Quá trình thủy phân và biến đổi màu Tiểu luận môn CQTCB trong CNTP

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM
----------

CHỦ ĐỀ: QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN
VÀ BIẾN ĐỔI MÀU
Mơn: Các q trình cơ bản trong CTTP
GVHD: Nguyễn Đắc Trường
Lớp: DHTP15C
Nhóm: 8
STT

Họ tên

MSSV

1

Trần Thị Mỹ Lệ

19517011

2

Nguyễn Thị Hồng Thắm

19509651

3

Đặng Thị Thúy

19530661

4

Nguyễn Thị Thúy Quỳnh (NT)

19528441

5

Nguyễn Thị Mỹ Nhung

19520161

6

Lương Thị Lệ Quyên

19515921


LỜI CẢM ƠN
Sau một khoảng thời gian được học tập và tìm hiểu về mơn Các q trình cơ bản
trong công nghệ thực phẩm Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm, Trường Đại
học Công nghiệp TPHCM và hơn một tháng hoàn thành bài tiểu luận, chúng em
xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành về sự giúp đỡ của các thầy cô, giảng viên, cán bộ
phụ trách thư viện đã tạo điều kiện thuận lợi để chúng em có thể hoàn thành bài
tiểu luận này.

Đặc biệt, chúng em xin bày tỏ lời cảm ơn đến cô Nguyễn Đắc Trường là người đã
trực tiếp giảng dạy, truyền đạt kiến thức và hướng dẫn chúng em thực hiện bài tiểu
luận này. Với những vốn kiến thức được tiếp thu trong quá trình học khơng chỉ là
nền tảng cho q trình học tập tiếp theo mà còn là một trong những hành trang giúp
chúng em bước vào đời một cách tự tin và vững chắc.
Tuy đã có cố gắng nhưng chắc chắn rằng bài tiểu luận của chúng em còn rất
nhiều thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến bổ sung của thầy.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Trân trọng, TPHCM, tháng 05 năm 2021


A. THỦY PHÂN
1. Giới thiệu chung
1.1 Khái niệm
Quá trình thuỷ phân là quá trình phân cắt một số liên kết nhị dương
(dispositive bonds) trong hợp chất hữu cơ thành các thành phần đơn phân dưới tác
dụng của các chất xúc tác và có sự tham gia của nước trong phản ứng. Phản ứng
thủy phân là yếu tố mở đầu cho nhiều q trình hóa học khác nhau trong chế biến
và bảo quản thực phẩm.
1.2

Mục đích

-Thủy phân các nguồn chứa glucid như trong sản xuất bia, rượu, nước tương
- Thủy phân nguồn nguyên liệu chứa protein: Dịch đạm thủy phân,nước mắm,
các loại nước chấm khác
- Thủy phân lipit trong sản xuất dầu ăn
- Thủy phân pectin trong sản xuất nước quả
1.3 Vai trị
Vai trị của phản ứng thuỷ phân trong cơng nghệ thực phẩm:

 Phản ứng thuỷ phân làm thay đổi chất lượng thực phẩm
 Phản ứng thuỷ phân là yếu tố mở đầu cho nhiều q trình hố học khác trong
chế
biến và bảo quản thực phẩm:
 Phản ứng thuỷ phân là yếu tố mở đầu cho phản ứng thối rữa protein..
 Phản ứng thuỷ phân là yếu tố mở đầu tạo cơ chất cho phản ứng oxy hoá
Lipit
 Phản ứng thuỷ phân là yếu tố mở đầu cho các quá trình lên men
 Phản ứng thuỷ phân là yếu tố mở đầu cho việc hình thành mùi vị đặc trưng cho
sản phẩm
* Phản ứng thuỷ phân là yếu tố mở đầu cho việc hìnch thành mùi vị, màu sắc
của nước mắm


* Phản ứng thuỷ phân là yếu tố mở đầu cho việc hình thành mùi vị đặc trưng
cho thực
 Phản ứng thuỷ phân có vai trị làm thay đổi cấu trúc và trạng thái thực phẩm
1.4 Vật liệu và quá trình biến đổi
 Nguyên liệu: Động thực vật, rất đa dạng và nhiều loại
 Biến đổi: làm thay đổi thành phần hóa học của ngun liệu dẫn đến cấu trúc,
hình dạng và các tính chất vật lí khác cũng thay đổi

2. Cơ chất và chất xúc tác cho quá trình thủy phân.
2.1 Cơ chất
Liên kết trong cơ chất bị thủy phân :
 Liên kết peptit : Liên kết peptit là liên kết –CO-NH- giữa hai đơn vị α-amino
axit. Nhóm -CO-NH- giữa 2 đơn vị α-amino axit được gọi là nhóm peptit.

 Liên kết glycosid : là các liên kết cộng hóa trị xảy ra giữa các loại đường
(carbohydrate) và các phân tử khác, có thể là các monosacarit khác hoặc các

phân tử khác có bản chất khác nhau.


