Tài liệu Bài tiểu luận phương pháp tạo cấu trúc gel của các protein trong các thực phẩm giàu protein

BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM TIỂU LUẬN MÔN HỌC HÓA HỌC THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: PHƢƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL CỦA CÁC PROTEIN TRONG CÁC THỰC PHẨM GIÀU PROTEIN GVHD: LÊ THỊ THÚY HẰNG Thực hiện: NHÓM: 5 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, THÁNG 9 NĂM 2015 PHƢƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL DANH SÁCH NHÓM STT Nhóm 5 TÊN THÀNH VIÊN MSSV 1 LÝ THỊ HƢƠNG 2008130148 2 PHẠM THỊ KIM LIÊN 2008130107 3 NGUYỄN THỊ NHÃ UYÊN 2005140715 4 NGUYỄN THỊ NGỌC HUYỀN 2005140225 2 PHƢƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL Mục lục LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 4 I. ĐỊNH NGHĨA PROTEIN ................................................................................................... 5 II. PHÂN BIỆT MỘT SỐ HIỆN TƢỢNG TƢƠNG TỰ VỚI SỰ TẠO GEL .......... 5 III. GEL PROTEIN .................................................................................................................... 5 3.1.Định nghĩa ..................................................................................................... 5 3.2.Điều kiện tạo gel ........................................................................................... 6 3.3.Cơ chế tạo gel ............................................................................................... 7 IV. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO GEL ............................. 9 4.1.Kiểu protein: ................................................................................................. 9 4.2.Nồng độ protein: ........................................................................................... 9 4.3.Nhiệt độ:........................................................................................................ 9 4.4.Các yếu tố khác ............................................................................................. 9 V. ỨNG DỤNG CẤU TRÚC GEL TRONG SẢN PHẨM THỰC PHẨM ............. 10 5.1.Sản xuất phomat từ nguyên liệu sữa ........................................................... 10 5.2.Sản xuất giò lụa ........................................................................................... 10 5.3.Sản xuất đậu hủ ........................................................................................... 11 VI. CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM ........................................................................................... 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 14 Nhóm 5 3 PHƢƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL LỜI MỞ ĐẦU Từ lâu thực phẩm đã là phần không thể thiếu trong đời sống con ngƣời. Cùng với tính thiết yếu đó ngành công nghiệp thực phẩm đã ra đời và phát triển với mục đích là tạo nên nhƣng sản phẩm thực phẩm dinh dƣỡng, an toàn để phục vụ con ngƣời. Sự phát triển của khoa học nói chung và khoa học ứng dụng trong thực phẩm nói riêng đã cho chúng ta có những hiểu biết sâu sắc về hợp phần, cấu trúc, biến đổi trong quá trình chế biến và sử dụng thực phẩm. Mà trong đó cấu trúc sản phẩm là 1 yếu tố trƣớc tiên tác động lên con ngƣời khi tiếp xúc với sản phẩm thực phẩm. Trong các cấu trúc của thực phẩm, cấu trúc gel là 1 cấu trúc quen thuộc và có