Tài liệu Các tính chất, chức năng của protein ảnh hưởng đến chất lượng của bánh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM    BÁO CÁO TIỂU LUẬN CÁC TÍNH CHẤT CHỨC NĂNG CỦA PROTEIN ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG BÁNH Môn học: Công nghệ sản xuất Đường, Bánh, Kẹo GVHD: Hồ Xuân Hương SVTH: MSSV: Thành phố Hồ Chí Minh,ngày 08 tháng 03 năm 2013 Các tính chất, chức năng của protein ảnh hưởng đến chất lượng của bánh I. KHÁI QUÁT CHUNG.............................................................................................................3 1. Protein là gì?.............................................................................................................................3 2. Cấu tạo phân tử protein............................................................................................................3 2.1. Thành phần nguyên tố của protein...........................................................................................3 2.2. Đơn vị cấu tạo cơ sở của protein..............................................................................................3 2.3. Các bậc cấu trúc của protein.....................................................................................................3 3. Vai trò của protein trong công nghệ thực phẩm.......................................................................3 II. TÍNH CHẤT CHỨC NĂNG PROTEIN ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG BÁNH........3 1. Protein trong bánh....................................................................................................................3 1.1. Protein trong nguyên liệu chính – bột mì.................................................................................3 1.2. Protein trong một số nguyên liệu khác.....................................................................................3 2. Ảnh hưởng của protein đến chất lượng bánh...........................................................................3 2.1. Tạo mạng gel............................................................................................................................3 2.2. Hút nước, trương nở và tạo bột nhào dai dẻo, đàn hồi.............................................................3 2.3. Giữ khí và tạo có cấu trúc, hình dạng cho sản phẩm................................................................3 2.4. Làm bền các nhũ tương bánh...................................................................................................3 2.5. Tạo bọt trong khối bột nhào.....................................................................................................3 2.6. Tăng chất lượng dinh dưỡng sản phẩm....................................................................................3 2.7. Tạo màu sắc đặc trưng cho sản phẩm.......................................................................................3 3. Ứng dụng trong các sản phẩm bánh.........................................................................................3 KẾT LUẬN.....................................................................................................................................3 GVHD: Hồ Xuân Hương Page 2 Các tính chất, chức năng của protein ảnh hưởng đến chất lượng của bánh MỞ ĐẦU Loài người biết làm bánh từ thời trung cổ,những chiếc bánh đầu tiên được sản xuất ra từ nước Anh.Những chiếc bánh đầu tiên được làm ra chỉ từ một số ít nguyên liệu như: bột mì, muối và nước. Vào thời ấy, làm bánh là một công việc nặng nhọc và việc ăn bánh cũng không dễ dàng, bánh muốn ăn được phải ngâm vào các loại thức uống như trà, sữa, nước, … hoặc súp cho mềm mới dùng được. Người Việt Nam biết đến bánh biscuit khi người Pháp mang chúng đến nước ta trong chiến tranh vào khoảng cuối thế kỷ thứ 19. Ngày nay, nguyên liệu dùng sản xuất bánh rất phong phú và bánh là một mặt hàng có giá trị cao về mặt dinh dưỡng và cung cấp nhiều nănglượng. Những năm gần đây, ngành bánh Việt Nam phát triển rực rỡ, không chỉ nhiều về số lượng mà còn phong phú về mẫu mã, giá thành cũng như chất lượng. Bánh ngày nay, được sử dụng như một loại thức ăn cơ bản trong các bữa ăn, bánh được xem như một thực phẩm tăng cường dinh dưỡng và đặc biệt bánh còn được dùng làm quà biếu vào những dịp Lễ, Tết. Để có một sản phẩm bánh đạt các yêu cầu chất lượng về giá trị dinh dưỡng, giá trị cảm quan, … đòi hỏi phải qua nhiều công đoạn, quá trình phức tạp và yêu cầu tỉ mỉ. Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm bánh trong đó nguyên liệu đóng một vai trò hêt sức quan trọng. Hiện nay, các loại bánh thường được làm chủ yếu từ bột mì bởi khả năng tạo ra cấu trúc gluten có tính chất đặc biệt tạo ra bánh đặc trưng. Cấu trúc phân tử protein có ảnh hưởng tới chất lượng gluten, chất lượng của gluten ảnh hưởng quyết định tới chất lượng của bánh. Vì vậy, để tìm hiểu rõ hơn các ảnh hưởng của protein đến chất lượng sản phẩm bánh nhóm em thực hiện đề tài: “ Các tính chất, chức năng của protein ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm bánh”. Em mong nhận lời nhận xét của cô và em cảm ơn cô đã hướng dẫn tận tình trong quá trình thực hiện đề tài. GVHD: Hồ Xuân Hương Page 3 Các tính chất, chức năng của protein ảnh hưởng đến chất lượng của bánh I. KHÁI QUÁT CHUNG 1. Protein là gì?  Protein được bắt nguồn từ “proteios” theo tiếng Hylap có nghĩa là quan trọng nhất.  Protein là các polymer, phân tử lượng lớn chủ yếu gồm L-α amino acid kết hợp với nhau bằng liên kết peptit tạo thành chuỗi polypeptit. 2. Cấu tạo phân tử protein 2.1. Thành phần nguyên tố của protein Tất cả các protein đều chứa các nguyên tố C, H, O, N. Một số còn có chứa một lượng nhó. Tỉ lệ phần trăm khối lượng các nguyên tố trong phân tử protein như sau:      C: 50 – 55% H: 6.5 – 7.3% O: 21 – 24% N : 15 – 18% S: 0 – 0.24% Ngoài các nguyên tố trên,một số protein còn chứa một lượng rất nhỏ các nguyên tố khác như: P, Fe, Zn, Cu, Mn, Ca,… 2.2. Đơn vị cấu tạo cơ sở của protein Amino axit là cấu tử cơ bản của protein. Amino axit là những hợp chất hữu cơ mạch thẳng hoặc mạch vòng trong phân tử có chứa ít nhất một nhóm amin (- NH2) và một nhóm cacboxy (- COOH). Các amino axit thường gặp trong protein (trong tự nhiên) là những L-α-amino axit. Công thức cấu tạo tổng quát của amino axit: R: được gọi là mạch bên hay là nhóm bên, các amino axit chỉ khác nhau ở mạch R. Đa số các protein đều được cấu tạo từ 20 L-α-amino axit và 2 amit tương ứng. 2.3. Các bậc cấu trúc của protein  Cấu trúc bậc một: Các amino axit nối với nhau bởi liên kết peptit hình thành nên chuỗi polypeptide. Đầu mạch polypeptide là nhóm amin của amino axit thứ nhất và cuối mạch là nhóm carboxyl của amino axit cuối cùng. Cấu trúc bậc một của protein thực chất là trình tự sắp xếp của các GVHD: Hồ Xuân Hương Page 4 Các tính chất, chức năng của protein ảnh hưởng đến chất lượng của bánh amino axit trên chuỗi polypeptide. Cấu trúc bậc một của protein có vai trò tối quan trọng vì trình tự các amino axit trên chuỗi polypeptide sẽ thể hiện tương tác giữa các phần trong chuỗi polypeptide, từ đó tạo nên hình dạng lập thể của protein và do đó quyết định tính chất cũng như vai trò của protein. Sự sai lệch trong trình tự sắp xếp của các amino axit có thể dẫn đến sự biến đổi cấu trúc và tính chất của protein.  Cấu trúc bậc hai: Là sự sắp xếp đều đặn các chuỗi polypeptide trong không gian. Chuỗi polypeptide thường không ở dạng thẳng mà xoắn lại tạo nên cấu trúc xoắn α và cấu trúc nếp gấp β, được cố định bởi các liên kết hyđro giữa những amino axit ở gần nhau. Các protein sợi như keratin, collagen... (có trong lông, tóc, móng, sừng)gồm nhiều xoắn α, trong khi các protein cầu có nhiều nếp gấp β hơn.  Cấu trúc bậc ba: Các xoắn α và phiến gấp nếp β có thể cuộn lại với nhau thành từng búi có hình dạng lập thể đặc trưng cho từng loại protein. Cấu trúc không gian này có vai trò quyết định đối với hoạt tính và chức năng của protein. Cấu trúc này lại đặc biệt phụ thuộc vào tính chất của nhóm -R trong các mạch polypeptide. Chẳng hạn nhóm -R của cysteine có khả năng tạo cầu đisulfur (-S-S-), nhóm -R của proline cản trở việc hình thành xoắn, từ đó vị trí của chúng sẽ xác định điểm gấp, hay những nhóm -R ưa nước thì nằm phía ngoài phân tử, còn các nhóm kị nước thì chui vào bên trong phân tử... Các liên kết yếu hơn như liên kết hydro hay điện hóa trị có ở giữa các nhóm -R có điện tích trái dấu.  