Biến đổi protein trong CB và BQ thực phẩm
Phần một
: SƠ LƯC VỀ SỰ CHUYỂN HOÁ PROTEIN
TRONG CƠ THỂ
I. Thuỷ phân protein
Ở dạ dày nhờ có môi trường HCl và enzim pepsin, protein của thức ăn bò thuỷ
phân, tạo thành chủ yếu hỗn hợp polipeptit ( còn gọi là pepton).
Ở ruột, nhờ các enzim pepsin, chimotripsin, cacboxipeptiđaza xúc tác cho quá
trình thuỷ phân polipeptit thành hỗn hợp các aminoaxit. Các aminoaxit sinh ra được
hấp thụ qua thành ruột, theo máu về gan, đi tới các mô và tế bào. Một phần
aminoaxit được dùng để tái tổng hợp protein cho cơ thể, phần khác được phân giải
để cung cấp năng lượng cho cơ thể hoạt động.
II.Sự phân giải aminoacid
Trong cơ thể, các aminoaxit bò phân giải qua các phản ứng sau:
1. Phản ứng desamin hoá( loại nhóm amino)
a. Phản ứng desamin hoá-oxi hoá.
Nhờ xúc tác của enzym, nhóm amino bò loại ra khỏi phân tử aminoacid, tạo thành
cetoacid và amoniac:
R
CH
COOH
O
R
C
COOH
O
NH
3
+
b. Phản ứng trao đổi nhóm amino.
Nhờ tác dụng xúc tác của enzym aminotranferase

R
CH
COOH
NH
2
R
CH
2
NH
2
CO
2
enzim
+
III. Các sản phẩm cuối cùng của sự phân giải aminoacid
Quá trình phân giải aminoaxit tạo ra cetoacid, acid carboxylic và amoniac.
Các cetoacid và carboxylic tiếp tục tham gia vào chu trình Krep đã bò oxi hoá thành
carbonic và nước . Như vậy sản phẩm cuối cùng của sự phân giải aminoacid là
carbonic, nước và amoniac. Khí carbonic được thải ra ngoài cơ thể, nước tham gia
vào quá trình trao đổi chung, amoniac(gây độc cho cơ thể) được chuyển hoá thành
những chất không hoặc ít độc ( như glutamin, asparagin, ure) bằng các cách sau:
1.Amit hoá các acid monoamino dicarboxylic
Amoniac phản ứng với axit glutamic hoặc axit aspactic, tạo thành glutamin hay
asparagin.
Thí dụ:
HOOC
CH
2
CH
2

Amoniac phản ứng với khí cacbonic tạo thành ure theo một chu trình gồm nhiều
phản ứng, gọi là chu trình ure. Phương trình phản ứng tổng quát của chu trình ure:
NH
3
CO
2
ATP
OH
2
H
2
N
C
NH
2
O
AMP PP Pv
+ + + + + +
IV. Sinh tổng hợp protein
Một phần aminoacid được dùng để tái tổng hợp protein cho cơ thể. Quá trình tổng
hợp diễn ra chủ yếu trong các riboxom của tế bào, gồm 4 giai đoạn:
1. Giai đoạn hoạt hoá aminoaxit
2
Biến đổi protein trong CB và BQ thực phẩm
Xảy ra hai quá trình phản ứng , cả hai phản ứng đều cần enzim aminoaxyl-tARN
xúc tác. Mỗi aminoacid cần một loại enzym tương ứng, như vậy 21 aminoaxit cần 21
enzim khác nhau. Nhờ tác dụng của enzym, aminoacid kết hợp với ATP tạo ra
aminoaxyl-AMP-enzim có khả năng phản ứng cao:
Aminoacid + ATP [Aminoaxyl-AMP-enzym] + PP
Sau đó, aminoaxyl-AMP-enzym tương tác với tARN, tạo ra aminoaxyl-Tarn:

C
0
100
trong thời
gian 10 – 15 h để tăng lượng nitơ phi protein lên ba lần, có thể tăng độ hoà tan lên
rất nhiều và do đó làm tăng tính chất bề mặt của gluten lên.
* Thuỷ phân hoàn toàn các liên kết peptide
- Dưới tác dụng của acid và ở nhiệt độ cao ( HCl 6N ,
CC
00
107100 −
, 20 – 72 giờ)
protein bò thuỷ phân, không xảy ra hiện tượng racemic hoá.
2. Thuỷ phân bằng kiềm:
* Thuỷ phân hạn chế ( đun nóng protein trong NaOH có pH = 11- 12,5 ,
CC
00
9570 −
, từ 20 phút đến vài giờ)
- Tạo ra những peptide lưỡng cực có các mạch bên kỵ nước và có một nhóm
carboxyl có cực ở tận cùng.
- Dùng để hoà tan và trích ly các protein ít hoà tan cùa thực vật, của vi sinh vật
và của cá.
* Thuỷ phân hoàn toàn
- Dưới tác dụng của kiềm (NaOH 4 -8N .
2
)(OHBa
14% , đun sôi trong 18- 29 giờ)
protein bò thuỷ phân , acid amin bò racemic hoá, các oxy acid bò deamin hoá, một
phần cystein và cystin bò phá hỏng, arginin phân huỷ thành ornithin và ure. Vậy tác