2.2 Chất xúc tác .
Chất xúc tác là Enzym thủy phân ( xúc tác sinh học )
a. Một số tính chất của enzyme khi thực hiện thuỷ phân :
- Tính đặc hiệu của enzyme
- Họat độ enzyme: Đơn vị hoạt độ của enzyme: U (µmol cơ chất/1 phút)
- Điều kiện tối ưu
-Sản phẩm: tuỳ vào mức độ thuỷ phân khác nhau cho ra các sản phẩm khác
nhau.
b. Ứng dụng của Enzym thủy phân trong công nghệ thực phẩm .
α-Amylase là các enzyme phân giải tinh bột, có khả năng thủy phân các liên kết
glycoside của các polysaccarite, dẫn đến việc sản xuất các chuỗi ngắn dextrin.
Các ứng dụng rộng rãi của α-amylase trong công nghiệp thực phẩm bao gồm
nướng, sản xuất bia, dịch hóa tinh bột cũng như hỗ trợ tiêu hóa. Chúng được sử
dụng rộng rãi trong ngành bánh như là một chất tăng cường hương vị và là một
nhân tố duy trì độ ẩm và độ mềm mịn (antistaling agent) để cải thiện chất lượng
bánh mì.
α-Amylase cũng được sử dụng trong sản xuất các dextrin phân nhánh có khối
lượng phân tử cao. Chúng được sử dụng như một chất phủ chống mất nước
(glazing agent) để sản xuất bánh gạo và các loại thực phẩm dạng bột.
Trong ngành công nghiệp tinh bột, α-Amylase cũng được ứng dụng trong quá
trình dịch hóa, giúp chuyển hóa tinh bột thành xi-rơ glucose và fructose.


Các ứng dụng khác của α-amylase bao gồm làm trong nước ép trái cây, được
dùng với cellulase và pectinase để cải thiện năng suất và mang lại hiệu quả về
kinh tế.

Glucoamyla: là các enzyme xúc tác quá trình thủy phân tinh bột polysacarite
từ đầu khơng khử, giải phóng β-glucose.
Chúng cũng được ứng dụng trong ngành công nghiệp làm bánh để cải thiện chất
lượng bột, giảm tình trạng bột nhào bị khô cứng, cũng như cải thiện màu vỏ
bánh và chất lượng của các sản phẩm nướng có chất xơ cao.
Glucoamylase đóng vai trị quan trọng trong việc sản xuất rượu sake và nước
tương, cũng như sản xuất bia ít cồn. Glucoamylase chuyển hóa các dextrin và
chuyển đổi chúng thành các loại đường lên men với giá trị năng lượng và nồng
độ cồn trong bia giảm.
Protease: là các enzyme xúc tác cho q trình thủy phân các liên kết peptide có
trong protein và polypeptide.
Chúng được sử dụng rộng rãi trong chất tẩy rửa và dược phẩm, tiếp theo là công
nghiệp thực phẩm. Các protease thực vật như bromelain, ficin và papain được
sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm cho các ứng dụng khác nhau như
sản xuất bia, làm mềm thịt, đông tụ sữa và làm chất hỗ trợ tiêu hóa.
Protease cũng được sử dụng để cải thiện hương vị, giá trị dinh dưỡng, độ hòa
tan và khả năng tiêu hóa của protein thực phẩm cũng như để biến đổi các
protein như q trình đơng tụ và nhũ hóa.
Protease được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp làm bánh để sản xuất
bánh mì, thực phẩm nướng, bánh quy giịn và bánh quế.
Protease từ nấm có tính axit được sử dụng trong việc cải thiện quá trình lên
men bia vì chúng có hiệu quả ngay cả ở độ pH thấp bằng cách cân bằng cấu
hình axit amin của bia.
Một ứng dụng chính khác của protease có liên quan đến ngành cơng nghiệp
sữa. Protease đóng góp đáng kể vào các đặc tính hương vị của phơ mai. Chúng


được sử dụng để tăng tốc độ chín của phơ mai, để biến đổi các tính chất chức
năng và giảm các đặc tính gây dị ứng của các sản phẩm sữa. Trong sản xuất phô
mai, protease cũng được sử dụng để thủy phân liên kết peptide cụ thể để tạo ra

paracasein và macropeptide.

Lipase: là enzyme xúc tác quá trình thủy phân các chất béo chuỗi dài.
Trong ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống, lipase được ứng dụng chủ
yếu trong ngành công nghiệp sữa, làm bánh, nước ép trái cây, bia và rượu vang.
Lipase thương mại chủ yếu được sử dụng để phát triển hương vị trong các sản
phẩm sữa và chế biến các thực phẩm khác có chứa chất béo. Chúng có thể cải
thiện hương vị đặc trưng của phô mai bằng cách tác động lên các chất béo sữa
để tạo ra các axit béo tự do sau khi thủy phân.
Lipase cũng được sử dụng làm chất cải thiện hương vị trong bơ và bơ thực vật,
cũng để kéo dài thời hạn sử dụng của các sản phẩm nướng khác nhau.
Trong thức uống có cồn như rượu vang, mùi thơm có thể được điều chỉnh bằng
cách sử dụng lipase. Chúng được sử dụng để cải thiện chất lượng bơ ca cao, có
nhiệt độ nóng chảy 37 ° C do sự hiện diện của axit palmitic và stearic và có thể
dễ dàng tan chảy ở 37 ° C.
Lipase cũng được ứng dụng như một cảm biến sinh học trong ngành công
nghiệp thực phẩm. Lipase cố định đã được sử dụng thành công để xác định
thuốc trừ sâu phospho hữu cơ với cảm biến trở kháng sóng âm bề mặt bằng
cách thủy phân lipase. Nó cũng có thể được sử dụng trong việc xác định
triglyceride và cholesterol trong máu nếu lipase được cố định vào các điện cực
pH / oxy kết hợp với glucose oxidase.
Các lipase vi sinh vật như lipase từ Candida rugosa có nhiều ứng dụng cái mà
khơng thể được đáp ứng bằng tổng hợp hóa học. Lipase được ứng dụng trong
sản xuất kem, protein đơn bào, ester carbohydrate và các dẫn xuất axit amin.
Ngồi ra, lipase cũng có thể được sử dụng để xử lý các dòng chất thải khác
nhau, cái mà thải ra từ các ngành công nghiệp thực phẩm.