Cấu trúc bậc bốn: Kết hợp của các chuỗi có cấu trúc bậc 3 trong phân tử protein. Những phân tử protein có cấu trúc từ 2 hay nhiều chuỗi protein hình cầu, tương tác với nhau sắp xếp trong không gian tạo nên cấu trúc bậc 4. 3. Vai trò của protein trong công nghệ thực phẩm Protein là chất có khả năng tạo cấu trúc, tạo hình khối, tạo trạng thái cho các sản phẩm thực phẩm:         Tạo cấu trúc gel cho sản phẩm Giữ kết cấu, giữ khí, tạo độ xốp Tạo độ bền của bọt trong bia Tạo hình khối cho phomai Tạo màng bao Tương tác với đường tạo hương và màu cho sản phẩm Kết hợp với polyphenol tạo hương đặc trưng cho trà Cố định mùi, giữ hương Protein còn gián tiếp tạo ra chất lượng cho các sản phẩm thực phẩm. GVHD: Hồ Xuân Hương Page 5 Các tính chất, chức năng của protein ảnh hưởng đến chất lượng của bánh II. TÍNH CHẤT CHỨC NĂNG PROTEIN ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG BÁNH 1. Protein trong bánh. Protein có vai trò rất quan trọng trong quá trình hình thành nên một sản phẩm bánh. Protein trong bánh có nguồn gốc từ các loại nguyên liệu sử dụng trong công thức bánh, chúng có trong nguyên liệu chính là bột mì hoặc là từ các nguyên liệu phụ (sữa, trứng…). 1.1. Protein trong nguyên liệu chính – bột mì. Hàm lượng protein trong các bột mì khác nhau thì không giống nhau. Hàm lượng protein tăng dần từ hạng bột cao đến bột hạng thấp nhưng về mặt dinh dưỡng thì protein trong bột hạng cao có giá trị cao hơn. Protein của bột mì được chia làm 4 nhóm:     Albumin: hoà tan trong nước . Globulin: hoà tan trong dung dịch muối trung tính. Gliadin ( còn có tên là Prolamin): hoà tan trong dung dịch rượu 60-80%. Glutenin: hòa tan trong dung dịch kiềm yếu 0,2% . Trong 4 loại nói trên thì hàm lượng Anbumin và Globulin chiếm khoảng 20%, còn 80% là Gliadin và Glutenlin, và tỉ lệ hai loại protein này trong bột mì là tương đương nhau.  Gliadin: được chia ra làm 4 loại α, β, γ (khối lượng từ 30.000- 45.000 Đalton ) và ω ( khối lượng từ 60.000 - 80.000 Đalton). Các gliadin thường tồn tại dạng đơn hình. Trong α, β, γ -gliadin thì 30 amino axit đầu đều giống nhau trong đó 20 amino axit đầu tiên tạo thành peptide ưa béo được mở đầu bằng lisin, tiếp tục bằng amino axit ưa béo và kết thúc bằng gốc alanin. Ngoài ra các cầu sulfua làm cho cấu trúc bậc III chặt hơn. Còn ω gliadin lại chứa rất ít ( hầu như không có ) các amino axit chứa lưu huỳnh nên trong nó hầu như không có cầu sulfua (trong chủ yếu là glutamin và prolin chiếm trên 75%)  Glutelin: có tính đa hình mạnh mẽ vì có xu hướng tự liên kết với nhau bằng các tương tác ưu béo, liên kết hydro, cầu sulfua. Glutenin được cấu tạo từ 25 dưới đơn vị được chia ra làm 3 nhóm : A, B, C. Các dưới đơn vị này kết hợp với nhau bằng liên kết hydro, tương tác ưa béo, cầu sulfua. Khi các glutenin liên hợp lại tạo thành sợi, ngâm nước thì tạo thành màng mỏng, đàn hồi, chịu kéo căng . Tính chất này càng tăng khi cường độ tương tác và số lượng tương tác giữa các chuỗi protein càng tăng. Khi có một ít tác nhân oxi hoá, chất lượng bột nhào cũng tăng. Điều đó chứng tỏ cầu sulfua có vai trò rất quan trọng . Hai protein Gliadin và Glutenlin không hòa tan trong nước mà khi nhào với nước thì trương lên tạo thành một khối dẻo đàn hồi gọi là gluten. Hầu hết các loại ngũ cốc trong thành phần chủ yếu là tinh bột và không có gluten. Chính nhờ có gluten mà bột mì có tính chất như tạo ra độ nở, bông xốp, dai, giãn của các sản phẩm như bánh mì, bánh ngọt, mì ăn liền... và vì thế trở thành thành phần nguyện liệu chính quyết định đến tính chất của các loại sản phẩm trong ngành công nghiệp này. Loại lúa mì khác nhau thì lượng gluten khác nhau. Đối với lúa mì bình thường thì lượng gluten tươi chiếm khoảng 20 25% khối lượng hạt. Gluten màu sáng xám, đàn hồi, độ giãn đứt cao. GVHD: Hồ Xuân Hương Page 6 Các tính chất, chức năng của protein ảnh hưởng đến chất lượng của bánh Thành phần hóa học của gluten phụ thuộc loại giống và chất lượng lúa mì. Trung bình trong gluten sấy khô chứa khoảng 85% protein, 2-3 % chất béo, 2% chất khoáng, còn lại khoảng 10-12% các chất gluxit.  Để đánh giá chất lượng gluten người ta dùng các chỉ số sau:  Màu sắc: Gluten tốt có màu sáng đôi khi xám hoặc hơi vàng, gluten xấu thì màu xám.  Khả năng hút nước của gluten: Nếu khả năng hút nước của gluten cao thì là gluten tốt vì vậy sau khi xác định gluten tươi phải xác định lượng gluten khô. Bình thường gluten tươi chứa 65¸75% nước.  