Khảo sát các biến đổi của glucid thực phẩm

hòa tan của đường monosaccharide: Mỗi loại đường có 1 độ hòa tan khác nhau. Ví dụ ở 200C khả năng hòa tan trong nước của glucose là 107g/100g nước, của fructose là 375g/100g nước, của saccharose là 204g/100g nước. Từ đó ta nhận thấy rằng glucose khó kết tinh hơn so với đường saccharose và đường fructose. Dựa vào đặc điểm này người ta đã chế biến các sản phẩm có độ kết tinh theo ý muốn bằng cách phối trộn các loại đường lại với nhau. Tính hút ẩm của đường: Mỗi loại đường có độ hút ẩm khác nhau. Ví dụ: glucose có độ hút ẩm kém hơn fructose. Tùy sản phẩm chế biến mà ta sẽ kết hợp với các loại đường có độ hút ẩm tương thích. Có những sản phẩm cần độ bóng mướt thì ta thêm các chất có tính hút ẩm vào như đường nghịch đảo hoặc mật ong. Còn đối với những sản phẩm cần ở trạng thái vô định hình thì những chất có tính hút ẩm cao sẽ gây kết tinh cho sản phẩm, lúc này ta cần sử dụng loại đường nhu glucose để làm giảm khả năng kết tinh tại sản phẩm. 2.2.2. Tính chất hóa học của monosaccharide: Phản ứng với ion kim loại: khử ion kim loại từ hóa trị cao xuống hóa trị thấp Phản ứng oxi hóa: Khi oxi hóa nhẹ các monosaccharide bằng các dung dịch như Cl2, Br2 hay I2 trong môi trường kiềm hoặc dùng dung dịch kiềm của các ion kim loại, thì nhóm aldehyde ở C số 1 của monosaccharide sẽ bị oxi hóa thành cacboxyl. Trong trường hợp nhóm aldehyde được bảo vệ thì nhóm hydroxyl của cacbon số 6 trong phân tử đường sẽ bị oxi hóa thành nhóm cacboxyl. Khi oxi hóa ở mức độ mạnh hơn (ví dụ cho tác dụng với dung dịch HNO3) thì cả nhóm aldehyde của C số 1 và nhóm hydroxyl của C số 6 đều bị oxi hóa thành nhóm cacboxyl. Tính chất này được sử dụng để xác định hàm lượng glucose bằng cách sử dụng thuốc thử Fehling qua việc xác định hàm lượng cặn Cu+ tạo thành. Tham gia phản ứng khử: Dưới tác dụng của các chất khử nhóm aldehyde của các aldose hoặc nhóm – C=O của các ketose sẽ bị khử để tạo thành các rượu polyol tương ứng. Các D-glucose bị khử thành D-sorbitol, D-mannose bị khử thành D-manitol, còn D-fructose bị khử thanh D-sorbitol và D-manitol. Sorbitol là một sản phẩm màu trắng, không mùi, có vi ngọt dễ chịu,hòa tan tốt trong môi trường nước và rượu nhưng không hòa tan trong dung môi hữu cơ. Điều lí thú là rượu này không có tính khử, không thể lên men được và rất bền với tấn công của vi khuẩn. Sorbitol thể hiện một ưu điểm lớn là không làm tăng lượng glucozơ trong máu lên cao sau khi ăn. Chính vì vậy sorbitol được dùng trong sản xuất thức ăn kiêng cho người đái tháo đường. Sorbitol không phá hủy răng nên dùng sản xuất kẹo cao su và thuốc đánh răng. Ngoài ra sorbitol còn được đưa vào trong công thức của nhiều loại thức ăn, nước uống. Người ta còn dùng sorbitol để sản xuất vitamin C. Tham gia phản ứng tạo este: Nhóm –OH tại C số 1 và nhóm –OH của C số 6 thường tham gia phản ứng tạo este. Trong đó quan trọng nhất là phức este với các phosphat như: D-glyceraldehyde-3-phosphat, D-glucose-1-phosphat, D-glusose-1,6-biphosphat. Một số loại phức este của phosphat với các monosaccharide. Phản ứng với methanol: - Tham gia phản ứng tạo liên kết glycosid Các nhóm -OH của monosaccharid dễ dàng tham gia phản ứng với rượu tạo thành ester tương ứng và được gọi là nhóm -OH glycosid và liên kết tạo thành được gọi là glycosid. Ví dụ: phản ứng tạo metyl glucosid: Tham gia phản ứng tạo liên kết glucoside: -OH glucoside được hình thành khi các mạch thẳng của monosaccharide hoặc oligosaccharide đóng vòng thì ở đó nhóm aldehyde và cetose phản ứng với OH trong mạch đóng vòng tạo thành dạng bán acetal. Người ta quan tâm đến –OH glucoside do –OH glucoside rất dễ tham gia phản ứng trong oligosaccharide và polysaccharide. Trong oligosaccharide và polysaccharide có rất nhiều nhóm OH do có sự co kéo giữa O và H nên H+ rất dễ tách ra → dễ mở vòng → xuất hiện lại nhóm CHO hoặc C=O → thể hiện tính khử. Các monosaccharide chỉ thể hiện tính khử khi ở dạng mạch thẳng. Khi 2 aldose liên kết với nhau bằng liên kết 1-2, 1-4, 1-6 thì còn nhóm –OH glucoside nên còn tính khử. Khi 2 cetose liên kết với nhau bằng liên kết 1-2, 1-4, 1-6 thì còn nhóm –OH glucoside nên còn tính khử. Khi 1 aldose liên kết với 1 cetose bằng liên kết 1-2 thì không còn nhóm –OH glucoside nên không còn tính khử, khi liên kết với nhau bằng liên kết 1-4 và 1-6 thì còn nhóm –OH glucoside. Trong thực tế phụ thuộc vào các chất liên kết, có thể có các kiểu glucoside như: O – glucoside, S - glucoside, N - glucoside, C – glucoside. Các chất này có hoạt tính sinh học khác nhau. R: phần glucide của phân tủ glucozit A: Aglucon Với alglucon là phần phi glucide được thế vào vị trí hydro của nhóm – OH glucoside. Ví dụ các gốc rượu, các gốc của các hợp chất thơm, các gốc strerid, các gốc alkaloid, ... Các glucisode điển hình là glucoside của các phân tử glucose tạo thành các polysaccharide như glycogen, tinh bột và cellulose. Các glucoside dễ bị thủy phân, khi đó các liên kết glucoside bị đứt ra và các monosaccharide tương ứng hình thành. Các phản ứng thủy phân này được xúc tác chủ yếu bởi acid, chỉ trong một số trường hợp mới do kiềm xúc tác do đa số glucoside bền với kiềm. Tham gia phản ứng với acid: Khi đun sôi các pentose, hexose với các acid có nồng độ cao như HCl 12% hoặc H2SO4 đậm đặc thì các phân tử nước sẽ bị mất đi và tạo thành các furfurol từ pentose hoặc oxymethylfurfurol từ hexose. Khi trùng ngưng các sản phẩm này với một số chất khác thì các phức màu hình thành. Các phức màu này được sử dụng để định tính và định lượng monosaccharide. Ví dụ khi cho furfurol tác dụng với alanin và HCl thì hợp chất màu đỏ sẽ hình thành. Ngoài ra, các sản phẩm này cũng hình thành trong quá trình chế biến thực phẩm, ví dụ khi nướng bánh các furfurol bay hơi tạo thành mùi đặc trưng cho bánh. Tham gia phản ứng với kiềm: Tác động của các base lên monosaccharide phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ của các base. Dưới tác dụng của các dung dịch kiềm yếu như Ba(OH)2, Ca(OH)2, thì sự dồng phân hóa có thể xảy ra giữa glucoside, mannose, fructose. Hiện tượng này có thể xảy ra trong cơ thể. Dung dịch kiềm loãng các monosaccharide mạch thẳng sẽ nhanh chóng biến thành vòng. Trong môi trường kiềm loãng ở 370C các nhóm – endol sẽ di chuyển vào giữa mạch. Trong môi trường co nồng độ kiềm cao hoặc nhiệt độ cao, các monosaccharide có thể bị phân giải, hiện tượng caramen hình thành, các mạch cacbon dễ bị đứt. Trong môi trường kiềm các monosaccharide là chất khử mạnh. Nó có khả năng khử dung dịch Fehling tạo thành Cu2O tạo kết tủa đỏ. R - CHO OH- 2Cu(OH)2 R - COOH + 2 H2O Cu2O ↓ + Người ta ứng dụng tính chất này để định lượng đường khử theo phương pháp Bectrand. 