Chế biến thực phẩm đại cương

     Khoa Nông Nghiệp & TNTN     Chế Biến Thực Phẩm Đại Cương              Tác giả: Trần Xuân Hiển            Biên mục: sdms        Chương 1: THÀNH PHẦN VÀ GIÁ TRỊ CỦA THỰC PHẨM Thành phần hóa học của thực phẩm bao gồm: nước, protein, glucid, lipid, acid hữu cơ, vitamin, khoáng chất, enzym và một số thành phần khác. Thành phần hóa học của thực phẩm không những ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng mà còn quyết định cả tính chất lý học, hóa học và sinh học của thực phẩm. 1.1 Nước 1. Vai trò và tác dụng của nước trong đời sống và sản xuất thực phẩm Nước có vai trò rất quan trọng đối với sự sống. Nước là hợp phần chính chiếm tới 60% cơ thể người và cũng là hợp phần phong phú nhất trong các loại thực phẩm ở trạng thái tự nhiên trừ ngũ cốc. Nước tham gia vào phản ứng quang hợp của cây xanh để tạo nên các chất hữu cơ trên trái đất.    to      6CO2 + 6H2O  ------------>  C6H12O6 + 6CO2    Trong cơ thể người và động vật, nhờ nước mà các phản ứng thủy phân mới tiến hành được. Hầu như tất cả các loại thực phẩm đều chứa nước, nhưng hàm lượng nước trong thực phẩm khác nhau rất nhiều, có loại thực phẩm chứa nhiều nước, có loại thực phẩm chứa ít nước. Bảng 1.1: Hàm lượng nước trong một số thực phẩm Loại thực phẩm  Tỷ lệ, %   Chứa nhiều nước  - Rau quả tươi- Thịt, cá tươi- Trứng- Sữa tươi  75 – 9562 – 6870 – 7287 - 90   Chứa ít nước  - Trà, thuốc lá- Đậu nành, phộng, mè- Sữa bột- Đường- Mỡ nước  11 - 135 – 8< 2,500,050,03   (Thương phẩm và hàng thực phẩm, Nguyễn Thị Tuyết) Nước là nguyên liệu cần thiết không thể thiếu được đối với công nghiệp hóa học và công nghiệp thực phẩm. Nước dùng để nhào rửa nguyên vật liệu, vận chuyển và xử lý nguyên liệu, để chế tạo sản phẩm và xử lý sản phẩm lần cuối. Nước còn dùng để liên kết các nguyên liệu và các chất trong sản phẩm. Nước là thành phần cơ bản của một số sản phẩm như bia, nước giải khát… Nước tham gia trực tiếp vào các phản ứng hóa học và trở thành thành phần của thực phẩm. Nước làm tăng cường các quá trình sinh học như hô hấp, nẩy mầm, lên men… Nước làm tăng chất lượng cũng như làm tăng giá trị cảm quan của thực phẩm. Các tính chất cảm quan như độ bóng, độ mịn, dai, dẻo và dẹp của nhiều sản phẩm phụ thuộc vào sự có mặt của nước. Nước còn dùng để đốt nóng và làm lạnh các động cơ trong nồi hơi và trong các máy ép thủy lực. 2. Hàm lượng và trạng thái của nước trong sản phẩm thực phẩm. Dựa vào hàm lượng nước có thể chia các sản phẩm thực phẩm thành 3 nhóm: Nhóm các sản phẩm thực phẩm có hàm lượng nước cao (trên 40%) Nhóm các sản phẩm thực phẩm có hàm lượng nước trung bình (10 – 40%) Nhóm các sản phẩm thực phẩm có hàm lượng nước thấp ( dưới 10%) Trong các sản phẩm thực phẩm nước thường ở dưới 2 dạng: nước tự do và nước liên kết. Nước tự do là chất lỏng giữa các mixen. Có trong dịch tế bào, hòa tan các chất hữu cơ và vô cơ, tham gia vào quá trình biến đổi sinh hóa, dễ bay hơi khi phơi sấy. Vì vậy, thực phẩm nào chứa nhiều nước tự do càng dễ hư hỏng, khó bảo quản. Nước tự do có tất cả các tính chất của nước nguyên chất. Nước liên kết được hấp thụ bền vững trên bề mặt các mixen và thường tồn tại dưới một áp suất đáng kể do trường lực phân tử quyết định, là nước không tách tách ra khỏi thực phẩm, không tham gia vào quá trình sinh hóa và quá trình vi sinh vật nên loại nước này không gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng thực phẩm. Tùy mức độ liên kết, dạng nước này lại chia ra làm 3 loại: Nước liên kết hóa học Nước liên kết hấp thụ Nước liên kết mao quản 3. Hoạt độ của nước Trong một dung dịch hay một thực phẩm một phần bề mặt thoáng bị các phân tử của chất hòa tan hydrat hóa chiếm giữ, nên số phân tử dung môi thoát ra trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị diện tích bề mặt sẽ nhỏ hơn so với dung môi nguyên chất, đo đó có cân bằng: Dung dịch  <------   Hơi    ------->     được thiết lập ở áp suất nhỏ hơn so với dung môi nguyên chất. Tỷ số áp suất hơi của dung dịch và dung môi được gọi là haọt độ nước và được ký hiệu là aw:
Áp suất hơi sẽ không bị giảm khi dung dịch hay thực phẩm có chứa các chất không hòa tan. Hoạt độ nước là hàm số của độ ẩm, thành phần hóa học và cấu trúc của sản phẩm thực phẩm. aw trước tiên có liên quan đến tổng số nước ở trong sản phẩm. Sản phẩm có hàm ẩm cao thường chứa nhiều nước tự do, do đó có hoạt độ nước cao. aw có thể bị giảm đi không chỉ bằng cách tách nước đi mà còn bằng cách thêm các chất hòa tan khác nhau vào sản phẩm để làm cho hàm lượng nước liên kết tăng lên. aw không chỉ phụ thuộc vào thành phần hóa hcọ mà còn vào trạng thái vật lý cảu sản phẩm. Protein và tinh bột thường giữ một lượng nước nhiều hơn các lipid và các chất kết tinh (ví dụ, các đường) 4. Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến tính chất biến đổi và chất lượng của các sản phẩm thực phẩm. Cường độ hư hỏng của dạng sản phẩm này hay sản phẩm khác là do một loạt các yếu tố bên trong và bên ngoài mà trước hết là do hoạt độ nước của sản phẩm quyết định. Nhìn chung với các sản phẩm có hoạt độ nước cao thì quá trình sinh học chiếm ưu thế. Tuy nhiên, trong sản phẩm có hàm lượng lipid nhiều thì ngay cả khi có aw cao thì quá trình phi sinh học (oxy hóa vẫn trội hơn). Đối với những sản phẩm có hàm ẩm thấp và trung bình thì các quá trình phi sinh học như sự oxy hóa và sự sậm màu rất thường xảy ra. Tốc độ của các quá trình này phụ thuộc rất mạnh vào hoạt độ nước. 5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến cấu trúc và trạng thái của sản phẩm thực phẩm. Rau quả tươi chứa nhiều nước nên thường có độ căng, độ bóng và độ giòn nhất địnhững, khác với rau quả khi bị héo thì teo lại do mất nước. Áp suất thủy tĩnh này gọi là áp suất trương và thường tạo ra một độ căng nào đó đối với tế bào và do đó làm tăng kích thước tế bào. Nước làm biến tính protein là phá hủy hoàn toàn các có thể bậc cao, tạo ra một sự biến đổi sâu sắc về lượng khiến cho protein khác với các chất khác. Nhờ biến tính mà sau đó các phân tử protein tương tác với nhau tạo ra một mạng lưới có trật tự gọi là gel, nghĩa là tạo ra một có thể mới cho những thực phẩm kiểu như phomat, giò…Nước còn ảnh hưởng đến