hhtp_lengoctu.pdf

LÊ NGỌC TÚ (ichủ biên), BUI ðỨC HỢI, L ư u DUẦN,
NGÔ HỮU HỢP, ỐẶNG THỊ THU, NGUYỄN t r ọ n g c ằ n
HÓA HỌC THỤC PHẨM
■ ■
C P
NHÀ XƯẨT BÁN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT
Hà Nội - 2001
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUYNHON
Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Mục lục:
Trang
Lời nói ñầu 3
Chương Ị. Nước với cấù trúc và chất lượng của thực phầm 5
I.LVai trò và tác dụng của nuức trong ñời sống vàsản xuất thực phằm 5
12. Hàm lượng và trạng thái của nước trong sản' phầm thực phầm 6
13. Cấu tạo của nước 7
1.4. Tính chất của nước 10
15. Hoạt ñộ của nước 12
1.6. ðường ñẳng nhiệt hấp thụ 17
1.7. Ảnh hưởng của hoạt ñộ nước ñến tính chất biến ñồi và chất lượng của
sản phầm thực phầm 29
IE. Ảnh hường của hoạt ñộ nước ñến cầu trúc và ưạng thái của các sản phầm
thực phầm 40
Chương ỉ I,.Protein —chất tạo cấu trúc chothực phầm 42
ILLCác hệ thống protein thực phằm - : ■ 43
112. Tính chất chức năng của protein 88
113. Biến hình protein 131
Chương 111. Polysacarit —chất tạo hình củasảnphầm thực phầm 150
DLLðại cương 150
in2. Hệ thống tinh bột thực phầm 152
HI3. Tính chất chức năng của tinh bột 180
M.4. Biến hình tirih bột 196
in.5. Các hệ thống polysacarit thực phầm khác 212
Chương IV. Hợp chất phenol thực yật - chất tạo vị
và tạo màu cho thực phầm 221
IV.Lðại cương 221
' rv.2. Các cấu phần của họp chất phenol thực vật 226
IV3. Ý nghĩa củà họp chất phenol ưong công nghiệp thực pbầm 275
Chịu trách nhiệm xuất bản: PGS,TS. TÔ ðẢNG HẢI
Biên tập: NGUYỄN KIM ANH
In 1.000 cuốn, khổ 14,5 X 20,5cm. Tại Xí nghiệp in 19-8, số 3
ñường Nguyễn Phong sắc, Nghĩa Tân - cầu Giẩy - Hà Nội.
Số XB: 1296 - 21, Gục xuất bản cấp ngày 7-12-2000 .
In xong và nộp lưu chiểu tháng 1 năm 2001.
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Lời nói ñầis
Các sản phẩm thực phẩm thườhg có cáu trúc, trạng thải, màu sắc,
hương thơm và tính cảm vị khác nhàu. Những kết cấu cùng hương
sắc ấy ñược tạo ra, trong những ñiều kiện gia công nhất ñịnh, nhờ sự
tương tác hài hòa của các hợp phần hóa học chứa trong thực phẩm.
Tuy nhiên, không phải tát cả các hợp phần thực phẩm ñó ñều có vái
trò giống nhau. Có hợp phần tham gia vào việc tạo cấu trúc như tạo
hĩnh dáng, ñộ cứng, ñộ xốp, ñộ ñàri hòi, ñộ nhốt. Lại có những hợp
phần chịu trách nhiệm tạo ra màu sắc, m ùi vị và tính chất cảm
quan, nghỉa là tạo ra chất lượng cho thực phẩm.
Thường th ì các hợp chát cao ph ăn tử như p ro tein 'Pvà p ó ly sa c a rit
(tinh bột, pectin, aga —aga, alginat, caraghenat...) là những hợp
phần thuộc nhóm thứ nhát. Polyphenol và axit amin ... là những hợp
chát dặc trưng của nhóm thứ hai. Nước là thanh phần dặc biệt và có
vai trò như nhau ỏ cả hai nhóm.
Văn ñề dặt ra là protein, polysacarit, nước, và polyphenol ñã có
những sớ trường và tính năng như thế nào ñể tạo ra cấu trúc và chất
lượng cho các thực phẩm.
Trên cơ sỏ nào mà protein lại tạo ñược hình dáng, ñộ cứng và ñộ
ñàn hòi cho các sản phẩm như phomát, giò lụa... ?
Vì sao protein lại tạo ra bọt và giữ dược bọt cho bia và còn giữ cho
kem ñá lâu bị tán chảy?
Do ñâu mà các protein của bột mì là hợp phần ”
ñộc quyền sỏ hữu"
tạo ra ñộ xốp của bánh mì ?
VÌ sao mà tinh bột lại tạo ra ñược kết cáu sợi bần và dai của miến
dậu xanh, tạo dược màng mỏng trong và mềm mại của giấy bao kẹo
và tạo ra dược ñộ phồng nỏ dặc thù của các loại bánh phồng tôm ?
Trên cơ sỏ nào mà polyphenol lại tạo ra dược chè xanh, chè vàng,
che dỏ và chè ñen với sắc nước, hương thơm và cảm vị khác nhau?
Nội dung của cuốn sách chỉ giới thiệu m ột số hợp phần thực
phẩm quan trọhg nhắt, qua dó nhằm ñề cập ñến tát cả những càu
hỏi vừa nêu ỏ trên, vì thế phần chủ yếu của cuốn sách dược dành dể
3
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

trình bày những văn ñề sau:
—Hoạt ñộ nước và vai trò của hoạt ñộ nước ñối với cấu trúc và
chất lượng của^các sản phẩm thực phẩm;
— Cac tinh chat chức năng hay là tính chất công nghệ củữ các
hợp phan, ĩighiũ là những tm h chất dã làm cơ sỏ khoa học cho các
quị trinh công nghệ sản xuất thực phẩm;
— Các phương pháp biển hình lý học, hóa học và enzim học ñề cải
biến cáu hình của các hợp phần nhằm tạo ra những ñặc tính mới và
từ ñó có thề tạo ra ñược mặt hàng mói củng như nâng cao dược chát
lượng của các sản phẩm thục phẩm.
Phân công biên soạn như sau:
Chương I: Gs Lề Ngọc Tú, Pts Nguyễn Chúc, Gs Quản Văn Thịnh,
Pgs Nguyễn Thị Hiền.
Chương II: Gs Lê Ngọc Tú, Gs Lưu Duẩn, Pts Nguyễn Quỳnh
Anh, Pgs ðồng Thành Thu, Pts ðặng Thị Thu, Pts Nguyễn Thị Sơn.
Chương III: Gs Lê Ngọc Tú, Pts ðặng Thị Thu, Pgs La Văn Chứ.
Chương IV: Pts Ngô Hữu Hợp và Lé Ngọc Tú.
Cuốn sách có thể làm tài liệu học tập cho sinh viên hóa thực
phẩm, công nghệ sinh học và chế biến thủy sản, làm tài liệu tham
khảo cho sinh viên các trường kỹ thuật và kinh tế, các .cán bộ kỹ
thuật, cán bộ quản lý ỏ các viện nghiên cứu và thiết kế, ở các nhà
máy và các ngành có liên quan ñến việc chế biến và bảo quản các sản
phẩm có nguồn gốc sinh học.
Các tác giả xin tỏ lòng cảm ơn ñến các Gs Lê Văn Nhương, Gs
Hoàng Trọng Yêm và các ñòng nghiệp ỏ Trung tâm công nghệ sinh
học, Khoa hóa và Khoa công nghệ thực phẩm ñã góp nhiêu ý kiến
cho nội dung cuốn sách.
Các tác giả xin trân trọng cảm ơn Nhà xuất bản khoa học và kỹ
thuật dã tạo diều kiện cho cuốn sách sớm ra mắt bạn ñọc.
Cuốn sách chắc chắn là có những thiếu sót, chúng tôi rất mong
muốn và cảm, ơn cậc ý kiến ñóng góp của các bận ñọc.
Các tác giả
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

C hương I
NƯÓC VÓI CẤU TRÚC
VÀ CHẨT LƯỘNG CỦA THỰC PHAM
§ u VAI TRÒ VÀ TẤC DỤNG CỦA Nưốc TRONG ðÒI SỐNG
VÀ SẨN XUẤT THỰC PHẨM
Nước có vai trò rất quan trọng ñối với sự sống. Nịíố c là hợp phàn
chính chiếm tới 60% cơ thể người và cũng là hợp phần phong phú
nhất trong các thực phẩm ở trạng thái tự nhiên trừ ngũ cốc. Nước
tham gia vào phản ứng quang hợp của cây xanh ñế tạo nên các cliất
hữu cơ trên trái ñất
h
t>
6CCL + 6H-0 ---- — C.H190 . + 6C09 .
2 2 diệp lục 6 12 6 2
Trong cơ thể người và ñộng vật nhờ nước mà các phản ứng thụy
phân thức ăn mới tiến hành ñược.
Nước là nguyên liệu cần thiết không thể thiếu ñược ñối với công
nghiệp hóa học và công nghiệp thực phẩm. Nước ñược dùng ñể nhào
rửa nguyên vật liệu, vậri chuyển và xử lý nguyên liệu, ñể chế tạo sản
phẩm và xử lý sản phẩm lần cuổi. Nước còn ñược dùng ñể liên kết
các nguyên liệu và các chất trong sản phẩm.
Nước là thành phần cơ bản của một số sản phẩm như bia, nước
giải khát...
Nước tham gia trực tiếp vào phản ứng hóa học và trở thành
thành phần của sản phẩm.
Ví dụ:
- phản ứng ñiều chế axit sulfuric:
S03 + H20 -* H2S04;
- phản ứng tôi vôi:
CaO + H20 -> Ca(OH)2;
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

r
—phản ứng ñiềụ chế rượu etylic:
CH2 = CH2 + H20 C2H5OH.
Nước làm tăng cường các quá trình sinh học như hô hấp, nẩy
mầm, lên men...
Nước làm tăng chất lượng và tăng giá trị cảm quan của thực
.phẩm . Các tính chất cảm quan như ñộ bñng, ñộ mịn, dai, dẻo và vẻ
ñẹp của nhiều sản phẩm phụ thuộc vào sự cố mặt của nước.
Nước còn dùng ñể ñốt nóng và làm lạnh các ñộng cơ trong nồi
hơi và trong các máy ép thủy lực.
Sau không khí, nước là loại nguyên liệu rẻ tiền nhất trong các
loại nguyên liệu. Nước còn là loại nguyên liệu có khả năng phục
hồi ñược. Các loại nguyên liệu khác như quặng, than, dầu... là
những nguyên liệu không có khả năng phục hồi.
§ 1.2. HÀM LựộNG VÀ TRẠNG THÁI CỦA NƯỐC TRỌNG
SÁN PHẨM THỰC PHẨM
Dựa vào hàm lượng nước có thể chia các sản phẩm thực phẩm
thành ba nhóm: ,
—nhóm các sản phẩm thực phẩm có hàm lượng nước cao (trên
40%);
— nhóm các sản phẩm thực phẩm có hàm lượng nước trung
bình (từ 10 —40%);
—nhñm các sản phẩm thực phẩm cố hàm lượng nước thấp (dưới
10%).
Trong các sản phẩm thực phẩm, nước thường ở dưới hai dạng:
nước tự do và nước liên kết.
Nước tự dó là chất lỏng giữa các mixen. Nước tự do cố tất cả
tính chất của nước nguyên chất.
Nườc liên kết ñược hấp thụ bền vững trên bề mặt các mixen và
thường tồn tại dưới một áp suất rất ñáng kể do trường lực phân tử
quyết ñịnh do ñố khố bốc hơi. Tùy mức ñộ liên kết, dạng nước này
lại chia ra làm ba loại:
— Nước liên kết hốa học, liên kết rất chặt chẽ với vật liệu và
6
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

