1.2.2.1. Một số nột chung về sự hỡnh thành gel protein
Khả năng tạo gel là một tớnh chất chức năng rất quan trọng của nhiều
hệ thống protein và đúng vai trũ quan trọng trong tạo cấu trỳc, hỡnh thỏi của
Nghiờn cứu sử dụng phụ gia thực phẩm để cải thiện chất lượng cho nem chua
Cần phõn biệt giữa sự tạo gel với cỏc hiện tượng tương tự khỏc như sự
liờn hợp, sự tập hợp, sự trựng hợp, sự kết tủa, sự kết tụ và sự đụng tụ. Trong
đú, cú sự giảm mức độ phõn tỏn của dung dịch protein. Khi cỏc phõn tử
protein bị biến tớnh tập hợp lại thành một mạng lưới khụng gian cú trật tự gọi
là sự tạo gel. Sự liờn hợp protein xảy ra thường cú quan hệ với cỏc biếnđổi ở
mức dưới đơn vị hoặc ở mức phõn tử. Cỏc phản ứng trựng hợp hoỏ hoặc tập hợp hoỏ lại tạo ra cỏc phức hợp cú kớch thước lớn. Sự kết tụ protein lại bao hàm tất cả cỏc phản ứngtập hợp cú thể dẫnđến mất từng phần hoặc mất hoàn toàn độ hoà tan. Đối với hiện tượng kết tụ, protein khụng bị biến tớnh mà do sự giảm lực đẩy tĩnh điện giữa cỏc mạch mà dẫn đến cỏc phản ứng tập hợp
khụng trật tự. Khả năng tạo gel của protein khụng những được ứng dụng để
tạo cấu trỳc, hỡnh thỏi cho một số sản phẩm thực phẩm mà cũn sử dụngđể tạo độ cứng, độ đàn hồi, cải biến khả năng hấp thụ nước, tạo độ dày, tạo lực liờn kết giữa cỏc tiểu phần, làm bền cỏc hạt nhũ tương và bọt
1.2.2.2. Điều kiện tạo gel
Một sốyếu tố rất cần cho quỏ trỡnh tạo gel như: nhiệt độ, pH, cỏc chất đồng tạo gel. Nhiệt độ thường là điều kiện cần thiết đầu tiờn cho quỏ trỡnh tạo gel. Theo sau sự gia nhiệt, làm lạnh để tạo nhiều liờn kết hydro cho kết cấu
gel được bền. Đụi khi sự axit hoỏ hoặc kiềm nhẹ để đưa pH của protein về điểm đẳng điện làm cho gel tạo thành chắc hơn. Cú thể thờm cỏc chất đồng
tạo gel như cỏc polysaccarit để làm cầu nối giữa cỏc hạt để tạo ra độ cứng,
độđàn hồi cao hơn.
Nhiều gel cũng cú thể được tạo ra từ protein dịch thể (lũng trắng trứng, dịch đậu tương), từ cỏc thể protein khụng tan hoặc ớt tan phõn tỏn trong nước
hoặc trong muối (colagel, protein tơ cơ, isolat đậu tương từng phần hoặc toàn bộ bị biến tớnh). Như vậy, độ hoà tan của protein khụng phải luụn luụn cần
Nghiờn cứu sử dụng phụ gia thực phẩm để cải thiện chất lượng cho nem chua
1.2.2.3. Cơchế tạo gel
Hiện nay, cơ chế và cỏc tương tỏc cú quan hệ đến việc hỡnh thành mạng
lưới protein ba chiều đặc trưng cho cấu trỳc của gel vẫn cũn nhiều tranh cói. Phần lớn cỏc nghiờn cứu đều cho rằng, cần phải cú giai đoạn biến tớnh và gión mạch xảy ra trước giai đoạn tương tỏc cú trật tự giữa protein-protein và tập
hợp phõn tử.
Khi protein bị biến tớnh, cỏc cấu trỳc bậc cao bị phỏ huỷ, liờn kết giữa
cỏc phần tử bị đứt, cỏc nhúm bờn của axit amin trước ẩn ở phớa trong xuất
hiện ra ngoài. Cỏc mạch polypeptit bị duỗi ra cựng nhau, tiếp xỳc với nhau và liờn kết lại với nhau thành mạng lưới khụng gian ba chiều mà mỗi vị trớ tiếp
xỳc của mạch là một nỳt. Cỏc phần cũn lại hỡnh thành mạng lưới khụng gian vụ định hỡnh, rắn, trong đú cú chứađầy pha phõn tỏn là nước.
1 2 3
Hỡnh 1.2. Cỏc giai đoạn tạo cấu trỳc gel
Chú thích
1.Protein ở dạng cầu
2.Protein giãn mạch thành các polypeptid sắp xếp theo một trật tự nhất định
3.Các polypeptid liên kết tạo thành mạng l-ới không gian ba chiều (chấm đen biểu diễn nút mạng)
Khi nồng độ protein tăng thỡ khả năng gel hoỏ tăng vỡ số những vị trớ tiếp xỳc để tạo ra nỳt mạng lưới tăng. Nồng độ protein càng lớn thỡ cỏc hạt
Nghiờn cứu sử dụng phụ gia thực phẩm để cải thiện chất lượng cho nem chua 1 2 3 | R | R R | R |
tiếp xỳc trực tiếp khụng qua một lớp nào của mụi trường phõn tỏn và khối gel càng cú tớnh chất của gel khụ. Phõn tử càng cú nhỏnh thỡ gel hoỏ càng dễ vỡ ở
những vị trớ đặc biệt ở đầu mỳt, những gúc canh cỏc yếu tố bền dễ bị mất. Do
đú, dễ tạo ra cỏc nỳt mạng lưới.