khả năng tạo như tương và khả năng tạo bọt của protein do đó tạo ra một trạng thái cũng như một kết cấu đặc trưng của nhiều sản phẩm thực phẩm chứ protein. Nước còn là chất hóa dẻo của tinh bột do đó mà tinh bột tạo ra độ dai, dẻo, độ đục, độ trong, tạo màng, tạo sợi … cho nhiều sản phẩm thực phẩm. Trong cơ thể người và động vật nhờ nước mà các phản ứng thủy phân thức ăn mới tiến hành được. Nước là nguyên liệu cần thiết không thể thiếu được đối với công nghiệp hóa học và công nghệ thực phẩm. 1.2 Protein 1. Thành phần và cấu tạo của protein Tất cả các protein đều chứa các nguyên tố C, H, O, N. Một số còn chứa một lượng nhỏ S. Tỉ lệ phần trăm khối lượng các nguyên tố này trong phân tử protein:  C      50 – 55%  H      6.5 – 7.3%         O      21 – 24%  N      15 – 18%  S      0– 0.24%   Ngoài các nguyên tố trên, một số protein còn chứa một lượng rất nhỏ các nguyên tố khác như: P, Fe, Zn, Cu, Mn, Ca … Acid amin là cấu tử cơ bản của protein, hay nói cách khác những hợp chất hữu cơ mạch thẳng hoặc mạch vòng trong phân tử có chứa ít nhất một nhóm amin (-NH2) và một nhóm carboxyl (-COOH). Công thức tổng quát của a acid amin:
Các acid amin mà cơ thể không tổng hợp được phải lấy từ thức ăn thực vật gọi là acid amin không thay thế (cần thiết). Với người có 8 acid amin cần thiết: Valin, Isoleucin, Lysin, Methionin, Treonin, Phenylalanin và Tryptophan. Ở trẻ em đang lớn và gia cầm còn có thêm Histidin, Arginin. Cứ 1g protein cung cấp cho cơ thể 4,10 Kcal 2. Phân loại protein theo thành phần hoá học Protein đơn giản: Trong thành phần chỉ chứa các acid amin như Albumin, Globulin, Prolamin, Glutelin. Protein phức tạp: Ngoài acid amin ra, trong phân tử của chúng còn chứa các hợp chất khác như acid nucleic, glucid, lipid… Các hợp chất này còn gọi là nhóm ngoại. Do protein kết hợp với nhóm ngoại, phần protein trong phân tử protein phức tạp gọi là apoprotein như Nucleoprotein, Chromoprotein, Lipoprotein Glucoprotein và Mucoprotein, Phosphoprotein 3. Tính chất lý hóa cơ bản của protein Đa số các phân tử protein có khả năng hòa tan trong nước, sự hòa tan này liên quan đến khả năng hydrat hóa phân tử protein. Bất kỳ một yếu tố nào phá hủy được sự hydrat hóa sẽ làm giảm được tính hòa tan của protein và kết tủa nó. Dưới tác dụng của các tác nhân lý hóa, các phân tử protein bị biến tính, không có khả năng hòa tan trở lại. Sự biến tính protein là sự phá vỡ cấu trúc đặc hiệu của chúng, do đó các tính chất lý hóa, các chức năng sinh học bị phá hủy. Protein mang tính lưỡng tính, nó có thể mang điện tích dương hay âm là tùy thuộc vào số góc acid amin mang tính kiềm hay acid. Khi nhóm -NH2 và nhóm -COOH trong phân tử protein bằng nhau thì phân tử protein không tích điện, gọi đó là điểm đẳng điện của protein, tại đây nó dễ kết tủa nhất. 4. Vai trò sinh học của protein. Protein là thành phần không thể thiếu được của tất cả các cơ thể sống. Protein là nền tản về có thể và chức năng của cơ thể sinh vật. Dưới đây là một số chức năng quan trọng của protein: Xúc tác Vận tải Chuyển động Bảo vệ Truyền xung thần kinh Điều hòa Kiến tạo chống đỡ cơ học Dự trữ dinh dưỡng .5. Vai trò và giá trị của protid trong dinh dưỡng Protein là hợp phần chủ yếu quyết định toàn bộ các đặc trưng của khẩu phần thức ăn. Khi thiếu protein trong chế độ ăn hàng ngày sẽ dẫn đến nhiều biểu hiện xấu cho sức khỏe như suy dinh dưỡng, sút cân mau, chậm lớn đối với trẻ em, giảm khả năng miễn dịch, khả năng chống đở của cơ thể đối với một số bệnh, sẽ gây ảnh hưởng xấu đến hoạt động bình thường của nhiều cơ quan chức năng như gan, tuyến nội tiết và hệ thần kinh, sẽ làm thay đổi thành phần hóa học và cấu tạo hình thái của xương (lượng calci giảm, lượng magie tăng cao). Do đó mức protein cao chất lượng tốt (protein chứa đủ các acid amin không thay thế) là cần thiết trong khẩu phần ăn cho mọi lứa tuổi. Protein là thành phần nguyên sinh chất của tế bào Protein tham gia cân bằng năng lượng của cơ thể Protein là chất kích thích ngon miệng .6. Hàm lượng protein trong các nông sản phẩm chính Thức ăn cung cấp protein cho người gồm 2 nhóm lớn: Nguồn thức ăn động vật (thịt, cá, trứng, sữa ...), nguồn thức ăn thực vật (gạo, khoai tây, bánh mì, một số loại rau, đậu ..). Thức ăn nguồn gốc động vật có chứa hàm lượng protein nhiều hơn thức ăn nguồn gốc thực vật trừ một số loại đậu. Bảng 1.2: Hàm lượng của protein trong một số thực phẩm, % Loại thực phẩm  Hàm lượng  Loại thực phẩm  Hàm lượng   Thịt lợn nạc Thịt gà Thịt bò Bột mì loại 1 Cá lóc (quả)  19 20,3 – 22,4 18 – 21 11 18,2  Cá diếc Trứng vịt Đậu nành Đậu Hà lan Sữa đặc có đường  17,7 13 34 6,5 8,1   (Thương phẩm hàng thực phẩm, Nguyễn Thị Tuyết) Protein là hợp phần chủ yếu, quyết định toàn bộ các đặc trưng của khẩu phần thức ăn. Chỉ trên nền tảng per cao thì tính chất sinh học của các cấu tử khác mới thể hiện đầy đủ. 7. Vai trò của protein trong công nghệ thực phẩm Ngoài giá trị sinh học và giá trị dinh dưỡng trong công nghệ sản xuất thực phẩm, protein cũng đóng vai trò rất quan trọng. Protein là chất có khả năng tạo cấu trúc, tạo hình khối, tạo trạng thái cho các sản phẩm thực phẩm. Nhờ khả năng này mới có qui trình công nghệ sản xuất ra các sản phẩm tương ứng từ các nguyên liệu giàu protein. Protein gián tiếp tạo ra chất lượng cho các thực phẩm. Các acid amin (từ protein phân giải ra) có khả năng tương tác với đường khi gia nhiệt để tạo ra được màu vàng nâu cũng như hương thơm đặc trưng của bánh mì gồm 70 cấu tử thơm. Glucid 1. Cấu trúc, tính chất lý hóa và vai trò của glucid trong dinh dưỡng Glucid được phân nhóm tùy thuộc vào số lượng của nguyên tử carbon trong phân tử, như triose (3 đơn vị carbon), pentose (5 đơn vị carbon), hexose (6 đơn vị carbon). Về mặt dinh dưỡng loại glucid có tầm quan trọng là hexose và trong đó D-glucose là loại quan trọng nhất. Glucid và các đồng phân lập thể của chúng tham gia vào thành phần tổ chức của cơ thể, có chức năng và tính đặc hiệu cao. Trong dinh dưỡng người vai trò chính của cacbohydrat là sinh năng lượng. Hơn ½ năng lượng của khẩu phần ăn hàng ngày là do glucid cung cấp. Glucid còn là nguồn năng lượng cho hoạt động cơ, glucid được oxy hóa trong cơ thể cả theo con đường