Khảo sát đặc tính của protein trong thực phẩm giàu protein

xitamin gần với albumin globulin. Phần lớn các protein gliadin có cấu trúc bậc bốn. Ví dụ, protein F1 của hạt lúa mì có ba phần dưới đơn vị, 40000, 50000 và 53000 dalton. d) Glutelin: chỉ tan trong dung dịch kiềm họăc axit loãng. Glutelin có tong nội nhũ của hạt hòa hảo và một số hạt của các cây khác. Ví dụ, glutekin của lúa mì, orizerin của lúa. Hàm lượng orizerin trong hạt lúa chiếm 80% protein tổng số hạt.Ở các hạt hòa hảo khác glutelin chỉ chiếm từ 5 – 40% protein tổng số của hạt. Các prtein thuộc nhóm này có Mr rất cao, và rất khác nhau, đa số có Mr từ 50000 đến vài triệu dalton. Glutelin được nghiên cứu kĩ nhất là glutelin của là glutelin của lúa mì. Sau khi khử các cầu disulfua trong phân tử của nó, dùng phương pháp điện ly tách được 15 loại phần dưới đơn vị có Mr 11600 đến 133000 dalton. Gltelin có cấu trúc bậc bốn phức tạp. Promalin và glutelin là các protein dự trữ điển hình của hạt hòa hảo, chúng kết hợp với các thành phần khác trong nội nhũ của hạt tạo thành hợp phức có khối lượng phân tử rất lớn, gọi là gluten. Gluten có cấu trúc không gian cực kì phức tạp Trong hạt hòa hảo còn có một số protein không tan trong bốn dung dịch kể trên. f). Histon: protein kiềm có chứa nhiều axitamin kiềm như Lys, Arg, dễ tan trong nước, không tan trong dung dịch amoniac loãng. Người ta dã tách được từ nhiễm sắc thể của tế bào ơcariot năm dạng histon H1, H2A, H2B, H3, H4. sự khác nhau giữa các dạng đựơc tóm tắt trong bảng dưới. Một số tính chất của năm dạng histon. HistonTỉlệ Lys/ArgSố gốc amin Mrdalton H1 H2A H2B H3 H4 20 1,25 2,5 0,72 0,79215 129 125 135 10221000 14500 13800 15300 11300  Cấu trúc bậc một của H3 và H4 có tính bảo thủ rất lớn, hầu như không thay đổi trong hàng triệu năm kể từ khi có sự phân hướng động vật và thực vật trong quá trình tiến hóa. III.2. PROTEIN PHỨC TẠP. a).Nucleoprotein Nhóm ngoại là axit nucleic, apoprotein là polypeptit hay protein có tính kiềm, vì vậy chúng kết hợp với nhau khá chặt. muốn tách riêng chúng phải dùng dung dịch muối hoặc axit loãng. Nucleoprotein tập trung trong nhân tế bào, riboxom. Trong nhiễm sắc chất, có các đơn vị lặp lại là nucleoxom, giữa các nucleoxom là các đoạn ADN kết. Nucleoxom bao gồm một đoạn ADN khoảng 160- 240 cặp bazo quấn quanh một lõi gồm bốn cặp phân tử của bốn dạng histon H2A, 2B,3 và 4 ( hình. 3.9). Dạng H1 có ít hơn so với các dạng khác và ở mặt ngoài của nucleoxom gắn vào đoạn ADN kết có thể có vai trò như cầu giữa các nucleoxom khác nhau. Nucleoprotein trong tinh dịch cá do axit nucleic kết hợp với protamin. Protamin là một polypeptit có Mr ˂ 5000 dalton, có tính kiềm,chứa nhiều arginin. Cấu trúc nucleoprotein. b). cromprotein Nhóm ngoại là hợp chất có màu. Tùy theo đặc tính của nhóm ngoại ta có các cromoprotein có màu khác nhau. Vì dụ, hem ( porphác cirin chứa sắt) có màu đỏ, là nhóm ngoại của mioglobin ; hemoglobin, xitocrom c, catalaza, riboflavin có màu vàng, là nhóm ngoại của các flavoprotein ( các dehydrogenaza hiếu khí…). Các cromoprotein có hoạt tính sinh học cao, tham gia trong bhie62u quá trình sống quan trọng như hô hấp, oxy hóa khử, quá trình thu nhận ánh sáng (rodopxin). Sau đây sẽ giới thiệu chi tiết hơn về hemoglobin. c). Hemoglobin Hemoglobin (Hb) bao gồm bốn chuỗi polypeptit, mỗi chuỗi kết hợp với một nhóm ngoại hem. + Nhóm ngoại hem có vòng protopocphirin và nguyên tử sắt. Vòng pocphirin được cấu tạo từ bốn vòng piron, các vòng này nối với nhau qua cầu meten tạo thành vòng tetrapiron. Bốn nhóm metyl, hai nhóm propionat gắn với vòng protopocphirin. Các nhóm này có thể gắn vào các vị trí khác nhau của vòng theo 15 cách khác nhau nhưng chỉ một cách có trong hệ thống sinh học gọi là protopocphirin IX (1, 3, 5, 8 – tetrmetyl – 2, 4 – divinyl – 6, 7 – dipropionic pocphinrin). Công thức cấu tạo như sau : nguyên tử sắt trong hem có thể có hóa trị hai (fero) hoặc hóa trị 3 (feric), hemoglobin có các tên tương ứng là ferohemoglobin và ferihemoglobin ( còn gọi là metemoglobin). Chỉ có ferohemoglobin (Fe2+ ) mới kết hợp với O2. Nhóm ngoại hem của tất cả các dạng Hb đều có cấu trúc như trên. Sự sai khác giữa các dạng Hb là ở phần apoprotein của nó. + Apoprotein của Hb. Như trước đây (trong phần cấu trúc bậc bốn của protein đã giới thiệu, Hb do bốn chuỗi polypeptit kết hợp lại với nhau nhờ các tương tác yếu. Mỗi chuỗi có một nhóm ngoại hem, như vậy Hb có thể kết hợp với bốn phân tử oxy. Có nhiều dạng khác nhau, trong cơ thể bình thường có ba dạng là HbA, HbA2 và HbF. HbA : Hb chủ yếu của người lớn cấu tạo từ hai chuỗi , hai chuỗi , do đó Hb = HbA2 : Hb thứ yếu, chỉ chiếm khoảng 2% tổng số Hb trong cơ thể người lớn. Nó có cấu tạo là (hai chuỗi, hai chuỗi) HbF : Hb của bào thai, có cấu tạo là ,. Chuỗi gồm 141 gốc axitamin, các chuỗi , , đều bao gồm 146 gốc axitamin, có trình tự axitamin trong phân tử khá giống nhau, chỉ khác nhau ở một số ít vị trí. So sánh trình tự axitamin trong phân tử Hb của các loài khác nhau cho thấy chỉ có chín vị trí ít thay đổi, trong đó có các gốc ở gần nhóm hem, các gốc tham gia trong trung tâm kết hợp O2 . Như vậy những vị trí thay đổi là vị trí bảo đảm chức năng sinh học của Hb. Mỗi nhóm kết hợp với apoprotein qua ba liên kết phối trí giữa sắt và nitơ của vòng imidazol của các gốc His ( vị trí phối trí thứ năm ). Hb kết hợp với O2 qua liên kết phối trí thứ sáu với sắt : Hb + O2 HbO2. Trong HbO2 sắt vẫn giữ hóa trị hai. Sự kết hợp O2 của phân tử Hb có tính chất “hợp tácˮ : sau khi một phân tử oxy kết hợp vào một trung tâm kết hợp oxy, trong phân tử Hb sẽ kích thích sự kết hợp thêm phân tử oxy khác với chính phân tử HbO2 ấy. Nhờ sự “hợp tácˮgiữa các trung tâm liên kết oxy trong phân tử Hb đá làm tăng khả năng phân phát oxy của Hb lên hai lần so với khi các trung tâm này hoạt động riêng lẻ. Tóm lại là làm tăng hiệu quả vận chuyển oxy của Hb. Oxyhemoglobin sẽ oxy ( ở điều kiện áp suất riêng phần của oxy bị giảm ), do đó oxy được vận chuyển từ phổi đến các tế bào mô ở khắp cơ thể. Ái lực của Hb với O2 còn giảm khi tăng nồng độ H+, nồng độ CO2 ( ở một pH xác định). Do đó, ở các mô hoạt động trao đổi chất mạnh ( khi co cơ ), tạo thành nhiều axit, CO2 sẽ làm tăng sự tách O2 khỏi oxyhemoglobin. Mối liên hệ giữa khả năng kết hợp O2, H+, CO2 gọi là hiệu ứng Bohr. Ngoài O2, Hb còn tham gia vận chuyển H+, CO2 . Có ba cặp nhóm kết hợp proton là: nhóm amin đầu N và hai gốc His. ba cặp nhóm này có vi môi trường khác nhau trong oxy và dezoxy – Hb. Trong dezoxy – Hb môi trường trực tiếp của chúng tích điện âm nhiều hơn, kết quả là chúng lấy H+ khi giải phóng O2. CO2 kết hợp với nhóm amin đầu N của Hb. Dạng không ion hóa của nhóm α-amin đầu N của Hb phản ứng thuận nghịch với CO2 tạo thành dạng cacbamat: R-NH2 + CO2 = RNHCOO- + H+ Khi kết hợp với CO2 làm giảm ái lực của Hb với O2, CO2 kết hợp với dezoxy – Hb chặt hơn là với oxy – Hb. Tóm lại, ta thấy Hb có khả năng kết hợp với O2, H+, CO2 ở bat rung taam khác nhau, tương tác giữa các trung tâm này được truyền bằng những thay đổi dạng không gian của phân tử protein, gọi là tương tác alosteric. Tính chất alosteric của Hb xuất phát từ tương tác giữa các phần dưới đơn vị α và β của chúng, Hb là một protein alosteric. Ngoài những tính chất nói trên, Hb còn có thể kết hợp với cacbon monooxyt ( CO), hơn nữa ái lực của Hb với CO gấp 200 lần ái lực của Hb với O2. Vì vậy, CO là chất độc nguy hiểm, nó đẩy O2 khỏi oxy – Hb làm O2 không được vận chuyển đến tế bào, mô, cơ thể bị ngạt ( ngộ độc khí than ): Hb + CO HbCO Oxy hóa Hb, tạo thành metemoglobin ( Fe3+) mất khả năng kết hợp với O2. Các hợp chất chứa xianua,H2O2, KMnO4 đều có tác dụng này, ở điều kiện nhẹ nhàng không làm biến tính globin, chỉ oxy hóa Fe2+: d). Lipoprotein. Lipoprotein đống vai trò quan trọng trong quá trình vận chuyển lipit trong cơ thể. Nhóm ngoại là lipit. Lipit không tan trong nước, nhưng sau khi kết hợp với protein, phần kị nước lipit cuộn vào trong, phần apoprotein tạo thành lớp vỏ bọc xung quanh, do đó nó có thể được vận chuyển vào môi trường nước, ví dụ như máu Trong huyết tương có một số lipoprotein khác nhau về tỷ trọng va có vai trò khác nhau trong quá trình vận chuyển lipit. Ví dụ, chilomicron có tỷ trọng thấp nhất ( d 6 các mixen casein rất bền với nhiệt nhất là khi được gia nhiệt ở chính trong sữa thì phải ở nhiệt độ 140oC mới làm chúng đông tụ được. Sở dĩ có tính bền này là do tỷ lệ có trật tự của cấu trúc bậc hai hoặc bậc ba của các casein rất thấp. Chỉ sau khi cô đặc tính bền này mới giảm xuống. Các protein lactoserum trong dung dịch khi có nồng độ trên 5% sẽ tạo gel tốt ở nhiệt độ 70-85oC. Các gel thu đươc ít cứng và kém đàn hồi hơn gel từ ovalbumin hoặc từ protein đậu tương. Các gel có tính thuận nghịch có thể là do tạo ra cầu disulfua giữa các phân tử. Các dịch đậm đặc protein lactoserum có hàm lượng lactose và canci thấp, có bị biến tính chút it thì tạo ra gel rất giống gel từ long trắng trứng. b) Trứng: Các protein của long trắng trứng được coi là tác nhân tạo gel hoặc tác nhân gắn kết tốt nhất. Conalbumin và ovalbumin bị biến tính ở 57-65oC và 72-84oC, khi nồng độ protein trên 5% có thể tạo gel trên một khoảng pH rất rộng (từ 3-11). c) Thịt, cá: Khả năng tạo gel bởi nhiệt của các protein miofibri (tơ cơ) ở thịt và cá là cơ sở kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm. do tạo ra mạng lưới gel nên các protein này là tác nhân gắn kết trong thịt “tái tạo”, trong các loại giò, hoặc là tác nhân làm bền nhũ tương trong xúc xích, hoặc là tác nhân làm mịn và đàn hồi trong Ramaboko. Tính chất lưu biến đặc trưng của của các sản phẩm có tính cao cấp này phụ thuộc vào bản chất và độ tươi của nguồn protein ( protein khi chế biến phải không bị biến tính bởi nhệt, bởi lạnh, và không bị proteolizo), sự có mặt của muối trung tính và điều kiện gia nhiệt để tạo gel. Để gel tạo ra đẹp thì them một tỷ lệ nhất định muối ăn (2-3%) để trích ly ra một lượng đủ miozin. Ngoài ra cũng có thể thêm các hợp phần protein không phải thịt: như protein của đậu phụ để tăng khả năng hấp thụ nước và giữ nước, hoặc natri caseinat để tăng khả năng nhũ hóa và làm đặc, hoặc huyết tương máu để tạo cho gel rất cứng khi nấu tuy không làm tăng được độ nhớt cho thịt ở xúc xích. IV.5) Khả năng tạo màng. Do có khả năng tạo kết cấu các protein là cơ sở cấu trúc của nhiều thực phẩm. Như prtein myofibril tạo cấu trúc nguyên sơ cho thịt cá, tạo ra cấu trúc đặc trưng cho giò và kamaboko.Gliadin và glutenin tạo ra cấu trúc xốp cho ruột bánh mì. Casein tạo cấu trúc cho phomai và gelatin tạo ra mành mỏng. Từ protein hòa tan của thực vật hoặc của sữa người ta cũng tạo được kết cấu dạng sợi hoặc dạng màng mỏng có độ nhuyễn, có khả năng giữ nước tốt và có thể giữ được các đặc tính này trong quá trình hydrat hóa và gia nhiệt sau này. Các protein đã được kết cấu này thường được dùng để thay thế hoặc pha chế thêm với thịt . Có thể thu được các màng mỏng lipoprotein tự hình thành trên bề mặt sữa đậu nành để ở 95oC trong vài giờ, là do sự bốc hơi nước và sự đông tụ nhiệt các protein. Các màng mới lại tạo ra khi bóc màng cũ ra khỏi bề mặt. IV .6) Khả năng tạo kết cấu của protein và sự tạo hình các sản phẩm thực phẩm: Do có khả năng tạo kết cấu, các protein là cơ sở cấu trúc của nhiều thực phẩm. Như protein miofibril tạo ra cấu trúc nguyên sơ cho thịt cá, tạo ra cấu trúc đặc trưng cho giò và kamaboko. Gliađin và glutenin tạo ra cấu trúc xốp cho ruột bánh mì. Casein tạo ra cấu trúc cho phomat va gelatin tạo ra màng mỏng. Từ protein của thực vật hoặc của sữa, người ta cũng tạo được kết cấu dạng sợi hoặc dạng màng mỏng có độ nhuyễn, có khả năng giữ nước tốt và có thể giữ được các đặc tính này trong quá trình hydrat hóa và gia nhiệt sau này. Các protein đã được kết cấu này thường được dùng để thay thế hoặc pha chế thêm với thịt. Một số phương pháp tạo kết cấu đã được dùng trong thực tế để tái tạo lại các protein động vật như thịt bò hoặc thịt gia cầm. Dưới đây sẽ trình bày cơ sở hóa lý của 1 số phương pháp tạo hình. Đông tụ nhiệt và sự tạo màng mỏng Các dung dịch đặc của dung dịch đậu tương có thể cho đông tụ bằng nhiệt trên 1 bề mặt kim