Pectinase: là các enzyme xúc tác cho quá trình thủy phân các liên kết
glycoside trong các chuỗi polymer pectic

Trong Công nghệ thực phẩm, pectinase ứng dụng trên nước ép. Nước ép có
thêm pectinase có vẻ ngồi trong hơn so với các loại khơng có enzyme. Ngồi
việc giảm độ đục và tạo khói cho các loại nước ép trái cây có nguồn gốc tự
nhiên như táo và chuối, pectinase còn cải thiện màu sắc và hương vị của đồ
uống. Việc bổ sung gelatin và pectin làm tăng đáng kể độ nhớt và độ đục của
nước ép, và loại bỏ khói mù là phần tốn kém nhất trong sản xuất nước ép. Việc
sử dụng các enzyme sinh học như pectinase trong nước ép sẽ hoạt động tốt hơn
gần chín lần so với phương pháp cơ học để có kết quả tốt.
c.Cơ chế tác dụng của Enzym thủy phân .
 Cơ chế tổng quát :
 Cơ chất phải được gắn vào trung tâm hoạt động của Enzym tạo thành phức hợp
Enzym- cơ chất ES.
 Với tác dụng của Enzym hoạt tính cơ chất tăng lên rõ rệt và chỉ cần 1 năng
lượng hoạt hóa nhỏ thì sẽ tạo thành sản phẩm.
 Cơ chế tác dụng Michaelis- Menten:
 Tạo phức ES, phức này không bền , phức này tạo lên do các liên kết hóa học .
 Dưới tác động của Enzym , cơ chất biến đổi thành sản phẩm .
 Sau khi tạo sản phẩm (P), enzym được giải phóng ra và trở vể trạng thái ban
đầu .
 Phản ứng tổng quát :
E+S -> ES ->ES* ->EP ->E+P
3. Các dạng thủy phân
 Thủy phân protein:
-Prôtein do enzym protease phân giải thành pepton(cao thịt), sau đó tiếp tục phân
giải thành polypepyid, thành Dipeptid, Tripeptid, sau đó thành acid anim cuối cùng


tạo thành sản phẩm như NH3, H2S, CO2, H2O, indon, scatola, acid hữu cơ, bazơ
hữu cơ,...
R-CH-COOH R-CH2-NH2 +CO2

NH2

Sự phân giải protein trong các sinh vật phục vụ cho nhiều mục đích
Ví dụ:
Các enzyme tiêu hóa phân hủy protein trong thực phẩm để cung cấp axit amin cho
sinh vật, trong khi quá trình phân giải protein của chuỗi polypeptide sau khi được
tổng hợp có thể cần thiết cho việc tạo ra một protein có hoạt tính.
-Phân giải protein cũng đóng vai trị quan trọng trong việc điều chỉnh một số q
trình sinh lý và tế bào, cũng như ngăn chặn sự tích tụ các protein khơng mong
muốn hoặc protein bất thường trong tế bào.
 Thủy phân glucid (tinh bột):
-Dưới tác dụng của enzyme amylase, phân tử tinh bột hoặc bị phân cắt ngẫu nhiên
thành những dextrin phân tử thấp hoặc bị cắt ngắn dần từng 2 đơn vị glucose một,
do đó mà tính chất của dung dịch tinh bột cũng thay đổi theo.
-Phổ biến là α – amylase, β – amylase và glucoamylase:
E –α – amylase :
• Là E ngoại bào thuỷ phân lk 1,4 – α –D – glucoside của phân tử amylose một
cách ngẫu nhiên
• Là những enzyme phân cắt bên trong mạch tinh bột với sản phẩm chính tạo
thành là dextrin
E –β – amylase
• Là một enzyme thuỷ phân từ đầu khơng khử của mạch Amylose, Amylopeptin
và glycogen
• Cắt lần lượt các lk glucoside tạo ra maltose (dạng β – anomer)
• Khơng thuỷ phân được lk α – 1,6 glucoside ở Amylopeptin sản phẩm thu được
là 50 – 60% maltose và β – limit dextrin.
E –Glucoamylase


• Là E thủy phân lk α – 1,4 và α – 1,6 glucoside từ đầu không khử của mạch tinh

bột tạo ra đường glucose.
Ngoài ra, α – glucosedase và các enzyme thuỷ phân lk nhánh cũng được sử dụng
nhiều trong cơng nghiệp thuỷ phân :
Enzym–α – glucosidase:
• Thủy phân từ đầu không khử các liên kết α – 1,4 và α – 1,6 của các gốc
glucopyranose để tạo ra đường α – D – glucose
• Thủy phân rất tốt các đường đơi & các oligosaccharide
• Ứng dụng trong chuyển hố xi-rơ giàu maltose thành xi-rơ giàu glucose &
trong thuỷ phân các dextrin giới hạn
– Các E thuỷ phân lk α – 1,6 glucoside trong phân tử Amylopeptin, glycogen &
những polymer khác như pullulanase, exopullulanase, isomylase thường được sử
dụng kết hợp với β –amylase, glucoamylase trong sản xuất một số sản phẩm xi-rơ
hay đường glucose với mục đích tăng hiệu suất thuỷ phân.
 Thủy phân lipid (axit béo):
- Sự thủy phân lipid nhờ xúc tác enzym lipase
CH2OCOR1
CHOCOR3
CH2OCOR2
Triglycerid
CH2OH
CHOCOR3
CH2OCOR2
Diglycerid

+ H2O

+ H2O

CH2OH
CHOCOR3

+ H2O
CH2OH
Monoglycerid

CH2OH
CHOCOR3
+ R1COOH
CH2OCOR2
Diglycerid
axit béo 1
CH2OH
CHOCOR3
+ R2COOH
CH2OH
Monoglycerid
axit béo 2
CH2OH
CHOH
CH2OH
Glycerid

+

R3COOH
axit béo 3

- Sự thủy phân tự nhiên:
Các axit béo tự do được tạo thành từ sự thủy phân lipip bị tác động bởi O2sẽ tạo ra
nhiều sản phẩm kế tiếp:
Axit béo hydroperoxyt aldehyd no hay không no, xeton, xeton acid.