2.2.3. Một số các monosaccharide quan trọng: a. Pentose: Pentose là các monosaccharide chứa 5 cacbon. Pentose hiện diện chủ yếu trong cấu trúc của động vật, thực vật; ngoài ra ở trạng thái tự do ta cũng có thể gặp một số loại. Các pentose quan trong là: L – Arabinose, D – Xylose, D – Ribose và D – Deroxyribose. Ngoài ra các D – Ribulose và L – Xylulose cũng thường có mặt trong cấu trúc của thực vật, vi sinh vật và mô động vật. L – Arabinose: L – Arabinose có trong thành phần của các polysaccharide như hemicellulose, các chất nhầy... Pentose này không bị lên men bởi nấm men, thường tồn tại trong thực vật dạng L: D – Xylose: Ít tồn tại ở trạng thái tự do, chủ yếu nằm ở dạng polysaccharide trong thực vật như: xylan, và trong gỗ, rơm, rạ... Chính vì vậy, khi thủy phân các nguyên liệu trên ta thu được D – Xylose. Xylose không bị lên men bởi nấm men, không bị người và động vật đồng hóa, thường tồn tại ở dạng mạch thẳng (D) và dạng mạch vòng pyranose (6 cạnh) D – Ribose: D – Ribose là loại monosaccharide thường gặp trong thành phần của nhiều chất quan trọng cơ thể sống như: acid ribonucleic, vitamin, coenzyme nicotinamide adenin dinucleic (NAD.H2). Dẫn xuất của Ribose là D – Dezoxyribose là thành phần quan trọng của acid dezoxyribonucleic, tham gia trong cấu tạo của AND. Đây là chất có vai trò quan trọng trong một số đặc tính sinh học của cơ thể sống, đặc biệt là tính di truyền. b. Hexose: Hexsose là các monosaccharide chứa 6 cacbon. Đây là loại monosaccharide phổ biến nhất trong tự nhiên, nó là thành phần cơ bản của nhiều polysaccharide. Các hexose thường tồn tại ở dạng vòng pyranose, dạng furanose ít gặp (trừ trường hợp của fructose). Các hexose điển hình: D – Glucose, D – Galactose, D – Fuctose, D – Mannose, .... D – Glucose: Đây là loại monosaccharide phổ biến ở thực vật và ở động vật. Nó có nhiều ở trong nho chín nên còn được gọi là đường nho. Trong dung dịch, D – Glucose ở dạng pyranose. Dễ bị lên men bởi nấm men. D – Glucose là thành phần cơ bản cấu tạo nên nhiều loại polysaccharide: tinh bột, glycogen, cellulose, ... Trong cơ thể người và động vật, D – Glucose là thành phần cố địng trong máu, dễ dàng được cơ thể con người hấp thụ. Do đó trong nhiều trường hợp, khi cơ thể con người hao hụt lượng đường trong máu, lúc này người ta phải truyền glucose vào. D – Fructose: Đây là loại monosaccharide phổ biến ở thực vật. Nó có nhiều ở trong quả và mật hoa. D – Fructose có khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực sang trái nên được gọi là levulose. Khi khử fructose tạo thành sorbitol và manitol. D – Fructose thường tồn tại dưới dạng fruranose. Dễ bị lên men bởi nấm men. D – Fructose là thành phần của các disaccharide và các polyfructoside thường gặp trong thực vật. D – Galactose: Đây cũng là loại đường thường tồn tại dưới dạng pyranose. D – Galactose có trong thành phần của lactose và các polysaccharide galactan thực vật. Ngoài ra còn nằm trong thành phần cấu tạo của melibiose và agar-agar. Dẫn xuất của D – Galactose là acid galacturonic nằm trong thành phần của pectin. D – galactose chỉ bị lên men bởi các loại nấm men đặc biệt. D – Mannose: D – Mannose có thể tồn tại ở dạng vòng pyranose. D – Mannose có trong thành phần của hemicellulose, các chất nhầy,... Các mannose dễ bị lên men bởi nấm men. 3. OLIGOSACCHARID Oligosaccharid là tên gọi chung cho các carbohydrat có cấu trúc từ hai đến mười phân tử monosaccharid. 3.1. Disaccharid Sự tạo thành disaccharide là do sự kết hợp của 2 monose cùng loại hay khác loại nhờ liên kết glucosidic. Liên kết glucosidic có thể được tạo thành giữa -OH glucoside của monose này với -OH glucoside của monose kia, hay giữa một nhóm -OH glucoside của monose này với -OH ( không phải -OH glucoside) của monose kia. Tùy thuộc vào sự liên kết mà tính chất cũng khác nhau: - Kiểu liên kết thứ nhất: hai monosaccharid kết hợp với nhau qua một nhóm -OH glycosid và một nhóm -OH rượu. Trong cấu trúc phân tử của nó vẫn còn một nhóm -OH glycosid, do đó nó vẫn mang tính khử. Ví dụ đường Lactose. - Kiểu liên kết thứ hai: hai monosaccharid kết hợp với nhau qua hai nhóm -OH glycosid. Trong cấu trúc phân tử không còn nhóm -OH glycosid, do đó nó không mang tính khử. Ví dụ đường Saccharose. Một số loại disaccharid - Saccharose Là đường ăn phổ biến trong cuộc sống hàng ngày. Nó có nhiều trong củ cải đường và mía. Được sử dụng nhiều trong công nghiệp sản xuất đường. Saccharose được kết hợp bởi a-D-Glucose và b-D-Fructose qua liên kết -OH glycosid, do đó nó không còn nhóm -OH glycosid tự do nên không có tính khử. Sucrose có vị ngọt sắc, dễ kết tinh, nấm men dể sử dụng. Là sản phẩm của quá trình quang hợp, có thể tổng hợp trực tiếp. Saccharose còn được gọi là sucrose. Là loại đường dễ bị thủy phân dưới tác dụng của enzym saccharase (invertase). Ngoài tác dụng của enzym, saccharose cũng bị thủy phân dưới tác dụng của acid vô cơ (HCl 3%)và nhiệt độ. Sản phẩm tạo thành là glucose và fructose, trong trường hợp này người ta gọi các đường tạo thành là đường nghịch chuyển (đường invert). Sự nghịch đảo làm tăng chất khô lên 5,26%, đồng thời tăng nhẹ vị ngọt và nhất là độ hoà tan của đường trong dung dịch. Dung dịch đường nghịc đảo ít nhớt hơn so với dung dịch saccaza khi dùng một trọng lượng khô ngang nhau. Tính hút ẩm: so sánh giữa các đường có tính khử cao glucose, maltose thường hút ẩm kém so với saccaza nhất là so với đường nghịch đảo và fructose. Ứng dụng: khi làm bánh mứt thêm đường nghịch đảo hoặc mật ong để duy trì kết cấu mềm, láng, tạo độ bóng. Saccazo còn dùng để sản xuất đường isomalt (ISOMALT là sản phẩm họ Polyol, Cấu trúc gần giống các chất bột đường được tạo thành từ các chất đường bột bằng phản ứng hydro hoá. Isomalt không có trong tự nhiên. Isomalt có độ ngọt thấp, nhưng khi kết hợp với các chất đường khác, ví dụ đường kính sẽ làm tăng độ ngọt để đạt độ ngọt khác nhau. So với đường