hiếu khí và kỵ khí. Ngoài vai trò sinh năng lượng ở mức độ nhất định, glucid còn có vai trò tạo hình. Glucid là nhóm hợp chất hữu cơ khá phổ biến ở cả cơ thể động vật, thực vật và vi sinh vật. Ở cơ thể thực vật glucid có thể chiếm tới một tỷ lệ khá cao, tới 80 – 90% trọng lượng khô. Còn ở cơ thể thể người và động vật hàm lượng glucid thường thấp hơn hẳn (không quá 2%). Cũng cần chú ý rằng, ngay ở thực vật, hàm lượng glucid cũng biến đổi trong giới hạn khá rộng rãi. Mặc dù cơ thể luôn phân hủy glucid để cung cấp năng lượng, mức glucid trong cơ thể vẫn ổn định nếu ăn vào đầy đủ. Lượng glucid cung cấp đầy đủ sẽ làm giảm phân hủy protid đến mức tối thiểu. Trong cơ thể chuyển hóa của các glucid có liên quan chặt chẽ với chuyển hóa protid và lipid. Cứ 1g glucid cung cấp 4,10 Kcal a. Các glucid đơn giản Thuộc nhóm này gồm có mono và di saccharide. Chúng có đặc tính chung là dễ hòa tan trong nước, đồng hóa và sử dụng nhanh để tạo glycogen. Các glucid đơn giản đều có vị ngọt, khi vào cơ thể xuất hiện tương đối nhanh trong máu. Mono saccharide (C6H12O6): Glucose và Fructose Disaccharide : Saccharose (đường mía hay củ cải đường) và lactose (đường sữa) Các loại đường có độ ngọt khác nhau. Nếu lấy độ ngọt của saccharose là 100, thì độ ngọt của các loại đường khác được thể hiện qua bảng sau : Saccharose  100  Fructose  173  Glucose  74   Mantose  32.5  Ramnose  32.5  Galactose  32.1   Lactose  16.0  Đường nghịch chuyển (chuyển hóa)  130   b.Các polysaccharide · Tinh bột Tinh bột là thành phần dinh dưỡng chính của thực phẩm thực vật, đặc biệt là các loại hạt và đậu cũng như khoai tây. Tinh bột giữ vai trò quan trọng trong công nghệ thực phẩm do những tính chất lý hóa của chúng. Trong hạt tinh bột khoai tây có 19 – 22% amilose và 78 – 91% amilopectin, ở hạt lúa mì và hạt ngô amilose chiếm 25% còn amilopectin chiếm 75%. Trong cơ thể người tinh bột là nguồn cung cấp glucose chính. Sự biến đổi chậm thành glucose tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng chúng hoàn toàn nhất trong cơ thể. Trong điều kiện tiêu hao năng lượng trung bình lượng đường cần thiết chủ yếu dựa vào tinh bột. Phản ứng đặc hiệu cho tinh bột cũng mất đi theo quá trình trên. Amylodextrin cho màu xanh hạt, acrodextrin và maltodextrin không cho phản ứng với iode. Sản phẩm cuối cùng của các biến đổi dextrin là đường maltose. · Glycogen Có tương đối nhiều ở gan (tới 20% trọng lượng tươi). Trong cơ thể glycogen được sử dụng để dinh dưỡng các cơ, cơ quan và hệ thống đang hoạt động dưới dạng chất sinh năng lượng. Sự phục hồi glycogen xảy ra khi nghỉ ngơi nhờ sự tái tổng hợp glycogen từ glucose của máu. · Các chất pectin Các chất pectin có thể coi như các hemicellulose vừa có các chức năng cơ học chống đỡ, chức năng của các chất bảo vệ, vừa có giá trị dinh dưỡng nhất định. Phân tử pectin thường gồm một phân tử polysaccharide nào đó và một acid pectinic. Các chất pectin cũng dễ dàng bị phân giải bởi các men có mặt trong vi khuẩn, nấm và các tổ chức thực vật cao cấp. Pectin có nhiều trong các loại quả, củ như cam 12.4%, mơ 4 ¸ 7.1%, mận 3.1 ¸ 8%, táo 1.6 ¸ 5.6%, cà rốt 2.4 ¸ 4.8%. · Cellulose Là thành phần cấu tạo của thực vật, về cấu trúc hóa học rất gần với polysaccharide. Cellulose trong ruột có thể được phân giải và đồng hóa do một số vi khuẩn đường ruột có loại men phân giải cellulose. Do đó ở mức độ nhất định nó có giá trị dinh dưỡng. Các loại hạt có hàm lượng cellulose cao, tuy nhiên hàm lượng này giảm nhiều trong quá trình xay xát. Lượng cellulose trong rau quả khoảng 0.7 ¸ 2.8%, trong quả 0.5 ¸ 1.3%, khoai tây 0.7 ¸ 1.0%. Cellulose có tác dụng kích thích nhu động ruột, vì thế dùng để điều hòa bài tiết. Gần đây nhiều nghiên cứu cho thấy cellulose tạo điều kiện bài xuất cholesterol ra khỏi cơ thể và như vậy có vai trò nhất định trong phòng ngừa xơ vữa động mạch. Cellulose còn giữ vai trò nhất định trong điều hòa hệ vi khuẩn có ích ở ruột và tạo điều kiện tốt cho chức năng tổng hợp của chúng. 2. Vai trò sinh học của glucid Glucid đảm nhiệm nhiều vai trò quan trọng trong cơ thể sinh vật. Glucid là chất cung cấp năng lượng chủ yếu cho cơ thể. Riêng glucid đã cung cấp tới 60% năng lượng cho các quá trình sống. Tuy độ sinh nhiệt kém xa lipid (chỉ bằng một nửa) tuy nhiên glucid lại có ưu thế nổi bật là hòa tan tốt trong nước, môi trường cho các phản ứng xảy ra trong cơ thể. Glucid có vitamin tạo cấu trúc, tạo hình (xullulose) Glucid có vai trò bảo vệ (mucopoly saccarit) Glucid cũng góp phần tạo cho tế bào có được các tương tác đặc hiệu (ví dụ, polysaccarit trên màng tế bào hồng cầu hay hình thành tế bào một số vi sinh vật ). 3. Vai trò của glucid trong công nghệ thực phẩm Glucid trong công nghệ sản xuất thực phẩm có vai trò rất đa dạng và vô cùng quan trọng: Glucid là chất liệu cơ bản, cần thiết không thể thiếu được của ngành sản xuất lên men. Các sản phẩm như rượu, bia, nước giải khát, mì chính, acid amin vitamin, kháng sinh đều được tân tạo ra từ cội nguồn glucid. Glucid tạo ra được cấu trúc, hình thù, trạng thái cũng như chất lượng cho các sản phẩm thực phẩm: tạo kết cấu và tạo chất lượng Do glucid là thức ăn chính của con người nên ở cơ thể bình thường thì 65 ¸ 70% nhu cầu năng lượng do glucid cung cấp mặc dù lượng glucid không chiếm quá 1% trọng lượng cơ thể. 4. Thành phần và hàm lượng glucid trong một số nông sản phẩm chính Hàm lượng glucid trong các loại thức ăn khác nhau rất khác nhau. Ngược lại với protein, hàm lượng glucid trong thức ăn thực vật hơn hẳn và gấp nhiều lần so với thức ăn động vật, trong đó phải kể đến các loại ngũ cốc và các loại đậu giàu chất bột, rồi kế đến là các loại quả chín. Trong thức ăn động vật trừ sữa mẹ và sữa bò, còn lại hàm lượng glucid trong các loại thịt hầu như không đáng kể. Ở thức ăn thực vật thì hàm lượng glucid trong khoai mì tươi bằng 1/3 ¸ ½ hàm lượng glucid trong hạt ngũ cốc. Ở các loại đậu như đậu nành, đậu xanh … có hàm lượng glucid tương đương với khoai mì nhưng hàm lượng cellulose lại lớn hơn. Bảng 1.3: Hàm lượng các loại glucid trong một số thực phẩm Hàm lượng các loại glicid trong một số thực phẩm, %   Tên sản phẩm  Tinh bột  Đường tan  Glucid khác   Lúa gạo Lúa mì Ngô Kê  63 65 70 60  3.6 4.3 3.0 3.8  2.0 8.0 7.0 2.0   ( Dinh dưỡng người, Lê Doãn Diên) 1.4 Lipid 1. Cấu trúc và tính chất lý hóa cơ bản Lipid là hỗn hợp các ester của glycerin và các acid béo. Công thức tổng quát :
