Các bậc cấu trúc của protein và ảnh hưởng của chúng trong việc tạo thành hệ gel và hệ bọt trong bột nhào docx

Nội Dung
1.Protein trong bột nhào
1.1 Bột nhào ( dough)
_ Là sản phẩm sau khi nhào trộn các thành phần có trong công thức làm bánh
_Là hệ phân tán 3 pha : rắn ( gluten ) ,lỏng (thành phần chất rắn hòa tan ),khí
 Khi đem bột nhào với nước, hai nhóm protein không tan trong nước của
bột là prolamins và glutenlins sẽ hấp thụ nước, duỗi mạch, định hướng, sắp xếp lại
thành hàng và làm phát sinh các tương tác ưa béo và hình thành các cầu đisunfua mới
(qua PƯ trao đổi –SH/-SS). Kết quả là tạo thành mạng protein 3 chiều có tính nhớt,
dẻo, dính và đàn hồi bao xung quanh các hạt tinh bột và những hợp phần khác. Hỗn
hợp đó gọi là bột nhào.
 Rửa bột nhào cho tinh bột trôi đi còn lại khối dẻo không tan gọi là gluten
ướt. Trong gluten ướt có khoảng 60 – 70% nước. Trong chất khô của gluten ướt có
chứa đến 90% là protein. Như vậy, gluten không phải là chất hóa học xác định nào đó
mà là hỗn hợp của các chất gồm protein và nhiều chất khác.
1.2 Protein trong bột nhào
_Protein ( 8- 25 %) gồm 4 axitamin gọi là gluten
_Trong protein :
•
Albumin:tan trong nước
•
Globulin : hàm lượng ít
•
Gliadin ( prolamin) và glutenin: thành phần chính trong bột mì
_Rửa bột nhào ,các thành phần trong nước trôi đi,còn lại một khối dẻo gọi là gluten
ướt
_Gluten ướt (15 – 55%) trong đó nước chiếm ( 65- 70 %)
2.Các bậc cấu trúc của protein
2.1 Cấu trúc bậc 1: Là thành phần và trình tự sắp xếp các gốc axitamin trong mạch
polipeptid .Cấu trúc này được giữ vững bằng liên kết peptid (liên kết đồng hóa
1

trị ) .Người ta xem cấu tạo bậc I của protein là trật tự các acid amin có trong chuỗi
polypeptid [o/baiviet/3542]
2.2 Cấu trúc bậc 2: sự sắp xếp thích hợp trong không gian của met chuỗi
polipeptid .Chủ yếu là liên kết hydro .Gồm cấu trúc xoắn ốc và cấu trúc gấp nếp
2.3 Cấu trúc bậc 3 : chuỗi polipeptid với các vùng có cấu trúc bậc 2 xác định và kém
xác định ( xoắn ngẫu nhiên )sắp xếp lại thành cấu trúc ba chiều chủ yếu do tương tác
kị nước
2.4 Cấu trúc bậc 4 : Các “ phần dưới đơn vị ‘’ có cấu trúc bậc ba liên hợp lại với
nhau bằng liên kết phi đồng hóa trị ( liên kết hydro ,tương tác tĩnh điện,tương tác kị
nước,tương tác dipol-dipol) .Các phần dưới đơn vị này có thể là giống nhau hoặc
không giống nhau và sự sắp xếp của chúng không bắt buộc phải đối xứng
3.Ảnh hưởng của các bậc cấu trúc protein đến việc hình thành hệ gel trong bột
nhào
3.1 Mạng gel
Khi các phân tử protein bị biến tính tập hợp lại thành một mạng lưới không gian có
trật tự gọi là sự tạo gel protein.
3.2 Đặc điểm mạng gel
Tính dễ kéo dãn : có thể thay đổi hình dạng của sản phẩm bánh sau này.
Tính không thấm khí :giữ lại được các khí tạo ra -> bột nhào trương nở.
Tính dễ đàn hồi: trương nở được -> giữ khí -> hình thành cấu trúc xốp cho sản phẩm
bánh.
Có khả năng giữ nước cao -> sản phẩm có độ mềm sau khi nướng.
Mạng gel rất quan trọng trong quá trình sản xuất bánh. Ngoài gel được tạo thành
bởi gluten – thành phần chính trong bột làm bánh, các polysaccharide còn có sự tạo
gel protein của các sản phẩm bổ sung để tạo hương vị như trứng, sữa…Tính chất gel
rất quan trọng, nó ảnh hưởng đến cảm quan của sản phẩm. Khi có sự tạo thành gel
trong sản phẩm thì các sản phẩm bánh sẽ có độ phồng, xốp, cấu trúc chắc chắn.
3.3 Nguyên lí hình thành mạng gel
Giai đoạn 1 : Hút nước ,trương nở (hydrat hóa)
2