loại phẳng kiểu thiết bị sấy trục lăn. Các màng thu được thường mỏng, mịn và ngậm nước, có thể cuộn lại, ép và cắt. Có thể thu được các màng mỏng lipoprotein tự hình thành trên bề mặt sữa đậu nành để ở 95 độ C trong vài giờ, là do sự bốc hơi nước và sự đông tụ nhiệt các protein. Các màng mới lại tạo ra khi bóc màng cũ khỏi bề mặt. IV .7) Sự tạo sợi Việc kéo sợi các protein thực vật ( đặc biệt là protein đậu tương ) và các protein sữa có nhiều điểm tương tự với việc kéo sợi tổng hợp. Để tạo sợi, nhất thiết là phải đi từ các isolat có chứa ít nhất 90% protein, thường có từ 4 đến 5 giai đoạn kế tiếp nhau nhưng cũng có thể thực hiện liên tục: a) Chuẩn bị 1 dung dịch protein có nồng độ cao ( 10-40% ) bằng cách đưa pH lên trên 10 (pH như thể có thể làm hỏng giá trị dinh dưỡng). Trong điều kiện đó các lực đẩy tĩnh điện sẽ phân li toàn bộ phân tử thành các “dưới đơn vị” cũng như sẽ làm cho các chuỗi polipeptit được giãn mạch trọn vẹn. Dịch thu được có độ nhớt cao cần phải bài khí và làm trong để tránh phá hủy sợi trong quá trình kéo; b) Cho dịch đã chuẩn bị qua 1 bản có đục lỗ (trên 1000 lỗ) với đường kính lỗ 50-150 µm. Khi các phân tử protein đã giãn mạch đi qua các lỗ này chúng sẽ tự định hướng theo chiều của dòng chảy. Các phân tử có xu hướng kéo căng ra và tự xếp song song với nhau; c) Các sợi đã hình thành, vừa ướt và nhão vừa đi ra khỏi khuôn kéo được nhúng ngay vào trong 1 bể đựng axit và natri clorua để protein được đông tụ lại nhờ pH đẳng điện và nhờ hiệu ứng muối kết. Vì đã có sự định hướng song song và sự vuốt thẳng mạch, các phân tử protein của từng sợi sẽ tương tác với nhau bằng cầu hydro và cầu ddissulfua để hình thành 1 sợi protein ngậm nước; d) Các sợi protein đã đông tụ được kéo ra khỏi bể trên trục lăn. Tốc độ quay của trục lăn phải như thế nào để các sợi được vuốt ra và để các chuỗi polipeptit hoàn thành việc sắp xếp, tự liên hợp lại chặt hơn và để tạo được nhiều cầu nối giữa các phân tử hơn. Sự kết tinh từng phần này sẽ làm tăng độ bền cơ học và sự gắn bó các sợi với nhau nhưng cũng có thể làm giảm khả năng giữ nước của chúng. e) Các sợi tiếp đó được nén và (hoặc) được gia nhiệt giữa các trục lăn để khử đi 1 phần nước do đó làm tăng lực cố kết và độ cứng. Các tác nhân nối kết như gelatin, lòng trắng trứng, gluten hoặc các polysacarit tạo gel có thể được thêm vào trước khi gia nhiệt. Cũng có thể thêm các phụ gia thực phẩm khác như chất thơm hoặc lipit. Các bó sợi được cắt. tập hợp lại và đem ép, sẽ cho ta những sản phẩm tương tự dămbông gần giống với thịt gia cầm hoặc thịt cá. Phần lớn các protein hình cầu (có M > 10 000) đều có thể kéo thành sợi. Sự giãn mạch khởi đầu cần thiết của protein tự nhiên có thể thu được không qua xử lý kiềm mà bằng cách đun nóng hoặc bằng cách hòa tan protein trong các dung môi hữu cơ. Trong trường hợp sau cùng, dung môi được bay hơi dần dần trong khi các sợi đi ra khỏi khuôn kéo. Điều lí thú là có nhiều phomat có thể bị nóng chảy khi đun nóng trong sự có mặt hoặc vắng mặt natri phosphat. Một sự gia nhiệt như thế sẽ phá hủy cấu trúc mixen của casein và dẫn đến kết cấu gel và nhũ hóa đặc trưng của phomat nóng chảy. Một số bị thủy phân chút ít thường có xu hướng tạo sợi khi bị nóng chảy. IV .7.1) Phương pháp đùn nhiệt dẻo Hiện nay kĩ thuật hay dùng nhất để tạo hình các protein thực vật là phương pháp đùn nhiệt dẻo. Phương pháp này sẽ tạo ra các hạt hoặc các mảnh khô có dạng sợi và có lỗ xốp. Sau khi tái hydrat hóa sản phẩm sẽ có 1 kết cấu nhuyễn - mịn. Với phương pháp này không cần phải dùng một isolat protein làm nguyên liệu cơ sở mà có thể sử dụng các bột hoặc các dịch đặc protein của đậu phụ (có 45-70% protein) sẽ rẻ hơn nhiều. Các casein, gluten có thể được thêm vào hoặc được tạo hình theo kiểu như thế. Có thể thêm 1 lượng nhỏ tinh bột hoặc amiloza để cài biến kết cấu cuối cùng. Nhưng nếu thêm vào 1 lượng chất béo lớn hơn 5-10% thì sẽ gây nhiều bất lợi. Nếu thêm 3% NaCl hoặc CaCl2 đều có tác dụng làm cứng thêm cấu trúc. Kỹ thuật đùn - nhiệt dẻo có thể tóm tắt như sau. Hỗn hợp protein và polysacarit đã hyđrat hóa đến 10-30% nước, nhờ một vít vô tận đưa vào xylanh, và cùng một lúc hỗn hợp phải chịu một áp suất cao (10 000-20 000 KP), ở nhiệt độ cao và cường độ lực cắt lớn. Trong thời gian từ 20 đến 150s hỗn hợp được đưa lên 150-200 độ C và đi qua từ trạng thái bụi đến thể đặc nhão. Sau khi đùn nhanh qua một khuôn kéo hẹp thì trở lại áp suất khí quyển, nước bên trong lúc này bị bốc hơi tức thời tạo ra các bọt hơi, rồi các bọt này tự giãn nở ra. Sau khi làm lạnh và rắn lại, khung protein - polysacarit có cấu trúc khô và rất phồng. Quan sát dưới kính hiển vi người ta thấy sản phẩm có kết cấu bọt và có các sợi được định hướng theo phương của dòng chảy. Sau khi tái hyđrat hóa trong nước khoảng 60 độ C, sản phẩm xốp này sẽ hấp thụ một lượng nước bằng 2-4 lần trọng lượng và cho một cấu trúc sợi, xốp, hơi đàn hồi và có độ nhuyễn khá giống với thịt. cấu trúc này bền khi thanh trùng. Để tạo được kết cấu tốt, bằng phương pháp đùn nhiệt dẻo, các protein phải có độ hòa tan ban đầu khá, có khối lượng phân tử cao để trong quá trình đi qua khuôn kéo chúng thu được các tính chất lưu biến thích hợp. Cơ sở hóa lý của phương pháp đùn hiện chưa được biết chính xác. Có điều các hạt protein và các thành phần tế bào nhất thiết phải bị phá hủy. Có thể là trong khi đùn do tác dụng của nhiệt độ cao và lực cắt mạnh mà protein sẽ bị giãn mạch. Các phân tử hoặc các tập hợp phân tử sẽ tự định hướng theo phương của dòng chảy khi đi qua khuôn kéo. Do xảy ra quá trình tập hợp và đông tụ nhiệt nên protein nguyên là hòa tan trong nước trở thành không hòa tan nữa. Chắc chắn là đã có sự tham gia của liên kết hydro, tương tác ưa béo và các cầu đisulfua, trong đó sự trao đổi cầu diissulfua có lẽ là một phản ứng quan trọng bởi lẽ các thuốc thử oxy hóa đều gây bất lợi cho quá trình tạo kết cấu này. Các cầu đồng hóa trị khác (như lizinoalanil, lationil, ε-N-(γ-glutamil)-lizil ) có tạo ra nhưng không nhiều vì người ta thấy có 1 ít xistein và arginin bị tổn thất. Cũng có thể tạo hình