Bài giảng Hóa sinh và thí nghiệm hóa sinh: Chương 1 - Nước trong thực phẩm

Chương 1.
Nước trong thực phẩm
•
•
•
•
•

Nước trong thực phẩm
Khái niệm hoạt độ nước aw
Hấp thụ nước đẳng nhiệt
Ảnh hưởng hoạt độ nước tới vận tốc phản ứng
Nguyên tắc ổn định chất lượng sản phẩm dựa trên aw


Các liên kết cơ bản trong nguyên liệu thực
Bốn dạng liên kết yếu
trong nguyên liệu thực
phẩm trong môi trường
nước

Bản chất liên kết

1. Liên kết hydro
- các nhóm trung tính

Lực hút tĩnh điện giữa nguyên tử H liên
kết với nguyên tử âm điện (O, N..)

- liên kết peptit
2. Liên kết ion

Liên kết tĩnh điện giữa các nhóm tích
điện

- Lực hút
- Lực đẩy

Sự sắp xếp các phân tử có cực quanh
phân tử không cực (hoặc ngược lại),

3. Tương tác kỵ nước

4. Tương tác van der Waal
5. Cộng hoá trị

Lkết giữa hai nguyên tử không tiếp xúc
do tương tác các lớp điện tử ngồi,
Covalent bond

Sự góp chung cặp điện tử của các
ngun tử


Thành phần nguyên liệu và sản phẩm thực phẩm

•
•
•
•
•

•
•
•

Nước: tới 95%
Protein
Gluxit
Lipit
Vitamin
Khoáng
Chât màu
Chất thơm


Vai trị của nước
• Dung mơi có cực: tạo liên kết Hydrogen trong tạo cấu
trúc/hịa tan
• Tạo cấu trúc thực phẩm: Phân tán các cấu tử trong
nguyên liệu TP vật liệu
• Hịa tan chất tan trong pha nước
• Hệ keo phân tán
• Tạo gel: pha phân tán của nước+ phân tử
• Tạo hệ nhũ: hai pha lỏng khơng trộn lẫn
• Chất lượng cảm quan TP: vị, cấu trúc
• Khả năng bảo quản sản phẩm TP
•


Trạng thái của nước trong thực phẩm
• Dạng khí

• Dạng lỏng: nước tương tác với các thành phần thực
phẩm
– Liên kết hydrogen
– Liên kết cộng hóa trị
– Liên kết cầu muối
– Tương tác Van der waal
• Dạng rắn: trạng thái đông đá


Trạng thái nước trong thực phẩm
• Nước tự do:
– Là dung mơi cho phản ứng (điều kiện phản ứng)
– Có thể đơng đá (có thể phá hủy TP sau rã đơng)
– Dễ tách ra (khi sấy, cơ đặc…)
• Nước cấu trúc: tham gia cấu trúc, tương tác bằng liên
kết vật lý/ hóa học với thành phần khác trong TP
– Hấp phụ trên bề mặt, mao quản: có thể được tách ra,
khơng đơng đá
– Liên kết hóa học với các thành phần khác (muối,
gluxit…): khó tách, khơng đơng đá
– Giảm vận tốc phản ứng, giảm hoạt động của vi sinh
vật
– Tăng độ ổn định của sản phẩm


Xác định nước trong thực phẩm
• Hàm lượng nước: g/100g SP (%), dùng
cho
– Kiểm sốt q trình
– Dán nhãn thực phẩm

– Hướng dẫn vận hành q trình
• Hoạt độ nước (aw): thơng số cho phép
dự đốn
– Độ ổn định của SP trong thời gian lưu
hành SP
– Độ an toàn của thực phẩm

- 87%
- Aw: 0,98

- 87%
- Aw: 0,83


Hoạt độ nước-Aw
Khái niệm: Hoạt độ nước (water activity-Aw) là thông số về trạng
thái năng lượng của nước trong hệ thống (ở trạng thái tự do hay
liên kết, mức độ liên kết)
Về giá trị: tỉ lệ áp suất riêng phần của hơi nước của thực phẩm ở
trạng thái cân bằng với môi trường xung quanh và áp suất riêng
phần của hơi nước của nước tinh khiết ở cùng điều kiện
Vật liệu

Aw = 01
Aw= ERH*100
(equilibrium relative humidity)
Nước tinh khiết

Về ý nghĩa:
- Biểu thị lượng nước tự do trong sản phẩm

Đường hấp thụ nước đẳng nhiệt của thực phẩm

• Aw và trạng thái
nước trong vật
phẩm
• Khả năng đơng đá
của nước trong
vật phẩm


Đường hấp thụ nước đẳng nhiệt
Khơng đơng đá

Có thể đơng đá

Cần năng lượng lớn để tách nước

Đơng đá

• Độ trễ giữa hấp
thụ và phản hấp
thụ
• Aw và trạng thái
nước trong vật
phẩm
• Khả năng đơng đá
của nước trong

vật phẩm


Aw ảnh hưởng vận tốc phản ứng

Vùng an toàn
Phản ứng tạo màu
phi enzym

PHF: Possible hazardous food-thực phẩm có nguy cơ (khơng an tồn)



Aw trong thực phẩm và khả năng phát triển của vi sinh vật
Nấm men, nấm mốc

Vi khuẩn

VSV không phát triển

Lưu ý rằng:
- Hoạt độ nước, (mà không phải độ ẩm) xác định giới hạn phát triển của vi sinh vật
- Quy định kiểm soát dựa trên CCP dựa trên hoạt độ nước


Aw trong thực phẩm và khả năng phát triển của vi sinh vật


Tương quan nhiệt độ - hấp thụ đẳng nhiệt -Aw
Vật phẩm trong bao bì kín

Nhiệt độ

Aw

Khơng ổn định sản phẩm


Độ trễ đường hấp thụ đẳng nhiệt và Aw

Nước được hấp thụ
trong các mao quản:
nước tự do tăng, aw
tăng

- Cùng hàm lượng nước: SP hấp thụ nước có aw cao hơn, nguy cơ không
ổn định sản phẩm
- Cùng Aw: SP hấp thụ nước có hàm lượng nước cao hơn, tạo cấu trúc
khác biệt, giá trị cảm quan khac biệt (thực phẩm)


Kiểm sốt aw trong thực phẩm

• Thiết kế aw cho sản phẩm
– Tách/bổ sung nước (sấy hoặc hòa tan) tới aw
mong muốn
– Bổ sung các chất giữ nước (humectant):
muối, đường, glycol, glycerol, polyme
– Chất hút ẩm (trong bao bì)

• Giải pháp bao bì:
– Bao bì chống thấm nước
– Bao bì có thể tách hơi nước

• Ỏn định điều kiện lưu giữ sản phẩm (nhiệt
độ, áp suất so với thiết kế sản phẩm)


Lưu ý
Aw trong sản phẩm
•

Liên quan tới độ ổn định chất lượng SP: thời gian
bảo quản sản phẩm

•

Liên quan tới trạng thái nước trong SP: có khả năng
tạo tinh thể đá, nguy cơ phá vỡ cấu trúc tế bào khi

tan đơng
•

Liên quan tới trạng thái năng lượng của nước trong
SP- xác định năng lượng tiêu hao khi tách nước