chỉ cố thể tách ra khi cổ tương tác hóa học hoặc khi xử lý nhiệt
tương ñối m ạnh mẽ. Nước liên kết hña học hoặc ở ñạng nước
hyñrat có trong thành phàn của các nhom hyñroxyl (liên kết ion)
hoặc ở dạng nừớc của hợp chất phân tử dưới dạng tinh thể hyñrat;
—Nước liên kết hấp thụ hay nước liên kết hóa lý cñ ñọ bền của
liên kết ở mức trung bình và ñược tạo thành do các phân tử có cực
nằm ở trên bề mặt của sản phẩm hút các lưỡng cực của nước. Khi
tạo thành liên kết kiểu này, các phân tử nước cñ khả năng bảo
toàn ñược các tính chất của mình;
—Nước liên kết mao quản hay là nước liên kết cơ lý ñược hấp
thụ bởi các phân tử ở bề mặt mao quản rồi ñi vào bên trong, ngưng
tụ và làm ñầy các mao quản.
§ 1.3. CẤU TẠO CỦA NƯỐC
Cấu tạo của phân tử nước ñơn phân là một hình tam giác cân,
ñỉnh là hạt nhân nguyên tử oxy, ở hai gốc của ñáy là hai proton, góc
giữa hai liên kết O—
H bằng 104,5°. ðộ dài giữa hạt nhân của nguyên
tử oxy và hydro trong liên kết 0 —
H bằng 0,96 Ẳ (0,96xl0-8 cm).
ðám mây ñiện tử trong phân tử nước hình thành do sự phối hợp
của năm cặp ñiện tử của các nguyên tử oxy và hyñro. Các cặp ñiện
tử ñó phân bố như sau:
—một cặp bên trong bao quanh hạt nhân oxy;
—hai cặp ngoài phân bố không ñều nhau giữa các nhân nguyên
tử oxy và hydro: lệch nhiều hơn về phía nhân oxy;
—hai cặp ñiện tử còn lại của oxy không ñem góp chung với
hyñro, ñiện tích của chúng phần nào không ñược ñiều hòa trong
phân tử. Nhtí vậy phân tử nước có bốn cực ñiện tích: hai cực âm
tương ứng các cặp ñiện tử dư của oxy, và hai cực dương
tương ứng vói hai nhân nguyên tử hyñro cố mật ñộ ñiện tử thấp.
Cố thể hình dung các cực ñiện tích ñố phân bố ở bốn ñỉnh của một
hình tứ diện không ñều (h.I.l).
Do sự phân bố ñiện tích ñối xứng như vậy, phân tử nước biểu
hiện tính phân cực rõ ràng. Nó là một lưỡng cực cố momen lưỡng
7
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

cực bằng 1,87 ðêbai. Do ñộ phân cực lớn như vậy mà nước C<1 khả
năng hòa tan và ion hóa ñược nhiều hợp chất khác nhau.
Góc ãửa hai
liên ket OH
Hình 1.1
Trong nước, ngoài các phân tử nước ñơn giản H20, còn chứa
những phân tử liên hợp, ñược biểu diễn bằng công thức tổng quát
[H20] v, X khồng xác ñịnh và luôn luôn biến ñổi, có trị số nguyên nhỏ
X — 1, 2, 3, 4... Hiện tượng liên hợp trong nước luôn xẩy ra và cũng
luôn bị phá vỡ. Số phân tử nước ñơn giản trong phân tử liên hợp
thay ñổi tùy thuộc trạng thái của nước. Chẳng hạn nước ñá với cấu
trúc tinh thể trong ñó mỗi ñơn phân ñược liên kết với bốn phân tử
khác, có nghĩa là [H20]5. Khoảng cách giữa hai nguyên tử oxy là
0,276 nm (h.1.2).
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Khi ñun nóng, liên hợp phân tử bị phá hủy chuyển thành các liên
hợp [H20] 2 và ñến 100°c thì hàu hết các phân tử nước tồn tại dưới
dạng ñơn phân [H20].
Nguyên nhân cơ bản của sự tạo thành những liên hợp phân tử
[H20]x là liên kết hyñro. Liên kết hyñro thường ñược hình thành
giữa hai nguyên tử bất kỳ qua nguyên tử hyñro. Chẳng hạn như
trong liên kết ñồng hóa trị kiểu A - H do ñám mây ñiện tử bị biến
dạng làm cho mật ñộ ñiện tử ở A tăng lên, hên khi cñ nguyên tử cố
ñộ âm ñiện lớn B tiến lại gần thì ñầu tiên sẽ xuất hiện lưỡng cực và
tiếp ñố sẽ tương tác tĩnh ñiện với lưỡng cực A—
H. Có thể biểu diễn
sự hình thành liên kết ñó như sau:
A «----H--------------- B
© ©
B tiến ñến H càng gần thì liên kết càng mạnh. Những nguyên tử
có liên kết ñồng hóa trị với H thỏa mãn ñiều kiện kiểu A—
H và
B—
H ở trên thường là những nguyên tố có ñộ âm ñiện cao như F, o,
N. Vì vậy những hợp chất có các liên kết này thường liên hợp phân
tử với nhau bằng liên kết hyñro. Trong phân tử liên hợp của nước,
liên kết hyñro ñược tạo nên giữa hai nguyên tử của cùng một nguyên
tố là oxy. Mỗi phân tử nước có thể tham gia vào sự hình thành hai
liên kết hyñro làm cho nguyên tử oxy dường như liên kết với bốn
nguyên tử hyñro (hai liên kết hóa trị và hai liên kết hyñro).
Ỏ trạng thái lỏng, chuyển ñộng nhiệt bình thường của các phân
tử ñủ ñể phá vồ liên kết hyñro.
ỏ trạng thái ñông ñặc, nước có khả năng tạo thành bộ liên kết
hyñro hoàn chỉnh nhất vì khi ññ dao ñộng nhiệt của phân tử bị giảm
ñi. Thực tế chứng tỏ ở -183°c tất cả các liên kết hyñro ñều tham
gia, ở 0°c chỉ có khoảng 50% và khi ở 100°c chỉ có một số rất ít.
Do ñó, trong tinh thể nưốc ñá cứ một phân tử nước ñược bốn
phân tử nước khác bao quanh tạo thành hình tứ diện ñều, tâm là
nguyên tử oxy và ở các gốc là nguyên tử hyñro. Tiếp theo mỗi
.nguyên tử oxy trong bốn phân tử liên hợp lại ñóng vai trò làm
nguyên tử trung tâm tạo thành những tứ diện khác. Vậy là nước ñá
có cấu trúc không gian rỗng, ỏ trong nước lỏng, dạng phân tử liên
9
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

r
hợp kép ñôi [H20 ]2 là ñạng phổ biến và bền vững nhất.
Như vậy"là do cấu trúc ñặc thù của phân tử nước và do ñó kéo
theo khả năng tạo ra cầu hydro mà các phân tử sắp xếp liên hợp với
nhau theo một trật tự rất cao khiến cho nước cñ những tính chất
ñặc biệt mà những hợp chất hóa học khác không thể có ñược.
Các tác nhẩn có thể gây ảnh hưởng khác nhau ñến cấu trúc của
nước. Các chất ñiện ỉy cố khả năng hyñrat hóa mạnh như Na+, K+,
Cl- thường làm giảm số liên kết hyñro giữa các phân tử nước, trong
khi ñó hyñrocacbon và các nhóm không cực ở các mạch bên của
protein lại có xu hướng làm tăng số liên kết hyñro. Các chất trong
dung dịch vốn có khả năng tự hình thành các liên kết hyñro cũng có
thể làm biến ñổi hoặc không các liên hợp của phân tử nước phụ
thuộc vào sự tương ứng hình học của chúng trong hệ thống. Chẳng
hạn như ure thì có thể làm xáo trộn trong khi ñó amoniac lại không
có ảnh hưởng. Các chất có nhiều nhốm ñịnh chức khác nhau (axit
am in, protein) thì tác dụng lên cấu trúc của nước theo các nhóm
này. Trong các dung dịch rất ñặc và trong các hệ thống bán khô các
tính chất của nước bị biến ñổi rất sâu sắc.
Một số khí như freon, propan sẽ tạo với nước các hyñrat tinh thể
ở nhiệt ñộ trên 0°c. Người ta ĩợi dụng tính chất này ñể cô ñặc hoặc
khử khoáng các dung dịch nước.
§ 1.4. TÍNH CHẤT CỦA NƯỐC
Các tính chất cố liên quan ñặc biệt với sự thay ñổi trạng thái, sự
truyền nhiệt và sự chuyển vật chất của nước như tỷ nhiệt, ẩn nhiệt
nóng chảy, ẩn nhiệt bốc hơi, ñộ dẫn nhiệt, ñộ nhớt... là rất quan
trọng trong công nghệ sản xuất thực phẩm. Ta ñều biết, nhiệt dung
của nước rất khác thường. Nước có khả năng hấp thụ một lượng
nhiệt lớn trong khi ñố bị nóng lên không ñáng kệ. Nhiệt dung của
nước không chỉ khác thường về ñộ lớn mà còn bất thường theo sự
thay ñổi của nhiệt ñộ. Từ 0°c ñến 27°c nhiệt dung giảm xuống và
ngay sau ñó lại bắt ñàu tăng lên.
Nhiệt hóa hơi củà nưổc cũng cao hơn các chất lỏng quen thuộc vì
ngoài lượng nhiệt cần ñể làm nóng nước còn cần một lượng khác ñể
10
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

