5. Sự chuyển hoá của glucid trong cơ thể sống
5.2. NHỮNG CHUYỂN HOÁ CỦA GLUCID TRONG CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN THỰC PHẨM
5.2.1. Ảnh hưởng của chế biến nhiệt đến glucid trong thực phẩm
Ở nhiệt độ đun sôi, các loại đường đơn giản không có biến đổi đáng kể. Đường đun sôi đến 180oC chuyển sang màu nâu và có mùi đặc biệt gọi là caramen hoá. Đó là hỗn hợp nhiều chất khác nhau do đường bị phân giải.
Phản ứng caramen hoá đường:
- Với saccharose, phản ứng caramen hoá xảy ra theo sơ đồ phản ứng:
C12H22O11 – H2O → C6H10O5 + C6H10O5
Saccharose glucozan levulozan Đến 185-1900C sẽ tạo thành izosaccharozan:
Glucozan + levulozan → izosaccharozan C6H10O5 + C6H10O5 → C12H20O10
Khi nhiệt độ cao hơn sẽ mất đi 10% nước và tạo thành caramelan (C12H18O9 hoặc C24H36O18) có màu vàng:
2C12H20O10 – 2H2O → (C12H18O9) hoặc C24H36O18
Izosaccharozan caramelan Khi mất đi 14% nước sẽ tạo thành caramelen:
C12H20O10 + C24H36O18 – 3H2O → C36H48O24.H2O
Và khi mất đi 25% nước sẽ tạo thành caramelin có màu nâu đen. Hầu như tất cả các sản phẩm caramen hoá đều có vị đắng.
- Khi đun nóng pentose với acid chúng sẽ loại nước và chuyển thành dẫn xuất aldehyd gọi là fucfurol
t0 Pentose + acidnóng → furforol
Fucforol + anilin HCl → cho hợp chất màu đỏ → bay mùi thơm Quá trình chế biến nóng làm cho tinh bột dễ tiêu hơn, cellulose không bị phân hủy nhưng nứt ra, trở nên mềm hơn, cho phép các dịch tiêu hoá tiếp xúc với các thành phần sinh dưỡng trong tế bào thực vật.
5.2.2. Phản ứng melanoidin (Maillard):
Phản ứng tổng quát:
Hexose + pentose + a.amin → (to) furfurol (từ pentose – mùi táo) + oxymethylfurfurol (từ hexose – mùi dễ chịu) + aldehyde + reduction + ...
Đây là phản ứng giữa acid amin và đường. Điều kiện để có phản ứng là phải có nhóm cacbonyl.
Phản ứng chia làm 2 giai đoạn:
• Ngưng tụ cacbonylamin.
• Chuyển vị Amadori, không màu, không hấp thụ ánh sáng cực tím
Phản ứng có khả năng khử nước của đường, phân hủy đường và hợp chất amin.
Không màu hoặc màu vàng nhạt, hấp thụ mạnh ánh sáng cực tím.
Chất tạo thành là melanoidin, sản phẩm có màu đậm.
Điều kiện phản ứng:
Phụ thuộc vào nồng độ chất tham gia phản ứng, nhiệt độ, pH, lượng nước.
Phụ thuộc vào loại đường: glucose, galactose, lactose. Saccharide không cho phản ứng (không có nhóm cacbonyl).
Phụ thuộc vào acid amin: alanin, valin cho màu đậm, vị chua, mùi bia;
phenylalanin cho màu nâu sẫm, mùi hoa hồng; lơxin cho mùi bánh mì,...; mùi mật và mùi bia.
Lượng nước: phải có nước, nhưng càng ít nước sản phẩm tạo thành càng nhanh.
Nhiệt độ: 90 – 95oC sản phẩm tạo thành có tính cảm quan tốt. Nhiệt độ cao có vị đắng, mùi khét.
Trong sản xuất malt màu: 160oC.
Chất kìm hãm: là những chất phản ứng được với cacbonyl: dimedon, hydrolamin, bisulfit, vitamin C, acid sulfuro.
Chất tăng tốc: acid lactic, phosphat.
5.2.3. Thực phẩm thực vật trong bảo quản chín :
Trong quá trình bảo quản, lượng đường ở vỏ cam, chanh, quýt, bưởi được chuyển dần vào múi (cùi bưởi xanh ngọt hơn cùi bưởi chín). Vì vậy, các loại quả này thu hoạch lúc chín sẽ ít vỏ hơn quả xanh, phẩm chất tốt hơn.