rất nhiều sản phẩm thực phẩm có cấu trúc này nhƣ giò, phomat …Bài tiểu luận này trình bày về cấu trúc gel và ứng dụng của nó trong thực phẩm. Nhóm 5 4 PHƢƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL I. ĐỊNH NGHĨA PROTEIN Protein là những đại phân tử đƣợc cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà các dơn phân lá axit amin. Chúng kết hợp với nhau thành một mạch dài nhờ các liên kết peptide (gọi là chuỗi polypeptide). Các chuỗi này có thể xoắn cuộn hoặc gấp theo nhiều cách để tạo thành cấu trúc không gian khác nhau của protein. II. PHÂN BIỆT MỘT SỐ HIỆN TƢỢNG TƢƠNG TỰ VỚI SỰ TẠO GEL Ta cũng cần phân biệt sự tạo gel với các hiện tƣợng khác tƣơng tự, trong đó cũng có sự giảm mức độ phân tán của dung dịch protein nhƣ sự liên hợp, sự tập hợp, sự trùng hợp, sự kết tủa, sự kết tụ và sự đông tụ. Các phản ứng liên hợp protein thƣờng có quan hệ với các biến đổi ở mức dƣới đơn vị hoặc ở mức phân tử trong khi đó các phản ứng trùng hợp hóa hoặc tập hợp hóa lại tạo ra các phức hợp có kích thƣớc lớn. Sự kết tủa protein lại bao hàm tất cả các phản ứng tập hợp có thể dẫn đén mất toàn phần hoặc mất toàn bộ độ hòa tan. Khi protein không bị biến tính nhuwg do giảm lực tĩnh điện giữa các mạch mà dẫn đến các phản ứng tập hợp không trật tự thì sẽ gây ra hiện tƣợng kết tụ. Các phản ứng tập hợp không trật tự xảy ra do biến tính và các phản ứng tập hợp xảy ra do tƣơng tác protein – protein chiếm ƣu thế so với các tƣơng tác protein – dung môi sẽ dẫn đến một khối lƣợng lớn và thô, gọi là sự đông tụ. III. GEL PROTEIN 3.1.Định nghĩa Khi các phân tử protein bị biến tính tập hợp lại thành một mạng lƣới không gian có trật tự thì hiện tƣợng đó đƣợc gọi là sự tạo gel. Biến tính protein là sự thay đổi thuận nghịch hay không thuận nghịch cấu trúc không gian ban đầu của protein nhƣng không làm biến đổi các liên kết hóa trị Nhóm 5 5 PHƢƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL trong phân tử (trừ liên kết disulfide). Khả năng tạo gel của protein là một tính chất rất quan trọng của nhiều hệ thống protein và đóng vai trò chủ yếu trong việc tạo cấu trúc hình thái. Do đó, nó cũng là cơ sở để chế tạo ra nhiều sản phẩm thực phẩm. Phomat, giò, gel gelatin đậu phụ, bột nhào làm bánh mì, các thịt giả từ protein thực vật (đƣợc kết cấu bằng cách đùn hoặc kéo sợi) là những sản phẩm có cấu trúc gel. Khả năng tạo gel của protein đƣợc sử dụng để tạo độ cứng, độ đàn hồi cho một số thực phẩm để cải biến khả năng hấp thụ nƣớc, tạo độ dầy, tạo lực liên kết (bám dính) giữa các tiểu phần cũng nhƣ làm bền các nhũ tƣơng và bọt. 3.2.Điều kiện tạo gel Sự gia nhiệt, trong đa số trƣờng hợp là rất cần thiết cho sự tạo gel.Việc làm lạnh sau đó cũng cần thiết và đôi khi một sự axit hóa nhẹ nhàng cũng có ích.Thêm muối (đặc biệt là ion canxi) có thể cũng cần, hoặc tăng tốc độ tạo gel hoặc để tăng độ cứng cho gel. Nhiều protein có thể tạo gel không cần gia nhiệt mà chỉ cần một sự thủy phân enzyme vừa phải, một sự thêm đơn giản các ion canxi, hoặc một sự kiềm hóa kèm theo trung hòa đƣa pH đến điểm đẳng điện (sản xuất đậu phụ). Nhóm 5 6 PHƢƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL Nhiều gel cũng có thể tạo ra từ protein dịch thể (lòng trắng trứng, dịch đậu tƣơng), từ các protein không tan hoặc ít tan phân tán trong nƣớc hoặc trong muối (collagen, protein tơ cơ, isolate (dịch đậm đặc đậu tƣơng) tùng phần hoặc toàn bộ biến tính. Nhƣ vậy độ hòa tan