Nhập môn hóa sinh

HÓA SINH THỰC PHẨM

MỞ ĐẦU
GIỚI THIỆU MÔN HỌC

Tôn Nữ Minh Nguyệt – ĐHBK TPHCM


Hóa sinh học là gì ???
Đối tượng nghiên cứu ???
Hóa sinh công nghiệp ???


GIỚI THIỆU MÔN HỌC

Hóa sinh học là hóa học của chất sống và sự sống, nghiên cứu
thành phần, cấu tạo hóa học và tính chất của các chất sống
đồng thời nghiên cứu sự vận động của các chất sống trong quá
trình sống.
Chất sống: cơ sở là tế bào, cấu tạo từ một số hợp chất hóa học,
có thể phát triển, sinh sôi nảy nở. Tập hợp các tế bào sẽ tạo ra vi
sinh vật, thực vật, động vật. Con người là một cơ thể sống ở bậc
cao nhất.
Quá trình sống: là quá trình trao đổi chất. Cơ thể sống sẽ hấp
thu các chất dinh dưỡng từ bên ngoài, chuyển hóa các chất dinh
dưỡng đó để phát triển và thải ra môi trường ngoài những sản
phẩm thừa của quá trình chuyển hóa.


GIỚI THIỆU MÔN HỌC

Đối tượng nghiên cứu của Hóa sinh học?
Sinh vật sống (VSV, TV, ĐV)
Tónh hóa sinh : nghiên cứu thành phần cấu tạo của chất sống
Động hóa sinh: nghiên cứu sự vận động và các quá trình xảy ra
trong cơ thể sống ( quá trình trao đổi chất )


GIỚI THIỆU MÔN HỌC

Hóa sinh công nghiệp?
 Ứng dụng Hóa sinh học vào quá trình chế biến các sản
phẩm có nguồn gốc sinh vật, đặc biệt là trong lónh vực
thực phẩm.
 Phát hiện những nguồn nguyên liệu mới
 Tìm ra các nguyên tắc bảo quản nguyên liệu và thành
phẩm
 Đề ra được các qui trình công nghệ sản xuất mới.


THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA SINH VẬT ???


THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA SINH VẬT

Thành phần nguyên tố


Cơ thể sống được cấu tạo từ khoảng 30 loại nguyên tố



Đa số là những nguyên tố có phân tử lượng thấp



4 nguyên tố chủ yếu có hàm lượng lớn nhất là C, H, O, N

Phân bố các nguyên tố
Không đồng đều, có 3 loại theo hàm lượng %
1. Các nguyên tố đa lượng : >10-5 (99% khối lượng cơ thể sinh vật)
C, H, O, N, S, P ,Cl, Ca, Na, K, Mg, Fe, Zn
2. Nguyên tố vi lượng :

10-8 – 10-5 (1% còn lại)
Cu, Co, Mo, B, F, Cr, I, Mn, Al, Si, Sn, Ni

3. Nguyên tố siêu vi lượng: < 10-8
Hg, Au, U, Ra, Se, Vd


THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA SINH VẬT

Nước:

60 - 80 %
Mất đi 12 – 15% lượng nước

Chất khô:

20 – 40%

Tất cả các chất khác ngoài nước: chất hữu cơ,
vô cơ, các nguyên tố vi lượng, siêu vi lượng
Chất khô hòa tan: đường, khoáng, vitamin,…
Chất khô không hòa tan: lipid, protein,…


THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA SINH VẬT

Hợp chất vô cơ (các chất khoáng)
 Chiếm 2 – 6% chất khô
 Muối Ca , Na, K , Cl , PO4, hoặc ở dạng acid HCl (ở dạ dày)
 Có hai chức năng chính: cấu trúc, điều hòa hoạt động sống

Hợp chất hữu cơ
Protein, lipid, glucid, enzym, vitamin, acid nucleic, …
Sự phân bố các chất này khác nhau giữa động vật và thực vật
Hợp chất hữu cơ

Protein

Glucid

Lipid

Acid nucleic

Động vật

70%

< 5%

10%

15%

Thực vật

< 5%

50 - 70%

≤ 25%

10%


HÓA SINH THỰC PHẨM

CHƯƠNG 1

NƯỚC
Tôn Nữ Minh Nguyệt – ĐHBK TPHCM


Nước giữ những vai trò gì
đối với cơ thể
và công nghệ chế biến thực
phẩm ???