 R1 , R2 , R3 là gốc của các acid béo Tùy theo một, hai hay ba nhóm OH của glycerin tạo ester với các acid béo mà ta có mono, di và triglyceride. Các acid béo có trong dầu mỡ luôn có số nguyên tử carbon chẳn vì chúng được tổng hợp từ hợp chất 2C (Acetyl CoA). Có hai loại : acid béo no (bão hòa) và acid béo chưa no (chưa bão hòa) Các chỉ số cơ bản phản ánh tính chất của dầu mỡ là: Nhiệt độ nóng chảy Chỉ số hóa học của dầu mỡ là chỉ số acid, chỉ số xà phòng và chỉ số iode Cứ 1g chất béo cung cấp 9,30 Kcal 2. Thành phần và hàm lượng lipid trong một số nông sản phẩm chính Ở thức ăn có nguồn gốc thực vật và thức ăn có nguồn gốc động vật, người ta nhận thấy thành phần và hàm lượng lipid hoàn toàn khác nhau. Trong thức ăn thực vật : nhóm lấy tinh bột như các loại gạo, các loại khoai, bắp … thì bắp có hàm lượng lipid cao hơn cả khoảng 3 ¸ 8% và tập trung ở phần phôi hạt. Trong lúa mì, đại mạch và lúa gạo thường có khoảng 1.6 ¸ 3.2%, ở khoai lang, khoai tây, khoai mì tươi hàm lượng lipid không đáng kể 0.1 ¸ 0.3%. Các loại rau hầu như chứa rất ít lipid, trừ các loại rau đậu như đậu hà lan, đậu côve hàm lượng lipid khoảng 1¸ 2% Các loại quả chín, trừ gấc có hàm lượng lipid cao, còn lại chứa khoảng 0.1 ¸ 0.5%. Chỉ riêng hạt và quả của các cây lấy dầu là có hàm lượng lipid rất cao, trong đó phải kể đến đậu phộng, đậu nành, mè … Có thể nói nguồn thực phẩm này là nguồn lipid vô cùng quý giá có thể dùng làm thức ăn trực tiếp, có thể là nguyên liệu sản xuất dầu thực vật. Bảng 1.4: Hàm lượng lipid tổng số trong một số loại thức Hàm lượng lipid tổng số trong một số loại thức ăn chính   Tên thực phẩm  Lipid tổng số (%)  Tên thực phẩm  Lipid tổng số (%)   Gạo nếp Gạo tẻ Khoai lang Khoai tây Khoai mì Bắp Đậu nành Đậu phộng Cơm dừa Dầu cọ Đậu rồng Mè Thầu dầu Hướng dương  2.0 1.5 0.3 0.1 0.2 4.6 23.5 40.2 - 60.7 62.9 - 74.0 47.5 - 53.8 17.0 46.4 66.0 - 68.2 64.3 - 66.5  Đậu hà lan Đậu xanh Nấm hương Gấc Chuối tiêu Đu đủ chín Thịt bò Thịt heo Thịt gà Gan heo Cá chép Trứng gà Sữa mẹ Sữa bò tươi  1.3 1.0 4.0 7.9 0.4 0.1 3.8 21.5 7.5 3.6 3.6 11.6 3.0 4.4   ( Dinh dưỡng người, Lê Doãn Diên) 3. Vai trò và giá trị của lipid trong dinh dưỡng người Lipid là một trong ba thành phần hóa học chính của khẩu phần hàng ngày. Nhưng khác với protid và glucid, lipid cung cấp năng lượng nhiều hơn. Trong khẩu phần ăn hợp lý, nhu cầu năng lượng do lipid cung cấp khoảng từ 15 ¸ 20%. Thức ăn giàu lipid là nguồn năng lượng đậm đặc cần thiết cho người lao động nặng, cần thiết cho sự phục hồi sức khỏe đối với người phụ nữ sau khi sinh và các cơ thể mới hết bệnh, chất béo dự trữ nằm dưới da và mô liên kết. Chất béo phân bố không đều trong cơ thể người với tổng hàm lượng khoảng 10%. Lượng chất béo chủ yếu tập trung ở các tổ chức dưới da tạo thành lượng mỡ dự trữ để cơ thể sử dụng khi cần thiết. Một phần chất béo còn bao quanh phủ tạng như là tổ chức bảo vệ, để ngăn ngừa các va chạm và giúp chúng ở vị trí đúng đắn. Nó giúp cho cơ thể tránh khỏi các tác động bất lợi của môi trường bên ngoài như nóng, lạnh. Người gầy thì lớp mỡ dưới da mỏng, do vậy mà cơ thể kém chịu đựng với sự thay đổi của thời tiết. 4. Vai trò sinh học của các acid béo chưa no cần thiết Kết hợp với cholesterol tạo thành các ester cơ động, không bền vững và dễ dàng bài xuất ra khỏi cơ thể. Điều này có ý nghĩa trong việc ngăn ngừa bệnh xơ vữa động mạch. Trong trường hợp thiếu chúng, cholesterol sẽ ester hóa với các acid béo no và tích lại ở thành mạch. Các acid béo chưa no cần thiết sẽ tạo điều kiện chuyển cholesterol thành acid cholin và bài xuất chúng ra khỏi cơ thể. Có tác dụng điều hòa thành mạch máu, đề phòng nhồi máu cơ tim và các rối loạn của hệ thống tim mạch, chống ung thư. Cần thiết cho chuyển hóa các vitamin nhóm B, nhất là pyridoxin và thiamin, đề phòng các tổn thương ở da (do hoạt tính của men xytocromosidase giảm). Trong cơ thể acid arachidonic là loại có hoạt tính sinh học cao nhất, hơn 2 ¸ 3 lần acid linoleic. Cơ thể có thể chuyển acid linoleic thành acid arachidonic khi có sự hiện diện của pyridoxin Xét về hoạt tính sinh học và hàm lượng các acid béo chưa no cần thiết, có 5. Giá trị dinh dưỡng của chất béo Để đánh giá giá trị dinh dưỡng của chất béo, ta dựa vào các tiêu chuẩn sau: Hàm lượng vitamin A, D và E Hàm lượng các phophatide (leucitine …) Hàm lượng các acid béo chưa no (acid linoleic …) Hàm lượng các sterol, nhất là (sitosterin …) Dễ tiêu hóa và tính chất cảm quan tốt Chất béo động vật và chất béo thực vật cũng hoàn toàn không đáp ứng được nhu cầu trên. Các loại mỡ động vật có vitamin A, D nhưng lại không có hoặc có rất ít các acid béo chưa no cần thiết. Chất béo của sữa tuy có đặc tính sinh học cao do thành phần có chứa acid arachidonic nhưng lại rất nghèo các acid béo chưa no cần thiết khác. Ngược lại dầu thực vật không có vitamin A, D hay acid arachidonic nhưng lại có nhiều acid linoleic, phosphatide, tocopherol và sitosterin. 1.5 Vitamin Vai trò của các vitamin đối với cơ thể rất lớn. Chúng là những chất hữu cơ phân tử thấp cần thiết cho các chức năng chuyển hóa bình thường của cơ thể, trong đó có các quá trình đồng hóa và sử dụng các chất dinh dưỡng cũng như các quá trình xây dựng tế bào và các tổ chức trong cơ thể. Vitamin phần lớn không được tổng hợp trong cơ thể mà vào cơ thể theo các thức ăn nguồn gốc động vật và thực vật. Khi vào cơ thể nhiều vitamin nhóm B tham gia vào thành phần các men của các tổ chức và tế bào dưới dạng coenzymee. Các coenzymee tích cực tham gia vào nhiều phản ứng sinh hóa phức tạp để chuyển hóa các chất dinh dưỡng ở mức độ tế bào và phân tử. Vitamin được chia thành hai nhóm: Vitamin tan trong chất béo (gồm các vitamin A, D, E và K) Vitamin tan trong nước (gồm các vitamin nhóm B và vitamin C). 