Đề tài Vai trò của cấu trúc và trạng thái trong chất lượng cảm quan chung của thực phẩm

MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG PHẦN I. MỞ ĐẨU 2 PHẦN II. NỘI DUNG 3 2.1. Khái quát chung về sản phẩm thực phẩm và sự hình thành cấu trúc sản phẩm thực phẩm 3 2.2. Nhận biết , đánh giá cấu trúc thực phẩm 6 2.2.1. Các giác quan cảm giác cấu trúc thực phẩm 6 2.2.2. Một số thiết bị đo cấu trúc thực phẩm 10 2.3. Sử dụng cấu trúc trong đánh giá một số sản phẩm 11 2.3.1. Đánh giá cấu trúc sản phẩm sữa chua 11 2.3.2. Đánh giá cấu trúc của bánh mì 15 PHẦN III. KẾT LUẬN 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 PHẦN I. MỞ ĐẦU Trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá các lĩnh vực nói chung và với ngành công nghệ thực phẩm nói riêng đang từng bước hoàn thiện. Các sản phẩm thực phẩm ngày nay không chỉ đảm bảo nhu cầu về dinh dưỡng mà còn cần phải chú ý đến chất lượng cảm quan với những cấu trúc khác nhau. Đây cũng chính là đặc điểm chung của các sản phẩm thực phẩm. Các sản phẩm thực phẩm thường có cấu trúc, trạng thái, màu sắc, hương thơm và tính cảm vị khác nhau. Những kết cấu cùng hương sắc ấy được tạo ra, trong những điều kiện gia công nhất định, nhờ sự tương tác hài hòa giữa của các hợp phần hóa học chứa trong thực phẩm. Tuy nhiên, không phải tất cả các hợp phần thực phẩm đó đều có vai trò giống nhau. Các hợp phần tham gia vào việc tạo cấu trúc như tạo hình dáng, độ cứng, độ xốp, độ đàn hồi, độ nhớt. Lại có những hợp phần chịu trách nhiệm tạo màu sắc, mùi vị và tính chất cảm quan, nghĩa là tạo ra chất lượng thực phẩm Để có thể đánh giá chất lượng của sản phẩm thực phẩm thì yếu tố cấu trúc và trạng thái tạo nên sản phẩm giữ vai trò quan trọng Chính vì vậy, trong tiểu luận này chúng tôi xin trình bày nội dung: “ Vai trò của cấu trúc và trạng thái trong chất lượng cảm quan chung của thực phẩm”. PHẦN II. NỘI DUNG 2.1. Khái quát chung về sản phẩm thực phẩm và sự hình thành cấu trúc sản phẩm thực phẩm Sản phẩm thực phẩm ít khi chứa một hợp phần, thường là tổ hợp nhiều hợp chất khác nhau. Số lượng các hợp phần hóa học tạo nên 1 thực phẩm thường ổn định, gồm chủ yếu các hợp chất có gá trị dinh dưỡng. sự khác nhau là ở hàm lượng từng hợp phần. Sản phẩm thực phẩm có cấu trúc tức là có hình dạng, trạng thái, kết cấu, màu sắc và hương thơm. Kết cấu của sản phẩm là biểu hiện cảm giác và chức năng của cấu trúc, tính chất cơ học và tính chất bề mặt của thực phẩm, được phát hiện thông qua các quan của thính giác, thị giác và xúc giác. Các quá trình tạo cấu trúc bao gồm nhiều giai đoạn liên tiếp ứng với các trạng thái hình thể khác nhau. Trước tiên phải áp dụng một số phương pháp xử lý như: xử lý nhiệt và cơ học, sử dụng các hoá chất…nhằm phá huỷ một phần cấu trúc không gian nguyên thể ban đầu (phá huỷ các liên kết năng lượng yếu hay chính là làm biến tính thành phần cấu tạo nên sản phẩm thực phẩm). Sau đó lại tiến hành tổ chức và định hướng các phân tử từng phần hay toàn bộ đã giãn mạch để tái tổ chức lại các liên hợp. Cuối cùng là kết gắn và làm cứng cấu trúc có tổ chức đã thu được nhờ phân bố lại các liên kết trong và giữa các phân tử đã bị phá huỷ trong giai đoạn làm giãn mạch. Các sản phẩm thực phẩm có dạng rắn, lỏng, dựa vào kết cấu có thể chia thành 8 dạng: Dạng lỏng: Có độ nhớt nhiều hoặc ít Dạng gel: Thường có tính dẻo, đôi khi đàn hồi, có độ đặc và nóng chảy khi ở nhiệt độ của miệng (gel protein, gel gelatin, gel pectin, gel tinh bột) Dạng sợi: Có mặt sợi xenluloza, sợi tinh bột, sợi protein Dạng tập hợp các tế bào trương nước, chất lỏng sẽ giải phóng ra khi nhai (quả và rau mọng nước, một số thịt) Dạng sánh nhờn, trơn, nhẵn: Mỡ, chocolat, một số phomat Dạng khô, bở có cấu trúc hạt (bích quy) hoặc tinh thể (đường) Dạng trong: Tan chạm trong miệng Dạng xốp: Ruột bánh mỳ, kem bọt Dạng 1: Kết cấu dạng lỏng Dạng 2: Kết cấu dạng gel tinh bột Dạng 2: Kết cấu dạng gel protein Dạng 3: Kết cấu dạng sợi protein Dạng 4: Kết cấu tập hợp các tế bào trương nước Dạng 5: Kết cấu dạng sánh, nhờn, trơn bóng Dạng 6: Kết cấu khô, bở, có cấu trúc hạt hoặc tinh thể Dạng 7: Kết cấu trong, tan chậm trong miệng (kẹo đường) Dạng 8: Kết cấu xốp Hình 1. Các dạng kết cấu của sản phẩm thực phẩm Nguyên liệu trong chế biến các sản phẩm thực phẩm thường được cấu tạo từ các cao phân tử. Các cao phân tử này có những tính chất chức năng đặc trưng riêng. Tính chất chức năng là những tính chất tổng thể tiêu biểu nhất liên kết đồng thời nhiều tính chất hoá lý khác nhau nhưng phụ thuộc lẫn nhau. Có thể nói tính chất chức năng là tất cả mọi tính chất không phải dinh dưỡng có ảnh hưởng đến tính hữu ích của một