Cỏc nỳt mạng lưới cú thể được tạo ra do tương tỏc giữa cỏc nhúm ưa bộo (th-ờng là các gốc R- không cực có phân tử l-ợng cao, -a béo của acid amin trong chuỗi polypeptid). Khi cỏc nhúm này gần nhau, tương tỏc với nhau thỡ hỡnh thành ra liờn kết ưa bộo, lỳc này cỏc phần tử nước bao quanh chỳng bị đẩy ra và chỳng cú khuynh hướng bị tụ lại. Tương tỏc ưa bộo được tăng cường khi tăng nhiệt độ làm cỏc mạch polipeptit sớt lại với nhau hơn. Do đú, làm cho khối gel cứng hơn.
Chú thích:
1.chuỗi polypeptid 1
2.Chuỗi polypeptid 2
3.Nhóm kỵ n-ớc (-a béo)
Hỡnh 1.3. Tương tỏc ưa bộo trong cấu trỳc gel
Nỳt mạng lưới cũng cú thểđược tạo ra do liờn kết hydro giữa cỏc nhúm peptit với nhau, giữa cỏc nhúm –OH của serin, treonin hoặc tyrozin, với cỏc nhúm –COOH của glutamic hoặc của aspactic. Nhiệt độ càng thấp thỡ liờn kết
hydro càng được tăng cường và củng cố vỡ càng cú điều kiện để tạo ra nhiều
cầu hydro. Liờn kết hydro là liờn kết yếu tạo ra một độ linh động nào đú giữa
cỏc phõn tử đối với nhau. Do đú làm cho gel cú một độ dẻo nhất định. Cỏc mắt lưới trong gel gelatin chủ yếu là do cỏc liờn kết hydro. Khi gia nhiệt, cỏc liờn kết hydro bị đứt và gel núng chảy ra. Khi để nguội, liờn kết tỏi hợp và gel lại hỡnh thành.
Nghiờn cứu sử dụng phụ gia thực phẩm để cải thiện chất lượng cho nem chua O H O CO H O H O CO H 1 2 Ser Ser Glu Asp
Hỡnh 1.4. Liờn kết hydro trong cấu trỳc gel
Chú thích:
1.Chuỗi polypeptid 1
2.Chuỗi polypeptid 2
Tham gia tạo ra cỏc nỳt lưới trong gel cũn cú thể do cỏc liờn kết tĩnh điện, liờn kết cầu nối giữa cỏc nhúm tĩnhđiện ngược dấu hoặc do liờn kết giữa
cỏc nhúm tĩnh điện cựng dấu qua cỏc ion đa hoỏ trị như ion Ca. Nhờ vậy mà gel tạo ra có tính bất thuận nghịch bởi nhiệt
Cỏc mắt lưới cũn cú thể do cỏc liờn kết disunfua tạo nờn. Trong trường
hợp này sẽ tạo cho gel cú tớnh bất thuận nghịch bởi nhiệtđộ, rất chắc và bền. Ngoài ra, để gia tăng cấu trúc gel, ng-ời ta th-ờng bổ sung các phụ gia mà protein có thể t-ơng tác nh- protein của đậu t-ơng hay polyphosphat để tăng khả năng hấp phụ n-ớc và giữ n-ớc, nhất là khi ng-ời ta không sử dụng đ-ợc nguồn thịt tươi mà thịt đã qua giai đoạn chín tới, khi đó protein đã bị thuỷ phân làm thịt bị đứt mạch protein cũng nh- làm giảm giá thành của sản phẩm. Để gel tạo đẹp ng-ời ta phải thêm một tỷ lệ muối nhất định (2-3%) để trích ly một l-ợng đủ miozin
Nghiờn cứu sử dụng phụ gia thực phẩm để cải thiện chất lượng cho nem chua
Cỏc protein cũng cú thể tạo gel bằng cỏch cho tương tỏc với cỏc chất đồng tạo gel như cỏc polisacarit, làm thành cầu nối giữa cỏc hạt. Do đú, gel tạo ra cú độ cứng và độ đàn hồi cao hơn. Cũng cú thể thờm cỏc chất alginat hay pectinat tớch điện õm và gelatin tớch điện dương để tạo ra tương tỏc ion khụng đặc hiệu giữa cỏc chuỗi peptit nờn sẽ tạo cho gel cú nhiệtđộ núng chảy
cao (80°C)
Khối gel mới tạo thành cũn chứa một lượng lớn nước ở phớa trong. Nhiều gel cú thể chứa 98% là nước. Ngoài lớp nước hydrat hoỏ liờn kết chặt
chẽ với cỏc nhúm cú cực của chuỗi protein, cũn cú nước ở dạng dung mụi tự
do. Người ta nhận thấy, mặc dự nước bị nhốt này cú tớnh chất giống như nước
của một dung dịch muối loóng được giữ bằng lực vật lý vẫn khụng thể bị đẩy
ra một cỏch dễ dàng. Cú thể là khi tạo gel đó tạo ra một cỏi bẫyđể nhốt nước. Hoặc cũng cú thể cỏc lỗ của mạng lưới protein giữ được nước dạng mao quản.