Bài giảng Các quá trình cơ bản trong công nghệ thực phẩm - Chương 5: Các quá trình hóa học

CHƯƠNG 5 : CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC
5.1. Quá trình thủy phân : Là quá phân cắt
một hợp chất cao phân tử thành các phần
tử đơn giản dưới tác dụng của chất xúc
tác và có sự tham gia của nước
5.1.1. Mục đích, yêu cầu
- thuỷ phân các nguồn chứa glucid như
trong sản xuất bia, rượu, nước tương...
- thuỷ phân nguồn nguyên liệu chứa
prôtêin : dịch đạm thuỷ phân, nước mắm,
các loại nước chấm khác, ...
- thuỷ phân lipid trong sản xuất dầu ăn
- thuỷ phân pectin trong sản xuất nước
quả : làm trong nước quả
5.1.2. Vật liệu và quá
trình biến đổi
- Nguyên liệu: Động
thực vật : rất đa
dạng nhiều loại
- Biến đổi: làm thay
đổi thành phần hóa
học của nguyên liệu
dẫn đến cấu trúc,
hình dạng và các
tính chất vật lí khác
cũng thay đổi.
Tác nhân xúc tác phản ứng:
hoá học hoặc sinh học.
- Hóa học : thường là các axit vô
cơ như HCl, H2SO4, H3PO4,
H2C2O4, CH3COOH,...
- Sinh học : là các enzyme, một
số tính chất của enzyme khi
thực hiện thuỷ phân :
- Tính đặc hiệu của enzyme
- Họat độ enzyme: Đơn vị hoạt độ
của enzyme: U (µmol cơ chất/1
phút)
- Điều kiện tối ưu
-Sản phẩm: tuỳ vào mức độ thuỷ
phân khác nhau cho ra các sản
phẩm khác nhau.
5.1.3. Phương pháp thực hiện
Xúc tác hóa học
Xúc tác sinh học
Kết hợp hóa học và sinh học
Các yếu tố ảnh hưởng
Họat độ xúc tác
Nồng độ và tính chất xúc tác
Cơ chất
Nhiệt độ
Thời gian
CHƯƠNG 5 : CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC
Quá trình thay đổi màu
là quá trình biến đổi
màu có sẵn trong thực
phẩm hoặc chuyển hóa
màu của vật liệu dưới
tác động của nhiều yếu
tố (Vật lý, hóa học, hóa
lý, hóa sinh)
Quá trình thay đổi màu
Mục đích
•Cố định màu : hạn chế
sự biến đổi màu ở mức
tối thiểu để giữ cho màu
sắc tự nhiên của nguyên
liệu
•Khử màu : làm trong, làm
trắng thực phẩm, nâng
cao chất lượng của thực
phẩm.
•Bổ sung các chất màu
vào thực phẩm, làm tăng
giá trị cảm quan cho thực
phẩm
Quá trình biến đổi màu do tác nhân vật lý:
- Nhiệt độ
- Với các loại rau xanh : chlorophyl là sắc
tố có màu xanh
Thực phẩm Biến màuNâng nhiệt
Chlorophyll (E140 )
Khái niệm:
Chlorophyll là chất màu xanh lá cây của thực vật hay còn 
gọi là hạt diệp lục . Chlorophyll phân tán ở trong chất nguyên 
sinh gọi là hạt diệp lục hay lục lạp .
Hàm lượng Chlorophyll trong cây xanh chiếm 1% chất khô 
Vai trò :
Chlorophyll có vai trò cực kì quan trọng trong quá trình 
quang hợp – quá trình chủ yếu tạo ra các chất hữu cơ và 
tạo ra nguồn oxy duy nhất trên quả đất .
Chlorophyll không những cho màu xanh mà còn có khả năng 
che mờ các chất màu khác 
Phân loại: Chlorophyll có 2 loại
Chlorophyll a: có công thức C55 H72 O4N4Mg
Chlorophyll b : có công thức C55H70O6N4Mg
- Dưới tác dụng của nhiệt độ, acid của dịch bào thì màu
xanh bị mất đi vì Mg bị acid lấy mất và chlorophyl biến
thành pheophytin màu sẫm oliu
. Chlorophyl + 2HX  MgX2 + Pheophytin (màu sẫm oliu)
Do sự tác động tương hỗ giữa chlorophyl với các acid chứa
trong dung dịch của tế bào của rau quả.
- Thời gian đun nóng càng lâu thì chlorophyl chuyển thành 
pheophytin vàng nhiều.
- Các loại rau quả có hàm lượng acid càng cao thì càng dễ 
bị biến đổi mạnh và nhanh khi đun nấu.