hợp phần trong thực phẩm. Tính chất chức năng phụ thuộc chặt chẽ vào cấu trúc không gian của các phân tử và vào trạng thái kết hợp của chúng (giữa chúng hay với các phân tử khác). Người ta chia tính chất chức năng của các cao phân tử ra thành 3 nhóm chính: - Tính hidrat hoá: phụ thuộc vào sự tương tác của các cao phân tử với nước như: sự hút nước và giữ nước, sự thấm ướt, sự phồng lên, sự dính kết, sự hoà tan và tính tạo nhớt… - Tính chất phụ thuộc vào tương tác giữa các cao phân tử với nhau. Tính chất này liên quan đến hiện tượng kết tủa, tạo gel và sự tạo thành các cấu trúc khác (tạo sợi, tạo bột nhão). - Các tính chất bề mặt: có liên quan đến sức căng bề mặt, sự tạo nhũ hoá và sự tạo bọt. Tính chất chức năng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như ảnh hưởng của các pha phân tán khác nhau (hệ đơn phân tán và đa phân tán). Vì kích thước của các hạt phân tán khác nhau sẽ có sự di chuyển đến bề mặt của phần dị thể là khác nhau. Tỷ lệ phân tử nằm ở bề mặt các liên hợp sẽ tăng lên khi đường kính phân tử nhỏ hơn 1µm. Điều này chứng tỏ tầm quan trọng của các tính chất liên pha trong hệ vi dị thể được đặc trưng của kích thước các hạt. Chính quá trình nghiên cứu tính chất chức năng này đã chỉ rõ cho ta thấy ảnh hưởng của tính chất chức năng đến tính chất kết cấu hay khả năng tạo cấu trúc riêng cho mỗi một loại sản phẩm thực phẩm. Mỗi dạng thực phẩm đặc trưng bởi các trạng thái của các hạt phân tán trong hệ phân tán. Như vậy có thể thấy tính chất chức năng có vai trò vô cùng quan trọng cho quá trình tạo nên cấu trúc cho sản phẩm thực phẩm hay tạo ra nét đặc trưng riêng cho các sản phẩm thực phẩm. Mỗi một thành phần trong nguyên liệu chế biến thực phẩm có rất nhiều tính chất khác nhau như khả năng tạo bọt, khả năng tạo gel, khả năng tạo màng khả năng nhũ hoá…và những khả năng này lại được tạo nên từ tính chất chức năng của chúng. Tuy nhiên, các tính chất này không phải hoàn toàn độc lập. Chẳng hạn như sự tạo gel của protein không những bao gồm những tương tác protein-protein mà còn bao gồm các tương tác protein-nước hoặc độ nhớt và độ hoà tan phụ thuộc lẫn nhau và phụ thuộc các tương tác protein-protein và các tương tác protein-nước. 2.2. Nhận biết , đánh giá cấu trúc thực phẩm 2.2.1. Các giác quan cảm giác cấu trúc thực phẩm Có hai giác quan chủ yếu để cảm nhận về tính chất cấu trúc sản phẩm thực phẩm là thị giác và xúc giác, ngoài ra còn có sự tham gia của thính giác. 2.2.1.1. Thị giác Ở người trưởng thành mắt được có cấu tạo cơ bản gồm có 3 lớp màng: ngoài cùng là màng cứng nhưng đàn hồi gọi là củng mạc (sclera); giữa là màng mạch và trong cùng là võng mạc. Võng mạc chứa các tế bào cảm nhận, chủ yếu là tế bào hình que và hình nón. Hình 2. Sơ đồ lát cắt ngang mắt người Tầm quan trọng của thị giác trong đánh giá cảm quan các sản phẩm thực phẩm Ba đặc tính của thị giác khiến cho nó trở nên đặc biệt: Thị giác là giác quan được sử dụng đến đầu tiên khi người thử tiếp xúc với sản phẩm Thị giác tham gia vào hầu hết các hoạt động sống của con người Thị giác đưa ngay ra những so sánh về các đối tượng khi chúng được đưa ra cùng lúc với số lượng không quá lớn Đối với các cảm nhận về vẻ bề ngoài của sản phẩm, cấu trúc vật lý của sản phẩm được chia ra làm ba phần: Hình dạng Kết cấu bề mặt Tính đồng nhất của sản phẩm Hình dạng và kích thước đóng vai trò quan trọng trên quan điểm về mặt kỹ thuật bởi nó có thể thay đổi trong quá trình sản xuất ra sản phẩm đó. Kết cấu bề mặt của sản phẩm cho biết một phần cấu trúc của sản phẩm. Tính đồng nhất của sản phẩm có thể cho biết về tính dẻo, sệt của sản phẩm. 2.2.1.2. Xúc giác Xúc giác là giác quan cảm nhận được những kích thích cơ học và nhiệt Cơ học: Sự tiếp xúc với da làm thay đổi hình dạng của phần có tiếp xúc vào vật để cho biết và va chạm, nén, giãn. Từ đó cho biết độ cứng, mềm, giòn của sản phẩm Nhiệt : Cho biết sự thay đổi nhiệt tăng (nóng) hay giảm (lạnh) đối với da. Ta sẽ không quan tâm đến cảm giác đau buốt và cảm giác trong nội tạng, đó là những vấn đề không liên quan đến đánh giá cảm quan thực phẩm. Hình 3: Truyền thông tin xúc giác qua da Người ta chia cảm nhận xúc giác về cấu trúc, kết cấu sản phẩm thực phẩm từ hai cơ quan chính là tay (da) và miệng. Cảm nhận xúc giác qua da Niêm mạc là cơ quan xúc giác có cấu tạo lớp ngoài cùng là biểu bì, đến lớp mô cơ va các phần mô mỡ. Tế bào thần kinh xúc giác bao gồm: - Đầu dây thần kinh tự do - Thể Mayxne - Thể Paxini - Đầu tận cùng của các dây thần kinh Khi có một vật tiếp xúc với da, các tế bào này bị co hoặc nén cho ta biết hình dạng cấu trúc vật thể. Đây cũng là một nhận biết quan trọng, đóng vai trò