan một cách có hiệu quả các phân tử protein myofibril với sự hiện diện của muối. Để
có thể hoà tan tối đa protein myofibril với sự hiện diện của nó, thì nhiệt độ và thời gian nghiền cần phải được kiểm soát để tránh những tác động nhiệt gây sự polymer hoá hoặc biến tính protein.
Để tránh mất đi bất cứ tính chất chức năng nào do sự gia tăng nhiệt độ, nhiệt độ hỗn hợp
trong suốt quá trình nghiền cần phải được kiểm soát cẩn thận sao cho nhiệt độ của khối paste phối trộn không lớn hơn nhiệt độ mà protein myofibril có thể chịu được. Ảnh hưởng của nhiệt độ nghiền lên khả năng tạo gel của sản phẩm sẽ khác nhau tuỳ theo loài và nhiệt độ nghiền càng tăng thì khả năng tạo gel của khối paste càng giảm.
2.6.4 Sự thành lập gel
Dạng sol của khối paste trải qua quá trình gel hóa nhờ vào sự sắp xếp ngẫu nhiên của
chuỗi peptid biến đổi không thuận nghịch sang dạng có trật tự cho dù có hay không có quá trình xử lý nhiệt.
Khi định hình thịt gà ở nhiệt độ môi trường sẽ kích thích sự duỗi chuỗi protein và liên kết
kị nước giữa các chuỗi của mạch bên của phân tử protein làm cho cấu trúc gel được đồng
nhất. Một mạng lưới gel cứng phải có sự cân bằng giữa liên kết protein – protein và liên kết protein – nước. Liên kết kị nước và liên kết disulfit là các lực chính để tạo độ đồng
nhất và lực bền gel của mạng lưới gel.
2.6.5 Các enzyme phá hủy cấu trúc gel
Thịt gà nghiền để khoảng nhiệt độ 50 – 700C trong quá trình định hình hoặc gia nhiệt ở
nhiệt độ thấp nhất là nguyên nhân làm giảm lực bền gel của các sản phẩm thịt cá nghiền. Ở Nhật Bản người ta gọi hiện tượng này gọi là “modori”, “modori” gây ra bởi enzyme
protease có tính kiềm trong cơ thịt, enzyme này có nhiệt độ và pH tối thích của nó tùy theo loài, nó có khả năng thủy phân protein myofibril. Nhìn chung, sự xuất hiện của enzyme này trong cơ thịt đối lập với sự thành lập mạng lưới gel. Định hình thịt nghiền dưới khoảng nhiệt độ và pH tối thích của enzyme protease và đẩy nhanh tốc độ gia nhiệt
là yếu tố then chốt để tránh hiện tượng mềm hoá.
2.7 Các biến đổi trong quá trình hấp
2.7.1 Đông tụ và biến tính protein
Làm thay đổi cấu trúc và cải thiện giá trị cảm quan sản phẩm.
Tiêu diệt được một lượng vi sinh vật đáng kể giúp kéo dài thời gian bảo quản
Vô hoạt enzyme phân hủy protein bên trong và ngăn chặn phát triển màu xấu.
Làm giảm một lượng nước trong thịt và sản phẩm thịt đặc biệt trên bề mặt nhằm hạn chế
sự phát triển của vi sinh vật. Ổn định màu sắc sản phẩm.
Các biến đổi này phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ, thời gian xử lý nhiệt, hoạt độ của nước,
thành phần nguyên liệu, bản chất và nồng độ các chất phụ gia.
Biến đổi vật lý của sản phẩm trong quá trình hấp xảy ra do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường truyền nhiệt và sản phẩm. Nhiệt độ bên trong tăng dần từ bên ngoài vào.
Trong quá trình gia nhiệt có sự mất nước và protein bị biến tính, co lại, dẫn đến sản phẩm
bị giảm khối lượng một ít.
Tùy theo loại protein mà xảy ra những sự biến đổi khác nhau.
Sự biến tính, đông tụ protein dựa trên lớp vỏ hydrate hóa của protein bị suy yếu, tính ưa
nước giảm và tính ổn định giảm. Chất cơ và tơ cơ đông tụ tạo gel cứng, nếu quá trình gia nhiệt kéo dài hơn thì chất tan trong cơ thịt sẽ tách ra làm cho sản phẩm mất một lượng
chất tan đáng kể dẫn đến sản phẩm mất mùi vị đặc trưng.
Sự biến đổi tăng dần từ ngoài vào tâm sản phẩm theo sự tăng dần nhiệt độ từ ngoài vào tâm sảm phẩm.
2.7.2 Biến đổi hóa học
Với collagen thì trong quá trình gia nhiệt đến 55oC phân tử co ngắn đi 1/3. Khi đến gần
nhiệt độ 61oC thì có gần một nửa số sợi collagen bị co lại. Khi nhiệt độ gần 100oC thì collagen bị hòa tan và tạo ra gelatin, gelatin có đặc điểm là chịu lực cắt kém nhưng khả năng giữ nước rất tốt trái ngược với collagen, do collagen gần như không bị biến đổi
trong quá trình nấu. Trong khi đó, ở nhiệt độ 100oC và có nước thì elastin chỉ bị trương ra
mà thôi.