- Thuỷ phân từng phần cũng được dùng để cải tiến các tính chất nhũ hoá và tạo
bọt của các protein bò biến tính nhiệt. Do tăng độ hoà tan làm cho sự khuếch tán của
protein đến bề mặt liên pha không khí/ nước và dầu/ nước được dễ dàng. Tuy nhiên
khi mức độ thuỷ phân vượt quá 3 - 5% thì độ nhớt và chiều dày của của màng mỏng
protein được hấp thụ là không đủ để làm bền các nhũ tương và các bọt.
* Trong bảo quản
- Sự thủy phân thường giải phóng ra các peptide có dính các gốc leuxin hoặc
phenylalanin có vò đắng nên làm giảm tính cảm quan của sản phẩm.
2.Thuỷ phân hoàn toàn : thuỷ phân hoàn toàn protein thành các acid amin . Tạo
ra các sản như nước mắm , tạo ra nguồn acid amin không thay thế để bổ sung vào
các loại thực phẩm có nguồn protein kém hoặc không hoàn hảo.
B- PHẢN ỨNG OXY HOÁ KHỬ
Khi bảo quản các thực phẩm giàu protein thường xảy ra hiện tượng ôi thối làm
mất giá trò dinh dưỡng của thực phẩm. Nguyên nhân là do tác dụng của các enzym
có trong thực phẩm và vi sinh vật xâm nhập từ môi trường ngoài
I.Phản ứng khử amin:
R - CH - COOH + H
2
R - CH
2
- COOH + NH
3
NH
2
enzim của vi sinh
vật hiếu khí
II.Phản ứng khử nhóm Cacboxyl:
R - CH - COOH
NH
2

OH + CO
2
CO
2
NH
2
CH COOH + H
2
O
R
OH + NH
3
R CH
OH
IV. Phản ứng tạo thành mercaptan
Thường xảy ra đối với các acid amin chứa lưu huỳnh như cystein, cystine,
methionin.
CH
2
SH
CH NH
2
COOH
+ 2H
CH
2
SH
CH
3
+ CO

NH
2
OH
2
+
H
N
CH
2
- CH - COOH
OH
+
NH
3
Triptophan Axit indoloxypsopinic
+
H
N
CH
2
- CH - COOH
OH
O
2
H
N
CH
2
- COOH
+ H

VI.Phản ứng tạo di-trimethylamin từ các lipoprotein
Phần lipid sau khi tách từ lipoprotein sẽ bò chuyển hoá thành các di-trimethylamin
7
Biến đổi protein trong CB và BQ thực phẩm
Ví dụ:
CH
3
- N - CH
2
- CH
2
- OH
CH
3
CH
3
OH
N
CH
3
CH
3
CH
3
[O]
O = N
CH
3
CH
3

hóa.
- Tạo bọt: lực cắt làm biến tính bề mặt và tập hợp protein.
- Tạo bột nhão, tạo sợi, nấu đùn: lực cắt làm các phân tử protein sắp xếp lại, trao
đổi các cầu disulfur, tân tạo mạng lưới protein. Động tác kéo vuốt, nhào trộn nhiều
lần làm cho mạng protein, nhất là xoắn α bò phá hủy.
2. Xử lý nhiệt:
Là công đoạn phổ biến và quan trong cho các sản phẩm thực phẩm. Tuỳ mức độ
gia nhiệt mà chất lượng thực phẩm tốt hơn hay kém đi.
a. Gia nhiệt ở nhiệt độ cao :
8
Biến đổi protein trong CB và BQ thực phẩm
* Gia nhiệt vừa phải: protein chỉ bò biến tính.
- Các độc tố có bản chất protein thực phẩm (enterodoxin của Staphylococus
aureces) hay các chất kìm hãm enzym tiêu hóa (antitrypsin Kunitz và Bowman trong
hạt đậu tương) trong nguyên liệu sẽ mất độc tính.
- Chần hoặc nấu (khi đóng hộp rau quả) làm vô hoạt các enzin (protein,
polyphenoloxidase, lypoxydase) vốn tạo ra màu sắc, mùi vò xấu và giảm hàm lượng
protein của thực phẩm.
- Các protein như glyxinin đậu tương, ovalbumin, colagen cũng dễ tiêu hóa hơn
do mạch peptide duỗi ra, để lộ các gốc acid amin tạo điều kiện tác dụng thuận lợi
cho protease.
* Gia nhiệt trên 100
0
C: xảy ra phản ứng khí amin. Tuy không ảnh hưởng
đến giá trò dinh dưỡng nhưng sự xuất hiện lại các nhóm carboxyl làm thay đổi pI và
các tính chất của protein.
* Gia nhiệt kiểu thanh trùng ở nhiệt độ trên 110 – 115
0
C: một phần các
gốc cystein trong thòt, cá, sữa bò phá huỷ tạo thành H