kính khả năng hấp thu sinh học của các chất đường rượu trên hệ thống ruột non bị giảm rất mạnh.. Isomalt có giá trị năng lượng thấp giúp kiểm soát cân nặng ở thừa cân - béo phì. ISOMALT thích hợp cho bệnh nhân đái tháo đường. Ngày nay ISOMALT đang được sử dụng như là một chất tạo ngọt thay thế cho đường trong các sản phẩm thực phẩm như kẹo, bánh. Isomalt người ta đã sản xuất kẹo cao su, kem đánh răng để phòng râu răng.) - Maltose Maltose còn được gọi là đường mạch nha, có nhiêu trong hạt nảy mầm. Được cấu tạo từ hai phân tử đường a-D-Glucose qua liên kết O-glycosid giữa nhóm -OH ở vị trí C1 của phân tử đường thứ nhất và nhóm -OH của C4 của phân tử đường thứ hai. Do đó maltose vẫn còn một nhóm -OH glycosid nên maltose có tính khử. Dùng nhiều trong thực phẩm: bánh kẹo, vị kém ngọt. Maltose chủ yếu được tạo thành khi thủy phân tinh bột. Ngoài ra nó cũng có mặt trong một số tế thực vật bậc cao. Dễ bị thủy phân bởi α- glucosidase, HCl 3% tạo thành hai phân tử a-D-Glucose - Lactose Lactose còn được gọi là đường sữa, do lactose có chủ yếu trong sữa người và động vật. Lactose được cấu tạo từ a-D-glucose và b-D-galactose qua liên kết glycosid giữa nhóm -OH glycosid của b-D-galactose và nhóm -OH rượu của a-D-Glucose. Do đó lactose vẫn còn có một nhóm -OH glycosid vậy nên vẫn mang tính khử. Ở nhiệt độ thường lactose hòa tan trong nước ít hơn mười lần so vời saccharose, Lactose kết tinh chậm, tinh thể cứng và có nhiều dạng tinh thể. Độ ngọt của lactose chỉ bằng 1/6 saccharose. Lactose khó bị thủy phân bởi acid hơn so với saccharose. Để thủy phân phải đun sôi với acid và không xảy ra hiện tượng nghịch đảo. Lactose còn bị thủy phân bởi enzym - galatosidase nằm trong ruột tạo thành b-D-galactose và a-D-glucose. - Xellobioza: xơ hoà tan Có nhiều trong hạt ngũ cốc nảy mầm. Được cấu tạo từ a-D-glucose và b-D-glucoseliên kết với nhau nhờ các nhóm OH ở ví trí C1 và C4. Có tính khử. Là sản phẩm thuỷ phân của cellulose nhờ enzịm cellulase có nhiều trong ruột mối, dạ cỏ động vật nhai lại. 3.2. Trisaccharide Rafinose Ngoài disaccharid, ta còn gặp dạng trisaccharide như rafinose. Đây là một chất rất phổ biến trong tự nhiên. Có nhiều trong hạt bông và trong củ cải đường. Rafinose có chứa galactose, glucose và fructose. Các monosaccharid này gắn với nhau qua các -OH glycosid của chúng do đó rafinose không còn tính khử. Rafinose tinh thể không có vị ngọt, hoà tan trong nước, bị thủy phân bởi acid và enzym invertase giải phóng ra fructofuranoza. Phân tử disaccarit hình thành nếu tiếp tục bị thuỷ phân thì sẽ tạo thành D-galatose và D-glucose. Rafinose kém bền với nhiệt hơn so với saccharose. 4. POLYSACCHARID: 4.1 Tinh bột: a. Giới thiệu chung: Tinh bột có vai trò dinh dưỡng đặc biệt lớn vì trong quá trình tiêu hóa, chúng bị thủy phân thành đường glucoza là chất tạo nên nguồn calo chính của thực phẩm cho con người. Tinh bột là chất dự trữ của thực vật. Tinh bột do cây xanh quang hợp tạo nên.Tinh bột có nhiều trong các hạt, củ, quả. Trong thực vật tinh bột thường có mặt dưới dạng không hòa tan trong nước do đó có thể tích tụ một lượng lớn ở trong tế bào mà vẫn không ảnh hưởng đến áp suất thẩm thấu. Các hydat cacbon đầu tiên được tạo ra ở lục lạp do quang hợp, nhanh chóng được chuyển thành tinh bột. Tinh bột ở mức độ này được gọi là tinh bột đồng hóa, rất linh động, có thể được sử dụng ngay trong quá trình trao đổi chất hoặc có thể được chuyển thành tinh bột dự trữ ở trong hạt, củ, quả, rễ, thân và bẹ lá. Tinh bột có nhiều trong các loại lương thực do đó các loại lương thực được coi là nguyên liệu chủ yếu để sản xuất tinh bột…. Ta có thể chia tinh bột ra làm 3 hệ thống -Hệ thống tinh bột của các hạt ngũ cốc -Hệ thống tinh bột của các hạt họ đậu -Hệ thống tinh bột của các củ Tinh bột gồm hai thành phần amylase : amylopectin theo tỷ lệ 1:4 b. Cấu trúc: Trong tinh bột, tỷ lệ amylose trên amylopectin bằng khoảng ¼. Trong một số trường hợp tỷ lệ này có thể thay đổi ít nhiều, ví dụ, ở một số hạt lúa nếp chứa rất ít amylose, trong khi đó ở một số hạt đậu, lượng amylose lại chiếm đến 75%. Trong hạt tinh bột khoai tây có 19-22% amylose và 78-91% mamylopectin, ở hạt lúa mì và hạt ngô amylose chiếm 25% còn amylopectin chiếm 75%. Amylose được cấu tạo nên từ các phân tử D-glucose tại nối α (1,4) glycosid, các gốc glucoza được gắn vào nhau nhờ liên kết 1→ 4 và tạo nên một chuỗi dài bao gồm từ 200-1000 gốc glucoza. Khối lượng phân tử của nó thấp dao động từ 150000 đến 600000. Phân tử amylose bao gồm một số chuỗi sắp xếp song song với nhau, trong đó các gốc glucozacuar từng chuỗi cuộn vòng lại hình xoắn ốc. Phân tử amylose có một đầu không khử và một dầu khử (đầu có nhóm OH glucozit).amylose tác dụng với iot tạo thành màu xanh, amylose dễ hòa tan trong nước ấm và tạo nên dung dịch có độ nhớt không được cao..dịch hồ dễ thoái hóa. Amylopectin có cấu trúc nhánh. Trong cấu trúc phân tử của nó chứa cả liên kết α glycosid (1,4) và α (1,6) glycosid. Cấu trúc phân tử bao gồm một mạch trung tâm thẳng chứa liên kết α (1,4) glycosid, từ mạch này phát ra các nhánh phụ dài chừng vài chục gốc glucose. Khối lượng phân tử của amylopectin cao nằm trong khoảng 500000 đến 1 triệu dalton…..Các amylopectin thường phân bố ở bên ngoài hạt tinh bột. Amylopectin thường tác dụng với iot tạo thành màu tím đỏ. Amylopectin chỉ hòa tan khi đun nóng và có độ nhớt cao, dịch hồ khó thoái hóa. Amylopectin hấp thụ nhiều nước khi nấu chín và là thành phần chủ yếu tạo nên sự trương phồng của hạt tinh bột. Tinh bột có khả năng bị thủy phân bởi amylose hoặc acid. Trước tiên các dextrin hình thành (đây là oligosaccharide có khoảng 8 glucose với ít nhất một nối α (1,6) glycosid), sau đó chất này có thể bị thủy phân tận cùng dến glucose. Tùy theo độ lớn của phân tử mà các dextrin sẽ có pahnr ứng màu khác nhau với iode. c. Phương pháp tách chiết : Ta có thể trích ly amylose bằng nước ở các nhiệt độ khác nhau, do amylose có khả năng hòa tan tốt trong nước. Tuy nhiên phương pháp này đạt hiệu quả không cao. Ngoài ra ta cũng có thể khuếch tán tinh bột trong nước, trong dung dịch đệm. Sau kết tủa bằng tác nhân có cực (vd: rược isoamylic, n-butylic, cyclohexylic), hoặc với tác nhân không cực( tạo phức với dung dịch ưa béo (CCl4, CCl3, dicloetan….)) Người ta cũng sử dụng phương pháp