Bài tiểu luận: Phương pháp tạo cấu trúc gel của các protein trong các thực phẩm giàu protein

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

TIỂU LUẬN MÔN HỌC
HÓA HỌC THỰC PHẨM
ĐỀ TÀI:

PHƯƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC 
GEL CỦA CÁC PROTEIN TRONG 
CÁC THỰC PHẨM GIÀU 
PROTEIN
GVHD: LÊ THỊ THÚY HẰNG 
Thực hiện: NHÓM: 5

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, THÁNG 9 NĂM 2015


PHƯƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL

DANH SÁCH NHÓM

STT

TÊN THÀNH VIÊN

MSSV

1

LÝ THỊ HƯƠNG

2008130148

2

PHẠM THỊ KIM LIÊN

2008130107

3

NGUYỄN THỊ NHàUYÊN

2005140715

4

NGUYỄN THỊ NGỌC HUYỀN

2005140225

Nhóm 5

 2


PHƯƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL

Mục lục

Nhóm 5

 3


PHƯƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL

LỜI MỞ ĐẦU
Từ  lâu thực phẩm đã là phần không thể  thiếu trong đời sống con người. 
Cùng với tính thiết yếu đó ngành công nghiệp thực phẩm đã ra đời và phát triển  
với mục đích là tạo nên nhưng sản phẩm thực phẩm dinh dưỡng, an toàn để 
phục vụ  con người. Sự  phát triển của khoa học nói chung và khoa học  ứng 
dụng trong thực phẩm nói riêng đã cho chúng ta có những hiểu biết sâu sắc về 
hợp phần, cấu trúc, biến đổi trong quá trình chế  biến và sử  dụng thực phẩm.  
Mà trong đó cấu trúc sản phẩm là 1 yếu tố trước tiên tác động lên con người khi 
tiếp xúc với sản phẩm thực phẩm. Trong các cấu trúc của thực phẩm, cấu trúc  
gel là 1 cấu trúc quen thuộc và có rất nhiều sản phẩm thực phẩm có cấu trúc 
này như giò, phomat …Bài tiểu luận này trình bày về cấu trúc gel và ứng dụng  
của nó trong thực phẩm.

Nhóm 5

 4


PHƯƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL

I.  ĐỊNH NGHĨA PROTEIN
Protein là những đại phân tử  được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà các  
dơn phân lá axit amin. Chúng kết hợp với nhau thành một mạch dài nhờ các liên  
kết peptide (gọi là chuỗi polypeptide). Các chuỗi này có thể  xoắn cuộn hoặc 

gấp theo nhiều cách để tạo thành cấu trúc không gian khác nhau của protein.

II. PHÂN BIỆT MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG TƯƠNG TỰ VỚI SỰ 
TẠO GEL
Ta cũng cần phân biệt sự tạo gel với các hiện tượng khác tương tự, trong đó 
cũng có sự giảm mức độ phân tán của dung dịch protein như sự liên hợp, sự tập  
hợp, sự trùng hợp, sự kết tủa, sự kết tụ và sự đông tụ.
Các phản  ứng liên hợp protein thường có quan hệ  với các biến đổi  ở  mức 
dưới đơn vị hoặc ở mức phân tử trong khi đó các phản ứng trùng hợp hóa hoặc  
tập hợp hóa lại tạo ra các phức hợp có kích thước lớn.
Sự kết tủa protein lại bao hàm tất cả các phản ứng tập hợp có thể dẫn đén 
mất toàn phần hoặc mất toàn bộ độ hòa tan.
Khi protein không bị  biến tính nhuwg do giảm lực tĩnh điện giữa các mạch  
mà dẫn đến các phản ứng tập hợp không trật tự thì sẽ gây ra hiện tượng kết tụ.
Các phản ứng tập hợp không trật tự xảy ra do biến tính và các phản ứng tập  
hợp  xảy ra do tương tác protein – protein chiếm  ưu thế  so với các tương tác  
protein – dung môi sẽ dẫn đến một khối lượng lớn và thô, gọi là sự đông tụ.