) ( R = H hay
3
CH
) ( R = H hay
3
CH
)

* Gia nhiệt ở nhiệt độ cao trên 200
0
C ở pH trung tính hay kiềm:
- Thủy phân liên kết peptide và đồng phân hóa các gốc acid amin tạo hỗn hợp
racemic. Đồng phân D làm giảm giá trò dinh dưỡng 50%, giảm độ tiêu hóa của
protein (các liên kết peptide chứa D – acid amin khó bò thuỷ phân hơn), có thể gây
độc tỷ lệ với lượng được hấp thu qua màng chắn ruột.
9
Biến đổi protein trong CB và BQ thực phẩm
- Phá huỷ một số acid amin: arginin chuyển thành ornitin, ure, citrulin và
amoniac, cystein chuyển thành dehydroalanin. Trong môi trường kiềm: serin,
threonin và lysin bò phá huỷ.
- Tạo cầu nối đồng hóa trò lysinoalanin, ornitinoalanin, lantionin giữa gốc
dehydroalanin (DHA) ở mạch peptide này với gốc lysin, ornitin, cystein ở mạch
peptide khác.
Gốc DHA tạo ra do phản ứng loại (khử)
β
gốc cystein hoặc phosphoserin:
NH
CH
CH
2

Mạch pepticle chứa gốc lysin, onitin, cystein kết hợp với mạch peptide chứa gốc
DHA theo sơ đồ

NH CH CO
NH
CH CO
(CH
2
)
3
NH CH
(CH
2
)
4
CO
gốc lysin
gốc ornitin
gốc cystein
CH
2
NH
2
NH
2
SH
NH
CH CO
CH
2

2
NH
NH
CH CO
CH
2
NH
cầu lysinoalanin
cầu ornitinalanin
cầu lationin
10
Biến đổi protein trong CB và BQ thực phẩm
Protein chứa cầu đồng hóa trò kiểu này thường bò giảm giá trò dinh dưỡng. Có thể
dùng NH
3
để hạn chế tạo các cầu nối, tuy nhiên việc xử lý kiềm và xử lý nhiệt vừa
phải chỉ tạo ra lượng rất nhỏ lysinoanilin và đồng đẳng của nó.
* Xử lý nhiệt thòt hoặc cá ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ thanh trùng còn tạo cầu
đồng hóa trò kiểu isopeptide giữa gốc lysin ở mạch peptide này và gốc glutamic hay
aspartic ở mạch peptide khác

CH
CO
(CH
2
)
4
HN
NH
CO (CH

như sự di chuyển tối thiểu các muối và glucid đến bề mặt sấy.
II. Các biện pháp hóa học:
11
Biến đổi protein trong CB và BQ thực phẩm
1. Thay đổi pH:
- Đưa pH đến acid hay kiềm: protein sẽ cố đònh được các anion và cation đồng
thời thay đổi khả năng hòa tan.
Ví dụ: Ca
2+
làm giảm tính hòa tan tại pH trung tính hay kiềm NaCl làm giảm tính
hoà tan tại pH kiềm, tăng tính hòa tan tại pI.
- Đưa pH đến kiềm yếu: do lực đẩy tónh điện của các nhóm carboxyl đã ion hóa,
các protein thấp phần tử sẽ hoà tan.
Ví dụ: protein của điện phụ sau khi sấy phun có độ hòa tan cao, tính chất bề mặt
và hấp thụ nước tốt.
- Với protein đậu tương: kiềm hóa đến pH = 10 – 12 rồi trung hòa làm cho protein
giãn mạch; sau đó sấy phun thì protein sẽ tạo gel khi được hydrat hóa ở nhiệt độ
thường. Cách này cũng làm tăng độ nhũ hóa và dễ bò kết tủa bởi Ca
2+
của globulin.
- Ở pH thích hợp và có các ion đa hóa trò hay chất đa điện ly sẽ tăng khả năng tạo
cầu nối ion giữa các phân tử protein.
Ví dụ:
° Ở pH trung tính hay kiềm, Ca
2+
và các chất tạo phức liên kết các nhóm
carboxyl hay phosphoseryl tạo các calci proteinat đều tan và dễ tạo gel khi đun
nóng. Trong sản xuất phomat nóng chảy (75-105
0
C), thêm 3% phụ gia polyphosphat