sắc ký cột ( caxi phosphat). Sau rửa lại bằng dung dịch đệm phosphat. Ta sẽ được amylose kéo theo, còn amylopectin ở lại. d. Các phản ứng tiêu biểu của tinh bột Phản ứng thủy phân Một tính chất quan trọng của tinh bột là quá trình thủy phân liên kết giữa các đơn vị glucozơ bằng axít hoặc bằng enzym. Axit có thể thủy phân tinh bột ở dạng hạt ban đầu hoặc ở dạng hồ hóa hay dạng past, còn enzym chỉ thủy phân hiệu quả ở dạng hồ hóa. Một số enzym thường dùng là α- amilaza, β- amilaza.. Axit và enzym giống nhau là đều thủy phân các phân tử tinh bột bằng cách thủy phân liên kết α-D (1,4) glycozit. Đặc trưng của phản ứng này là sự giảm nhanh độ nhớt và sinh ra đường. α- amilazaβ- amilazaamiloglucosidazaThuỷ phân liên kết α-D (1,4) glycozitThuỷ phân liên kết α (1,4) glycozitThuỷ phân liên kết α (1,4) và (1,6) glycozitBắt đầu ở bất kì vị trí nàoBắt đầu ở đầu mạch không khửBắt đầu ở đầu mạch không khửCắt thứ tự 2 gốc 1Cắt 1 gốc 1Sản phẩm: dextrin (tinh bột tan)Sản phẩm chủ yếu: mantose ngoài ra còn có glucose, dextrinSản phẩm chủ yếu là glucose còn có mantose, dextrin.Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có thể bị oxi hóa tạo thành andehyt, xeton và tạo thành các nhóm cacboxyl. Quá trình oxi hóa thay đổi tùy thuộc vào tác nhân oxi hóa và điều kiện tiến hành phản ứng. Quá trình oxi hóa tinh bột trong môi trường kiềm bằng hypoclorit là một trong những phản ứng hay dùng, tạo ra nhóm cacboxyl trên tinh bột và một số lượng nhóm cacbonyl. Quá trình này còn làm giảm chiều dài mạch tinh bột và tăng khả năng hòa tan trong nước, đặc biệt trong môi trường loãng. Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có thể tiến hành ete hóa, este hóa. Một số monome vinyl đã được dùng để ghép lên tinh bột. Quá trình ghép được thực hiện khi các gốc tự do tấn công lên tinh bột và tạo ra các gốc tự do trên tinh bột ở các nhóm hydroxyl. Những nhóm hydroxyl trong tinh bột có khả năng phản ứng với andehyt trong môi trường axit. Khi đó xảy ra phản ứng ngưng tụ tạo liên kết ngang giữa các phân tử tinh bột gần nhau. Sản phẩm tạo thành không có khả năng tan trong nước. Phản ứng tạo phức Phản ứng rất đặc trưng của tinh bột là phản ứng với iot. Khi tương tác với iot, amiloza sẽ cho phức màu xanh đặc trưng. Vì vậy, iot có thể coi là thuốc thử đặc trưng để xác định hàm lượng amiloza trong tinh bột bằng phương pháp trắc quan. Để phản ứng được thì các phân tử amiloza phải có dạng xoắn ốc để hình thành đường xoắn ốc đơn của amiloza bao quanh phân tử iot. Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucozơ không cho phản ứng với iot vì không tạo được một vòng xoắn ốc hoàn chỉnh. Axit và một số muối như KI, Na2SO4 tăng cường độ phản ứng. Amiloza với cấu hình xoắn ốc hấp thụ được 20% khối lượng iot, tương ứng với một vòng xoắn một phân tử iot. Amilopectin tương tác với iot cho màu nâu tím. Về bản chất phản ứng màu với iot là hình thành nên hợp chất hấp thụ. Ngoài khả năng tạo phức với iot, amiloza còn có khả năng tạo phức với nhiều chất hữu cơ có cực cũng như không cực như: các rượu no, các rượu thơm, phenol, các xeton phân tử lượng thấp.. Tính hấp thụ của tinh bột Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xốp nên khi tương tác với các chất bị hấp thụ thì bề mặt trong và ngoài của tinh bột đều tham dự. Vì vậy trong quá trình bảo quản, sấy và chế biến cần phải hết sức quan tâm tính chất này. Các ion liên kết với tinh bột thường ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của tinh bột. Khả năng hấp thụ của các loại tinh bột phụ thuộc cấu trúc bên trong của hạt và khả năng trương nở của chúng. Khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột Xác định khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột cho phép điều chỉnh được tỉ lệ dung dịch tinh bột và nhiệt độ cần thiết trong quá trình công nghiệp, còn có ý nghĩa trong quá trình bảo quản, sấy và chế biến thủy nhiệt. Rất nhiều tính chất chức năng của tinh bột phụ thuộc vào tương tác của tinhbột và nước (tính chất thủy nhiệt, sự hồ hóa, tạo gel, tạo màng). Ngoài ra, nó cũng là cơ sở để lựa chọn tinh bột biến hình thích hợp cho từng ứng dụng cụ thể.Ví dụ: Để sản xuất các sản phẩm nước uống hòa tan như cà phê, trà hòa tan thìnên chọn tinh bột biến hình nào có độ hòa tan cao nhất. e. Tính chất của tinh bột: * Quá trình hydrat hóa – sự trương nở của tinh bột Ở trạng thái tự nhiên tinh bột liên kết với nhau qua liên kết hydro, tạo thành trạng thái rất bền, do đó khi ở trong nước lạnh rất khó hấp thụ nước. Khi tăng nhiệt độ, ta có trạng thái mới. Sự trương nở của tinh bột phụ thuộc vào nhiệt độ. Ví dụ với tinh bột ngô: Nhiệt độ thường hấp thụ 10-25% nước 60oC hấp thụ 300% nước 70oC hấp thụ 1000% nước Trương nở cực đại 2000% nước *Sự hồ hóa Nhiệt độ để phá vỡ tinh bột chuyển từ trạng thái có mức độ hydrat hóa khác nhau thành dạng keo gọi là nhiệt độ hồ hóa. Khi hạt tinh bột được xử lí đồng thời bằng nhiệt và ẩm thì sẽ xảy ra hiện tượng hồ hóa: trên 55-70oC, các hạt tinh bột sẽ trương phồng do hấp thụ nước vào các nhóm hydroxyl phân cực. Khi đó độ nhớt của huyền phù tinh bột tăng mạnh vì các hạt trương phồng kết dính vào nhau. Nếu tiếp tục kéo dài việc xử lí thủy nhiệt, có thể gây ra nổ vỡ hạt tinh bột, thủy phân từng phần và hòa tan phần nào các phân tử cấu thành của tinh bột, kèm theo giảm độ nhớt của dung dịch. Nhiệt độ hồ hóa phụ thuộc vào các yếu tố : Kích thước (lớn trước, bé sau) Thành phần (ưu tiên amylose) Các ion liên kết với tinh bột ( cùng dấu, gần nhau → đẩy nhau) Các muối vô cơ ( nồng độ thấp tăng độ hòa tan, nồng độ cao kết tủa) Môi trường: trong môi trường kiềm thì sự hồ hóa diễn ra dễ dàng hơn. Hàm lượng các chất không điện ly như đường, rượu cũng làm tăng nhiệt độ hồ hóa. Sau khi hồ hóa tinh bột sẽ có độ trong suốt nhất định. Độ trong của hồ phụ thuộc vào các yếu tố: Các dạng bột nếp, tinh bột của các loại củ, rễ trong hơn. Khi cho thêm đường sẽ trong hơn Có chất nhũ hóa sẽ làm giảm độ trong. *Tính nhớt dẻo: Tính chất này tác động đến chất lượng thực phẩm. Phân tử tinh bột chứa nhiều nhóm hydroxyt có khả năng liên kết được với nhau làm cho phân tử tinh bột tập hợp lại đồ sộ hơn, giữ nhiều phân tử nước hơn khiến cho dung dịch có độ đặc, độ dính, độ dẻo và độ nhớt cao hơn, do đó các phân tử di chuyển khó khăn hơn. Tính chất