Độ đàn hồi: Là tính chất rất quan trọng của gluten. Nó thể hiện khả năng giữ khí của bột.  Độ căng đứt: Cũng đặc trưng cho khả năng giữ khí của bột.  Sự thay đổi thể tích gluten khi nướng: Là chỉ số quan trọng đặc trưng độ nở của gluten.  Các yếu tố có thể thay đổi tính chất vật lý của gluten.  Nhiệt độ: Nếu giảm nhiệt độ nhào thì Gluten trở nên chặt hơn, tăng nhiệt độ nhào thì Gluten nở nhanh nhưng khả năng giữ khí kém và bánh ít nở hơn. Nhiệt độ mà gluten trương nở triệt để nhất là 40oC.  Muối ăn: có tác dụng làm cho Gluten chặt lại và tăng khả năng hút nước lên, cường độ thủy phân protein giảm đi rõ rệt.  Cường độ nhào:có tác dụng làm tăng quá trình tạo hình Gluten nhưng làm giảm khả năng giữ khí của Gluten.  Axit Ascorbis, Kali bromat, peroxyt và một số chất oxy hóa khác: có tác dụng làm cho Gluten chặt hơn.  Chất khử: có tác dụng hạn chế sự phát triển của mạng gluten. 1.2. Protein trong một số nguyên liệu khác Trong sản xuất bánh để tăng giá trị cảm quan, giá trị dinh dưỡng của sản phẩm bánh người ta thường bổ sung các nguyên liệu giàu protein như sữa, trứng,… Protein trong trứng,sữa được sử dụng như chất kết dính chất béo và tạo hương vị trong các sản phẩm bánh ít chất béo, tạo cấu trúc và vị ngon trong các sản phẩm bánh (bánh mì, bánh ngọt, bánh quy giòn, và lớp vỏ bánh pizza).  Sữa Hàm lượng protein của các loại sữa không chênh lệch nhiều, chúng thường nằm trong giới hạn 3.0-4.6%. Riêng đối với sữa bò hàm lượng protein khoảng 3.3-3.5%. Các protein của sữa là những protein hoàn thiện. Trong thành phần protein của sữa có đến 19 loại amin axit khác nhau, trong đó có đầy đủ các acid amin. Trong sữa có 3 loại protein chủ yếu: Casein chiếm khoảng 80%, lactalbumin chiếm 12% và lactoglobulin chiếm 6% trong toàn bộ lượng protein có trong sữa và còn một vài loại protein khác nhưng lượng không đáng kể.  Trứng GVHD: Hồ Xuân Hương Page 7 Các tính chất, chức năng của protein ảnh hưởng đến chất lượng của bánh Protein trong trứng rất hoàn hảo còn được gọi là protein lý tưởng.Tính bổ dưỡng toàn phần này được chứng minh bằng giá trị sinh học của trứng, nghĩa là lấy lượng nitrogen của protein tăng cân (sinh cơ) chia cho lượng nitrogen của protein trứng được ăn vào sẽ có tỉ số bằng 1, tức là ăn bao nhiêu protein của trứng vào thì sẽ biến bấy nhiêu thành protein cơ thể. Lấy tỉ số này nhân với 100 ta sẽ có giá trị sinh học của trứng là 100, trong khi của các thực phẩm khác luôn thấp hơn. Protein của lòng đỏ trứng chủ yếu thuộc loại đơn giản và ở trạng thái hòa tan; Còn Protein của lòng trắng chủ yếu là Albumin và cũng có thành phần các amino axit tương đối toàn diện. Trong các sản phẩm bánh thì người ta thường bổ sung lòng trắng trứng hỗ trợ quá trình tạo bọt. Thành phần hóa học của lòng trắng trứng bao gồm: Thành phần Tỷ lệ (%) Ovoalbumine 58.4 Ovomucoide 14.1 Ovomucine 2.0 Ovoconalbumine 13.2 Ovoglobuline 11.9 2. Ảnh hưởng của protein đến chất lượng bánh 2.1. Tạo mạng gel Khi các phân tử protein bị biến tính tập hợp lại thành một mạng lưới không gian có trật tự thì hiện tượng đó được gọi là sự tạo gel. Polymer-polymer và polymer dung môi tương tác cũng như lực hút và lực đẩy được cân bằng nhờ vậy mà một hệ thống có trật tự được hình thành (Schmidt, 1981). Cần phân biệt các hiện tượng tương tự như sự tạo gel, với cùng một đặc điểm chung là làm giảm mức độ phân tán của dung dịch. Khi các phân tử protein bị biến tính tập hợp lại thành một mạng lưới không gian có trật tự gọi là sự tạo gel protein như sự liên hợp (association), tập hợp (aggregation), sự kết tủa (precipitation), sự kết tụ (floculation) và sự đông tụ (coagulation).  