bằng cách cho đông tụ nhiệt trong 1 máy đùn với protein có hàm lượng nước trên 60-80%. Trong điều kiện này các màng hoặc các gel được tạo ra sẽ ngậm nước nhưng không phồng. Người ta có thể thêm các tác nhân tạo mạng lưới như glutaralđehit để làm tẳng độ cứng cho sản phẩm. Kỹ thuật này có thể dùng để tạo hình máu, thịt, cá ( đã rút xương bằng phương pháp cơ học) cũng như các thứ phẩm động vật khác. IV .8) Khả năng tạo bột nhão của protein và kết cấu xốp của sản phẩm Tính chất chức năng duy nhất và đặc biệt của các protein từ gluten bột mì là khả năng tạo thành 1 bột nhão có tính cố kết và tính nhớt dẻo sau khi được nhào trộn với nước ở nhiệt độ bình thường. Chính đây là cơ sở của sự biến đổi bột mì thành bột nhão rồi tiếp đó qua lên men và nướng, bột nhão chuyển hóa thành bánh mì. Trong bột mì, ngoài các protein của gluten (gliađin và glutenin) còn có các hạt tinh bột, các pentozan, các lipit có cực và không cực và các protein hòa tan. Tất cả những chất này đều góp phần vào việc tạo ra mạng lưới của bột nhão và (hoặc) kết cấu cuối cùng của bánh mì. Gliađin và glutenin thường chiếm 1 tỉ lượng rất cao (75-95%) trong gluten. Kích thước phân tử của chúng lại lớn do đó quyết định phần lớn các tính chất kĩ thuật của gluten. Trước hết, gliađin và glutenin có chứa ít axit amin ion hóa được nên chúng hòa tan kém trong dung dịch nước trung tính, nhưng lại giàu glutamin (trên 33% trọng lượng) và các axit amin chứa nhóm hydroxil do đó làm cho gluten có khả năng hấp thụ nước và có tính cố kết bám dính cao. Trong gliađin và glutenin, cũng chứa khá nhiều axit amin không cực (51% số gốc axit amin) nên dễ phát sinh các tương tác ưa béo vốn có tác dụng tập hợp các phân tử protein cũng như đính thêm các phân tử lipit vào protein do đó cũng làm tăng thêm khả năng cố kết và bám dính của gluten. Trong 2 chất chính này, glutenin là hợp phần tạo ra độ đàn hồi, lực cố kết và mức độ chịu nhào trộn. Còn gliađin lại làm cho bột nhão có tính lưu, tính kéo giãn và khả năng trương nở làm tăng thể tích của bánh. Trong gluten còn có các liên hợp phân tử protein có khối lượng cao (qua cầu đissulfua) do đó cũng làm tăng cho gluten có khả năng tạo sợi tốt. IV .8.1) Cơ chế tạo thành bột nhão Bột nhão thường chỉ chứa bột mì, nước, natri clorua. Thành phần và vai trò các chất trong bột nhão trình bày ở bảng dưới. Bảng Thành phần các chất trong bột nhão Thành phầnSố lượng (theo trọng lượng) Vai trò Bột mì Nước Natri clorua Nấm men Malt Muối amon Đường (sacaroza hoặc Glucoza) Bột sữa (đã tách bơ) Lipit Canxi propionat Vitamin 100 50-65 2 2 0.5 0.5 6 6 4 0.2 Vết Nguồn gluten, tinh bột, lipit Tác nhân hóa dẻo Tạo vị, làm cứng gluten Lên men để tạo CO2 Nguồn amilaza, proteaza Cơ chất cho nấm men Tạo vị, màu, cơ chất cho nấm men Tạo vị, màu, tác dụng đệm pH Cải biến kết cấu Tác nhân chống vi sinh vật Tăng giá trị dinh dưỡng Khi bột được thêm nước, natri clorua và nhào trộn trong 10-20’, các protein của gluten sẽ hấp thụ nước, định hướng, sắp xếp lại thành hàng và giãn mạch từng phần, nên sẽ làm phát sinh các tương tác ưa béo và hình thành các cầu đissulfua mới (qua phản ứng trao đổi -SH/-S-S-). Một mạng protein 3 chiều có tính nhớt đàn hồi được thiết lập, dần dần những tiểu phần gluten ban đầu biến thành những màng mỏng bao lấy xung quanh các hạt tinh bột và những hợp phần khác có trong bột mì (h.II.15). Khối bột trở thành đàn hồi và dễ chảy gọi là bột nhão. Thường thì loại bột “mạnh”, cần phải có thời gian nhào trộn dài để bột nhão thu được có tính cố kết cao. Với loại bột “yếu”, nếu cường độ và thời gian nhào trộn quá 1 mức nào đó, sẽ làm phá hủy các cầu đisulfua (nhất là khi không có không khí) và bột nhão sẽ chảy. Hình II.15 Sau khi trộn nấm men và để lên men trong 2-3h. Khí cacbonic tạo ra làm bột nhão phồng lên dưới dạng những túi khí được bao bằng màng mỏng gluten. Mạng lưới protein đặc trưng này có những tính chất sau: Tính dễ kéo giãn, làm cho màng có thể thay đổi được hình dạng; Tính không thấm khí, làm cho màng giữ lại được các khí cacbonic tạo ra khi lên men mà màng trương phồng được; Tính đàn hồi cũng góp phần giữ khí cacbonic và hình thành 1 cấu trúc xốp cho sản phẩm; Khả năng giữ nước cao do đó làm cho sản phẩm có độ mềm sau khi nướng. Thực tế cho thấy nếu thêm vào các chất khử như xistein sẽ phá hủy các cầu đisulfua do đó làm cho lực cố kết của bột nhão bị giảm xuống. Ngược lại nếu thêm các tác nhân oxy hóa như kali bromat sẽ làm tăng độ cứng và độ đàn hồi. Hình II.16 Các lipit trung tính và có cực của chính bột hoặc được thêm vào bột nhão sẽ tương tác với gliađin và glutenin do đó có thể làm yếu hoặc tăng cường mạng gluten. Có thể là do khi ở trong bột, gliaddin và glutenin đã bị giãn mạch từng phần và càng trở nên nhiều hơn trong quá trình nhào trộn bột. Song hình như các protein này vẫn chịu được các tốn thát phu khi ở nhiệt độ nướng bình thường (dưới 100 độ C). Ở nhiệt độ trên 70-80 độ C các protein của gluten giải phóng nước và tiếp đó lượng nước này liền được các hạt tinh bột đã hồ hóa từng phần hấp thụ. Tuy nhiên các protein của gluten cũng có vai trò rất quan trọng: truong quá trình nướng, chúng có khả năng giữ lại nước do đó làm cho ruột bánh có độ mềm (40-50% nước). Trong thời gian nướng, các protein hòa tan của bột mì ( albumin, globulin) đều được biến tính và tập hợp lại và chính sự tạo gel này cũng góp phần hình thành ruột bánh. Thông thường người ta muốn thêm vào sản phẩn các protein từ bên nguoif để làm giàu giá trị dinh dưỡng. Song các protein “ngoại” này không phải tất cả đều thích hợp với sự hình thành một mạng gluten vừa ý. Các protein hòa tan trong nước thường làm suy giảm lực nở. Có thể tránh được hệ quả không mong muốn này bằng cách dùng protein của đậu tương hoặc của sữa đã được biến tính nhiệt vừa phải tốt hơn là dùng dưới dạng nguyên thủy. Việc thêm các lipit có cực hoặc là các glycolipit của bột mì (môn và đigalactosil điglixerit) hoặc là chất hoạt động bề mặt tổng hợp (este phi ion của sacaroza hoặc stearoil-2-lactilat natri đã được ion hóa) sẽ cho phép phối trộn được với các