Bài giảng môn Nguyên liệu sản xuất thực phẩm

Nội dung text: Bài giảng môn Nguyên liệu sản xuất thực phẩm

1. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA KỸ THUẬT [\ \\ BÀI GIẢNG MÔN HỌC NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT THỰC PHẨM Mã số môn học: 1071163 Số tín chỉ: 2 Giáo viên phụ trách: GVC – ThS Trần Xuân Ngạch Đà Nẵng - 2007 0
2. MỤC LỤC Chương I - Một số khái niệm mở đầu 1 1.1. Thực phẩm 1 1.2. Phụ gia 1 1.3. Nguyên liệu thực phẩm 1 Chương II – Nhóm nguyên liệu rau quả 2 2.1.Thu hái và độ tươi 2 2.2. Một số thành phần hóa học liên quan đến chất lượng rau quả 3 2.3. Giới thiệu một số loại rau quả điển hình 8 Chương III – Nhóm nguyên liệu súc sản, thủy sản 12 3.1. Thịt và các sản phẩm thịt 12 3.2. Một số thành phần hóa học và cấu trúc liên quan đến chất lượng của thịt 12 3.3.Trứng gia cầm 15 3.4. Nguyên liệu sữa 17 3.5. Một số loại phụ phẩm súc sản, thủy sản 18 Chương IV – Nhóm nguyên liệu lương thực 19 4.1. Cấu tạo và thành phần hóa học của hạt cốc 19 4.2. Giới thiệu các loại hạt cốc chủ yếu 21 4.3. Cấu tạo và thành phần hóa học của củ lương thực 23 Chương V – Nhóm nguyên liệu dầu mỡ và tinh dầu 24 5.1. Nhóm nguyên liệu dầu mỡ 24 5.2. Nhóm nguyên liệu tinh dầu 49 Chương VI – Ngóm nguyên liệu chè, thuốc lá, cà phê, ca cao 6.1. Nguyên liệu chè 6.2. Nguyên liệu cà phê 6.3.Nguyên liệu thuốc lá 6.4. Nguyên liệu cacao 1
3. Chương I: MỘT SỐ KHÁI NIÊM CƠ BẢN 1.1. Thực phẩm : Là vật phẩm tự nhiên ở dạng thô, đơn lẻ hoặc qua chế biến, phức hợp, ăn được, thỏa mản nhu cầu của người sử dụng như : - Cung cấp các chất dinh dưỡng: protein, gluxit, lipit, vitamin, khoáng - An toàn cho sức khỏe . - Tạo cảm giác ngon, thú vị (văn hóa ẩm thực ). - Phù hợp với thói quen, truyền thống: của cá nhân , gia đình, vùng , miền , quốc gia, châu lục. 1.2. Phụ gia : Là các chế phẩm tư nhiên hoặc tổng hợp hóa học , không phải thực phẩm , dược đưa vào thực phẩm một cách cố ý để thực hiện những mục đích kỹ thuật nhất định . Hiện nay người ta chia phụ gia làm 2 loại chính : - Phụ gia thực phẩm :còn lưu lại trong thực phẩm ở dạng nguyên thể hoặc dẫn xuất nhưng đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Loại này bao gồm 6 nhóm chính là: chất bảo quản, phụ gia dinh dưỡng, phụ gia tạo mùi thực phẩm, phụ gia tạo màu thực phẩm ,chất tạo cấu trúc và các phụ gia khác . - Chất hổ trợ kỹ thuật :không được lưu lại trong thực phẩm sau khi thực hiện xong chưc năng kỹ thuật. Loại này bao gồm 19 nhóm chính là: chất chống bọt, chất xúc tác, tác nhân làm trong và trợ lọc , chất làm bền màu, tác nhân lạnh, tác nhân chống vón cục, chất bôi trơn ,chất cố định enzim, các enzim, dung môi , tác nhân làm biến đổi sự kết tinh , tác nhân kết tụ , nhựa trao đổi ion ,tác nhân chống dính khuôn , tác nhân chống vi sinh vật , khí trơ dùng trong bao gói thực phẩm , chất tẩy rửa và làm rụng lông thú, các chất dinh dưỡng cho vi sinh vật và các chất hổ trợ kỹ thuật khác . 1.3. Nguyên liệu thực phẩm : Là nông sản thực phẩm tư nhiên ở dạng thô , đơn lẻ hoăc qua chế biến , phức hợp, trong một số trường hợp có thể ăn được, thỏa mản nhu cầu của người sử dụng như : - Ăn được với tư cách là một thực phẩm . - Yếu tố đầu vào của công nghệ sau thu hoạch (cất giữ , dự trữ ,chế biến ). - Hàng hóa lưu thông trên thị trường . Có một số cách phân loại nguyên liệu thực phẩm , chẳng hạn : Nếu dựa vào thành phần hóa học , thành phần dinh dưởng chủ yếu , ta có các nhóm : - Nhóm nguyên liệu giàu protein: thịt , cá , trứng , đậu tương , - Nhóm nguyên liệu giàu lipít : đậu phụng , dừa , cọ dầu, đào lộn hột. - Nhóm nguyên liệu giàu tinh bột: các loại hạt cốc (lúa mì, lúa , ngô , cao lương , kê ) và củ có bột (khoai tây , sắn , khoai lang , sắn dây ). - Nhóm nguyên liệu giàu các chất đường: mía , củ cải đường, thốt nốt, các loại quả chin . - Nhóm nguyên liệu tinh dầu :bạc hà , sả , quế , hương nhu - Nhóm nguyên liệu hóa sinh : chè , ca phê , thuốc lá , ca cao . Nếu dựa vào nguồn gốc sinh vật và tự nhiên , ta có các nhóm : - Nhóm nguyên liệu động vật. - Nhóm nguyên liệu thực vật . - Nhóm nguyên liệu sinh vật bậc thấp: rong tảo, nấm ăn . 2
4. - Nhóm khoáng vật: nước ngọt , muối ăn - Nếu dựa vào đặc tính của dây chuyền công nghệ chế biến thực phẩm (gọi là đặc tính công nghệ ) ta có các nhóm : Nhóm nguyên liệu cho công nghệ bảo quản lạnh và lạnh đông . - Nhóm nguyên liệu cho công nghệ đồ hộp . - Nhóm nguyên liệu cho công nghệ chế biến lương thực . - Nhóm nguyên liệu cho công nghệ chế biến đường – bánh kẹo. - Nhóm nguyên liệu cho công nghệ chế biến các sản phẩm lên men . - Nhóm nguyên liệu cho công nghệ khai thác - chế biến dầu mỡ và tinh dầu . - Nhóm nguyên liệu cho công nghệ chế biến các sản phẩm hóa sinh. Trong bài giảng này, chúng tôi kết hợp các cách phân loại trên để chia nguyên liệu thực phẩm thành năm nhóm chính sau đây : - Nhóm nguyên liệu rau quả. - Nhóm nguyên liệu súc sản - thủy sản. - Nhóm nguyên liệu lương thực. - Nhóm nguyên liệu dầu mỡ và tinh dầu. - Nhóm nguyên liệu chè, cà fê, thuốc lá, ca cao. Riêng nhóm nguyên liệu để sản xuất đường saccaroza là mía và củ cải đường mang tính chất đặc thù, gắn liền với công nghệ sản xuất nên chúng tôi không xem xét đến trong bài giảng này. Chương II : NHÓM NGUYÊN LIỆU RAU QUẢ. 2.1. Thu hái và độ tươi: - Thu hái: rau quả phải đúng độ chin của nó. + Độ chín thu hái : rau non ( xà lách, đậu hà lan ). + Độ chín sinh học : dùng để lam giống. + Độ chín kỹ thuật : chuối già xanh, đu đủ già xanh, cà chua già xanh. Quá trình sống của rau quả sau khi thu hái : + Duy trì độ tươi sống: mặc dù nguồn cung cấp chất dinh dưỡng không còn nhưng trong khoảng thời gian giới hạn nhất định, rau quả vẫn giữ được độ tươi. Rau quả thu hái càng non thì càng giữ được tươi lâu. + Sự mất nước: do tự nhiên (độ ẩm tương đối ϕ của không khí, nhiệt độ), do cưỡng bức (làm héo), đều liên quan đến độ trương của mô tế bào thực vật sẽ dẫn đến hiện tượng héo.Tùy theo dặc tính của rau quả mà có thể héo hồi phục (độ tươi) được và héo không hồi phục (độ tươi). Rau quả héo trong một chừng mực nhất định có thể sử dụng được ( héo bắt buộc trong công nghệ chế biến chè, chần rau quả) tuy nhiên giá trị nguyên liệu hay mặt hàng có thể không cao. + Sự hô hấp: trong quá trình chín của rau quả diễn ra sự đường hóa tự nhiên: (C6H10O5)n + n H2O n C6H12O6 (1) Tiếp đó C6H12O6 + 6O2 6H2O + 6CO2 + Q1 (2) C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Q2 (3) Phản ứng (2) làm hao hụt chất khô trong điều kiện hiếu khí ( hô hấp hiếu khí) Phản ứng (3) là phản ứng lên men trong điều kiện yếm khí, tiếp đó có thể tiếp diễn các phản ứng phân hủy sâu xa hơn. 3
5. Nếu nhiệt phản ứng bị tích tụ (bó rau chặt , xếp rau quả quá chật,không thông thoáng ) sẽ làm biến đổi các chất màu ( clorofin, flavonoit, caroteloit, antoxian) đồng thời với quá trình phân hủy làm cho rau quả bị úa rồi bị nẫu và hư hỏng . - Chất lượng chung của rau quả :bao gồm độ tươi và hàm lượng chất khô hòa tan trong nước chiết rau quả . Đặc biệt nếu rau quả la nguyên liệu trong công nghệ sản xuất nước rau quả ( trong, đục, nước rau quả có đặc ), công nghệ sản xuất rượu vang ( nho , dứa , táo ,chuối ) 2.2. Một số thành phần hóa học liên quan đến chất lượng rau quả. 2.2.1. Các chất gluxit: Là thành phần chất khô chủ yếu trong rau quả, vừa là vật liệu xây dựng tế bào, vừa tham gia vào các quá trình trao đổi chất chủ yếu. gluxit cũng là nguồn dự trữ năng lượng cho các quá trính sống của rau quả tươi khi bảo quản Độ sinh năng lượng của 100g rau tươi quả sống là khoảng 25 - 40 kcal ,của 100g quả tươi là khoảng 50 - 70 kcal . Thành phần glu xit chủ yếu trong các loại rau quả là khác nhau , chẳng hạn trong khoai tây , chuối xanh là tinh bột , trong rau là xenluloza , trong đậu là tinh bột và đường , trong quả chín là đường . - Các chất đường : + Chủ yếu là đường tư do ( hòa tan trong dịch tế bào ) ở các dạng D-glucoza, fructoza, saccazoza . + Đường kết hợp trong phân tử tinh bột xenlulozo, hemixenluloza, pectin và các glicozit . + Tất cả các loại đường đều tan trong nước và độ hòa tan càng tăng khi tăng nhiệt độ .Vì vậy khi làm chín rau quả , tốt nhất là dùng biện pháp chần bằng hơi nước để giảm tổn thất đường do hòa tan . + Các loại đường đều có tính hút ẩm mạnh , nhất là fructoza .Trong không khí bão hòa hơi nước ( ϕ = 100% ) , fructoza có thể hấp thụ tới 30% nước , glucoza :15%, saccaroza :13% ( theo khối lương đường ) .Do đó đối với các sản phẩm rau quả chứa nhiều đường ( mứt khô , rau quả sấy khô ) cần bảo quản trong bao bì kín để tránh hút ẩm . + Khi nồng độ đường trong nguyên liệu và sản phẩm quá cao ( xoài cát, nho chín mật ong, các loại mứt ) thì đường có thể bị kết tinh. Vì vậy các lọai quả dung để chế biến các loại mứt nhuyễn, bánh kẹo cần có độ axit thích hợp, nếu không đủ phải bổ sung thêm axit để chống kết tinh đường. + Khi bảo quản rau quả tươi hoặc trong qáu trình chín tới trên cây, đường saccaroza bị chuyển hóa dần dần thành đường khử dưới tác dụng của enzim invertaza, còn trong quá trình sống thực vật thì lại diễn ra sự tổng hợp saccaroza từ đường khử và sự thuỷ phân từ các polysaccarit khác. + Các rau quả có chứa đường khi bị đun nóng lâu ở nhiệt độ cao sẽ xảy ra hiện tượng caramen hoá. Đó là quá trình dehydrat hóa ( mất nước) dần dần để tạo thành các sản phẩm trung gian có màu và mùi thơm ở giai đoạn đầu ( mùi rau quả chiên, nấu) nhưng ở nhiệt độ cao và thời gian lâu thì sự sẫm màu càng nhanh, tạo vị đắng. Sự sẫm màu các sản phẩm rau quả khi chế biến còn do tác dụng của đường khử với các axit amin ( phản ứng malanoit) tạo ra các melannoidin làm giảm chất lượng của sản phẩm về màu sắc và mùi vị. Phản ứng melanoit xảy ra mạnh nhất khi tỉ lệ giữa các axit amin và đường khử đạt khoảng 1:2. Trong số các chất trung gian tạo thành có nhóm aldehyt làm cho sản phẩm có mùi khác biệt đôi khi có tác dụng tốt ( làm thơm hóa ) nhưng nhìn chung nếu chế biến nhiệt ở khoảng nhiệt độ 100 ÷ 120OC (khoảng nhiệt độ thông thường để đun nóng, cô đặc, làm 4
6. chín, hầm nhừ và thanh trùng ) và nhất là trong thiết bị hở thì thường có màu sẫm, mùi vị kém tự nhiên, tổn thất nhiều đường và axit amin - Tinh bột: Trong rau quả, hạt tinh bột có kích thước và hình dạng khác nhau tùy thuộc laọi rau quả, mức độ già chín, thời gian bảo quản tạm thời. Kích thước hạt tinh bột càng lớn (trên 20µm ) thì củ, quả càng bở, xốp khi nấu chín ( ăn có độ bùi). Các loại quả, hạt, củ để lâu ( củ lâu năm không nhổ dỡ; hạt; củ; quả bảo quản lâu ngày) kích thước hạt tinh bột giảm dần sẽ trở nên quánh (dẻo), sượng khi nấu chín như: sắn, khoai lang, đậu xanh, đậu đen. Trong các loại rau quả, hàm lương tinh bột tăng nhanh trong quá trình già nhưng khi chín thì hàm lượng tinh bột giảm nhanh chóng do sự chuyển hóa thành đường. Ví dụ: Chuối tiêu xanh già chứa 15÷18% tinh bột , 1÷2% đường nhưng khi chín hoàn toàn chỉ còn 1÷2% tinh bột và 16÷20% đường. - Xenluloza: có ở các phần vỏ ( vỏ quả, vỏ hạt, vỏ tế bào) và ở các mô nâng đỡ ( thân, cành, gân lá, lõi). Xenluloza là một polysaccarit gồm 20.000 ÷ 100.000 phân tử glucoza. Các phân tử xenluloza hình sợi dài liên kết với nhau bằng cầu hydro (H-O-H) thành bó sợi gọi là mixen, nhiều mixen liên kết với nhau thành chùm sợi. Giữa các chùm sợi có các chất gian bào là hemixenluloza, protopectin, lignin, cutin, chúng “ximăng hóa” gắn kết các chùm sợi xenluloza lại với nhau làm cho mô vỏ quả rắn chắc và rau quả cứng khi còn xanh. Ở một số loại rau quả có cấu truc xenluloza phân tử dài, liên kết mạng chặt chẽ, dày đặc sẽ có tính bảo vệ để các chất dịch bào không bị men tiêu hóa tác dụng, chúng kém giá trị tiêu thụ trực tiếp ( ăn không ngon) và chế biến công nghiệp nên phải gọt vỏ, đột lõi, cắt mắt (dứa ), tước xơ ( đậu quả), chà, ép, lấy thịt quả và nước rau quả ( dứa, chuối, cam, nho ) Khi vận chuyển và xếp dỡ, bảo quản rau quả, xenluloza có tính bảo vệ cơ học ( chống dập nát khi va chạm, nén ép) và điều hòa nhiệt độ cho khối rau quả. Khi chế biến công nghiệp, xenluloza gây khó khăn như: giảm hiệu quả truyền nhiệt khi đun nóng - làm nguội, cản trở quá trình chà và đồng hóa, làm giảm công suất thiết bị gây đục. Tuy vậy, khối xenluloza đóng vai trò là chất trợ lọc khi ép, vắt nước rau quả. - Hemixenluloza : còn gọi là bán (nửa) xenluloza (bán xơ) tồn tại cùng với xenluloza nhưng kém bền hơn xenluloza về mặt hóa học, có thể bị thủy phân bởi dung dịch axit yếu hay kiềm yếu. Người ta lợi dụng khả năng này để bóc vỏ quả, củ bằng phương pháp hóa học) dùng kiềm, axit hay chất oxi hóa mạnh). Monosaccarit chủ yếu tạo nên mạch polymer phân tử hemixenluloza là đường pentoza, khi thuỷ phân sẽ tạo ra các đường arabinoza và kxiloza. Hemixenluloza (pentozan) không bị thuỷ phân trong đường tiêu hoá của người do đó chúng cũng như xenluloza không có giá trị về mặt dinh dưỡng, chúng chỉ có tác dụng nâng cao nhu động ruột. Tuy vậy, ở măng ( măng tre, măng tây) 2 thành phần này tạo nên khoái khẩu (ăn ngon) - Pectin: là hợp chất gluxit cao phân tử với phân tử lượng nhỏ hơn xenluloza và hemixenluloza. Trong rau quả pectin đóng vai trò quan trọng trong qúa trình trao đổi nước và sự chuyển hoá các chất ở giai đoạn già chín. Pectin tồn tại ở hai dạng: dạng không hòa tan là protopectin ( tiền pectin) và dạng hoà tan là pectin. + Protopectin thường tồn tại song song với xenluloza và hemixenluloza, không tan trong nước nhưng dễ bị thủy phân bởi enzyme pectinaza hay axit để chuyển hóa thành pectin. Protopectin tạo nên độ rắn chắc của rau quả khi còn tươi xanh. Trong quá trình chín của quả thì protopectin chuyển thành pectin hòa tan làm giảm cường lực liên kết thành tế bào vỏ và mô nâng đỡ nên quả bị mềm dần. Khi chịu tác động của nhiệt độ 80÷85OC và 5