 Thủy phân pectin trong rau củ quả:
-Peptin là loại polysaccharid có nhiều trong rau quả, củ,... Trong thực vật peptin
tồn tại ở 2 dạng là protopectin và peptin hòa tan.
-Protopectin không tan trong nước nhưng khi bị thủy phân bởi protopectinase, axit
hay nhiệt độ thì sẽ tạo thành pectin hòa tan và polysaccharid araban.
- Dưới tác dụng của kiềm lỗng hoặc enzym pectinesterase, pectin hồn tan bị thủy
phân thành rượu metylic và axit pectic tự do. Acid pectic có thể tạo nên dạnh muối
pectate canxi, chất này chuyển thành dạng kết tủa dễ dàng và triệt để nên được
dùng để định lượng các hợp chất pectin.
- Ở giai đoạn phát triển đầu của rau củ quả, hoạt động của enzym pectinesterase và
enzym polygalacturonase rất mạnh; khi quả bắt đầu chín thì giảm thấp; khi quả
chín hồn tồn thì hoạt động của chúng tăng lên. Sự hoạt động của các enzym này
phá vỡ cấu trúc của mạch pectin , giải phóng nhiều axit galactoronic. Do vậy, sau
khi quả chín, hàm lượng pectin giảm, hàm lượng axit galactoronic tăng.

4. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng của enzyme
Tốc độ phản ứng của enzyme phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như bản
chất và nồng độ các chất phản ứng, nộng độ enzyme, nhiệt độ, pH môi trường,
nồng độ ion trong mơi trường, nồng độ các chất kìm hãm, các chất hoạt hóa
enzyme...triệt để, như vậy hiệu suất thủy phân thấp gây khó khăn cho cơng đoạn
tiếp theo, gây lãng phí ngun vật liệu, khơng tận dụng hết nguyên liệu ban đầu.
 Ảnh hưởng của nhiệt độ: giống như các phản ứng hóa học, các phản
ứng cho enzyme xúc tác phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Theo quy luật của phản
ứng hóa học thì khi nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng tăng, nhưng vì bản chất của
enzyme là protein nên nhiệt độ chỉ tăng cao đến mức nhất định. Đa số các enzyme
sẽ bị mất hoạt tính ở nhiệt độ 60oC trở lên, trong nhiệt độ thích hợp nếu cứ tăng
lên 10oC thì tốc độ phản ứng tăng lên 1,5-2 lần.
Nhiệt độ thích hợp của enzyme phụ thuộc vào nhiều yếu tố: thời gian tác dụng dài

thì nhiệt độ thích hợp của enzyme càng thấp. Ngồi ra cịn phụ thuộc vào nồng độ
enzyme, nồng độ cơ chất, dạng tồn tại của enzyme cũng sẽ làm biến đổi tác dụng
của nhiệt độ.


 Ảnh hưởng của pH: enzyme rất nhạy cảm với pH của mơi trường. Mỗi enzyme
chỉ thích hợp ở một pH xác định gọi là pH tối thích của enzyme. Một số enzyme
hoạt động ở pH thấp như pepsin pH=1,8-2,2 và hoạt động ở pH cao như tripsine
pH=5-9, cùng một số loại enzyme thu được ở các nguồn khác nhau cũng có pH tối
thích khác nhau. pH của mơi trường ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng có thể do:
- pH làm thay đổi trạng thái ion hóa của các nhóm định chức ở trung tâm hoạt động
của enzyme, làm thay đổi khả năng phản ứng của các nhóm này trong phản ứng
xúc tác và có thể làm thay đổi cấu trúc trung tâm của enzyme.
- pH cũng làm thay đổi trạng thái ion hóa cơ chất, tại pH tối thích, phân tử
cơ chất được ion hóa tới trạng thái thích hợp nhất cho sự kết hợp với enzyme,
nhờ đó phản ứng có vận tốc cao nhất.
 Ảnh hưởng của thời gian: trong quá trình thủy phân, thời gian tác dụng
của enzyme lên cơ chất có ảnh hưởng tới hoạt động của nó và đến chất lượng của
sản phẩm. Thời gian tác dụng càng dài thì sự tác dụng càng triệt để. Mặt khác
nếu thời gian tác dụng quá ngắn thì sự phân giải protein chưa hồn tồn.
 Ảnh hưởng của nồng độ muối: muối ăn có tác dụng kìm hãm hoạt động
của vi sinh vật gây thối rữa và các vi sinh vật khơng chịu muối, có tác dụng bảo
quản nguyên liệu trong quá trình thủy phân. Mặt khác, muối ăn còn điều chỉnh vị
mặn tùy theo lượng muối bổ sung vào, ở nồng độ giới hạn cho phép thì thúc đẩy
enzyme hoạt động mạnh, nếu vượt qua giới hạn cho phép thì sẽ kìm hãm sự hoạt
động của enzyme.
 Ảnh hưởng của ion kim loại: một số enzyme khơng bị ảnh hưởng rõ rệt
của sự có mặt hay khơng có mặt đối với ion kim loại, nhưng có nhiều enzyme
khác chịu ảnh hưởng sâu sắc của nồng độ và bản chất của ion kim loại. Có những
ion kim loại hầu như tuyệt đối cần thiết cho sự hoạt động của một số enzyme,