lớn trong đánh giá cảm quan thực phẩm. Những tác động của sản phẩm lên bề mặt da nhất là da tay khi ta sờ mó cho biết độ cứng, mềm và kích thước, hình dạng hình học của sản phẩm. Xúc giác cho biết chất lượng của một số thực phẩm khi cảm quan như: Độ chín của quả Độ vụn của bánh mì Độ chắc của phomát Cảm nhận xúc giác qua miệng Ở trong miệng các tính chất cấu trúc của dịch đường dịch quả, các vật cứng như kẹo lạc được đánh giá bằng cách nhai hay tráng chất lên bề mặt lưỡi. Sự đánh giá cấu trúc qua miệng đựoc giải thích bởi hai nguồn thông tin sau: Nguồn cảm giác trên bề mặt da của lưỡi và phần cơ xung quanh vòm miệng cho biết hình dạng, kích thước, và tính chất bề mặt của sản phẩm; Khi nhai nhận được các thông tin là do các hoạt động của răng.Răng gắn với hàm bằng những dây chằng có những cơ quan thụ cảm với số lượng 2000 đối với một chân răng. Các cơ quan này cho biết cường độ và hướng của lực nénlên răng trong khi nhai. * Đối với các dung dịch, cảm nhận xúc giác qua miệng cho biết: - Tính sệt, dẻo, dính: loãng cho đến đặc. Ví dụ: trứng, cream. - Tính đồng nhất: thấp cho đến cao. Ví dụ: sữa chua hoa quả. * Đối với các chất rắn, cảm nhận xúc giác qua miệng cho biết: - Độ cứng (Hardness): xốp, chắc, cứng. Ví dụ: độ chín của quả, phomát - Độ giòn (Brittleness): giòn, dễ vỡ vụn. Vú dụ: bánh bích qui. - Độ dai (Chewiness): mềm, dai. Ví dụ: thịt. - Độ sạn (Grittiness): sạn, sần, không mịn. Ví dụ: sạn trong kem. - Độ xơ (Fibrousness): có xơ, sợi, lỗ hổng. Ví dụ: các sợi sơ trong rau. - Độ ẩm (Moistness): khô, ẩm, ướt. Ví dụ: bánh bích qui, phomát, dưa hấu. - Độ béo/dầu (Oiliness/Greasiness): có dầu, béo, ngậy. Ví dụ: khoai tây chiên. 2.2.1.3. Thính giác Tai người được chia làm ba phần: tai ngoài, tai giữa và tai trong. Tai ngoài gồm có vành tai và ống tai. Phần cuối ở phía trong của ống tai là màng nhĩ. Sau màng nhĩ là một buồng của tai giữa. Không khí trong buồng này thường có cùng áp suất với khí bên ngoài. Tai giữa được nối với hầu qua ống Eustach. Ống này thường mở ra khi chúng ta nuốt làm cho áp suất ở tai giữa bằng với áp suất của môi trường ngoài. Phần phía trên của tai trong có vai trò trong các cảm giác về thăng bằng. Phần phía dưới có một ống dài cuộn xoắn gọi là ốc tai (cochlea), chính là cơ quan thính giác. Cơ quan nhận cảm của ốc tai gọi là cơ quan Corti. Hình 4. Lát cắt ngang qua một phần của ốc tai và cơ quan Corti Việc truyền âm thanh trong không khí vào tai qua xương hộp sọ để truyền trực tiếp vào ốc tai. Chính sự truyền này làm con người có thể nghe thấy tiếng nhai của một vật giòn khi mở miệng khác vói khi không mở miệng. Cảm giác âm thanh ít được dùng trong phân tích cảm quan so với các kích tích khác do đó nó ít được nghiên cứu. Trong tiêu chuẩn ISO có định nghĩa độ giòn là sản phẩm cứng khi vỡ cho tiếng ồn. Ví dụ như thử chè, kẹo lạc, socola, bánh phòng tôm…thì sự bẻ gãy của sản phẩm cũng được đặc trưng bời một từ là giòn. Âm thanh nghe được khi ăn sản phẩm thực phẩm cho biết một phần về tính chất cảm quan của sản phẩm thực phẩm đó ví dụ như: độ giòn, xốp, độ tươi... Để cảm nhận về cấu trúc sản phẩm thực phẩm thì cần có sự phối hợp giữa các giác quan kể trên để đạt được kết quả phân tích tốt nhất. 2.2.2. Một số thiết bị đo cấu trúc thực phẩm Ngoài việc đánh giá cảm quan cấu trúc thực phẩm bằng các giác quan của con người thì ngày nay với sự phát triển của khoa học công nghệ, thì chúng ta còn có các thiết bị cơ lý hỗ trợ cho việc đánh giá cấu trúc thực phẩm được chính xác hơn. Top of Form Hình 7. Máy đo cấu trúc thực phẩm - Model : TMS - 2000 Thông số kỹ thuật chung : - Tốc độ : 2-30 in/phút hoặc 0 - 75 cm/phút- Hành trình chuyển động : 3.5 in / 8.9 cm - Lực tải tối đa : 1.363 kg (3000 pound) (nếu dùng FTA-3000 force transducer) - Nguồn : 220 VAC, 50/60 Hz - Kích thước máy  chính ( W x D x H ) : 48 x 51 x 86 cm - Trọng lượng máy chính : 56 kg Chức năng   - TMS-2000 là hệ thống đo và phân tích cấu trúc thực phẩm, phục vụ trong công tác nghiên cứu. Được thiết kế thích ứng với các lọai Test cell và Force Transducer. Hầu hết các hệ thống phân tích cấu trúc thực phẩm FTC trước đây có thể được nâng cấp đến chức năng của TMS-2000. - Thiết bị có khả năng đo được 07 chỉ tiêu về cấu trúc thực phẩm như : độ đàn hồi (springiness), độ kết dính (cohesiveness), độ đứt gãy (fracturability), độ cứng (hardness), độ dính (chewiness), độ keo dính (gumminess), và độ bám dính (adhesiveness). 