phá vỡ các liên kết hyñdro. vì vậy khi tính toán nhiệt các quá trình
như nấu, thanh trùng, cô ñặc, khử nước (sấy) và làm lạfĩh ñông các
sản phẩm thực phẩm phải lưu ý ñến các tính chất này của nước
Một số tính chất khặc như hằng số ñiện môi, momen lưỡng cực,
sức căng bề mặt lại có quan hệ với tác dụng môi chất của nước. Ta
ñều biết, nước có khả năng khuếch tán và hòa tan ñược nhiều chất
hóa học. Do tương tác của các cực phân tử nước lên bề mặt các chất
nhúng trong nước, lực giữa các nguyên tử và lực giữa các phân tử
của chúng yếu ñi 80 lần. Tính chất lưỡng cực của nước cùng với việc
tạo liên kết hyñro giữa các phân tử khiến nước trở thành chất có
hằng số ñiện môi cao khác thường. ðiều ñáng chú ý là khi làm cho
phân tử các chất khác phân ly thành ion thi bản thân nước Ịại tỏ ra
rất bền vững. Nước còn là dung môi trơ về mặt hóa học. ða số cảc
hợp chất hòa tan không làm bản chất hốa học của nước thay ñổi
nghĩa là không có tương tác hóa học xẩy Ta.
Cấu trúc phân tử lớn của nước với nhiều lỗ hổng cho phép nổ sau
khi cắt ñứt các liên kết hyñro thì kết hợp với các phân tử hoặc các
phần phân tử của những chất khác do ñó tạo ñiều kiện cho nước hòa
tan dễ dàng ñược nhiều chất.
Nước cũng có khả năng phân tán nhiều hợp chất chứa các nhóm
không cực ñể tạo ra mixen. ví dụ, mixen natri oleat, trong ñó nhóm
cacboxyl tích ñiện âm thì quay vào môi trường nước, còn mạch
không cực thì dấu vào trong cấu trúc mixen. Một mixen cố thể chứa
hàng trăm thậm chí hàng nghin phân tử. Sự phân bố ñặc trưng của
nhóm không cực ở những phân tử có khả năng tạo ñược mixexi ñược
quyết ñịnh bởi xu hướng của phân tử nước muốn ñạt ñược trạng thái
vô trật tự lớn nhất hay nối cách khác là trạng thái entropy cực ñại.
ðối với nước ở trạng thái ñó ñược tiêu biểu bằng một số lớn tương
tác giữa các phân tử nhờ liên kết hyñro. ðể ñưa vào trong nước một
cấu trúc không cực nào ñó, ví dụ, mạch hyñrocacbon thì ñòi hỏi phải
tiêu tốn năng lượng, bởi lẽ trong trường hợp này các phân tử nước
bao quanh bắt buộc phải phân bố lại ñều ñặn hơn ở trong hước
nguyên chất. Nói cách khác mixen ñược tạo thành do các phân tử
nước ưa liên kết với nhau hơn là với cấu trúc không cực.
11
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Việc ñưa vào trong nước các chất khác nhau dạng dung dịch hoặc
dạng huyền phù keo cũng sẽ tạo ra các thuộc tính kết hợp như làm
giảm ảp suất hơi bão hòa, làm tăng ñiểm sôi, làm giảm ñiểm ñóng
băng, làm giảm sức cảng bề mặt, làm tăng ñộ nhớt, tạo ra áp suất
thẩm thau qua màng bán thấm v.v. phụ thuộc vào số lượng phân tử
có mặt.
Các tính chất khác nhau của nước sẽ ñược nghiên cứu chi tiết
hơn trong các chương sau.
§ I. 5. HOẠT ðỘ CỦA NƯỐC
Giá trị thực phẩm, tính chất cảm vị cũng như ñộ bền của các sản
phẩm khị bảo quản là do thành phần các chất hữu cơ và vô cơ trong
chúng quyết ñịnh. Trong các thành phần ñố, nước cố ảnh hưởng lớn
hơn cầ. Cơ nhiều sản phẩm, thậm chí người ta ñã chủ tâm giảm
lượng nước ñi ñể tăng ñộ bền của chúng khi bảo quản thì nước vẫn
cứ chiếm một tỷ lượng lớn hơn. Chẳng hạn trong khoai tây sấy khô
ñến ñộ ẩm 6,5% thì ứng với 3,1 mol tinh bột và 0,46 protein có 3,6
mol nước.
Tương tác của chất khô và nứớc trong các sản phẩm thực phẩm
cũng khác nhau: có hợp chất như ñường, axit, muối vô cơ, các hợp
chất thơm và các sắc tố thì hòa tan trong nước, trong khi ñó protein
thì ỏ trạng thái keo hoặc như lipit thì hầu như không hòa tan trong
nước. Như vậy, mối quan hệ giữa nước và từng sản phẩm thực phẩm
là khác nhau.
Thực tế chứng tỏ rằng khi nghiên cứu các ñiều kiện tối ưu người
ta thấy hàm ẩm tuyệt ñối của các sản phẩm thực phẩm không phải
là yếu tố quyết ñịnh. Chẳng hạn ñường kính có ñộ ẩm 0,12%, chè cố
ñộ ẩm 8% và phomat chứa 40% ẩm vẫn có thể bảo quản ñược trong
cùng một ñộ ẩm tương ñối của không khí là 70%. Như vậy ñộ ẩm
tuyệt ñối của các sấn phẩm thực phẩm chưa phải là chỉ số quyết
ñịnh, chỉ số quan trọng mà hoạt ñộ nước mới là chỉ tiêu ñặc trưng
cho mức ñộ tiếp nhận của sản phẩm ñối với tác ñộng của khí quyển
xung quanh.
Hoạt ñộ nước là gì?
12
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Trong một dung dịch (hay một thực phẩm) một phần bề m ặt
thoáng bị các phân tử của chất hòa tan hyñrat hóa chiếm giữ, nên số
phân tử dung môi thoát ra trong một ñơn vị thời gian trên một ñơn
vị diện tích bề mặt sẽ nhỏ hơn so với dung môi nguyên chất, do ñố
có cân bằng:
Dung dịch hơi
ñược thiết lập ở áp suất hơi nhò hơn so với dung mồi nguyên chất.
Nếu gọi n — số phân tử gam của chất hòa tan cổ trong N phân tử
gam dung môi; p - áp suất hơi bão hòa của dung dịch; p - áp
suất hơi bão hòa của dung môi nguyên chất ở cùng nhiệt ñộ.
Biểu thức toán học của ñịnh luật EaouỊt cố dạng:
n
P - p = p
° N + n :
p - p Ap n
hay ° = — — = — — (ĩ.l)
p p N + n
o o
1000 . ■
yi mỗi kilogam nước chứa = 55,51 phân tử gam nước , nên
lo
nếu cố một phân tử chất hòa tan lý tưởng hòa tan trong 1 kg nước
thì sẽ làm giảm áp suất hơi:
=0,0177 hoặc 1,77%.
1 + 55,51
Biểu thức toán học của ñịnh luật Raoult còn có thể viết dưới
dạng:
p N
(1.2)
p N + n
° 55,51
Dung dịch có 1 phân tử gam thì áp suất hơi là: = 0»9823
hoặc bằng 98,23% áp suất hơi của nước nguỵên chất.
Tỷ số áp suất hơi của dung dịch và duỊig môi ñược gọi là hoạt ñộ
nước và ñược ký hiệu là a :
p
% = — . - (1.3)
p o
13
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Ta dễ dàng thấy rằng hoạt ñộ nước là tỷ số giữa hai ñại lượng cố
cùng thứ nguyên do ñố nó là số ño tương ñối thông qua nước nguyên
chất làm trạng thái chuẩn.
Hoạt ñộ nước nguyên chất theo qui ước là bằng ñơn vị.
Hoạt ñộ nước của một dung dịch hay một thực phẩm luôn luôn
nhỏ hơn 1.
ỏ ñiều kiện cân bằng có sự bằng nhau giữa hoạt ñộ nước của một
dung dịch hay một thực phẩm và áp suất hơi tương ñối do dung dịch
hay thực phẩm ñó tạo ra trong khí quyển kín bao quanh nó. ðộ ẩm
tương ñối và hoạt ñộ nước là những ñại lượng tỷ lệ thuận YỚi nhau:
ñộ ẩm tương ñối bách phân
a = —-------------------------- — ---------
100
hay a . 100 = ñộ ẩm tương ñối bách phân.
Ỏ ñiều kiện cân bằng, cũng có sự tương ñương giữa ñộ ẩm tương
ñối của không khí và hoạt ñộ nước của thực phẩm ñặt trong không
khí ñó.
Áp suất hơi sẽ không bị giảm khi dung iịch hay thực phẩm có
chứa các chất không hòa tan.
Các chất hòa tan chứa trong thực phẩm không phải là lý tưởng
do ñó sẽ làm giảm áp suất hơi lớn hơn khi tính theo ñịnh luật
Raoult.
ỏ bảng 1.1, cột thứ hai là nồng ñộ molan (nồng ñộ molan là số
ĩĩìol chất hòa tan trong 1000 g dung môi) lý thuyết ứng với các hoạt
ñộ nước ở cột thứ nhất. Bốn cột sau là giá trị thực nghiệm eủa các
dung dịch NaCl, CaCl2, sacaroza và glyxerin.
Phầri lớn các loại hóa chất ñều làm giảm hoạt ñộ nước nhiều hơn
khi tính toán theo lý thuyết vì các lý do sau:
—do có sự liên hợp mạnh mẽ giữa phân tử nước và phân tử các
loại trong dung dịch;
—có sự phân ly ít nhiều hoàn toàn của các chất ñiện ly có mặt;
—các lực tác dụng ñến cấu trúc của nước.
Dung dịch bão hòa của NaCl và một số ñường ở 20°c sẽ cho các
aw tương ứng như trong bảng 1.2
Cñ thể coi aw là số ño nồng ñộ hữu hiệu của nước ở trong sản
Ì4
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

phẩm. 0 nồng ñộ nước hữu Hiệu nào ñó sẽ tạo ñiều kiện ñể cho vi
sinh vật và các phản ứng hóa học tiến triển.
Hoạt ñộ nước là hàm số của ñộ ẩm, thành phần hóa học và Gấu
trúc của sản phẩm thực phẩm.
Bng LI. Nồng ñộ moian của một số chất hòa tan ứng vứl các glá trị aw
khác nhau 2 5 ° c
3W
Nồng ñộ molan
lý tường
NaCI CaCI2 Sacaroza Glyxerin
0,995 0,281 0,150 ' 0,101 0,272 0,277
0,990 0,566 0,300 0,215 0,534 0,554'
0,980 1,13 0,607 0,418 1,03 1
,1
1
0,960 2,31 1,20 0,87 1,92 2,21
0,940 3,54 1,77 1,08 2,72 3,32
0,920 4,83 2,31 1,34 3,48 4,44
0,900 6,17 2,83 1,58 4,11 5,57
0,850 9,80 4,03 2,12 5ị98 8,47 .
0,800 13,90 5,15 2,58 11,50
0,750 18,90 3,00 14,80
0,700 23,80 3,40 18,30
0,650 30,00 3,80 22,0
Bng 1.2
Nồng ñộ, %theo
trọng lượng (P/P)
aw
NaCI 26 0,75
Glucoza 47 Ọ
,92
Fructoza 75 0,63
Sacaroza 67 0,86
15
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

aw trước tiên có liên quan với tổng số nước ở trong sản phẩm.
Sản phẩm cổ hàm ẩm cao thường chứa nhiều nước tự do, do ñó có
hoạt ñộ nước cao.
aw có thể bị giảm không chỉ bằng cách tách nước ñi mà còn bằng
cách thêm các chất hòa tan khác nhau vào sản phẩm ñể làm cho
lượng nước liên kết tăng lên. aw không chỉ phụ thuộc vào thành
phần hóa học mà còn vào trạng thái vật lý của sản phẩm. Protein và
tinh bột thường giữ một lượng nước nhiều hơn các lipit và các chất
kết tinh (ví dụ, các ñường).
Việc tạo hạt các vật liệu cũng ảnh hưởng ñến khả năng giữ nước.
Với các thực phẩm có chứa tinh bột thì khi gia nhiệt trước cũng
làm biến ñổi khả năng hấp thụ nước của các tinh bột vì chúng bị hồ
hóa làm biến ñổi-từ mạng lưới tinh thể không thấm nước sang một
trạng thái vô ñịnh hình.
Các thay ñổi pH và lực ion sẽ có ảnh hưởng ñến .khả năng giữ
nước của các thực phẩm chửa protein. Quả vậy các tương tác tĩnh
ñiện thích ñáng giữa các chuỗi protein sẽ tạo ra các gẹl trương ñày nước.
Nếu các chuỗi protein hút lẫn nhạu thì nước hấp thụ và nhất là nước
tự do sẽ bị ñẩy ra và có thể bị chảy và bốc hơi (trường hợp các thịt),
ớ pH ñẳng ñiện khả năng giữ nước là cực tiểu, o các pH cực trị các
chuỗi protein sẽ tích ñiện cùng dấu và sẽ ñẩy nhau. Các mô trương
lến và ñộ mềm của thịt cũng tăng lên.
Cảc ñường cũng có thể làm ảnh hưởng ñến tính chất vật lý cũng
như tính chất lưu biến của thực phẩm. Khi các ñường ñi qua từ
trạng thái vô ñịnh hình hút ẩm sang trạng thái kết tinh nếu tới một
hàm lượng nước nhất ñịnh dạng vô ñịnh hình không bền sẽ kết tinh
lại và nhả nước ra. Nước giải phóng ra bởi sự biến ñổi này có thể
hòa tan các phân tử sacaroza bên ngoài và làm kết tinh các phân tử
sâu ở phía trong. Trường hợp này thường dẫn ñến ñổng khối.
aw cũng cố thể giảm do hậu qúả của lực mao dẫn. Nước bị nhốt
trong mao quản là nước tự do, còn lớp nước ở thành mao quản lấ
nước liên kết. Khi làm ẩm ñều ñặn thì áp suất hơi nước trên các chỗ
lõm sẽ thấp hơn áp suất hơi nước trên bề mặt phẳng. Sự giảm hoạt
ñộ nước cũng phụ thuộc vào ñường kính, của mao quản và dĩ nhiên
16
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

là vào cấu trúc của các sản pham thực phẩm. Theo Karel (1973) nếu
mao quản có ñường kính bằng 10~6 cm thì sẽ cố a xấp xỉ 0,90.
§ 1.6. ðƯÒNG ðẲNG NHIỆT HẤP THỤ
ðường ñẳng nhiệt hấp thụ (hoặc phản hấp thụ) là ñường cong ñể
chỉ lượng nước ñược giữ bởi một thực phẩm nào ñó, khi ở ñiều kiện
cân bằng và tại một nhiệt ñộ xác ñịnh, phụ thuộc vào ñộ ẩm tương
ñối của khí quyển bao quanh. Hay ngược lại, nó chi áp suất hơi gây
ra bởi nước của một thực phẩm phụ thuộc vào hàm lượng nước của
chính thực phẩm ñó.
ðường ñẳng nhiệt hấp thụ và phản hấp thụ cổ thể thu ñược bằng
phương pháp thực nghiệm ñối với mỗi sản phẩm và ở mỗi một nhiệt
ñộ nhất ñịnh.
ðể xây dựng ñường ñẳng nhiệt hấp thụ, người ta ñặt các mẫu của
cùng một thực phẩm khô có trọng lượng ñã biết trong một dãy bình
kin cố ñộ ẩm tương ñối của không khí tăng dần. ðể giữ chó ñộ ẩm
tương ñối trong từng bình không thay ñổi có thể dùng các dung dịch
muối bão hòa hoặc dung dịch H2S04 cố nồng ñộ nhất ñịnh. Còn ñể
xây dựng ñường ñẳng nhiệt phản hấp thụ thì lại ñặt các mẫu của cùng
một thực phẩm ướt có trọng lượng ñã biết trong một dãy bình có ñộ ẩm
tương ñối giảm dần. Khi ñạt ñược cân bằng người ta ño khối lượng
nước ở các mẫu (bằng cấch cân hoặc bằng phương pháp Karl Fisher).
Từ các số liệu thực nghiệm thu ñược, vẽ ñồ thị w = /tow)-
a) Các công thức
Từ những quan sát thực nghiệm, nhiều tác giả ñã cố, gắng thiết
lập những công thức nhằm giải thích các hiện tượng hẩp thụ và
phản hấp thụ.
Brunauer, Emmett và Teller ñã ñưa ra một mô hìụh lý thuyết:
a 1 a(C —1)
------------- = -----— -|-----— ----
M(1 - a) M fi M fi
Trong ñó a = aw; M —hàm lượng nước của sản phẩm, g/100 g chặt
khô; M1 - hàm lượng nước tương ứng của lớp ñơn phân, g/100 g
2 - HHTP 17
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Ồc
RT
chất khô; c hằng số, c = K. e , Qs là nhiệt hấp thụ, coi như là
không ñổi.
Hớp thụ
Hình 1.3. ðường ñẳng nhiệt hấp thụvà phản hấp thụ nước
Nhờ phương trình này, ta có thể tính ñược và c theo M và
a xác ñịnh bằng thực nghiệm. Phương trình có dạng ñường thẳng
y —ax + 6.
b =-
MjC
và tga
Phương trìn h chỉ
ñúng với thực nghiệm
khỉ h oạt ñộ nước bé
hơn 0,5, nhưng cũng ñủ
ñể tính ñược phần ñầu
của ñường ñẳng nhiệt
nhất là ở lớp ñơn phân.
ðiểm lợi cùa phương
trin h là có th ể tín h
ñược trọ ng lượng của
lớp nưởc ñơn phân và
giá trị của Qs.
c - 1
AfjC
Hình 1.4
18
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