1.5.1. Các vitamin tan trong chất béo * Vitamin A (retinol) và các caroten · Các caroten Các caroten phổ biến rộng rãi trong tự nhiên, chúng có nhiều trong các phần xanh của thực vật. Thuộc các carotenoid có a, b, g caroten và cryptoxantin. b-caroten có hoạt tính sinh học cao nhất, khoảng gấp hai lần các carotenoid khác. Đối với người và động vật ăn cỏ, các carotenoid thực tế là nguồn vitamin A quan trọng. Khi vào cơ thể một bộ phận lớn của chúng chuyển thành vitamin A. Một số loài ăn thịt không có khả năng chuyển caroten thành vitamin A nên bắt buộc phải cung cấp vitamin từ thức ăn. Các caroten rất nhạy cảm với oxy hóa trong không khí và ánh sáng. Chúng tan trong lipid và các chất hòa tan lipid, không tan trong nước. Quá trình chuyển hóa caroten thành vitamin A trong cơ thể xảy ra chủ yếu ở thành ruột non và là một quá trình phức tạp. Caroten không chuyển thành vitamin A hoàn toàn mà chỉ khoảng 70 ¸ 80%. · Vitamin A (Retinol) Hai dạng có hoạt tính sinh học cao của nhóm vitamin A là vitaminn A1 và A2. Vitamin A1 gặp nhiều ở gan cá nước mặn, còn vitamin A2 lại phổ biến ở gan cá nước ngọt Vitamin A dễ bị oxy hóa, trong điều kiện phòng thí nghiệm: Ở cơ thể, dưới tác dụng của các chất xúc tác sinh học, vitamin dạng alcol (retinol) dễ chuyển thành vitamin A dạng andehyd (retinal). Vitamin A ở gan tồn tại dưới dạng este với acid axetic và palmitic. Ở dạng này nó bền vững hơn ở dạng tự do. Khi cơ thể cần dạng dự trữ vitamin A ở gan sẽ được giải phóng dần. Vitamin A bị phân hủy khi có oxy không khí, tuy nhiên nó khá bền đối với acid, kiềm và khi đun nhẹ. Nhìn chung vitamin A và caroten không bền với nhiệt độ chỉ khi nào có cả oxy và ánh sáng. Như vậy nhiệt độ chỉ làm tăng thêm các quá trình biến đổi nhất là các quá trình oxy hóa. Nếu tránh được oxy thì khi đun nóng thịt tới 1200C trong chất béo vẫn duy trì được vitamin A. Ánh sáng cũng làm tăng nhanh quá trình oxy hóa vitamin A. 1 UI (vitamin A) = 0.3 mcg retinol = 0.6 mcg b-caroten. * Vitamin D Nguồn vitamin D đối với người là mỡ cá, gan, lòng đỏ trứng, sữa. Trong mỡ gan cá có khoảng 125 mg/100g ; còn ở gan các động vật khác chứa 0,2 – 1,2 mg/100g ; lòng đỏ trứng gà chứa khoảng 3,5 – 12,5 mg/100g. Dầu thực vật chỉ chứa vitamin D sau khi chiếu tia tử ngoại (25 – 50 mg/100g). Nhu cầu về vitamin D phụ thuộc vào điều kiện dinh dưỡng, nhiệt độ, khí hậu và điều kiện hấp thu calci và phosphor của cơ thể. * Vitamin E (Tocopherol) Tocopherol là chất dầu lỏng, màu vàng nhạt, hòa tan rất tốt trong dầu thực vật, trong etylic, ete etylic và ete dầu hoả. Tocopherol dạng a có thể kết tinh chậm trong rượu metylic nếu giữ ở nhiệt độ thấp -35oC. Khi đó sẽ thu được các tinh thể hình kim có nhiệt độ nóng chảy ở 2,5 – 3,5oC. Tocopherol khá bền đối với nhiệt. Nó có thể chịu được tới 170oC khi đun nóng trong không khí. Tuy nhiên tia tử ngoại sẽ phá huỷ nhanh tocopherol. Nguồn vitamin E chủ yếu là dầu thực vật, rau xà lách, rau cải. Vitamin có nhiều trong dầu mầm của hạt hoà thảo (mầm lúa, ngô), trong dầu một số hạt có dầu (đậu phộng, đậu nành, mè, hướng dương) hoặc ở một số quả. Ở động vật, vitamin E có trong mỡ bò, mỡ cá nhưng hàm lượng thấp hơn nhiều so với dầu thực vật. Do tính chất chống oxy hóa mạnh của vitamin E nên trong kỹ nghệ dầu mỡ, vitamin E được dùng làm chất bảo vệ lipid khỏi bị oxy hóa và tránh hiện tượng ôi mỡ. 1.5.2. Các vitamin tan trong nước * Vitamin B1 (Thiamin) Vitamin B1 là loại vitamin phổ biến trong thiên nhiên, đặc biệt nhiều trong nấm men, mầm lúa mì, cám gạo … ở động vật có nhiều trong gan, thận, tim.Vitamin B1 chỉ bền trong môi trường acid, còn trong môi trường kiềm bị phá hủy nhanh chóng khi đun nóng. Vitamin B1 được tổng hợp dễ dàng bởi thực vật, một số vi sinh vật, đặc biệt vi sinh vật ở ruột các động vật nhai lại. Cơ thể người và đa số động vật không có khả năng đó nên phải lấy từ thức ăn. * Vitamin B2 (Riboflavin) Vitamin B2 là những tinh thể màu vàng da cam, hòa tan tốt trong nước và rượu, không hòa tan trong các dung môi của chất béo. Tinh thể khô bền với nhiệt độ và dung dịch acid. Trong cơ thể vitamin B2 dễ bị phosphoryl hóa tạo nên nhóm hoạt động của các enzymee xúc tác cho các quá trình oxy hóa khử. Vitamin B2 có nhiều trong các sản phẩm thiên nhiên: men bánh mì, nấm men bia, đậu, thịt, gan, thận, tim, sữa, trứng và các sản phẩm tứ cá. Trong rau xanh cũng chứa nhiều vitamin B2. Nó được tổng hợp bởi các tế bào thực vật và vi sinh vật. Các động vật có sừng không cần tới vitamin B2, vì ở ruột của chúng có các vi sinh vật tổng hợp được riboflavin và cung cấp cho động vật chủ. * Vitamin B6 (Pyridoxal, Pyridoxin, Pyridoxamin) Vitamin B6 có nhiều ở nấm men bia, ngô, đậu, lúa mì, thịt bò, gan bò, thận và các sản phẩm của cá. Khi thiếu vitamin B6 sẽ xuất hiện một số triệu chứng bệnh lý đặc trưng như bệnh ngoài da, bệnh thần kinh, sụt cân, rụng lông, tóc … Pyridoxin là tinh thể không màu, có vị hơi đắng và hòa tan tốt trong nước, rượu. Cả ba loại pyridoxin, pyridoxal, pyridoxamin đều bền khi đun sôi trong dung dịch acid hoặc kiềm nhưng không bền khi có mặt các chất oxy hóa. * Vitamin B12 (Cobalamin) Cobalamin là tinh thể màu đỏ, không có vị và mùi, hoà tan tốt trong nước và rượu. Dung dịch trung tính hoặc aicd yếu của vitamin B12 bền trong tối và ở nhiệt độ thường, ở ngoài sáng nó lại dễ dàng bị phân huỷ. Các sản phẩm động vật như gan, thịt, cá, trứng, sữa thường giàu vitamin B12. Khi bảo quản các sản phẩm giàu vitamin B12 người ta nhận thấy tuỳ theo điều kiện xử lý trước khi bảo quản và trong khi bảo quản mà hàm lượng vitamin B12 thay đổi ít nhiều. Ví dụ như khi tiệt trùng sữa bằng phương pháp làm nóng trực tiếp hoặc gián tiếp sự hao hụt vitamin B12 thay đổi từ 10 – 20%. * Vitamin C (Acid ascorbic) Trong thực phẩm có các chất ổn định vitamin C như protein trứng, thịt, gan, tinh bột, muối ăn … Vitamin C được tổng hợp dễ dàng ở thực vật, đa số động vật trừ chuột bạch, khỉ và người, đều có khả năng tổng hợp vitamin C từ đường glucose. Sở dĩ người không có khả năng tổng hợp là do thiếu các enzymee đặc hiệu xúc tác cho sự chuyển hóa glucose thành vitamin C. Vitamin C có nhiều trong các loại rau quả như cam, chanh, dâu, dưa chuột, ớt, cà chua, rau cải, hành … còn trong các loại hạt ngũ cốc hoặc trong trứng, thịt hầu như không có vitamin C. Bình thường lượng vitamin C giảm dần từ phía vỏ ngoài vào bên trong ruột của quả. Khi bảo quản rau quả ở