7. trong môi trường axit của quả thì Protopectin có thể chuyển háo thành pectin hòa tan làm cho rau quả bị mềm. + Pectin là chất không màu, không mùi vị, dễ tan trong nước. Dung dịch pectin có tính keo lớn, độ nhớt và độ bền của keo pectin gây khó khăn cho nhiều quá trình chế biến như làm trong, lọc, cô đặc nước rau quả. Trong phân tử pectin có các nhóm cacboxyl tự do (-COOH) mang điện tích âm. Do vậy keo pectin là keo âm nên dễ bị kết tủa bởi các cation kim loại, các keo dương để tạo thành các pectat. Đây là phản ứng cơ bản của quá trình tự làm trong nước quả, rượu vang, bia. Tính chất đặc trưng của pectin là tạo gel (tạo đông) ngay ở nồng độ thấp (1÷1,5%) khi có đủ đường trong môi trường axit yếu ( 60% đường và 1% axit xitric). Tính chất này được ứng dụng trong sản xuất kẹo mềm, bánh, mứt dẻo. Trong quá trình lớn lên và già chín của quả, hàm lượng pectin biến đổi liên tục, thường là đạt cao nhất khi chín tới. Sau đó giảm dần vì bị demetoxy hóa ( khử nhóm -OCH3) và depolyme hóa ( phân cắt mạch pectin). 2.2.2. Các axit hữu cơ. Tạo cho rau quả có vị nổi bật hơn bất cứ thành phần nào, cac axit hữu cơ cũng tham gia vào các quá trình oxy hóa - khử như các thành phần dự trữ khác( gluxit, lipit ) và qúa trình hô hấp ( chu trình Krebb). Vì vậy sau một quá trình bảo quản lâu dài, giá trị cảm quan về khẩu vị của một số loại quả bị giảm đi rất nhiều (cam, táo). Trong rau quả, các axit hữu cơ chủ yếu tồn tại ở dạng tự do và thông thường mỗi loại rau quả chỉ chứa một vài loại axit hữu cơ chủ yếu. Do đó có một số axit hữu cơ có nguồn gốc thực vật được phát hiện, thu nhận và đặt tên của loài thực vật đó. Ví dụ: trong họ quả có múi citrus( cam, chanh, quýt ) axit hữu cơ chủ yếu là axit citric, cũng có thể gọi theo tên quả chanh (lemon) là axit limonic. Trong họ quả nho(vino) axit hữu cơ chủ yếu là axit vinic ( hay axit tantric). Trong công nghệ chế biến rau quả, axit hữu cơ làm tăng giá trị khẩu vị, chống hồi đường, tăng độ đông của mứt và bánh kẹo mềm, tăng khả năng tiệt trùng, tạo độ axit và độ pH môi trường thuận lợi cho qúa trình lên men. Độ chua của rau quả phụ thuộc vào hàm lượng axit, độ pH của nước chiết và hàm lượng đường trong đó. Người ta đưa ra chỉ số đường/axit (chỉ số Đ/A) để mô tả tương quan này. Ví dụ: Hàm lượng đường trong nước dứa hoa Vĩnh Phú là 15,8%, axit là 0,51%. Vậy Đ/A =31 Sự hài hòa chua ngọt có thể tính toán trên cơ sở chỉ số Đ/A tối thiểu bắt đầu gây cảm giác vị chua-ngọt. Chẳng hạn đối với dung dịch đường saccaroza và axit citric: (Đ/A)min=0,58/0,015 = 25,3 Tuy nhiên độ chua ngọt còn phụ thuộc vào các loại đường và axit trong rau quả nên chỉ số Đ/A cũng thay đổi, chẳng hạn. Chỉ số Đ/A Vị trong các loại quả 25÷30 Không thấy vị chua ( chuối, đu đủ) 10÷20 Chua nhẹ ( cam) 5÷10 Chua( bưởi chua) <5 Rất chua ( chanh, khế) 2.2.3. Các hợp chất glicozit 6
8. Được tạo thành từ các monosaccarit (hexoza, pentoza) liên kết với các hợp chất hữu cơ khác như rượu, axit, aldehyt, phenol Theo kiểu este, phần không phải là gluxit gọi là aglucon. Nhiều loại glicozit tạo cho rau qủa co mùi thơm đặc trưng có mùi thơm đặc trưng và phần lớn là gây vị đắng. Glicozit còn là chất dự trữ, đôi khi còn là chất bảo vệ (kháng sinh thực vật) vì khi thủy phân sẽ giải phóng ra phần aglucon có tính chất sát trùng. Glicozit có phần lớn ở lớp vỏ và hạt, trong mô nạc có ít hơn. Trong thời gian bảo quản ( họ quả citrus, khoai tây) ở điều kiện không thích hợp: làm lạnh đông, gia nhiệt, bị chiếu sáng, bị nẩy mầm thì glicozit hình thành và tích tụ lại nhiều nhất ở khu vực chân mầm hoặc có thể chuyển vào dịch bào. Tuy nhiều glicozit sẽ bị phá hủy dần dần khi gia nhiệt lâu hoặc bị bay hơi. Nhìn chung, glicozit gây vị đắng và độc ( trừ glicozit trong hoa houblon để sản xuất bia) nên trong chế biến cần hạn chế và loại bỏ. Trong rau quả, thường gặp các glicozit sau đây: hesperidin, naringin, limonin, solanin, amidalin, manihotin, xinigrin, xinanbin, capsaixin, apiin. - Hesperidin: Có nhiều trong vỏ và mô bao che họ quả citrus, không có vị đắng, có hoạt tính của vitamin P, khi bị thủy phân sẽ giải phóng ra đường ramnoza, glucoza và nhóm aglucon là hesperizin. Trong vỏ chanh non có neohesperizin có vị rất đắng. - Naringin: Có trong vỏ cùi và dịch quả họ citrus gây vị đắng khi quả còn xanh. Khi quả chín, naringin bị thủy phân thành đường ramnoza, glucoza và aglucon là naringonen không có vị đắng. - Limonin: có vị đắng trong họ quả citrus, bản thân limonin không đắng nhưng vị đắng xuất hiện khi kết hợp với axit citric. Phản ứng này xảy ra khi cấu trúc tế bào (tép bưởi, cam) bị phá vỡ (chà, ép, vắt, nhai ), khi làm lạnh đông, khi quả bị hư thối. - Solanin: thường gặp trong họ cà, trong khoai tây solanin có trong vỏ và phần thịt sát vỏ củ. Do đó phần lớn solanin sẽ bị loại khi gọt vỏ, hàm lượng solanin trong khoai tây không nhiều lắm (0,01%) nhưng khi nảy mầm, khi củ hóa xanh do tiếp xúc với ánh sáng mặt trời thì hàm lượng solanin tăng nhanh. Tập trung nhiều ở chân mầm, ở lớp vỏ xanh làm cho khoai bị đắng và độc, không còn dung làm thực phẩm được. Tuy vậy những củ khoai đó khó bị thối hỏng (do solanin có tính sát trùng và côn trùng, chuột phá hoại). Solanin trong các loại cà gây vị đắng và ngứa ( cá biệt hàm lượng glicozit trong nhóm cà đôc dược rất cao, gây chết người). - Amidalin: chứa trong hạt các loại qủa hạch như mơ, đào (2÷3%), mận (0,96%), hạnh nhân (2,5÷3%). Ở dạng nguyên chất amidalin có cấu trúc tinh thể, vị đắng, hòa tan trong nước và rượu. Trong số này thì hạt hạnh nhân có giá trị thực phẩm rất cao bởi vị đắng, thơm ngon đặc biệt, các hạt còn lại là vị thuốc bắc. - Manihotin: có nhiều và điển hình trong sắn, tập trung ở phần vỏ cùi, đặc biệt một số giống sắn ( sắn đắng) có hàm lượng manihotin lớn trong phần thịt củ nên không dung để ăn tươi được. Manihotin khi bị thủy phân sẽ giải phóng ra HCN gây ngộ độc khi ăn sắn. - Xinigrin, xinanbin, capsaixin và apiin: gây ra các vị cay dịu đến cay xốc trong các nhóm rau và rau gia vị như: cải xanh, củ cải, hành, tỏi, rau mùi (ngò), thì là, ớt, hồ tiêu. 2.2.4. Các hợp chất polyphenol: Hàm lượng các hợp chất polyphenol trong rau quả tuy rất nhỏ: 0,1÷0,2% nhưng phổ biến và đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất và năng lượng của thực vật. Nhóm các chất polyphenol hòa tan trong nước có ảnh hưởng lớn đến nguyên liệu và bán thành phẩm trong quá trình chế biến rau quả: - Kết hợp với Fe tạo nên muối Fe(III) màu xanh đen, với Sn, Zn, Cu thì polyphenol và antoxian tạo ra các màu không tự nhiên. Vì vậy các dụng cụ, thiết bị, chế biến rau quả nên 7
9. làm bằng thép inox hoặc nhôm.nhất là đối với một số loại qủa chứa nhiều polyphenol (chuối, hồng đào, mơ). - Dễ bị oxy hóa bới xúc tác enzim polyphenoloxydaza (EPPO) tạo ra các sản phẩm trung gian từ nâu đến đỏ. Quá trình này xảy ra rất nhanh và là nguyên nhân chủ yếu làm sẫm màu rau quả khi chế biến cơ học như khi gọt vỏ, chà, nghiền, thái. Để chống lại hiện tượng sẫm màu này, cần phải có các biện pháp nhằm chống tác dụng của oxy hoặc phá hủy hệ EPPO trong rau quả như: ngâm nước, ngâm trong dung dịch NaHSO3, xông SO2, chần. - Có tác dụng lớn trong sản xuất nước rau quả và rượu vang do có khả năng kết tủa với protein (tạo muối tanat protein không tan) và với các chất keo tự nhiên khác (keo protein, keo pectin) để tự làm trong sản phẩm. - Đóng vai trò quan trọng khi bảo quản rau quả vì polyphenol điều chỉnh các đặc tính sinh lý quan trọng của thực vật như “trạng thái ngủ” và khả năng tự kháng khuẩn. Khi rau qủa bị tổn thương (sứt, gãy, ong châm, vi sinh vật ký sinh ) tế bào của chúng sẽ tự tạo nên các hợp chất phenol mới hoặc các hợp chất phenol sẵn có sẽ bị oxy hóa làm tăng khả năng kháng khuẩn và nấm mốc. Trong một số trường hợp, sự oxy hóa các hợp chất phenol sẽ triệt tiêu các tế bào khu vực bị thương tổn ( để tạo nên mô sẹo) cùng với các vi sinh vật kí sinh tại đó. Tính chất này gọi là “ phản ứng tự vệ linh cảm” của thực vật, nó tương tự với hiện tượng thực bào trong động vật. 2.2.5. Các chất màu: Chia thành 2 nhóm: hòa tan trong chất béo là chlorophyll và carotenoid, hòa tan trong nước là flavon và antoxian. - Chlorophyll: có màu xanh lục vì chúng không hấp thụ màu này mà lại phản chiếu nó để mắt thấy được. Sắc tố chlorophyll (diệp lục tố) đóng vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp, là nguồn chủ yếu tạo nên các hợp chất hữu cơ và là nguồn duy nhất tái tạo oxy cho sinh quyển. Trong công thức phân tử của chlorophyll có bốn nguyên tử N kết hợp với 1 nguyên tử Mg trung tâm. Khi bị gia nhiệt lâu hoặc trong môi trường axit , ion H+ sẽ thay thế ion Mg2+ ở trung và chuyển sang màu vàng lơ. Do đó để bảo vệ màu xanh tự nhiên của rau quả khi chế biến, cần gia nhiệt nhanh ( chần, hấp) hoặc gia nhiệt trong môi trường kiềm hay muối axit phân ly mạnh như NaCl. Nếu thay Mg2+ bằng Cu2+ sẽ được phức chất màu xanh lục bền, phản ứng này được dùng làm tiêu bản thực vật khi nghiên cứu ( xử lý mẫu thực vật với dung dịch CuSO4). - Carotenoid: tạo cho rau quả có màu vàng, da cam, đỏ, phổ biến nhất là các loại carotene, licofin và xantofin. + Caroten có nhiều ở cà rốt, gấc, cà chua, đào, mận. + Licofin tạo màu đỏ ở cà chua và một số quả khác. + Xantofin là sản phẩm oxy hóa carotene tạo nên màu vàng rực rỡ của lá, vỏ quả chuối, dứa, đu đủ, màu đỏ tươi mạnh ở táo, vải, chôm chôm. Các carotenoid là provitamin A ( tiền vitamin A) quan trọng trong đó đáng kể nhất là trong dầu quả gấc. - Flavon và antoxian: đây là các chất màu trong nhóm glicozit tạo cho rau quả có màu vàng, da cam, đỏ tím ở vỏ, lá, thịt quả như: mận đỏ, dâu, dưa đỏ, rau dền, bắp cải tím, tía tô. Gốc đường trong nhóm chất màu này là glucoza và ramnoza, còn aglucon là flavonol và antoxianidin. Sự chín của quả là quá trình tích tụ antoxian. Khi đun nóng lâu trong nước, antoxian bị phá hủy một phần. Trong một số loại rau quả, khi đung nóng antoxian tác dụng với Sn cho màu xanh lơ đẹp mắt. Do đó đóng hộp có tráng thiếc các loại qủa có nhiều antoxian như 8
10. mận, dâu, bưởi đỏ sẽ có tác dụng tốt về màu sắc. Với Al antoxian cho màu tím, với Fe sẽ tạo màu xấu cho nên đây là các kim loại có hại cho quá trình chế biến rau quả giàu antoxian 2.2.6. Các hợp chất nitơ. Đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất và dinh dưởng bao gồm nitơ protein và nitơ không phải protein . - Các hơp chất nitơ ,amoniac ,amit và các axít amin đóng vai trò quan trọng khi sử dụng dịch quả chế biến rượu vang vì nấm men dể đồng hóa các dạng nitơ này khi lên men .Dịch chiết rau quả cũng chứa đầy đủ các axit amin không thay thế nên giá trị dinh dưởng của rau quả cũng cao . - Sự biến hình protein có thể xảy ra khi rau quả bảo quản lâu , điển hình là các loại đậu hạt , khoai tây , khoai lang , sắn .Tuy nhiên sự biến hình chỉ xảy ra ở mưc độ thấp , protein chưa bị đông tụ mà chỉ bị “già cổi” , khả năng trương nước và hút nước giảm .Nhưng loại nguyên liệu này khi chế biến nhiệt ( nấu chín , hầm nhừ ) sẽ sượng, kém nở, lâu chín . 2.2 .7. Các chất béo . Tập trung nhiều trong hạt, mầm hạt và cả trong phần thịt quả điển hình nhất là ở quả bơ, gấc và thường đi kèm với sáp tạo thành màng mỏng bảo vệ ngoài vỏ. Trong thành phần chất béo của rau quả thường có hai axit béo no là palmitic và stearic, 3 axit béo không no là oleic, linoleic và linolenic. 2.2.8. Các vitamin Thực vật có thể tự tổng hợp được hầu hết các vitamin, dó đó rau quả là nguồn thực phẩm cung cấp vitamin quan trọng. - Vitamin C (axit L-ascorbic): có nhiều nhất và phổ biến trong các loại rau quả, tồn tại ở 2 dạng: dạng khử là axit L-ascorbic tự do, dạng oxy hóa là axit dehidro ascorbic, cả hai dạng này dễ dàng chuyển hóa thuận nghịch và đều có hoạt tính sinh hóa mạnh. Đặc biệt trong một số loại rau họ cải như bắp cải, súp lơ còn tồn tại một dạng thứ 3 của axit ascorbic ở dạng liên kết với protein gọi là ascobigen có nhiều trong búp và lá non. Tính chất quan trọng nhất của vitamin C là dễ bị oxy hóa bởi các tác nhân nhiệt độ, không khí, ánh sáng. Do đó, để bảo vệ vitamin C trong quá trình chế biến rau quả cần có các biện pháp diệt men, bài khí, chân không hóa. Vitamin C được bảo vệ tốt trong dung dịch đường đậm đặc ( xirô). Các muối Fe và Cu phá hủy vitamin C ( Cu có trong thành phần của enzim ascobinoxydaza là enzim oxy hóa phá hủy vitamin C). Vì vậy các thiết bị nấu rau quả nên chế tạo từ thép không rỉ. Do tính chất dễ bị oxy hóa nên vitamin C là chất chống oxy hóa tự nhiên cũng như thụ động ( vitamin C bổ sung cho các thực phẩm dễ bị oxy hóa như dầu mỡ, đồ hộp) .- Vitamin P: thường đi kèm với vitamin C, có tác dụng tương hỗ và bảo vệ lẫn nhau - Caroten ( provitamin A): có nhiều trong cà rốt, gấc. Hiện nay dầu gấc là sản phẩm cung cấp vitamin A quan trọng. 2.2.9. Các enzim: - Đáng chú ý hơn cả là hệ enzyme oxy hóa-khử (oxyreductaza) gồm các enzim: peroxydaza, EPPO có hoạt tính oxy hóa mạnh và bền nhiệt. Nếu chế biến sơ bộ rau quả bằng nhiệt trong thời gian ngắn, chẳng hạn như chần thì hệ enzim này có thể tạm ngừng hoạt động nhưng trong qúa trình tàng trữ, bảo quản tạm thời trên dây chuyền công nghệ chúng có thể phục hồi hoạt tính. Đây cũng là nguyên nhân gây nên những biến đổi không có lợi về màu sắc và mùi vị. Vì vậy trong chế biến cần có biện pháp ức chế hoặc đình chỉ hoạt tính các enzim này. - Enzim pectinaza có tác dụng phân giải pectin 9