Nhóm 5

 5


PHƯƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL

III. GEL PROTEIN
3.1.Định nghĩa 
Khi các phân tử protein bị biến tính tập hợp lại thành một mạng lưới không 
gian có trật tự thì hiện tượng đó được gọi là sự tạo gel.
Biến tính protein là sự  thay đổi thuận nghịch hay không thuận nghịch cấu 

trúc không gian ban đầu của protein nhưng không làm biến đổi các liên kết hóa 
trị trong phân tử (trừ liên kết disulfide). Khả năng tạo gel của protein là một tính 
chất rất quan trọng của nhiều hệ thống protein và đóng vai trò chủ  yếu trong  
việc tạo cấu trúc hình thái. Do đó, nó cũng là cơ  sở  để  chế  tạo ra nhiều sản  
phẩm thực phẩm. Phomat, giò, gel gelatin đậu phụ, bột nhào làm bánh mì, các 
thịt giả từ protein thực vật (được kết cấu bằng cách đùn hoặc kéo sợi) là những 
sản phẩm có cấu trúc gel.
Khả năng tạo gel của protein được sử dụng để tạo độ cứng, độ đàn hồi cho  
một số thực phẩm để cải biến khả năng hấp thụ nước, tạo độ dầy, tạo lực liên 
kết (bám dính) giữa các tiểu phần cũng như làm bền các nhũ tương và bọt.

3.2.Điều kiện tạo gel
Sự gia nhiệt, trong đa số trường hợp là rất cần thiết cho sự tạo gel.Việc làm 
lạnh   sau   đó   cũng   cần   thiết   và   đôi   khi   một   sự   axit   hóa   nhẹ   nhàng   cũng   có 
ích.Thêm muối (đặc biệt là ion canxi) có thể cũng cần, hoặc tăng tốc độ tạo gel 
hoặc để tăng độ cứng cho gel.

Nhóm 5

 6


PHƯƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL

Nhiều protein có thể  tạo gel không cần gia nhiệt mà chỉ  cần một sự  thủy  
phân enzyme vừa phải, một sự thêm đơn giản các ion canxi, hoặc một sự kiềm  
hóa kèm theo trung hòa đưa pH đến điểm đẳng điện (sản xuất đậu phụ).
Nhiều gel cũng có thể tạo ra từ protein dịch thể (lòng trắng trứng, dịch đậu  
tương), từ  các protein không tan hoặc ít tan phân tán trong nước hoặc trong  
muối (collagen, protein tơ cơ, isolate (dịch đậm đặc đậu tương) tùng phần hoặc 

toàn bộ  biến tính. Như  vậy độ  hòa tan của protein không phải luôn luôn cần  
thiết cho sự tạo gel.
3.3.Cơ chế tạo gel
Nhiều nghiên cứu đã chỉ  rõ rằng cần phải có giai đoạn biến tính và giãn  
mạch xảy ra trước giai đoạn trật tự giữa protein – protein và tập hợp phân tử.
Khi protein bị  biến tính các cấu trúc bật cao bị  phá hủy, liên kết giữa các 
phân tử  bị  đứt, các nhóm bên của axit amin trước  ẩn  ở  phía trong thì bây giờ 
xuất hiện ra ngoài.Các mạch polymer bị duỗi ra, gần nhau, tiếp xúc với nhau và  
liên kết với nhau thành mạng lưới không gian ba chiều mà mỗi vị  trí tiếp xúc  
mạch là một nút. Các phần còn lại hình thành mạng lưới không gian vô định 
hình, rắn, trong đó có chứa đầy pha phân tán là nước.

Nhóm 5

 7


PHƯƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL
Khi nồng độ tăng thì khả năng gel hóa tăng vì số những vị trí tiếp xúc để tạo  
ra nút mạng lưới tăng lên. Nồng độ  protein càng lớn thì các hạt tiếp xúc trực  
tiếp không qua một lớp nào của môi trường phân tán và khối gel càng dề  vì  ở 
những vị trí đặc biệt ở đầu nút.