protein ngoại hoặc các bột ngũ cốc khác mà không làm hỏng cấu trúc của bánh. Điều đó chứng tỏ tầm quan trọng của các glycolipit trong việc thiết lập nên các liên kết hydro và các liên kết ưa béo (kỵ nước) trong mạng gluten. Cũng có thể thêm các gluten đã tách biệt vào bột mì để tăng cường mạng lưới của bột nhào. Gluten cũng được dùng như một tác nhân nối-kết trong các sản phẩm thịt khác nhau do tính chất bám dính của nó. IV .9) Khả năng cố định các chất thơm của protein và việc giữa mùi cho thực phẩm. Chúng ta thường thấy một số chế phẩm protein cũng như một số thực phầm giàu protein tuy có giá trị dinh dưỡng và giá trị thực phẩm cao, song dôi khi vẫn có mùi không hấp dẫn. Thường tạo ra các mùi khét, mùi đậu cũng như vị đắng, vị thô. Các hợp chất này thường liên kết với protein và những hợp phần khác của thực phẩm. chúng chỉ được giải phóng ra mà ta có thể cảm thụ được sau khi nấu hoặc nhai nhuyễn. Một số được liên kết vững chắc đến nổi khi trích li bằng hơi nóng hoặc bằng hơi nóng hoặc bằng dung môi cũng không thể loại hết được. Nếu như việc khử các chất mùi không mong muốn ra khỏi protein khó khăn, vì chúng được protein giữ quá chặt, thì ngược lại, người ta có thể xử dụng mặt tích cực này protein vào việc tải các chất thơm mong muốn. Chẳng hạn để mang một mùi thơm của thịt đến các protein thực vật đã được kết cấu. Không những vậy, điều rất ly tưởng là tất cả những hợp chất bay hơi của một hình thơm mong muốn nào đó phải được liên kết bền vững trong thời gian bảo quản, có thể cả trong khi gia công xử lý nhưng khi vào miệng vẫn giải phóng nhanh và toàn bộ mà không bị biến đổi. Vấn đề chỉ có thể được giải quyết bằng cách nghiên cứu cơ chế mà các hợp chất bay hơi liên kết với protein. IV .9.1) Các tương tác giữa chất bay hơi và protein. Mùi thơm của một số thực phẩm 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 kiể 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. Trong một số trường hợp, các hợp chất bay hơi sẽ dính vào protein bằng các liên kết đồng hóa trị và quá trình là bất thuận nghịch.chẳng hạn gắn aldehit và xeton vào nhóm amin và nhóm cacboxyl,nói chung đều là những quá trình không thuận nghịch. Các bazo schiff thuận nghịch có thể được hình thành giữa các hợp chất bay hơi chứa nhóm cabonyl với các nhóm - amin hay α – amin của protein hoặc của axit amin. Việc gắn bất thuận nghịch sẽ dễ dàng hơn trong trường hợp chất bay hơi có khối lượng phân tử cao. Chẳng hạn protein của đậu tương có thể cố định bất thuận nghịch 10% octanol và 50% 2 – dodecanol khi cả hai chất này có cùng nồng độ. Kiểu cố định bất thuận nghịch như thế thường có thể làm mất mùi thơm của các hợp chất bay hơi ban đầu. Quá trình cố định các hợp chất bay hơi bởi protein chỉ có thể xảy ra khi các “vùng để cố định” đều “sẵn sàng” nghĩa là khi các vùng này chưa tham gia các các tương tác protein – protein hoặc các tương tác khác. Quá trình cố định thuận nghịch bằng liên kết phi đồng hóa trị một hợp chất bay hơi vào một protein sẽ tuân theo phương trình scatchard: (ở điều kiện cân bằng) Trong đó : Vf : số mol hợp chất bay hơi được cố định bởi một mol protein. V : nồng độ phân tử của hợp chất bay hơi ở dạng tự do. K : hằng số liên hợp. n : tổng số miền để cố định (tự do+ bị chiếm) của một mol protein. K và n có thể tính toán được qua thực nghiệm khi ở điều kiện cân bằng vói các giá trị V và Vf khác nhau. Vf tăng khi nồng độ V của hợp chất bay hơi ở dạng tự do tăng. Cần chú ý rằng phương trình scatchard không có mặt sự phụ thuộc giữa Vf và nồng độ protein. Điều đó chỉ đúng với protein một chuỗi, như serumal bumin của bò, nhưng sẽ không chính xác với những protein oligome như glyxinin của đậu tương. Ở glyxinin này số phân tử hợp chất bay hơi liên kết bởi một mol protein sẽ giảm khi nồng độ protein tăng ( với cùng một hợp chất bay hơi không đổi ). Sở dĩ như vậy là do các tương tác protein – protein trở nên nhiều hơn khi tăng nồng độ protein. Các phép do hấp phụ ( phân tích không gian đầu, cân bằng thẩm tích ) đều cho biết rằng số các miền sẽ tăng lên dần dần cùng với quá trình cố định hợp chất bay hơi. Trong khi cố định sẽ xãy ra khi giãn mạch của protein do đó nhiều gốc axitamin kỵ nước sẽ trở nên sẵn sàng hơn để cố định sau này. Các hợp chất bay hơi không phân cực sẽ xâm nhập và tương tác với tâm ưa béo( kỵ nước) của protein làm đời chỗ các tương tác ưa béo protein – protein ở trong một phân tử hoặc ở giữa các phân tử. Do đó sẽ khử bền protein và có thể làm biến đổi độ hòa tan của protein. IV .9.2) Các yều tố ành hưởng tới quá trình cố định chất thơm. Nói chung, tất cả các yếu tố làm thay đổi hình thể của protein đều có ảnh hưởng tới quá trình cố định các hợp chất bay hơi. Nước thường làm tăng sự cố định các hợp chất bay hơi có cực nhưng gần như không ảnh hưởng đến sự cố định các hợp chất bay hơi không cực. Trong protein khô sự khuếch tán hợp chất bay hơi gần như bị hạn chế. Khi tăng nhẹ hoạt độ nước sẽ làm sẽ làm tăng độ linh động của các hợp chất bay hơi có cực và tạo cho chúng khả năng tìn đến “ miền để cố định dễ dàng hơn. Trong môi trường nhiều nước hoặc trong các dung dịch thì khả năng sẵn sàng để cố định các hợp chất bay hơi của các axit amin có cực hoặc không có cực thường bị ảnh hưởng bởi nhiều nhân tố. Casein cố định các hợp chất cacbonyl, các rược hoặc các ester ở Ph trung tính hoặc kiềm ở Ph acid. Các ion Cl- và SO42- bình thường có tác dụng làm bền cấu trúc tự nhiên của các protein hình cầu, nhưng khi ở nồng độ cao có thể làm thay đổi cấu trúc cảu nước, làm yếu các tương tác kỵ nước do đó làm giãn mạch protein. Kết quả là làm cho liên kết của hợp chất cacbonyl với nước được tốt hơn Các hóa chất có xu hướng phân ly protein hoặc khử các cầu disulfua đều làm cho quá trình cố định các hợp chất bay hơi chất bay hơi tốt hơn. Tuy nhiên sự phân ly các protein oligome thành các dưới đơn vị thường có tác dụng làm giảm sự liên kết các hợp chất bay hơi không có cực vì các miền giữa các phân tử trước đây có tính kỵ nước sẽ có xu hướng bị biến mất và bị che khuất dần dần cùng với sự thay đổi hình thể của