b) ðường ñẳng nhiệt hấp thụ và trạng thái của nước trong các thực phầm
Nước liên kết bền
Phân tích ñường ñẳng nhiệt hấp thụ và phản hấp thụ sẽ cho phép
ta nhận ñịnh một cách khái quát các dạng liên kết chính của nước
với các cấu tử của thực phẩm. Các nhà nghiên cứu ñều thống nhất là
trên các ñường ñẳng nhiệt hấp thụ và phải! hấp thụ ít ra có hai vùng
khác nhau.
ðoạn A (h.1.3) có hoạt ñộ nước nằm giữa 0 và 0,2 hoặc 0,3 tương
ứng với trạng thái liên kết của nước bền. Trong vùng này của ñường
ñẳng nhiệt nước tạo ra lớp ñơn phân trong ñó nước ñược ñịnh vị vào
các nhóm cố cực của một số chất, ví dụ nhóm NH+
3và c o o - của
protein và các nhóm OH~ của tinh bột và cñ thể cả nưóc kết tinh
của các muối và ñường. Trong các thực phẩm lượng nước này chứa
từ 3 ñến 10 g trong 100 g sản phẩm khô (phi chất béo).
Bảng 1.3 là giá trị của lớp nước ñơn phân ở một số thực phẩm
sấy.
Năng lượng hấp thụ của nước ở lớp này là vào khoảng 1 ñến 15
kcal/ mol. ðiều này cho ta, thấy rằng nước của lớp này khố tách ra.
Hơn nữa, nước của lớp ñơn phân sẽ không ñóng băng, vì thế nước
của lớp này thực tế không thể là dung môi hoặc là tác nhân phản
ứng.
Nưóe liên kết yếu uà nước tự do
Ngoài ñoạn A (h.1.3), ñường ñằng nhiệt hấp thụ có thể chia thành
hai hoặc ba vùng ứng với nước cố mức ñộ tự do tăng dằn.
Bng 1.3
Loại thực phẩm Lượng nước, g nưốc/ 100 g sản phẩm khô
Khoai tây sấy
Bích qui mặn
Sữa bột
Sữa bột ñã tách kem
Thịt bò sấy
5 ñến 8
4
2
3 ñến 6
4 — 6
19
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

ðầu tiên là các lớp nước liên tiếp ñính liền vào lớp ñơn phân qua
cầu trung gian là liên kết hyñro. Nước thuộc vùrig ña tầng này chủ
yếu là nước hyñrat hóa của các hợp chất hòa tan (như protein,
muối).
Tiếp ñến làJnước ngưng tụ trong các lỗ của thực phẩm. Các thực
phẩm kiểu này tác dụng như những ổng mao quản. Sự ngưng tụ
riước trong các lỗ này sẽ càng làm giảm áp suất hơi bão hòa khi
ñường kính của lỗ càng nhỏ. Bằng thực nghiệm người ta thấy rằng
cố khoảng 3% lượng nước ñược ñịnh vị trong các lỗ cổ ñường kính
khoảng 10-6 cm ứng với aw = 0,9.
Người ta cho rằng không cố sự khác nhau cơ bàn gịữa^nướ.c Ịiên
kết yếu và nước tự do. Nước liên kết yếu và nưồc tự do có khả năng
trao ñổi với nhau rất nhanh.
Nước tự do thường chiếm phần chủ yếu cửa cấc thực phẩm tươi
hoặc thực phẩm ñược xử lý ñể chế biến (nhưng không phải là sấy
khô). Phần cuối cùng của ñường ñẳng nhiệt hấp thụ ứng với hoạt ñộ
nước gần cực ñại và thường ứng với hàm lượng nước không dưới
50%.
c)Trễ hấp thụ
Ta thấy ñường ñẳng nhiệt phản hấp thụ của một sản phẩm thực
phẩm (ở tại một nhiệt ñộ xác ñịnh) thường không trùng với ñường
ñẳng nhiệt hấp thụ.
Sự không trùng nhau này của hai ñường cong gọi là sự trễ hấp
thụ. Có nghĩa là hàm ẩm có ñược ứng với một a thực hiện bàng con
ñường phản hấp thụ từ vật liệu ướt sẽ cao hơn khi thực hiện bằng
con ñường hấp thụ. Sự trễ hấp thụ xảy ra chủ yếu trong vùng ở giữa
cửa ñường ñẳng nhiệt nghĩa là ở vùng mà nước chỉ ñược liên kết một
cách yếu ớt.
Sở dĩ có hiện tượng trễ hấp thụ là do sự ngưng tụ nước trong các
lỗ của mô. Thông thường, ngưòi ta thấy cổ một mối quan hệ giữa áp
suất hơi tương ñối của nước, góc tiếp xúc (phụ thuộc sức căng bề
mặt) và ñường kính của lỗ (h.1.5). Góc tiếp xúc lỏng - rắn khi một
chất lỏng ñến thấm ướt một bề mặt khô (hấp thụ) thường lớn hơn
khi chất lỏng rút khỏi bề mặt ướt (phản hấp thụ).
20
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Ngoài ra do có sự khác nhau giữa ñường kính của miệng lỗ mao
quản ở một số mô thực vật và ñộng vật và ñường kính lớn hơn ở sâu
phía trong mao quản, nên ầp suất hơi tất yếu ở cấc chỗ ñầy củá mao
quản sẽ cao hơn áp suất hơi ở chỗ rỗng. Khi phản hấp thụ thì mao
quản sẽ chỉ dốc hết nước khi áp suất hơi tương ñối ở ñường kính
miệng giảm xuống một giá trị tương ứng.
Hiện tượng quá bão hòa của các ñường trong dung dịch cố thể cắt
nghĩa một phần hiện tượng trễ hấp thụ xẩy ra ở quả và rau. Quả
vậy, hoạt ñộ nước giảm nhanh khi khử nước vì các ñường không kết
tủa mà tạo ra dung dịch quá bão hòa. Khi làm ẩm trở lại, eác ñường
chỉ tự hòa tan khi cố một hàm lượng nựớc xác ñịnh,
d) Sự thay ñồi của ñường ñẳng nhiệt hấp thụ theo nhiệt ñộ. Nbiệt hấp thụ
Sự biến ñổi của áp suất hơi bão hòa của nước nguyền chất (hoặc
của một dung dịch lý tưởng) phụ thuộc vào nhiệt ñộ theo phương
trình Clapeyron —Clausius như sau:
Chất lỏng thấm ướt bề mặt rắn
R
Chất lỏng thấm ưót kém
Hình 1.5
dT RT2
dlnp X
dp Ằp
hay
dT RT2 ’
(1.4)
trong ñó A - ẩn nhiệt bốc hơi.
21
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Trong trường hợp một thực phẩm, sự biến ñổi áp suất hơi bão
hòa của nước cũng có phương trình tương tự:
dlnp Qs
dT ~ ~RT2 ’
(1.5)
trong ñó Q —nhiệt hấp thụ.
' S
p
Khi coi — = a từ (1.4) và (1.5) ta có thể viết:
P o
dlnaw Qs
dT RT2
Tích phân (1.6) ta ñược
(1.6)
lna* = í è + J :. a 7 )
Nếu Qs = const (trong khoảng nhiệt ñộ hẹp Qs = const) thì (1.7)
có dạng:
ỡ 1
Ina, = - -i-+ J (1.8)
R T
Q 1
hay loga, = - ———
—+ const (1.9)
w 19,11 T
J
Với const ='
2,303
Khi tính toán R có giả trị R = 8,3143 J/mol. ñộ
R = 0,082057 l. atm/mol. ñộ
R = 1,987 cai/moi. ñộ.
Tìí (1.9) ta thấy log aw là hàm bậc nhất của — . Tiến hành thực
nghiệm ño các giá trị aw ở các nhiệt ñộ kháe nhau, lập ñồ thị
như trong hình 1.6.
Từ ñồ thị ta xác ñịnh ñược:
22
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Qs = - 19,11 tga.
ðo aw của cùng một *
thực phẩm cổ hàm
lượng nước không ñổi ở
các nhiệt ñộ khác nhạu
sẽ xác ñịnh dược Qs và
-*
V
T
hắng số tích phân
trong công thức (1.9). Hình 1,8 T
Nhưng nhiệt hấp thụ của cùng một thực phẩm khi ñược ño ở các
hàm lượng nước khác nhau thì sẽ khác nhau (không phải không ñổi).
Nhiệt hấp thụ sẽ tăng cùng với sự khử nước (làm khô) và sẽ trở nên
rất cao khi ở miền dưới lớp ñơn phân.
Hiện tượng này là rất quan trọng khi khử nước (làm khô) vì sự
bốc hơi của các vết nựớc cuối cùng ñòi hỏi nhiều năng lượng hơn, cố
nghĩa là trong thực tế, ở nhiệt ñộ cao thường không thuận lợi cho
chất lượng của sản phẩm thực phẩm (h. I. 7).
Hình 1.7
e) aw và ñiều kiện không cân bằng
Hoạt ñộ nước của thực phẩm phải ñựợc xác ñịnh trong ñiều kiện
cân bằng nghĩa là khi thực phẩm và khí quyển tiếp xúc với nó ở
vùng lo'p ñơnphân
Hàm lượng nước
23
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