2.7.3 Biến đổi hóa sinh
Do các enzyme và các tế bào vi sinh vật được cấu tạo từ protein nên trong quá trình gia nhiệt, protein biến tính đưa đến các men và vi sinh vật bị tiêu diệt. Trong thịt có các men protease, lipase, carboxylase. Các men này có sẵn trong nguyên liệu hoặc do vi sinh vật
tạo ra. Đặc biệt là men cathepsin và enzyme glucosidase có vai trò quan trọng trong quá
trình tự phân nhưng khi gia nhiệt cần phải phá hủy các men này để tạo sự ổn định cho sản
phẩm.
2.7.4 Biến đổi giá trị dinh dưỡng
Nếu gia nhiệt cao thì các acid amin, protein, đường, lipid sẽ bị phân hủy xảy ra phản ứng
Mailard, caramen làm giảm giá trị dinh dưỡng. Nếu gia nhiệt vừa phải, protein bị thủy
phân tạo thành các mạch peptid ngắn hơn và gelatin, giúp cho quá trình hấp thụ và tiêu hóa tốt hơn. Ngoài ra, nhiệt độ cao còn phân hủy các độc tố do vi sinh vật gây ra hoặc đã có sẵn trong nguyên liệu, do đó sẽ tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm giảm được sự độc hại.
2.7.5 Biến đổi cấu trúc và độ mềm
Khi gia nhiệt ẩm, collagen co lại khoảng 1/3 – 1/4 chiều dài ở nhiệt độ 600C – 700C, các sợi collagen trương lên. Đến 800C các sợi collagen hút nước, trương lên và đồng hóa
thành gelatin. Nếu gia nhiệt ở 1000C thời gian dài collagen sẽ hòa tan hoàn toàn. Như vậy
nhiệt độ đủ cao, collagen trương lên và mềm.
Vị được tạo thành do các chất trong thịt, các acid amin và các chất nitophiprotid tạo
thành. Ngoài ra vị còn được tạo ra do sự bổ sung đường, muối, bột ngọt… chúng kết hợp
với thịt tạo vị ngọt đặc trưng.
Độ mềm phụ thuộc vào phương pháp hấp. Ngoài sự trương mềm của collagen còn có sự
CHƯƠNG III
PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Phương tiện thí nghiệm
3.1.1 Thời gian và địa điểm thí nghiệm
Thời gian: từ ngày 02/02/2008 đến ngày 03/05/2008
Địa điểm: Phòng thí nghiệm Bộ Môn Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng – Trường Đại Học Cần Thơ – Đường 3/2 Thành Phố Cần Thơ.
3.1.2 Nguyên liệu và gia vị
- Thịt ức gà - Bột mì tinh
- Muối, đường, tiêu, bột ngọt, tỏi,….
- Natri polyphosphate. 3.1.3 Thiết bị và dụng cụ -Máy xay thịt - Máy đo cấu trúc - Máy đo độ ẩm - Tủ sấy
- Máy đo màu colorimeter
- Nồi hấp
- Dụng cụ thủy tinh
- Tủ cấp đông
- Các dụng cụ khác trong phòng thí nghiệm.
3.2 Phương pháp thí nghiệm
Bảng 12: Phương pháp và thiết bịsử dụng để xác định các chỉ tiêu Tên chỉ tiêu Phương pháp- Thiết bị
Độ ẩm Sấy ở nhiệt độ 105oC đến khối lượng không đổi
Đạm Phương pháp Kjeldahl
Cấu trúc Sử dụng máy đo Texture expert exceed Màu sắc Sử dụng máy so màu colorimeter
3.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được tiến hành trên cơ sở thay đổi một hay hai nhân tố nào đó và cố định các nhân tố còn lại, đồng thời kết quả của thí nghiệm trước được chọn để thực hiện cho thí
nghiệm tiếp theo. Sơ đồ bố trí thí nghiệm được mô tả trong hình
Thịt gà
Cắt nhỏ
Nghiền thô Pholyphosphate 0,5%
Muối Đường 2% Phối trộn Bột ngọt 0,5% Tinh bột Tiêu 0,75% Nghiền mịn Tỏi 0,5% Quết Định hình (13 – 15gam/viên) Xử lý nhiệt sơ bộ (40 – 45oC, 5 phút) Hấp Sản phẩm
Hình 5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát chế biến gà viên
Bảng 13: Tỷ lệ gia vị và phụ gia bổ sung Phụ gia Tỉ lệ (%) Natripolyphosphate Đường Tiêu Bột ngọt Tỏi 0,5 2 0,75 0,5 0,5
Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng muối và hàm lượng tinh bột bổ sung đến cấu trúc và cảm quan sản phẩm
Mục đích: Tìm ra tỉ lệ muối, tinh bột bổ sung thích hợp để sản phẩm có được cấu trúc tốt
và mùi vị thích hợp.
Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được tiến hành với hai nhân tố thay đổi
Nhân tố A: Hàm lượng muối bổ sung được thay đổi ở 4 mức độ
A1: 0,5% A2: 1% A3: 1,5% A4: 2%
Nhân tố B: Hàm lượng tinh bột sử dụng được thay đổi ở 6 mức độ
B1: 0% B2: 2% B3: 4% B4: 6% B5: 8% B6: 10% Số lần lặp lại: 2 lần