Protein -> Hấp thụ các phần tử nước bởi các phần có cực-> Tạo lớp nước dày bao
ngoài phân tử -> Trương nở -> sư trương nở gluten
Giai đoạn 2: Biến tính ,giãn mạch
-Cấu trúc bậc 3,4 ,phần vô định hình bị phá hủy
- Liên kết giữa các phân tử bị đứt
-Phá hủy cấu trúc bậc 2
Giai đoạn 3 : Tương tác có trật tự giữa các protein
-Các nhóm bên ngoài của các axiamin trước ẩn bên trong bây giờ lộ ra ngoài
- Các mạch polipeptid bị duỗi ra ,tiếp xúc nhau
Giai đoạn 4: tập hợp
-Định hướng
-tập hợp
-Hình thành các liên kết mới
3.4 Cơ chế tạo gel và cấu trúc mạng gel
Cơ chế và các phản ứng liên quan đến việc hình thành mạng lưới protein 3 chiều
đặc trưng của gel hiện vẫn chưa được hiểu biết một cách hoàn toàn.
Khi protein bị biến tính thì các cấu trúc bậc cao bị phá hủy, liên kết giữa các phân
tử bị đứt, mạch peptit bị dãn ra, các nhóm ban đầu ẩn ở phía trong bây giờ xuất hiện
ra ngoài. Các mạch polypeptit đã bị duỗi ra (trong điều kiện gia công nhất định) trở
nên gần nhau, tiếp xúc với nhau và liên kết lại với nhau mà mỗi vị trí tiếp xúc là một
nút, phần còn lại hình thành mạng lưới không gian 3 chiều vô định hình, rắn, trong đó
có chứa đầy pha phân tán (H2O).
Các nút mạng lưới có thể được tạo ra do tương tác giữa các nhóm kị nước. Khi
các nhóm này gần nhau tương tác với nhau hình thành ra liên kết hydrophop (kị nước
hay ưu béo), các phân tử nước bao quanh chúng bị đẩy ra và chúng có khuynh hướng
tụ lại. Tương tác ưa béo thường được ổn định và tăng cường khi tăng nhiệt độ, làm
cho các mạch polypeptit sít lại gần nhau hơn, khiến các khối gel trở nên cứng hơn.
Sư hình thành các nút lưới
•
Có thể được tạo ra do liên kết hydro giữa các nhóm peptit với nhau, giữa các

3
nhóm -OH của serin, treonin, hoặc tirozin với các nhóm –COOH của axit glutamic
hoặc axit aspartic.
Đặc điểm: Liên kết hydro là liên két yếu, tạo ra một độ linh động nào đó giữa các
phân tử với nhau, do đó làm cho gel có được một độ dẻo nhất định. Khi gia nhiệt các
liên kết hydro bị đứt và gel bị nóng chảy ra. Khi để nguội (và nhất là khi ở gần 00C)
cầu hydro lại tái lập và càng được tăng cường.[2]
•
Có thể do các liên kết tĩnh điện, liên kết cầu nối giữa các nhóm tích điện
ngược dấu hoặc do liên kết giữa các nhóm tích điện cùng dấu qua các ion đa hóa trị
như Ca2+.
•
Có thể do các liên kết disunful tạo nên. Trường hợp này, gel rất chắc và bền.
Ở nồng độ protein cao, khả năng tiếp xúc giữa các phân tử protein lớn, các phản
ứng protein – protein xảy ra dễ dàng. Trong trường hợp này quá trình gel hóa có thể
xảy ra trong các điều kiện bình thường, ví dụ không cần đun nóng, ở xa pH đẳng
điện…
3.5 Các giai đoạn tạo gel
Từ dung dịch protein trong nước, các giai đoạn của việc tạo thành gel nhiệt như sau:
(P
N
)
n
 nP
N
 nP
D
(1) (2)
PN: Protein tự nhiên.
PD: Protein đã bị biến tính.