cùng áp suất hơi cân bằng. Các ñiều kiện ñó chỉ tồn tại trong một hệ
thống ñóng. Một sự thay ñổi ñộ ẩm tương ñối của khí quyển xung
quanh sẽ dẫn ñến một sự thay ñổi aw của thực phẩm do ñó các kiểu
bao gñi là rất quan trọng trong việc quyết ñịnh tỷ lệ của những thay
ñổi ñó.
Việc trộn lẫn các cấu tử thực phẩm có ơw khác nhau có thê’ nảy
sinh vấn ñề về tính bền vững. Salvin ñã chứng minh một nghịch lý.
Khi bao gói chung m ột thực phẩm khô cố hàm ẩm thấp cổ thể
chuyển ẩm tới một thực phẩm ướt có hàm ẩĩri cao. ðiều iiày sẽ xẩy
ra khi thực phẩm sau có aw thấp hơn. Qui mô chuyển ẩm và giá trị
aw cân bằng cuối cùng cñ thể bị thay ñổi bằng cách thay ñổi số lượng
tương ñối của hai hợp phần thực phẩm.
ðộ ầm cân bằng
ðộ ẩm cân bằng của sản phẩm là lượng nước của sản phẩm ở
ñiều kiện cấn bằng tại một nhiệt ñộ nhất ñịnh.
Phân tích ñộ ẩm cân bằng của các thực phẩm ỏ các nhiệt ñộ khác
nhau, người ta nhận thấy rằng cùng với sự tăng nhiệt ñộ, ñộ ẩm cân
bằng sẽ bị giảm (h.1.8).
Hình 1.8. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến ñộ ầm cân bằng:
1- 20°c ; 2 - 30°c; 30 - 50°c
Dáng ñiệu của ñường ñẳng nhiệt hấp thụ nổi chung không thay
ñổi, tuy nhiên ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến ñộ ẩm cân bằng tại
những phần; khác nhau cùa ñường ñầng nhiệt là không giống nhau.
24
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Khi tăng nhiệt ñộ, ở vùng hấp thụ ña tầng ñộ ẩm cân bằng bị giảm
mạnh hơn ở vung ñơn phân và vùng ngưng tụ. Có thể giải thích như
sau: cùng với sự tăng nhiệt ñộ, ñầu tiên tăng áp suất hơi nước cả
trên nước nguyên chất cũng như trên sản phẩm nên tỷ lệ p/p thay
ñổi không ñáng kể và chỉ sau ñố do áp suất phần của hơi nước trên
sản phẩm thấp hơn áp suất của hơi nước trên nước nguyên chất.
Tăng nhiệt ñộ ở ñộ ẩm không khí không thay ñổi thì sẽ làm tăng
hoạt ñộ nước do ñó tính hút ẩm và lượng nước bị hấp thụ bởi sản
phẩm từ môi trường xung quanh sẽ bị giảm.
Có thể tính ñộ ẩm cân bằng của các sản phẩm thực phẩm khi
hoạt ñộ nước ở trong khoảng từ 0,4 —0,9 bằng công thức thực
nghiệm:
1
u =---------- , (1.10)
a - 6aw
trong ñó u — ñộ ẩm cân bằng, kg/ kg; ow —hoạt ñộ nước; a,b các
thông số phụ thuộc vào dạng thực phẩm.
Phương trình (1.10) có thể ứng dụng ñể ngoại suy ñường cong ñộ
ẩm cân bắng khi các số liệu hạn chế (không ít hơn 2).
ị) Tác dụng của ñường ñẳng nhiệt hấp thụ
Trước tiên, ñường ñẳng nhiệt cho phép-giải thích lý thuyết. Thứ
hài, ñường ñẳng nhiệt cho phép thấy trước hoạt ñộ nước của một
hỗn hợp gồm các hợp phàn cố ñộ ẩm khác nhau.
ðường ñẳng nhiệt hấp thụ còn cho khả năng biết trước cách xử
sự cửa một thực phẩm khi xử lý hoặc bảo quản trong các ñiều kiệA
khác với ñiều kiện ñã xem xét. Chẳng hạn, ñường còng hấp thụ chò
thấy trước ảnh hưởng của các thay ñổi ñộ ẩm tương ñối của khí
quyển ñến hàm lượng nước của một sản phẩm không ñược bảo vệ:
sản phẩm sẽ hút ẩm. Hoặc khi khử nước một sàn phẩm ñược tiến
hành ngoài ñiểm tối ưu MQthì có thể thấy trước rằng sự tái làm ẩm
cho ñến hàm lượng nựớc tương ứng ỏ Mo có thể dẫn ñến một hoạt
ñộ nước cao có tính nguy hiểm do hiện tượng trễ hấp thụ.
Sự chênh lệch này của hoạt ñộ nước là rất quan trọng trong
trường hợp các qụả và rau giàu ñường và muối. Sự khác nhau về
2 5
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Hình 1.9. Sự tái hyñrat hóa của một
sản phầm ñã làm khô
hàm lượng nước bằng con ñường hấp thụ và bằng con ñường phản
hấp thụ khi ở cùng một ñộ ẩm tương ñối là vào khoảng 1% so vớỉ
trọng lượng khô.
Hoặc cũng cố th ể thấy trước
ảnh hưỏng của cảc biến ñộng của
nhiệt ñộ ñếri hoạt ñộ nựớc của một
sản phẩm ñặt trong bao bì kín và
hàm lượng nước không ñổi. Các
ảnh hưởng này chỉ ñáng chú ý
trong miền có aw dưới 0,4 —0,5
trừ phi ở những thực phẩm rấ t
giàu ñường.
Qua hình vẽ cho thấy trước khi một sản phẩm ñặt ở ñộ ẩm tường
ñối của khí quyển aT , bất thình lình tăng từ nhiệt ñộ T lên nhiệt
ñộ T + t thì sẽ xẩy
ra sự tách nước theo
chiều mũi tên. Sự khử
nước sẽ còn m ạnh mẽ
hơn nếu việc tăng nhiệt
ñộ ñi kèm theo sự làm
giảm ñộ ẩm tương ñối.
Hoặc nếu sản phẩm
ñược bảo quản tro n g
một bao bì có khả năng
cho hơi nước thấm qua
ở một mức ñộ nào ñó, người ta cố thể tính ñược lượng nước ñược hấp
thụ theo thời gian bảo quản cũng như tính ñược thời gian bảo quản
một thực phẩm ñến mức chất lượng còn tốt.
h) Phương pháp xác ñịnh hoạt ñộ nước
aw hay là ñộ ẩm tương ñối cân bằng là aw mà tại ññ một vật thể
không thu thêm ẩm cũng như không mất ẩm khi ở một nhiệt ñộ xác
ñịnh. Thực tế ñịnh nghĩa này ñược dùng ñể xác ñịnh hoạt ñộ nước
của một sản phẩm chưa biết. Từ ñây ta thấy hoạt ñộ nước của sản
phẩm chính là ñộ ẩm tương ñối của sản phẩm ở ñiểm mất nước số
Hình 1.10. Ảnh hường của nhiệt ñộ ñếh
ñường ñẳng nhiệt hấp thụ nước
2 6
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

không haỵ ñiểm nhận nước số không
Có nhiều phương pháp xác ñịnh hoạt ñộ nước
Phương pháp nội suy
ðể mẫu vật cố trọng lượng
n h ấ t ñịnh ở tro n g các buồng
(bình hút ẩm) có ñộ ẩm tương
ñối khác nhâu. Sau 2 —4 giờ,
cân mẫu vật ở các buồng ñó. Từ
ñây biết ñược trọng lượng nước
mất ñi hay nhận vào ở mỗi mẫu
(tính ra gam trên 100 g chất
khô). Vẽ ñồ thị y = f(aw). ðường
biểu diễn sẽ cắt trục X tại một
ñiểm : ñiểm ñố là aw của vật Hình 1.11
phẩm (h.I.ll).
Người ta thường dùng các dung dịch mùối bão hòa hoặc dung
dịch axit sulfuric C
Ó nồng ñộ nhất ñịnh ñể thu ñược aw chuẩn (hoặc
ñộ ẩm tường ñối = awX 100)
Bng 1.4. Glá trị hoạt ñộ nuóc (A 25 °C ) của dung d|ch muối bfio hòa
Dung dich muối
bãò hòa
3W
(Washburn 1926)
aw
Rockland 1960)
sw
(Weat 1972-1973)
LiCI.H20 0,15 0,12 0,15
KC2H30 2 (axetat) 0,2 0,23 0,2 .
MgCI2 6H20 0,33 0,33 -■
K2COa - 0,44 0,44
Mg(NOg)2. 6H20 0,55 0,52 0,52
NaCI 0,76 0,75 —
(n h 4)2s o 4 0,81 0,79 0,81
CdCI2 - 0,82 —'
Li2S04 - 0,85 —
K2Cr04 0,88 0,88 0,88
KNO3 0,94 0,94 —
Na2HP04 0,95 0,98 0,95
k2s o 4 0,97 0,97 -
2 7
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Bảng /.5. ðộ ẩm tưong dốl nhận ñược từ dung d|ch H2 SO4
ðộ ẩm tương ñối
(9W
. 100), %
H2S04, %trọng lượng
0°c 25°c 5D°C 75°c
10 63,1 64,8 66,6 68,3
25 54,3 55,9 57,5 59
35 49,4 50,9 52,5 54
50 42,1 43,4 44,8 46,2
65 34,8 36 37,1 383
75 29,4 30,4 31,4 32,4
90 17,8 18,5 19,2 20,4
i) Phưo-ng pháp ñiều chỉnh hoạt ñộ nước
— Cho dòng không khí trực tiếp qua thực phẩm ñể ñiều chỉnh
thực phẩm ññ có ñược aw ñịnh trước. ðộ ẩm tương ñối mong muốn
của dòng khí cñ thề thu ñược bằng cách hỗn hợp (pha trộn) dòng
không khí ẩm và dòng không khí khô qua dụng dịch H2S04 cố aw
ñã biết hoặc qua dung dịch muối bão hòa có aw ñã biết.
—Các dung ñịch muối bão hòa nguồn hữu cơ hoặc vô cơ thường
ñược dùng trọng phòng thí nghiệm ñể thu ñược aw mong muốn.
Các dung dịch này cố thể ñiều chỉnh aw trong dòng khí, làm dung
dịch chuẩn ñề khắc các dụng cụ ño aw hoặc ñể làm dung dịch cân
bằng cho các mẫu thực phẩm nhỏ.
Cần lưu ý là trong trường hợp này tốc ñộ cân bằng rất chậm
nên cố thể tạo ñiều kiện cho vi sinh vặt phát triển, nhất là khi a
của thực phẩm ñó lớn hơn 0,7. Từ hộn hợp các muối bão hòa
thường tạo ra aw thấp hơn từ dung dịch muối ñơn. ví dụ, hỗn hợp
dung dịch NaCl bão hòa (aw = 0,755) và dung dịch KC1 bão hòa
(aw = 0,850) theo tỷ lệ 1:1 sẽ tạo ñược aw = 0,715. Chú ý là hai
muối phải có chung cation hoặc chung anion.
— aw của một thựe phẩm có thể ñược ñiều chỉnh bằng cách
thêm các hợp phàn hoặc những phụ gia có a khác nhau. Trường
28
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

hợp thêm muối NaCl là mọt ví dụ rất rõ ràng. Hơn nữa tự các cấu
tử của thực phẩm cũng cố khả năng tương tự. Một thực phẩm phải
có ñược cân bằng nội tại trong quá trình gia công và bảo quản tiếp
sau. Nếu tình trạng xẩy ra chậm thì sẽ tạo ñiều kiện cho sinh vật
phát triển hoặc những hư hỏng khác cñ thể xẩy ra trước khi a ñạt
ñến mức có thể ức chế những sự thay ñổi như thế.
— aw thực phẩm cũng có thể thay ñổi bằng phương pháp gia
công. Với sản phẩm khô thì bằng cách ñóng bánh ñể phân phối lại
ẩm. Có thể gia nước” vào sản phẩm thực phẩm khô bằng cách
thăng hoa từ nước ñá (nghiền thành bột) ở nhiệt ñộ quá lạnh.
Dùng cách này có thể ñiều chỉnh ẩm của bột mì trong khoảng
14 —60% ẩm.
—Hợp chất hữu C.Ơ. Glucoza, glyxerin và propylenglycol là ba hợp
chất hữu cơ thường ñược dùng ñể hạ thấp aw trong thực phẩm. Các
ñường khác như fructoza, mantoza cũng ñược dùng nhưng hạn chể.
ðường nghịch ñảo là tác nhân làm giảm aw quan trọng trong một số
bánh kẹo.
NaCl, glucoza là chất làm ẩm ñược sử ñụng rộng rãi và lâu hdn cả.
Propylenglycol cũng là chất làm ẩm thực phẩm rất tốt vì tự nó
cũng có tính chất chống vi sinh vật.
§ 1.7. ÁNH HƯỎNG CỦA HOẠT ðỘ Nưốc ðẾN TÍNH CHẤT BIÊN
ðỐI VÀ CHẤT LƯỢNG CỦA CÁC SẤN PHẨM THựC PHẨM
Cường ñộ hư hỏng của dạng sản phẩm này hay sản phẩm khác là
do một loạt các yếu tố bên trong và bên ngoài mà trước hết là do
hoạt ñộ nước của sản phẩm quyết ñịnh.
Ấnh hưởng của hoạt ñộ nước ñền cường ñộ của các quá trình gây
hư hỏng sản phẩm ñược minh họa ở ñồ thị trong hình L12.
Nhìn chung với các sản phẩm có hoạt ñộ nước cao thì quá trình
sính học chiếm ưu thế. Tuy nhiên trong những sản phẩm cổ hàm
lượng lipit nhiều thì ngay cả khi có aw cao quá trình phi sinh học
(oxy hóa) vẫn trội hơn.
ðối với những sản phẩm cố hậm ẩm thấp và trung bình thì các
quá trình phi sinh học như sự oxy hóa và sự sẫm màu rất thường
29
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

