Chöông I
NÖÔÙC
THAØNH PHAÀN HOÙA HOÏC CUÛA SINH VAÄT
Thaønh phaàn nguyeân toá
Cô theå soáng cuõng ñöôïc caáu taïo töø khoaûng 30 trong soá 100 nguyeân toá ñaõ ñöôïc bieát.
Phaân töû löôïng cuûa 30 nguyeân toá ñoù ña soá laø nhoû, trong ñoù 4 nguyeân toá chuû yeáu laø C, H,
O, N. Phaân boá cuûa caùc nguyeân toá naøy khoâng gioáng nhau.
Nguyeân toá ña löôïng: haøm löôïng > 10-5 (C, H, O, N, S, P ,Cl, Ca, Na, K, Mg, Fe, Zn)
Caùc nguyeân toá naøy chieám khoaûng 99% khối löôïng cô theå vi sinh vaät.
Nguyeân toá vi löôïng: haøm löôïng = 10-8-10-5 (Cu, Co, Mo, B, F, Cr, I, Mn, Al, Si, Sn,
Ni)
Nguyeân toá sieâu vi löôïng: haøm löôïng < 10-8 (Hg, Au, U, Ra, Se, Vd)
Caùc nguyeân toá vi löôïng vaø sieâu vi löôïng chieám khoaûng 1% khoái
löôïng coøn laïi cuûa cô theå soáng.
Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa chaát soáng:
Trong cô theå soáng thaønh phaàn chuû yeáu laø nöôùc.
- Nöôùc: 60 - 80 % khoái löôïng cô theå
- Chaát khoâ: 20 – 40% khoái löôïng cô theå. Chaát khoâ bao goàm taát caû caùc chaát khaùc
ngoaøi nöôùc. Ñoù laø caùc chaát höõu cô, voâ cô.
Hôïp chaát voâ cô :
Chieám 2 – 6% CK, thöôøng ôû daïng muoái nhö muoái Ca , Na, K , Cl - , PO43-, hoaëc ôû daïng
acid HCl (ôû daï daøy). Maëc duø chieám haøm löôïng nhoû nhöng hôïp chaát voâ cô coù vai troø raát
quan troïng trong hoaït ñoäng soáng cuûa sinh vaät. Chuùng coù hai chöùc naêng chính:
(1) Chöùc naêng caáu truùc caùc chaát soáng
(2) Chöùc naêng ñieàu hoøa caùc hoaït ñoäng soáng.
Canxi , photpho: taïo khung xöông. Tyû leä Ca/P phaûi ñöôïc coá ñònh, khoâng theå taêng giaûm.
Khi thieáu Ca daãn ñeán caáu truùc xöông khoâng vöõng chaéc, raêng cuõng deã gaõy, ñau nhöùc
xöông. Khi dö Ca laïi daãn ñeán xöông bò doøn, deã gaõy , neáu cô theå khoâng chuyeån hoùa heát
ñöôïc Ca seõ ñoïng laïi thaønh gai treân coät soáng gaây ra beänh gai coät soáng.
Fluor : taïo ngaø raêng , men raêng. Thieáu fluor lôùp ngaø, men raêng bò moûng ñi, vi sinh vaät
gaây saâu raêng deã xaâm nhaäp böùc töôøng thaønh baûo veä raêng vaø gaây saâu raêng
Zn: coù aûnh höôûng ñeán hormon Insulin( thieáu Insulin seõ gaây ra beänh böôùu coå)
Cu: tham gia vaøo thaønh phaàn caùc enzym oxy hoùa. Duy trì caân baèng acid/base trong
caùc moâ teá baøo, dòch baøo, taïo aùp suaát thaåm thaáu caàn thieát ñeå tieán haønh chuyeån hoùa.
