mở đầu cho các quá trình hóa học khác trong chế biến và bảo quản thực phẩm.Giới thiệu chung 1.4 Vật liệu và quá trình biến đổi Nguyên liệu: Động thực vật, rất đa dạng nhiều loại. Biến đổi: làm thay đổi thành phần hóa học của nguyên liệu dẫn đến cấu trúc, hình dạng và các tính chất vật lí khác cũng thay đổi. Cơ chất và chất xúc tác cho quá trình thủy phân Cơ chất Chất xúc tác 2.1 Cơ chất 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 trong cơ chất bị thủy Liên kết glycosid : là các liên kết phân 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 Tác nhân xúc tác Hóa học • thường là các axit vô cơ như HCl, H2SO4, H3PO4, H2C2O4, CH3COOH,. Sinh học • là các enzyme Chất xúc tác là enzym thủy phân 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. Ứng dụng của enzym thủy phân trong Công nghệ thực phẩm. α-Amylase • Trong công nghiệp thực phẩm bao gồm nướng, sản xuất bia, dịch hóa tinh bột cũng như hỗ trợ tiêu hóa.
Glucoamyla • 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 trò quan trọng trong việc sản xuất rượu sake và nước tương, cũng như sản xuất bia ít cồn Lipase • 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 Pectinase • Trong Công nghệ thực phẩm, pectinase ứng dụng trên nước ép. Nước ép có thêm pectinase có vẻ ngoài trong hơn so với các loại không có enzyme Protease • Protease có nhiều ứng dụng khác nhau như sản xuất bia, làm mềm thịt, đông tụ sữa và làm chất hỗ trợ tiêu hóa.
• Protease được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp làm bánh để sản xuất bánh mì, thực phẩm nướng, bánh quy giòn và bánh quế. • Một ứng dụng chính khác của protease có liên quan đến ngành công nghiệp sữa. 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 Tripeptid, Dipeptid, sau đó thành acid anim cuối cùng tạo thành sản phẩm như NH3, H2S, CO2, H2O, indon, scatola, acid hữu cơ, bazơ hữu cơ,.
Các dạng thủy phân • Thủy phân glucid E –α – amylase : E –β – amylase : E –Glucoamylase (tinh bột): • Là E ngoại bào thuỷ phân lk 1,4 – α • Là một enzyme thuỷ phân từ đầu • Là E thủy phân lk α – 1,4 và α – 1,6 –D – glucoside của không khử của glucoside từ đầu -Dưới tác dụng của enzyme phân tử amylose mạch Amylose, không khử của một cách ngẫu Amylopeptin và mạch tinh bột tạo amylase, phân tử tinh bột hoặc bị nhiên glycogen ra đường glucose phân cắt ngẫu nhiên thành • Là những • Cắt lần lượt các lk enzyme phân cắt glucoside tạo ra những dextrin phân tử thấp hoặc bên trong mạch maltose (dạng β – bị cắt ngắn dần từng 2 đơn vị tinh bột với sản anomer) phẩm chính tạo • Không thuỷ phân glucose một, do đó mà tính chất thành là dextrin. được lk α – 1,6 của dung dịch tinh bột cũng thay glucoside ở Amylopeptin sản đổi theo. phẩm thu được là 50 – 60% maltose -Phổ biến là α – amylase, β – và β – limit dextrin. amylase và glucoamylase: 2.
Các dạng thủy phân • Thủy phân lipid (axit béo): -Sự thủy phân lipid nhờ xúc tác enzym lipase CH2OCOR1 lipase CH2OH CHOCOR3 + H2O < － > CHOCOR3 + R1COOH CH2OCOR2 CH2OCOR2 Triglycerid Diglycerid axit béo 1 CH2OH lipase CH2OH CHOCOR3 + H2O < － > CHOCOR3 + R2COOH CH2OCOR2 CH2OH Diglycerid Monoglycerid axit béo 2 CH2OH lipase CH2OH CHOCOR3 + H2O < － > CHOH + R3COOH CH2OH CH2OH Monoglycerid Glycerid axit béo 3 2. Các dạng thủy phân Thủy phân lipid (axit béo ): *Sự thủy phân tự nhiên: -Các axit béo tự do được tạo thành từ sự thủy phân lipip bị tác động bởi O2 sẽ tạo ra nhiều sản phẩm kế tiếp: Axit béo → hydroperoxyt → aldehyd no hay không no, xeton, xeton acid. Các dạng thủy phân 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 loãng hoặc enzym pectinesterase, pectin hoàn tan bị thủy phân thành rượu metylic và axit pectic tự do. - 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 hoàn toàn thì hoạt động của chúng tăng lên.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân bằng xúc tác vô cơ Nhiệt độ. Các yếu tố khác.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân bằng xúc tác vô cơ Ảnh hưởng của 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.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân bằng xúc tác vô cơ Ảnh hưởng của pH: 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.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân bằng xúc tác vô cơ Ảnh hưởng của thời gian. -Thời gian tác động của enzyme lên cơ chất có ảnh hưởng tới hoạt động đến quá trình thủy phân 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 hoàn toàn .4 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân bằng xúc tác vô cơ 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 không chịu muối, có tác dụng bảoquản 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 enzym.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân bằng xúc tác vô cơ 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 quá trình thủy phân diễn ra đều đặn nhanh chóng.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân bằng xúc tác vô cơ Ảnh hưởng của nồng độ enzyme Ảnh hưởng của chất hoạt hóa Ảnh hưởng của chất kìm hãm Ảnh hưởng của ion kim loại 3.MỤC ĐÍCH CỦA QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN 3.1 Mục đích chế biến 3.2 Mục đích khai thác 3.1 Mục đích chế biến • Là chuyển hóa nguyên liệu thành sản phẩm.
Chất xúc tác thường là HCl. VD:Từ nguyên liệu có chứa protein như bã đậu nành, quá trình thủy phân sẽ tạo ra sản phẩm nước tương. Xúc tác vô cơ thường là HCl… 3.2 Mục đích khai thác • Trong công nghệ vi sinh, người ta thường sử dụng những nguyên liệu có chứa đường như tinh bột và cenllulose. Khi đó quá trình thủy phân các nguyên liệu nói trên thành các đường lên men như glucose, maltose… sẽ có mục đích là khai thác.
Các biến đổi của nguyên liệu trong quá trình thuỷ phân 4.1 Biến đổi hóa học 4.2 Biến đổi vật lý 4.Biến đổi sinh học và hóa sinh 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 Phản ứng tạo màu Phản ứng tạo mùi 4. Biến đổi vật lí • 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 về pha có thể xảy ra trong quá 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 dạng lỏng.4 Biến đổi sinh học và hóa sinh • Các quá 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 không đáng kể.Thiết bị của quá trình thủy phân Thiết bị thủy phân. Thiết bị nghịch đảo đường 5.2 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt độn 5.1 Thiết bị thủy phân (80m3). • Trong sản xuất thường sử dụng các thiết bị thủy phân có thể tích từ 18, 30, 37, 50 hoặc 80 m3.
• Kết cấu của các thiết bị thủy phân khác nhau cơ bản bởi Kích thước hình học Các phương pháp nạp axít để thủy phân Chọn sản phẩm thủy phân .