của protein không phải luôn luôn cần thiết cho sự tạo gel. 3.3.Cơ chế tạo gel Nhiều nghiên cứu đã chỉ rõ rằng cần phải có giai đoạn biến tính và giãn mạch xảy ra trƣớc giai đoạn trật tự giữa protein – protein và tập hợp phân tử. Khi protein bị biến tính các cấu trúc bật cao bị phá hủy, liên kết giữa các phân tử bị đứt, các nhóm bên của axit amin trƣớc ẩn ở phía trong thì bây giờ xuất hiện ra ngoài.Các mạch polymer bị duỗi ra, gần nhau, tiếp xúc với nhau và liên kết với nhau thành mạng lƣới không gian ba chiều mà mỗi vị trí tiếp xúc mạch là một nút. Các phần còn lại hình thành mạng lƣới không gian vô định hình, rắn, trong đó có chứa đầy pha phân tán là nƣớc. Khi nồng độ tăng thì khả năng gel hóa tăng vì số những vị trí tiếp xúc để tạo ra nút mạng lƣới tăng lên. Nồng độ protein càng lớn thì các hạt tiếp xúc trực tiếp không qua một lớp nào của môi trƣờng phân tán và khối gel càng dề vì ở những vị trí đặc biệt ở đầu nút. Nút mạng lƣới có thể tạo ra do tƣơng tác giữa các nhóm ƣa béo. Khi các nhóm này gần nhau, tƣơng tác với nhau thì hình thành ra các liên kết ƣa béo, lúc này thì cá phân tử nƣớc bao quanh chúng bị đẩy ra và chúng có khuynh hƣớng nhƣ tụ lại. Nhóm 5 7 PHƢƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL Tƣơng tác ƣa béo đƣợc tăng cƣờng khi tăng nhiệt độ, làm các mạch polypeptit xít lại gần nhau hơn do đó khối gel cứng hơn. Nút mạng lƣới cũng có thể tạo ra do cá liên kết hydro giữa các peptit với nhau. Nhiệt đọ càng thấp thì các liên kết hydro càng đƣợc tăng cƣờng và củng cố vì càng có điều kiện để tạo ra nhiều cầu hydro. Liên kết hydro là liên kết yếu, tạo ra một độ linh động nào đó giữa các phân tử đối với nhau, do đó làm cho gel có một đọ dẻo nhất định. Các mắt trong gel gelatin chủ yếu là do các liên kết hydro. Khi gia nhiệt các liên kết hydro bị đứt và gel sẽ nóng chảy ra.khi đẻ nguội liên két tái hợp và gel lại hình thành. Tham gia tạo ra các nút lƣới trong gel cũng có thể do các liên kết tĩnh điện, liên kết cầu nối giữa các nhóm tĩnh điện ngƣợc dấu hoặc do liên kết giữa các nhóm tĩnh điện cùng dấu qua các ion đa hóa trị nhƣ ion canxi chẳng hạn. Còn các mắt lƣới còn có thể do các liên kết đissulfua tạo nên. Trong trƣờng hợp này sẽ tạo cho gel có tính bất thuận nghịch bởi nhiệt, rất chắc và bền. Các protein cũng có thể tạo gel bằng cách cho tƣơng tác với các chất đồng tạo gel nhƣ các polysacarit, làm thành cầu nối giữa các hạt do đó gel tạo ra có độ cứng và độ đàn hồi cao hơn. Cũng có thể them các chất alginate hay pectinat tích điện âm và gelatin tích điên dƣơng để tạo ra tƣơng tác ion không dặc hiệu giữa các chuỗi peptit do đó sẽ tạo cho gel có nhiệt đọ nóng chảy cao (800C). Khi đi từ dung dịch protein, các giai đoạn đầu của quá trình tạo gel bằng nhiệt có thể nhƣ sau: 1/ phân li thuận nghịch cấu trúc bậc bốn thành các đơn vị hoặc monomer. 2/ biến tính không thuận nghịch các cấu trúc bậc hai và ba (sự giãn mạch vẫn cò là từng phần): Nhóm 5 8 PHƢƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL Trong đó -PN: protein tự nhiên -PD: protein đã bị biến tính -n: số đã biết IV. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO GEL 4.1.Kiểu protein: Protein cơ ở các vị trí khác nhau, khi tạo gel cho cấu trúc khác nhau. Chẳng hạn, gel từ myosin ở cơ ức gà độ bền cao hơn ở cơ đùi gà. Gel từ myosin cơ thịt đỏ có cấu trúc tốt hơn cỏ thịt trắng. 