Hôïp chaát höõu cô:
Ñaây laø thaønh phaàn chính cuûa chaát khoâ, goàm protein, lipid, glucid, enzym, vitamin,
hormon…Söï phaân boá caùc chaát naøy khaùc nhau giöõa ñoäng vaät vaø thöïc vaät
Hôïp chaát höõu cô
Ñoäng vaät
Protein
70%
Glucid
< 5%
Lipid
10%
Acid nucleic
15%
1
Thöïc vaät
< 5%
50 - 70%
25%
10%
VAI TROØ CUÛA NÖÔÙC TRONG CÔ THEÅ
Vai troø cuûa nöôùc trong cô theå: Coù 7 vai troø, chöùc naêng cuûa nöôùc:
1) Tham gia vaøo thaønh phaàn caáu truùc cuûa teá baøo: Nöôùc coù theå lieân keát vôùi caùc chaát
keo (polime sinh hoïc) taïo daïng hydrat hoùa taïo neân dung dòch keo. Dòch keo laø
thaønh phaàn chính cuûa teá baøo.
2) Dung moâi: Nöôùc laø dung moâi hoøa tan caùc chaát trong cô theå vì caùc chaát trong cô theå
ñeàu deã hoøa tan vaøo nöôùc vaø laø moâi tröôøng ñeå xaûy ra caùc phaûn öùng hoùa hoïc.
3) Tham gia vaøo caùc phaûn öùng hoùa hoïc trong cô theå: Coù nhieàu phaûn öùng sinh hoïc caàn
ñeán nöôùc nhö moät chaát tham gia phaûn öùng: phaûn öùng thuûy phaân, phaûn öùng hydrat
hoùa , phaûn öùng oxy hoùa khöû sinh hoïc.
4) Vaän chuyeån: Nhôø tính chaát deã hoøa tan trong nöôùc cuûa caùc chaát, nöôùc ñoùng vai troø
vaän chuyeån caùc chaát ñeán caùc cô quan caàn thieát.
5) OÅn ñònh nhieät: Nöôùc giöõ nhieäm vuï ñieàu hoøa thaân nhieät vaø oån ñònh nhieät cho cô theå.
Thaân nhieät cuûa moãi loaøi sinh vaät coù khaùc nhau chuùt ít nhöng luùc naøo cuõng phaûi
khoâng thay ñoåi. Thaân nhieät cuûa con ngöôøi laø 37 0C . Nöôùc nhôø khaû naêng deã bay hôi
neân coù khaû naêng giaûm nhieät ñoä cho cô theå.
6) OÅn ñònh pH: Do tính ñieän ly yeáu, nöôùc giöõ vai troø cuûa moät chaát ñeäm oån ñònh pH ôû
pH trung bình.
7) Baûo veä: Baûo veä caùc teá baøo , moâ , caùc cô quan , khôùp xöông nhôø phaàn ñeäm nöôùc ôû
caùc gian baøo , dòch baøo vaø giöõa caùc teá baøo coù taùc duïng traùnh caùc va chaïm cô hoïc.
Qua söï trao ñoåi maø cô theå seõ ñaøo thaûi ñöôïc caùc chaát dö thöøa, caën baõ , chaát ñoäc vaø vi
sinh vaät coù haïi ra khoûi cô theå.
VAI TROØ CUÛA NÖÔÙC TRONG SAÛN XUAÁT THÖÏC PHAÅM
Nöôùc coù maët ôû khaép nôi vaø tham gia vaøo taát caû caùc quaù trình.
[1]. Nöôùc laø thaønh phaàn chính cuûa haàu heát caùc nguyeân lieäu trong saûn xuaát thöïc phaåm.