Vai trò sinh học

VAI TRÒ CỦA NƯỚC



Tham gia vào thành phần cấu trúc của tế bào: liên kết với
các polime sinh học tạo thành dòch tế bào



Dung môi hòa tan các chất và là môi trường để xảy ra các
phản ứng hóa học



Tham gia các phản ứng thủy phân, hydrat hóa, oxy hóa khử



Vận chuyển các chất đến các cơ quan cần thiết



Điều hòa thân nhiệt và ổn đònh nhiệt cho cơ thể



Là chất đệm ổn đònh pH ở pH trung tính



Bảo vệ tế bào, mô, cơ quan, khớp xương nhờ phần đệm
nước ở các gian bào



Đào thải được các chất dư thừa, cặn bã, chất độc và vi sinh
vật có hại ra khỏi cơ thể (thận)



Thiếu nước: rối loạn sinh lý, có thể chết khi lượng nước mất
hơn 12 % so vơí khối lượng cơ thể.


VAI TRÒ CỦA NƯỚC

Vai trò trong sản xuất TP
1. Nước là thành phần chính của hầu hết các nguyên liệu
trong sản xuất thực phẩm
Loại

Nguyên liệu

Hàm lượng nước [%]

Thòt, cá

Thòt heo, nguyên liệu, phần nạc
Thòt bò, nguyên liệu,
Thòt gà, các loại, không có da
Cá, phần thòt
Các loại quả mọng, anh đào, lê
Táo, đào, cam, bưởi
Đại hoàng, dâu, cà chua
Avocado, chuối, đậu Hà Lan
Ccải đg, broccoli, cà rốt, kh tây
Măng tây, đậu, cbắp, bông cải
Lúa
Ngũ cốc

53 – 60
50 – 70
74
65 – 81
80 – 85
90
90 – 95
74 – 80
85 – 90
90 – 95
13 – 14
16 -17

Trái cây

Rau

Lương
thực


VAI TRÒ CỦA NƯỚC

Vai trò trong sản xuất TP
2. Xử lý nguyên liệu: nhào rửa, làm sạch, vận chuyển
3. Tạo sản phẩm, xử lý sản phẩm
Nguyên liệu chính: bia, nước giải khát,…
Tham gia phản ứng: phản ứng thuỷ phân,…
Thực hiện quá trình sinh học: lên men, nẩy mầm,…
Tăng chất lượng sản phẩm: độ bóng, độ dai, độ mòn,…
4. Đốt nóng, làm lạnh các thiết bò, là chất tải nhiệt trong nồi 2
vỏ, nồi thanh trùng, nồi hấp


VAI TRÒ CỦA NƯỚC
Vai trò trong sản xuất TP
Loại TP

Độ ẩm [%]

Loại TP

Độ ẩm [%]

Bia

92 – 95

Đồ hộp thòt cá

60 – 70

Rượu

55 – 85

Xúc xích, thòt nguội

20 – 25

Sữa tiệt trùng

75 – 85

Lạp xưởng

15 – 20

Bánh mì

25 – 35
15 – 25

Sữa bột

4

Nước trái cây

80 – 90

Bánh trung thu

Trái ng đường

40 – 50

Biscuit

5–6

Mứt

15 – 40

Mì sợi khô

5–7

Bơ, margarine

16 – 18

Mì ăn liền

3–4

Dầu ăn

0

Kẹo cứng

<3

Kẹo mềm

4–5

Bún tươi
Bột ngũ cốc
Hạt cà phê rang

20 – 30
12 -14
5


Cấu tạo phân tử nước ???
Liên kết hydro ???
Liên hợp nước ???
Trạng thái của nước ???