n: Số tiểu đơn vị đã biết.
(1): Phân ly thuận nghịch cấu trúc bậc 4 thành n tiểu đơn vị
(2): Biến tính không thuận nghịch các cấu trúc bậc 2 và bậc 3 ( sự giãn mạch các
protein vẫn còn là từng phần).
Trạng thái gel hóa cuối cùng là các tập hợp protein một phần đã bị biến tính
(PD)x. Quá trình có thể được biểu diễn như sau:

Đun nóng Đun nóng
xP
N
 (P
N
)
x
 (P
D
)
x
(a)
4
Đun nóng Đun nóng
xP
N
 xP
D
 (P
D
)
x
(b)

và/ hoặc làm lạnh
Phần (1) của phản ứng (a) có thể xem tương ứng với phản ứng kết tụ và phần (2)
là phản ứng đông tụ.
Trong các điều kiện mà sự biến tính protein xảy ra thuận lợi hơn quá trình tập hợp
protein mang các điện tích mạnh ở pH thấp hoặc cao, lực ion thật sự yếu, có mặt một
số ion hay tác nhân biến tính, sự đun nóng đưa đến các phản ứng như sơ đồ (b).
Khi mà quá trình tập hợp xảy ra càng chậm so với quá trình biến tính, các
polypeptit bị biến tính một phần đã duỗi ra sẽ được sắp xếp theo những trật tự nhất
định trước khi tập hợp. Trường hợp này sẽ dễ dàng tạo thành gel cấu trúc có trật tự,
đồng nhất, hẵn, dẻo, đàn hồi tốt, trong suốt, gel bền, lâu bị vỡ nát.
Các gel được tạo thành từ các tiểu phần protein có kích thước lớn tập hợp một
cách không trật tự (tình trạng đông tụ) sẽ có đặc tính ngược lại: đục, ít dẻo và đàn hồi,
đặc biệt không bền, mau bị vỡ nát.
Khi bị biến tính, các mạch polypeptit bị duỗi hoàn toàn sẽ làm lộ ra các nhóm
chức, đặc biệt là các nhóm kị nước của protein hình cầu. Các phản ứng kị nước của
protein – protein tạo thuận lợi và là một trong những tác nhân chính của sự tập hợp
protein. Protein có MW lớn và chứa nhiều acid amin kị nước sẽ tạo gel có độ cứng lớn
hơn. Trong quá trình đun nóng, các nhóm -SH cũng có thể bị lộ ra và làm tăng khả
năng hình thành các cầu disulfua. Khi có mặt một số lượng lớn nhóm SH và cầu S –
S, mạng lưới protein trở nên bền vững hơn và gel nhận được có xu hướng không
thuận nghịch. Các cầu Cancium cũng làm tăng độ cứng và độ bền của gel. Ở xa điểm
đẳng điện, các mạch polypeptit chịu tác động của lực đẩy tĩnh điện do các điện tích tại
các tâm phân cực của protein rất lớn. Nhưng nếu tăng nồng độ protein, số lượng liên
kết kị nước và disunful tăng lên, có thể bù trừ lực đẩy tĩnh điện và vẫn có thể xảy ra
hiện tượng gel hóa. Ở pI, do thiếu các lực đẩy tĩnh điện nên gel tạo ra ít phồng, độ
hydrat hóa thấp, cứng và không chắc
3.6 Ảnh hưởng của cấu trúc bậc 1 đến mạng gel
5
Như đã nói phần trên , cấu tạo bậc I của protein là trật tự các acid amin có trong chuỗi
polypeptid ,nên ta sẽ tìm hiểu sơ về 1 số acid amin của chúng trong bột ,mà ở đây chủ