Thaønh phaàn nöôùc cuûa caùc loaïi nguyeân lieäu khaùc nhau
Loaïi
Thòt, caù
Traùi caây
Rau
Nguyeân lieäu
Thòt heo, nguyeân lieäu, phaàn naïc
Thòt boø, nguyeân lieäu,
Thòt gaø, caùc loaïi, khoâng coù da
Caù, phaàn thòt
Caùc loaïi quaû moïng, anh ñaøo, leâ
Taùo, ñaøo, cam, böôûi
Ñaïi hoaøng, daâu, caø chua
Avocado, chuoái, ñaäu Haø Lan
Cuû caûi ñöôøng, broccoli, caø roát, khoai taây
Maêng taây, ñaäu, caûi baép, boâng caûi, rau
Haøm löôïng nöôùc [%]
53 – 60
50 – 70
74
65 – 81
80 – 85
90
90 – 95
74 – 80
85 – 90
90 – 95
2
Löông thöïc
dieáp
Luùa
Nguõ coác
13 – 14
16 -17
[2]. Xöû lyù nguyeân lieäu: nhaøo röûa, laøm saïch, vaän chuyeån.
[3]. Taïo saûn phaåm, xöû lyù saûn phaåm:
- Nöôùc laø nguyeân lieäu chính cuûa saûn phaåm : bia, nöôùc giaûi khaùt,…
- Nöôùc tham gia phaûn öùng taïo saûn phaåm : phaûn öùng thuyû phaân,…
SO3 + H2O
H2SO4
CH2 = CH2 + H2O
C2H5OH
C12H22O11 + H2O
C6H12O6 + C6H12O6
- Nöôùc taêng cöôøng quaù trình sinh hoïc : leân men, naåy maàm,…
- Nöôùc goùp phaàn taêng chaát löôïng saûn phaåm : ñoä boùng, ñoä dai, ñoä mòn,…
- Nöôùc tham gia ñoát noùng, laøm laïnh caùc thieát bò, laø chaát taûi nhieät trong noài 2 voû, noài
thanh truøng, noài haáp.
Thaønh phaàn nöôùc cuûa caùc loaïi saûn phaåm khaùc nhau
Loaïi TP
Bia
Röôïu
Söõa tieät truøng
Söõa boät
Nöôùc traùi caây
Quaû nöôùc ñöôøng
Möùt
Bô, margarine
Daàu aên
Keïo cöùng
Keïo meàm
Keïo deûo
Ñoä aåm [%]
92 – 95
55 – 85
75 – 85
4
80 – 90
40 – 50
15 – 40
16 – 18
0
<3
4–5
5 – 25
Loaïi TP
Ñoà hoäp thòt caù
Xuùc xích, thòt nguoäi
Laïp xöôûng
Baùnh mì
Baùnh trung thu
Biscuit
Mì sôïi khoâ
Mì aên lieàn
Buùn töôi
Boät nguõ coác
Haït caø pheâ rang
Maät ong
Ñoä aåm [%]
60 – 70
20 – 25
15 – 20
25 – 35
15 – 25
5–6
5–7
3–4
20 – 30
12 -14
5
20
CAÁU TAÏO PHAÂN TÖÛ NÖÔÙC
1. Daïng ñôn phaân
Coâng thöùc phaân töû : H2O (M=18)
Caùc ñaùm maây ñieän töû cuûa O vaø H taïo thaønh daïng töù dieän, coù ñoä phaân cöïc maïnh.