2.3. Sử dụng cấu trúc trong đánh giá một số sản phẩm 2.3.1. Đánh giá cấu trúc sản phẩm sữa chua 2.3.1.1. Quy trình Sữa tươi+bột sữa gầy+đường+chất ổn định+ dầu bơ Gia nhiệt sơ bộ 1 Đồng hoá 1 Thanh trùng 1 Làm lạnh 1 ủ chín Gia nhiệt sơ bộ 2 Đồng hoá 2 Thanh trùng 2 Làm nguội 2 Làm nguội 2 Làm nguội 2 men cái Sản phẩmmm Trữ lạnh Đóng hộp Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua 2.3.1.2. Các yếu tố tác động đến cấu trúc sản phẩm Yaourt Chất lượng của sữa nguyên liệu Sữa nguyên liệu sử dụng trong sản xuất yaourt phải có chất lượng tốt và phải thỏa mãn các yêu cầu đã nêu ở phần trên, tuy nhiên để sữa chua có thể đông tụ và có cấu trúc gel thì hai chỉ tiêu tiên quyết là: Không chứa kháng sinh. Không chứa dư lượng hóa chất có nguồn gốc từ quá trình tẩy rửa và vệ sinh dụng cụ hoặc thiết bị chứa sữa, không chứa những chất ngăn cản quá trình lên men. Nếu hai chỉ tiêu này không được đáp ứng, sữa chua sẽ không đông tụ được. Ngoài ra, khi ta tăng hàm lượng chất khô trong sữa nguyên liệu, đặc biệt là tăng hàm lượng casein và protein huyết thanh sữa sẽ làm cho cấu trúc khối đông trở nên bền và ổn định hơn, tránh được hiện tượng tách huyết thanh trong sản phẩm yaourt truyền thống. Quá trình chuẩn bị trước khi lên men Giai đoạn đồng hóa sữa nguyên liệu trong quá trình sản xuất sữa chua làm tránh hiện tượng tách pha của chất béo xảy ra trong quá trình lên men sữa và làm tăng độ đồng nhất cho sản phẩm yaourt. Quá trình này ảnh hưởng tốt đến cấu trúc micelle trong sữa và cải thiện cấu trúc gel của yaourt thành phẩm. Quá trình xử lý nhiệt làm biến tính sơ bộ các protein sữa, đặc biệt là các whey protein, nhờ đó, trong quá trình lên men lactic, khối đông được hình thành với cấu trúc ổn định, hạn chế sự thoát huyết thanh ra khỏi cấu trúc gel khi bảo quản protein. Đó là do β- lactoglobulin- thành phần chính trong whey protein- đã tương tác với κ- casein trong cấu trúc micelle làm cải thiện cấu trúc khối đông của yaourt. Quá trình lên men Sự hình thành acid lactic trong quá trình lên men làm cho phức hệ calcium- caseinate- phosphate bị mất ổn định, casein trong sữa bị keo tụ và làm cho sữa có độ đặc giống như gel. Khi quá trình lên men kết thúc, môi trường lên men được làm để ổn định cấu trúc gel của sản phẩm, đồng thời làm chậm tốc độ sinh tổng hợp acid lactic của vi khuẩn. Sau đó bảo quản sản phẩm trong kho lạnh ở nhiệt độ  2÷4ْ C. Quá trình này giữ vai trò quan trọng trong việc ổn định cấu trúc gel của yaourt, tránh hiện tượng tách huyết thanh sữa trong sản phẩm. Phụ gia sử dụng trong sản xuất yaourt Trong sản xuất sữa chua còn khâu kỹ nghệ rất quan trọng, đó là sử dụng phụ gia và chất ổn định nhằm tạo trạng thái bền vững cho sữa chua khi lưu hành trên thị trường cũng như tạo dạng gel bền vững cho sản phẩm (không tách pha). Chất ổn định (palsgaard) là một nhóm chất phụ gia đưa vào thực phẩm phải đạt các yêu cầu sau: Không mang tính chất dinh dưỡng. Không độc hại với sức khỏe con người. Được làm từ nguyên liệu đã được lựa chọn cẩn thận. Chế phẩm này hoàn toàn tuân theo những quy định về tính đồng nhất và độ tinh khiết theo tiêu chuẩn của Hội đồng chung châu Âu, Mỹ, Cộng hòa Liên bang Đức, Tổ chức lương thực Thế giới FAO… Trước khi sử dụng cần kiểm tra kỹ lưỡng và phải được phép sử dụng tùy theo luật của mỗi nước. Thành phần chính của chất ổn định gồm: Polysacarit (CMC- Na, carragenan, alginat…) là những chất có vai trò làm đặc (tạo gel) làm cho sản phẩm tuy ở dạng rắn nhưng vẫn mềm, phù hợp với sở thích của người tiêu dùng. Monodiglyxerit E471 có tác dụng làm bền hệ nhũ tương, là chất hoạt động bề mặt có vai trò ngăn cản sự tập hợp của các cấu tử cùng pha nên có khả năng đồng nhất sản phẩm. Ở Viêt Nam, trong công nghệ sản xuất sữa chua đặc sử dụng chất ổn định có mã hiệu 5846 có thành phần chủ yếu là pectin, gelatin, tinh bột biến tính…nhằm tạo cấu trúc ổn định cho sữa chua nhờ khả năng cắt và oxy hóa mạch polysacarit thành những mạch ngắn nên làm tăng khả năng keo hóa góp phần làm bền trạng thái gel của sản phẩm. Agar: gel tạo thành khi làm lạnh. Các phân tử có sự chuyển đổi từ cấu trúc cuộn sang cấu trúc xoắn và tiếp theo là sự tổi hợp của các chuỗi xoắn. Carrageenan: gel tạo thành khi làm lạnh với sự có mặt của những muối. Các phân tử có sự chuyển đổi từ cấu trúc cuộn sang cấu trúc xoắn và tiếp theo là sự tổ hợp của các chuỗi xoắn. Sự có mặt của các muối làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các chuỗi thúc đẩy sự tổ hợp. Được chiết xuất từ loại tảo đỏ có nguồn gốc từ Ireland , mọc dọc theo bờ biển Anh, Pháp, Tây Ban Nha, Island . Alginate: gel tạo thành khi có thêm các cation chủ yếu là Ca2+ hay ở pH thấp. Các phân tử liên kết chéo với nhau bằng các ion. Pectin: Khả năng tạo gel: các pectin và acid pectinic có các nhóm hydroxyl (-OH) nên có khả năng hydrat hóa cao. Các phân tử pectin mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy lẫn nhau, do đó làm giãn mạch và làm tăng độ nhớt của dung dịch, vì vậy khi làm giảm độ tích điện và độ hydrat hóa sẽ làm cho các phân tử pectin xích lại gần nhau  và tương tác với nhau tạo nên một mạng lưới 3 chiều rắn chứa pha lỏng ở bên trong. 