Nút mạng lưới có thể  tạo ra do tương tác giữa các nhóm  ưa béo. Khi các  
nhóm này gần nhau, tương tác với nhau thì hình thành ra các liên kết ưa béo, lúc  
này thì cá phân tử  nước bao quanh chúng bị  đẩy ra và chúng có khuynh hướng  
như tụ lại. Tương tác ưa béo được tăng cường khi tăng nhiệt độ, làm các mạch  
polypeptit xít lại gần nhau hơn do đó khối gel cứng hơn.
Nút mạng lưới cũng có thể  tạo ra do cá liên kết hydro giữa các peptit với 
nhau. Nhiệt đọ càng thấp thì các liên kết hydro càng được tăng cường và củng 

cố  vì càng có điều kiện để  tạo ra nhiều cầu hydro. Liên kết hydro là liên kết  
yếu, tạo ra một độ  linh động nào đó giữa các phân tử  đối với nhau, do đó làm  
cho gel có một đọ  dẻo nhất định. Các mắt trong gel gelatin chủ  yếu là do các 
liên kết hydro. Khi gia nhiệt các liên kết hydro bị đứt và gel sẽ nóng chảy ra.khi 
đẻ nguội liên két tái hợp và gel lại hình thành.
Tham gia tạo ra các nút lưới trong gel cũng có thể do các liên kết tĩnh điện, 
liên kết cầu nối giữa các nhóm tĩnh điện ngược dấu hoặc do liên kết giữa các  
nhóm tĩnh điện cùng dấu qua các ion đa hóa trị  như  ion canxi chẳng hạn. Còn  

Nhóm 5

 8


PHƯƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL
các mắt lưới còn có thể do các liên kết đissulfua tạo nên. Trong trường hợp này  
sẽ tạo cho gel có tính bất thuận nghịch bởi nhiệt, rất chắc và bền.
Các protein cũng có thể tạo gel bằng cách cho tương tác với các chất đồng  
tạo gel như các polysacarit, làm thành cầu nối giữa các hạt do đó gel tạo ra có 
độ cứng và độ đàn hồi cao hơn. Cũng có thể them các chất alginate hay pectinat  
tích điện âm và gelatin tích điên dương để tạo ra tương tác ion không dặc hiệu  
giữa các chuỗi peptit do đó sẽ tạo cho gel có nhiệt đọ nóng chảy cao (800C).
Khi đi từ  dung dịch protein, các giai đoạn đầu của quá trình tạo gel bằng 
nhiệt có thể như sau:
1/ phân li thuận nghịch cấu trúc bậc bốn thành các đơn vị hoặc monomer.
2/ biến tính không thuận nghịch các cấu trúc bậc hai và ba (sự  giãn mạch 
vẫn cò là từng phần):

Trong đó ­PN: protein tự nhiên
                ­PD: protein đã bị biến tính

                ­n: số đã biết

Nhóm 5

 9


PHƯƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL

IV. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO GEL
4.1.Kiểu protein:
Protein cơ ở các vị  trí khác nhau, khi tạo gel cho cấu trúc khác nhau. Chẳng  
hạn, gel từ myosin ở cơ ức gà độ bền cao hơn ở cơ đùi gà. Gel từ myosin cơ thịt  
đỏ có cấu trúc tốt hơn cỏ thịt trắng.
4.2.Nồng độ  protein:  quyết định độ  bền và khả  năng giữ  nước của gel. 
Nồng độ protein càng cao, gel càng cứng và bền.nếu nồng độ quá thấp, có khả 
năng gel không hình thành
4.3.Nhiệt độ: nhiệt độ thấp → tạo nhiều liên kết hydro ⇒ gel bền hơn.
4.4.Các yếu tố khác
– Axit hóa hoặc kiềm hóa nhẹ → pH ≈ pI ⇒ gel tạo thành chắc hơn.
– Các chất đồng tạo gel như các polysaccharide làm cầu nối giữa các hạt  ⇒ 
gel có độ cứng và độ đàn hồi cao hơn.