nhiệt độ thấp vẫn có thể xảy ra sự oxy hóa trực tiếp vitamin C bởi oxy của không khí. Dựa vào tính chất chống oxy hóa của acid ascorbic, người ta thường thêm nó vào dịch quả để ngăn cản quá trình xẫm màu. Tính chất chống oxy hóa của vitamin C còn được sử dụng để bảo vệ tocopherol và cả vitamin A ở thịt khi bảo quản, vì acid ascorbic là nguồn dự trữ hydro, nó có thể nhường hydro trực tiếp cho các peroxyd. Do tính chất không bền của vitamin C nên mọi quá trình bảo quản và chế biến rau quả đều phải được xem xét cẩn thận để giữ được lượng vitamin C cao nhất trong các sản phẩm đã chế biến. nhu cầu về vitamin C thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tuổi tác, điều kiện lao động, nghề nghiệp, khí hậu … 1.6 Chất khoáng 1. Nguồn chất khoáng trong thực phẩm Các nguyên tố khoáng rất phong phú trong các loại thức ăn, tuy nhiên sự phân phối trong các thực phẩm thường không giống nhau Các thực phẩm trong đó có các cation như K+, Na+ , Ca+ , Mg+ … chiếm ưu thế được coi là thực phẩm nguồn các yếu tố kiềm. Thường phần lớn các thức ăn thực vật như rau lá, rau củ, quả tươi và cả sữa … đều thuộc loại này. Ngược lại các loại thực phẩm có các anion như S2-, P5- …chiếm ưu thế dẫn đến quá trình acid của cơ thể sau quá trình chuyển hóa được gọi là thực phẩm nguồn các yếu tố acid. Thuộc loại này gồm có thịt, cá, trứng , đậu , ngũ cốc. Bảng 1.5: Hàm lượng một số nguyên tố khoáng chính trong một số loại thực phẩm, mg% Loại thực phẩm  Ca  P  Fe   Gạo tẻ Bột mì loại 1 Khoai tây Đậu phộng hạt Mè Cải bắp Cá chép Sữa bò tươi  30 28 10 68 1.200 18 11 120  104 164 50 420 370 31 184 95  1,3 2,0 1,2 2,2 10,0 1,1 0,9 0,1   (Thương phẩm hàng thực phẩm, Nguyễn Thị Tuyết) 2. Vai trò các chất khoáng trong cơ thể Vai trò chất khoáng trong cơ thể rất đa dạng và chủ yếu là: Giữ vai trò quan trọng trong các quá trình tạo hình, đặc biệt là tổ chức xương. Duy trì cân bằng acid kiềm trong cơ thể, duy trì tính ổn định thành phần các dịch thể và điều hòa áp lực thẩm thấu. Tham gia vào quá trình tạo protid. Tham gia vào chức năng tuyến nội tiết (như iode ở tuyến giáp trạng) và nhiều quá trình lên men. Tham gia trung hòa các acid ngăn ngừa chứng nhiễm acid. Điều hòa chuyển hóa nước trong cơ thể. 1.7 Acid hữu cơ Trong thực phẩm thường gặp các loại acid như acid fomic, acid lactic, acid acetic, acid malic, acid oxalic,… những acid này có nhiều trong rau quả và có cị chua nhẹ. Do đó chúng được sử dụng nhiều trong sản xuất bánh kẹo và nước giải khát. - Acid oxalic có trong một số rau quả như me chua, rau dền,….. Acid oxalic là acid độc, nếu thực phẩm có nhiều thì sẽ có hại cho sức khỏe người tiêu dùng. - Acid acetic (CH3COOH) có trong sản phẩm lên men, dung dịch 4 – 5% acid acetic có mùi vị dễ chịu, dễ tiêu hóa, lại có tác dụng sát trùng, người ta thường dùng làm dấm ăn, chế biến thực phẩm. - Acid lactic (CH3CHOHCOOH) có trong sữa chua, dưa chua, bánh mì, thịt ….Acid lactic có vị chua dễ chịu, có tác dụng sát trùng, dễ tiêu hóa, người ta thường dùng làm dưa chua,…. - Acid butyric (CH3CH2CH2COOH) thường có nhiều trong bơ, phomat bị ôi, gây mùi vị khó chịu. 1.8 Enzym Enzym là những chất xúc tác sinh học chuyên môn hóa cao, có bản chất là protein. Enzym có vai trò rất lớn trong quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm. Hiện nay người ta đã biết tới 800 loại enzym khác nhau. Căn cứ vào tác dụng, người ta phân thành 6 loại enzym: Enzym oxy hóa khử Enzym chuyển vị Enzym phân li Enzym thủy phân Enzym đồng phân hóa Enzym tổng hợp Trong các loại enzym nói trên, một số có ý nghĩa rất lớn đối với công tác bảo quản và chế biến thực phẩm như: pepsin, tripsin, papain thủy phân protein; lipase thủy phân chất béo; amylase thủy phân tinh bột; maltase thủy phân maltose; saccarase thủy phân saccraose; polyphenoloxydase oxy hóa polyphenol thành các chất màu trong rau quả. Sự hoạt động của enzym chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố môi trường như nhiệt độ, pH, chất kích thích và chất kìm hãm,… Dưới tác động của enzym xảy ra sự chín của bơ, thịt và cá ướp muối, làm cho sản phẩm có mùi và vị đặc trưng. Người ta lợi dụng quá trình hoạt động của enzym để chế biến phomat, sữa chua, muối chua rau quả, chế biến rượu, bia, tương, nước chấm, dấm ăn, sản xuất trà đen,… Trong một số trường hợp enzym lại làm giảm chất lượng và làm hư hỏng thực phẩm như thịt cá thối rữa, dầu mỡ bị ôi khét, đường sữa bị chua,… 1.9 Chất màu Chất màu là những chất làm cho thực phẩm có màu sắc, nó là chỉ tiêu chất lượng của thực phẩm. Chất màu trong thực phẩm gồm chlorofill (C55H72O5N4Mg) là sắc tố màu xanh có nhiều trong rau quả. Những carotinoit làm cho sản phẩm có màu vàng như xantofill (C40H56O2) có trong táo, cà chua, mỡ gà, lòng đỏ trứng; xantin (C40H56O4) sắc tố đỏ của ớt. Ngoài những chất màu có sẵn, khi chế biến có tạo thành những chất màu sẫm là melanoidin, caramel hoặc khi chế biến bánh kẹo cho thêm những chất màu không có tính độc và gây ung thư hoặc nhuộm màu cho sản phẩm bằng chất màu thiên nhiên từ lá cây (lá khúc, lá dứa), quả (gấc), củ (nghệ),… 1.10 Chất thơm Là những chất chứa trong thực phẩm và tạo nên mùi thơm của thực phẩm. Chất thơm chiếm một lượng rất nhỏ nhưng nó là chỉ tiêu chất lượng quan trọng, nó làm tăng chất lượng của thực phẩm. Đó là tinh dầu, este thơm, một số acid hữu cơ,… Chương 2: NGUYÊN LIỆU THỰC VẬT Chương 3: NGUYÊN LIỆU ĐỘNG VẬT Chương 4: CÁC QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN THỰC PHẨM 4.1 Các khái niệm công nghệ và các yếu tố công nghệ 1. Khái niệm công nghệ Các biến đổi về phương pháp và công cụ sản xuất có ý nghĩa quyết định tới sự phát triển của nền sản xuất. Trong một tổ chức xã hội, tồn tại các phương pháp sản xuất khác nhau từ đơn giản đến phức tạp hay hiện đại. Các phương pháp đó thường tồn tại và mang tính kế thừa sâu sắc. Sự phát triển đa dạng của các ngành sản xuất, đặc biệt do sự tích hợp của các ngành khoa học tự nhiên và xã hội, đòi hỏi các nhà sản xuất, nhà nghiên cứu và nhà đào tạo đều quan tâm đến phạm trù của “công nghệ học ”. Đó là sự cần thiết phải xác định được các yếu tố của công nghệ và mối quan hệ tương tác giữa các yếu tố ấy, nhằm xác định được chính xác và