Cơ chế tạo gel của protein trong bánh Cơ chế và các tương tác có quan hệ đến việc hình thành mạng protein ba chiều đặc trưng cho gel hiện chưa hoàn toàn rõ ràng. Nhiều nghiên cứu đã chỉ rõ rằng cần phải có giai đoạn biến tính và giãn mạch xảy ra trước giai đoạn tương tác trật tự giữa protein – protein và tập hợp phân tử. Khi protein bị biến tính các cấu trúc bậc cao bị phá huỷ, liên kết giữa các phần tử bị đứt, các nhóm bên của amino axit trước ẩn ở phía trong thì bây giờ xuất hiện ra ngoài. Các mạch polypeptit bị duỗi ra, gần nhau, tiếp xúc với nhau và liên kết lại với nhau thành mạng lưới không gian ba chiều mà mỗi vị trí tiếp xúc của mạch là một nút. Các phần còn lại hình thành mạng lưới không gian vô định hình, rắn, trong đó có chứa đầy pha phân tán là nước. Khi nồng độ tăng thì khả năng gel hoá tăng vì số những vị trí tiếp xúc để tạo ra nút mạng lưới tăng lên. Nồng độ protein càng lớn thì các hạt tiếp xúc trực tiếp không qua một lớp GVHD: Hồ Xuân Hương Page 8 Các tính chất, chức năng của protein ảnh hưởng đến chất lượng của bánh nào của của môi trường phân tán và khối gel càng dề vì ở những vị trí đặc biệt ở đầu mút, những góc cạnh các yếu tố bền dễ bị mất do đó dễ tạo ra nút mạng lưới.  Các nút mạng lưới có thể tạo ra do:  Liên kết disulfua Theo thành phần protein, gluten có các amino axit chứa nhóm -SH (sistein) tạo giữa các nhánh và cuộn lại thành cấu trúc hình cầu, protein chặt lại làm cho bột có cấu trúc vững chắc. Nếu trong phân tử càng ít nhóm -SH và càng nhiều nhóm -S-S- thì chất lượng gluten tốt có nghĩa là nếu tỷ lệ mối liên kết disulfua trội hơn nghĩa là protein có cấu trúc bậc ba và bậc bốn nhiều hơn thì gluten của bột chặt hơn , sức căng lớn hơn, chất lượng bánh tốt hơn. Như vậy chất oxi hoá sẽ chuyển liên kết -SH thành liên kết -S-S- giúp tạo cho khối bột nhào có cấu trúc gel chắc chắn và dẻo mịn.  Tương tác giữa các nhóm ưa béo Khi các nhóm này gần nhau, tương tác với nhau thì hình thành ra liên kết ưa béo, lúc này các phân tử nước bao quanh chúng bị đẩy ra và chúng có khuynh hướng như tụ lại. Tương tác ưa béo được tăng cường khi tăng nhiệt độ, làm các mạch polypeptit sít lại với nhau hơn do đó làm cho khối gel cứng hơn.  Liên kết hydro giữa các nhóm peptit với nhau, giữa các nhóm – OH của serin, treonin hoặc tirozin với các nhóm – COOH của glutamic hoặc của aspactic. 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 độ dẻo nhất định.  Liên kết tĩnh điện, liên kết cầu nối giữa các nhóm tích điện ngược dấu. Khả năng tạo gel của protein được sử dụng để tạo độ cứng, độ đàn hồi, cải biến khả năng hấp thụ nước, tạo độ dầy, tạo lực liên kết (bán dính) giữa các tiểu phần cũng như làm bền bọt trong các sản phẩm bánh. Người ta cũng thường thêm caraghenat polysulfat (tích điện âm) vào sữa (pH của sữa) để tạo ra ion tương tác đặc hiệu với vùng tích điện dương casein K. Vì thế mà các mixen casein có thể được chứa trong các gel caraghenat. Khối gel mới tạo thành còn chứa một lượng lớn nước ở phía trong. Nhiều gel có thể chứa tới 98% nước. Ngoài lớp nước hydrat hoá liên kết chặt chẽ với các nhóm có cực của chuỗi protein, còn co nước ở dạng dng môi tự do. Người ta nhận thấy, mặc dù nước bị nhốt này có tính chất giống như nước của một dung dịch muối loãng được giữ bằng lực vật lý, vẫn không thể bị đầy ra một cách dễ dàng. Có thể là khi tạo gel đã tạo ra một cái bẫy để nhốt nước. Hoặc cũng có thể các lỗ của mạng lưới protein giữ được nước dạng mao quản. Khi đi từ dung dịch nước protein, các giai đoạn đầu của quá trình tạo gel bằng nhiệt có thể như sau (phương trình (*)): 1/ Phân li thuận nghịch cấu trúc bậc bốn thành các dưới đơn vị hoặc monomer. GVHD: Hồ Xuân Hương Page 9 Các tính chất, chức năng của protein ảnh hưởng đến chất lượng của bánh 2/ Biến tính không thuận nghịch các cấu trúc bậc hai và ba (sự giãn mạch vẫn còn là từng phần). (PN)n ↔ nPN → nPD (*) Trong đó PN – protein tự nhiên; PD – Protein đã bị biến tính; n - số đã biết. Người ta thấy, trạng thái gel cuối cùng tương ứng với các tập hợp protein từng phần bị biến tính (PD)x , (x  n) nên có thể là phương trình (**) hoặc (***): Phần đầu của phương trình (**) là phản ứng kết tủa, phần thứ hai của phương trình (**) là phản ứng đông tụ khô. Trong điều kiện thuận lợi cho biến tính hơn là cho tập hợp (protein mang điện tích lớn ở pH thấp hoặc cao, lực ion rất yếu, có mặt số ion, có mặt các tác nhân phân ly như: ure, guanidin, các chất tẩy rửa) thì sự đun nóng sẽ làm xảy ra phản ứng theo phương trình (***). Giai đoạn tập hợp càng chậm so với giai đoạn biến tính thì càng có điều kiện để các mạch polypeptit đã được giãn mạch ra từng phần, sẽ có trật tự, đồng đều, trơn, trương mạnh, rất đàn hồi và trong suốt; gel bền, không bị co tách dịch. Ngược lại các gel được tạo thành từ các tiểu phần protein có tập hợp thô sẽ đục, ít đàn hồi và đặc biệt không bền (gel bị co và dễ chảy dịch). Sự giãn mạch các phân tử protein sẽ làm xuất hiện các nhóm phản ứng nhất là các nhóm kỵ nước (ưa béo) của protein hình cầu. Do đó các tương tác kỵ nước giữa protein – protein sẽ thuận lợi và là nguyên nhân chính của việc tạo tập hợp liên tục. Các protein có khối lượng phân tử cao và có tỷ lệ phần trăm axit amin kỵ nước cao sẽ tạo gel có mạng lưới chắc. Khi ở nhiệt độ cao các tương tác ưa béo sẽ thuận lợi trong khi đó sự hình thành các liên kết hydro lại dễ dàng khi làm lạnh. Sự gia nhiệt cũng có thể làm phơi bày các nhóm – SH ở bên trong, do đó xúc tiến việc hình thành hoặc trao đổi các cầu đisulfua. Khi có mặt nhiều nhóm – SH và –S-S - sẽ tăng cường hệ thống mạng giữa các phân tử và gel tạo ra bền với nhiệt. Các cầu canxi lam cho gel có độ cứng và độ bền tốt hơn. Vùng pH thuận lợi cho sự tạo gel sẽ được mở rộng cùng với sự tăng nồng độ protein. Vì khi ở nồng độ protein cao thì các liên kết ưa béo và liên kết đisulfua có điều kiện để tạo thành sẽ bù trừ lại các lực đẩy tĩnh điện cảm ứng vốn do protein tích điện cao sinh ra. Ở điểm đẳng điện do vắng mặt các lực đẩy nên gel tạo ta kém phồng, ngậm ít nước và cứng. Các protein có tỷ lệ axit amin ưa béo cao (trên 31,5% số phân tử) như hemoglobin, ovalbumin, sẽ có vùng pH tạo gel thay đổi phụ thuộc vào nồng độ protein. Trái lại các protein có phần trăm các axit amin ưa béo thấp (22÷31%) như  - globulin, serumalbumin, gelatin và protein của đậu tương… thì lại không thay đổi pH tạo gel khi nồng độ protein thay đổi.  Yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo gel.  Nhiệt độ: nhiệt độ thấp → tạo nhiều liên kết hydro ⇒ gel bền hơn.  Axit hóa hoặc kiềm hóa nhẹ→ pH ≈ pI ⇒ gel tạo thành chắc hơn. GVHD: Hồ Xuân Hương Page 10 Các tính chất, chức năng của protein ảnh hưởng đến chất lượng của bánh  Các chất đồng tạo gel như các polysaccharide làm cầu nối giữa các hạt ⇒ gel có độ cứng và độ đàn hồi cao hơn 2.2. Hút nước, trương nở và tạo bột nhào dai dẻo, đàn hồi. Khi nhào bột mì với nước gliadin và glutenin kết hợp với nhau sẽ trương nở tạo thành một khối dẻo đàn hồi gọi là gluten. Gluten có khả năng hút nước tốt (Hút nước gấp 2 lần trọng lượng của nó). Các protein của gluten bột mì có khả năng tạo hình, tạo bột nhão có tính cố kết, dẻo, và giữ khí đế khi gia nhiệt hình thành cấu trúc xốp cho bánh mì. Mạng gluten phân bố đều trong khối bột nhào, mạng này vừa dai, vừa đàn hồi, có tác dụng giữ khí làm khối bột nhào nở. Nếu trong phân tử càng nhiều nhóm -S-S- thì chất lượng gluten tốt, tạo bột nhào càng dai dẻo, cấu trúc chặt hơn , sức căng lớn hơn, chất lượng bánh tốt hơn Trong quá trình nhào và nhồi bột, các sợi gluten này sẽ trở nên dài hơn, dẻo dai và khỏe hơn, biến hỗn hợp bột từ một “đống lổn nhổn” bột và nước ban đầu thành một khối bột nhào dẻo mịn và đàn hồi. 2.3. Giữ khí và tạo có cấu trúc, hình dạng cho sản phẩm. Trong công nghệ sản xuất bánh khả năng giữ khí của bột nhào có ảnh hưởng quyết định đến sự hình thành cấu trúc và hình dạng cho sản phẩm. Ở giai đoạn lên men bột mì nấm men sẽ chuyển hoá đường có trong bột mì thành cồn và CO2 theophương trình phản ứng sau: Chính CO2 sẽ là tác nhân làm bánh mì nở, khí CO2 được tạo thành sẽ bị giữ lại trong các mạng gluten vững chắc. Khi nướng bánh mì ở nhiệt độ cao CO 2 sẽ tăng thể tích, mạng gluten sẽ căng ra và tạo thành những túi chứa CO 2. Khi nhiệt cao hơn CO2 sẽ thoát ra khỏi túi chứa nó và tạo ra những lỗ xốp trong bánh. Kết quả là bánh có độ xốp, độ xốp và cấu trúc của bánh phụ thuộc vào khả năng giữ khí của mạng gluten.Quá trình này góp phần hình thành cấu trúc và hình dạng cho sản phẩm. Gluten của bột mì chất lượng cao thì sẽ tạo được mạng gluten vững chắc giúp giữ khí tốt, bánh sẽ xốp, dòn, dai. Còn gluten của bột mì chất lượng thấp hơn sẽ tạo mạng gluten yếu hơn nên có khả năng giữ khí kém hơn, bánh sẽ ít xốp, ít dòn hơn. 2.4. Làm bền các nhũ tương bánh Các protein có mặt trong nguyên liệu của bánh còn có tác dụng làm bền hệ nhũ tương cho bột nhào. Chẳng hạn với sữa, màng của các cầu béo đóng vai trò chất nhũ hóa tự nhiên và bảo vệ các cầu béo chống lại hiện tượng hợp giọt. Màng này được cấu tạo từ các lớp