xẩy ra. Tốc ñộ của các quá trình này phụ thuộc rất mạnh vào hoạt
ñộ nước.
Hình 1.12. Ảnh hưởng của hoạt ñộ nước ñến các quá trình gậy hư hỏng sản phầm:
1- ñường ñẳng nhiệt hấp thụ; 2 - quá trình oxy hóa chất béo;
3 - quá trình sẫm màu phi enzim; 4 - quá trình enzlm;
5 - sự phát triền của nấm mốc; 6 - sự phát triền của vi khụần
1.7.1. Ảnh hưởng của hoạt ñộ nước ñến phản ứng oxy hóa
chất béo
Lipit có trong thành phần các sản phẩm thực phẩm, so với những
hợp phần hóa học khác, thường kém bền vững nhất ñối với tác dụng
của oxy khí quyển. Sản phẩm trung gian quan trọng cửa quá trình
oxy hóa chất béo là hydro peroxyt (ROOH):
RH (H )
~R + O2 RO2
r o ; + RH ROOH + R'
_____________ ____1— .-___ i
Từ ROOH sẽ tạo thành những phẩm vật khác nhau làm ảnh
hưởng ñến chất lượng sản phẩm:
30
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Co mưc ñộ trùng bợp cao
ðime và po/ỵme
Trunghợphóa
~
—
~
-------i _____
ịHyñroperox
Oxy h
SOUnay Phânhuỳ K
hừnơốc O
xyhóa cớc-CH=ru-
hác
/
Aldehit
GUxeroaldehit
Poỉỹme Axit béo
ũlixeroxeton Epoxit
OH-ỹ/ixerít
ð/on-ỹlixer/Ế
Các nghiên cứu chó thấy rằng lượng nước trong các sản phẩm
chứa chất béo (hoặc trong chất béo) và các dạng liên kết của nước
với các yếu tố cấu thành khác của sản phẩm có ý nghĩa rất lớn.
Nhìn ñồ thị (ñường số 2 trong hình 1.12), ta thấy khi hóạt ñộ
nước thấp, tương ứng với vùng hình thành lớp ñơn phân ở trên bề
mặt sản phẩm, sự oxy hóa chất béo xẩy ra mạnh mẽ, Cùng với sự
tăng hoạt ñộ nước thì cường ñộ oxy hóa lại bị giảm và khi aw = 0,3
thì cường ñộ oxy hóa là cực tiểu. Sau ññ, cường ñộ oxy hóa lại bắt
ñầu tăng cho ñến khi aw = 0,7 thì cường ñộ ôxy hóa cực ñại.
Các sản phẩm chứa chất béo ở dạng khan (nghĩạ là cố hàm ẩm
rất thấp) thường là những vật thể keo có lỗ xốp, chất béo thường
ñược phân bố ở bề mặt của vi lỗ. Oxy có thể xâm nhập tự do vào
ñây, do ñó sự tự oxy hóa chất béo xẩy ra khá dễ dàng ngây cả khi
áp suất phàn của oxy trong môi trường bên ngoài thấp. Trong ñiều
kiện này nếu có mặt một lượng nước nhỏ trong sản phẩm sẽ kìm
hãm một cách ñáng kể quá trình oxy hóa. Tác dụng kìm hãm của
nước ñối với sự oxy hóa lipit có lẽ là do tạo ra lớp nước hấp thụ
31
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

bảo vệ trên bề mặt sản phẩm do ñó hạn chế ñược sự xâm nhập của
oxy khí quyển.
Nhìn chung hiệu ứng bảo vệ của nước thường ở trong khoảng
a = 0 ,0 5 — 0,3. Khi tăng hoạt ñộ nước, tốc ñộ oxy hóa một lần
nữa lại tăng là do tăng ñộ linh ñộng của các chất phản ứng ở trong
vùng hấp thụ ña tầĩig và vùng ngưng -tụ.
Cơ chế kìm hãm của nước ñối với quá trình oxy hóa chất béo có
thể giả ñịnh rằng hyñroperoxyt (ROOH) tạo ra trong quá trình oxy
hóa sẽ ñược liên kết với nước qua cầu hyñro. Thông thường ROOH
tạo ra liền bị phân hủy ñể tân tạo ra hai gốc tự do RO*và *OH . Tốc
ñộ phân m ạch tự oxy hổa này sẽ tặng lên chỉ khi có nồng ñộ
ROOH khá cao nghĩa là khi lớp lipit —nước ñược bão hòa hoàn
toàn bởi hyñroperoxyt. Khi có mặt một lượng ẩm nhất ñịnh thì
thời gian của chu kỳ cảm ứng bị kéo dài và lượng ROOH tự do ở
giai ñoạn này sẽ thấp là do tạo thành liên kết hyñro giữa nước và
hyñroperoxyt, khiến cho sự phân giải hợp chất này bị chậm lại.
Tác dụng kìm hãm của nước còn quan hệ với việc nước làm vô
hoạt hóa các hợp chất chứa kim loại có hoạt tính xúc tác (kim loại
thường có ảnh hưởng ñến tốc ñộ khơi mào phản ứng, xúc tác phân
hủy hyñroperoxyt thành gốc tự do). Trong trường hợp này hình
như nước ñóng vai trò tác nhân tạo phức, tạo ra liên kết phối trí
với các ion kim loại cố hóa trị thay ñổi, nhờ ñó mà làm ổn ñịnh
một trong các trạng thái hóa trị của chung.
Kết quả là phản ứng trao ñổi ñiện tử với kim loại bị ức chế và tác
dụng xúc tảc của kim loại ñến quá trình tự oxy hóa cũng không còn.
Thực tế cho thấy nước eố thể tạo với một số kim loại những hyñroxyt
không tan và tảch ra khỏi phản ứng. Thông thường tác dụng kìm
hãm của nước ñối với kim loại thể hiện ra trong vùng có ów từ 0 ñến
0,5. .. ■ '
Khi a 0,5, sự oxy hốa một lần nữa lại tăng là do ở mức ẩm
này các kim loại khuếch tán ñễ dàng hơn ñến các miền oxy hóa.
ớ hoạt ñộ nước rất cao sự oxy hóa cố thể bị chậm lại là do nồng
ñộ các kim loại bị pha loãng.
32
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

1.7.2. H iệu ứng của hoạt ñộ nước ñến phản ứng sấm màu
phi enzim
Nước cũng ñống vai trò quyết ñịnh trong phản ứng sẫm màu phi
enzim (sẫm màu là một trong các dặng hư hỏng cửa các sản phẩm
thực phẩm). Sự sẫm màu cố thể là do phản ứng caramen hóa, phản
ứng melanoidin, phản ứng giữa các sản phẩm oxy hóa các lipit với
protein, hoặc phản ứng thoái phân các hợp chất cacbonyl có nối kép
ñôi luân hợp như vitamin c, các reducton... Thông thường, các sắc tố
có màu sẫm sẽ ñược tạo ra ở trong các sản phẩm cố hàm ẩm thấp
hoặc trung bình khi aw 0,5.
Chẳng hạn phản ứng melanoidin sẽ tăng lên mạnh trong khoảng
hoạt ñộ nước từ 0,5 ñến 0,75 và ñạt giá trị cực ñại khi a = 0,75.
Nghiên cứu mô hình phản ứng casein—
glueoza ở các nhiệt ñộ và a
khác nhau, người ta thấy lượng nitơ amin bị mất nhiều nhất khi
aw = 0,65 —0,70 (tại nhiệt ñộ 37°c, 70°c và 90°C) và bị giảm
xuống khi ở ñộ ẩm cao hơn và thấp hơn.
Sự tăng tốc ñộ sẫm màu khi aw = 0,65 —0,70 là do thiết lập nên
lớp kép của các phân tử nước giữa các lớp mỏng protein, kết quả là
các nhóm có cực ở protein ñược lộ ra và trở thành bão hòa nước. Các
phân tử protein sẽ tăng ñộ linh ñộng và tăng khả năng sắp xếp
trong nội phân tử và giữa các phân tử nghĩa là tăng khả năng phản
ứng. Nếu tăng hoạt ñộ nước lên trên 0,70 thì cường ñộ phản ứng
giảm là do nồng ñộ các chất tác dụng bị giảm xuống. Tốc ñộ sẽ cực
ñại khi a — 0,75 tương ứng vối nồng ñộ cực ñại của các chất tác
dụng ở trạng thái hòa tan.
Nghiên cứu kỹ, người ta thấy nước còn làm rút ngắn chu kỳ cảm
ứng của phản ứng tạo melanoidin. ỏ thồi kỳ cảm ứng khi có ñộ ẩm
thấp sẽ tạo ra các hợp chất trung gian hòa tan ñược trong nước và
sau này sẽ tương tác với các cấu tử cố khả năng phản ứng khác của
các sản phẩm thực phẩm.
Một yếu tố khác rất quan trọng có quan hệ với hoạt ñộ nước là
ảnh hưởng của nhiệt ñộ. Năng lượng hoạt hóa của các phản ứng sẫm
màu phi enzim sẽ tăng lên dần dần cùng với sự giảm a , do ñó phản
ứng sẽ chậm lại khi ở aw thấp.
3 - HHTP 33
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Rõ ràng là phản ứng sẩm màu phi enzim là vấn ñề rất quan
trọng trong sản xuất các thực phẩm có ñộ ẩm trung gian. Các thực
phẩm này thường có hoạt ñộ nước từ 0,6 ñến 0,8 là môi trường rất
thuận lợi cho phản ứng làm sẫm màu.
Có thể ỉàm giảm qui mô sẫm màu trong sản phẩm có ñộ ẩm
trung gian bằng cách dùng glyxerin như là chất làm ẩm. Khi dùng
glyxerin có thể làm giảm aw từ 0,75 —0,65 ñến 0,5 —0,4.
0 các sản phẩm thực vật và quả, phản ứng làm sẫm màu xẩy ra
cực ñại ở a = 0,65 —0,75, còn ở các sản phẩm thịt là 0,3 —0,6 và
ồ các sản phẩm sữa khô (không cố chất béo) là 0,70.
Từ những ñiều vừa trình bày ở trên cần thấy rằng các sản phẩm
cố ñộ ẩm trung bình sệ bảo quản tốt nhất khi aw vượt quá ñiểm ñặc
trưng cho tốc ñộ sẫm m ấu cực ñại nhưng lại chưa ñạt ñược giá trị
bắt ñầu gây hư hỏng do vi sinh vật. Tuy nhiên trong ñiều kiện ññ có
thể xẩy ra các quá trình oxy hóa làm khố khăn cho việc dự ñoán
mức ñộ hư hỏng vốn dĩ là hàm số của hàm ẩm. ví dụ như trong sản
phẩm cñ hàm ẩm trung bình nước sẽ ñóng vai trò chất kìm hãm của
phản ứng oxy hóa lipit nhưng lặi làm oxy hóa protein vì lúc này
nước sẽ làm trương nở protein.
1.7.3.Ẩnh hưởng của h oạt ñộ nước ñến phản ứng enzim
trong các sản phẩm thực phẩm
Như chúng ta ñều biết, enzim xúc tác một phản ứng qua hai giai
ñoạn:
—liên kết enzim với cơ chất ñể tạo ra phức phi ñồng hóa trị hoặc
hợp chất axyl —enzim;
- phân ly hợp chất này thành sản phẩm phản ứng và enzim.
o cả hai giai ñoạn của phản ứng nước có vai trò làm tăng tính
linh ñộng của cơ chất và sằn phẩm phản ứng.
Trong các phản ứng thửy phân bỗi enzim thì nước tham gia rất
tích cực. Lượng nước ñược sử dụng trong quá trình này phụ thuộc số
ìượng và bản chất của cơ chất và enzirn.
Các sản phẩm thực phẩm cd hàm ẩm thấp có giá trị a nằm dưới
ñiểm uốn của vùng ñơn tầng thì hoạt ñộng của enzim là cực bé hoặc
34
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

coi như không có vì nước tự do chưa ñủ ñể thực hiện phản ứng
(h.1.13).
Các sản phẩm
thực phẩm có ñộ ẩm
trung bình thì phản
ứng enzim là do
hoạt ñộ nước quyết
ñịnh. Lúc này các
yếu tố như dạng
thức thuận lợi của
nước, khả năng hòa
tan các chất khô của
nước và khả năng
ñưa chất khô tới tâm
hoạt ñộng của enzim
Hình 1.13. Quan hệ giữa nhánh trễ và hoạt ñộng sẽ có vai trò q u y ết
của enzim trong phản ứng mẫu ñinh.
Các phản ứng enzim chỉ có khả năng tiến hành ở trong nước di
ñộng tự do vì thế người ta thấy, lúc khởi ñầu hoạt ñộng enzim cũng
trùng với lúc khởi ñầu của ngưng tụ ẩm ở mao quản trong sản
phẩm. Vì nước di ñộng tự do là dung môi của cơ chất và cũng là ñiều
kiện càn thiết cho cơ chất tiếp xúc ñược với enzim.
Hoạt ñộng của phản ứng enzim thường bắt ñầu xuất hiện khi
aw 0,45 (h.1.12).
Chúng ta cũng ñều biết, tốc ñộ của các quá trinh enzim trong các
sán phẩm thực phẩm ñược quyết ñịnh bởi các yếu tố chủ yếu sau:
- sự phân bố các chất tham gia phản ứng ở trong sản phẩm;
- ñộ linh ñộng của cơ chất do trạng thái tập hợp và cấu trúc của
sản phẩm quyết ñịnh;
- hoạt ñộ nước và nhiệt ñộ.
Trong các sản phẩm cố hàm ẩm thấp và trung bình thì quá trình
thủy phân là chủ yếu và thường xảy ra. Hoạt ñộ enzim của quá trình
này lại do hoạt ñộ nước quyết ñịnh. Do ñó khi ñề ra ñiều kiện bảo
quản tối ưu các sản phẩm có ñộ ẩm thấp và trung bình thì cần phải
35
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

tính ñến hoạt ñộ nước. Hoạt ñộ nước phải thấp hơn ñiểm lên dốc của
ñường ñẳng nhiệt hấp thụ.
Cũng với lý do ñó khi xử lý nhiệt các enzim ở trong sản phẩm có
hàm ẩm thấp sẽ bị vô hoạt với mức ñộ bé hơn là khi ở trong sản
phẩm cố hàm ẩm cao. vì ở trong sản phẩm khô, khung protein của
enzim bị biến tính chậm hơn ở trong các sản phẩm ướt rất nhiều.
ðộ bần của enzim
ðộ bền của enzim là chỉ tiêu ñể xác ñịnh xem liệu các enzim cho
vào ñể thực hiện một quá trình nào ñó trong một thực phẩm có ñạt
ñược hiệu quả mong muốn hay không, hoặc ñể thav ñổi một giai
ñoạn công nghệ bằng cách vô hoạt các enzim âm tịnh có ñược
không?
Với chế phẩm rắn thì không thành vấn ñề nhưng với chế phẩm
lỏng thì ñộ bến là việc phải lưu ý. Thông thường ñể ổn ñịnh các chế
phẩm dạngf này có thể thêm các hợp chất như NaCl, glyxerin hoặc
propylenglycol là những chất cố khà năng lấy nước ñi, làm giảm aw,
do ñó mà làm tăng ñộ bền của enzim. Các enzim ở thực phẩm có thể
giữ ñược hoạt ñộ lâu dài nếu ñược ñể ở pH gần trung tính, ở nhiệt
ñộ vừa phải hoặc nhiệt ñộ thấp và ở ñộ ẩm thấp. ðiều kiện sau cùng
này không những sẽ làm cho enzim bị biến tính chậm hơn mà còn
ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật có thể làm biến ñổi chính
enzim. Trong ña số trường hợp khi aw 0,30 sẽ ngăn chặn ñược quá
trinh trên, sẽ bảo vệ ñược hoạt ñộ ban ñầu của enzim.
ðứng trên quan ñiểm công nghệ thì ñộ bền nhiệt của enzim ở các
ñộ ẩfn khác nhau quan trọng hơn là ñộ bền của chế phẩm enzim có
thời gian bảo quàn ở nhiệt ñộ bình thường ñứợc dài hơn,
Thông thường người ta cố thể dùng sorbitol (70%) ñể làm cho
a —
amilazạ và proteaza kiềm tính bền chịu ñược sự biến tính ở nhiệt
ñộ 80°c. Dung dịch glyxerin 70%, glucoza 70% và sacaroza 70%
cũng cố tác dụng ngăn chặn ñược sự vô hoạt bằng n h iệt của
proteaza.
Các chế phẩm làm mềm thịt dạng lỏng thường chứa papain thì
ñược ổn ñịnh bằng cách thêm muối, propylenglycol và glucoza. Hoạt
ñộ nước của chế phẩm này là từ 0,6 — 0,8. Tít lâu trong enzim học
36
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

người ta ñã dùng glyxerin nống ñộ cao (40 —80%) ñể ổn ñịnh các
chế phẩm enzim proteaza dạng lỏng.
1.7.4. Ẩnh hưởng củ a các hoạt ñộ nước dến sự phát triển
của vi sinh vật
Sự thay ñổi của vi sinh vật cñ thể gây ảnh hưởng ñến chất lượng
của thực phẩm hoặc là gốp phần bảo quản thực phẩm hoặc là làm
hỏng thực phẩm.
. Thông thường quần thể (vi sinh vật) hoặc vật tải vi sinh vật xâm
nhập vào thực phẩm ban ñàu còn ít, chỉ sau khi phát triển mạnh mẽ
trong thực phẩm này tới một mức nào ñó mới tạo ra những biến ñổi.
Sự phát triển của vi sinh về dạng thức sẽ khác nhau ở vi khuẩn,
nấm men và nấm mốc.
Chỉ tiêu quan trọng nhất trong mối liên hệ với nước của từng vi
sinh vật riêng biệt là aw tối thiểu ñể vi sinh vật phát triển ñược.
Giá trị a tối thiểu cho phép các vi sinh vật phát triển ñược tại
nhiệt ñộ gần tối ưu như sau:
Nấm mốc aw
Alternaria ciĩri 0,84
Aspergillus Candidas 0,75
Asp. conicus 0,70
Asp. flavus 0,78
Asp. funigatus 0,82
Asp. niger 0.77
Asp ramarii 0.78
Erémascus abus 0,70
Erémascus fertilis 0,77
Mucor phumbeus
PeniciHium brevicompactum 0,81
P. chrysogenum 0,79
P. citr'mum 0,80
Rhizopus nigricans. 0,93
37
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Nấm men
Sacharomyces bailii
s. cerevisae
s. rouxii
0,80
0,90
0,62
VI khuẩn
Aerơbacter aerogenes
Bacillus cereus
B. stearothermophilus
B. subrilís
Clostridium botulinum A
Clostridium botulinum B
0,94
0,95
0,93
0,90
0,95
0,94
0,95
0,95
0,97
0, 86
Escherichia coli
Lactobacillus vìridẹscens
Pseudomonas f/uorescens
Staphylococcus aureus
Nối chung, với nấm mốc có aw tối thiểu là 0,80, riêng với nấm
mốc ưa khô awtối thiểu là 0,65; với nấm men có aw tối thiểu là 0,88,
riêng với nấm men ưa thấm là 0,60; với vi khuẩn cố aw tối thiểu là
0,91, riêng với vi khuẩn ưa mặn là 0,75.
Nhìn chung, vi khuẩn phát triển nhanh nhất trong số các vi sinh
vật ñến nỗi trong những ñiều kiện thuận lợi cho cả hai thì vi khuẩn
thường là phát triển nhanh hơn nấm.
Vi khuẩn không chịu mặn phát triển cực ñại tại aw = 0,997 -
0,980 (moi trường canh thang thường cổ aw = 0,999, thêm chất hòa
tan vào thì awsẽ giảm ñi).
Vi khuẩn chịu mặn có mối quan hệ với nước hoàn toàn khác. Từ
ñây người ta chia ra hai nhóm: nhóm chịu mặn vừa phải và nhóm
chịu rất mặn. Khi nhóm phát triển ở nồng ñộ muối càng cao tức có
nghĩa là mồi trường cñ aw càng thấp. aw thấp nhất cần thiết cho sự
phát triển phải ñược tạo ra bởi muối vô cơ mà chủ yếu phải là NaCl.
Nhổm vi khuẩn chịu mặn vừa phảỉ ñể phát triển thường ñòi hỏi
nồng ñộ muối NaCl là 0,2 - 0,5 M, phát triển tối ưu ở nồng ñộ NaCl
gần 1 M và có thể phát triển ở nồng ñộ từ 3,5 —4 M. Các nồng ñộ
này sẽ tạo ra aw tương ứng là 0,99, 0,96 và 0,85.
38
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Nhóm vi khuẩn chịu rất mặn phát triển ở nồng ñộ NaCl 4,OM
(0,83 aw); nói chung, nhóm này có khoảng phát triển ở nồĩlg ñộ
muối từ 3 M (0,88 aw) ñến bão hòa (0,75 a ).
Mặc dù vi khuẩn chịu mặn ñã thích nghi với sự phát triển ở mức
aw rất thấp, chúng cũng rất nhạy cảm với các chất hòa tan cố khả
năng làm giảm aw. Thực tế nhóm vi khuẩn này chỉ có liên quan với
những thực phẩm có muối mặn.
Nấm men và nấm mốc phát triển trong ñiều kiện môi trường axit
hơn hoặc khô hơn hoặc ñặc hơn ở vi khuẩn. Như vậy, có nghĩa là a
càn thiết ñể ngăn cản ña số nấm phát triển là thấp hơn a ñể ngăn
cản phát triển của vi khuẩn. Nấm mốc thì ưa khô, còn nấm men thì
ưa thấm.
Nhìn chung, nấm mốc và nấm men phát triển ñược tại aw 0,85.
Các loài nấm men thư ờng ph át triể n ở aw cao. C hẳng hạn
Saccharomyces cerevisae phát triển ở aw gần 0,90. Loài xía thấm như
s. rouxii phát triển ở aw tối thiểu là 0,62 trên siro fructoza.
Cần chú ý rằng awchỉ là một trong số các nhân tố của môi trường
mà vi sinh vật phải chịu. Sự phát triển và sự sống còn của chúng
còn bị ảnh hưởng ñồng thời của nhiệt ñộ, pH, oxy và C02 cũng như
sự có mặt của những chất kìm hãm và chất bảo vệ.
1.7.5. Ẩnh hưởng của hoạt ñộ nước ñến tính chất lưu biến
của thực phẩm
ðộ cứng, ñộ ñàn hồi, ñộ dai, ñộ dẻo là những tính chất lưu biến
của thực phẩm.
Nhiều nghiên cứu ñã chứng tỏ rằng ñiều kiện ẩm của các thực
phẩm khô hoặc bán khô có vai trò quan trọng trong việc tạo ra tính
chất lưu biến của chúng. Người ta thấy nếu tăng ñộ ẩm tương ñối
cân bằng của các thực phẩm có ñộ ẩm trung gian gần ñiểm uốn của
vùng ñơn tầng (20% ẩm) tới mức ẩm 66% sẽ tăng ñộ cứng, ñộ dính
của hầu hết các thực phẩm.
1.7.6. Ẩnh hưởng của hoạt ñộ nước ñến giá trị dinh dưỡng
Hoạt ñộ nước cũng có ảnh hưởng rất lớn ñến ñộ bền của một số
vitamin nhất là các vitamin hòa tan trong nước.
39
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