nhưng một số ion kim loại lại ức chế hoạt động của enzyme này.
 Ảnh hưởng của chất kìm hãm: chất kìm hãm là chất làm yếu hoặc chấm dứt
tồn bộ phản ứng của enzyme. Có hai loại chất kìm hãm:
Kìm hãm cạnh tranh: là những chất kìm hãm thuận nghịch enzyme, có cấu trúc
tương tự với cấu trúc cơ chất, do đó có khả năng kết hợp vào trung tâm hoạt động
của enzyme, do vậy nó chiếm chỗ kết hợp của cơ chất làm giảm vận tốc xúc tác.
Kìm hãm khơng cạnh tranh: là chất kết hợp ở vị trí khác với trung tâm hoạt động
làm thay đổi cấu trúc không gian của phân tử enzyme theo hướng khơng có lợi cho


hoạt động xúc tác của enzyme, làm giảm vận tốc phản ứng xúc tác.
 Ảnh hưởng của chất hoạt hóa: chất hoạt hóa là những chất có khả năng làm
tăng hoạt động xúc tác của enzyme hoặc làm cho enzyme ở dạng không hoạt
động thành dạng hoạt động. Chất hoạt hóa có thể làm tăng hay phục hồi hoạt độ
của enzyme một cách gián tiếp hay trực tiếp.
Hoạt hóa khơng gián tiếp: làm tăng tốc độ phản ứng của enzyme bằng cách loại trừ
chất kìm hãm ra khỏi hỗn hợp phản ứng hoặc tham gia trực tiếp phản ứng, nhưng
không tác dụng trực tiếp với phân tử enzyme.
Hoạt hóa gián tiếp: chất này có tác dụng trực tiếp vào trung tâm hoạt động của
enzyme hoặc làm thay đổi cấu hình khơng gian của phân tử enzyme theo hướng có
lợi cho hoạt động xúc tác.
● Ảnh hưởng của nồng độ enzyme: Đối với các phản ứng enzyme, tốc độ phản
ứng thủy phân tỉ lệ với nồng enzyme. Khi nồng độ enzyme quá cao nếu tiếp tục
thêm enzyme, sự biến đổi của tốc độ thủy phân là khơng đáng kể. Vì vậy, tốt hơn là
sử dụng nồng độ enzyme thích hợp để đạt hiệu quả thủy phân cực đại và giảm giá
thành.
● Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất: Trong các phản ứng do enzyme và cơ chất,
trước hết phải tạo thành phức trung gian giữa enzyme và cơ chất. Sau đó, phức này
chuyển hóa tiếp tục tạo thành sản phẩm cuối cùng và enzyme tự do, enzyme lại kết
hợp với phân tử của cơ chất khác. Nếu nồng độ cơ chất đầy đủ thích hợp với lượng

enzyme sẽ làm q trình thủy phân diễn ra đều đặn nhanh chóng.
5. Các biến đổi của nguyên liệu trong quá trình thuỷ phân
4.1 Biến đổi hóa học
a) Phản ứng thủy phân
Phản ứng thủy phân xảy ra nhằm mục đích biến đổi nguyên liệu thành sản phẩm.
Một số ví dụ:
 Thủy phân saccharose trong sản xuất đường nghịch đảo:


 Thủy phân tinh bột trong sản xuất đường nha:

 Thủy phân protein bã đậu nành trong sản xuất nước tương:

b) Các phản ứng khác
Ngoài phản ứng thủy phân, trong q trình thủy phân cịn nhiều phản ứng phụ
được diễn ra đồng thời do nguyên liệu sử dụng trong phản ứng chứa nhiều các hợp
chất khác nhau, như phản ứng tạo màu, tạo mùi. Một số sản phẩm phụ của các
phản ứng phụ có thể có lợi, một số có hại và trong công nghiệp, việc điều khiển
các phản ứng phụ để có lọi là rất khó thực hiện.
4.2 Biến đổi vật lý
Các biến đổi vật lý có thể dễ dàng nhận ra trong quá trình thủy phân là nhiệt độ,
thể tích, tỷ trọng…
4.3 Biến đổi hóa lý
Một số biến đổi có thể xảy ra trong q trình này.
 Ví dụ trong quá trình thủy phân tinh bột thành đường nha, khi cho tinh bột
vào nước sẽ tạo nên hệ huyền phù tinh bột. Khi phản ứng thủy phân kết thúc
ta thu được syrup dạng lỏng.


4.4 Biến đổi sinh học và hóa sinh

Các q trình thủy phân sử dụng xúc tác phi enzyme thường diễn ra ở nhiệt độ cao,
nên các enzyme và vi sinh vật trong nguyên liệu sẽ bị ức chế. Do đó những biến
đổi sinh học, hóa sinh là khơng đáng kể.