O vaø 2H taïo thaønh 1 tam giaùc caân ñænh laø O. Goùc taïo thaønh giöõa O vaø 2H laø 104.5 o
Khoaûng caùch lieân keát O – H laø 0,96 Å
3
2. Lieân keát Hydro
Lieân keát hydro laø lieân keát yeáu nhöng söï toàn taïi vôùi soá löôïng raát lôùn cuûa lieân keát
Hydro ñaõ laøm cho noù coù vai troø quan troïng trong caùc quaù trình cheá bieán vaø baûo quaûn
thöïc phaåm. Naêng löôïng caét ñöùt lieân keát Hydro laø 25 KJ/mol
Lieân keát Hydro laø lieân keát cuûa 2 phaân töû baát kyø qua nguyeân töû H
A
H+ ------BÑöôøng lieàn (___): lieân keát ion
Ñöôøng ñöùt quaõng (----): lieân keát hydro
X, B: caùc ngtöû coù ñoä aâm ñieän cao nhö F,Cl, N
3. Lieân hôïp phaân töû nöôùc
Coâng thöùc: [H2O]n
vôùi n = 1,2,3,4,…
Taïo thaønh do lieân keát hydro giöõa caùc phaân töû nöôùc [H2O]2 , [H2O]3
[H2O]5 moät phaân töû nöôùc coù theå gaén vôùi toái
ña 4 phaân töû nöôùc khaùc taïo neân caáu truùc töù
dieän
[H2O]n
Quaù trình taïo lieân keát nöôùc: hydrat hoùa nöôùc
n H2O
[H2O]n
Quaù trình taùch lieân keát nöôùc: dehydrat hoùa nöôùc
[H2O]n
n H2 O
Hai quaù trình naøy luoân xaûy ra ñoàng thôøi vaø tuøy thuoäc traïng thaùi cuûa nöôùc
4. Traïng thaùi toàn taïi cuûa nöôùc
Loûng: Trong khoaûng nhieät ñoä 0 – 100oC nöôùc ôû traïng thaùi loûng (V mL)
Quaù trình hydrat hoùa, dehydrat hoùa cuøng dieãn ra. Nhieät ñoä caøng thaáp möùc ñoä
hydrat hoùa caøng cao, ngöôïc laïi ôû nhieät ñoä cao thì quaù trình dehydrat hoùa chieám
öu theá. ÔÛ 100oC nöôùc soâi, caùc phaân töû nöôùc ôû daïng ñôn phaân.
Khí: ÔÛ ñieåm hoùa hôi (100oC) nöôùc chuyeån sang traïng thaùi khí ôû daïng ñôn phaân (P
atm)
Raén: Taïi ñieåm ñoâng ñaëc (0o) nöôùc ñoâng ñaëc laïi thaønh nöôùc ñaù
4
Dao ñoäng nhieät giaûm toái ña neân möùc ñoä hydrat hoùa cuõng toái ña. Moãi phaân töû
H2O ñeàu lieân keát vôùi 4 phaân töû H2O khaùc taïo neân caáu truùc tinh theå cuûa nöôùc ñaù:
töù dieän ñeàu vaø caáu truùc roãng
5. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình lieân hôïp cuûa nöôùc
Quaù trình lieân hôïp nöôùc laø do lieân keát Hydro taïo thaønh, do ñoù yeáu toá naøo aønh höôûng
tôùi lieân keát hydro seõ aûnh höôûng tôùi quaù trình lieân hôïp nöôùc.
- Nhieät ñoä laøm thay ñoåi toác ñoä dao ñoäng cuûa caùc phaân töû nöôùc, quaù trình lieân hôïp
nöôùc seõthay ñoåi theo söï taêng hay giaûm cuûa nhieät ñoä
- Caùc chaát ñieän ly Na+, K+,Cl- coù theå taïo lieân keát Hydro vôùi nöôùc, quaù trình lieân hôïp
nöôùc giaûm
- Caùc chaát khoâng phaân cöïc laøm giaûm chuyeån doäng nhieät cuûa phaân töû nöôùc, laøm taêng
quaù trình lieân hôïp nöôùc.
TÍNH CHAÁT CUÛA NÖÔÙC
1. Tính chaát vaät lyù
Nöôùc coù tính chaát ñaëc bieät hôn caùc chaát khaùc vì coù caáu truùc roãng, toàn taïi lieân keát
hydro giöõa caùc phaân töû vaø caùc daïng lieân hôïp nöôùc taïo caáu truùc baäc cao.
Nöôùc laø dung moâi trô veà maët hoùa hoïc, coù ñoä nhôùt thaáp.
Ñoä phaân cöïc cao neân coù theå hoøa tan nhieàu chaát khaùc nhau.