- Khi cho tác dụng với kiềm nhẹ (carbonat kiềm và
kiềm thổ) thì chúng sẽ trung hoà acid và muối
acid của dịch bào và tạo nên môi trường kiềm
làm chlorophyl bị xà phòng hoá cho sản phẩm có
màu xanh đậm, đó là các muối phức tạp có Mg
gọi là chlorophylin hay chlorophylit.
Chlorophyl a + kiềm  (C32H30ON4Mg)(COOH)2
+ CH3OH + rượu phytol
Chlorophyl a + kiềm  (C32H28O2N4Mg)(COOH)2
+ CH3OH + rượu phytol
Bảo vệ màu của chlorophyl trong sản xuất thực phẩm: Làm 
giảm hàm lượng acid tự do
- chần rau qủa : gia nhiệt nhanh : để làm giảm lượng acid, 
acid sẽ bay hơi cùng với nước)
- Gia nhiệt rau xanh trong nước cứng; cacbonat kiềm sẽ 
trung hoà một phần acid dịch bào.
- Cho vào đồ hộp rau quả một ít chất đệm kiềm như dinatri 
glutamat (để tăng pH)
- Nhuộm màu xanh cho rau quả hộp bằng chlorophyl
- Ánh sáng : làm mất màu của bia
- Tác động cơ học : quật kẹo làm giảm màu vàng
xám
ĐỐI VỚI CÁC SẢN PHẨM THỊT
- THỦY SẢN : tôm, mực : nhiệt làm biến màu
Nhiệt độ cao làm mất màu xanh xám (astaxantin) của
tôm chuyển sang màu đỏ (anthocyanin), mực trắng
sang màu hồng,
- Các loại thịt gia súc, gia cầm : mất màu đỏ của thịt
Qua đó, nhiệt độ đã tác động đến các phương diện
sau:
(i) phân huỷ chất màu hoặc xúc tiến các phản ứng
khử màu,
(ii) xúc tiến các phản ứng tạo màu của
polyphenolamin, melanoidin, quinoamin, caramel
(iii) tăng cường oxy hoá chất màu có sẵn trên nguyên
liệu để làm biến đổi màu.
- Biến đổi do hóa học:
- phản ứng giữa đường khử và acid amin:
phản ứng melanoidin tạo ra màu nâu.
- phản ứng loại nước của các phân tử
đường ở các nhiệt độ khác nhau: caramen hoá.
-phản ứng quinoamin: giữa các
polyphenol và acid amin
- phản ứng oxihoa giữa polyphenol với
ion sắt tạo thành phức màu
- phản ứng oxihoa của polyphenol, phản
ứng cháy của lipid
Phản ứng caramel hoá :
Phản ứng caramen xảy ra ở nhiệt độ
nóng chảy của đường: glucose (146 –
150° C), fructose (95 – 100°C), saccarose
( 160-180°C), lactose (223- 252°C).
Nhưng còn tuỳ nồng độ đường, pH, thời
gian đun nóng, caramen hoá có thể xảy
ra ở nhiệt độ thấp hơn, như saccarose có
thể bắt đầu ở 135°C
Phản ứng caramen hoá đường
- Với saccharose, phản ứng caramen hoá xảy ra theo sơ đồ 
phản ứng:
Tạo các anhydrit không màu:
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.
5.2.3. Phương pháp thực hiện
a. quá trình tạo màu
- Sử dụng nhiệt : gia nhiệt tạo ra các phản ứng hoá học
tạo màu cho thực phẩm, các quá trình này thường xảy
ra trong thiết bị có gia nhiệt như quá trình sấy, quá trình
đun nóng, quá trình thanh trùng dùng nhiệt, quá trình
nướng bánh,...
- Phản ứng hoá học : các phản ứng oxyhoa khử do các
hợp chất polyphenol, quinon,... tạo ra các màu của thực
phẩm: như màu đen của chè đen,
- Phương pháp enzyme : sự biến đổi các phản ứng tạo
màu enzyme của các hợp chất polyphenol tạo ra các
màu của thực phẩm
b. quá trình tẩy màu
- tác nhân vật lí : lắng, lọc, khuấy trộn, tẩy màu
đường, quật kẹo ... làm cho thực phẩm trắng
ra. Nhiệt độ tăng lên làm bất hoạt enzyme và
ức chế quá trình xúc tác tạo màu của chúng.
- hấp phụ và trao đổi ion : Quá trình tẩy trắng
được thực hiện bằng các chất hấp phụ màu và
mùi, các hợp chất hấp phụ thường dùng trong
công nghệ thực phẩm là than hoạt tính các loại
bột, thỏi và hạt, các loại hợp chất của zêôlit.