tối ưu hoá nhiệm vụ của mình. Người sản xuất phải quan tâm đến hiệu quả kinh tế bằng cách lựa chọn phương pháp sản xuất thích hợp nhất, tức là phải trực tiếp điều khiển các yếu tố của công nghệ để chọn phương án tối ưu. Các nhà nghiên cứu khoa học và kĩ thuật phải thường xuyên kiểm tra và phát hiện các nhược điểm của phương pháp sản xuất cũ; đề ra, phát triển phương pháp mới và đưa các phương pháp mới đó vào sản xuất. Chính vì các đặc thù trên mà công nghệ học đã là một phạm trù khoa học. Theo qua điểm thông thường, khái niệm “công nghệ” ( technology) được hiểu là phương pháp ( methode), thủ tục ( procedure) hay quy trình ( instruction) sản xuất (production). Trên quan niệm này, người ta thường nói rõ hơn là phương pháp công nghệ hay quy trình công nghệ Trên thế giới đã có nhiều cuộc thảo luận về phạm trù “công nghệ học” nói chung và phạm trù “công nghệ thực phẩm” nói riêng, dù phát biểu các khái niệm đó dưới dạng nào, nhưng các nhà công nghệ hầu như đã khẳng định: khái niệm công nghệ hầu như không còn bó hẹp trong phạm vi trên nữa, mà là một phạm trù rộng lớn, đó là phạm trù vận dung các quy luật khoa học tự nhiên và các quy trình sản xuất. Phạm trù công nghệ đó bao gồm 4 yếu tố cơ bản của quá trình sản xuất là: Vật liệu và biến đổi của vật liệu ( tức là đối tượng sản xuất) Phương pháp hay quy trình sản xuất. Công cụ hay phương tiện sản xuất. Điều kiện kinh tế, chủ yếu là tổ chức sản xuất. Trong phạm trù công nghệ, có nhiều yếu tố cho rằng cần phải kể đến yếu tố “con người” tức là quan hệ sản xuất, tình trạng ( năng lực, tâm lí..) của người sản xuất. Cần phân biệt khái niệm “công nghệ” với khái niệm “kĩ thuật”. Phạm trù kĩ thuật phải hiểu là gồm hai yếu tố: Phương pháp hay qui trinh sản xuất. Phương tiện sản xuất nhằm làm biến đổi đối tượng sản xuất. Như vậy có thể hiểu mối tuơng quan của khái niệm ” công nghệ” theo nghĩa hẹp là một bộ phận của phạm trù “ kỹ thuật” và khái niệm “kỹ thuật” lại là một bộ phận của phạm trù “công nghệ” theo nghĩa rộng. Trong một số trường hợp người ta lại hiểu “công nghệ” và “kỹ thuật ” có ý nghĩa tương tự. Ví dụ, người ta cũng có thể hiểu “ công nghệ thực phẩm” cũng là “ kỹ thuật thực phẩm” mặt khác cũng có nhiều trường hợp người ta lại hiểu khái niệm “kỹ thuật” cũng củ yếu là phương tiện và công cụ sản xuất, nên tường nói trang bị kỹ thuật. Căn cứ vào các yếu tố của công nghệ học kể trên, xét mối tương quan giữa các yếu tố đó, có thể mô tả khái niệm công nghệ theo quan điểm hệ thống và biểu thị bằng sơ đồ sau:
Hình 4.1 : Sơ đồ hệ thống công nghệ Theo hệ thống này, nguyên liệu là đầu vào của hệ thống, qua xử lý làm biến đổi vật liệu trong hộp đen bao gồm ba yếu tố tương tác là : Quy trình hay phương pháp, thiết bị hay công cụ và điều kiện kinh tế hay tổ chức sản xuất. Sản phẩm là đầu ra của hệ thống. Để hệ thống công nghệ này hoạt động có hiệu quả phải tồn tại một hệ kiểm tra hay điều chỉnh bao gồm ba yếu tố tương tác là: Hiệu quả kinh tế. Chất lượng. Số lượng. Hệ kiểm tra này chịu tác động trực tiếp của đặc điểm nguyên liệu và tác động liên hệ ngược của đặc điểm sản phẩm. Đây là một phương pháp mô tả logic khái niệm “ công nghệ”. Từ đó có thể xem xét đến các phạm trù của các yếu tố công nghệ thực phẩm. 2. Các yếu tố của công nghệ thực phẩm a. Các quan điểm về phạm trù khoa học thực phẩm Khoa học thực phẩm là một phạm trù tính chất và là quy luật biến đổi của thực phẩm. Đó là mối quan hệ biện chứng giữa trạng thái tĩnh và trạng thái động của vật chất là thực phẩm. Do những nguồn gốc phát triển khoa học và sản xuất khác nhau, phạm trù khoa học thực phẩm có những đặc thù khác nhau. Có quan điểm cho rằng khoa học thực phẩm là một bộ phận của hoá học, đó là hoá học thực phẩm cũng như các lĩnh vực: hoá học hữu cơ, hoá học vô cơ…Với quan điểm này, người ta đặc biệt quan tâm đến các tính chất và biến đổi chất của thực phẩm, trước hết là nước, glucid, protid, lipid, muối khoáng, vitamin…trên cơ sở đó người ta thường dùng các phương pháp luận, phân tích và tổng hợp hoá học để nghiên cứu các đối tượng thực phẩm. Vì vậy, lĩnh vực kỹ thuật và sản xuất các sản phẩm thực phẩm như: dầu béo. tinh dầu., vitamin, đường….thường được phát triển và quản lí trong hệ thống công nghiệp hoá chất. Mặt khác, nguồn gốc hầu hết các loại thực phẩm hầu hết là nguồn gốc động vật, thực vật và vi sinh vật, nhiều cơ sở của quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm là các quá trình sinh học (ức chế hô hấp, lên men, tạo sinh khối, các quá trình sinh hoá..) và chất lượng sản phẩm thực phẩm phải có giá trị sinh học (độ sinh nhiệt năng, sự cân bằng sinh lý, giá trị chữa bệnh…).Trên cơ sở đó, ngành công nghệ thực phẩm được coi là một bộ phận của ngành công nghệ sinh học và một số ngành thực phẩm nằm trong hệ thống sản xuất, chế biến nông sản và một phần trong hệ thống y tế (dược liệu,thức ăn kiêng...) Khi nền sản xuất sản phẩm thực phẩm phát triển mạnh và nhu cầu sử dụng thực phẩm chế biến mở rộng, thì yêu cầu về cơ khí hoá của sản xuất và tính thực dụng của sản phẩm ( theo bao bì, theo cấu trúc sản phẩm và sự tiện dùng trong bảo quản và sử dụng ) cũng phát triển mạnh mẽ. Trên cơ sở đó sản phẩm thực phẩm dược phát triển theo xu thế của hàng tiêu dùng. Cơ sở khoa học chủ ỵếu của phạm trù sản xuất này là các quy luật vật lý ( tính chất cấu trúc, lưu biến….của vật liệu) Những đặc thù của các khuynh hướng trên về khoa học thực phẩm đã dẫn đến sự phát triển không cân đối hoặc theo thế mạnh của kỹ thuật tuỳ từng nước hay từng ngành công nghiệp. Do đặc điểm này nên các ngành sản xuất thực phẩm có thể đồng thời nằm trong hệ thống quản lý kinh tế khác nhau như thuộc Bộ Công nghiệp , Bộ Nông nghiệp & PTNT,… b. Tính chất tích hợp của khoa học thực phẩm Về thực chất khoa học thực phẩm là một sự tích hợp của các phạm trù cơ bản là: hoá học, sinh học, vật lý và của các phạm trù trung gian là hoá lí, hoá sinh, cảm quan… Các tính chất và trạng thái cảm quan của thực phẩm ( nguyên liệu, bán sản phẩm và sản phẩm ) là thuộc phạm trù tĩnh của khoa học thực phẩm, các biến đổi là phạm trù động. Các nội dung cụ thể trong mỗi phạm trù khoa học tự nhiên của khoa học thực phẩm được phân loại và mô tả