2.3.1.3. Các biến đổi không mong muốn Sau khi kết thúc quá trình lên men nếu để yên không làm lạnh, một thời gian gel này bị co lại và nước sữa bị tách ra. Hiện tượng này được ứng dụng trong sản xuất phomai, tuy nhiên hiện tượng co gel và tách nước sữa không có lợi trong các sản phẩm sữa lên men vì chúng cần một cấu trúc đồng nhất. Trong quá trình lên men axit lactic được tạo ra nhiều thì quá trình tách ion Canxi ra khỏi Cazein càng nhanh. Cấu trúc của casein bị thay đổi nhiều và tạo thành khối casein bị vón cục lại khi ở pH đẳng nhiệt. Chính các casein chứa trong sữa ở dạng Canxi Cazeinat tác dụng với axit lactic tạo ra axit Cazeinic và Canxi lactat. Axit Cazeinic tự do không hòa tan, do đó gây đông tụ sữa. Ngoài quá trình lên men chính chuyển hóa lactose thành axit lactic còn các quá trình lên men phụ tạo các axit bay hơi, rượu, khí CO2, các vi khuẩn sinh hương tạo axeton, diaxetin. Nếu tiếp tục cho lên men sản phẩm, cazein sẽ bị phân hủy, tạo thành pepton và các sản phẩm khác. Vi sinh vật vẫn chuyển hóa tiếp tục thì cazein sẽ bị chuyển hóa thành axit amin và các khí NH3, H2S tạo mùi vị khó chịu cho sản phẩm. Quá trình thủy phân protein: một số chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp hệ enzyme protease. Chúng sẽ xúc tác thủy phân protein tạo ra các sản phẩm như polypeptide, peptide…Điều này có thể ảnh hưởng đến cấu trúc gel của yaourt, một số peptide gây ra vị đắng cho sản phẩm. Tốc độ của quá trình này cũng rất chậm do nhiệt độ thấp. Trong sản phẩm sữa chua thì cấu trúc và trạng thái là yếu tố quyết định chính đến chất lượng sữa chua so với mùi và vị của sản phẩm. Vậy dựa vào cấu trúc của sản phẩm người ta có thể đánh giá được sản phẩm có chất lượng như nào. 2.3.2. Đánh giá cấu trúc của bánh mì 2.3.2.1. Qui trình sản xuất bánh mì Bánh mì - Bột mì Nước, men Bột, nước, muối… Lên men bột bạt Sản phẩm Lên men ổn định Nướng Chia bột nhào Vê Tạo hình bánh Lên men kết thúc, khía bánh Định lượng nguyên liệu Rây Nhào bột đầu Lên men bột đầu Nhào bột bạt 2.3.2.2. Những biến đổi cấu trúc trong quá trình sản xuất Nhào bột Nhào bột là khâu rất quan trọng có ảnh hưởng rõ rệt đến khâu tiếp theo của quá trình kỹ thuật và chất lượng của bánh mỳ. Khối bột nhào thu được có cấu trúc đồng nhất gồm bột nước, men, muối và các thành phần khác. Khối đồng nhất này có cấu trúc và các tính chất vật lý xác định. Các hợp chất protit đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành mạng lưới khung gluten. Protit bột nhào trương lên và tăng thể tích nhiều lần. Sự trương của hợp chất protit tạo thành bộ khung có cấu tạo xốp, do đó bột nhào có tính đàn hồi và dẻo. Trong khối bột nhào, ngoài pha lỏng cấu tạo từ nước tự do, protit hòa tan, đường và các chất khác, còn có pha khí hình thành do sự tích lũy các bọt khí trong khi nhào và các túi khí CO2 do lên men. Như vậy có thể nói bột nhào là hệ phân tán gồm 3 pha: rắn, lỏng, khí. Dưới tác dụng cơ học của thiết bị nhào, tạo điều kiện cho protit trương nở và tạo thành bộ khung gluten, tăng cường tính chất vật lý của khối bột nhào, nhiệt độ khối bột nhào tăng lên. Khi nhào bột với nước, các protein của gluten sẽ hấp thụ nước, định hướng, sắp xếp lại thành hàng và giãn mạch từng phần, nên sẽ làm phát sinh các tương tác ưa béo và hình thành các cầu disulfua mới. Một mạng protein ba chiều có tính nhớt đàn hồi được thiết lập, dần dần những tiểu phần gluten ban đầu biến thành những màng mỏng bao lấy xung quanh các hạt tinh bột và những hợp phần khác có trong bột mỳ, khối bột trở nên đàn hồi và dễ chẩy. Hình 5: Gluten hình thành các cầu disulfua mới Các hợp chất protein giữ vai trò quan trọng trong việc hình thành bột nhào, nó liên kết với nước trong khi nhào và tạo thành gluten. Sau khi nhào trộn và để lên men , khí cacbonic tạo ra làm bột nhào phồng lên dưới dạng những túi khí được bao bằng màng mỏng gluten. Mạng lưới protein đặc trưng này có tính dễ kéo giãn làm cho màng có thể thay đổi được hình dạng; có tính không thấm khí làm cho màng giữ lại được CO2 tạo ra khi lên men và màng trương phồng được; tính đàn hồi, góp phần giữ khí CO2 và hình thành cấu trúc xốp cho sản phẩm; khả năng giữ nước cao làm cho sản phẩm có độ mềm sau khi nướng. Quá trình nhào bột không tốt, nguyên liệu trong khối bột nhào không đều, cấu trúc ruột bánh sẽ không đều, có nhiều lỗ khí to, mặt bánh kém