6.Thiết bị của quá trình thủy phân:
6.1 Giới thiệu
- Thủy phân polysaccarit thành monosaccarid được thực hiện trong các loại thiết
bị thủy phân , chủ yếu dùng axit sunfuric loãng ở nhiệt độ 190 oC (thiết bị thủy
phân)
- Thủy phân protein thành các axit amim(metionin, trionin,..) bằng axit hoặc
bằng enzym (thiết bị nghịch đảo đường )
6.2 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động:
5.2.1 Thiết bị thủy phân
- Trong sản xuất thường dùng các thiết bị thuỷ phân có sức chứa 18, 30, 37, 50 và
80 m3. Kết cấu của các thiết bị thuỷ phân khác nhau cơ bản bởi kích thước hình
học, các phương pháp nạp axít để thuỷ phân và chọn sản phẩm thủy phân


Hình 5.1

1- Vỏ thép;
2- Lớp bêtơng;
3- Lớp đệm;
4- Các ống lọc dài;
5- Các ống lọc ngắn;
6- Cửa lấy sản phẩm thủy phân và nạp hơi;
7- Van;
8- Cân đo;
9- Cửa nạp nước;
10- 10- Cửa nạp axit

11- Nắp;


12 - Cửa thổi gió
a ) Cấu tạo
- Thiết bị chủ yếu là bình trụ bằng thép được hàn với hai phần côn trên và dưới.
Để ngăn ngừa sự han gỉ, bề mặt bên trong của thiết bị được phủ lớp bêtông (7090mm) để không ảnh hưởng đến lớp đệm bên trong.
- Lớp phủ bề mặt là những vật liệu chịu nhiệt và bền với axit (đồng thanh).
=>Để chống gỉ , nắp thép ở trên cũng làm bằng lớp lót đồng thanh hay đồng thau.
Tất cả các khớp nối tiếp với mơi trường ăn mịn (axit sunfuric lỗng và sản phẩm
thuỷ phân) đều có lớp lót bằng đồng thanh. Khớp nối có thể làm bằng hai lớp thép,
một lớp chịu axit.
b ) Nguyên tắc hoạt động:
->Băng tải chuyển nguyên liệu thực vật vào thiết bị qua cửa trên.
->Nạp nước và axit vào đồng thời.
->Sau khi nạp liệu, đóng nắp trên thiết bị và nạp trực tiếp hơi vào nắp dưới.
->Khi áp suất đạt gần 0,5 MPa thì tiến hành thổi khí thốt ra từ các bọt của ngun
liệu.
->Giữ nhiệt ngun liệu một thời gian ngắn ở nhiệt độ gần 140oC xảy ra thuỷ phân
các polysaccarit.
->Sau đó nạp axit vào thiết bị và lấy sản phẩm ra
->Duy trì quá trình thủy phân bằng cách tăng nhiệt độ190oC cho đến khi kết thúc
quá trình
->Kết thúc quá trình thì ngừng nạp axit , dùng nước tháo cặn ,vắt khô chất lỏng và
tháo ligninra khỏi thiết bị .
=>ƯU ĐIỂM
Làm việc ổn định
Vận hành đơn giản
=>NHƯỢC ĐIỂM
Lớp đệm chiếm 20-30% thể tích. những thiết bị làm bằng hợp kim titan khơng có

lớp đệm có tính chất ưu việt và hoàn hảo hơn.


5.2.2 Thiết bị đường nghịch đảo

1-Tấm đáy bê tông cốt thép
2-Bộ khuếch tán
3-Ống để lắp áp nhiệt kế
4-Bộ ngưng tụ
5-Không gian để phục vụ cho hoạt động của thiết bị
6-Lớp lót
7-Vỏ
8-Ống góp


9-Cột đỡ hình trụ
* Nguyên lý hoạt động
- Chất thủy phân theo đường ống vào bộ khuếch tán ,
- Dưới sự súc tác của enzym thì sẽ xảy ra quá trình thủy phân đường.
- Sản phẩm được thu ở ống góp nằm phía trên xilanh
- Chất kết tủa được tháo ra khỏi đáy thiết bị
- Hơi bốc lên mang theo cấu tử được giữ lại ở bộ ngưng tụ
- Thời gian nghịch đảo trong thiết bị trong 6-8h
Thiết bị
Nồi nấu malt, gạo:


Hình 3.2: Nồi nấu
Chú thích: 1- Ống hơi
2- Đèn quan sát

3- Cửa quan sát
4- Vệ sinh CIP
5- Thành
6- Lớp cách nhiệt
7- Cánh khuấy;
8- Động cơ
Nguyên tắc hoạt động:
Bột gạo hoặc bột malt sau khi phối trộn với nước theo tỉ lệ thích hợp được
đưa vào nồi nấu. Khởi động cánh khuấy để tránh hiện tượng đun nóng cục bộ.
Nồi có cấu tạo 2 lớp:
Lớp trong thân nồi chính chứa dịch nấu, trên thân nồi lắp các đường ống nối với
đường cấp dịch, nước vào nồi. Lớp ngoài cho hơi vào để gia nhiệt dịch nấu bên
trong.
Bên ngồi có phủ một lớp sợi thủy tinh cách nhiệt. Phía trên có các đường ống
để cấp hơi vào và bộ phận ngưng tụ ở phía dưới.
Ở giữa đáy nồi có cánh khuấy được truyền động bởi mơto giảm tốc gắn bên
ngồi. Đỉnh nồi dạng hình nón có lắp ống thốt hơi ra ngồi, có cửa nạp nguyên
liệu và áp kế theo dõi áp suất.
B. Biến đổi màu
I.Giới thiệu chung
1. Khái niệm:
-Quá trình biến đổi màu trong cơng nghệ thực phẩm là q trình chuyển hóa các
chất màu có sẵn trong vật liệu thành các chất không màu hay các chất màu khác.
Hoặc biến đổi chất khơng màu thành các chất có màu dưới tác dụng của nhiều yếu
tố ( hóa học, lí học,….)
2. Mục đích, yêu cầu
 Hạn chế sự biến đổi màu ở mức độ tối thiểu để giữ cho màu sắc tự nhên của
nguyên liệu như quá trình chần rau quả, diệt men trong lá chè