11. - Enzim phosphataza: Xúc tác quá trình thủy phân và tổng hợp các glucozophosphat - là các chất trung gian quan trọng của quá trình hô hấp và lên men - Enzim proteaza: Xúc tác sự thủy phân protein. Các chế phẩm enzim proteaza thực vật có nhiều ứng dụng trong chế biến thực phẩm và y học. Ví dụ: từ nhựa đu đủ thu được chế phẩm papain, từ dứa thu được chế phẩm bromelain ứng dụng trong sản xuất rượu vang, làm mềm thịt, sản xuất nước mắm, thức ăn gia súc. 2.3. Giới thiệu một số loại rau quả điển hình. - Nếu phân loại rau quả theo vùng khí hậu: + Nhiệt đới: dứa, chuối, đu đủ, xoài, vải, nhãn, chôm chôm. Sản lượng lớn nhất là dứa và chuối. + Cận nhiệt đới: Cam, chanh, quýt, hồng, mận, đào, nho, cải bắp. Sản lượng lớn nhất là cam. + Ôn đới: dâu tây, súp lơ, măng tây, lê. - Nhóm quả dùng làm rau gồm có: cà chua, bầu bí, dưa chuột, mướp, đậu đũa. - Nhóm sinh dưỡng: có phần sử dụng làm thực phẩm là thân, lá, rễ, củ: khoai tây, cà rốt, cải bắp, su hào, súp lơ, hành tỏi, mùi, nấm ăn. - Nhóm quả gồm có: + Quả có múi( citrus): cam, chanh, quýt, bưởi. + Quả 1 hạt ( quả hạch): đào, mơ, mận, táo, vải nhãn, chôm chôm. + Quả nhiều hạt: đu đủ, ổi, mít, sầu riêng. + Quả nạc: không có hạt hay là hạt không phát triển như chuối, dứa. Dưới đây ta chỉ xem xét 1 số loại rau quả có giá trị kinh tế lớn và được dùng nhiều trong chế biến thực phẩm. 2.3.1. Dứa: (Bromeliaceae - ananas). Có nguồn gốc ở Đông Bắc Mỹ La Tinh, hiện nay là loại quả đặc sản ở các nước nhiệt đới, là “nữ hoàng” của các loại quả. Dứa có nhiều giống, hiện nay ở nước ta trồng 3 nhóm sau đây: - Dứa ta ( ananas comosa): quả to nhưng hương vị kém - Dứa tây ( hay dứa hoàng hậu-ananas comosa queen): nhập nội từ năm 1913, quả bé nhưng thơm ngon. - Dứa không gai ( hay dứa độc bình - ananas comosa cayenne, dứa cayenne): quả rất to, có thể đến 2,5kg/quả. Về thành phần hóa học, trong quả dứa tươi có 72÷88% nước, 8÷15,5% đường, 0,3÷0,8% axit hữu cơ. Thành phần đường trong dứa chủ yếu là saccaroza( 70%), còn lại là glucoza và fructoza; axit hữu cơ chủ yếu là axit xitric. Chỉ tiêu chất lượng quan trọng của dứa là thành phần nước ép dứa gồm: hàm lượng chất khô, hàm lượng đường, axit, chất khoáng, nhất là khi dùng dứa là nguyên liệu sản xuất nước dứa ( tự nhiên, cô đặc) rượu vang dứa. Các mặt hàng dứa: đồ hộp quả ( khoanh, miếng, rẽ quạt) nước đường (compost) dứa lạnh đông, dứa sấy, mứt, nước dứa cô đặc, rượu vang dứa. Phế liệu dứa ( vỏ, lõi, mắt, chồi) là nguyên liệu sản xuất chế phẩm bromelain. 2.3.2. Chuối. Bao gồm nhiều giống: chuối tiêu, chuối ngự Độ chín thu hái của chuối là chuối xanh già được bảo quản tạm thời rồi đem giấm chín trong khí quyển điều chỉnh ( hỗn hợp không khí với C2H4, và C2H2). Từ chuối xanh có thể sản xuất ra tinh bột chuối có giá trị thực phẩm cao ( dung để sản xuất bánh kẹo , thức ăn kiêng). Thành phần chính của chuối chín là đường 10 ÷ 19%, axit 0,2 ÷ 0,5%. 10
12. Các mặt hàng chuối: lạnh đông, chuối sấy (lát, ép nguyên quả), purê chuối, bánh kẹo, đồ hộp quả - nước đường, vang chuối. 2.3.3. Nhóm quả có múi (citrus). Đây là nhóm quả nhiệt đới và cận nhiệt đối được trộng ở các nước Địa Trung Hải ( Italy, Nam Tư, Pháp ), Hoa Kỳ, Nhật, Việt Nam , Cuba, Châu phi. - Cam ( citruc auranticum). Vỏ bóng, vị ngọt, hương thơm, ít sơ. Ở nước ta có một số giống cam ngon nổi tiếng như: Xã đoài ( Nghệ An), Bố Hạ ( Bắc Ninh), cam Canh. - Chanh ( citrus medica - limon) Vỏ mỏng, bóng, nhiều nước. Trên thế giới nổi tiếng nhất là giống chanh quả hơi dài của Italy. - Bưởi ( citrú grandis): Quả tròn, lớn nhất trong họ citrus. Trên thế giới có Cuba với các giống bưởi ngon nổi tiếng. Ở nước ta cũng có nhiều giống bưởi ngon như: Đoan hùng ( Tri Đám - Phú Thọ ), Phúc trạch (Hà Tĩnh), Năm roi ( Vĩnh Long), Biên Hòa (Đồng Nai). - Quýt (citrus reticulata) Quả tròn, dẹt, dẽ bóc vỏ. Ở nước ta có nhiều giống quýt ngon nổi tiếng như Thanh Trì ( Hà Nội), Lai vùng (Đồng Tháp với giống quýt hồng). - Quất ( citrus Japonica): Qủa tròn, nhỏ thường chín vào dịp tết, là 1 cây cảnh quan trọng. Nhóm quả có múi được sử dụng trong công nghệ chế biến thực phẩm với các mặt hàng như: độ hộp nước quả, mứt ( cam, qúyt, quất), bánh kẹo, vitamin pp, nuớc giải khát và bột giải khát (dạng bột hay viên sủi bọt), chiếc xuất axit citric. Vỏ chanh, bưởi, cam là nguyên liệu tinh dầu và pectin, công nghệ pha chể rượi mùi (cam, chanh). 2.3.4. Xoài (Mangi fera indica) Quả nhiệt đới rất ngon, sản lượng hàng năm trên thế giới đứng thứ 3 sau dứa và chuối, nguồn gốc ở Ấn Độ, Malaixia. Hiện nay các nước Châu phi, Thái Lan, Việt Nam trồng nhiều xoài. Ở Việt Nam có các giống xoài cát, xoài tượng ở Cam Ranh (Khánh Hòa), ở Nam bộ, Các mặt hàng từ xoài gồm có: nứoc quả, dộ hộp quả - nước đường. 2.3.5. Vải , nhãn, chôm chôm. Đây là nhóm quả ngon trong đó vải ( litchi chinensis) được trồng ở các tỉnh phía bắc ( Hải Dương, Hưng Yên, Bắc Giang), chôm chôm (nephelium lappaceum) được trồng ở các tỉnh Nam Bộ (Đồng Nai, Bến Tre, An Giang, Kiên Giang ), nhãn ( Euphoria longan) được trồng ở nhiều nơi ( Hưng Yên với giống nhãn lồng nổi tiếng, Nam bộ với giống nhãn tiêu da bò ). Các mặt hàng từ nhóm quả này gồm có: đồ hộp quả nước đường (chôm chôm, nhãn), nhãn sấy (long nhãn), vải sấy, rượu vang. 2.3.6. Mơ, mận, đào, táo. Đây là nhóm quả hạch được trồng phổ biến trên thế giới , ngon nhất là ở các vùng khí hậu cận nhiệt đới và ôn đới. Ở nước ta có một số giống quả ngon như mận tam hoa (Tây Bắc ), mơ Chùa hương (Hà Tây), đào Sapa, táo mèo (Sơn trà ở các tỉnh Tây Bắc). Các mặt hàng từ nhóm quả này gồm có: táo sấy, mơ sấy tẩm muối - nước đường (xíu muội ), rượu mùi, rượu vang. 2.3.7. Cà chua (solanum licopersicum – tomato). Nguồn gốc ở Peru, được trồng làm rau từ thế kỷ XVI ở Châu Âu. Hiện nay cà chua là cây rau có sản lượng lớn nhất được trồng ở khắp nơi trên thế giới, trong đó cà chua ôn đới có sản lượng và phẩm chất tốt hơn. 11
13. Thành phần chất khí (6 -8%) là chỉ tiêu chất lượng quan trọng nhất của quả cà chua.các mặt hàng cà chua bao gồm nước quả ( tự nhiên, cô đặc), bột cà chua, mứt quả, đồ hộp. 2.3.8. Dưa chuột (cucumis sativus). Còn gọi là dưa leo, có nguồn gốc từ Ấn Độ. Thành phần chất khô trong dưa chuột tươi chỉ khoảng 5% gồm đường: 3%, protein: 0,8%, xenluloza: 0,7%. Dưa chuột có phẩm chất tốt là loại quả nhỏ, vỏ màu vàng, thành dày, đặc ruột, ít hạt, độ đường > 2%. Dưa chuột dùng để muối chua, đồ hộp dưa chuột dầm dấm. 2.3.9. Bắp cải, cải thảo và suplơ. Đây là các loại rau thuộc họ cải, có nhiều giống nhưng chỉ có 3 giống trên là có giá trị trong chế biến công nghệ. Nguồn gốc của họ cải là ở vùng Địa Trung Hải, là thứ rau cận nhiệt đới và ôn đới. Bắp cải và cải thảo có phẩm chất tốt phải cuộn chặt lá dày, suplơ có hoa đủ độ chin. Các mặt hàng từ các loại rau này bao gồm: bắp cải, cải thảo muối chua, bắp cải sấy khô, đồ hộp rau tự nhiên, đồ hộp súplơ - thịt. 2.3.10. Cà rốt (Daucus carota). Là thứ rau cận nhiệt đới và ôn đới, trong thành phần chất khô có: đường: 8%, protein: 1,5%, xenluloza: 1,2%. Có đầy đủ các vitamin và chất khoáng quan trọng, đặc biệt là caroten và sắt. Cá rốt được dùng trong sản xuất đồ hộp rau tự nhiên, nước ép cà rốt, bột cà rổt. 2.3.11. Đậu Hà Lan (Pisum sativum). Phần sử dụng là quả còn non chứa 5% protein, 5 -8% đường , 3 -5% tinh bột, 0,2 - 0,4% lipit, 1,5 -2% xenluloza. Đây là loại rau giàu đạm nhất. Đậu Hà Lan dùng để sản xuất đồ hộp rau tự nhiên, xúp đậu, đậu sấy. 2.3.12. Măng tây (asparagus officinalis). Đây là lọai cây thảo lâu năm ở các nước ôn đới (Pháp, Anh, Hà Lan, ). Măng tây là lọai thân non ở ngọn, thành phần hóa học có 0,41% đường, 1,95% protein, 0,10% li pit, carotene, vitamin C. Mặt hàng sản xuất từ măng tây gồm: lạnh đông, đồ hộp, măng tây sấy. 2.3.13. Măng tre (Bambusa). Là măng của tất cả các loại tre, nứa. Trong thành phần hóa học chủ yếu là xenluloza, một ít đường, protein, caroten, glicozit (khi chế biến phải loại bỏ glicozir bằng cách luộc trong nước hay lên men chua). Măng tre được dùng để sản xuất các mặt hàng như: măng khô, đồ hộp rau tự nhiên, đồ hộp thịt gia cầm. 2.3.14. Nấm ăn. Có 5 loại có ý nghĩa kinh tế được thu hồi và gieo trồng là: nấm rơm, nấm mỡ, nấm bào ngư, nấm hương và nấm mộc nhĩ. - Nấm rơm (volvariella esculenta): phát triển trên rơm rạ ở khoảng nhiệt độ 28 – 42oc. Quả thể nấm màu trắng ngà được sử dụng sản xuất các mặt hang: nấm muối, lạnh đông, đồ hộp rau, nấm sấy. - Nần mỡ (Agaricus campester) được nuôi trồng trên phế liệu nông nghiệp ở các nước Châu Âu (lõi ngô). Quả thể nấm hình tròn, màu trắng dùng để sản xuất các mặt hàng lạnh đóng, đồ hộp rau. - Nấm hương (Leutinus edodes): được thu hút (tự nhiên) hoặc trồng trên thân cây gỗ sồi, dẻ ở vùng cao miền Bắc Việt Nam, miền Nam Trung Quốc, Miễn Điện. Tai nấm màu nâu, hương vị thơm ngon, là mặt hàng tiêu dùng, chế biến và xuất khẩu có giá trị cao. 12
14. - Nấm bào ngư: được trồng trên thế giá thể là mùn cưa. Hiệ nay người ta trồng thành công nấm ăn và cả nấm linh chi trên giá thể này. - Các loại mộc nhĩ: mọc trên các loại cây mục: xoan, sắn, mùn cưa. Nhìn chung các loại nấm ăn được là thực phẩm quí, hương vị thơm ngon, giá trị dinh dưỡng cao, vì thế nghề trồng nấm và chế biến nấm đang rất có triển vọng. 2.3.14. Các loại rau thơm và rau gia vị. - Rau gia vị sử dụng phổ biến ở các nước phương tây là: lá nguyệt quế (công nghệ đồ hộp) và hạt mùi (để từ đố sản xuất ra loại gia vị mustaque (mù tạc) rất thông dụng). - Họ hành tỏi (Liliaceae) + Hành (Allium) gồm nhiều giống: hành hoa (Allium fistulosum), hành tây (Allium cepa): mùi thơm đặc biệt của giống hành dó có chứa tinh dầu với thành phần chủ yếu là allin disulfur, ngoài ra còn có fitin, một alcaloit là fitonxit gây vị cay đặc biệt, các vitamin nhóm B,C. Hành là gia vị trong hầu hết các sản phẩm thịt, cá, mì ăn liền, bún, phở ăn liền. + Tỏi (Allium Sativum) gồm nhiều giống: tỏi ta, tỏi tây (allium porrum). Thành phần chủ yếu của tinh dầu tỏi là alixin cũng là một phitonxit có tác dụng khoáng khuẩn rất mạnh. Tỏi cũng là gia vị trong hầu hết các sản phẩm thịt, cá, mì ăn liền, bánh phổng tôm. + Củ kiệu (Allium fisum): là nguyên liệu sản xuất mặt hàng củ kiệu muối. - Hồ tiêu: đây là gia vị còn rất nhiều sản phẩm chế biến. Hiện nay Việt Nam đang dần đến sản lượng tiêu củ thế giới với các sản phẩm tiêu sọ, tiêu đen rất nổi tiếng của các vùng như Vĩnh Linh (Quảng Trị), Phú Quốc (Kiên Giang), Tây Nguyên. - Ớt: có hai loại: mọt loại vị cay được dùng như là gia vị với các sản phẩm như ớt khô, bột ớt, cary (Ấn Độ), một loại không cay (ớt ngọt) được dùng như là một loại rau. Chương III. NHÓM NGUYÊN LIỆU SÚC SẢN. THỦY SẢN Nhóm này bao gồm: thịt và các sản phẩm thịt gia súc, gia cầm và thủy sản (cá, tôm, mực, ), trứng gia cầm (vịt, gà, cun cút ), sữa ( bò, trâu ) và một số loại phụ phẩm của quá trình giết mổ, chế biền có giá trị công nghệ cao như: nội tạng, da, huyết, xương. 3.1. Thịt và các sản phẩm thịt. Gia súc, gia cầm và thủy sản tươi sống được đưa vào hệ thống giết mổ và chế biến phải trải qua các bước sau: - Kiểm tra dịch tế, thú y: được tiến hành trong suốt quá trình chăn nuôi, đánh bắt, thu mua, giết mổ và chế biến công nghệ. Đây là khâu bắt buộc nhằm bảo đảm chất lượng sản phẩm, ngăn ngừa và xử lý dịch bệnh. - Phân hạng (cỡ) để: + Theo mức độ béo tốt, tươi sống đạt các yêu cầu kỹ thuật cho công nghệ chế biến. + Xác định hướng sử dụng. + Định gá cả khi thu mua. - Giết mổ: + Đối với gia súc: trâu, bò, lợn, cừu, dê. Tắm rửa gây choáng lấy tiết cạo lông, lột da lấy nội tạng xẻ thịt làm sạch bảo quản tam thời. + Đối với gia cầm: gà, vịt, vịt xiêm, ngỗng, đà điểu. Tắm rửa gây choáng lấy tiết chần nước nóng, nước sôi vặt lông lấy nội tạng làm sạch bảo quản tam thời . + Đối với cá gòm có các loại: 13