CẤU TẠO PHÂN TỬ NƯỚC
Dạng đơn phân


Công thức phân tử : H2O (M=18)



Các đám mây điện tử của O và H tạo thành dạng tứ diện, có
độ phân cực mạnh (2 cực – và 2 cực +)



Liên kết giữa H và O là liên kết cộng hóa trò (492.2148 kJ/mol)


Dạng đơn phân

CẤU TẠO PHÂN TỬ NƯỚC



O và 2H tạo thành 1 tam giác cân đỉnh là O. Góc tạo
thành giữa O và 2H là 104.5o



Khoảng cách liên kết O – H là 0,96 A o


Liên kết hydro
Liên kết Hydro

CẤU TẠO PHÂN TỬ NƯỚC
AH+ ------ B-

B là các nguyên tử có độ âm điện cao như F, Cl, N,…
Liên kết hydro là liên kết yếu (23,3 KJ/mol)
Số lượng lớn


CẤU TẠO PHÂN TỬ NƯỚC
Liên hợp phân tử nước

 Công thức: [H2O]n

với n = 1,2,3,4,…

 Tạo thành do liên kết hydro giữa các phân tử nước
 Một phân tử nước có thể gắn với tối đa 4 phân tử nước khác
tạo nên cấu trúc tứ diện


CẤU TẠO PHÂN TỬ NƯỚC
Liên hợp phân tử nước
Quá trình tạo liên hợp nước --- hydrat hóa nước
Quá trình tách liên hợp nước --- dehydrat hóa nước
Hai quá trình này xảy ra đồng thời, túy vào trạng thái nước

Các yếu tố ảnh hưởng đến
quá trình liên hợp nước
Nhiệt độ làm thay đổi tốc độ dao động của các phân tử nước
Các chất điện ly Na+, K+,Cl- có thể tạo liên kết Hydro với nước

Các chất khg phân cực làm giảm chuyển dộng nhiệt của ptử nước


CẤU TẠO PHÂN TỬ NƯỚC
Trạng thái tồn tại của nước
Lỏng: 0 – 100oC (V mL) hydrat hóa  dehydrat hóa

100oC nước sôi  các phân tử nước ở dạng đơn phân

Khí:

Tại điểm hóa hơi (100oC)  dạng đơn phân (P atm)

Rắn: Tại điểm đông đặc (0oC)  dạng liên hợp

Dao đg nhiệt giảm tối đa, mức độ hydrat hóa đạt tối đa
Mỗi phân tử H2O đều liên kết với 4 phân tử H2O khác
Cấu trúc tinh thể của nước đá: tứ diện đều và cấu trúc rỗng


Tính chất vật lý của nước ???
Các kiểu liên kết của nước ???


TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC

Tính chất vật lý
Nước có tính chất đặc biệt hơn các chất khác vì có cấu trúc
rỗng, tồn tại liên kết hydro giữa các phân tử và các dạng
liên hợp nước tạo cấu trúc bậc cao.

Nước là dung môi trơ về mặt hóa học, có độ nhớt thấp.
Độ phân cực cao nên có thể hòa tan nhiều chất khác nhau.
Trong khoảng nhiệt độ từ 0 – 4oC, tỷ trọng của nước biến
đổi không giống các chất khác, tỷ trọng nước lỏng ở 0oC
(0,9998g/mL) lớn hơn tỷ trọng nước đá ở 0oC (0,9168g/mL)


TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC

Tính chất vật lý
Tính chất
Khối lượng phân tử
Điểm nóng chảy (1atm)
Điểm sôi (1atm)
Nhiệt độ tới hạn
p suất tới hạn
Cân bằng Eutecti
Năng lượng hoá lỏng (0OC)
Năng lượng hoá hơi (100OC)
Nội năng
Tỷ trọng [g/mL]
Độ nhớt [Pa.s]
Sức căng bề mặt với kk [N/m]
p suất hơi [kPa]
Nhiệt dung riêng [J/g độK]
Độ dẫn nhiệt [W/m. độK]
Nhiệt khuếch tán [m2 /s]
Hằng số điện môi

Giá trò

18,0153
0,000 oC
100,000 oC
273,99 oC
218,6 atm
0,01 oC - 4,589 atm
6,012 KJ/mol
40,657 KJ/mol
50,91
20OKJ/mol
C
0OC (Nước)
0.99821
1,002. 10-3
72,75. 10-3
2,3388
4,1818
0,5984
1,4. 10-7
80,20

0.99984
1,793. 10-3
75,64. 10-3
0,6113
4,2176
0,5610
1,3. 10-7
87,90

0OC (đá)

- 20OC (đá)

0.9168
0,6113
2,1009
2,240
11,7. 10-7
-90

0.9193
0,103
1,9544
2,433
11,8. 10-7
-98