Trong khoaûng nhieät ñoä töø 0 – 4oC, tyû troïng cuûa nöôùc bieán ñoåi khoâng gioáng caùc
chaát khaùc, tyû troïng nöôùc loûng ôû 0oC (0,9998g/mL) lôùn hôn tyû troïng nöôùc ñaù ôû 0oC
(0,9168g/mL)
2. Caùc kieåu lieân keát cuûa nöôùc
Lieân keát hoùa hoïc: bao goàm
Lieân keát ion : Ca2+ + 2COOLieân keát phaân töû: CuSO4.5 H2O, C6H12O6.H2O
Nöôùc trong lieân keát hoùa hoïc beàn vaø khoâng maát ñi trong quaù trình xöû lyù, chieám
khoaûng 4-6% löôïng nöôùc .
5
Lieân keát hoùa lyù: Bao goàm
Nöôùc haáp phuï: polymer sinh hoïc (thaønh phaàn cuûa TP) deã haáp phuï nöôùc leân beà maët
phaân töû cuûa mình hình thaønh moät lôùp nöôùc hydrat hoùa.
Nöôùc thaåm thaáu keát caáu: vì söï cheânh leäch aùp suaát thaåm thaáu, nöôùc seõ thaåm thaáu vaøo
maïng gel cuûa TP.
Löôïng nöôùc naøy chieám khoaûng 10-25% toång löôïng nöôùc trong vaät lieäu, naêng löôïng
ñeå taùch ra nhöng deã taùch hôn löôïng nöôùc lieân keát hoùa hoïc .
Lieân keát vaät lyù: Löôïng nöôùc ôû daïng lieân keát naøy chieám 70-80% haøm löôïng nöôùc toång
coäng. Löôïng nöôùc naøy raát deã taùch ra trong quaù trình saáy. Ñoù laø nöôùc ôû daïng töï do.
Nöôùc trong mao quaûn: cheânh leäch aùp suaát thuûy tónh nöôùc töï do beân ngoaøi seõ bò huùt
vaøo caùc oáng mao daãn.
Nöoùc thaám öôùt beà maët: Nöôùc cô hoïc, löôïng nöôùc dö bao phuû toaøn boä beà maët vaät lieäu
Tính chaát vaät lyù cuûa nöôùc
Tính chaát
Giaù trò
Khoái löôïng phaân töû
Ñieåm noùng chaûy (1atm)
Ñieåm soâi (1atm)
Nhieät ñoä tôùi haïn
Aùp suaát tôùi haïn
Caân baèng Eutecti
Naêng löôïng hoaù loûng (0OC)
Naêng löôïng hoaù hôi (100OC)
Noäi naêng
18,0153
0,000 oC
100,000 oC
273,99 oC
218,6 atm
0,01 oC - 4,589 atm
6,012 KJ/mol
40,657 KJ/mol
50,91 KJ/
20OC
0OC
(Nöôùc)
0.99821
0.99984
-3
1,002. 10
1,793. 10-3
72,75. 10-3 75,64. 10-3
2,3388
0,6113
4,1818
4,2176
0,5984
0,5610
-7
1,4. 10
1,3. 10-7
80,20
87,90
Tyû troïng [g/mL]
Ñoä nhôùt [Pa.s]
Söùc caêng beà maët vôùi kk [N/m]
Aùp suaát hôi [kPa]
Nhieät dung rieâng [J/g ñoäK]
Ñoä daãn nhieät [W/m. ñoäK]
Nhieät khueách taùn [m2 /s]
Haèng soá ñieän moâi
0OC (ñaù)
- 20OC (ñaù)
0.9168
0,6113
2,1009
2,240
11,7. 10-7
-90
0.9193
0,103
1,9544
2,433
11,8. 10-7
-98
3. Hoaït ñoä cuûa nöôùc: (aw : water activity)
Ta goïi P0 : aùp suaát hôi cuûa dung moâi nöôùc nguyeân chaát
P : aùp suaát hôi cuûa nöôùc trong dung dòch
n : soá phaân töû gam chaát hoøa tan
N : soá phaân töû gam dung moâi
6
P
N
P0 N n
Bieåu thöùc Raoult ñeå tính hoaït ñoä nöôùc seõ laø:
Ñònh nghóa:
Hoaït ñoä nöôùc cuûa moät dung dòch laø tæ soá aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa dung dòch vaø
dung moâi.