yếu là bột mì

Sơ lược về protein trong lúa mì
Gliadin và glutenin chiếm phần chủ yếu của protein lúa mì. Gliadin đặc trưng
cho độ giãn, còn glutenin đặc trưng cho độ đàn hồi của bột nhào. Lúa mì là loại
hạt ngũ cốc duy nhất có chứa một lượng đang kể glutenin phân tử lượng lớn và không
hòa tan trong acid acetic 0,1M. Chính nhờ tính chất đàn hồi của protein này mà bột mì
mới làm bánh mì được.[1]

cấu trúc bậc 1 quyết định 1 phần tính chất co giãn ,đàn
hồi của bột
- Các gliadin và glutenin lúa mì có hàm lượng glutamin rất lớn (40 – 45%) do đó
kéo theo cả hàm lượng nitơ cũng lớn. Hàm lượng glutamin cao sẽ hình thành nhiều
liên kết hidro giữa các chuỗi peptit với nhau hoặc với các phân tử nước, do đó
tạo cho gluten có tính nhớt dẻo cao. Hàm lượng các acid amin ưa béo tương đối
cao cho thấy các tương tác ưa béo chẳng những tham gia vào cấu trúc bậc 4 của
glutenin mà còn liên kết được với các lipid cũng như tạo được mạng lưới gluten
trong bột nhào.[1]

thông qua glutamin bột nhào sẽ có đặc điểm nhớt dẻo cũng
như thông qua hàm lượng acid amin ưa béo bột sẽ tạo được mạng lưới gluten từ đó
hình thành hệ gel trong bột
- Hàm lượng prolin rất cao (10 – 15%) đặc biệt là của gliadin cũng có ảnh
hưởng đến cấu trúc bậc hai của protein này phá hủy các phần xoắn alpha cũng
như các vùng có cấu trúc lá xếp bêta [1]

ảnh hưởng đến cấu trúc bậc 2
- Các gốc cystin vượt xa các gốc cystein cũng chứng tỏ các cầu disulfua
có tham dự vào hình thể và sự tập hợp của các protein này.[1]


ảnh hưởng đến
cấu trúc bậc 3,4
3.7 Ảnh hưởng của cấu trúc bậc 2 đến mạng gel
Như đã nêu ở phần “ sư hình thành các nút lưới”
6
Liên kết hydro là liên két yếu, tạo ra một độ linh động nào đó giữa các phân tử với
nhau, do đó làm cho gel có được một độ dẻo nhất định. Khi gia nhiệt các liên kết
hydro bị đứt và gel bị nóng chảy ra. Khi để nguội (và nhất là khi ở gần 00C) cầu
hydro lại tái lập và càng được tăng cường.
Trong khi đó , cấu trúc bậc 2 là sự sắp xếp thích hợp trong không gian của met chuỗi
polipeptid .Chủ yếu là liên kết hydro
=> cấu trúc 2 giúp cho gel có một độ dẻo nhất định
3.8 Ảnh hưởng của cấu trúc bậc3, 4 đến mạng gel
Các glutenin có tính đa hình mạnh mẽ hơn gliađin vì xu hướng tự liên kết với nhau
bằng tương tác ưa béo, liên kết hydro và cầu disulfua của chúng lớn hơnKhối lượng
phân tử có thể lên đến 20 triệu dalton, nhất là những “protein cặn” không hòa tan
trong acid acetic 0,1M. những protein này hầu như đều là những glutenin liên hợp lại
bằng cầu disulfua.[2]
Khi phá hủy các cầu disulfua giữa các phân tử ,người ta thu được 25 “dưới đơn vị”
glutenin. Các dưới đơn vị liên kết với nhau bằng liên kết hidro, bằng tương tác ưa béo
và bằng cầu disunfua [2] > các gluten chủ yếu có cấu trúc bậc 3,4
Ở trạng thái ngậm nước các glutenin tạo ra một màng mỏng rất chắc, đàn hồi và có
tính hết cố kết cao chịu được lực căng. Tính chất này do cường độ tương tác và số
lượng tương tác giữa các chuỗi protein.[2]
Bột mì nhão dẻo và giữ khí nên khi gia nhiệt sẽ hình thành một cấu trúc xốp bánh
mì. Lượng protein cặn càng cao lực nở của bánh càng tăng. ngược lại, lượng protein
hòa tan được trong axit axetic 0.1 M càng tăng thì lực nở giảm xuống. Do vậy lúa mì
cứng không làm bánh được vì hàm lượng protein cặn thấp.[2]