bóng, bánh bắt mầu không đều, ảnh hưởng đến mầu sắc, độ nở và các tính chất cảm quan khác của bánh. Quá trình nhào quá mạnh, quá lâu làm nhiệt độ khối bột nhào tăng nhiều, men hoạt động nhanh làm cho mặt bánh kém bóng và ít nhẵn hơn. Lưu ý: Sự thâm nhập của oxy trong quá trình nhào bột, cường độ và tốc độ nhào của thiết bị nhào, thời gian nhào bột. Lên men bột nhào Muốn có bánh mỳ ngon, xốp, ruột nở thì phải làm nở bột nhào. Trong quá trình hoạt hóa, các nấm men đã chuyển đường và tinh bột trong bột mỳ qua nhiều giai đoạn biến đổi trung gian và cuối cùng tạo thành khí cacbonic. Chính khí cacbonic này làm nở bột nhào. Một phần nhỏ khí cacbonic được tạo thành do sự lên men lactic. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi vì không chỉ làm cho bột nở tốt mà còn làm cho bánh có mùi vị thơm ngon và dễ tiêu hóa. Trong quá trình lên men, ngoài việc chuyển đổi các hợp chất có cấu trúc dưới dạng phức tạp thành đơn giản, thì nhiều sản phẩm phụ được tạo thành như: acid lactic, rượu etylic, acid acetic, các este và andehit, những chất này làm cho bánh có mùi vị thơm ngon. Sự lên men bột nhào xảy ra do hoạt động của nấm men. Đó là sự phân hủy yếm khí đường glucoza và quá trình này diễn ra theo sơ đồ Embden Meyerhop Panas, nó gồm một chuỗi các phản ứng để chuyển glucoza thành axit pyruvic. Quá trình này được chia làm 4 giai đoạn: Giai đoạn 1: Đây là giai đoạn phosphoryl hóa đường glucoza thành fructo - 1- 6 diphotphat. Giai đoạn này tiêu tốn 2 phân tử ATP. Giai đoạn 2: Giai đoạn đứt mạch hexo dưới tác dụng của enzim aldolaza, fructo - 1- 6 diphotphat chuyển thành aldehyt 3- photphoglyxerin. Giai đoạn 3: Giai đoạn oxi hóa aldehyt 3- photphoglyxerin. Năng lượng mất đi trong nối liên kết cao năng lần trước đã được phục hồi trở lại trong giai đoạn này. Giai đoạn 4: Giai đoạn khử photpho của aldehyt 2- photphoglyxerin. Trong giai đoạn này có sự phân bố lại năng lượng và tạo thành liên kết cao năng mới. Axit pyruvic tạo thành bị decácboxyl hóa bởi decacboxylaza tạo thành aldehyt axêtic, chất này sẽ nhận hidro của NADH2 và chuyển thành rượu etylic. Lên men bột nhào xảy ra sự lên men rượu và lên men lactic. Sự lên men do hệ enzim zimaza được gọi là sự lên men rượu. Đường trong bột nhào bị mất đi trong quá trình phát triển của nấm men khi lên men. Đồng thời với quá trình lên men rượu, trong bột nhào bao giờ cũng có quá trình lên men lactic, vì trong bột và một số nguyên liệu khác luôn có chứa vi khuẩn lactic, tạo ra các axit lactic, axit axetic, axit oxalic, axit foocmic… Tốc độ tạo axit trong bột nhào phụ thuộc vào nhiệt độ, độ đặc của bột nhào và số lượng vi khuẩn lactic có trong bột nhào nhưng trước tiên nó phụ thuộc vào nhiệt độ. Vì vậy, nếu lên men ở nhiệt độ cao (35 – 400C) thì bột nhào rất chóng chua. Quá trình vật lý và keo hóa xảy ra trong bột nhào khi lên men có liên quan chặt chẽ với sự biến đổi tính chât protein. Sự biến đổi này do 3 yếu tố gây nên: độ axit của bột nhào tăng, tác dụng của enzim thủy phân protein trong bột và tác dụng của enzim thủy phân protein trong nấm men. Sau khi nhào, protein và tinh bột kết thúc sự hút nước do hấp thụ nhưng sự hút nước thẩm ướt của protein vẫn tiếp diễn cho đến khi kết thúc quá trình lên men. Nguyên nhân là do sự tan rã của các chất protein dưới tác dụng của enzim thủy phân protein mà chủ yếu là proteaza có trong bột. Mặt khác, do tác dụng cơ học khi nhào làm tăng bề mặt tự do của protein. Protein còn bị thủy phân do proteaza trong nấm men tạo thành axit amin làm cho vỏ bánh có mầu vàng đẹp do phản ứng melanoidin nhưng nếu hoạt độ khá mạnh thì sẽ ảnh hưởng xấu đến chất lượng bột nhào . Khi lên men bột nhào, cấu tạo của bộ khung gluten biến đổi. Bột nhào nở lên do quá trình lên men sinh ra khí CO2, vỏ gluten bọc các túi khí đó căng lên. Khi chia bột nhào, các túi khí bị phá vỡ, bột nhào trở lên chắc hơn. Khi lên men kết thúc thì các túi khí lại được tạo thành và được giữ trong bột nhào cho đến khi nướng. Lượng các chất hòa tan trong bột nhào tăng lên khi lên men, nhiệt độ bột nhào tăng lên 1– 2 0C so với nhiệt độ sau khi nhào (do đường bị phân hủy và tinh bột, protein hấp thụ nước tỏa nhiệt). Khối lượng bột nhào trong quá trình lên men giảm 2- 3% . Trong quá trình lên men bột nhào, hệ gluxit – amilaza luôn thay đổi. Lúc đầu nấm men sử dụng đường sẵn có trong bột, sau đó bắt đầu thủy phân tinh bột thành maltoza và tiếp diến như vậy cho đến khi kết thúc quá trình lên men. Nhờ có sự phân hủy đường và tinh bột sinh ra khí CO2 làm nở bánh và khi nướng vỏ bánh đẹp hơn. Như vậy, lên men bột nhào là một quá trình quan trọng, nó tạo ra CO2, khung gluten được hoàn