4.2.Nồng độ protein: quyết định độ bền và khả năng giữ nƣớc của gel. Nồng độ protein càng cao, gel càng cứng và bền.nếu nồng độ quá thấp, có khả năng gel không hình thành 4.3.Nhiệt độ: nhiệt độ thấp → tạo nhiều liên kết hydro ⇒ gel bền hơn. 4.4.Các yếu tố khác – Axit hóa hoặc kiềm hóa nhẹ → pH ≈ pI ⇒ gel tạo thành chắc hơn. – Các chất đồng tạo gel nhƣ các polysaccharide làm cầu nối giữa các hạt ⇒ gel có độ cứng và độ đàn hồi cao hơn. Nhóm 5 9 PHƢƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL V. ỨNG DỤNG CẤU TRÚC GEL TRONG SẢN PHẨM THỰC PHẨM Có rất nhiều sản phẩm thực phẩm có cấu trúc gel, đƣợc sản xuất từ nhiều loại nguyên liệu khác nhau nhƣ thịt cá sữa… làm cho các sản phẩm này tăng cao về khả năng hấp thụ của cơ thể, về tính chất cảm quan,… 5.1.Sản xuất phomat từ nguyên liệu sữa Sự đông tụ sữa bằng renin là quan trọng nhất, đây là quá trình tạo cấu trúc gel cho sản phẩm.kết quả của quá trình này là sự đông tụ tạo thành canxi paracaseinat –dƣới dạng gel. 5.2.Sản xuất giò lụa Gel protein từ thịt Khả năng tạo gel bởi nhiệt của các protein myofibril (tơ cơ), thêm sự có mặt của muối trung tính. Nhóm 5 10 PHƢƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL 5.3.Sản xuất đậu hủ Gel từ protein đậu nành, tạo cấu trúc gel đặc trƣng nhờ nƣớc chua tự nhiên, muối MgCl2, CaCl2, CaSO4, axit lactic, axit acetic… Nhóm 5 11 PHƢƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL VI. CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 1. Điền vào ô trống: Khi các protein bị biếntính tập hợp lại thành một mạng lƣới không gian…………………..thì hiện tƣợng đó đƣợc gọi là sự tạo gel. A. Hổn độn B. Có trật tự C. 3 chiều D. Không trật tự 2. Nút mạng lƣới đƣợc tạo ra do các liên kết hydro giữa các gốc aa với nhau giúp cho gel có dặc điểm gì? A. Khối gel trở nên cứng hơn C. Gel có một độ dẻo nhất định B. Gel rất chắc và bền D. Gel mềm hơn 3. Gel từ myosin cơ thịt đỏ và cơ thịt trắng thì cái nào có cấu trúc tốt hơn? A. Thịt đỏ B. Thịt trắng 4. Nồng độ của protein có ảnh hƣởng gì trong quá trình tạo gel? A. Quyết định đến dộ bền C. A, B đều đúng B. Khả năng giữ nƣớc của gel D. A, B điều sai 5. Đố với gel hình thành nhờ liên kết hydro thì ở nhiệt độ nào gel bền hơn? A. Thấp B. Cao 6. Các nút mạng lƣới đƣợc tạo ra do tƣơng tác kỵ nƣớc (ƣa béo) giúp cho các polypeptide? A. Cách xa nhau hơn Nhóm 5 C. Tách rời nhau ra 12 PHƢƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL B. xít lại gần nhau hơn D. Tất cả đều sai 7. Các mắt lƣới đƣợc tao ra do các liên kết disulfua giúp cho gel có đặc điểm gì? A. Cứng hơn C. Dẻo hơn B. Chắc hơn D. Chắc và bền 8. Việc them muối của các ion đa hóa trị (Ca2+) có tác dụng gì? Nhóm 5 A. Tăng tốc độ tạo gel C. Tăng độ dẻo cho gel B. Tăng độ cứng cho gel D. cả A, B đều đúng 13 PHƢƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lê Ngọc Tú(chủ biên), Bùi Đức Hợi, Lƣu Duẩn, Ngô Hữu Hợp, Dặng Thị Thu, Nguyễn Trọng Cẩn – Hóa học thực phẩm – nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật - Hà Nội – 2013. 2. Lê Ngọc Tú (chủ biên), Lƣu Duẩn, Đặng Thị Thu, Lê Thị Cúc, Lâm Xuân Thanh, Phạm Thu Thùy – Biến hình sinh học các sản phẩm từ hạt – Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật - Hà Nội – 2000. 3. Lâm Xuân Thanh – Giáo trình công nghệ các sản phẩm sữa – nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật – Hà Nội. 4. Lê Văn Hoàng – Cá thịt và chế biến công nghiệp – Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật – Hà Nội – 2004. Nhóm 5 14