* Vitamin c tương ñối bền ở aw thấp, khi tăng aw thì sự phân hủy
vitamin c càng tăng nhanh. Người ta Gũng nhận thấy ở hệ thống
phản hấp thụ vitamin này bị phá hủy nhanh hơn ở hệ thống hấp thụ.
Qua ñồ thị phân hủy vitamin c ở các aw khác nhau người ta thấy sự
phân hủy vitamin này cñ thể xuất phát tại và dưới ñiểm uốn của
vùng ñơn tầng.
Nói chung ñể bảo quản ñược vitamin c trong các thực phẩm một
thời gian dài thì thực phẩm phải ñược bảo quản ở nhiệt ñộ thấp và ở
awcàng thấp càng tốt.
Khi nghiên cứu sự tổn thất của vitamin Bj trong bột mì, người ta
thấy nếu tăng ñộ ẩm từ 9,2% ñến 14,5% thì sẽ làm tăng sự tổn thất
vitamin Bj lên. Hàm lượng vitamin của bột có hàm ẩm 3,6 và
10% ñược giữ gần như không ñổi (ở 38°C) nhưng khi hàm ẩm 14%
thì gần 80 % vitamin Bj bị mất.
Sự tổn thất vitamin Bj ở thịt cũng là một hàm số của aw. Chẳng
hạn thịt lợn có ñộ ẩm là: 0,2,4, và 6% sau 7 ngày bảo quản ở nhiệt ñộ
49° c, lượng vitamin còn lại tương ứng là 91%, 60%, 23%, và 9%.
Riêng các vitamin hòa tan trong chất béo thì sự phá hủy sẽ giảm khi
aw tăng. Chỉ có a -tocoferol sẽ tăng sự mất mát lên khi tăng hàm ẩm.
Giá trị aw của một sò thực phẩm như sau:
Thực phẩm 3 W
Quả, nước quả, rautrứng, thịt 0,97
Phomat, bánh mì , xúc xích khô 0,93-0,96
Mứt ướt (côngphitua) 0,82-0,94
Quả sấy 0,72-0,80
§ 1.8. An h h ư ỏ n g c ủ a h o ạ t ñ ộ n ư ố c ñ ế n c ấ u t r ú c v à
TRẠNG THÁI CỦA SẢN PHẨM THựC PHẨM
1.8.1. Ảnh hưởng của nước ñến cấu trúc của rau quả tươi
Rau quả tươi chứa nhiều nước nên thường có ñộ căng, ñộ bóng và
ñộ giòn nhất ñịnh, khác với rau quả khi bị héo thì teo lại do mất
nước.
40
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Trong quá trình phát triển sự tăng kíchthướccủa tế bào ñộng
vật và vi sình vật là do tổng hợppíotein, trái lại sự tăng kích
thước của tế bào thự c vật
gần như là do sự hấp thụ
nước. Ta ñều biết m àng tế
bào thư ờ ng cổ tín h c h ấ t
thấm ñối vối nước và không
thấm ñối với các chất thẩm
th ấ u hòa ta n tro n g nước.
Nếu tế bào nhúng trong môi
trường nhược trương thì nó
sẽ hấp thụ nước với tốc ñộ tỷ
lệ với hiệu th ế của nước ở
trong và ở ngoài tế bào. Khi nước vào trong tế bào thì chất chứa
của tế bào sẽ gây nên một áp suất trên vỏ tế bào. Áp suất thủy
tĩnh này gọi là áp suất trương và thường tạo ra một ñộ căng nào
ñố ñối với tế bào do ñó làm tăng kích thước tế bào (h.1.14).
1.8.2. Nước tham gia vào sự tạo cấu trúc và trạng thái của
các sản phẩm thực phẩm ch ế biến
Nước tương tác với nhóm NH2, COOH, OH, — CO—
NH —của
protein ñể tạo rạ vỏ nước hyñrat làm cho dung dịch protein cố ñộ
nhớt và có ñộ hòa tan nhất ñịnh. Nước làm biến tính protein làm
phá hủy toàn bộ các cấụ trúc bậc cao, tạo ra một sự biến ñổi sâu sắc
về lượng khiến cho protein khác với những chất khác. Nhò biến tính
mà sau ñổ các phân tử protein tương tác với nhau tạo ra một mạng
lưới cñ trật tự gọi là gel, nghĩa là tạo ra một cấu trúc mới chọ những
thực phẩm kiểu như phomat, giò v.v.
Nước còn ảnh hưởng ñến khả năng tạo nhũ tương và khả năng
tạo bọt của protein do ñố tạo ra một trạng thái cũng như một kết
cấu ñặc trưng của nhiều sản phẩm thực phẩm cố chứa protein.
Nước CÒĨ1 là chất hóa dẻo của tinh bột do ñd mà tinh bột tạo ra
ñộ dai, ñộ dẻo, ñộ ñặc, ñộ trong, tạo màng, tạo sợi... cho nhiều sản
phẩm thực phẩm.
Mòng tê bòo té bão
Các chat có ho.t ñ0ng
thâm thâu trongdun4d5ch Áp su7t 89:ng
Hình 1.14
41
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Các vai trò rất quan tíọng này của nước sẽ ñược nghiên cứu chi
tiết ở những chương tiếp theo.
C hương II
^ PROTEIN -
CHẤT TẠO CẤU TRÚC CHO THựC PHAM
Protein là hợp chất cao phân tử do các ñơn phân axỉt amin kết
hợp với nhau tạo nên.
Protein là hợp chất có phổ biến trong các nguyên liệu và sản
phẩm thực phẩm. Trong thực phẩm, protein cố thể ở trạng thái dịch
thể hoặc ở trạng thái rắn, có thể ở dạng gần như thuần nhất trong
một số sản phẩm này nhưng lại ở dạng hỗn hợp với. các hợp phần
khác trong một số thành phẩm khác. Có thực phẩm protein là hợp
phần chính cố sẵn trong nguyên liệu, cñ thực phẩm protein ñược
thêm vào ở dạng chất phụ gia.
Protein sẵn cố hoặc ñược ñưa vào sản phẩm thực phẩm chủ yếu
là ñể tạo cho thực phẩm cổ giá trị dinh dưỡng cao. Ngoài ra, protein
còn có vai trò cực kỳ quan trọng trong công nghệ sản xuất các thực
phẩm: là chất ñể TẠO HÌNH và TẠO KỂT CẤU ñặc trưng về lượng
cũng như về chất cho nhiều loại sản phẩm thực phẩm.
Do tương tác với nước và dưới tác dụng của nhiệt mà protein có
thể thay ñổi tính chất, trạng thái ñể, tạo hình, tạo dáng và tạo kết
cấu cho sản phẩm thực phẩm. Trong những ñiều kiện công nghệ
nhất ñịnh, protein có thể tương tác với nhau, tương tác với nước,
tương tác với gluxit, lipit ñể tạo ra ñộ ñặc, ñộ dẻo, ñộ trong, tạo bọt,
tạo ñộ xốp cho các sản phẩm thực phẩm.
42
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Phân loại protein
Dựa vào tính ñồng thể có thể phân protein thành hai nhổm:
a) homoprotein là protein chỉ do axitamin tạo nên;
b) h ete ro p ro te in là hợp ch ất của axitam in với các chất
p h i-p ro tein . Phụ thuộc vào bản chất của nhóm ngoại m à
heteroprotein có các tên gọi khác nhau: nucleoprotein, glucoprotein,
lipoprotein, phosphoprotein, hemoprotein hoặc metaloprotein.
Trong cơ thể sinh vật protein ở từng cơ quan, bộ phận thường
ñảm nhận những chức năng khác nhau. Căn cứ vào chức năng này
có thể phân protein ra những nhóm sau:
a.) Protein cấu trúc như keratin, colagen có trong mọi tổ chức
như ở cơ, xương, da, các cơ quan nội trạng, các thành tế bào, các bào
quan. Chức năng của những protein phụ thuộc vàọ cấu trúc sợi của
chúng;
b) Protein có hoạt ñộng sinh học có vai trò tích cực trong các quá
trìn h sinh học. Các enzim rồi ñến các hocmon (như insulin,
somatotrophin) là những protein quan trọng nhất của nhóm này.
Các protein co rút (như miozin, actin), các protein vận tải (như
hemoglobin, mioglobin), các protein bảo vệ máu của ñộng vật cố
xương sống (như imunoglobin, fibrinogen, thrombin) và các protein
dự trữ (như ovalbumịn, gliadin, zein). Có một số protein ñộc ñối với
ñộng vật cao cấp (như ñộc tố butulinic, ñộc tố staphylocoxic, nọc
rắn...) hoặc ñộc ñối với vi sinh vật (như một số kháng sinh) hoặc một
số chất phản dinh dưỡng (như các chất kim hãm tripxin);
c) Protein thực phẩm không hình thành một nhóm riêng biệt vì
nhiều protein cấu trúc hoặc protein có hoạt tính sinh học ñều là
protein thực phẩm. Nói chung protein thực phẩm bao gồrạ các
protein có mùi vị dễ chịu, dễ tiêu hóa và không ñộc ñối với người.
§11.1. CÁC HỆ THỐNG PROTEIN THựC PHAM
Các protein thực phẩm rất ña dạng. Dựa vào nguồn gốc và tính
chất ñặc trưng có thể phân các protein thực phẩm thành các nhóm
sau:
43
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

—hệ thốnh proteincủa thịt, cá ( protein cơ ) ;
—hệ thống proteincủa trứng ;
—hệ thống proteincủa sữa ;
—hệ thống protein của máu ;
—hệ thống proteincủa lúa m ì;
—hệ thống proteincủa ñậu tương.
II. 1.1. Hệ thống protein của thịt
Thịt gia súc và thịt cá là những cơ trong ññ cố chứa từ 15-22%
protein nghĩa là protein chiếm từ 50—
95% chất hữu cơ củạ thịt. Có
hai loại cơ: cơ vân và cơ trơn. Cơ vân cố ở thành ruột và thành mạch
máu. Thịt tương ứng với cơ vân. Tính chất và chất lượng của thịt
liên quan với protein cơ.
Dựa vào vị trí có thể phân protein cơ thành ba nhóm:
—protein của chất cơ;
—protein của mô liên kết;
—protein của tơ cơ.
1. Protein của chất cơ
Mioglobin là protein quyết ñịnh màu sắc của các thịt và thường
chiếm 90% tổng lượng các sắc tố của thịt bò.
Nhốm ngoại của miglobin là heme gắn với globin ở gốc histiñin có
số thứ tự 93. Phân tử globin do 153 gốc axitamin tạo nên, trong số
ññ có Ị21 gốc tham gia vào cấu trúc xoắn a, gồm 8 phàn, mỗi phặn
chứa từ 7—
26 gốc. Cấu trúc bậc ba cñ dạng hình cầu ñược ổn ñịnh
bởi các cầu muối, liên kết hydro (khoảng 20 liên kết) và liên kết ưa
béo. Nhốm ligoại heme nằm trong một khoang của càu này.
Nguyên tử Fe của heme liên kết phối trí với 6 nguyên tử, mỗi
nguyên tử sẽ cho m ột cặp ñiện tử (4 nguyên tử N của nhân
porphyrin, một nguyên tử N của vòng imidazol của histiñin số 93, vị
trí thứ 6 có thể gắn với oxy trong oxymioglobin hoặc ở trạng thái tự
do như trong desoxymioglobin).
Trạng thái oxy hóa của Fe (Fe2+ hoặc Fe3+) trong heme cũng như
bản chất của các phối tử nối với Fe (0 2, NO, CO) là nguyên do làm
thay ñổi màu sắc của thịt.
44
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Oxymioglobin là chất dự trữ oxy cho cơ, có màu ñỏ ñậm dễ dàng
nhận thấy nó trên bề mặt thịt tươi, trong ñổ Fe cổ hổa trị hai.
Desoxymioglobin là sắc tố bẩm sinh của thịt, trong heme của chất
này Fe cố hóa trị hai.
heme
Metmioglobin là dạng oxy hóa của mioglobin, là sắc tố nâu cñ
tro n g th ịt và các sản phẩm của th ịt. P hản ứng oxy hóa
oxymioglobin thành metmioglobin và phản ứng khử .ngược lại liên
tục xảy ra ở trong cơ và cả sau khi súc vật bị giết một thời gian. ðể
bảo vệ ñược màu sắc của thịt tươi cần phải tạo ñiều kiện ñể phản
ứng khử chiếm ưu thế. Thực tế có thể chuyển metmioglobin thành
desoxymioglobin khi cố m ặt các tác nhân khử như glucoza, axit
ascorbic hoặc S02-
Các ferohemocrom hoặc ferihemocrom là những mioglobin hoặc
metmioglobin trong ñó globin ñã bị biến tính bởi nhiệt (ở nhiệt ñộ
hơn 80°C) hoặc bởi pH của môi trường (pH 3 —4)
Các biến ñổi của mioglobin liên quan ñến các xử lý công nghệ
quyết ñịnh nên màu sắc của thịt và các sản phẩm thịt ñược tóm tắt
ở (h.II.2).
45
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

Nitrìt
Hình 11. 2. Các bỉến ñồi chính cửa mioglobin trong thịt (GD - globin bị biến tính)
46
D
I
Ễ
N
Đ
À
N
T
O
Á
N
-
L
Í
-
H
Ó
A
1
0
0
0
B
T
R
Ầ
N
H
Ư
N
G
Đ
Ạ
O
T
P
.
Q
U
Y
N
H
Ơ
N

hhtp_lengoctu.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to hhtp_lengoctu.pdf

Similar to hhtp_lengoctu.pdf (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (19)

hhtp_lengoctu.pdf