Protein là hợp chất phổ biến trong các nguyên liệu và sản phẩm thực phẩm. Trong tự nhiên, protein cĩ thể ở trạng thái dịch thể hoặc ở trạng thái rắn. Về mặt cấu tạo, protein là hợp chất cao phân tử do các đơn phân acid amin kết hợp cới nhau tạo nên. Do đĩ protein là nền tảng cấu trúc và chức năng của cơ thể sinh vật. Trong phân tử của protein cĩ chứa các nguyên tố C, H, O, N, một số cịn cĩ chứa S. Tỉ lệ % khối lượng các nguyên tố này trong phân tử protein như sau:
C : 50 – 55%, H : 6,5 – 7,3%, O : 21 – 24% N : 14 – 15%, S : 0 – 0,2 %
Do protein cấu tạo từ các acid amin nên các tính chất của acid amin sẽ quyết định tính chất của protein.
Acid amin là cấu tử cơ bản của protein. Các acid amin thường gặp trong tự nhiên là những cĩ nhĩm amin đính vào nguyên tử C đứng cạnh nhĩm carboxyl. Cơng thức cấu tạo chung của các acid amin như sau:
Hình 1.4. Cơng thức cấu tạo chung của protein [22]
Trong đĩ:
Từ các tính chất trên mà protein cĩ rất nhiều tính chất đặc biệt cĩ thể ứng dụng trong cơng nghệ thực phẩm. Các tính chất chức năng của protein cĩ thể chia ra như sau:
- Các tính chất chức năng do tương tác protein – nước. Đặc trưng cho tính chất này của protein là khả năng hấp thụ nước và giữ nước, khả năng cố kết, phân tán, khả năng hịa tan và tạo nhớt.
- Các tính chất do tương tác protein – protein đem lại. Đặc trưng cho tính chất này của protein là các hiện tượng kết tủa, tạo gel, tạo màng, tạo sợi, tạo bột nhão. . . - Các tính chất bề mặt. Đặc trưng cho tính chất này của protein là các tính chất
như sức căng bề mặt, khả năng nhũ hĩa, khả năng tạo bọt. . .
Tuy nhiên các tính chất trên của protein khơng hồn tồn độc lập mà bổ sung cho nhau hoặc lệ thuộc lẫn nhau.
I.8.1.1.Khả năng hidrad hĩa của protein. [1]
Quá trình hidrad hĩa của một protein ở trạng thái khơ được thể hiện qua sơ đồ sau: Protein khơ Hấp thụ các phân tử nước bởi các phần tử cĩ cực Hấp thụ nước thành một lớp dày Ngưng tụ thành nước lỏng Trương nở Solvate hĩa và phân tán Dung dịch Các hạt khơng tan và bị trương phồng
Quá trình hidrad hĩa của protein liên quan đến các hiện tượng như trương nở, thấm ướt, giữ nước, cố kết và bám dính, phân tán và tạo nhớt. . .
Khi ở trong dung dịch, protein tương tác với nước qua các nối peptide hoặc qua các gốc acide amine của mạch bên.
Các nhân tố như nồng độ, nhiệt độ, thời gian, pH, lực ion và sự cĩ mặt của các hợp phần khác sẽ ảnh hưởng đến tương tác protein – nước. Thật vậy, khi khi thay đổi pH sẽ làm thay đổi sự ion hĩa và sự tích điện của phân tử protein, do đĩ sẽ làm thay đổi lực hút cũng như lực đẩy giữa các protein và trạng thái mà protein liên hợp với nước.
Ở điểm đẳng điện, tương tác protein – protein là cực đại, do đĩ sự hydrate hĩa là cục tiểu.
Ngồi ra, khi tăng nhiệt độ sẽ làm phá hủy các liên kết hydrogen giữa protein và nước, do đĩ khả năng hấp thụ nước của protein cũng giảm theo. Mặt khác, khi đun nĩng sẽ gây biến tính và tập hợp protein, làm cho bề mặt của phân tử protein bị giảm, do đĩ giảm khả năng giữ nước của các nhĩm cĩ cực.
Bản chất và nồng độ ion cĩ ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ nước và khả năng hịa tan của protein. Giữa muối, nước và các nhĩm bên acide amine của protein thường cĩ mối quan hệ cạnh tranh. Ở nồng độ muối thấp, sự hidrat hĩa của protein cĩ thể tăng nhưng ở nồng độ muối cao, thì tương tác giữa muối và nước trội hơn tương tác giữa nước và protein, do đĩ khử nước của protein.