triglixerit, photpholipit lipoprotein không tan và protein hòa tan được hấp thụ kế tiếp nhau. Trong sữa tươi, lớp protein hòa tan là imunoglobulin. Nếu sữa chưa đồng hóa thì sẽ xảy ra sự gắng gạn các cầu béo và sẽ hình thành kem. Khi đồng hóa độ bền nhũ tương tăng lên do làm giảm kích thước của cầu béo và cũng do các siêu mixen casein được tân tạo ra (do đồng hóa) sẽ thay chỗ các imunoglobulin và được hấp thụ vào trên các cầu béo. Các protein được hấp thụ vào bề mặt liên pha giữa các giọt dầu bị phân tán và pha nước liên tục, sẽ tạo ra những tính chất cơ lý như độ dày, độ nhớt, độ đàn hồi, độ cứng, có tác dụng chống lại sự hợp giọt. Sự ion hóa các axit amin mạch bên của protein(xảy ra tùy theo pH ) cũng sẽ tạo ra lực đẩy tĩnh điện làm cho độ bền của nhũ tương tăng lên Protein nói chung, là những chất làm bền rất bình thường của nhũ tương dầu/ nước.Có thể là do bản chất háo nước GVHD: Hồ Xuân Hương Page 11 Các tính chất, chức năng của protein ảnh hưởng đến chất lượng của bánh của đa số protein nên khi được hấp thụ thì phần lớn nhất của phân tử sẽ nằm về phía “nước” của bề mặt liên pha. 2.5. Tạo bọt trong khối bột nhào Dưới tác động của lực cơ học, pH=8-9 hoặc pH đẳng điện của nó (pH=4-4.5) protein lòng trắng trứng có khả năng tạo bọt tốt nên được ứng dụng trong các loại bánh có cấu trúc nở xốp, kem…Nhưng nếu cường độ và thời gian khuấy quá lớn thì gây ra hiện tượng tập hợp và đông tụ protein từng phần ở bề mặt liên pha không khí/nước. Các phần protein không được hòa tan này sẽ không được hấp thụ trực tiếp vào bề mặt lên pha. Do đó độ nhớt của vách lỏng không đủ để tạo cho bọt một độ bền tốt. Ba nhân tố quan trọng nhất có tác dụng làm bền bọt là:  Có sức căng bề mặt liên pha yếu.  Có độ nhớt của pha lỏng cao.  Có màng mỏng protein được hấp thụ bền và đàn hồi. Các muối cũng có thể ảnh hưởng đến dộ hòa tan, độ nhớt, độ giãn mạch và khả năng tâp hợp của protein. Do đó mà làm thay đổi tính chất tạo bọt, NaCl thường làm tăng độ giãn nở và làm giảm độ bền của bọt do nó làm giãm độ nhớt của protein. Các ion Ca2+ cũng làm tăng độ bền của chúng và tăng khả năng tạo ra các cầu nối giữa các nhóm cacboxyl của protein. Saccharose và các đường khác thường làm giảm sự giãn nở của bọt nhưng lại làm bọt có độ bền tốt hơn vì chúng có khả năng làm tăng độ nhớt chung của bọt. Các glucoprotein của lòng trắng trúng như Ovomucoit, avalbumin có tác dụng làm bền bọt vì chúng có khả năng hấp thụ và giữ nước trong các vách 2.6. Tăng chất lượng dinh dưỡng sản phẩm Protein là thành phần dinh dưỡng quan trọng nhất cấu tạo nên các bộ phận của cơ thể. Chúng có mặt trong thành phần nhân và chất nguyên sinh của các tế bào. Quá trình sống là sự thoái hóa và tái tạo thường xuyên của protein. Trong các sản phẩm bánh để tăng chất lượng dinh dưỡng ngoài thành phần chính là bột mì thì người ta còn bổ sung thêm những nguyên liệu giàu protein như sữa, trứng… 2.7. Tạo màu sắc đặc trưng cho sản phẩm Màu sắc đặc trưng của các sản phẩm bánh được hình thành qua nhiều giai đoạn khác nhau, trong đó có phản ứng thủy phân protein trong nguyên liệu. Thuỷ phân protein tạo ra các hợp chất peptit thấp phân tử nhờ hệ enzym thủy phân proteinaza trong bột mỳ thuỷ phân thành phần protein trong bột mỳ: GVHD: Hồ Xuân Hương Page 12 Các tính chất, chức năng của protein ảnh hưởng đến chất lượng của bánh Các axit amin và peptit thấp phân tử trên được tạo thành trong quá trình thuỷ phân protein sẽ là các nguyên liệu chính cho phản ứng tạo màu Maillard sau này. Ngoài tác khả năng tạo màu sắc, protein còn góp phần giữ chặt các phân tử chất thơm được hình thành từ nguyên liệu qua quá trình chế biến. Trong bánh cũng như trong thực phẩm mùi thơm thường do các hợp chất bay hơi có nồng độ rất thấp nằm ở gần bề mặt. Các nồng độ này phụ thuộc vào một cân bằng phân chia giữa khối thực phẩm và “ không gian ban đầu “ của nó. Franzen và kinsella (1974) đã chứng minh rằng khi thêm protein vào một hệ thống mẫu “nước - chất thơm” thì sẽ làm giảm nồng độ các chất bay hơi trong “không gian ban đầu”. Việc cố đinh hương thơm có thể bao gồm sự hấp thụ ở bề mặt thực phẩm hoặc xâm nhập vào bên trong thưc phẩm bằng khuếch tán. Cần phân biệt hai kiểu hấp thụ trên chất rắn: + Hấp phụ lý học có tính thuận nghịch do các tương tác vanderwaals. + Hấp phụ hóa học do liên kết đồng hóa trị hoặc liên kết tĩnh điện. Trong trường hợp đầu năng lượng giải phóng bởi phản ứng nhỏ hơn 20 KJ. mol -1. Việc cố định chất thơm bằng hấp thụ ngoài ra các kiểu tương tác trên còn có các tương tác hydro và tương tác ưa béo ( kỵ nước ) tham gia. Các hợp chất có cực như các rượu thì được liên kết bằng cầu hidro còn các hợp chất bay hơi có khối lượng phân tử thấp thì tương tác kỵ nước (ưa béo) với các gốc axitamin không phân cực của protein. 