15. 1. Cá nguyên con, tự nhiên như mới đánh bắt lên (ở tàu, thuyền, ao, hồ nuôi). 2. Cá nguyên con nhưng đã rút hết các nội tạng bằng cách mổ moi. 3. Cá đã bỏ đầu, mổ bụng, loại bỏ nội tạng, vây, đuôi. 4. Fillets (phi lê): phần thịt lườn ở hai bên hông cá. + Đối với tôm: Rửa sạch phân loại vặt đầu bóc vỏ, bỏ gân bảo quản tạm thời . + Đối với mực: Rửa sạch loại bỏ nội tạng làm sạch, phân loại bảo quản tạm thời . 3.2. Một số thành phần hóa học và cấu trúc liên quan đến chất lượng của thịt . Thành phần cấu trúc của thịt (súc sản, thủy sản) là tỉ lệ 3 lọai mô cơ, mô liên kết và mô mỡ, nó phụ thuộc vào cá thể con vật, giới tính, mức độ béo, tuổi giết thịt và từng bộ phận của sản phẩm thịt. Giá trị dinh dưỡng cao nhất và ngon nhất là phần mô cơ ( thịt nạc), thấp nhất là mô liên kết, mô mỡ làm cho thịt có vị béo và có giá trị năng lượng cao. - Mô cơ: có giá trị chế biến công nghệ cao với mioglobin là cầu tử chủ yếu quyết định màu sắc của thịt nạc, chẳng hạn trong thịt bò, thịt cá ngừ ( phần màu sẫm) mioglobin quyết diịnh 90% màu sắc của thịt. Nhóm ngoại của mioglobin là các heme trong đó nguyên tử trung tâm nối các heme đó có thể là Fe (thịt có màu) hoặc Cu, Zn ( thịt màu trắng ở thịt gà, mực, tôm ). Trạng thái oxy hóa của nguyên tử trung tâm Fe cũng như bản chất của các - phối tử nối với nó ( O2, NO2 , CO, CO2 ) là nguyên nhân làm thay đổi màu sắc của thịt khi bảo quản và xử lý công nghệ. Điển hình là sự biến hình của protein bởi nhiệt: ở 50oC thịt vẫn giữ được màu sắc, khoảng 50 ÷ 70oC thịt trắng ra và thoát dịch có màu, trên 70oC thịt - có màu nâu của sắc tố feri mioglobin. Nếu thay Fe bằng NO2 ( muối thịt bằng nitrit) sẽ được phức rất bền màu, được ứng dụng trong sản xuất lạp xường, xúc xích. Phần thịt nạc có những giá trị công nghệ sau đây: + Nhóm mặt hàng giò chả: bao gồm: giò lụa, chả quế (Việt Nam), lạp xưởng, xúc xích, các loại nem, chả hải sản (cá, tôm, mực). Để sản xuất ra nhóm mặt hàng này thịt phải có độ tươi tốt gần như tuyệt đối ( thịt mới giết mổ, thịt còn nóng). + Nhóm mặt hàng đồ hộp: lợn, bò, cừu, patê. + Nhóm mặt hàng sấy khô: thịt bò, ruốc thịt, thủy sản khô (tôm, mực ) - Mô liên kết: số lượng của chúng có ảnh hưởng trực tiếp tới giá trị dinh dưỡng và mức độ mềm mại của súc thịt, trong đó collagen và elastin là 2 protein chiếm quá nửa tổng lượng protein của mô liên kết. + Colagen có trong xương, da, gân, sụn, hệ thống tim mạch. Nó là một protein hình sợi không đàn hồi được là do các cầu đồng hóa trị giữa nhóm Σ - NH2 của gốc hidroxilizin với chức aldehyt của gốc lizin. Ở động vật non, các cầu đồng hóa trị này tương đối không bền, dẽ bị phân hủy bởi tốc độ pH, nhiệt Ở động vật già, các cầu này được thay thế bởi các liên kết khác bền hơn làm tăng độ dai cứng của thịt. Đặc biệt colegen có khả năng tương tác với tanin ( phản ứng thuộc da) làm tăng độ dai, mềm, mịn của da thuộc. Trong quá trình chứa của thịt ( chứa hóa sinh) collagen chỉ bị biến đổi chút ít. Ở trạng thái tự nhiên colagen bị enzim pepxin và colagenaza thủy phân 1 phần ( sự làm mềm thịt bởi enzim), chỉ sau khi biến hình nhiệt ( thịt chín bởi nhiệt) mới được tripxin, chimotripxin và cacboxy peptitdaza (các enzim trong dịch tiêu hóa) thủy phân triệt để. Khi gia nhiệt đến 55oC phân tử collagen bị co ngắn đi 1/3, khi tới gần 61oC thì co ngắn đi 1/2, khi nhiệt độ gần 100oC thì collagen bị hòa tan và tạo ra gelatin (sự keo hóa hay sự gelatin hóa (gelatinization), ở nhiệt độ cao 115 ÷ 125oC và áp suất cao thì sự gelatin hóa xảy ra rất nhanh. Galentin có tính tạo keo, tạo gel và khả năng giữ nước rất tốt. Vấn đề gelatin hóa có nhiều ý nghĩa quan trọng: 14
16. 1. Tính tạo keo được áp dụng trong các sản phẩm thịt nấu đông, giò bó như giò thủ, giò da, nem. 2. Công nghệ sản xuất gelatin thực phẩm và công nghiệp (keo da, vảy, vây ) 3. Công nghệ sản xuất bóng bì tữ da lợn, một số sản phẩm thực phẩm truyền thống rất nổi tiếng. 4. Công nghệ sản xuất một số mặt hàng có giá trị thực phẩm và tiêu thụ cao (mỹ vị) như: vây cá nhám, cá mập, yến sào, bong bóng cá (làm thực phẩm và chỉ khâu phẫu thuật). 5. Công nghệ chế tác các loại thuốc cao chữa bệnh từ xương, sừng móng: cao khỉ, cao trăn, nai. + Elastin là protein có màu vàng, có nhiều ở thành động mạch, ở dây chằng, đốt sống, có tính đàn hồi. Khi nấu trong nước, elastin chỉ bị trương mà không hòa tan, bền với các tác nhân hóa học và phần lớn các enzim proteaza, chỉ bị thủy phân một phần bởi papain. - Tơ cơ (miofibrin): chiếm trên 50% lượng protein của cơ thịt, được chia làm 2 phần: + Protein gây nên hiệu ứng co rút của cơ như miozin, actin. + Protein điều hòa sự co rút của cơ như tripomiozin, tropomin, α - actinin, β - actinin, protein M, protein C. Tơ cơ bị giảm độ hòa tan trong khoảng nhiệt độ 40÷60oC do giãn mạch polypeptit và o bị keo tụ. Khi nhiệt độ cao trên 75 c thì xảy ra phản ứng khử sulfua để tạo ra H2S là nguyên nhân làm đen thịt hộp, tạo mùi. - Protein của thủy sản: cơ thịt cá cũng như tthịt gia súc, gia cầm nhưng cũng có những đặc điểm khác nhau là: + Hàm lượng mô liên kết trong cơ cá thấp hơn, chiếm 3 -10% tổng lượng protein. + Nhiệt độ gelatin hóa của cơ cá thấp hơn thịt hàng chục độ. + Các sợi cơ cá ngắn hơn (cỡ vài cm) cơ thịt và được tổ chức thành các lớp mỏng. + Hiện tượng cứng xác và chín tới của cá diễn ra nhanh hơn so với thịt: 5 giờ và 30 giờ ở 0oC. Sau khi thủy sản chết, độ pH giảm ít từ 7 xuống còn 6,2 -6.5 nênất không bền so với vi sinh vật, rất nhanh bị ươn hỏng. Khi ngâm thủy sản vào nước ấm, nước muối trong một thời gian ngắn (chưa đủ đẻ thủy sản bắt đầu phân hủy) sẽ có một lượng dịch trong tổ chức có thịt hòa tan ra mà người ta gọi đó là chất ngấm, chất rút hay nước bổi. Lượng chất ngấm sẽ nhiều hơn ở thủy sản cấp thấp rồi giảm dần ở thủy sản cấp cao hơn: sứa > mực >trai, sò > tôm > cá. Chất ngấm có mùi vị đặc trưng làm tăng khả năng tiêu hóa, tuy nhiên chúng rất dễ bị vi sinh vật gây thối rữa làm giảm khả năng bảo quản, giảm phẩm chất nguyên liệu (độ tươi tốt). Khi chế biến thủy sản bằng phương pháp lên men (sản xuất nước mắm, các loại mắm) thì tốc đọ phân giải là do tính chất và số lượng các chất ngấm ra quyết định một phần. Thành phần chất ngấm ra của thủy sản được chia làm 3 nhóm: 1. Trimetyl amin (TMA) và Trimetyl aminoxit (TMAO): CH3 CH3 N CH3 và O = N CH3 CH3 CH3 TMAO có mùi thơm tươi rất rễ chịu đặc trưng các thủy sản tươi sống, người ta cho rằng mỡ có nguồn gốc từ môi trường nước. TMAO dễ bị khử thành TMA bởi một số loạivi khuẩn như micrococus, achromo bacter, flavobacter, pseudomonas 15
17. Ở nhiệt độ cao TMAO phân giải thành dimetylamin (DMA) và HCHO. Khi thủy sản bị ươn thối TMAO có thể bị phân giải lần lượt thành mono mentyl amin (MMA) rồi đến NH3. TMA có mùi tanh đặc trưng của đa số thủy sản từ lúc bắt đầu chết. 2. Betain : CH3 CH3 N – CH2 – C = O CH3 O Có rất ít trong súc sản và cá, có nhiều trong các loài nhuyễn thể và chân đốt như mực, cua, ốc, tôm. Betain có mùi thơm tươi dễ chịu, ở dạng khan nước (không ngậm nước) tạo nên lớp phấn trắng đẹp và thơm trên mình các loài mực khô (trong 1kg mực ống khô có 16g betain). Do đó trong chế biến mặt hàng mực khô tự nhiên người ta phải phơi và ủ để mực lên phấn. 3. Các chất khác như: axit amin tự do, taurin, bazơ purin, glutation, các sản phẩm phân giải cuối cùng như (NH2)2CO, NH3, đặc biệt trong các loài cá sụn (nhám, đuối) hàm lượng hai chất cuối cùng này khá cao đến 2g% tạo nên mùi khai thối. Một số chất hữu cơ khác không chứa nitơ như glycogen, axit lactic, axit sucxinic, trong đó glycogen và axit sucxinic tạo mùi thơm ở thủy sản tươi sống. 3.3. Trứng gia cầm: Trứng gia cầm chăn nuôi bao gồm các loài: gà, vịt, ngan (vịt xiêm), ngỗng, cun cút được dùng vào các mục đích: làm thực phẩm (ăn tươi, ấp trứng vịt lộn); chế biến công nghệ: trứng muối, trứng lạnh đông, bột trứng ấp nở; sản xuất thuốc chữa bệnh (vac xin, thuốc ) . Khối lượng của một số loại trứng: g/quả: gà: 60 – 65, vịt: 60 – 80, ngỗng:150 – 170, cun cút: 10 – 15. Cấu trúc của ột quả trứng là hình elip: một đầu nhộn một đầu tù, bao gồm: 1- Lớp màng protein ngoài vỏ 9 8 2- Vỏ cứng 1 3- Màng trong 2 4- Buồng hơi 4 5- Lòng trắng 6- Dây chằng 7- Màng noãn hoàn 8- Lòng đỏ 9- Đìa phôi 6 3 7 5 Bảng 1 - Thành phần hóa học trung bình của trứng gà, % Các phần Tỉ lệ Nước Protein Lipit Gluxit Khoáng Trứng nguyên 100 65.5 12 11 0,5 11 Ruột trứng 90 74 13 12 0,7 0,9 Lòng trắng 60 88 18 0,03 0,8 0,5 Lòng đỏ 30 47 16 34 0,6 1,1 Vỏ trứng 10 10 2 0 0 88 16
18. - Màng ngoài vỏ là lớp tiểu bì protein dày 10 – 30 µ ít tan trong nước, có tính chất gần giống như colagen, có tác dụng hạn chế sự bốc hơi nước, ngăn ngừa sự xâm nhập của vi sinh vật qua vỏ vào lòng trắng . Vì thế nếu lau rửa hay cọ xát làm tổn thương lớp màng này mà không có biện pháp bảo vệ (sát trùng, bao gói) thì vi sinh vật dễ xâm nhập vào trứng gây ung hỏng nhanh. Sự tồn tại của lớp màng này là dấu hiệu đánh giá mức độ tươi mới của trứng. - Vỏ ngoài có cấu trúc mạng lưới protein trên đó có bám các tinh thể CaCO3 (90% khối lượng vỏ), MgCO3 (1%) và Ca3(PO4)2 (1%). Trên bề mặt vỏ có những lỗ nhỏ thấm khí: 10000 lỗ/trứng để cho phôi có thể hô hấp khi ấp trứng. - Màng trứng do các sợi protein-saccarit tạo nên có bề mặt dày 70 µ . Khi bị biến tính nhiệt (luộc trứng) màng này trở nên dai và bền chắc, dễ tách khỏi lòng trắng. - Buồng hơi: trứng vừa mới đẻ thì màng trong dính vào vỏ. Sau một thời gian, nhiệt độ của trứng giảm dần, khí và hơi nước trong ruột trứng thoát ra ngoài qua các lỗ trên vỏ, thể tích ruột trứng giảm đi, ở đầu tù của trứng, lớp màng dần dần tách khỏi vỏ tạo nên buòng hơi. Kích thước của buồng hơi tăng dần theo thời 13 - Lòng trắng (albumin) gồm 3 lớp: lớp ngoài lỏng (23%), lớp giữa đặc (57%), lớp trong lỏng (20%), khi bị vỡ thì chính lớp albumin đặc giữa bao lấy lòng đỏ. Albumin là dịch thể gồm các protein hình cầu như: ovalbumin, conalbumin, ovogolbulin, flavoprotein , ovoglucoprotein, ovomacroglobulin, avidin và một protein hình sợi là ovomuxin. Trong albumin trứng còn có 0,5% glucoza tự do, đây là tác nhân gây nên phản ứng làm sẫm màu phienzim, có thể loại trừ phản ứng này bằng enzim glucooxidoza (đã được ứng dụng trong công nghệ). - Dây chằng cũng là một loại albumin đặc để giữ cho long đỏ luôn ở trung tâm quả trứng. Nếu trứng để lâu hay trứng bị hư hỏng thì long trắng trứng và day chằng bị chảy loãng (vừa long trắng), khi đó long đổ có hể bị di chuyển tự do hoặc trộn lẫn với long trắng trứng, khi trứng vỡ thì ruột trắng chảy loãng, không phân biệt được long đỏ. Thành phần ovalbumin chiếm nhiều nhất lòng trắng (58,4%), nó có 4 nhóm – SH và 2 cầu đi sunfua – S – S – , có khả năng tạo gel tốt, tạo bọt tốt khi đánh khuấy, bọt ổn định khi làm lạnh, làm bền bọt khi gia nhiệt. Các albumin có tính kháng khuẩn (trực tiếp hay gián tiếp: tạo phức với vitamin, kim loại, độc tố) góp phần bảo vệ phôi của trứng: albumin tươi nói chung là khó tiêu hóa, chỉ sau khi biến tính nhiệt (luôc, rán chín) mới có thể tiêu hóa dễ dàng, đó là do thành phần ovomuxin là một anti tripxin (enzim kháng tiêu hóa protein) và có 1 số globulin không chịu tác dụng của enzim tiêu hóa. Có thể bảo quản hay sơ chế trứng bắng các phương pháp: bảo quản lạnh từ t = 1oC, ϕ = 90% trong 6 tháng, bảo quản trứng trong khí quyển đặc có 2,5% CO2 hay khí trơ khác như N2, nhúng trứng vào dầu khoáng, parafin nóng chảy để bịt các lỗ thong hơi trên vỏ, chần trứng (để làm đông tụ nhanh 1 lớp mỏng protein dưới màng trong), bao gói kín, chế biến trứng muối (dung dịch NaCl, Ca(OH)2). - Lòng đỏ: gồm các hạt protein phân tán trong dung dịch protein, hạt hình cầu đường kính 1,3 – 20 µ do 3 kiểu protein liên kết với nhau thành một phức bao gồm: lipovitelin và phosvitin là 2 hợp phần cơ sở, còn lipoprotein sẽ đính với phức qua cầu nối trung gian phosvitin. Các lipovitelin là protein nặng có thể tách thành 2 dạng α, β lipovitelin. Phosvitin là một phosphoprotein rất giàu serin ( chiếm 31% lượng axitamin của lòng đỏ) có khả năng cố định các ion sắt. Dung dịch của lòng đỏ (dịch tương) bao gồm livetin và lipoprotein nhẹ. Livetin là một protein hình cầu với 3 dạng α, β ,γ khác nhau về phân tử lượng. Chúng có thể tách ra 2 phần: L1 có phân tử lượng 10 triệu và L3 có phân tử lượng 3 triệu. 17