đơn phân. Một sự proteolyzo quan trọng cũng làm giảm quá trình cố các hợp chất bay hơi. Chẳng hạn 1Kg protein đậu tương có thể cố định được 6,7 mg 1 – hexanal thì sau khi thủy phân bởi proteaza axit tính nguồn vi khuẩn, lượng hexanal mà protein liên kết được chỉ là 1mg. Vậy là sự proteolyzo có thể có ích làm giảm mùi đậu của protein đậu tương. Việc biến đổi 1 – hexanal, đã được liên kết thành acid caproic bởi một andehit dehydrogenaza cũng có tác dụng làm giảm mùi xấu này. Khi biến tính protein bởi nhiệt, ngược lại, sẽ làm tăng sự cố định các hợp chất bay hơi. Chẳng hạn, một dung dịch nước chứa 10% isolat protein đậu tương được gia nhiệt đến 900C trong thời gian 1h và 24h với sự có mặt của 1 – hexanal, sau dó đem sấy thăng hoa kết quả, lượng hexanal được liên kết tăng lên gấp 3 và 6 lần so với dung dịch protein không dược gia nhiệt. Các phương pháp khử nước như sấy thăng hoa thường làm giải phóng hơn 50% các chất thơm vốn ban đầu đã liên kết với một protein kiểu như casein . khả năng giữ các chất thơm bay hơi se tốt nhất khi khả năng áp suất hơi của chúng thấp nhất và khi chúng có nồng độ thấp. Khi có mặt các lipit sẽ có tác dụng tốt đối với việc cố định và giữ các hợp chất bay hơi chứa nhóm cacbonyl, kể cả chất sinh ra sự oxy hóa lipit. IV .10) Khả năng nhũ hóa của proein và độ bền của các nhũ tương thực phẩm. IV .10.1) Sự hình thành và phá hủy nhủ tương. Các nhủ tương là những hệ phân tán của hai chất lỏng không trộn lẫn vào với nhau một trong hai có mặt dưới dạng những giọt nhỏ của pha bị phân tán, còn chất lỏng kai dưới dạng pha (tác nhân) phân tán liên tục. Phần lớn các nhũ tương thưc phẩm đều là kiểu dầu trong nước (D/N) hoặc nước trong dầu (N/D). Thuật ngữ “nước” để chỉ một chất lỏng có cực, ưa nước thường là một dung dịch nước, còn thuật ngữ dầu chỉ một chất lỏng ưa béo (mỡ nóng chảy, dầu thực vật, tinh dầu) Nhiều nhủ tương thực phẩm cũng chứa cả bọt khí và những chất rắn bị phân tán. Bảng liệt kê một số nhủ tương thực phẩm. Thực phẩmKiểu nhũ tươngTỉ lệChất nhủ hóa và liều lượngdầu nướckhông khí dẩu+nướcSữa đã đồng hóa (3,5% chất béo)D/N0,040Không cần thêm chất nhũ hóa tổng hợp vì đã có protein và phospholipit trong sữaMaoynne (sốt dầu lòng đỏ trứng) (80% chất béo)D/N5,30Lexitin của trứng đôi khi thêm glixerylmonostearat chất làm bền ưa nước với lượng rất ít.Macgarin (80% chất béo)N/D5 0Lexitin, protein glyxerylmonostearat với lượng khoảngBơ (50% chất béo)N/D5Rất ítKhông cần thêm chất nhũ hóa.Kem đáD/N0,21Protein, glixerinmonoteara, tác nhân làm bền ưa nước và nhân tao gel với lượng khoảng 1%. Đường kính của giọt chất lỏng bị phân tán là 0,1 – 50 m. Phần trăm thể tích (hay thể tích phần ) của pha bị phân tán thay đổi trong khoảng khá rộng. Thể tích (phần) của pha bị phân tán với các giọt hình cầu có khích thước đồng đều và tiếp xúc sit với nhau là bằng 0,741 hay 74,1% thể tích toàn bộ tỉ lệ này có thể cao hơn nếu các giọt có cùng khích thước nhưng không phải hình cầu mà bị biến dạng do chèn ép lẫn nhau. Việc hình thành các giọt nhũ tương sẽ đi đôi với việc tạo nên một bề mặt liên pha quan trọng giữa hai pha lỏng không trộn lẫn được. Bề mặt phân chia này sẽ tăng theo luật số mũ khi đường kính của các hạt giảm ( với cùng một lượng bị phân tán ) và có thể đạt đến 1m2.ml-1 nhủ tương . Mọi chất lòng bị phân chia đều có xu hướng giảm càng nhiều càng tốt bề mặt tiếp xúc của nó với không khí hoặc với một chất lỏng khác không trộn lẫn được nên việc tạo ra bề mặt liên pha quan trọng sẽ đòi hỏi cung cấp một năng lượng ES tỉ lệ với điện tích A và sức căng bề mặt liên pha  (  khoảng từ 12 đến 25 dyn.cm-1 đối với phần lớn bề mặt liên pha dầu nước). ES = A.  Để cung cấp năng lượng này người ta sẽ dùng các thiết bị trôn nhanh, máy dồng hóa hoặc hệ thống siêu âm. Tuy nhiên, nhũ tương thường không bền vì có ba hiện tượng khử bền chủ yếu sau. 1) Sự nổi lên hoặc sự lắng xuống của các giọt. Ta đều biết, dưới ảnh hưởng của trọng lực, vật sẽ rơi với tốc độ tăng dần cho đến khi lực ma sát cản Ff (do môi trường xảy ra sự rơi) Ff = 6rv trở nên cân bằng với lực hấp dẫn Fg : Fg = r3(  - 0)g Bắt đầu từ thời điểm đó sự rơi sẽ diễn ra với tốc độ không đổi v0. V0 = r2 Trong đó: v0 : tốc độ rơi xuống hay dâng lên của giọt. r : bán kính giọt. : trọng lượng riêng của pha bị phân tán : trọng lượng riêng của pha phân tán.  : hệ số nhớt của pha liên tục. g : gia tốc trọng trường. Sự lắng xuống sẽ càng chậm khi kích thước của giọt càng nhỏ,hiệu số trọng lượng riêng giữa hai càng bé và độ của phân tán càng cao. Với các nhũ tương dầu/nước có cao thì sự chảy của pha liên tục giữa cac giọt bị phân tán thường xảy ra hơn cả. 2). Sự kết tụ của các giọt do sự giảm đột xuất các điện tích nên kéo theo làm giảm các lực đẩy tĩnh điện giữa các giọt do đó làm tăng tốc độ phân lớp. 3) Sự hợp giọt một cách tự phát sẽ làm tăng dần kích thước của các giọt và cuối cùng dẫn đến phân chia hai pha thành hai lớp ngăn cách nhau bằng một bề mặt phân chia phẳng và điện tích sẽ cực tiểu. Sự sa lắng, sự kết tụ và va chạm do chuyển động Brown, hoặc sự chuyển động khuấy khác sẽ lảm cho các giọt gần lại nhau và thường đến trước sự hợp giọt. Tuy nhiên các hiện tượng sau đây có tác dụng làm bền nhũ tương: 1). Có đường kính các giọt nhỏ có thể thu được bằng cách khuấy mạnh, bằng cách đồng hóa ( trường hợp các cầu béo của sữa, khi qua lỗ hẹp dưới áp suất lớn 150 – 250 kg/cm2 bị giảm khích thước đi 1/5) và có một lượng thích hợp tác nhân hoạt động bề mặt. 2). Có độ nhớt của pha liên tục cao cũng là yếu tố làm bề mặt nhũ tương do làm chậm đươc sự lắng gạn cũng như chống lại sự kết tụ. 3). Có mặt các điện tích cùng dấu trên bề mặt các giọt cũng góp phần làm bền nhũ tương. Có các điện tích là do hiện tượng ion hóa hoặc do hấp thụ các ion . Các giọt đã được tích điện sẽ được bao quanh bằng một lớp khuếch tán kép đối với các ion. Các lực đẩy tĩnh điện này sẽ thể hiện ra, khi các lớp khép của hai giọt đi vào tiếp xúc và xâm nhập lẫn nhau, nên sẽ chống lại lực hút van der waals giữa các giọt . 