này càng thể hiện mạnh mẽ hơn ở những tinh bột loại nếp ( tinh bột amylopectin). Tính chất này tăng trong môi trường kiềm, thể hiện mạnh ở các tinh bột giàu amylopectin. Tính nhớt, dẻo của tinh bột phụ thuộc vào đường kính, kích thước, thể tích, cấu trúc của tinh bột, vào sự tương tác của tinh bột với nước và với nhau, vào nồng độ tinh bột, vào pH, nhiệt độ, Ca+, tác nhân oxy hóa. *Khả năng tạo gel và thoái hóa của hồ tinh bột: Khi để nguội hồ tinh bột thì các phân tử sẽ tương tác với nhau và sắp xếp lại một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột có cấu trúc mạng ba chiều. Để tạo được gel thì dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, phải được hồ hóa để chuyển tinh bột thành trạng thái hòa tan và sau đó được để nguội ở trạng thái yên tĩnh. Khác với gel protein, trong gel tinh bột chỉ có duy nhất các liên kết hyro tham gia. Liên kết hydro có thể nối trực tiếp các mạch polyglucozit lại với nhau hoặc gián tiếp qua cầu phân tử nước. Vì tinh bột chứa cả amilopectin và amylose nên trong gel tinh bột có vùng kết tinh và vùng vô định hình. Tinh bột giàu amilose tạo gel cứng, độ bền kém. -Sự thoái hóa: Khi gel tinh bột để một thời gian dài chúng sẽ co lại và một lượng dịch thể sẽ tách ra. Quá trình đó gọi là sự thoái hóa. Quá trình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh đông rồi sau đó cho tan giá. Có hiện tượng thoái hóa là do hình thành nhiều cầu hydro giữa các phân tử tinh bột. Các phân tử amylose có mạch thẳng nên định hướng với nhau dễ dàng và tự do hơn các phân tử amylopectin. Vì thế hiện tượng thoái hóa gần như chỉ có liên quan với các phân tử amylose là chủ yếu. Trong quá trình thoái hóa luôn kèm theo sự tách nước và đặc lại của các sản phẩm nửa lỏng. Gây cứng với bánh mì. Hiện tượng này hình thành do các cầu H giữa các tinh bột xuất hiện. Quá trình diễn ra qua các giai đoạn sau: +Các mạch được uốn thẳng +Vỏ hydrat bị mất, các mạch được định hướng. +Cầu H hình thành giữa các nhóm OH Các yếu tố ảnh hưởng tới sự thoái hóa: + pH: tốc độ thoái hóa đạt cực đại khi pH =7. Khi pH >10 thì không còn sự thoái hóa, khi pH 99,5 %. Với CMC dẫn suất 0,95 và nồng độ tối thiểu 2 % cho độ nhớt 25 Mpa tại 250C. Có thể sử dụng CMC ỏ dạng nóng hoặc lạnh. CMC l à các anion polyme mạch thẳng cho chất lỏng gọi là dung dịch giả. Dung dịch 1% thông thường pH = 7 – 8,5 còn ở pH = 5 - 9 dung dịch ít thay đổi, ở pH 7 độ nhớt giảm ít. Dung dịch CMC có thể bị phá hủy do các vi sinh vật hoặc enzim khử. G ia nhiệt ở 800C trong 30 phút ho ặc 1000C trong 1 phút có thể khử tác nhân vi sinh vật mà không ảnh hưởng đến chất lượng CMC. Độ nhớt CMC giảm khi nhiệt độ tăng, tác dụng đó có tính thuận nghịch. Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhớt của CMC 0,7 Ds được thể hiện ở giản đồ sau: Độ nhớt của CMC còn chịu ảnh hưởng bởi các ion kim loại: + Cation hóa trị 1: ít tác dụng ở điều kiện bình thường (trừ Agar+). + Cation hóa trị 2: Ca2+, Mg2+ làm giảm độ nhớt. + Cation hóa trị 3: Al3+, Cr3+, Fe3+ tạo gel. Nói chung, tác d ụng trên độ nhớt của các loại muối cũng t ùy tuộc vào phương pháp thêm vào. CMC có th ể kết hợp dễ dàng với thành phần hóa học thực phẩm như: đường, protein, tinh bột và hầu hết các polyme trung tính. Ứng dụng CMC và các dẫn suất cellulose Cellulose và các dẫn suất từ cellulose được sử dụng nhiều trong chế biến thực phẩm hơn 10 năm nay. Hiện tại việc sử dụng không ngừng phát triển không những trong việc cải thiện tính chất sản phẩm mà còn góp phần trong việc sáng tạo các sản phẩm mới. Tính chất tan của dẫn suất cellulose trong nước là nguyên nhân làm thay đổi tính chất lưu biến học của thực phẩm, kết quả là cải thiện được cấu trúc, tạo dáng cho sản phẩm… Tùy thuộc vào điều kiện sử dụng các dẫn suất cellulose có thể có các chức năng sau: giữ nước, tạo đặc, ổn định sản phẩm, trợ phân tán,…V ì vậy dùng dẫn suất celluloza cho một sản phẩm có một công dụng hoặc nhiều công dụng phát huy c ùng lúc. Liều lượng thường sử dụng ở mức độ nhỏ hơn 1% (thường 0.1-0.5 %). Dẫn suất celluloza sử dụng nhiều trong công nghiệp sản xuất nước uống, bánh, sản phẩm sữa, mì sợi,… * Dùng trong sản xuất kem và các sản phẩm cùng loại: Kem chứa 10 % chất béo, 11 % sữa không béo, 15 % đ ường; 0,2 – 0,3 % chất ổn định; 0,25 – 0,5 % chất nhũ hóa. Các thành phần trên thay đổi tùy theo từng Quốc gia và từng yêu cầu sản phẩm nhưng chất ổn định không vượt quá 0,5 %. Hiện nay chất dùng làm đặc là CMC, khi hòa tan sẽ tạo dung dịch có độ nhớt cao, CMC có khả năng l àm chậm quá trình kết tinh, làm mịn tinh thể, cải thiện độ bóng, ngăn cản kem chảy. * Trong nước uống: Việc sử dụng riêng rẽ hoặc kết hợp với các chất keo khác d ùng để giữ ổn định các pha rắn trong dung dịch. Ngoài ra nó còn có khả năng ngăn cản phân ly tinh dầu/n ước trong các sản phẩm nước quả. Nồng độ thường sử dụng là 1 %. * Trong sản xuất bánh kẹo và các sản phẩm từ tinh bột: Cải thiện được tính chất bột nhào cũng như các sản phẩm, được sử dụng ở nồng độ 0,1 – 0,5 % trên trọng lượng chất khô. Hợp chất CMC có tác dụng l àm mềm khối bột nhào, giữ ẩm, kéo dài thời gian bảo quản, làm sản phẩm dễ trở lại trạng thái ban đầu, chống dính... * Trong sản xuất các dạng nước sốt: Do CMC tạo sệt tốt nên CMC có thể được dùng để sản xuất các sản phẩm như nước sốt salad, sốt cà. Chất CMC thích hợp cho các sản phẩm n ày vì tính hòa tan tốt trong nước lạnh lẫn nước nóng, có khả năng liên kết với nước tốt và chịu được ở pH thấp. - Nước sốt salad: CMC thường dùng là 7HOF nồng độ 1 % khi thành phần dầu là 30 % hay 0,75 % khi thành ph ần dầu khoảng 50 %. - Nước sốt cà chua: tùy theo loại CMC sử dụng mà ta có được các sản phẩm có cấu trúc khác nhau. Loại 7HOF sẽ cho sản phẩm có cấu trúc d ài, còn loại 7HXFMA sẽ cho sản phẩm có cấu trúc ngắn hơn và mềm hơn. Nhìn chung, CMC là một hợp chất có vai trò quan trọng trong công nghiệp thực phẩm, việc phát triển và cải thiện tính chất của CMC góp phần quan trọng đối với công nghiệp sản xuất thực phẩm. 4.4. Hemixelluloza Hemixelluloza là nhóm polysacarit có tính chất đặc biệt là không hòa tan được trong nước mà chỉ tan trong dung dịch kiềm. Hemixelluloza cũng là thành phần của thành tế bào thực vật và tồn tại chủ yếu ở các phần như vỏ hạt, bẹ ngô,cám, rơm rạ , trấu. Khi thủy phân hemixelluloza sẽ thu được