V. ỨNG DỤNG CẤU TRÚC GEL TRONG SẢN PHẨM THỰC 
PHẨM
Có rất nhiều sản phẩm thực phẩm có cấu trúc gel, được sản xuất từ  nhiều 
loại nguyên liệu khác nhau như thịt cá sữa… làm cho các sản phẩm này tăng cao 
về khả năng hấp thụ của cơ thể, về tính chất cảm quan,…
5.1.Sản xuất phomat từ nguyên liệu sữa

Nhóm 5

 10


PHƯƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL
Sự  đông tụ  sữa bằng renin là quan trọng nhất, đây là quá trình tạo cấu trúc  
gel cho sản phẩm.kết quả  của quá  trình này là sự  đông tụ  tạo thành canxi  
paracaseinat –dưới dạng gel.
5.2.Sản xuất giò lụa
Gel protein từ thịt
Khả   năng   tạo   gel   bởi 
nhiệt   của   các   protein 
myofibril   (tơ   cơ),   thêm   sự 
có mặt của muối trung tính. 

Nhóm 5

 11


PHƯƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL
5.3.Sản xuất đậu hủ
Gel từ protein đậu nành, tạo cấu trúc gel đặc trưng nhờ nước chua tự nhiên,  
muối MgCl2, CaCl2, CaSO4, axit lactic, axit acetic…

Nhóm 5

 12

PHƯƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL

VI. CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
1. Điền vào ô trống:
  Khi   các   protein   bị   biến tính   tập   hợp   lại   thành   một   mạng   lưới   không 
gian…………………..thì hiện tượng đó được gọi là sự tạo gel.
A. Hổn độn          B. Có trật tự          C. 3 chiều        D. Không trật tự

2. Nút mạng lưới được tạo ra do các liên kết hydro giữa các gốc aa với nhau 
giúp cho gel có dặc điểm gì?
A. Khối gel trở nên cứng hơn                 C. Gel có một độ dẻo nhất định
B. Gel rất chắc và bền                             D. Gel mềm hơn

3. Gel từ myosin cơ thịt đỏ và cơ thịt trắng thì cái nào có cấu trúc tốt hơn?
A. Thịt đỏ                                               B. Thịt trắng

4. Nồng độ của protein có ảnh hưởng gì trong quá trình tạo gel?
A. Quyết định đến dộ bền                      C. A, B đều đúng
 B. Khả năng giữ nước của gel               D. A, B điều sai

5. Đố với gel hình thành nhờ liên kết hydro thì ở nhiệt độ nào gel bền hơn?
A. Thấp                                                   B. Cao

Nhóm 5

 13


PHƯƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL

6. Các nút mạng lưới được tạo ra do tương tác kỵ  nước (ưa béo) giúp cho  
các polypeptide?
A. Cách xa nhau hơn                                C. Tách rời nhau ra
B. xít lại gần nhau hơn                              D. Tất cả đều sai

7. Các mắt lưới được tao ra do các liên kết disulfua giúp cho gel có đặc điểm 
gì?
A. Cứng hơn                                                C. D ẻo h ơn
B. Chắc hơn                                                  D. Chắc và bền

8. Việc them muối của các ion đa hóa trị  (Ca2+)  có tác dụng gì?
A. Tăng tốc độ tạo gel                            C. Tăng độ dẻo cho gel
B. Tăng độ cứng cho gel                        D. cả A, B đều đúng

Nhóm 5

 14


PHƯƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC GEL

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lê Ngọc Tú(chủ  biên), Bùi Đức Hợi, Lưu Duẩn, Ngô Hữu Hợp, Dặng  

Thị Thu, Nguyễn Trọng Cẩn – Hóa học thực phẩm – nhà xuất bản Khoa học và  
Kỹ thuật ­ Hà Nội – 2013.
2. Lê Ngọc Tú (chủ biên), Lưu Duẩn, Đặng Thị Thu, Lê Thị Cúc, Lâm Xuân  

Thanh, Phạm Thu Thùy – Biến hình sinh học các sản phẩm từ  hạt – Nhà xuất 
bản Khoa học và Kỹ  thuật ­ Hà Nội – 2000.

3. Lâm Xuân Thanh – Giáo trình công nghệ  các sản phẩm sữa – nhà xuất  

bản Khoa học và Kỹ thuật – Hà Nội.
4. Lê Văn Hoàng – Cá thịt và chế  biến công nghiệp – Nhà xuất bản Khoa  

học và Kỹ thuật – Hà Nội – 2004.

Nhóm 5

 15