4). Có mặt một lớp bề mặt liên pha bền (chẳng hạn được cấu tạo bằng một màng protein ) có khả năng chống lại một cách cơ học sự hợp giọt. 5). Có một sức căng bề mặt liên pha yếu ( nhỏ hơn 5dyn.cm-1 ) do bản chất của hai pha này hoặc do thêm các tác nhân hoạt động bề mặt. Các tác nhân nhũ hóa sau đây thường được sử dụng làm bền nhũ tương các nhũ tương. 1). Các chất điện ly vô cơ để cung cấp điện tích cho các giọt. 2). Các phân tử chất hoạt động bề mặt có cấu trúc lưỡng cực sẽ tự dịnh hướng để hai cực háo nước và kị nước của chúng ứng với hai phía của bề mặt liên pha dầu/nước. Khi có mặt những phân tử như thế ở bề mặt liên pha sẽ làm giảm được sức căng bề mặt liên pha. Thế điện cực ở bề mặt liên pha sẽ làm giảm được sức căng bề mặt liên pha. Các chất hoạt động bề mặt có khả năng ion hóa cũng có thể cung cấp điện tích cho giọt bị phân tán. 3). Các chất cao phân tử hòa tan được trong pha liên tục hoặc để làm tăng độ nhớt của pha này ( như các polysacaric có tác dụng làm đặc) hoặc để được hấp thụ vào bề mặt liên pha (như protein ). 4). Các chất không hòa tan có mức độ phân chia rất nhỏ và có thể thấm ướt được bởi cả hai pha, khi được hấp thụ vào bề mặt liên pha sẽ tạo ra vật chắn chống lại sự hợp giọt. Các chất nhũ hóa làm bền nhũ tương cho hiệu quả cao hơn khi dùng một chất. Chọn chất nhũ hóa thường làm như sau: tính tỉ lệ bách phân của khối lượng phân tử và phần ưu nước của phân tử. Đem tỉ lệ bách phân này chia cho 5 thì được chỉ số cân bằng thân dầu - thân nước,viết tắt là HLB. Ví dụ, glyxeryl – monostearat có HLB = 3,8. Chẳng hạn chọn chất nhũ hóa cho nhũ tương gồm hai chất: một chất rất háo nước và chất kia rất ưu béo. Đầu tiên trộn hai chất lại với nhau theo những tỉ lệ khác nhau, rồi tìm xem ứng với tỉ lệ nào sẽ hình thành nhũ tương bền nhất. Tỉ lệ này sẽ tương ứng với một HLB tổng thể nào đó. Tiếp đó tìm chất nhũ hóa có củng HLB. Thường những tác nhân và hổn hợp có HLB cao sẽ làm bền các nhũ tương dầu/nước, còn các nhũ tương nước/dầu lại được làm bền bởi các tác nhân có HLB thấp. Các chất tẩy rửa hoặc chất làm bền ( pha phân tán nước cao) đều có HLB cao. IV .10.2) Các protein là những chất làm bền các nhũ tương thực phẩm Nhiều sản phẩm thực phẩm là những nhũ tương như sữa, kem, kem đá, bơ, phomat nóng chảy, lòng đỏ trứng, thịt băm nhỏ để làm xúc xích, trong đó các hợp phần protein của chúng thường có tác dụng làm bền hệ thống keo này. 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 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 IV .10.3) Các yếu tố ảnh hưởng đến sự nhũ hóa Thông thường có một mối tương quan thuận giữa độ hòa tan của protein và khả năng nhủ hóa hoặc độ bền của nhũ tương.Cá protein không hòa tan chỉ góp phần rất nhỏ vào quá trình nhũ hóa có lẻ vì các protein phải tự hòa tan và di chuyển đến bề mặt liên pha trước khi những tính chất bề mặt của chúng được thể hiện.Tuy nhiên các tiểu phần protein rắn có thể đóng vai trò chaats ổn định các nhũ tương đã tạo thành. PH có ảnh hưởng đến tính chất nhũ hoá của protein. Một số protein ở điểm đẳng điện ít hòa tan do đó sẽ làm giảm khả năng làm bền nhũ tương của chúng.Ngoài ra các protein ở trạng thái đó không thể góp phần vào sự tích điện bề mặt của các giọt. Sự gia nhiệt bình thường sẽ làm giảm độ nhớt và độ cứng của màng protein đã được hấp thụ ở bề mặt liên pha do đó làm giảm độ bền của nhũ tương. Tuy nhiên do khả năng tạo gel của một màng protein ở bề mặt liên pha làm cho nước được giữ tốt, lại làm tăng độ nhớt bề mặt và độ cứng của nó, vì thế sẽ làm bền nhũ tương.Cũng như thé sự tạo gel của protein miofibrin sẽ góp phần làm cho các nhũ tương thịt kiểu xúc xích bền với nhiệt, là do khả năng giữ nước, giữ béo và lực cố kết lớn hơn. Khi thêm chất hoạt động bề mặt có kích thước phân tửu thấp sẽ không có lợi cho độ bền của nhũ tương vốn đã được làm bền bởi protein. Vì các chất hoạt động bề mặt kiểu này sẽ làm giảm độ cứng của màng protein và làm giảm các lực đang giữ protein ở bề mặt liên pha. Tốc độ khuếch tán của một số protein từ trong lòng pha nước đến bề mặt liên pha có thể bị yếu đi là do nồng độ của chúng trong pha nước đã bị giảm thấp ( do protein bị hấp thụ vào trên giọt dầu). Vì vậy để tạo được một màng có bề dày và có các tính chất lưu biến mong muốn thì nồng độ protein ban đầu phải cao. Thực tế, người ta nồng độ protein phải từ o,5 đến 5 % để nồng độ của nó ở bề mặt liên pha có từ 0,5 đén 20 mg/m2 . 4.Tính chất bề mặt của protein Đặc trưng quan trọng tiêu biểu nhất cho các tính chất nhũ hóa của một protein hòa tan là khả năng khuếch tán đến bề mặt liên pha dầu/nước và được hấp thụ ở đây. Người ta thừa nhận rằng ngay khoảnh khắc khi một phần của phân tử protein vừa được vào tiếp xúc với bề mặt liên pha thì các góc axit amin không cực sẽ tự hướng về phía pha không nước, năng lượng tự do của hệ giảm xuống và phần còn lại của protein sẽ đươc hấp thụ một cách tự phát.Trong thời gian hấp thụ phần lớn các protein sẽ tự giãn mạch hoàn toàn và sẽ trải ra thành một lớp đơn phân ( khoảng 1 mg/m2, có bề dày từ 10 – 20AO) nếu có một bề mặt trống lớn. Theo một số tác giả, protein càng kị nước thì nồng độ protein ở bề mặt liên pha sẽ càng cao, sức căng bề mặt liên pha sẽ càng nhỏ và nhũ tương sẽ càng bền. Tuy nhiên độ kỵ nước(ưa béo) chung của protein(được biểu thị bằng tỷ lệ thể tích giữa các gốc axitamin háo nước và kỵ nước(p) hoặc bằng độ kỵ nước trung bình (GO) sẽ không có một tương quan chặt chẽ với tính chất nhũ hóa. Thật ra, các protein mềm dễ uốn thì có khả năng tự giãn mạch và tự trải rộng ra khi tiếp với bề mặt chất béo sẽ nhanh chóng tương tác ưa béo với các giọt chất béo, sẽ tạo ra các màng mỏng hấp thụ có tính nhớt đàng hồi tốt và sẽ làm cho các nhũ tương rất bền. Các protein hình cầu có một cấu trúc bền và một độ háo nước bề mặt cao như các protein lactoserum, lisozim và ovalbuminđều là những tác nhân nhũ hóa bình thường vì chúng có thể giãn mạch khi được gia nhiệt thích hợp mà vẫn không làm mất độ hoa tan. Các caseinat là những chất nhũ hóa tốt nhất vì chúng có độ hòa tan cao, có cấu trúc phân ly, có độ giãn mạch tự nhiên hình thể thông kê và có cách