các monosacarit thuộc nhóm hexoza như manoza, galactoza, nhóm pentozan(araban hoặc xilan). Các polysacarit như manan, galactan, araban và xilan đều là các chất phổ biến trong thực vật, chủ yếu ở các thành phần của màng bao té bào của các cơ quan khác nhau như gỗ, rơm rạ,…… 4.5. Pectin: a. Nguồn gốc: - Có mặt trong quả, củ, thân cây, đóng vai trò vận chuyển nước và lưu chất cho các trái cây đang trưởng thành, duy trì hình dáng và sự vững chắc của trái cây. Tiền thân của pectin là protopectin, không tan trong nước và có nhiều trong mô trái cây còn xanh. Quá trình chín sẽ kèm theo sự thủy phân protopectin thành pectin, sau đó kết hợp với sự demethyl hóa dưới tác dụng của enzyme và sự depolymer hóa của pectin taọ thành pectate và cuối cùng là các loại đường hòa tan và acid. - Từ thời tiền sử, chất pectin đã là thành phần trong khẩu phần ăn của con người. Nhưng chỉ mới trong nửa thế kỉ trước ngành công nghiệp thực phẩm mới nhận biết được vai trò quan trọng của phụ gia pectin trong việc đa dạng hóa các sản phẩm thực phẩm. - Trong công nghiệp pectin được thu nhận từ dịch chiết của các nguyên liệu thực vật, thường là táo hay các quả có múi. Phần lớn các quốc gia xem pectin là một loại phụ gia quý và vô hại, được sử dụng với liều lượng phụ thuộc vào từng quy trình công nghệ. b. Cấu tạo : - Polysaccharide dị thể, mạch thẳng, là dẫn xuất methyl của acid pectic Acid pectic là 1 polymer của acid D-galcturonic, liên kết với nhau bằng liên kết 1,4-glucoside. Một chuỗi gồm khoảng 10000 phân tử galactoronic tạo thành một phân tử pectin M= 10000-100000.- Cấu tạo  1 đơn vị của chuỗi pectin : c.  Các chỉ số đặc trưng của pectin: - Chỉ số methoxyl (MI): biểu hiện tỉ lệ methyl hoá, là phần trăm khối lượng nhóm methoxyl (-OCH3) trên tổng khối lượng phân tử.MI max = 16,3%MI của pectin thực vật = 10 – 12% - Chỉ số ester hóa (DE): thể hiện mức độ ester hóa của pectin, là phần trăm về số lượng của các gốc acid galactoronic được ester hoá trên tổng số lượng gốc acid galacturonic có trong phân tử.d.  Phân loại:  -  Theo % nhóm methoxyl có trong phân tử: + HMP (High Methoxyl Pectin): DE > 50% hay MI >7%. + LMP (Low Methoxyl Pectin) : DE ≤ 50% hay MI ≤ 7%.  - Theo khả năng hòa tan trong nước: - Pectin hòa tan: methoxyl polygalacturonic. - Pectin không hòa tan: protopectin – là dạng kết hợp của pectin với araban (polysaccharide ở thành tế bào).e. Tính chất của pectin:- Dạng bột màu trắng hoặc hơi vàng, hơi xám, hơi nâu.- Tan trong nước, không tan trong ethanol.- Có khả năng tạo gel bền.Khả năng tạo gel:- Các pectin và acid pectinic có các nhóm hydroxyl (-OH) nên có khả năng hydrat hóa cao.- Các phân tử pectin mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy lẫn nhau, do đó làm giãn mạch và làm tăng độ nhớt của dung dịch.- Vì vậy khi làm giảm độ tích điện và độ hydrat hóa sẽ làm cho các phân tử pectin xích lại gần nhau và tương tác với nhau tạo nên một mạng lưới 3 chiều rắn chứa pha lỏng ở bên trong.- Khả năng tạo gel phụ thuộc chủ yếu vào 2 yếu tố: chiều dài của chuỗi pectin và mức độ methoxyl hóa.a)   Chiều dài của phân tử quyết định độ cứng của gel:    Nếu phân tử pectin quá ngắn thì nó sẽ không tạo được gel mặc dù sử dụng với liều lượng cao.   Nếu phân tử pectin quá dài thì gel tạo thành rất cứngb)   Mức độ methoxyl hoá quy định cơ chế tạo gel:v   HMP: tạo gel bằng liên kết hydro   Điều kiện tạo gel:[Đường] >50%, pH = 3-3,5; [Pectin]= 0,5-1%   Đường có khả năng hút ẩm, vì vậy nó làm giảm mức độ hydrat hóa của phân tử pectin trong dung dịch.   pH acid trung hòa bớt các gốc COO-, làm giảm độ tích điện của các phân tử.    Vì vậy các phân tử có thể tiến lại gần nhau để tạo thành liên kết nội phân tử và tạo gel. - Liên kết hydro được hình thành giữa các phân tử  pectin có thể hydroxyl – hydroxyl, carboxyl – carboxyl, hoặc hydroxyl – carboxyl. Kiểu liên kết này không bền do đó các gel tạo thành sẽ mềm dẻo bởi tính linh động của các phân tử trong khối gel.     Cấu trúc của gel phụ thuộc vào hàm lượng đường, hàm lượng acid, hàm lượng pectin, loại pectin và nhiệt độ.   30 – 50% đường thêm vào pectin là sucrose. Do đó cần duy trì pH acid để khi đun nấu sẽ gây ra quá trình nghịch đảo đường sucrose, ngăn cản sự kết tinh của đường sucrose. Tuy nhiên cũng không nên dùng quá nhiều acid vì pH quá thấp sẽ gây ra nghịch đảo một lượng lớn sucrose gây kết tinh glucose và hoá gel nhanh tạo nên các vón cục. Khi dùng lượng pectin vượt quá lượng thích hợp sẽ gây ra gel quá cứng do đó khi dùng một nguyên liệu có chứa nhiều pectin cần tiến hành phân giải bớt chúng bằng cách đun lâu hơn.   Khi sử dụng một lượng cố định bất cứ một loại pectin nào pH, nhiệt độ càng giảm và hàm lượng đường càng cao thì gel tạo thành càng nhanh.v   LMP: tạo gel bằng liên kết với ion Ca2+.   Điều kiện tạo gel: khi có mặt Ca2+, ngay cả ở nồng độ 702,8 – 3,465KhôngNhanh50 – 702,8 – 3,465KhôngChậm7, phân hủy ở pH = 5-7; phân hủy nhanh ở pH 10 % l à chất lỏng có độ nhớt cao và có tính chất lưu biến phi Newton. Sự thay đổi độ nhớt theo nồng độ arabic được biểu diễn bằng đồ thị sau: Arabic tan được trong nước, không tan trong chất béo, có độ nhớt thấp. Độ nhớt phụ thuộc vào pH và nồng độ muối. Ở nồng độ cao là chất keo kết hợp với các quá trình sấy sản phẩm rất hiệu quả. Arabic rất ổn định trong môi trường acide, vì vậy arabic sử dụng rất tốt cho việc ổn định mùi của nước quả. Giá trị pH tự nhiên của dung dịch Arabic là 3,9 - 4,9 là do sự hiện diện của acide gluconic. Khi thêm acide hoặc kiềm có thể làm thay đổi độ nhớt và diện tích tiếp xúc của dịch keo, pH thấp th ì độ nhớt thấp và ngược lại. Độ nhớt đạt tối đa khi pH= 5,5. Hợp chất arabic thường được sử dụng để giữ mùi cho các sản phẩm dạng nhũ tương, giữ mùi cho các sản phẩm bao gói, giữ nước và chống sự kết tinh đường. 