Với cấu trúc bậc 3 ,4 thì sẽ giúp bột nhào có tính chắc ,đàn hồi ,dẻo và giữ khí và

có lực căng cao
4.Ảnh hưởng của các bậc cấu trúc protein đến việc hình thành hệ bọt trong bột
nhào
4.1 Hệ bọt
7
Là những hệ phân tán của các bóng bọt trong một pha liên tục là chất lỏng hoặc
chất bán rắn, có chứa một chất hoạt động bề mặt hòa tan. Trong nhiều trường
pha phân tán là không khí (thường là khí cacbonic) và pha liên tục là một dung
dịch hoặc một huyền phù nước chứa protein
Một số hệ bọt thực phẩm là hệ keo phức tạp. Chẳng hạn như kem đá thường
chứa một nhũ tương hoặc huyền phù của các cầu béo (chủ yếu ở thể rắn), một
huyền phù các tinh thể đá phân tán, một gel polysaccarit, một dung dịch đường
và protein đậm đặc và các bọt không khí.
Các chất có khả năng tạo bọt trong sản xuất bánh thường là protein (lòng trắng
trứng – albumin, gluten, …).
4.2 Đặc điểm hệ bọt
_Hệ bọt là một hệ các bọt khí phân tán trong pha liên tục là lỏng hoặc bán rắn có các
chất hoạt động bề mặt hòa tan.
_Khí ở đây có thể là không khí, có thể là CO2, còn dung dịch huyền phù chứa nước,
protein, tinh bột,…
_Như vậy sư hình thành hệ bọt diễn ra khi có sư pha trộn và phân tán khí trong pha
liên tục.Đối với bột nhào trong quá trình nhào trộn ,động lực cơ học sẽ thúc đẩy quá
trình hình thành hệ bọt bằng cách sắp xếp lai cấu trúc của các phần tử tạo gel và nhốt
khí vào trong đó .
4.3 Cơ chế hình thành và cấu trúc của hệ bọt
Bọt khí được bao quanh bởi các phân tử hoạt động bề mặt. Các bọt khí
(bóng bọt) thường chứa không khí hoặc khí CO2 mà áp suất lớn hơn áp suất
ngoài nhưng ép sát vào nhau nên các bóng bọt có hình đa diện. Màng mỏng bao
quanh bọt rất mỏng, chỉ dày khoảng chiều dài λ của ánh sáng nhìn thấy. Bề mặt
liên pha khí – lỏng có thể đạt đến 1m2 cho 1ml chất lỏng.