 Khử màu: Làm trong làm trắng thực phẩm, nâng cao chất lượng của thực
phẩm, tạo thuận lợi cho các q trình tiếp theo. Ví dụ : q trình làm trong
dịch đường mía, q trình làm trắng cơ thịt cá tra phile,…
 Bổ sung các chất màu và thực phẩm, làm tăng giá trị cảm quan cho thực
phẩm nhưu quá trình pha chế rượu, làm cà phê, sản xuất các mặt hàng thủy
sản,… lưu ý hàm chất màu theo tiêu chuẩn của nhà nước
II, Vật liệu và quá trình biến đổi màu
1 .Màu sắc của sản phẩm thực phẩm được hình thành và biến đổi trong chế
biến thực phẩm đều bắt nguồn từ:
* Màu sắc của nguyên liệu ban đầu.
* Các phản ứng tạo ra những chất màu mới (các chất màu hình thành trong q
trình gia cơng kỹ thuật) từ những hợp phần có trong nguyên liệu.
* Nhuộm các chất màu tự nhiên hoặc chất màu tổng hợp trên sản phẩm trong chế
biến.
2. Quá trình biến đổi màu
2.1 Tạo màu
2.1.1 Chất màu tự nhiên : chia làm 3 nhóm chính:
- clorofin sắc tố xanh lá cây
- carotinoit có màu vàng
- flavonoid có màu đỏ và màu xanh lam
Mức độ bền của chúng rất khác nhau và trong quá trình bảo quản, chế biến
nhiệt và các gia công khác sẽ bị thay đổi đi theo những cách khác nhau. Vì
vậy lúc ở dạng tươi sản phẩm thường có màu sắc đẹp, sau khi chế biến màu
sắc sẽ bị kém đi một phần hoặc có khi mất màu hẳn. Điều đó làm cho giá trị
mặt hàng và giá trị sử dụng giảm đi và vẻ hấp dẫn bên ngoài của thức ăn sẽ bị
kém.
a. Clorofit
Clorofil là chất tạo ra màu xanh đặc trưng của lá cây thực vật. Chất màu này
đónvai trị cực kỳ quan trọng trong q trình quang hợp – quá trình chủ yếu
tạo ra các hợp chất hữu cơ và tạo ra nguồn oxi tự do duy nhất của trái đất.

Clorofil khơng những cho màu xanh mà cịn che mờ các chất màu khác
Clorofil có hai dạng:
- Clorofil A có cơng thức là: C55H72O5N4Mg
- Clorofil B có cơng thức là: C55H70O6N4Mg có màu nhạt hơn clorofil A.
Cấu tạo của Clorofil A và Clorofil B:


hình 1: cấu tạo của Clorofil A và Clorofil B
A: X là CH3
B :X là CHO
Trong quá trình chế biến, màu xanh clorofit bị biến đổi rất đa dạng:
- Dưới tác dụng của nhiệt độ và axit của dịch bào màu xanh mất đi, một mặt là
protein bị phá huỷ, mặt khác là do liên kết giữa clorofil và protein bị đứt làm
cho clorofil dễ dàng tham gia phản sau:
Clorofil + 2HX
feofitin + MgX2
để tạo ra feofitin có màu xanh oliu
- Khi cho tác dụng với các kiềm nhẹ như cacbonat kiềm, kiềm thổ thì chúng sẽ
trung hồ axit, tạo nên mơi trường kiềm làm cho clorofil bị xà phịng hoá để
cho rượu phitol, metanol và axit clorofilinic.
Clorifil a + kiềm
(C32H30ON4Mg) (COONa)2 + CH3OH + phitol
Clorifil a + kiềm
(C32H28O2N4Mg) (COONa)2 + CH3OH + phitol
Dưới tác dụng của Fe, Sn, Al, Cu thì Mg trong clorofil sẽ bị thay thế và sẽ cho
các màu khác nhau sau:
 Với Fe sẽ cho màu nâu
 Với Sn và Al cho màu xám
 Với Cu sẽ cho màu xanh sáng.
Ta thấy màu xanh diệp lục (cụ thể trong rau và quả tự nhiên) rất dễ biến đổi trong

chế biến thực phẩm. Do đó, trong thực tế, để bảo vệ màu xanh của đậu đóng hộp,
người ta cho vào hộp một ít dinatri glutamat. Hoặc để nhuộm màu xanh cho đậu
vàng, người ta dùng clorofilin (clorofil + kiềm). Vì Clorofil dễ bị hấp thụ trên bề
mặt của hạt đậu và giữ được bền màu trên bề mặt làm cho màu hạt rất đẹp.