4.10. Guar gum: Tên gọi khác: Gum cyamopsis, bột guar; INS No. 412. Nguồn gốc:- Có trong thành phần nội nhũ của hạt Cyamopsis tetragonolobus, thuộc họ Leguminosae, với lượng gần 35% được trồng chủ yếu ở Ấn Độ, Pakistan va Mỹ (Texas). Bột guar gum chứa 10-15% ẩm, 5- 6% protein; 2,5% xơ; 0,5-0,8% tro. - Thu nhận gum bằng cách rửa với ethanol hay isopropanol; hay hòa tan trong nước sôi, sau đó lọc, cô đặc và sấy. - Cấu tạo: - Là galactomanan gồm 1 mạch chính do các gốc D-mannose kết hợp lại với nhau bằng liên kết b-1,4 và các gốc D- galactose nối với D- mannose của mạch chính bằng liên kết a-1,6. Tỉ lệ galactose : mannose là 2 : 1._ Khối lượng phân tử: M = 220000. Tính chất: • - Màu trắng, trắng hơi vàng. • - Dạng bột, gần như không mùi. • - Hydrate hóa trong nước lạnh tạo dung dịch có độ nhớt cao. Ứng dụng: Trong thực phẩm nướng giúp cải thiện cấu trúc và thời hạn sử dụng. Cải thiện sự ổn định của dầu trộn salad, nước sốt thịt nướng  HYPERLINK "" \o "Sữa" Sữa ,  HYPERLINK "" \o "Da ua" sữa chua, và sản phẩm  HYPERLINK "" \o "Cheese" pho mát, giúp duy trì  HYPERLINK "" \o "Đồng nhất (hóa học)" tính đồng nhất và kết cấu của  HYPERLINK "" \o "Kem" kem. 4.11. Xanthangum - Là một polysacchride ngoại bào, được sản xuất bằng cách len men trên canh trường tinh khiết của carbohydrate với Xanthomonas campestris, tinh sạch bằng cách xử lý ethanol hoặc isopropanol, sấy và nghiền. Cấu tạo: - Chứa D-glucose và D-mannose là các đường hexose chủ yếu, ngoài ra còn có acid D-glucuronic và acid pyruvic. Các D-glucose liên kết với nhau qua liên kết b-1,4 và do đó có cấu tạo giống như phân tử cellulose. Một nhánh gồm 3 trisaccharide trong đó có 1 acid glucuronic ở giữa 2 phân tử đường mannose và nhánh này nối với mỗi phân tử đường glucose ở vị trí số 3. - Được sản xuất dưới dạng muối Na+, K+ và Ca2+, dung dịch của nó trung tính. Tính chất: - Dạng bột màu kem. - Tan trong nước, không tan trong ethanol. - Tăng lớn trong  HYPERLINK "" \o "Độ nhớt" độ nhớt của chất lỏng bằng cách thêm một số lượng rất nhỏ của Xanthangum. Trong hầu hết các loại thực phẩm, nó được sử dụng ở 0,5%, và có thể được sử dụng ở nồng độ thấp hơn. Xanthangum là rất ổn định trong một phạm vi rộng của nhiệt độ và  HYPERLINK "" \o "PH" pH Độ nhớt của các giải pháp Xanthan gum giảm theo tỉ lệ nén. Điều này có nghĩa rằng một sản phẩm bị cắt, cho dù từ pha trộn, lắc hoặc thậm chí nhai, sẽ mỏng ra, nhưng một khi các lực lượng cắt được loại bỏ, thực phẩm sẽ dày lên trở lại. Giữ cho hỗn hợp khá đồng nhất.Nó giúp ngăn ngừa tách dầu bằng cách ổn định  HYPERLINK "" \o "Nhu tương" nhũ tương , mặc dù nó không phải là một chất nhũ hóa Được sử dụng trong thực phẩm đông lạnh và đồ uống, Xanthan Gum giúp tạo ra các kết cấu dễ chịu trong nhiều kem, cùng với  HYPERLINK "" \o "Guar gum" guar gum và  HYPERLINK "" \o "Locust bean gum" locust bean gum. Sự chuyển hoá của glucid trong cơ thể sống: 5.1. Sự chuyển hoá của glucid trong cơ thể sống Sự phân giải các hợp chất polysaccharid Sự tổng hợp glucid – Quá trình quang hợp Sự phân giải glucid – Quá trình hô hấp - Quá trình đường phân - Chu trình Krebs - Chuỗi chuyển điện tử hô hấp – Tạo ATP Một số ứng dụng: Quá trình lên men rượu, bia: Lên men lactic đồng hình Lên men acetic 5.2. NHỮNG CHUYỂN HOÁ CỦA GLUCID TRONG CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN THỰC PHẨM: 5.2.1. Ảnh hưởng của chế biến nhiệt đến glucid trong thực phẩm Ở nhiệt độ đun sôi, các loại đường đơn giản không có biến đổi đáng kể. Đường đun sôi đến 180oC chuyển sang màu nâu và có mùi đặc biệt gọi là caramen hoá. Đó là hỗn hợp nhiều chất khác nhau do đường bị phân giải. Phản ứng caramen hoá đường: - Với saccharose, phản ứng caramen hoá xảy ra theo sơ đồ phản ứng: 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. - Khi đun nóng pentose với acid chúng sẽ loại nước và chuyển thành dẫn xuất aldehyd gọi là fucfurol t0 Pentose + acidnóng → furforol Fucforol + anilin HCl → cho hợp chất màu đỏ → bay mùi thơm Quá trình chế biến nóng làm cho tinh bột dễ tiêu hơn, cellulose không bị phân hủy nhưng nứt ra, trở nên mềm hơn, cho phép các dịch tiêu hoá tiếp xúc với các thành phần sinh dưỡng trong tế bào thực vật. 5.2.2. Phản ứng melanoidin (Maillard): Phản ứng tổng quát: Hexose + pentose + a.amin → (to) furfurol (từ pentose – mùi táo) + oxymethylfurfurol (từ hexose – mùi dễ chịu) + aldehyde + reduction + ... Đây là phản ứng giữa acid amin và đường. Điều kiện để có phản ứng là phải có nhóm cacbonyl. Phản ứng chia làm 2 giai đoạn: Ngưng tụ cacbonylamin. Chuyển vị Amadori, không màu, không hấp thụ ánh sáng cực tím Phản ứng có khả năng khử nước của đường, phân hủy đường và hợp chất amin. Không màu hoặc màu vàng nhạt, hấp thụ mạnh ánh sáng cực tím. Chất tạo thành là melanoidin, sản phẩm có màu đậm. Điều kiện phản ứng: Phụ thuộc vào nồng độ chất tham gia phản ứng, nhiệt độ, pH, lượng nước. Phụ thuộc vào loại đường: glucose, galactose, lactose. Saccharide không cho phản ứng (không có nhóm cacbonyl). Phụ thuộc vào acid amin: alanin, valin cho màu đậm, vị chua, mùi bia; phenylalanin cho màu nâu sẫm, mùi hoa hồng; lơxin cho mùi bánh mì,...; mùi mật và mùi bia. Lượng nước: phải có nước, nhưng càng ít nước sản phẩm tạo thành càng nhanh. Nhiệt độ: 90 – 95oC sản phẩm tạo thành có tính cảm quan tốt. Nhiệt độ cao có vị đắng, mùi khét. Trong sản xuất malt màu: 160oC. Chất kìm hãm: là những chất phản ứng được với cacbonyl: dimedon, hydrolamin, bisulfit, vitamin C, acid sulfuro. Chất tăng tốc: acid lactic, phosphat. 5.2.3. Thực phẩm thực vật trong bảo quản chín : Trong quá trình bảo quản, lượng đường ở vỏ cam, chanh, quýt, bưởi được chuyển dần vào múi (cùi bưởi xanh ngọt hơn cùi bưởi chín). Vì vậy, các loại quả này thu hoạch lúc chín sẽ ít vỏ hơn quả xanh, phẩm chất tốt hơn. Thí dụ: ở chuối, chuối là loại quả điển hình về hàm lượng đường tăng lên và hàm lượng tinh bột giảm xuống trong quá trình chín. Nhiệt độ bảo quản càng thấp thì sự chuyển hoá tinh bột thành đường càng giảm đi. Chuối xanh có hàm lượng tinh bột là 20%, hàm lượng đường là 1% Nhiệt độ thích hợp cho chuối chín là 12-22oC. Nếu nhiệt độ >25oC thì hoạt động của enzym giảm xuống. Phần lớn đường được tạo thành là saccharose, nhưng ở quá trình chín tới, hầu như có 3 loại đường: saccharose, glucose, fructose. Sự phân giải tinh bột trong rau quả khi chín và bảo quản có thể xảy ra theo hai cách do các enzym amylase và phosphorylase (chủ yếu). Ở các loại quả khác nhau thì khác nhau về thành phần các đường được tích tụ khi chín. Ở một số loại quả (mơ, đào, mận, xoài...) khi chín đường saccharose được tổng hợp từ monosaccharid Ở các loại rau quả khác, phần lớn giai đoạn đầu của quá trình bảo quản, hàm lượng đường tăng lên do sự đường hoá tinh bột dự trữ, như sự thủy phân các polysaccharid, glucozid