Kích thước các bóng bọt của một bọt thực phẩm có thể có đường kính từ 1μm
đến hàng centimet phụ thuộc vào sức căng bề mặt, độ nhớt của chất lỏng, sự
cung cấp thêm năng lượng cơ học.
4.4 Điều kiện hình thành hệ bọt
8
Sự hình thành bọt bao gồm sự khuếch tán các protein hòa tan đến bề mặt
liên pha không khí – lỏng. Tại đây chúng mới phải tự giãn mạch, tự tập trung và
tự trãi 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 như
casein β) sẽ tác dụng một cách có hiệu quả như là chất hoạt động bề mặt. Các
protein hình cầu giãn mạch thích hợp bằng cách gia nhiệt vừa phải dưới các tác
nhân biến tính (các chất khử của các liên kết disulfua) hoặc bằng một sự
proteolizơ nhẹ nhàng, cục bộ đều làm cho chúng định hướng tốt ở bề mặt liên
pha và sẽ làm tăng khả năng tạo bọt của chúng với điều kiện là sự giãn mạch
không kèm theo sự tập hợp hoặc sự tổn thất độ hòa tan. Thường có một mối
tương quan trực tiếp giữa độ ưa béo (kỵ nước) bề mặt của một protein và khả
năng làm giảm sức căng bề mặt liên pha của nó. Các dẫn xuất ưa béo của các
casein và của các protein khác, có khả năng tạo bọt rất tốt vì chúng định hướng
và trãi ra ở bề mặt liên pha không khí – lỏng rất dễ dàng.
Cũng như các nhũ tương, để tạo ra được bề mặt liên pha này đòi hỏi phải
có năng lượng cơ học. Vì hệ có năng lượng dư bề mặt nên các bóng bọt tác động
lẫn nhau có thể gây những chỗ nứt vỡ cục bộ. Muốn tạo bọt bền nghĩa là muốn
cho bề mặt liên pha chống lại được hiện tượng hợp bọt, người ta phải đưa hệ
những chất bảo vệ gọi là những chất sinh bọt. Các chất này tác dụng làm giảm
sức căng bề mặt liên pha và tạo nên một vật chắn bảo vệ có tính đàn hồi giữa các
bọt khí. Một số protein có khả năng tạo ra một màng mỏng bảo vệ khi được hấp
thụ vào bề mặt liên pha khí – lỏng. Trong trường hợp này, vách giữa hai bọt kề
nhau được cấu tạo từ hai màng mỏng protein ngăn cách nhau bằng một lớp chất
lỏng.
4.5 Ổn định bọt

Để có hệ bọt bền, ổn định thì màng mỏng protein tạo thành xung quanh
mỗi bọt khí phải dày, cố kết, đàn hồi, liên tục và không thấm khí. Dường như các
protein hình cầu có khối lượng phân tử cao và khó bị giãn mạch ở bề mặt sẽ
tạo được những màng hấp thụ dày do đó làm cho bọt rất bền. Có thể để tạo
9
được ra các màng mỏng bền như thế thì nhiều lớp protein đã bị giãn mạch từng
phần trước tiên phải tự liên hợp với nhau ở bề mặt liên pha bằng các tương
tác ưa béo và có thể bằng cả liên kết hydro và liên kết tĩnh điện nữa.
Các protein, để làm bền được bọt tốt, thì phải có khả năng di chuyển từ
vùng có sức căng bề mặt liên pha yếu đến vùng có sức căng bề mặt liên pha cao,
kéo theo 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: lòng trắng trứng, globin và
hemorglobin, gelatin, các protein của lactoserum, các mixen casein, casein β, các
protein của lúa mì (đặc biệt là glutenin), các protein của đậu tương và một số
dịch thủy phân của protein.
Casein β có cấu trúc ít trật tự (có đuôi mềm dễ uốn) nên làm giảm nhanh
sức căng bề mặt liên pha và làm cho bọt hình thành dễ dàng nhanh chóng.
Casein K tự giãn mạch một cách chậm chạp trong khi tạo bọt (do có cầu
disulfua giữa các phân tử) và tự trãi ra ở bề mặt liên pha kém hơn casein β. Sự
hình thành bọt chậm nhưng màng mỏng protein hấp thụ lại dày và bền do
đó bọt thu được khá bền. Cấu trúc cầu rất có trật tự của serum albumin khá bền
nên dễ giãn mạch và dễ hấp thụ một phần ở bề mặt liên pha của bọt. Cấu trúc dư
của phân tử bị hấp thụ 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 độ 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 đánh đây bọt, các bọt được ổn định là nhờ pha liên
10
tục bị đông tụ. Các protein của lòng trắng trứng được hấp thụ vào bề mặt liên pha
khí – lỏng bị đông tụ do “đánh khuấy” hoặc do gia nhiệt sẽ tạo ra màng cứng làm
cho bọt được bền. Hoặc như ở bánh mì, khi nước các protein của gluten bị đông
tụ tạo thành màng chắc do đó bảo vệ được bọt. Còn trong kem đá là một hệ thống
vừa nhũ tương và bọt. Thành phần của kem đá vừa 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 háo 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 tăng độ nhớt của hỗn hợp do đó sẽ ngan cản hoặc làm
giảm sự tạo ra các tinh thể đường và tinh thể đá. Đánh khuấy thêm để tránh tạo
ra tinh thể đá to. Làm lạnh nhanh đến nhiệt độ -6oC. 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 -18oC. 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.
4.6 Nguyên nhân làm bọt không bền
Sự khác nhau quan trọng giữa hệ nhũ tương và hệ bọt thực phẩm là trong
các bọt, dung tích riêng phần của pha phân tán (pha khí) thay đổi trong một
khoảng lớn hơn rất nhiều so với hệ nhũ tương. Các hệ bọt thường ít bền vì chúng
có tổng diện tích bề mặt liên pha rất lớn. Thông thường có 3 hiện tượng sau làm
cho bọt không bền:
Sự rút chất lỏng (hay sự chảy chất lỏng) của vách (màng lỏng) do trọng
lực, do hiệu số áp suất và (hoặc) do sự bốc hơi. Áp suất bên trong P của bọt được