theo bảng sau: Bảng 4.1. Phân loại các tính chất và biến đổi của thực phẩm trên cơ sở của các phạm trù khoa học tự nhiên Các tính chất của thực phẩm(phạm trù tĩnh)  Các biến đổi của thực phẩm(phạm trù động)   1. Tính chất vật lí 1.1. Tính chất cơ lí: hình thức, khối lượng, độ cứng, biến lưu… 1.2. Tính chất nhiệt: nhiệt độ, độ dẫn nhiệt… 1.3. Tính chất quang:khả năng phản chiếu, khả năng hấp thụ, độ hoạt động quang học. 1.4. Tính chất điện: độ dẫn điện, hằng số điện li…    1. Biến đổi vật lý 1.1. Biến đổi cơ lí: biến đổi của các thông số đó… 1.2. Biến đổi nhiệt: sự dẫn nhiệt, đối lưu, trao đổi nhiệt… 1.3. Biến đổi quang: sự phản chiếu, sự hấp thụ… 1.4. Biến đổi điện: biến đổi của các thông số đó   2. Tính chất hoá lí 2.1. Tính chất keo: ưa nước, háo nước. 2.2. Tính chất pha: rắn, lỏng, khí 2.3.Tính chất khuyếch tán: tính hút ẩm, tính phân tán.  2. Biến đổi hoá lí 2.1. Biến đổi keo: hydrat hoá, trương nở, đông tụ, tạo mixen 2.2. Biến đổi pha: bốc hơi, hoà tan, kết tinh, tạo bọt, tạo đông 2.3. Trao đổi chất hay chuyển khối: trích ly, sấy, phân ly…   3. Thành phần hoá học 3.1. Chất inh dưỡng: glucid, protid, lipid. vitamin, muối khoáng. 3.2. Nước 3.3. Các hợp chất, tự nhiên nguồn gốc thứ cấp: chất chát, sắc tố, chất thơm, acid 3.4. Các sản phẩm của sự trao đổi chất: rượu, ceton, cao phân tử, acid, fucfuran… 3.5. Chất bổ sung: hoá chất bảo quản, chất tăng vị, chất tạo đông. 3.6. Chất nhiễm: kim loại, thuốc trừ sâu, côn trùng…  3. Biến đổi hoá học hay các loại phản ứng 3.1. Các phản ứng phân ly, phân giải, thuỷ phân. 3.2. Cá phản ứng cộng: tạo este, polime hoá. 3.3. Các phản ứng oxi hoá -khử. 3.4. Các phản ứng trao đổi, trung hoà.   4. Các tính chất hoá sinh Trạng thái enzym, độ chín, độ lên men  4. Biến đổi sinh hoá Bốn loại phản ứng hoá học kể trên có enzym tương ứng xúc tác như: liase, hydroliase, esterase, oxyreductase, izomerase… Sự trao đổi chất.   5.Tính chất sinh học 5.1. Cấu tạo tế bào. 5.2. Nguồn gốc sinh học, động vật, thực vật, vi sinh vật. 5.3. Tình trạng vi sinh vật. 5.4.Tình trạng vệ sinh 5.5.Tính chất sinh lí, dinh dưỡng  5. Biến đổi sinh học 5.1. Biến đổi tế bào. 5.2. Phát triển và sinh trưởng. 5.3. Biến đổi vi sinh vật. 5.4. Biến đổi tình trạng vệ sinh. 5.5. Biến đổi tính chất sinh lí dinh dưỡng.   6. Tính chất cảm quan Mùi vị, màu sắc, trạng thái  6. Biến đổi cảm quan Tạo chất thơm, biến đổi màu, biến đổi trạng thái.   4.2 Các phương pháp và quá trình trong công nghệ thực phẩm Trước hết cần phân biệt rõ khái niệm công nghệ gia công và công nghệ chế biến. Gia công: là phương pháp biến đổi vật liệu từ trạng thái này sang trạng thái khác, nhưng chưa đạt đến trạng thái cuối cùng cần yêu cầu của vật liệu hay của sản phẩm. Chế biến: là phương pháp biến đổi vật liệu cho đến khi đạt được trạng thái của yêu cầu sử dụng hay yêu cầu thành phẩm. Như vậy chế biến là phương pháp bao gồm nhiều giai đoạn gia công, có thể mô tả theo sơ đồ sau đây:
Để phù hợp với mục đích sử dung các phương pháp công nghệ, cần phải phân loại các phương pháp đó. Có các quan điểm phân loại phương pháp công nghệ thực phẩm sau đây: 1. Phân loại phương pháp công nghệ theo trình tự thời gian Chế biến từ nguyên liệu ban đầu đến thành phẩm cuối cùng tất nhiên phải qua nhiều quá trình kế tiếp nhau, tức là phải theo một quy trình. Phương pháp phân loại công nghệ này chủ yếu phù hợp với việc tổ chức sản xuất hay tổ chức lao động xã hội trong một phạm trù dinh dưỡng học 2. Phân loại các phương pháp công nghệ theo trình độ sử dung công cụ Các phương pháp công nghệ được phân loại theo mức độ tiếp xúc của con người vào sản phẩm tức là sự thay thế sức lao động của con người bằng công cụ, máy móc. Sự phân loại này liên quan trước hết đến năng suất lao động của các quá trình, sau đó dẫn tới tác động tốt về chất lượng sản phẩm. 3. Phân loại các phương pháp công nghệ theo sử dụng năng lượng Muốn tiến hành một quá trình phải sử dụng các năng lượng, nguồn năng lượng đó do các tác nhân vật lí tạo ra hay là các quá trình sử dụng nội năng (hoá năng, năng lượng sinh học…). 4. Phân loại các phương pháp công nghệ theo tính chất liên tục Các phương pháp này liên quan trực tiếp đến việc tổ chức thực hiện các qui trình hay quá trình công nghệ. 5.Phân loại các phương pháp công nghệ theo trạng thái ẩm của thực phẩm Sự phân loại này chủ yếu dựa trên những yêu cầu sử dụng nước trong các quá trình công nghệ, phần lớn các phương pháp này thuộc về công nghệ gia công 6. Phân loại các phương pháp công nghệ theo quy luật khoa học tự nhiên Các quá trình hay phương pháp công nghệ bao giờ cũng được thực hiện theo những quy luật của các ngành khoa học. Đó là các phạm trù khoa học cơ bản liên quan đến vật liệu là : vật lí, hoá học, sinh học, đồng thời các phạm trù khoa học trung gian là: lí hoá và hoá sinh. Phân loại các phương pháp này thể hiện thể hiện được bản chất của phương pháp, tức là các qui luật tác động tới vật liệu bằng các tác nhân kĩ thuật khác nhau, nhằm đưa lại hiệu quả mong muốn về kinh tế, số lượng và chất lượng. Như vậy xác định được bản chất của các qui luật này sẽ dễ dàng tìn ra được cơ sở tối ưu hoá của quá trình đó. 7. Phân loại các phương pháp công nghệ theo mục đích sử dụng Các quá trình phải đạt được mục đích chủ yếu là làm thay đổi vật liệu theo chiều hướng tăng có lợi và giảm có hại. Trên cơ sở đó thể phân loại các quá trình hay phương pháp công nghệ như sau: Chuẩn bị Khai thác Chế biến Bảo quản Hoàn thiện Sự phân loại các phương pháp công nghệ theo mục đích của quá trình này còn có ý nghĩa trong việc phân loại các nhóm quá trình có cùng mục đích công nghệ. Các nhóm quá trình đó là: Các quá trình chuẩn bị (Pcb) Các quá trình khai thác (Pkt) Các quá trình chế biến (Pcb) Các quá trình bảo quản (Pbq) Các quá trình hoàn thiện (Pht) Sự phân tích các nhóm quá trình cũng nhằm để tối ưu hoá các qui trình công nghệ bằng cách tối ưu từng nhóm quá trình đó. Hai phương pháp phân loại các quá trình công nghệ thực phẩm theo các qui luật khoa học và theo mục đích công nghệ có tính chất tích hợp và biểu htị trong bảng 4.2 Bảng 4.2: Phân loại và mục đích các quá trình và phương pháp công nghệ Các quá trình theo qui luật khoa học tự nhiên