b. Carotenoit
Carotenoit là nhóm chất màu hồ tan trong chất béo làm cho qủa và rau có
màu da cam, màu vàng và màu đỏ. Nhóm này gồm từ 65 – 70 chất màu tự nhiên,
tiêu biểu là caroten, licopen, xantofil, capxantin và xitroxantin, astarxantin...
Caroten có trong cà rốt, mơ, ... có màu da cam đặc trưng. Caroten thường ở các
dạng đồng phân: α- Caroten, β - caroten, γ – caroten. Licopen có trong quả cà chua
và một số quả khác. Trong q trình chín, hàm lượng của licopen tăng lên 10 lần.
Trong lịng đỏ trứng gà có 2 xantofil là dihydroxyl - α - caroten và dihydroxyl - β –
caroten với t ỷ lệ 2 : 1. Xantofil cùng với caroten chứa trong rau xanh và cùng với
caroten và licopen có trong cà chua
Capxantin là chất màu vàng có trong ớt đỏ.
c. Flavonoit
Các chất màu thuộc nhóm này hồ tan trong nước và chứa trong các không
bào. Trong rau, quả và hoa, số lượng cũng như tỷ các flavonoit khác nhau, do đó
làm cho chúng có nhiều màu sắc khác nhau: màu đỏ đến màu tím. Chất antoxian
màu đỏ có nhiều trong thực vật như các loại rau quả có màu từ đỏ đến tím như: vỏ
quả quýt, quả nho, quả dâu, bắp cải tím, lá tía tơ, đậu đen, quả cà tím, gạo nếp than,
gạo đỏ...

Tuỳ vào số lượng và tỷ lệ khác nhau trong rau quả, hoa và các bộ phận khác nhau
của thực vật làm cho chúng cho nhiều mầu sắc khác nhau.


2.1.2 Các chất màu hình thành trong quá trình gia công kỹ thuật.

Nguyên liệu đưa vào chất biến thực phẩm thường chứa một tổ hợp các chất
khác nhau. Trong quá trình gia cơng cơ nhiệt, chúng sẽ tương tác với nhau để tạo ra
những chất màu mới đặc trưng cho sản phẩm. Các phản ứng tạo màu trong thực
phẩm rất phức tạp và đa dạng.
Vd: màu sắc của nước chè là do phản ứng oxy hoá các polyphenol bằng enzim;
màu sắc xuất hiện khi sấy malt, khi nướng bánh mì hoặc trong các sản phẩm chế
biến hạt khác lại hầu như chủ yếu là do phả ứng ozamin. Nếu như trong các sản
bánh kẹo, màu được tạo nên chủ yếu là do phản ứng caramen hố các đường thì
trong chế biến rau quả màu được hình thành nên cịn do một loạt các hợp chất khác
nữa.
Chung quy lại, các phản ứng tạo màu là những phản ứng oxy hoá và những phản
ứng khác có enzim xúc tác hoặc khơng có enzim xúc tác. Đó là phản ứng trùng hợp
hố các phẩm vật oxi hoá của polyphenol và phản ứng giữa bisflavonoit với
axitamin. Gồm -Phản ứng giữa đường và các axit amin.
-Phản ứng dehydrat hoá các đường (phản ứng caramen hoá)
-Phản ứng phân huỷ axit ascorbic, axit maleic, axit tactric và một số axit hữu cơ
khác.
-Phản ứng oxi hoá các hợp chất của sắt và tạo thành phức có màu.


-Phản ứng tạo nên các sulfua kim loại có màu.
Trong q trình gia cơng cơ nhiệt, chúng sẽ tương tác với nhau để tạo ra những
chất màu mới đặc trưng cho sản phẩm. Các phản ứng tạo màu trong thực phẩm rất
phức tạp và đa dạng. Chẳng hạn như: màu sắc của nước chè là do phản ứng oxy
hoá các polyphenol bằng enzim; màu sắc xuất hiện khi sấy malt, khi nướng bánh
mì hoặc trong các sản phẩm chế biến hạt khác lại hầu như chủ yếu là do phả ứng
ozamin. Nếu như trong các sản bánh kẹo, màu được tạo nên chủ yếu là do phản
ứng caramen hoá các đường thì trong chế biến rau quả màu được hình thành nên
còn do một loạt các hợp chất khác nữa. Chung quy lại, các phản ứng tạo màu là
những phả ứng oxy hố và những phản ứng khác có enzim xúc tác hoặc khơng có

enzim xúc tác. Đó là phản ứng trùng hợp hoá các phẩm vật oxi hoá của polyphenol
và phản ứng giữa bisflavonoit với axitamin. Chúng gồm có:
-Phản ứng giữa đường và các axit amin.
-Phản ứng dehydrat hoá các đường (phản ứng caramen hoá)
-Phản ứng phân huỷ axit ascorbic, axit maleic, axit tactric và một số axit hữu cơ
khác.
-Phản ứng oxi hoá các hợp chất của sắt và tạo thành phức có màu.
-Phản ứng tạo nên các sulfua kim loại có màu.
a)Phản ứng caramel hóa:
Là q trình khử của đường dưới tác dụng của nhiệt tạo ra những sản phẩm dễ
bay hơi ( tạo mùi thơm caramel)
 Phản ứng caramen hóa :
 Phản ứng caramen xảy ra ở nhiệt độ nóng chảy của đường :
 Glucose (146-150°C)
 Fructose (95-100°C)
 Saccarose (160- 180°C)
 Lactose (223 - 252°C )
 Nhưng còn tùy nồng độ đường , Ph , thời gian đun nóng , caramen hóa có
thể xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn , như saccarose có thể bắt đầu ở 135°C.
 Phản ứng caramen hóa đường
Điều kiện xảy ra phản ứng:
+ Trong môi trường acid hoặc bazo
+ Nhiệt độ >120oC
+ PH=3-9
 Phản ứng không cần enzyme mà phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ
Phản ứng xảy ra mạnh mẽ tại nhiệt đọ nóng chảy của đường saccharose ở
+ To=120oC phản ứng bắt đầu