Thí dụ: ở chuối, chuối là loại quả điển hình về hàm lượng đường tăng lên và hàm lượng tinh bột giảm xuống trong quá trình chín. Nhiệt độ bảo quản càng thấp thì sự chuyển hoá tinh bột thành đường càng giảm đi.
Chuối xanh có hàm lượng tinh bột là 20%, hàm lượng đường là 1%
Nhiệt độ thích hợp cho chuối chín là 12-22oC. Nếu nhiệt độ >25oC thì hoạt động của enzym giảm xuống.
Phần lớn đường được tạo thành là saccharose, nhưng ở quá trình chín tới, hầu như có 3 loại đường: saccharose, glucose, fructose.
Sự phân giải tinh bột trong rau quả khi chín và bảo quản có thể xảy ra theo hai cách do các enzym amylase và phosphorylase (chủ yếu).
Ở các loại quả khác nhau thì khác nhau về thành phần các đường được tích tụ khi chín. Ở một số loại quả (mơ, đào, mận, xoài...) khi chín đường saccharose được tổng hợp từ monosaccharid
Ở các loại rau quả khác, phần lớn giai đoạn đầu của quá trình bảo quản, hàm lượng đường tăng lên do sự đường hoá tinh bột dự trữ, như sự thủy phân các polysaccharid, glucozid và các hợp chất khác. Sau đó lượng đường lại giảm đi, chủ yếu là do quá trình hô hấp.
Lượng đường trong rau quả giảm đi khi bảo quản biểu hiện rau quả đã kém phẩm chất, không bảo quản được lâu nữa.
5.2.4. Sự hô hấp của hạt ngũ cốc
Hạt ngũ cốc khi chín, hàm lượng nước trong hạt giảm mạnh, hạt rơi vào trạng thái ngủ sinh lý. Trong quá trình bảo quản, ngũ cốc ở dạng chưa chế biến vẫn thực hiện sự hô hấp (chủ yếu do enzym oxydase tạo nên).
Hiện tượng này xảy ra càng mạnh khi độ ẩm, nhiệt độ môi trường cao. Sự hô hấp của hạt phụ thuộc nhiều vào sự hiện diện và hàm lượng của oxygen:
(C6H10O5)n → nC6H12O6 → 6nCO2 + 6nH2O + 674 kcal (nhiều oxygen) (C6H10O5)n → nC6H12O6 → 2nCO2 + 24 kcal (ít oxygen)
2nC2H5OH + CH3COOH
Hiện tượng này làm cho bột trong lương thực giảm dần, độ ẩm và nhiệt độ tăng lên (hiện tượng tự sinh nhiệt)
Khi to tăng tới một mức nhiệt độ thích hợp thì enzym oxydase hoạt động làm cho quá trình hô hấp mạnh thêm tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển thuận lợi cho các enzym thủy phân ngũ cốc sẽ phân giải các chất dinh dưỡng trong ngũ cốc làm cho ngũ cốc bị hư hỏng (lên men chua, lên men rượu).
Sau 18 ngày, khoai lang bảo quản ở điều kiện không khí bình thường, trọng lượng giảm do thoát hơi nước là 5,9%, tinh bột từ 52,01% giảm xuống còn 31,13%.
Hàm lượng đạm, vitamin đều giảm rõ rệt.
Vì vậy, để bảo quản tốt củ, quả tươi cần phải tạo điều kiện để:
- Làm giảm lượng nước thất thoát do sự thoát hơi nước - Giảm bớt sự hô hấp
- Hạn chế hiện tượng nảy mầm
Nhằm đảm bảo quá trình phân hủy tinh bột thành đường và sự tổn thất các chất dinh dưỡng trong củ quả ở mức độ tối thiểu nhất, điều kiện bảo quản cần thực hiện: nhiệt độ 13-160C, độ ẩm 70-80%, hạn chế sự hiện diện của ánh sáng (hạn chế hiện tượng nảy mầm)
5.2.5. Sự nảy mầm của hạt khi bảo quản a. Để hạt nảy mầm cần phải có ba điều kiện
- Hạt phải còn khả năng nảy mầm tức là phôi của hạt còn sống và có khả năng nảy mầm.