19. Lòng đỏ chứa gần như toàn bộ lipit của trứng chủ yếu là triglixerit (60%), phosphatit (28%) và cholesterol (5%). Cường độ màu của lòng đỏ phụ thuộc vào hàm lượng carotenoit của thức ăn và điều kiện chăn thả. Gia cầm nuôi thả tự nhiên, ăn thức ăn tự nhiên thì trứng có long đỏ màu sắc đẹp hơn so với gia cầm nuôi theo lối công nghiệp. Khi luộc trứng hoặc dùng các xử lý nhiệt khác (rán) thì lòng đỏ đặc lại mùi vị bùi, béo đặc trưng, đặc biệt từ lòng trắng có thể giải phống ra H2S, có thể tác dụng với Fe của lòng đỏ tạo kết tủa đen FeS (vết đen trên bề mặt lòng đỏ đã chin). Đáng chú ý là thành phần axitamin của trứng rất cân đối, ổn định, gần như không phụ thuộc vào giống thức ăn, điều kiện nuôi dưỡng gia cầm, Vì vậy trong dinh dưỡng học người ta coi protein trứng là loại hoàn thiện và lấy nó làm chuẩn dinh dưỡng ( các chỉ số: giá trị sinh học (BV), tỉ lệ hiệu quả protein (PER), thang giá trị hóa học(CS), chỉ số axitamin cần thiết (EAAI), giá trị thay thế protein (PRV). 3.4. Nguyên liệu sữa. Trong công nghệ, người ta thường sử dụng 4 loại sữa là: bò, trâu, cừu, dê. - Về phương diện hóa lý, sữa là một huyền phù các hật keo trong nước. Các hạt bao gồm các cầu béo đường kính 3 – 5 µ các mixenprotein đường kính 0,1 µ được tạo thành do trứng tái giữa casein với các protein khác, giữa các protein với các muối vô cơ hòa tan. Các hạt tạo ra độ đặc và màu trắng của sữa (do tán xạ ánh sáng bởi các mixen protein). - Hàm lượng protein trung bình của sữa khoảng 30 – 35g/lit. Gần 80% lượng protein này tồn tại ở dạng mixen là phức giữa carein với muối canxiphosphat. Hàm lượng Ca trong sũă khoảng 1,2g/lit và có thể tách muối Ca2+ ra khỏi sữa bằng li tâm hay kết tủa đẳng điện ở pI = 4,6. Trong công nghệ chế biến sữa, người ta thường kết tủa sữa (đông tụ) bằng các phương pháp sau đây: + Kết tủa (đông tụ) bằng axit: dưới tác dụng của axit thêm vào hay axit sẵn có trong sữa, phức Cazein - Ca - Phosphat bị phá vỡ, cảein trở nên trung hòa điện và đông tụ. phương pháp này dùng trong chế biến sữa chua và chế biến cazein. + Đông tụ bằng chế phẩm enzim chimozin của dạ dày dê: trong chế biến phomat, cazein dưới tác dụng của emzim chimozin chuyển hóa thành paza-cazein tiếp tục tác dụng với Ca2+ và đông tụ lại. Trong các cazein thì cazein K thường được định vị chủ yếu trên bề mặt các mixen. Khi người ta xử lý sữa bằng chế phẩm chimozin thì gần như toàn bộ cazein K bị thủy phân trong khi đó các cazein khác không bị biến đổi. Như vậy độ bền của mixen phụ thuộc vào tỉ lệ cazein K. Sơ đồ tấn công của enzim chimozin lên carein K như sau: Peracazein K không tan Careino gluco peptit hòa tan H2N (1) COOH phe (105) met (106) (169) vị trí tấn công của chimozin Chimozin các liên kết phe (105) – met (106) của cazein K để tạo nên cazeinogluco peptit hào tan và para-cazein K không tan liên kết với mixen gốc để đông tụ lại. Tuy nhiên nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự đông tụ chỉ xảy ra khi cử trên 80% cazein K bị thủy phân bởi chimozin. - Một số loại nguyên liệu sữa: + Sữa bò: có sản lượng lớn nhất, phổ biến nhất.Sữa bò còn gọi là sữa cazein để sản xuất ra hầu hết các sản phẩm sữa thong dụng nhất hiện nay như: sữa uống tươi, sữa chua, 18
20. sữa đặc nguyên chất có đường, sữa bột (toàn phần, tách một phần bò hay tách hết bò (sữa gầy), bò và phomat. Một lít sữa bò có hàm lượng bơ 3,8% có độ sinh năng lượng 540 calo, tương đương với 0,5kg thịt nạc, 8 – 9 quả trứng, 2kg rau đậu, 100g gạo, mì hoặc 1,5kg hoa quả. + Sữa trâu: có tính chất gần giống sữa bò, sản lượng đứng thứ 2 sau sữa bò. sữa trâu dùng để sản xuất ra loại phomat mềm do hàm lượng cazein cao. + Sữa cừu: có màu trắng hơi vàng , vị hơi chát, giàu vitamin đặc biệt là provitaminA. Sữa cừu rất thích hợp để sản xuất phomat và nhiều mặt hàng có giá trị. + Sữa dê: phổ biến ở các nước châu phi, có màu trắng, vị hơi chat, dễ bảo quản hơn sữa bò trong môi trường nhiệt độ cao. Bảng 2: Thành phần hóa học trung bình của một số loại sữa, % Vật nuôi Nước Lipit Lactoza Cazein Protein khác Khoáng Bò 87,5 3,8 4,7 2,7 0,5 0,70 Trâu 80,5 8,0 4,5 4,2 0,7 0,84 Dê 86,8 5,0 4,3 3,3 0,7 0,85 Cừu 80,6 8,0 4,8 4,6 1,1 0,86 3.5. Một số loại phụ phẩm súc sản - thủy sản. - Huyết: khi giết mổ gia súc, gia cầm lượng huyết thu được là 3,5% khối lượnh con thịt, trong huyết có khoảng 17% protein nên có thể coi đó là 1 dạng “ thịt lỏng”. Có thể chống đông (hãm tiết) bằng các chất phụ gia như NaCl, natri xitrat. Huyết nguyên + Chất chống đông Khi bị đông Khi bị không đông Huyết thanh Huyết khối Hồng cầu Huyết tương Hồng cầu Fibrin Hemoglobin Chất đệm (khoáng) Công nghệ lấy huyết và làm sạch huyết khỏi súc thịt (súc sản, thủy sản và cá) có ý nghĩa đặc biệt quan trọng để bảo đảm chất lượng thịt tươi sống cũng như thịt chế biến, bảo quản tiếp theo. Vì nếu súc thịt còn huyết (huyết lưu hoặc huyết đông) sẽ làm xấu màu sắc súc thịt, thịt dễ bị biến chất do hoạt động của vi sinh vật và do hóa sinh. So với protein của trứng thì protein của huyết thiếu izolơxin và metiomin. Trong huyết có gàn 200 loại protein, trừ albumin và một vài protein với lượng nhỏ có hoạt tính enzim như lisozim, α - amilaza thì tất cả những protein còn lại đều thuộc nhóm gluco protein. Fibrinogen là tính chất của fibrinogen, là chất làm cho máu đông, phân tử của nó rất đồ sộ, rát dài. Khi máu đông, mạng fibrin khong tan được tạo ra từ fibrinogen dưới tác dụng của trombin là một enzim proteaza có trong máu dưới dạng tiền trombin không hoạt động. Tiền trombin được hoạt hóa nhờ tromboplatin, ion Ca2+ và các yếu tố phức hợp khác ( có ít nhất 8 yếu tố trong đó proconvertin là yếu tố chống bệnh ưa chảy máu (bệnh máu không đông) được gọi là vitamin K). Hemoglobin là protein chủ yếu của huyết cầu tố trong đó nguyên tử Fe nằm trung tâm và bốn nhân heme nằm ở đỉnh của một tứ diện. Ái lực giữa hemoglobin với oxy bé hơn ái 19
21. lực giữa oxy và mioglobin do đó sự chuyển oxy từ hemoglobin của máu (HHb- O2) đến mioglobin của cơ trong vòng tuần hoàn của máu. Trong quá trình xử lý nhiệt, màu của hemoglobin bị biến đổi do bị oxy hóa. Các tác nhân như là CO, - NO2, - NH2 làm biến màu hoàn toàn của máu. Trong công nghệ huyết được dùng để nhuộm màu một số sản phẩm giả thịt, sản xuất bột huyết. - Gan: là bộ phận quan trọng nhất trong chuyển hóa vật chất của hoạt động sống. Toàn bộ chất dinh dưỡng tiêu hóa từ ruột non đều thấm vào máu và đi đến gan từ đó gan sẽ điều hòa, phân phối các chất dinh dưỡng này cho toàn bộ cơ thể, gan còn có chức năng khử độc, dự trữ đường dưới dạng glycogen và điều hòa lượng đường trong máu. Khi giết mổ gia súc, gia cầm, tùy theo yêu cầu mặt hàng (nhất là các sản phẩm gia cầm) mà người ta có thể giữ lại gan, tim, mề cùng với toàn bộ thân gia cầm. Trong công nghệ người ta sử dụng gan như sau: + Gan ngỗng: có giá trị công nghệ cao nhất. Một số nước trên thế giới chăn nuôi loài ngỗng chủ yếu để lấy gan gọi là ngỗng gan. Mặt hàng nổi tiếng nhất từ ngan là patê gan ngỗng tự nhiên và patê gan ngỗng với nấm. + Gan ngan (vịt xiêm): được chú ý chăn nuôi trong những năm gần đây để lấy gan (Pháp, Hungari). + Gan lợn: là nguyên liệu sản xuất mặt hàng patê gan. + Gan bò: ít có giá trị thực phẩm nhưng được dùng nhiều nhất trong sản xuất thuốc chữa bệnh, dịch thủy phân gan bò dùng để sản xuất dịch truyền (đạm) y tế. + Một số loại gan cá như thu, nhám, đuối, mập được sử dụng trong sản xuất dầu gan cá. - Dạ dày và ruột: được dùng để chế biến món ăn (bộ lòng) nhưng trong công nghệ người ta sử dụng trong các lĩnh vực sau: + Dịch dạ dày: là nguyên liệu để thu nhận một số chế phẩm enzim quan trọng như pepsin từ dạ dày lợn, chimozin từ dạ dày bê. + Ruột non của lợn, dê, cừu dùng để nhồi thịt khi sản xuất xúc xích, lạp xưởng. Chương IV. NHÓM NGUYÊN LIỆU LƯƠNG THỰC 4.1. Cấu tạo và thành phần hóa học của hạt cốc. 4 4.1.1. Cấu tạo của hạt cốc . 2 Tất cả các hạt cốc đều có 3 phần chính: vỏ, nội nhũ và phôi. 1 - Vỏ: tùy thuộc cấu tạo vỏ mà hạt cốc 3 có 2 loại: loại hạt trần (vỏ mềm) và loại vỏ trấu. 5 Loại hạt trần như: ngô, kê. 6 Loại vỏ trấu như: lúa, lúa mỳ, đại mạch. Cấu tạo hạt lúa 7 1 - vỏ trấu ; 2 - lớp cám (alơrông) 3 - nội nhũ ; 4 – râu 5 - lớp ngù ; 6 – phôi ; 7- mày Vỏ là lớp bảo vệ cho phôi và nội nhũ khỏi bị các tác động từ bên ngoài. Vỏ được cấu tạo từ một số lớp tế bào. Khi hạt còn xanh thì các tế bào này chứa nguyên sinh chất và diệp lục tố (chlorophyll). Khi hạt chín thì những chất này chuyển dần vào nội nhũ, lúc đó 20
22. tế bào trở nên trống rỗng để lại thành tế bào có cấu tạo chủ yếu từ xenluloza, hemixenluloza và chất khoáng (vỏ trấu hạt lúa có các tinh thể SiO2 nên rất thô ráp). Như vậy trong vỏ hầu như không có chất dinh dưỡng nên càn phải tách sạch vỏ khi chế biến (công đoạn xay). - Lớp alơrông và nội nhũ: sau lớp vỏ là lớp alơlông (còn gọi là lớp cám) gồm từ 1 - 3 lớp tế bào hình chữ nhật hay hình vuông. Chiều dài lớp alơrông phụ thuộc vào loại hạt, giống hạt và điều kiện canh tác (hạt chịu hạn, ruộng khô có lớp alơrông dày hơn hạt chịu nước, ruộng nước). Thành tế bào lớp alơrông có các chất chứa nitơ và đặc biệt là chứa hầu hết lượng dầu béo (lipit) của hạt (với ngô thì lượng dầu này tập trung chủ yếu ở phôi), điển hình nhất là lúa. Vì thế cám gạo là nguyên liệu để chiết ép lấy dầu cám có gíá trị thực phẩm cao. Ngoài ra trong lớp cám còn chứa hầu hết các vitamin nhóm B của hạt. Sau lớp alơrông là khối tế bào lớn thành mỏng có hình dạng khác nhau, không có thứ tự, đây là phần nội nhũ, nơi dự trữ chất dinh dưỡng chủ yếu của hạt. Phần lớn tinh bột và protein của hạt đều tập trung ở nội nhũ vì thế loại hạt nào có tỉ lệ nội nhũ càng cao thì có giá trị càng lớn, tỉ lệ thu hồi khi chế biến càng cao. - Phôi hạt: được phân cách với nội nhũ bởi lớp ngù. Lớp này đóng vai trò quan trọng khi chuyển chất dinh dưỡng từ nội nhũ vào phôi để nuôi cây non, vì thế nó được cấu tạo bởi các tế bào sắp xếp thành một màng thẩm thấu chất dinh dưỡng hòa tan. Phôi là phần phát triển thành cây non khi hạt nảy mầm, nó bao gồm 2 phần chính là mầm phôi (phát triển thành thân và lá non) và rễ phôi (phát triển thành rễ). Thành phần chủ yêú của phôi gồm protein, gluxit hòa tan và lipit, đặc biệt trong phôi ngô lipit chiếm tới 40% chất khô. Vì thế đây là nguyên liệu để chiết ép lấy dầu phôi ngô. Như vậy trong phôi có nhiều chất dinh dưỡng, phôi lại mềm, độ ẩm cao hơn nội nhũ nên dễ bị vi sinh vật và côn trùng phá hoại. Mặt khác lipit trong phôi được cấu tạo chủ yếu từ các axit béo không no nên dễ bị oxy hóa (ôi khét). Vì vậy người ta thường tách phôi ngô để dễ bảo quản và chế biến về sau. Bảng 3 - Tỷ lệ khối lượng từng phần của lúa, ngô và lúa mì, %. Loại hạt Vỏ Phôi Nội nhũ Lúa 16,0 – 27,0 2,0 – 2,5 72 Ngô 5,0 – 8,5 10,0 – 15,0 79 – 83 Lúa mì 15,0 – 49,0 2,2 – 3,2 77 – 82 4.1.2. Thành phần hóa học của hạt cốc. Bao gồm các nhóm chất hữu cơ như: gluxit, protein, lipit, enzim, vitamin, axit hữu cơ, chất màu, các chất vô cơ là khoáng (tro) và nước. Bảng 4 – Thành phần hóa học trung bình của hạt cốc, %. Loại hạt Nước Gluxit Protein Lipit Xenluloza Tro Lúa 13 60,0 6,7 2,1 8,8 5,4 Lúa mì 14 68,7 12,0 1,7 2,0 1,6 Ngô 14 67,9 10,0 4,6 2,2 1,3 Bảng 5 – Thành phần hóa học từng phần của lúa, % Bộ phận hạt Protein Tinh bột Đường Xenluloza Pentozan Lipit Tro Toàn bộ hạt 10,07 69,00 4,32 2,76 8,10 2,24 2,18 Nội nhũ 12,91 79,82 3,54 0,15 2,72 0,67 0,45 Vỏ và phôi 41,30 Vết 25,12 2,46 9,74 15,04 5,31 21
23. Alơrông 28,70 Vết 4,18 16,2 36,56 7,78 10,51 Bảng 6 – Thành phân hóa học trung bình của ngô, % Bộ phận hạt Protein Tinh bột Đường Lipit Tro Nội nhũ 9,4 86,4 0,64 0,80 0,31 Phôi 18,8 8,2 10,80 34,50 10,10 Vỏ 3,7 7,3 0,34 1,00 0,84 Đáng chú ý là các vitamin tập trung nhiều ở phôi và lớp alơrông. Vì vậy khi xay xát (gạo, lúa mì) đồng thời cũng tách bỏ phần lớn lượng vitamin này. Giá trị “ thực dưỡng” của gạo lật (gạo nguyên cám) một phần là do lượng vitamin này quyết định. Ngoài ra thành phần khoáng phân bố không đều trong hạt, phần lớn tập trung ở lớp vỏ, alơrông và phôi khoảng 6 – 8%, trong nội nhũ có rất ít khoảng 0,4 – 0,6%. Vì thế độ tro (khoáng) là chỉ số cơ bản để đành giá chất lượng các sản phẩm lương thực (phân hạng bột mì, các loại bột và tinh bột). Nếu độ tro càng thấp nghĩa là sự tách vỏ và phôi càng triệt để, chất lượng sản phẩm càng tốt, đạt thứ hạn càng cao. 4.2. Giới thiệu các loại hạt cốc chủ yếu. 4.2.1. Lúa (Oryza Sativa L). Lúa là cây lương thực chính của gần nửa dân số thế giới, có nguồn gốc ở Đông Nam Á từ 3000 năm trước Công nguyên. Hiện nay hầu hết các nước dều có trồng được lúa trừ một số nước ở cực bắc. Có khoảng 20 giống lúa khác nhau trong đó có ý nghĩa kinh tế hơn cả là loại lúa trồng (khác với lúa mọc hoang dại gọi là lúa trời mọc theo mùa nước nổi ở Nam bộ Việt Nam, miền nam Campuchia, miền trung Thái Lan). Loại lúa trồng phổ biến nhất hiện nay trên thế giới được chia thành 2 nhánh: nhánh Ấn Độ và nhánh Trung - Nhật, trong đó nhánh Ấn Độ hạt dài, nhánh Trung - Nhật hạt to nhưng ngắn hơn. Trên thị trường thì thóc gạo nhánh Ấn Độ được ưa chuộng hơn nhánh Trung - Nhật, thóc gạo tẻ phổ biến hơn thóc gạo nếp. Các chỉ tiêu chất lượng của lúa như sau (có thể áp dụng cho các loại hạt cốc khác ở mức độ thích hợp): - Độ tươi (mới) của hạt: được đánh giá bởi thời gian hạt thu hoạch cho đến khi đem đi xay xát. Độ tươi được thể hiện ở các mặt: tình trạng nội nhũ (không bị mốc, mục, vị lạ, nảy mầm, màu sắc lạ), tình trạng khối hạt trong kho, trong bao bì (mức độ và số lượng mọt, trùng bọ). - Độ tạp chất: 2 nhóm tạp chất nặng (sạn, sỏi, vụn kim loại) và tạp chất nhẹ (rơm rác, hạt lép, bụi). - Độ vỏ: yếu tố quyết định tỷ lệ thu hồi gạo khi xay. - Độ ẩm: chỉ tiêu chất lượng của lúa vầ gạo. - Độ trắng trong: nội nhũ lúa tùy loại giống và điều kiện phát triển mà có thể trắng trong, nửa trắng trong hay đục hoàn toàn. Thường thì thành phần nội nhũ trắng trong có hàm lượng amilo cao hơn, độ cứng lớn hơn thành phần nội nhũ trắng đục có hàm lượng amilopectin cao hơn, độ cứng thấp hơn. Trong công nghệ xay xát, lúa có nội nhũ trắng 22