thiện, tạo ra các sản phẩm phụ của quá trình lên men: rượu, axit, este, aldehyt … tạo mùi thơm ngon cho sản phẩm, tăng độ tiêu hóa bánh mỳ. Lên men bột nhào còn giúp tạo ra thể tích, cấu trúc và độ nở xốp cho bánh nhưng nếu quá trình lên men không đúng như yêu cầu đặt ra thì sẽ ảnh hưởng lớn đến cấu trúc và mùi vị của bánh. Quá trình lên men không đủ sẽ làm cho thể tích bánh nhỏ, bánh ít thơm. Lên men quá, bánh sẽ bị sệ, mặt bánh nhăn, ruột không mịn và bánh có mùi chua. Do đó, khống chế quá trình lên men tốt là một bước kỹ thuật quan trọng. Tạo hình và lên men bán thành phẩm Vê cục bột nhào: sau khi chia, cục bột phải được lăn vê ngay. Lăn vê có tác dụng làm cho cấu trúc bột nhào trở nên tốt hơn và ruột bánh xốp đều hơn. Thường lăn vê cục bột theo dạng hình cầu, nghĩa là dạng hình học đơn giản nhất và sau đó dễ dàng chuyển thành các dạng khác nhau tùy theo yêu cầu của bánh mỳ thành phẩm. Lên men ổn định: Sau khi chia vê xong cục bột nhào được để yên trong một thời gian ngắn để phục hồi lại khung gluten và tính chất vật lý của bột nhào. Đó là thời gian lên men ổn định . Khi qua công đoạn này, độ xốp ruột bánh trở lên đều hơn, thể tích bột nhào tăng lên. Lên men kết thúc: Đây là bước kỹ thuật quan trọng có ảnh hưởng quyết định tới chất lượng bánh vì trong khi chia và tạo hình, hầu hết lượng CO2 trong cục bột nhào thoát ra ngoài. Lên men kết thúc tiếp tục tạo ra khí CO2 bù lại lượng mất đi khi chia và vê, làm bánh nở to, có hình dạng và thể tích theo yêu cầu. Thời gian len men kết thúc phụ thuộc khối lượng cục bột nhào, độ ẩm của bột nhào và chất lượng bột mỳ . Nướng bánh Đây là giai đoạn đặc biệt quan trọng trong quy trình sản xuất. Bánh thành phẩm khác hẳn cục bột nhào ở hình dáng bên ngoài, các tính chất vật lý và mùi vị. Trong khi nướng, dưới tác dụng của nhiệt độ, cùng một lúc trong cục bột nhào xảy ra hàng loạt các biến đổi về vật lý, hóa sinh và keo hóa. Sự biến đổi về độ ẩm : trong những phút đầu tiên trên bề mặt cục bột nhào có ẩm ngưng tụ, độ ẩm của lớp bề mặt cục bột nhào tăng lên. Nhiệt độ của lớp bệ mặt cục bột nhào tăng lên, đến khoảng 1000C, nước ở lớp bề mặt này bay hơi mạnh, lớp ngoài của cục bột nhào trở lên cứng tạo thành vỏ bánh không có nước. Sau khi đã mất hết nước, nhiệt độ của lớp vỏ tăng lên đến 160 – 1800C rồi dừng lại. Vận tốc tại thành vỏ bánh phụ thuộc vào độ ẩm và nhiệt độ của môi trường trong buồng nướng, độ ẩm càng lớn và nhiệt độ càng thấp thì tốc độ tạo thành vỏ càng chậm. Dưới lớp vỏ tạo thành vùng bay hơi nước. Nước ở vùng này bay hơi và qua vỏ đi vào môi trường, một phần do trở lực của lớp vỏ nên chuyển vào lớp trung tâm và ngưng tụ tại đó. Quá trình vi sinh và hóa sinh: Trong những phút đầu tiên của quá trình nướng hoạt động của nấm men và vi khuẩn lên men axit tăng cường, sau đó giảm dần và đình chỉ hẳn. Hàm lượng rượu, CO2, axit tăng lên một chút làm thể tích bánh tăng lên và hương vị được cải thiện chút ít. Trong quá trình nướng, sự thủy phân tinh bột bằng enzim và phần nào bằng axit cũng xảy ra, nhiệt độ của cục bột nhào tăng lên làm hồ hóa tinh bột, do đó tăng cường hoạt động của enzim thủy phân tinh bột. Ở vỏ bánh xảy ra phản ứng tạo thành melanoidin và các chất thơm do nhiệt độ cao hơn. Các chất thơm từ vỏ bánh khuyếch tán vào ruột bánh và một phần thoát ra ngoài môi trường. Quá trình keo: Là sự hồ hóa tinh bột và đông tụ protein. Đây là quá trình có ý nghĩa lớn làm cho bột nhào trở thành bánh ăn được. Sự thay đổi các chất keo trong bột nhào xảy ra đồng thời khi nhiệt độ đạt 55 – 600C. Hạt tinh bột bị trương nở, thấm nước và hồ hóa. Sự hồ hóa diễn ra một phần và kết thúc khi nhiệt độ tâm đạt 95 – 970C. Quá trình biến tính của protein do tác dụng của nhiệt độ xảy ra trong khoảng nhiệt độ 50 – 700C, protein nhả nước ra và chặt lại, mất tính đàn hồi. Protein biến tính tạo thành bộ khung cho bánh mì, cố định hình dáng của bánh. Biến đổi thể tích: Dưới tác dụng của nhiệt độ, khí CO2 tạo thành, thoát ra, để lại trong khối bột những lỗ nhỏ, làm tăng độ xốp và tăng thể tích của bánh. Sự tăng thể tích còn do không khí, hơi giãn nở dưới tác dụng của nhiệt và sự chuyển rượu thành trạng thái hơi. Thể tích bánh phụ thuộc vào tốc độ tạo vỏ, khi vỏ cứng được hình thành thì quá trình tăng thể tích cũng chấm dứt. Sự thay đổi khối lượng trong khi nướng: Khối lượng cục bột nhào giảm đi do tách ẩm trong quá trình tạo vỏ và một phần do CO2, rượu và axit bay hơi. Phản ứng melanoidin xảy ra trong khi nướng giữa đường khử và axit amin giúp tạo nên mùi thơm của bánh đồng thời cũng tạo thành các chất có mầu tối. Bánh mì có vỏ chặt và nhẵn thì giữ được mùi thơm lâu hơn. Bánh mì