- Hạt phải được đặt trong môi trường có điều kiện thuận lợi: đủ nước, nhiệt độ thích hợp, có nguồn cung cấp oxygen và đôi khi phải có ánh sáng thích hợp.
- Phải vượt qua được bất cứ điều kiện tạo sự ngủ hiện diện bên trong hạt.
Tránh các điều kiện ngoại cảnh bất lợi dẫn đến sự ngủ.
b. Các giai đoạn của sự nảy mầm
- Giai đoạn 1 - Sự hoạt hóa
Sự hút ẩm (quá trình vật lý): sự hấp thu nước của hạt khô làm tăng hàm lượng nước trong hạt, làm mềm vỏ hạt. Hạt trương phồng lên và vỏ hạt bị nứt ra.
Sự tổng hợp các enzym: hoạt động enzym bắt đầu trong vòng vài giờ sau khi xảy ra sự hấp thu nước của hạt. Hoạt động của các enzym một phần từ sự tái hoạt hóa các enzym dự trữ được hình thành từ sự phát triển của phôi và một phần từ sự tổng hợp các enzym mới khi hạt bắt đầu nảy mầm.
Sự kéo dài tế bào và xuất hiện rễ: những dấu hiệu đầu tiên của sự nảy mầm là sự xuất hiện rễ xảy ra vài giờ hoặc vài ngày sau khi sự nảy mầm bắt đầu.
- Giai đoạn 2 – Sự phân giải các chất dự trữ và vận chuyển
Các chất dự trữ (chất béo, protein, hợp chất có carbon) được thủy phân thành các chất hữu cơ đơn giản và sau đó được chuyển đến các vị trí tăng trưởng của trục phôi:
+ Tinh bột → Dextrin → maltose + Protein → acid amin
+ Lipid → glycerin + acid béo
Các hoạt động sinh tổng hợp của tế bào sẽ được kích hoạt. Sự hấp thu nước và hô hấp tiếp tục diễn ra ở ở một tốc độ đều đặn. Khi xảy ra hiện tượng nảy mầm, hạt thóc xảy ra sự biến đổi sâu sắc về thành phần hóa học:
+ Lượng tinh bột giảm đáng kể + Hàm lượng đường tăng cao + Enzyme amylase phát triển mạnh
- Giai đoạn 3 – Sự tăng trưởng của cây mầm
Sự phân chia tế bào xảy ra ở hai đầu của trục phôi. Một đầu phát triển thành chồi mầm, một đầu phát triển thành rễ mầm trên trục phôi có mang 1 hoặc 2 lá mầm được gọi là tử diệp.
Khi cây mầm bắt đầu tăng trưởng, trọng lượng tươi và khô của cây mầm bắt đầu tăng trong khi trọng lượng mô dự trữ giảm.
5.2.6. Hiện tượng biến vàng của thóc
Trong quá trình bảo quản thóc thường gặp hiện tượng lớp nội nhũ của hạt thóc bị biến màu, chuyển từ màu trắng sang màu vàng. Thóc bị biến vàng không được người tiêu dùng lựa chọn vì cơm nấu từ gạo đã biến vàng màu sắc kém, giảm độ dẻo và có thể ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng của thóc gạo.
Trong thực tế, trong quá trình bảo quản, sự biến vàng có thể xảy ra do:
- Phơi sấy chưa tốt
- Điều kiện bảo quản không đảm bảo
Thóc bảo quản càng lâu, tỉ lệ hạt bị biến vàng càng lớn. Phân tích thành phần của hạt vàng so với hạt trắng bình thường cho thấy có sự thay đổi:
+ Thành phần glucid bị thay đổi: hàm lượng saccharose giảm 10 lần, đường khử tăng 2-3 lần
+ Thành phần tinh bột cũng thay đổi: amilose tăng, amilopectin giảm
+ Protein thay đổi: đạm protein giảm, đạm phi protein tăng, globulin giảm, anbumin tăng.
Như vậy thóc bị biến vàng đã làm giảm giá trị dinh dưỡng đồng thời giá trị thường phẩm cũng giảm sút.
Nguyên nhân của hiện tượng biến vàng:
- Phản ứng tạo thành melanoidin giữa acid amin và đường khử
- Do hoạt động trao đổi chất của nấm trong hạt. Nấm tác động lên sắc tố của vỏ hạt hoặc trực tiếp tổng hợp sắc tố trong điều kiện thuận lợi, sắc tố tạo ra phân tán trong albumin của hạt.