24. trong cao và phần trắng đục càng xa tâm hạt thì khi xay xát ít bị đứt gãy, tỉ lệ thu hồi gạo nguyên cao. Thông thường khi sản xuất gạo thì tách mất khoảng 86% chất béo, 73% khoáng, 15% protein, 70% vitamin nhóm B, 6% tinh bột, 82% xenluloza. Để giữ lại một phần chất dinh dưỡng, đặc biệt là vitamin, người ta đã dùng phương pháp gia công nước nhiệt để chuyển một phần vitamin từ lớp cám vào nội nhũ. Gạo thu được gọi là gạo đồ (hay gạo sấy) có thể được xay xát kỹ nhưng vẫn bảo đảm hàm lượng vitamin. Nhược điểm của loại gạo này là màu sắc hơi vàng, vị nhạt hơn gạo thường. Gạo là nguyên liệu thay thế trong sản xuất bia, là nguyên liệu chính trong sản xuất rượu đặc sản (rượu Mao đài, Thiệu Hưng ở Trung Quốc, Sakê ở Nhật Bản, rượu Vân, rượu Bàu đá, rượu Cần ở Việt Nam ), trong sản xuất các sản phẩm thực phẩm truyền thống như: tương, bún, bánh phở, miến, bánh tráng, bánh phồng, kẹo mè xửng, cốm. 4.2.2. Lúa mỳ (Triticum aestivum L). Đây là cây lương thựccó diện tích trồng và sản lượng lớn nhất, có khoảng 20 dạng lúa mỳ bao gồm các giống: lúa mỳ mềm, lúa mỳ cứng, lúa mỳ Anh, lúa mỳ Ba Lan và lúa mỳ lùn, trong đó bao hai giống lúa mỳ mềm và cứng là phổ biến nhất. Sản phẩm thương mại của lúa mỳ bao gồm hạt lúa mỳ và bột mỳ. Hai thành phần quan trọng nhất trong lúa mỳ và bột mỳ là tinh bột và protein. Trong đó protein bao gồm 4 loại chính: albumin (5,7 – 11,5%), globulin (5,7 – 10,8%), gliadin (40 – 50%) và glutenin (34 – 42% tổng lượng protein). Như vậy 2 loại gliadin và glutenin là chủ yếu chiếm đến 70 – 85% tổng lượng protein của bột mỳ. Khi nhào bột mặc dù 2 protein này không hòa tan trong nước nhưng lại hút nước, trương nở tạo thành một khối dẻo đàn hồi gọi là gluten. Với lúa mỳ tốt thong thường hàm lượng gluten tươi chiếm khoảng 20 – 25% khối lượng hạt. Gluten có ý nghĩa rất lớn trong công nghệ sản xuất bánh mỳ và các công nghệ khác có sử dụng bột mỳ (bánh bisque, mì ăn liền, spaghetti, vằn thắn, bánh bao ). Khi phân bố trong bột nhào, gluten tạo thành mạng đàn hồi, dai, có khả năng giữ khí, phồng nở tốt. Như vậy chất lượng gluten quyết định chất lượng của bánh mỳ và các sản phẩm khác có sử dụng bột mỳ. Chất lượng gluten được thể hiện ở các chỉ số sau: màu sắc, khả năng huút nước, đọ đàn hồi và độ căng đứt, độ bền ban đầu và sự thay đổi thể tích gluten khi nướng (bánh). - Màu sắc: quan sát mà sắc gluten ngay sau khi tách bằng nước. Gluten tốt có màu trứng ngà đôi khi hơi vàng, gluten xấu màu xám, tối. - Khả năng hút nước: chính là độ ẩm của gluten tươi ngay sau khi tách bằng nước, gluten tót thì có khả năng hút nước cao (tính theo lượng nước được hút bởi 100g gluten khô). - Độ đàn hồi: là tính chất rất quan trọng của gluten vì nó biểu hiện khả năng giữ khí của bột nhào, được xác định bằng cách cân 4g gluten tươi, vò tròn rồi đặc ở nhiệt độ thường sau 30 phút.nếu ấn ngón tay vào viên gluten rồi thả ra nếu nó phồng trở lại vị trí cũ là gluten tốt, nếu phồng chậm hay không bằng vị trí cũ là gluten xấu. - Độ căng đứt: cùng đặc trưng cho khả năng giữ khí của bột, được xác định bằng độ dài kéo đứt của 2,5g gluten tươi. + Gluten có độ căng đứt kém: ≤ 8cm + Guluten có độ căng đứt trung bình: 8 – 15cm + Gluten có độ căng đứt cao: >15cm - Độ bền ban đầu của gluten được đặc trưng bởi độ đàn hồi và độ căng đứt ban đầu và sau khi tách gluten 2 – 3h. 23
25. - Sự thay đổi thể tích gluten khi nướng: là chỉ số đặc trưng cho độ nở của gluten. Với viên gluten tươi 2,5g đem nướng trong lò 160 – 165oC trong 30 phút. Nếu gluten tốt thì thể tích tăng gấp đôi, nếu gluten xấu thì tăng ít, không tăng thậm chí bị cháy. Lúa mỳ và bột mỳ là nguyên liệu trong các công nghệ sau: sản xuất rượu etylic, nguyên liệu thay thế trong sản xuất bia, rượu uytxki, bánh mỳ, mì ăn liền, bánh bisqui, bánh bao. Riêng gluten là nguyên liệu để sản xuất bột ngọt bằng phương pháp hóa giải do có hàm lượng axit gluten cao (30 – 35% tổng lượng protein của gluten), là nguyên liệu tạo hình của các món ăn chay, của các sản phẩm giả thịt. 4.2.3. Ngô (Zea mays L). Có nguồn gốc ở Trung Mỹ từ 3000 năm trước Công nguyên. Ngô có nhiều giống khác nhau về hình dáng bắp, hình dạng và kích thước hạt, bao gồm một số giống chính như: ngô đá, ngô răng ngựa, ngô bột, ngô sáp (ngô nếp), ngô nổ, ngô đường. Về mặt cấu tạo, hạt ngô cũng có 3 phần chính: vỏ, nội nhũ và phôi. Bảng 7 - Tỷ lệ khối lượng từng phần của một số loại ngô, % Loại ngô Các phần của hạt Ngô đá Ngô bột Ngô răng ngựa Nội nhũ 80 – 90 79 – 83 81 – 84 Phôi 8 – 13 10 – 14 10 – 12 Vỏ 1,5 – 6 0 5,0 – 5,5 5,0 – 5,3 Bảng 8 – Thành phần hóa học trung bình của các loại ngô, % chất khô Loại ngô Protein Tinh bột Lipit Khoáng Ngô bột 11,3 64,2 7,2 1,05 Ngô răng ngựa 12,2 61,5 7,7 1,16 Ngô đá 12.3 66,0 7,9 1,28 Ngô sáp 12,9 61,6 7,8 1,10 Ngô đường 13,8 31,2 14,4 1,37 Ngô nỏ 14,3 59,9 6,36 1,33 Trong ngô có 1,6 – 2,7% xenluloza, 1,5 – 5% đường, 1 – 6% dextrin, 7% protein, trong ngô vàng có 0,3 – 0,9 mg% provitamin A.Trong ngô có nhiều vitamin nhóm B, E, D và C. Protein của ngô gồm có nhóm: albumin, globutin, glutelin và prolamin. Trong đó prolamin nhiều hơn cả và được gọi là Zein (lấy theo tên la tinh của ngô Zea mays L) và cũng có khả năng tạo gluten như ở lúa mỳ. Ngô có giá trị công nghệ rất coa, có thể chế biến thành 200 loại sản phẩm khác nhau như: ngô mảnh, bột ngô, bong ngô, đồ hộp, rượu, bia, nước giải khát, mạch nha, công nghệ dệt (từ vải), keo dính trong sản xuất pin khô. 4.3. Cấu tạo và thành phần hóa học của củ lương thực. Khoai tây, khoai lang, sắn, dong riềng, củ mài, sắn dây là những loại củ lương thực phổ biến. 4.3.1. Khoai tây (Solanum tuberosum L). Được du nhập vào nước ta trong thời gian chưa lâu (đầu thế kỷ 20), được trồng chủ yếu ở các tỉnh phía bắc từ Nghệ An trở ra. Theo độ lớn về trọng lượng có các loại: trung 24
26. bình 50 – 100 g/củ, to: 100 – 150 g/củ, nhỏ: 25 – 50 g/củ, kích thước hạt tinh bột : 1 - 120 µ , hình bầu dục, hàm lượng tinh bột trung bình 8 – 30%. Khoai tây là nguyên liệu để sản xuất cồn etylic, tinh bột khoai tây, khoai tây chiên. 4.3.2. Khoai lang (Batatas edulis chois). Được trồng ở các nước nhiệt đới. Trên thế giới và ở nước ta có nhiều giống khoai lang ngon như Nhật Bản, Trung Quốc, Lệ Cần (Gia Lai), Duy Xuyên (Quảng Nam). Thành phần chủ yếu của khoai lang là tinh bột, tùy thuộc giống và mức độ già của khoai, kích thước hạt tinh bột 5 – 50 µ . Khoai lang chứa nhiều đường 5 – 10%, chủ yếu là đường glucoza. Enzim trong khoai lang có nhiều loại nhưng chủ yếu là amylaza, vì vậy khi bảo quản khoai tươi, amylaza thủy phan tinh bột thành đường làm cho khoai ngọt them đồng thời làm hao tổn chất khô của khoai. Trong mủ khoai còn có các polyphenol và chất màu nên rất dễ gây biến màu trong quá trình chế biến khoai. Khoai lang là nguyên liệu để sản xuất khoai lát khô, mạch nha, tinh bột, đồ hộp, axitaxetic (dấm ăn), axit xitric, sản xuất rượi etylic, hồ vải, sản xuất pin. 4.3.3. Sắn (Manihot utilissima pohl). Nguồn gốc từ Nam Mỹ được trồng ở nước ta từ thế kỷ 19 tại các vùng đất đồi, trung du và miền núi gồm nhiều loại như: sắn dù (còn gọi là sắn tàu hay sắn đắng), sắn vàng (còn gọi là sắn nghệ), sắn đỏ (còn gọi là sắn canh nông), sắn trắng. Nếu phân loại theo hàm lượng HCN thì các loại sắn được chia làm 2 nhóm là sắn đắng và sắn ngọt. Sắn đắng có hàm lượng HCN cao, không dùng để ăn tươi vì dễ bị say, hàm lượng tinh bột lại cao nên chỉ dùng để sản xuất sắn lát khô và tinh bột. Sắn ngọt có hàm lượng HCN thấp, có thể ăn tươi được. Độc tố trong sắn ở dạng glicozit gọi là fazeolunatin C10H17NO6, dưới tác dụng của enzim hay axit sẽ phân hủy thành glucoza, axeton và HCN: + E, H C10H17NO6 + H2O C6H12O6 + C3H6O + HCN Trong sản xuất tinh bột, độc tố hòa tan theo nước thải nên sắn đắng vẫn cho sản phẩm tinh bột tốt, hầu như không còn độc tố. Hàm lượng tinh bột sắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, quan trọng nhất là giống và độ già của củ sắn khi dỡ củ. Hạt tinh bột sắn hình tròn, đường kính 5 ÷ 35 µ . Giống như khoai lang, trong mủ sắn cũng có các polyphenol và chất màu. Nếu trong quá trình sản xuất tinh bột có sự tiếp xúc lâu với không khí hoặc không dùng chất kìm hãm sinh màu (phổ biến nhất là SO2) thì các chất trên bị oxy hóa làm cho tinh bột không được trắng. Sắn là nguyên liệu chế biến các sản phẩm sau đây: sắn lát khô, bột và tinh bột sắn, bánh phồng tôm, kẹo mè xửng, rượu etylic, mạch nha, bột ngọt (điều chế môi trường lên men axit glutamic), đường glucoza. Chương V. NHÓM NGUYÊN LIỆU DẦU MỠ VÀ TINH DẦU 5.1. Nhóm nguyên liệu dầu mỡ: Nguyên liệu dầu mỡ bao gồm các loại cây trồng, vật nuôi, động vật săn bắt, đánh bắt mà trong một hay nhiều cơ quan cấu tạo cơ thể của chúng có chứa một lượng chất béo đáng kể, sản lượng đủ lớn để có thể bằng các phương pháp công nghiệp khai thác được lượng chất béo ấy với hiệu quả kinh tế cao. Trong thực tế có nhiều cách phân loại dầu mỡ, chẳng hạn: 5.1.1. Phân loại theo nguồn gốc: 25
27. Có 2 loại: - Loại nguyên liệu dầu mỡ thuần tuý: gồm các nông sản (hàng hoá nông nghiệp) thực sự như hạt lạc, khô dừa (copra), hạt đậu tương, hạt hướng dương, hạt cọ dầu, hạt đào lộn hột, hạt thầu dầu, hạt trẩu, hạt vừng, hạt ôliu và động vật đánh bắt điển hình là cá voi và cá heo. - Loại nguyên liệu dầu mỡ không thuần tuý: chúng có thể là nông sản thực sự hay phụ phẩm nông nghiệp, cây công nghiệp, động vật đánh bắt được, có chứa dầu mỡ để có thể khai thác với hiệu quả kinh tế cao. Vídụ: Cám gạo, phôi ngô (để khai thác dầu cám, dầu ngô) các loại cây bông, lanh, gai, cao su để lấy bông, sợi, nhựa nhưng hạt của chúng có thể khai thác dầu béo rất có hiệu quả; các loại bơ của sữa vật nuôi (bò, trâu, dê, cừu) và mỡ của chúng: mỡ lợn, dầu cá, dầu gan cá thu, cá mập, cá đuối 5.1.2. Phân loại theo đặc điểm dinh dưỡng: Có 2 loại chung cho cả các sản phẩm dầu: - Loại nguyên liệu dầu mỡ làm thực phẩm và làm thuốc chữa bệnh: gồm tất cả các loại nguyên liệu và sản phầm mà con người và vật nuôi có thể ăn trực tiếp và chế biến thực phẩm. Ngoài ra còn có một số loại khác dùng làm thuốc chữa bệnh như dầu trẩu làm thuốc tẩy, dầu ngô, dầu gấc, dầu gan cá làm các nguồn vitamin A, D quan trọng, dầu vừng làm thuốc chữa bỏng, chữa viêm loét rất tốt - Loại nguyên liệu dầu mỡ không phải thực phẩm: gồm các loại nguyên liệu và sản phẩm không thể dùng để ăn được do trong thành phần của chúng ngoài dầu béo ra còn có chứa các chất gây độc, gây màu, mùi, vị không chấp nhận. Do đó đa số chúng được khai thác để lấy dầu dùng với các mục đích khác trong công nghiệp và đời sống, chỉ có một số loại dầu nếu qua tinh chế làm giảm hay làm triệt để thành phần độc hại hay màu sắc, mùi, vị không chấp nhận thì cũng có thể dùng để ăn được như dầu sở, dầu bông, dầu cao su. Vì thế, đôi khi người ta còn gọi cách phân loại này thành hai nhóm là nhóm nguyên liệu (và sản phẩm dầu mỡ) thực phẩm và nhóm nguyên liệu (và sản phẩm dầu mỡ) công nghiệp (hay công nghệ, kỹ nghệ hay kỹ thuật). Trong nhóm thứ hai này người ta còn nhấn mạnh thêm một số loại dầu mỡ mặc dù là thực phẩm nhưng để chế biến công nghiệp thì có lợi hơn rất nhiều so với dùng để ăn như dầu dừa, mỡ bò, mỡ cừu, mỡ cá voi, dầu cá. 5.1.3. Phân loại theo trạng thái vật lý bình thường của dầu mỡ: Tức là xem xét trạng thái của dầu mỡ ở nhiệt độ bình thường (25÷30oC) thì tồn tại dạng lỏng hay đặc: - Nếu dầu mỡ ở thể lỏng thì gọi là dầu, tuyệt đại đa số dầu béo của thực vật bình thường ở thể lỏng, cho nên người ta cũng gọi dầu thực vật là dầu béo hay dầu. Tuy nhiên có ngoại lệ là mỡ cá, mỡ gan cá bình thường ở thể lỏng nên được gọi là dầu cá, dầu gan cá. - Nếu dầu mỡ ở dạng đặc thì gọi là mỡ hay bơ, tuyệt đại đa số chất béo động vật trên cạn bình thường ở thể rắn, cho nên người ta cũng gọi chúng là mỡ hay bơ (mỡ lợn, mỡ bò, bơ sữa bò, bơ sữa cừu ). Tuy nhiên có ngoại lệ là dầu ca cao (dầu thực vật) bình thường ở thể rắn giống như bơ nên gọi là bơ ca cao. 5.1.4. Phân loại dựa vào sự biến đổi của dầu khi tiếp xúc với không khí (sự tạo thành màng keo, màng sơn dầu): Có 3 loại: - Dầu khô: khi tiếp xúc với không khí nhanh chóng tạo thành màng keo bền vững như các loại dầu trẩu, lanh, trám - Dầu nửa khô: khi tiếp xúc với không khí cũng tạo thành màng keo với tốc độ chậm, không bền vững như các loại dầu: vỏ hạt điều, đậu tương, màng tang, 26