Hoaït ñoä nöôùc cuûa moät loaïi thöïc phaåm laø tyû soá aùp suaát hôi baõo hoøa phía treân
beà maët thöïc phaåm vaø aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa nöôùc nguyeân chaát
Trong thöïc teá P < P0 neân aw < 1
Ñoä aåm: (kí hieäu W) laø haøm löôïng nöôùc coù trong thöïc phaåm. Ñôn vò tính : % nöôùc
trong toaøn boä khoái löôïng saûn phaåm thöïc phaåm (xaùc ñònh baèng saáy ñeán khoái löôïng
khoâng ñoåi)
Hoaït ñoä nöôùc: kí hieäu laø aw , khoâng coù ñôn vò tính
Hoaït ñoä nöôùc lieân heä vôùi ñoä aåm nhö sau:
aw
W%
1
100
AÛnh höôûng cuûa hoaït ñoä nöôùc ñeán coâng ngheä cheá bieán vaø baûo quaûn thöïc phaåm
Vpö
oxy hoaù lipid
hoaù naâu khoâng enzym
hoaït tính enzym
sinh tröôûng naám moác
sinh tröôûng naám men
sinh tröôûng vi khuaån
a
b
0
0.2
0.4
c
d
0.6
0.8
e f
1.0
aw
AÛnh höôûng cuûa hoaït ñoä nöôùc aw ñeán toác ñoä caùc phaûn öùng gaây hö hoûng thöïc phaåm
Hoaït ñoä nöôùc caøng thaáp thì vaän toác caùc phaûn öùng gaây hö hoûng thöïc phaåm caøng thaáp,
do ñoù thöïc phaåm caøng ít bò bieán ñoåi . Ñoái vôùi moãi loaïi thöïc phaåm, phaûi xaùc ñònh ñöôïc
aw tôùi haïn, laø aw ôû ñoù caùc phaûn öùng gaây hö hoûng ñeàu cöïc tieåu. Muoán baûo quaûn toát loaïi
thöïc phaåm ñoù , ta phaûi ñöa aw xuoáng döôùi aw tôùi haïn.
Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán hoaït ñoä nöôùc
Ñoä aåm: saûn phaåm coù ñoä aåm W cao seõ coù hoaït ñoä nöôùc cao.
Nhieät ñoä: nhieät ñoä taêng hoaït ñoä nöôùc coù theå giaûm.
Thaønh phaàn cuûa thöïc phaåm: protein hay glucid nhö ñöôøng, tinh boät laøm giaûm aw
pH hay caùc loaïi ion laøm thay ñoåi dieän tích treân beà maët TP.
Caáu truùc saûn phaåm: soá löôïng, ñöôøng kính vaø ñoä daøi cuûa mao quaûn
Hoaït ñoä nöôùc cuûa vaøi loaïi saûn phaåm
Loaïi saûn phaåm
Thòt vaø caù töôi
Baùnh mì
Möùt ñoâng
Baép caûi
Hoaït ñoä nöôùc
0,99
0,95
0,80
0,75
7
Keïo
Caø pheâ hoaø tan
0,30
0,20
Caùc phöông phaùp giaûm hoaït ñoä nöôùc ñeå baûo quaûn thöïc phaåm:
Cho doøng khí coù ñoä aåm töông ñoái xaùc ñònh ñi qua vaät lieäu caàn ñieàu chænh a w
Saáy, naâng nhieät ñoä leân laøm bay hôi nöôùc.
Boå sung caùc chaát coù khaû naêng hydrat hoùa cao: glucid, protein, …
8
- Xem thêm -
.DOC 
8 
278 
57 