3. Ứng dụng trong các sản phẩm bánh  Cracker  Nguyên liệu: bột mì có hàm lượng gluten cao, chất lượng tốt nên khung gluten phát triển tối đa tạo bột nhào dai dẻo, đàn hồi.  Cấu trúc sản phẩm: giòn, cứng.  Biscuit cứng  Nguyên liệu: bột mì có hàm lượng gluten thấp hơn bánh Cracker. Khung gluten cũng phát triển tạo bột nhào ít dai và ít đàn hồi hơn bánh Cracker.  Cấu trúc sản phẩm: giòn, cứng.  Biscuit mềm  Nguyên liệu: bột mì có hàm lượng gluten thấp hơn Biscuit cứng nên sự tạo khung gluten bị hạn chế, bột rất ít dai dẻo, ít đàn hồi.  Cấu trúc sản phẩm: giòn, xốp.  Cookies  Nguyên liệu: bột mì có hàm lượng gluten rất thấp nên sự tao khung gluten bị hạn chế một cách tối đa, bột rất mềm.  Cấu trúc sản phẩm: mềm hoặc mềm xốp.  Cake  Nguyên liệu: bột mì có hàm lượng gluten từ cao đến thấp, khung gluten rất phát triển đến kém phát triển.  Cấu trúc sản phẩm: có độ ẩm cao, mềm hoặc mềm xốp, thời gian bảo quản ngắn. GVHD: Hồ Xuân Hương Page 13 Các tính chất, chức năng của protein ảnh hưởng đến chất lượng của bánh KẾT LUẬN Xã hội ngày càng phát triển cùng với khoa học công nghệ chất lượng cuộc sống càng ngày được tốt hơn. Theo sự phát triển của xã hội, yêu cầu của con người về sản phẩm bánh kẹo ngày càng cao hơn. Mẫu mã đẹp, chất lượng tốt, an toàn vệ sinh là những điểm được người tiêu dùng đặc biêt quan tâm khi lựa chon một sản phẩm bánh. Để đáp ứng yêu cầu này nhà sản xuất cần có sự đảm bảo trong công nghệ sản xuất. Hình thành một sản phẩm bánh thường phải qua nhiều công đoạn, chịu nhiều ảnh hưởng. Đầu tiên, phải kể đến là nguyên liệu ban đầu dùng cho sản xuất trong đó ảnh hưởng của tính chất, chức năng protein tới chất lượng sản phẩm bánh. Hy vọng với bài báo cáo này giúp đỡ cho những người cần và hiểu sâu thêm về protein trong bánh nói riêng và trong thực phẩm nói chung. Khẳng định protein có vai trò quan trọng trong sản xuất bánh và cần nghiên cứu nhằm khắc phục những ảnh hưởng không mong muốn để đẩy mạnh công nghiệp bánh kẹo. Xin chân thành cảm ơn. GVHD: Hồ Xuân Hương Page 14 Các tính chất, chức năng của protein ảnh hưởng đến chất lượng của bánh MỤC LỤC  Các bậc cấu trúc của protein  Cấu trúc bột nhào Hình 1: Sơ đồ thể hiện liên kết của glutenin và gliadin với nhau và liên kết disulfua để tạo thành mạng gluten. GVHD: Hồ Xuân Hương Page 15 Các tính chất, chức năng của protein ảnh hưởng đến chất lượng của bánh Hình 2: Sơ đồ biểu diễn sự giữ khí trong bột mì (Gan và cộng sự 1995). Hình 3: Cấu trúc bột mì có hàm lượng gluten cao (a) và thấp (b).  Một số sản phẩm bánh kẹo GVHD: Hồ Xuân Hương Page 16 Các tính chất, chức năng của protein ảnh hưởng đến chất lượng của bánh TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Hóa sinh công nghiệp_ Lê Ngọc Tú (chủ biên), La Văn Chừ, Đặng Thị Thu, Nguyễn Thị Thịnh, Bùi Đức Hợi, Lê Doãn Diên_Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội. 2. Hoá học thực phẩm _Lê Ngọc Tú, Bùi Đức Hợi, Lưu Duẩn, Ngô Hữu Hợp, Đặng Thị Thu, Nguyễn Trọng Cẩn _Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội -1999. 3. The Physicochemical Properties of Gluten-Free Dough with the Addition of Hydrocolloids and Proteins http://www.google.com.vn/url? sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=8&sqi=2&ved=0CHEQFjAH&url=http %3A%2F%2Fetd.ohiolink.edu%2Fsend-pdf.cgi%2FCrockett%2520Rachel %2520Lynn.pdf %3Fosu1251825675&ei=XWktUfOMFemViQeXuoGAAg&usg=AFQjCNFRD5vq Y4PgsIIrR2TwB8o0e5uVmw&sig2=dLRubfkvrd1NCzAUdikUrQ&bvm=bv.42965 579,d.aGc 4. Chất gluten là gì?_http://www.td-in.vn/vi/Chat-gluten-la-gi-md-introdetail-typenewfaq-id-208.htm 5. Công nghệ sản xuất bánh mì_ http://www.hoahocngaynay.com/en/nghien-cuu-giangday/quy-trinh-hoa-hoc/1155-cong-nghe-san-xuat-banh-mi.html GVHD: Hồ Xuân Hương Page 17