28. - Dầu không khô: Khi tiếp xúc với không khí không tạo thành màng keo như phần lớn các dầu mỡ thông dụng. Cách phân loại này được áp dụng khi sử dụng dầu mỡ trong các ngành công nghệ sản xuất sơn, sơn mài, vecni, mực in, chất kết dính 5.1.5. Thành phần cấu trúc của nguyên liệu dầu mỡ: 5.1.5.1. Thành phần cấu trúc của nguyên liệu dầu thực vật: Hạt và quả có dầu là nông sản đứng sau ngũ cốc, sản lượng thế giới hiện nay độ 240 triệu tấn/năm và từ đó khai thác độ 60 triệu tấn dầu. Nước ta có 3 vùng khí hậu: nhiệt đới, cận nhiệt đới và ôn đới núi cao nên các loài cây có dầu rất phong phú, có những loài đã được trồng đại trà từ lâu như lạc, dừa, vừng, đậu tương, trẩu, sở, cao su , một số cây trồng khác đang gây trồng để phát triển như cọ dầu, hướng dương, thầu dầu, đào lộn hột, ca cao Ngoài ra còn có các phế liệu ngũ cốc có dầu như cám gạo, phôi ngô và các loại cây rừng, cây hoang dại có dầu như gạo, đen, sến, vông đồng Hạt dầu có kích thước và hình dạng rất khác nhau, gồm 3 phần chính là: vỏ, phôi và nội nhũ - Vỏ: theo độ bền cơ học có 2 dạng: + Vỏ cứng: dừa, đào lộn hột, trẩu, thầu dầu, đậu tương, bông. + Vỏ mềm: lạc, vừng, ca cao. Trừ vỏ đào lộn hột (điều) là có dầu và nhựa, vỏ cọ dầu là có dầu béo, còn tất cả các loại vỏ có hạt dầu đều cấu tạo chủ yếu từ xenluloza và hemixenluloza có tác dụng bảo vệ phôi và nội nhũ bởi các tác động cơ học, hoá học, vi sinh vật, trùng bọ xâm nhập làm hư hại hạt. Ở một số loại hạt dầu còn có lớp vỏ lụa mỏng bao bọc lấy nội nhũ như lạc, vừng, dừa chúng dễ dàng tách khỏi nhân khi phơi sấy và xát. Trong công nghệ khai thác dầu, vỏ là thành phần vô ích lại có tính hút dầu, tập trung nhiều chất màu (điển hình nhất là nhóm chất polyphenol có màu nâu gây vị chát trong vỏ lụa hạt lạc) nên người ta phải tách bỏ nó. - Phôi hạt: là cơ quan duy trì sinh sản của hạt, từ đó mọc lên rễ phôi và mầm phôi, lá mầm khi gieo, ươm hạt. Ở một số hạt dầu như lạc, đậu tương, phôi có chứa các chất gây chát, đắng, chất khoáng, enzim, nên trong công nghệ khai thác dầu cũng phải tách bỏ nó để bảo đảm chất lượng dầu và khô dầu (cá biệt phôi ngô lại là nơi chứa nhiều dầu béo). - Nội nhũ: còn gọi là nhân hạt, là phần có giá trị nhất của hạt dầu bao gồm các mô chứa các chất dinh dưỡng dự trữ cho hoạt động của hạt khi nẩy mầm và phát triển thành cây non. Thường có thể là phôi nhũ hạt thuộc lớp một lá mầm (dừa, cọ dầu) hoặc là tử diệp khi hạt thuộc lớp hai lá mầm (lạc, đậu tương, hướng dương, thầu dầu, vừng, điều ). Bảng dưới đây cho ta thấy kích thước trung bình của tế bào mô chứa dầu của các loại hạt dầu khác nhau: Bảng 9 Kích thước tế bào - µ Loại hạt Mô chứa dầu Chiều dài Chiều rộng Lạc Tử diệp 78,5 47,6 Thầu dầu Tử diệp 58,4 40,4 Lanh Tử diệp 33,7 13,1 Hướng dương Tử diệp 53,3 30,6 Đậu tương Tử diệp 72,0 24,0 27
29. Bông Tử diệp 30,0 17,3 Qua bảng 9 ta thấy tế bào mô chứa dầu của lạc có kích thước lớn nhất rồi đến đậu tương và thầu dầu, bé nhất là tế bào hạt bông và lanh. Tế bào mô chứa dầu có kích thước càng lớn thì càng dễ bị phá vỡ và khi chịu tác dụng của lực cơ học (nghiền, khuấy trộn khi chưng sấy, ép dầu) để giải phóng dầu ra ở dạng tự do, tức là tính chất công nghệ ép dầu của hạt càng tốt mà điển hình là hạt lạc chẳng hạn. 5.1.5.2. Thành phần cấu trúc của nguyên liệu mỡ động vật: Cũng giống như ở thực vật, mỡ được tích lũy trong tế bào cấu trúc nên mỡ của cơ thể động vật ở các lớp dưới da, các lớp bao bọc hay xen kẽ hệ cơ, gân và dây chằng (cơ vân của thịt, cơ tim, màng bao ngoài các cơ quan bên trong như ruột non, màng tim, lá lách, thận và bàng quan), một lượng lớn chất béo được dự trữ trong gan, não, sữa, trứng mỡ được tách lấy trong các lớp dưới da điển hình nhất là ở lợn và các loài cá voi, còn mỡ được tích luỹ trong khoang bụng thì có ở hầu hết các loài động vật nuôi và đánh bắt. Lượng mỡ tích luỹ được khi vỗ béo gia súc, gia cầm và cá nuôi cũng được tập trung phần lớn ở phần cơ thể này. Nhìn chung lượng mỡ dưới da và trong khoang bụng (còn gọi là mỡ khổ và mỡ phần hay mỡ lá) do tích luỹ với số lượng lớn, tập trung, khổ mỡ dày nên dễ dàng lạng, lóc khỏi súc thịt. Lượng mỡ này cùng với bơ chiếm tỉ trọng khá lớn trong toàn bộ lượng mỡ động vật. Trong một số cơ quan của cá voi như các tuyến, các hạch, trong não có chứa dầu và mỡ dạng cục rắn mà người ta quen gọi là sáp cá voi, mỡ ở phần vai và ức bò cũng gần giống như vậy. Mỡ ở dạng sáp có khẩu vị đặc biệt được nhiều người yêu thích. Mỡ trong gan có tính chất và chức năng đặc biệt để điều phối mọi hoạt động sinh lí, sinh hoá, tiêu hóa và hấp thụ thức ăn của cơ thể. Vì thế mỡ gan (thường gọi là dầu gan) có giá trị thực phẩm và dược phẩm rất cao điển hình là các loại gan ngỗng, gà, lợn, bò, cá mập, cá đuối, cá thu. 5.1.6. Thành phần hoá học của nguyên liệu dầu mỡ: Các hợp chất hoá học có trong nguyên liệu dầu mỡ rất phong phú đại diện cho hầu hết các nhóm hợp chất hữu cơ, chúng bắt nguồn từ một số chất tạo thành do kết quả của quá trình quang họp và quá trình tích lũy thức ăn khi tiêu hóa hấp thụ. Trong các cơ thể trưởng thành, thông qua quá trinh đồng hóa các chất của thức ăn sẽ xảy ra một số quá trình tổng hợp chính và tính ưu việt thuộc về quá trình nào là phụ thuộc vào những nét đặc biệt của hệ tế bào sống, cấu trúc và thành phần nội bào quan của tế bào chất. Đồng thời với quá trình tổng hợp chính để tạo ra những nhóm hợp chất chủ yếu, tất nhiên còn xảy ra các quá trình tổng hợp nên các chất khác. Khi cường độ tổng hợp lipit được tăng cường thì cường độ tổng hợp protein lại giảm và ngược lại. Điều này chứng tỏ giữa hai cấu tử này có mối liên hệ mật thiết với nhau sao cho tổng hàm lượng của chúng trong cơ thể luôn giữ ở mức nhất định. Sự ổn định tương đối về thành phần hóa học các hợp chất có trong nguyên liệu dầu mỡ rõ ràng có một ý nghĩa quan trọng trong quá trình trao đổi chất khi cơ thể sinh sản và sinh trưởng. 5.1.6.1. Lipit. Đây là nhóm hợp chất quyết định giá trị của nguyên liệu và sản phẩm dầu mỡ, bao gồm chất béo và các chất tương tự chất béo. Đa số các chất này có khả năng hòa tan tốt trong các dung môi hữu cơ không có cực như etxăng, hexan, ete dầu hoả, ete etylic, cloroform, benzen, toluen và trên thực tế không tan trong nước. Từ đó dẫn đến khả năng có thể tách chúng ra khỏi hợp chất hữu cơ ở dạng liên kết yếu với lipit hoặc ở dạng tự do 28
30. bằng dung môi thích hợp. Đây là cơ sở của phương pháp khai thác dầu bằng trích ly dung môi. Phần lớn lipit trong dầu lại liên kết hóa học với gluxit và protein, khi dùng biện pháp hòa tan bằng dung môi (trích ly) thì không thể tách chúng ra được. Để tách những lipit liên kết này cần phải sơ bộ phá vỡ phức chất lipit – protein, lipit – gluxit bằng cách nghiền, gia ẩm , gia nhiệt (chưng sấy), khuấy trộn (phương pháp Skipin) bằng cách dùng rượu etylic hoặc axeton. - Lipit đơn giản (este của axit béo): thuộc nhóm này có chất béo (glyxerit) và sáp. - Lipit phức tạp (este của axit béo với các nhóm thay thế): thuộc nhóm này có photpholipit, glucolipit, aminolipit và sulfolipit. - Sản phẩm thuỷ phân lipit đơn giản và phức tạp: thuộc nhóm này có các axit béo, sterol và rượu, hidrocacbon Ngoài tính hoà tan tốt trong những dung môi hữu cơ không có cực, lipit khi tác dụng với kiềm sẽ tạo thành muối của axit béo, tức xà phòng (phản ứng xà phòng hoá). lipit cũng có thể bị thủy phân bởi kiềm, axit hay enzyme lipaza. Phản ứng thuỷ phân axit bằng enzim thường xảy ra trong điều kiện không thuận lợi khi bảo quản nguyên liệu dầu mỡ và khi biến đổi sinh hóa trong hoạt động sống của sinh vật (khi nẩy mầm, sinh trưởng, sinh sản ). Thành phần chủ yếu và có giá trị nhất của lipit là chất béo. Đây là este đầy đủ của rượu 3 chức glyxerin với 3 axit béo nên được gọi là triglixerit. Hợp chất quan trọng nhất của nhóm lipit phức tạp là photpholipit. Cũng do tính dễ thủy phân của lipit cho nên trong thành phần hỗn hợp của nó bao giờ cũng có axit béo tự do và nhóm hợp chất không bị xà phòng hóa bởi kiềm. Những chất không bị xà phòng hóa bao gồm các sterol, tecpen, hidrocacbon, rượu bậc cao, carotenoit Ngoài ra còn có các sắc tố hòa tan trong dầu mỡ và các dẫn xuất cũng như sản phẩm thủy phân của chúng. 5.1.6.2. Axit béo: Trong quá trình tổng hợp chất béo tại các tế bào, bao giờ cũng tạo thành một hỗn hợp các axit béo, về phương diện cấu tạo chúng gần giống nhau để rồi kết hợp với glyxerin hình thành nên triglyxerit hỗn hợp với dạng như sau: CH3 CH3 H O C C3H6 CH H C O C R1 CH CH CH 2 O 3 3 3 HC O C R2 H C O C R 2 3 HO O Cholesterol C27H46 O Ở đây R1, R2, R3 là các gốc axit béo. Hiện nay người ta đã biết có hơn 100 loại dầu mỡ khác nhau, tuy nhiên số loại axit béo lại không nhiều. Các axit béo: stearic, panmitic, butyric, oleic, linoleic có trong phần lớn các loại dầu mỡ. Trừ một số loại dầu, đa số trong triglyxerit chỉ được hình thành từ một vài loại axit béo đặc trưng cho dầu mỡ: Ví dụ: axit miristic có trong dầu nhân cọ, axit lauric có trong dầu dừa, axit oleic có trong dầu lạc, axit panmitic có trong mỡ lợn, mỡ bò, axit rixinic có trong dầu thầu dầu, axit elaostearic có nhiều trong dầu trẩu 29
31. Có hai nhóm axit béo: nhóm no và nhóm không no, axit béo không no có công thức chung là CnH2nO2 (kí hiệu là Cn:O). Đối với axit béo không no, tuỳ thuộc vào độ không no mà ta có: Loại một nối đôi: công thức chung CnH2n-2O2 – kí hiệu là Cn:1 Loại hai nối đôi: công thức chung CnH2n-4O2 – kí hiệu là Cn:2 Loại ba nối đôi: công thức chung CnH2n-6O2 – kí hiệu là Cn:3 Loại bốn nối đôi: công thức chung CnH2n-8O2 – kí hiệu là Cn:4 Trong tự nhiên chỉ gặp các axit béo có số cacbon là chẵn từ 2 ÷ 30 (n = 2 ÷ 30) nhưng phổ biến nhất là loại axit béo có n = 16 và n = 18 Bảng dưói đây cho thấy các loại axit béo phổ biến có trong các loại dầu mỡ: Bảng 10 Số nguyên tử Trọng lượng phân Kí Tên axit Có trong loại dầu mỡ cacbon tử hiệu Axit béo không no CnH2nO2 Axetic 2 60 C :0 2 có trong hầu hết các loại dầu Butyric 4 88 C :0 4 mỡ Caproic 6 116 C6:0 Caprilic 8 144 C8:0 dầu dừa, nhân cọ Capric 10 172 C10:0 dầu dừa, nhân cọ, bơ Lauric dầu dừa, nhân cọ, bơ, dầu cá 12 200 C :0 12 voi Miristic 14 228 C14:0 dầu dừa, nhân cọ, mỡ bò, bơ Panmitic 16 256 C16:0 đậu tương, cùi cọ, bơ cacao, bơ Stearic 18 284 C18:0 mỡ bò, mỡ lợn Arachidic 20 312 C20:0 dầu lạc Behenic 22 340 C22:0 họ hoa thập tự Linoxeric 24 368 C24:0 dầu lạc Xerotic 26 396 C :0 26 Montanic 28 424 C :0 28 phổ biến trong dầu thực vật Melixic 30 452 C30:0 Axit béo không no CnH2n-2O2 Crotonic 4 86 C4:1 Tiglinic 6 114 C6:1 dầu hạt cải Licopodinic 16 254 C16:1 Oleic 18 282 C18:1 Petrogenic 18 282 C18:1 hầu hết các loại dầu mỡ Cruxic 22 338 C22:1 Physeteric 14 226 C14:1 dầu mỡ cá voi Axit béo không no CnH2n-4O2 Linoleic phổ biến trong dầu khô và nửa 18 280 C :2 18 khô Axit béo không no CnH2n-6O2 30
32. Linolenic 18 278 C :3 18 phổ biến trong dầu khô Elaostearic 18 278 C18:3 Axit béo không no CnH2n-8O2 Parinaric 18 276 C18:4 dầu cá trích Trong dầu cá người ta còn tìm thấy các axit béo không no dạng CnH2n-10O2 (dạng 5 nối đôi) và dạng CnH2n-12O2 (dạng 6 nối đôi) với n = 22, 24, 26, 28. Trong đó đáng chú ý nhất là axit clupadonic C22H34O2 (C22:5) với công thức cấu tạo là: CH3 – CH2 – CH = CH – (CH2)2 – CH = CH – CH2 – CH = CH – (CH2)2 – CH = CH – (CH2)2 – CH = CH – (CH2)2 – COOH Đây là thành phần chủ yếu làm cho dầu cá sản sinh mùi thối (nếu dùng tay xát mạnh vào axit này sẽ có mùi thối của dầu cá), có nhiều nhất trong cá nhám. Tính chất vật lý và hóa học của các axit béo (và do đó của dầu mỡ) là do số nguyên tử cacbon và số nối đôi trong phân tử của chúng quyết định. Các axit béo no nói chung bền vững với các tác nhân vật lý và hoá học. Tính chất quan trọng nhất của các axit béo không no là tính oxi hóa tại các vị trí nối đôi bởi các tác nhân khác nhau, chẳng hạn: + Nếu tác nhân là hidro (ở áp suất cao và xúc tác thích hợp) sẽ làm bão hoà (no hoá) các nối đôi theo các mức độ khác nhau. Đây là phản ứng cơ bản để sản xuất dầu hidro hóa (mỡ nhân tạo) nhằm biến dầu lỏng giá trị thấp (chứa axit béo không no) thành mỡ đặc giá trị cao hơn (thành axit béo no). + Nếu tác nhân là oxy nguyên tử, ozôn, nước, kim loại hoạt động với sự xúc tác của ánh sáng, nhiệt độ, của enzyme oxy hóa - khử lypooxydaza sinh ra các peroxit, chẳng hạn: H 2 Lipooxydaza H H R C C C (CH2)n C OH + O2 R CH2 C C (CH2)n C OH H H O O O O Peroxit là sản phẩm trung gian của sự oxy hóa các axit béo không no khi bị phân hủy, các peroxit tạo thành oxit và oxy tự do, từ đó sinh ra ozon và hidroperoxit (H2O2). H H H H R CH2 C C (CH2)n C OH R CH2 C C (CH2)n C OH + O3 + H2O2 O O O O O Sự tạo ra ozon có thể xảy ra dưới ánh sáng cực tím. Do vậy ở điều kiện thường sự ôi hóa là do có sự tạo nên ozon trong không khí, ozon sẽ lại oxy hóa các phân tử axit không no để tạo thành ozonit. H2 H2 H H R C C C (CH2)n C OH + O3 R C C C (CH2)n C OH H H O O O O O Ozonit là hợp chất không bền, dễ bị thuỷ phân để tạo nên các andehyt H2 H H R C C C (CH2)n C OH ++H2O R CH2 C H H C (CH2)n C OH O O O O O O O Các andehyt lại bị oxy hoá tiếp tục thành các axit mono và dicacboxylic tương ứng: 31