có vỏ vàng nhạt thì chứa ít các hợp chất gây hương hơn. Chế độ nướng bánh (độ ẩm tương đối của không khí trong buồng nướng, nhiệt độ nướng, thời gian nướng bánh) thích hợp sẽ tạo cho bánh có giá trị cảm quan tốt. Nhiệt độ thấp và thời gian nướng dài làm cho vỏ bánh dày và cứng. Nhiệt độ cao và thời gian ngắn làm cho bánh có mầu sẫm, mầu không đều, quá trình tạo vỏ nhanh, ruột bánh không chín, không khô, bết và ít mùi thơm. Làm ẩm buồng nướng có tác dụng làm cho hơi nước ngưng tụ trên bề mặt bánh, tinh bột dễ hồ hóa tạo cho bề mặt bánh phẳng và bóng láng. Mặt khác, ẩm này làm cho mặt bánh dai, chậm khô, do đó giữ được khí và hơi làm cho bánh nở to hơn. Nhiều nghiên cứu cho thấy làm ẩm còn có tác dụng đốt nóng bánh nhanh hơn, vỏ bánh mỏng, không bị cháy, ruột bánh chín đều và nhanh, dó đó rút ngắn được thời gian nướng. 2.3.2.3. Một số yếu tố ảnh hưởng tới cấu trúc trong quá trình nướng bánh mỳ Sự hình thành và giãn nở khí: - Carbon dioxide (CO2) : Góp phần chủ yếu trong quá trình lên men các sản phẩm, CO2 được sinh ra nhờ quá trình hoạt động của men, hoặc bột nở ( baking powder ), baking soda. - “Không khí” : được đưa vào hỗn hợp bột thông qua quá trình chế biến - Hơi nước : Được hình thành trong quá trình nướng, CO2 và không khí thường được sinh ra trong hỗn hợp bột và dưới tác động của nhiệt, những khí này được giãn nở và tạo độ nở cho sản phẩm . Hình 6: Sự hình thành khí trong quá trình nướng Quá trình giữ lại khí trong hỗn hợp bột: Khi các khi được sản sinh, chúng sẽ được giữ lại trong cấu trúc protein. Nếu không có cấu trúc protein này thì các khí sẽ thoát hết ra ngoài, sản phẩm sẽ không có được độ nở thích hợp. Sự keo hóa tinh bột: Sự keo hóa tinh bột bắt đầu xảy ra ở 600C. Quá trình này giúp giúp tinh bột hấp thụ nước, nở và trở nên vững chắc (ảnh hưởng đến cấu trúc của thành phẩm). Sự làm đông protein Gluten và protein sẽ đông lại và trở nên vững chắc khi gặp nhiệt độ thích hợp (thông thường quá trình làm đông xảy ra khi nhiệt độ trong hỗn hợp bột khoảng 740C). Chính nhờ quá trình này, giúp tạo cấu trúc và sự vững chắc cho sản phẩm . Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến quá trình làm đông protein. Chính vì thế cần tuân thủ đúng nhiệt độ đưa ra trong mỗi công thức. Nếu nhiệt quá cao, quá trình làm đông xảy ra sớm (trước khi các khí được giãn nở hết ) dẫn đến thành phẩm không đạt được độ nở tối đa và dễ nứt mặt bánh. Ngược lại, nếu nhiệt độ quá thấp, quá trình làm đông xảy ra chậm, sản phẩm sẽ bị xẹp. Sự hóa lỏng của chất béo Mỗi loại chất béo khi hóa lỏng, sẽ giải phóng các khí được giữ trong cấu trúc Protein ở một nhiệt độ khác nhau. PHẦN III. KẾT LUẬN Các phân tích ở trên cho thấy tầm quan trọng của từng khâu trong quy trình sản xuất, thực hiện các công đoạn không đúng trình tự, không đúng yêu cầu sẽ có những biến đổi tính chất cảm quan của sản phẩm không mong muốn. Mỗi khâu có liên quan đến nhiều khâu khác trong quy trình, có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến chất lượng sản phẩm, đặc biệt là chất lượng cảm quan vì đây là các chỉ tiêu có thể đánh giá được ngay trong quá trình sản xuất. Qua việc tìm hiểu các tính chất cảm quan của sản phẩm bánh mỳ và sữa chua các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất cảm quan chúng tôi cũng đã nhận thức được rằng việc tìm hiểu và đánh giá các tính chất cảm quan của sản phẩm thực phẩm có một ý nghĩa rất quan trọng đối với kỹ sư công nghệ thực phẩm, nó giúp ích rất nhiều trong việc chế thử các sản phẩm mới, trong việc kiểm soát quá trình sản xuất, trong việc lựa chọn nguyên liệu cũng như quy trình công nghệ cho sản phẩm cần chế biến để giúp cho sản phẩm đạt tính chất cảm quan tốt nhất. Điều này cũng đặc biệt cần thiết khi muốn cải tiến, nâng cao chất lượng sản phẩm , hiểu được từng loại nguyên liệu, từng công đoạn trong quy trình sản xuất, biết được ảnh hưởng của nó tới sản phẩm sẽ giúp loại bỏ được những biến đổi không mong muốn đối với sản phẩm, do đó sẽ hạn chế được sản phẩm không phù hợp trong quá trình sản xuất, giảm được tỉ lệ phế phẩm và do đó giảm được giá thành sản phẩm và tăng tính cạnh tranh của sản phẩm. Đây là một điều có ý nghĩa rất lớn đối với sản phẩm và doanh nghiệp. TÀI LIỆU THAM KHẢO Hà Tuyên Tư. 2006. Kỹ thuật phân tích cảm quan thực phẩm. NXB Khoa học và kỹ thuật TS. Lâm Xuân Thanh. 2004. Giáo trình công nghệ các sản phẩm sữa. NXB Khoa học và kỹ thuật. Lê Ngọc Tú. 2003. Hóa học thực phẩm. NXB Khoa học và kỹ thuật Al-Chakra, W., Allaf, K. and Jemai, A. B. 1996. Characterization of brittle food products: Application of acoustical emission method. Journal of Texture Studies, 27,327-348.