và các hợp chất khác. Sau đó lượng đường lại giảm đi, chủ yếu là do quá trình hô hấp. Lượng đường trong rau quả giảm đi khi bảo quản biểu hiện rau quả đã kém phẩm chất, không bảo quản được lâu nữa. 5.2.4. Sự hô hấp của hạt ngũ cốc Hạt ngũ cốc khi chín, hàm lượng nước trong hạt giảm mạnh, hạt rơi vào trạng thái ngủ sinh lý. Trong quá trình bảo quản, ngũ cốc ở dạng chưa chế biến vẫn thực hiện sự hô hấp (chủ yếu do enzym oxydase tạo nên). Hiện tượng này xảy ra càng mạnh khi độ ẩm, nhiệt độ môi trường cao. Sự hô hấp của hạt phụ thuộc nhiều vào sự hiện diện và hàm lượng của oxygen: (C6H10O5)n → nC6H12O6 → 6nCO2 + 6nH2O + 674 kcal (nhiều oxygen) (C6H10O5)n → nC6H12O6 → 2nCO2 + 24 kcal (ít oxygen) 2nC2H5OH + CH3COOH Hiện tượng này làm cho bột trong lương thực giảm dần, độ ẩm và nhiệt độ tăng lên (hiện tượng tự sinh nhiệt) Khi to tăng tới một mức nhiệt độ thích hợp thì enzym oxydase hoạt động làm cho quá trình hô hấp mạnh thêm tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển thuận lợi cho các enzym thủy phân ngũ cốc sẽ phân giải các chất dinh dưỡng trong ngũ cốc làm cho ngũ cốc bị hư hỏng (lên men chua, lên men rượu). Sau 18 ngày, khoai lang bảo quản ở điều kiện không khí bình thường, trọng lượng giảm do thoát hơi nước là 5,9%, tinh bột từ 52,01% giảm xuống còn 31,13%. Hàm lượng đạm, vitamin đều giảm rõ rệt. Vì vậy, để bảo quản tốt củ, quả tươi cần phải tạo điều kiện để: - Làm giảm lượng nước thất thoát do sự thoát hơi nước - Giảm bớt sự hô hấp - Hạn chế hiện tượng nảy mầm Nhằm đảm bảo quá trình phân hủy tinh bột thành đường và sự tổn thất các chất dinh dưỡng trong củ quả ở mức độ tối thiểu nhất, điều kiện bảo quản cần thực hiện: nhiệt độ 13-160C, độ ẩm 70-80%, hạn chế sự hiện diện của ánh sáng (hạn chế hiện tượng nảy mầm) 5.2.5. Sự nảy mầm của hạt khi bảo quản a. Để hạt nảy mầm cần phải có ba điều kiện - Hạt phải còn khả năng nảy mầm tức là phôi của hạt còn sống và có khả năng nảy mầm. - Hạt phải được đặt trong môi trường có điều kiện thuận lợi: đủ nước, nhiệt độ thích hợp, có nguồn cung cấp oxygen và đôi khi phải có ánh sáng thích hợp. - Phải vượt qua được bất cứ điều kiện tạo sự ngủ hiện diện bên trong hạt. Tránh các điều kiện ngoại cảnh bất lợi dẫn đến sự ngủ. b. Các giai đoạn của sự nảy mầm - Giai đoạn 1 - Sự hoạt hóa Sự hút ẩm (quá trình vật lý): sự hấp thu nước của hạt khô làm tăng hàm lượng nước trong hạt, làm mềm vỏ hạt. Hạt trương phồng lên và vỏ hạt bị nứt ra. Sự tổng hợp các enzym: hoạt động enzym bắt đầu trong vòng vài giờ sau khi xảy ra sự hấp thu nước của hạt. Hoạt động của các enzym một phần từ sự tái hoạt hóa các enzym dự trữ được hình thành từ sự phát triển của phôi và một phần từ sự tổng hợp các enzym mới khi hạt bắt đầu nảy mầm. Sự kéo dài tế bào và xuất hiện rễ: những dấu hiệu đầu tiên của sự nảy mầm là sự xuất hiện rễ xảy ra vài giờ hoặc vài ngày sau khi sự nảy mầm bắt đầu. - Giai đoạn 2 – Sự phân giải các chất dự trữ và vận chuyển Các chất dự trữ (chất béo, protein, hợp chất có carbon) được thủy phân thành các chất hữu cơ đơn giản và sau đó được chuyển đến các vị trí tăng trưởng của trục phôi: + Tinh bột → Dextrin → maltose + Protein → acid amin + Lipid → glycerin + acid béo Các hoạt động sinh tổng hợp của tế bào sẽ được kích hoạt. Sự hấp thu nước và hô hấp tiếp tục diễn ra ở ở một tốc độ đều đặn. Khi xảy ra hiện tượng nảy mầm, hạt thóc xảy ra sự biến đổi sâu sắc về thành phần hóa học: + Lượng tinh bột giảm đáng kể + Hàm lượng đường tăng cao + Enzyme amylase phát triển mạnh - Giai đoạn 3 – Sự tăng trưởng của cây mầm Sự phân chia tế bào xảy ra ở hai đầu của trục phôi. Một đầu phát triển thành chồi mầm, một đầu phát triển thành rễ mầm trên trục phôi có mang 1 hoặc 2 lá mầm được gọi là tử diệp. Khi cây mầm bắt đầu tăng trưởng, trọng lượng tươi và khô của cây mầm bắt đầu tăng trong khi trọng lượng mô dự trữ giảm. 5.2.6. Hiện tượng biến vàng của thóc Trong quá trình bảo quản thóc thường gặp hiện tượng lớp nội nhũ của hạt thóc bị biến màu, chuyển từ màu trắng sang màu vàng. Thóc bị biến vàng không được người tiêu dùng lựa chọn vì cơm nấu từ gạo đã biến vàng màu sắc kém, giảm độ dẻo và có thể ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng của thóc gạo. Trong thực tế, trong quá trình bảo quản, sự biến vàng có thể xảy ra do: - Phơi sấy chưa tốt - Điều kiện bảo quản không đảm bảo Thóc bảo quản càng lâu, tỉ lệ hạt bị biến vàng càng lớn. Phân tích thành phần của hạt vàng so với hạt trắng bình thường cho thấy có sự thay đổi: + Thành phần glucid bị thay đổi: hàm lượng saccharose giảm 10 lần, đường khử tăng 2-3 lần + Thành phần tinh bột cũng thay đổi: amilose tăng, amilopectin giảm + Protein thay đổi: đạm protein giảm, đạm phi protein tăng, globulin giảm, anbumin tăng. Như vậy thóc bị biến vàng đã làm giảm giá trị dinh dưỡng đồng thời giá trị thường phẩm cũng giảm sút. Nguyên nhân của hiện tượng biến vàng: - Phản ứng tạo thành melanoidin giữa acid amin và đường khử - Do hoạt động trao đổi chất của nấm trong hạt. Nấm tác động lên sắc tố của vỏ hạt hoặc trực tiếp tổng hợp sắc tố trong điều kiện thuận lợi, sắc tố tạo ra phân tán trong albumin của hạt. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Phạm Thị Trân Châu, Trần thi Áng. 1999. Hoá sinh học, NXB Giáo dục, Hà Nội. 2. Lê Ngọc Tú (chủ biên), Lê Văn Chứ, Đặng Thị Thu, Phạm Quốc Thăng Nguyễn Thị Thịnh, Bùi Đức Hợi, Lưu Duẫn, Lê Doãn Diên, 2000. Hóa sinh Công nghiệp, Nxb KH&KT, Hà Nội. 3. Giáo trình tinh bột thực phẩm. 4. Bài giảng phụ gia trong thực phẩm – Nguyễn Chí Linh – Trường CD cộng đồng Kiên Giang. 5. VÕ TẤN THÀNH, Bài giảng phụ gia trong sản xuất thực phẩm, Đại học Cần Thơ năm 2000 6. LÊ BẠCH TUYẾT VÀ NHÓM TÁC GIẢ, Các quá trình và công nghệ cơ bản trong sản xuất thực phẩm, Khoa hóa học thực phẩm và công nghệ sinh học trường đại học bách khoa Hà Nội năm 1996 7. TRẦN ĐÌNH TOẠI VÀ NHÓM TÁC GIẢ, Carrageenan từ rong biển sản xuất và ứng dụng, NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội năm 2006 8. LÊ NGỌC TÚ VÀ NHÓM TÁC GIẢ, Hóa học thực phẩm, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội năm 2003 9. TRẦN MINH TÂM, Các quá trình công nghệ trong chế biến nông sản thực phẩm, NXB Nông nghi ệp năm 1998 10. Bài giảng gluxit của Thầy Nam DHCN tpHCM 11. web Wikipedia, google, Diendancongnghehoahoc