biệt các vùng rất háo nước và rất ưa béo của chuỗi peptit . Các mixen casein (sữa bột đã tách kem), actomiozin (protein của thịt và cá), các protein của đạu tương( nhất là các isolat đậu phụ), các hợp phần protein của huyết tương và globin của máu đều có những tính chất nhũ hóa rất tốt. IV .11.) Tính chất tạo bọt đặc trưng của các protein Bằng thực nghiệm người ta đã chứng tỏ việc hình thành bọt và việc ổn định bọt đòi hỏi tính chất hơi khác nhau. Sự hình thành bọt bao gồm sự khuyếch tán các protein hoà tan đến bề mặt liên pha không khí/nước.Tại đây chúng mới phát triển dãn mạch,tự tập trung tự trải ra một cách nhanh chóng để làm giảm sức căng bề mặt liên pha không khí/nước.Tại đây chúng mới phải tự giãn mạch,tự tập trung và tự trải ra một cách nhanh chóng để làm giảm sức căng bề mặt liên pha.Thường thì các phân tử mềm,dễ uốn,nghèo cấu trúc bậc hai và bậc ba(chẳng hạn casein )sẽ tác dụng hiệu quả như là một chất hoạt động bề mặt.Một sự dãn mạch thích hợp các protein hình cầu bằng cách gia nhiệt vừa phải bằng cách tác nhân biến tính (các chất khử liên kết cầu disulfua)hoặc một số proteolizơ nhẹ nhàng,cục bộ đều làm cho chúng dịnh hướng tốt bề mặt liên pha sẽ làm tăng khả năng tạo bọt của chúng miễn là sự dản mạch không kèm theo sự tập hợp hoặc sư tổn thất độ hoà tan thường có mối tương quan trực tiếp giữa độ ưa béo(kỵ nước)bề mặt của protein khả năng làm sức căng bề mặt của nó.Các dẫn suất ưa béo của các casein và của các protein khác, có khả năng tạo bọt rất tốt vì chúng định hướng và trải ra ở bề liên pha không khí/nước rất dễ dàng Còn để có một bọt bền thì màng protein tạo xung quanh mỗi bọt khí phải dầy,cố kết,đàn hồi liên tục không thấm khí. Dường như các protein hình cầu có khối lượng phân tử cao và khó bị dãn mạch ở bề mặt sẽ tạo ra những màng hấp thụ dầy do đó làm cho bọt rất bền. Có thể để tạo ra màng mỏng bên như thế thì nhiều lớp protein đã bị dãn mạch từng phần trước tiên phải tự liên hợp với nhau trong bề mặt liên pha bằng các tương tác ưa béo và có thể bằng các liên kế hydro và liên kết tĩnh điện Các protein,để làm bền bọt phải có khả năng chuyển từ vùng có sức căng bề mặt liên pha đến vùng có sức căng bề mặt cao,kéo các phân tử nước và tái thiết lập được độ dày ban đầu của vách(hiệu ứng Maragoni).Cuối cùng các mạch bên có cực của màng mỏng protein cũng phải cố định được nước cho các vách để làm giảm được tổn thất nước do hiện tượng chảy (rút nước). Các protein có khả năng tạo bọt tốt là : lỏng trắng trứng, globin và hemoglobin, gelatin, các protein của lactoserum, các mixen casein, casein , các protein của lúa mì, các protein của đậu tương và một số dịch chảy thủy phân của protein. Casein có cấu trúc ít trật tự (có đuôi mềm dễ uốn làm giảm nhanh sức căng bề mặt liên pha và làm bọt hình thành dễ dàng nhanh chóng. Casein K tự giãn mạch một cách chậm chập trong khi tạo bọt (do có cầu disulfua giữa các phân tử) và tự trải ra ở bể mặt liên pha kém hơn casein . sự hình thành bọt chậm nhưng màng mỏng protein hấp phụ lại dày và bền do đó bọt thu được khá bền. cấu trúc cầu có cấu trúc trật tự của serum albumin khá mềm nên dễ giãn mạch và dễ hấp phụ một phần ở bề mặt liên pha của bọt, cấu trúc dư của phân tử bị hấp phụ cũng đủ để bọt thu được có độ bền tốt. trong trường hợp lòng trắng trứng, do các hợp phần protein của chúng có các tính chất hóa lý bổ sung cho nhau nên bọt tạo ra nhanh, bọt nhẹ, bền và chịu được nhiệt tốt. tuy có nhiều điểm giống nhau giữa sự hình thành nhũ tương và hình thành bọt nhưng lại không có một mối tương quan chặt chẽ giữa tính chất nhũ hóa và tính chất tạo bọt. có thể cấu trúc dư của protein cần thiết cho việc làm bền các bọt hơn là đối với việc làm bền nhũ tương. Trong các thực phẩm có kết cấu bọt việc làm bền các bọt là do protein. Chẳng hạn, ở lòng trắng trứng dậy bọt, các bọt được ổn định là nhờ pha liên tục bị đông tụ : các protein của lòng trắng trứng được hấp phụ vào bề mặt liên pha khí / nước bị động tụ do “ đánh khuấy ” hoặc do gia nhiệt sẽ tạo ra màng cứng làm cho bọt được bền. hoặc như ở bánh mì, khi nướng các protein của gluten bị động tụ tạo thành màng chắc do đó bảo vệ được bọt. thành phần của kem đá thường có sữa, kem,đường,chất thơm (từ quả, nước quả hoặc từ chất thơm tự nhiên :socola, cà phê, vani…) và một lượng chất làm bền không quá 1 % (có thể gelatin thực phẩm, lòng trắng trứng , thạch , pectin hoặc alginat kiềm nghĩa là những keo hóa nước ). Hỗn hợp được thanh trùng trong 25-30 phút ở nhiệt độ 65-82oC, để vài giờ ở nhiệt độ 4oC. Khi đó chất béo đóng rắn làm cho kem có kết cấu khô, tác nhân làm bền sẽ tạo gel với pha nước làm giảm sự tạo gel với pha nước làm tăng độ nhớt của hỗn hợp do đó sẽ ngăn cản hoặc làm giảm sự tạo ra các tinh thể đá to. Làm lạnh nhanh đến nhiệt độ -6 oC. Đánh khuấy với không khí để tạo bọt, để tạo độ giãn nở và tăng thể tích , sau đó để kem ở nhiệt độ không quá -180C.Trong trường hợp này, bọt bền là do màng protein tạo gel và đông lại Hiện tượng kem bị “vỡ” rất nhanh khi tan chảy là do màng protein bao quanh mỗi bọt khí quá mềm nên không khí từ các bọt thoát ra. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lê Ngọc Tú, Bùi Đức Hợi, Lưu Duẩn, Ngô Hữu Hợp, Đặng Thị Thu, Nguyễn Trọng Cẩn Hoá học thực phẩm Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội -1999 2. Lê Ngọc Tú, Phạm Quốc Thăng và những người khác Hoá sinh công nghiệp Nhà XB DH và THCN Hà Nội 1977 3. Trần Thị Luyến Các phản ứng cơ bản và biến đổi của thực phẩm trong quá trình công nghệ Nhà xuất bản nông nghiệp TP Hồ Chí Minh 2006 4. Nguyễn Trọng Cẩn , Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Anh Tuấn Nguyên liệu chế biến thuỷ sản Nhà xuất bản nông nghiệp TP Hồ Chí Minh -2006 5 Kỹ thuật thực phẩm đại cương Đại học bách khoa- khoa đại học tại chức Hà Nội 1969 6.Lưư Duẩn, Lê Bạch Tuyết và những người khác Các quá trình công nghệ cơ bản trong sản xuất thực phẩm Nhà xuất bản giáo dục 1996 7. Nguyễn Đức Lượng , Cao Cường và những người khác Công nghệ enzyme Nhà xuất bản đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh-2004