tính theo phương trình của áp suất mao quản của Laplace
Trong hệ thống bọt có mật độ thấp, các bọt có xu hướng ép sát vào nhau
do đó làm tăng sự rút chất lỏng của các vách. Sức căng bề mặt liên pha yếu và
đường kính của bóng bọt lớn sẽ làm giảm áp suất bên trong và làm giảm sự rút
11
chất lỏng. Thực ra sự rút chất lỏng cũng đã xảy ra trong khi hình thành bọt và khi
đến một mức độ giãn nở cao (ϕ cao), sự rút lại càng dễ dàng. Sau khi hình thành
bọt, việc tiếp tục rút nước sẽ còn làm tăng giá trị ϕ và sẽ làm giảm độ dày
và độ bền của các vách lỏng.
Hiện tượng rút chất lỏng sẽ bị giảm khi pha lỏng khá nhớt (bằng cách
thêm đường) và khi độ nhớt bề mặt của màng mỏng protein được hấp thụ là rất
cao. Độ nhớt này sẽ phụ thuộc vào cường độ các tương tác protein – protein và
protein – nước.
Sự khuếch tán khí từ các bóng bọt nhỏ sang các bóng bọt lớn là do có
khí hòa tan trong pha nước.
Sự phá hủy của vách lỏng ngăn cách các bóng bọt do đó xảy ra hiện
tượng hợp bọt làm tăng kích thước của các bọt rồi dẫn đến nỗ vỡ bọt. Thường thì
có một sự phụ thuộc lẫn nhau giữa sự rút chất lỏng và sự phá hủy vì sự phá hủy
sẽ làm tăng sự rút và sự rút sẽ làm giảm độ dày và độ bền của vách lỏng. Nếu các
màng mỏng protein được hấp thụ có độ dày và đàn hồi thì sẽ chịu được sự phá
hủy.
Ba nhân tố quan trọng nhất có tác dụng làm tăng độ bền của hệ bọt bao
gồm sức căng bề mặt phân chia bé, pha lỏng có độ nhớt cao và các màng mỏng
protein bị hấp phụ bền, đàn hồi, không thấm khí.
4.7 Ảnh hưởng của cấu trúc bậc 1 đến hình thành hệ bọt
Ít có ảnh hưởng đến sư tạo bọt
4.8 Ảnh hưởng của cấu trúc bậc 2,3 đến hình thành hệ bọt
Muốn tạo bọt bền nghĩa là muốn cho bề mặt liên pha chống lại được hiện
tượng hợp bọt, người ta phải đưa hệ những chất bảo vệ gọi là những chất sinh
bọt. Các chất này tác dụng làm giảm sức căng bề mặt liên pha và tạo nên một