33. R CH2 C H + H C (CH2)n C OH + O2 R CH2 C OH + HO C (CH2)n C OH O O O O O O Trong quá trình dầu mỡ bị ôi, các peroxit và oxit cũng tạo thành các oxy axit : H2 H H H2 H H R C C C (CH2)n C OH ++H2O R C C C (CH2)n C OH 1/2O2 O O O OH OH O H2 H H H2 H H R C C C (CH2)n C OH + H2O R C C C (CH2)n C OH O O OH OH O Đồng thời với sự tạo thành các sản phẩm oxy hóa, trong dầu mỡ còn có thể xảy ra sự polyme hóa với các mức độ khác nhau (tính chất không khô, nửa khô hay khô của dầu mỡ) Những sản phẩm tạo thành do quá trình thuỷ phân và oxy hóa như trên làm cho dầu mỡ có mùi vị khó chịu, chua, hắc, đắng và có thể bị hư hỏng hoàn toàn. Vì thế trong công nghệ người ta tinh chế dầu thô hay dầu kém phẩm chất (do bảo quản, do sử dụng nhiều lần) bằng cách loại bỏ axit tự do (trung hòa bởi kiềm) để nâng cao, phẩm chất của dầu mỡ, kéo dài thời gian bảo quản. 5.1.6.3. Triglyxerit và dầu mỡ: Dầu mỡ là hỗn hợp triglyxerit và các chất tương tự glyxerit song thành phần chủ yếu là triglyxerit Tính chất dầu mỡ được quyết định bởi vị trí các gốc axit đính vào glyxerit và số loại axit đó cũng như tính chất của chúng. Cấu tạo hóa học các loại dầu mỡ khá phức tạp nhưng phần lớn chúng chỉ được tạo thành từ 5 ÷ 8 loại axit béo khác nhau. Số loại triglyxerit có thể có được theo số loại axit béo cấu tạo nên chúng được tính theo công thức: 3 + 2 n = a a trong đó: n là số loại triglyxerit có thể có 2 a là số loại axit béo cấu tạo nên triglyxerit. (Ví dụ: nếu số loại axit béo có trong dầu mỡ là 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 thì số triglyxerit có thể có tương ứng là: 1, 6, 18, 40, 75, 126, 196, 285, 405, 550). Trong dầu mỡ cũng có thể có triglyxerit đơn giản (3 axit béo cùng loại) nhưng với số lượng không đáng kể. Một số dầu mỡ có thành phần axit béo chủ đạo như: dầu ve – 50% axit rixinic, dầu trẩu – 85% axit elaostearic, dầu oliu, dầu lạc – 50% axit oleic, dầu não cá voi – 60% axit physeteric. Khối lượng riêng dầu mỡ trong khoảng 900 ÷ 980 kg/m3. Hệ số khúc xạ hay chỉ số chiết quang là một đại lượng đặc trưng cho mỗi loại dầu mỡ, ở phần lớn các loại dầu mỡ chỉ số này 15 = 1.44 ÷1.48 . Dầu mỡ chứa axit béo không no bao nD giờ cũng có hệ số khúc xạ cao hơn loại dầu mỡ chứa nhiều axit béo no. Nhiệt độ đông đặc của đa số các loại dầu ở dưới 0oC của các loại mỡ trong khoảng 25 ÷ 40oC. Dầu mỡ còn có tính hòa tan các chất khí, hấp thụ các chất dễ bay hơi. Ở nhiệt độ bình thưòng 100 ml dầu có thể hoà tan được 0.9 ÷ 1.1 ml không khí hoặc 4 ÷ 8 ml CO2. Vì thế trong công nghệ chế biến, người ta phải bài khí cho dầu mỡ bằng cách sử dụng chân không hoặc sấy ở nhiệt độ cao. Ngoài ra phải kể đến việc sử dụng một số loại mỡ như mỡ lợn, mỡ 32
34. cá voi làm tác nhân hấp thụ để thu nhận một số tinh dầu quí, hàm lượng nhỏ ở hoa hồng, hoa nhài. Dầu mỡ hòa tan các chất thuộc nhóm lipit như axit béo tự do, các hợp chất của axit béo, photpholipit, rượu, hidrocacbon, carotenoit, sterol, tocoferol Do có trọng lượng phân tử lớn nên các triglyxerit hầu như không bị bay hơi thậm chí trong điều kiện chân không cao và đây là cơ sở kỹ thuật của các biện pháp tinh chế dầu mỡ có sử dụng chân không và sấy ở nhiệt độ cao ( tách ẩm, bài khí, tẩy màu, khử mùi). Ở nhiệt độ 240 ÷ 250oC thì đa số các triglyxerit mới bị nhiệt phân tạo thành các sản phẩm bay hơi có mùi đặc biệt (mùi dầu mỡ cháy) và trong điều kiện có đầy đủ oxy sẽ bắt cháy tạo thành ngọn lửa - thời điểm đó chính là nhiệt độ bắt cháy của các loại dầu mỡ. Trong chế biến thực phẩm và công nghệ người ta rất chú ý đến nhiệt độ bắt cháy của dầu mỡ đến hạn định khoảng nhiệt độ sử dụng an toàn dầu mỡ, chống cháy nổ. Những tính chất hóa học của dầu mỡ được thể hiện cụ thể qua các chỉ số hóa học phục vụ cho mục đích thu nhận, bảo quản, chế biến, quản lý chất lượng nguyên liệu và sản phẩm dầu mỡ, phương huớng sử dụng dầu mỡ. Chỉ số axit là số mg KOH cần thiết để trung hòa hết axit béo tự do có trong 1 g dầu mỡ. Nếu một loại nguyên liệu hay sản phẩm dầu mỡ nào đó càng nhiều axit béo tự do (hạt dầu còn non, bị khuyết tật, dầu mỡ sử dụng nhiều lần ) thì chất lượng của nó càng kém. Như vậy chỉ số axit đặc trưng cho chất lượng của nguyên liệu và sản phẩm dầu mỡ. Với các loại dầu mỡ thực phẩm chỉ số axit không được vượt quá 2.25, nếu vượt quá mức an toàn này, cần phải tinh chế để hạ thấp chỉ số axit bằng biện pháp trung hòa bởi kiềm và khi đó chỉ số này được dùng làm cơ sở tính toán lượng kiềm cần thiết để trung hòa. Chỉ số xà phòng là số mg KOH cần thiết để trung hòa hết axit béo tự do và xà phòng hóa hết este có trong 1 gam dầu mỡ. Từ chỉ số này cho phép tính trọng lượng phân tử trung bình của một số axit béo và triglyxerit có trong dầu mỡ cũng như tính toán được lượng kiềm cấn thiết để xà phòng hóa khi đem dầu mỡ đó sản xuất xà phòng và các chất tẩy rửa. Chỉ số este là số mg KOH cần thiết để xà phòng hóa hết các este có trong 1 g dầu mỡ. Thường chỉ số này được tính bằng hiệu số giữa chỉ số xà phòng và chỉ số axit. Trường hợp dầu mỡ có chỉ số axit nhỏ không đáng kể hoặc dầu mỡ trung tính thì chỉ số este sẽ trùng với chỉ số xà phòng. Chỉ số Iốt là số gam Iốt có thể kết hợp được với 100 gam dầu mỡ (nhằm làm bảo hoà các nối đôi của các axit béo không no trong dầu mỡ) chỉ số này không chỉ đặc trưng cho thành phần hóa học mà còn nói lên đặc tính hóa học (tính không no) của dầu mỡ. Vì thế chỉ số này có ý nghĩa rất lớn trong một số ngành chế biến và sử dụng dầu mỡ, chẳng hạn: Trong công nghệ sản xuất dầu hidro hóa (để sản xuất bơ, mỡ nhân tạo), chỉ số Iốt sẽ giúp ta quyết định mức độ hidro hóa (no hóa) khi dự định sản xuất các sản phẩm bơ, mỡ nhân tạo khác nhau có tính chất cần thiết về độ rắn, nhiệt độ nóng chảy, độ xốp Trong công nghệ sơn, vecni, sơn dầu, thông qua chỉ số Iốt ta biết được dầu thuộc nhóm khô, không khô hay nửa khô. Như ta đã biết, do tính chất của các axit béo không no, nhất là C C C C các axit béo không no có nối đôi kết hợp (kiểu ) dễ bị oxy hóa và trùng hợp tạo thành màng keo polyme (điển hình là dầu trẩu). Mức độ tạo thành màng keo này hoàn toàn do hàm lượng và tính chất các axit béo không no quyết định và người ta gọi là tính chất khô của nó. + Nếu dầu mỡ có chỉ số Iốt dưới 85 thì thuộc loại không khô + Nếu dầu mỡ có chỉ số Iốt 85 ÷ 130 thì thuộc loại nửa khô + Nếu dầu mỡ có chỉ số Iốt 130 ÷ 246 thì thuộc loại khô và khô nhanh. 33
35. Chỉ số peroxit là số gam Iốt được giải phóng khi cho dung dich KI tác dụng với 100 gam dầu mỡ nhờ tác dụng của peroxit có trong đó H2 H H H2 H H R C C C (CH2)nC OH + 2KI + 2CH3COOH R C C C (CH2)nC OH + 2CH3COOK ++H2O I2 O O O O O Các peroxit hình thành trong quá trình oxy hóa gây hư hỏng dầu. Do đó chỉ số peroxit đặc trưng cho mức độ hư hỏng dầu mỡ do bị oxy hóa (dầu mỡ bị ôi khét). Ngoài ra, trong công tác nghiên cứu khoa học về chất béo, người ta còn đưa ra một số chỉ số khác như chỉ số Reisl – Meisl, chỉ số polens, chỉ số gener, chỉ số rodan, chỉ số axetyl để định tính và định lượng một số thành phần axit béo riêng biệt có trong dầu mỡ và nguyên liệu dầu mỡ. 5.1.6.4. Sáp: Rất phổ biến trong hạt dầu với tỉ lệ nhỏ 2.5 ÷ 3% chúng thường ở trên lớp vỏ, có tác dụng bảo vệ hạt khỏi bị tác động va chạm, ẩm, khô nóng, enzyme, vi sinh vật xâm nhập. Về mặt hóa học, sáp thuộc nhóm lipit đơn giản – là este của các axit béo phân tử lượng lớn với rượu phân tử lượng lớn bậc 1(ít khi bậc 2) có số nguyên tử cacbon trong mạch lớn hơn 19. H2 O R1 C O C R2 Ở đây R1 là gốc rượu, R2 là gốc axit béo. Trong thành phần của sáp thường gặp các loại axit béo sau đây: stearic, oleic, xenotic, montanic.Trong sáp còn có lẫn một số tạp chất như parafin, các dẫn xuất carotenoit tự nhiên làm cho sáp có màu đặc trưng. Sáp rất bền hóa học, hầu như không bị thủy phân và este hóa bởi kiềm mạnh, enzyme, không được tiêu hóa trong cơ thể động vật. Khi tinh luyện dầu thô, bằng các biện pháp hóa học không thể loại bỏ được sáp. Bình thường, sáp được kết tinh thành những tinh thể rất nhỏ trong dầu lỏng và không bị lắng trong thời gian dài làm giảm giá trị cảm quan của dầu. Để tách sáp, người ta dùng biện pháp ủ dầu ở nhiệt độ thấp 7 ÷ 10oC để những tinh thể sáp kết lắng lại thành hạt lớn rồi tách chúng ra. 5.1.6.5. Lipit phức tạp: a) Photpho lipit (photphatit): là loại hợp chất hữu cơ có photpho có trong hầu hết các loại hạt dầu, mô mỡ, đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành màng tế bào, trao đổi axit béo trong tế bào và tạo thành các hợp chất với protein (lipoproteit). Về mặt cấu tạo, các photphatit là các glyxeryl được thay thế 1, 2 gốc axit béo bởi 1, 2 gốc axit photphoric cùng với nhóm thế X nào đó, thường gặp nhất là các photphatit có 1 gốc axit photphoric vói nhóm thế X với công thức tổng quát như sau: H2C OCHOR1 HC OCOR 2 OH CH2 O P O O X Nếu X là hidro thì photphatit sẽ là axit photphatit, trong hạt dầu thường tồn tại ở dạng muối kim loại (vi lượng). H3C H2 H3C N C CH3 H C Nếu X là rượu amin colin 3 OH thì photphatit là lexitin. H2 Nếu X là etanolamin H3C C NH2 thì photphatit là xephalin 34
36. H H3C C COOH Nếu X là serin NH2 thì photphatit là photphatidilserin. Nếu X là inozit C6H6(OH)6 thì photphatit là inozitolphotphatit Trong đó lexitin và xephatin là hai loại photphatit thường gặp nhất. Trong nguyên liệu dầu mỏ, photphatit chủ yếu nằm trong tướng không béo, một phần ở dạng tự do và một phần nằm dạng liên kết với protein và gluxit. Trong tế bào, photphatit ở dạng tự do và nhưng có xu hướng liên kết với lipit và gluxit. Thông thường phức chất photpholipoproteit dễ bị phá hủy khi protein bị biến tính và khó khai thác dầu mỡ bằng trích ly dung môi. Photphatit tan mạnh trong hầu hết các dung môi hữu cơ như etxăng, hexan, ete, benzen, cloroform, ít tan trong rượu etylic và hầu như không tan trong axetol và metylaxetat. Mối nối của phân tử photphatit dễ dàng bị thủy phân bởi các tác nhân kiềm, axit, enzim photpholypza với mức độ phụ thuộc vào phần không béo (ưa nước) của gốc photphat. Photphatit có tính chất của một chất keo háo nước và đóng vai trò quan trọng trong việc trao đổi chất của tế bào. Do đặc tính chưa bão hòa ở gốc photphat của gốc photphatit làm cho chúng khi bị oxy hóa kéo theo khả năng chuyển vận oxy. Ở chất béo lại không có khả năng này vì chúng không tan trong nước và trong dịch bào. Vì vậy chất béo trong tế bào khi bị oxy hoá phải trải qua giai đoạn kết hợp với các hợp chất photpho tức là bước trung gian tạo thành photphatit. Cũng do tính chất dễ bị oxy hóa nên photphatit được coi là chất chống oxy hóa vốn có của dầu mỡ. Thành phần axit béo của photphatit cũng khác với glyxerit ở chỗ axit béo chủ đạo của photphatit là axit béo no panmitic và một lượng nhỏ axit béo có ít nối đôi với số nguyên tử cacbon là 20, 22. Trong công nghệ tinh chế dầu mỡ có thể tách photphatit ra khỏi dầu thô bằng biện pháp thuỷ hóa(hidrat hoá) - tức là xử lí dầu thô với một lượng nước hay dung dịch điện giải (muối, kiềm, axit, tanin). Lúc đó photphatit sẽ kết hợp với nước mất khả năng hoà tan trong dầu để kết tủa thành cặn dầu (cặn photphatit, cặn thủy hóa). Tuy nhiên biện pháp này không có khả năng kết tủa được axit photphatit và inozitphotphatit, chúng được gọi là các photphatit không bị thủy hoá. Photphatit dạng tự do sau khi tách khỏi dầu thô lại rất dễ dàng bị oxy hoá chuyển từ màu trắng hoặc vàng nhạt sang vàng hoặc đen sẫm. Chúng nhanh chóng bị hư hỏng (chua, thối). Photphatit có giá trị thực phẩm cao làm chất nhũ tương hóa quan trọng khi sản xuất bánh kẹo, bánh mì, bơ nhân tạo, làm thức ăn gia súc. Cần chú ý là chỉ đối với một số loại nguyên liệu hạt dầu và dầu thực phẩm như lạc, đậu tương, hướng dương mới có khả năng (hàm lượng) thu hồi photphatit thực phẩm. Bảng dưới đây cho biết hàm lượng photphatit trong một số loại hạt dầu điển hình. Bảng 11 – Hàm lượng photphatit (tính theo % lexitin) so với khối lượng tuyệt đối của hạt Tên hạt Hàm lượng photphatit - % Đậu tương 1.6 ÷ 2.5 Nhân hạt bông 1.2 ÷ 1.8 Thầu dầu 0.25 ÷ 0.3 Lanh 0.5 ÷ 0.7 Nhân hạt hướng dương 0.5 ÷ 0.8 Lạc 0.6 ÷ 0.7 Bảng 12 –Hàm lượng photphatit trong dầu theo phương pháp khai thác 35