vật chắn bảo vệ có tính đàn hồi giữa các bọt khí. Một số protein có khả năng tạo
ra một màng mỏng bảo vệ khi được hấp thụ vào bề mặt liên pha khí – lỏng.
Trong trường hợp này, vách giữa hai bọt kề nhau được cấu tạo từ hai màng mỏng
12
protein ngăn cách nhau bằng một lớp chất lỏng.  để làm bọt bền cần làm giảm
sức căng bề mặt liên pha.
Thêm vào đó :
“Sự hình thành bọt bao gồm sự khuếch tán các protein hòa tan đến bề mặt liên pha
không khí – lỏng. Tại đây chúng mới phải tự giãn mạch, tự tập trung và tự trãi 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 như casein β) sẽ tác dụng
một cách có hiệu quả như là chất hoạt động bề mặt”

cấu trúc bậc 2,3 không có khả năng làm bọt bền vì không làm giảm sức căng
bề mặt liên pha. Nhưng:
. “Các protein hình cầu giãn mạch thích hợp bằng cách gia nhiệt vừa phải
dưới các tác nhân biến tính (các chất khử của các liên kết disulfua) hoặc bằng
một sự proteolizơ nhẹ nhàng, cục bộ đều làm cho chúng định hướng tốt ở bề mặt
liên pha và sẽ làm tăng khả năng tạo bọt của chúng với điều kiện là sự giãn mạch
không kèm theo sự tập hợp hoặc sự tổn thất độ hòa tan.”  khi được gia nhiệt
vừa phải chúng có khả năng làm tăng khả năng tạo bọt
Do dựa vào cấu trúc bậc 3 mà protein có thể được phân loại thành ba loại:

Protein sợi là phân tử lớn, dài, cứng và thường cấu tạo từ nhiều trình tự ngắn
lặp lại liên tiếp, tạo thành cấu trúc bậc 3 lặp đơn (xem cấu trúc của collagen).
_Protein sợi thường tụ thành các sợi lớn gồm nhiều protein và chúng không tan
trong nước, có vai trò lớn trong vận động tế bào.
Protein cầu thường chứa tập hợp các cấu trúc bậc 2, hòa tan trong nước, gấp
nếp chặt và không có hình cầu hoàn hảo.
Protein xuyên màng nhúng trong lớp phospholipid kép của màng

/>o
Đối với sư tạo bọt thì cấu trúc hình cầu có ý nghĩa hơn cả
=> cấu trúc bậc 2,3 không có khả năng làm bọt bền vì không làm giảm sức căng
bề mặt liên pha nhưng khi được gia nhiệt vừa phải chúng( cấu trúc bậc 3) có khả
năng làm tăng khả năng tạo bọt
13
4.9 Ảnh hưởng của cấu trúc bậc 4 đến hình thành hệ bọt
Thường có một mối tương quan trực tiếp giữa độ ưa béo (kỵ nước) bề mặt của
một protein và khả năng làm giảm sức căng bề mặt liên pha của nó
“Để có hệ bọt bền, ổn định thì màng mỏng protein tạo thành xung quanh mỗi
bọt khí phải dày, cố kết, đàn hồi, liên tục và không thấm khí. Dường như các
protein hình cầu có khối lượng phân tử cao và khó bị giãn mạch ở bề mặt sẽ
tạo được những màng hấp thụ dày do đó làm cho bọt rất bền. Có thể để tạo
được ra các màng mỏng bền như thế thì nhiều lớp protein đã bị giãn mạch từng
phần trước tiên phải tự liên hợp với nhau ở bề mặt liên pha bằng các tương
tác ưa béo và có thể bằng cả liên kết hydro và liên kết tĩnh điện nữa.”

cấu trúc bậc 4 có vai trò quan trọng trong việc giúp bọt bền
14
Phụ lục
Tiểu luận môn học Cấu trúc thực phẩm – Đề tài “Gel protein ,cấu trúc và phương
pháp tạo cấu trúc gel của các protein trong thực phẩm giàu protein-Sinh viên Nguyễn
Văn Bình –năm 2009 trang 5-9 (cấu trúc tạo gel )
/>gel-cua-cac-protein-trong-cac-thuc-pham-giau-protein-7093/
15
Hình 2.2: Thành phần các nhóm protein tham gia tạo mạng gluten
Hình 2.3 :
Mạng
gluten,
gliadin và

glutenin
của bột mì
Khảo sát
đặc tính của
protein
trong thực phẩm giàu protein.DOC
16