+ Tăng khả năng tạo gel của protein cá.
+ Tăng khả năng tạo nhũ và tạo bọt
- Đưa các nhóm phosphat hay sulphat vào gluten: tăng khả năng hấp thụ nước,
tạo gel, tạo măng.
- Gắn vào protein các chất hoạt động bề mặt (natri dodecylsulfat): có vai trò như
chất đệm giữa vùng kỵ nước của protein và môi trường háo nước phá hủy tương tác
kỵ nước, làm giãn mạch và biến tính protein.
- Các chất tẩy rửa dạng anion làm cho protein tích điện âm (ở pH gần trung tính),
làm tăng lực đẩy bên trong và biến tính protein.
4. Tạo cầu đồng hóa trò:
- Tạo protein kỵ nước nhờ đưa vào protein các nhóm không cực (acyl hóa khử hay
alkyl hóa khử nhóm
ε
-NH
2
, thiol hay hydroxyl)
Mức độ kỵ nước phụ thuộc bản chất acid amin hay acid béo sử dụng (mạch dài
hay ngắn) và tỷ lệ phản ứng.
Ví dụ: Sự acetyl hóa
° Tăng tính nhũ hóa của protein sữa và glycinin đậu nành (do phân tử trở
nên rất lưỡng cực).
° Giảm tính hấp thụ nước của protein đậu nành.
13
Biến đổi protein trong CB và BQ thực phẩm
- Tạo các cầu disulfur bằng phản ứng oxy hóa vừa phải các nhóm thiol khi có mặt
không khí, bromat hay enzym oxy hóa.
Ví dụ: Cải thiện tính nhớt dẻo của gluten trong công nghệ bánh mì.
Cầu disulfur có thể bò phá hủy khi có các chất khử như: cystein, acid ascorbic,
β
-

14
Biến đổi protein trong CB và BQ thực phẩm
2. Tạo kết cấu và tạo hình các sản phẩm thực phẩm
a. Đông tụ nhiệt và tạo màng mỏng
- Do gel gelatin tạo ra chủ yếu bằng liên kết hydro, có tính thuận nghòch : trên
30
o
C thì tan chảy, để nguội thì tái lập.
Ví dụ:
+ Màng thu được do đông tụ dung dòch đặc protein đậu tương thường
mỏng, mòn, ngậm nước, có thể cuộn lại, ép và cắt.
+ Màng mỏng lipoprotein tự hình thành trên bề mặt sữa đậu nành khi để ở
95
0
C trong vài giờ.
b. Tạo sợi
- Protein thực vật (đặc biệt là đậu tương) và các protein sữa bò biến tính, duỗi
mạnh, được gia cố tại pI, sau đó sắp xếp đònh hướng theo một trục gọi là quá trình
kéo sợi. Có thể sử dụng hay không sử dụng chất kết dính (polysaccharide ái nước
làm tăng số liên kết hydro, gelatin, lòng trắng trứng, gluten).
- Ứng dụng: từ protein hình cầu (thực vật) tạo các sản phẩm tái kết cấu protein
dạng sợi tương tự jambon, thòt gia cầm, thòt cá.
- Khi đun nóng, nhiều phomát bò nóng chảy thường có xu hướng tạo sợi.
c. Phương pháp đùn nhiệt dẻo
- Hỗn hợp protein và polysaccharide đã hydrat hoá đến 10 – 30% sau khi chòu
nhiệt độ, áp suất cao và cường độ lực cắt lớn sẽ tạo thành kết cấu bọt, khô và rất
phồng. Khi tái hydrat hoá ở 60
0
C, thu được cấu trúc sợi, xốp, hơi đàn hồi, bền khi
thanh trùng, có độ nhuyễn khá giống thòt.

100
50 - 65
2
2
0,5
0,5
6
6
4
0,2
Vết
Nguồn gluten, tinh bột, lipid
Tác nhân hóa dẻo
Tạo vò, làm cứng gluten
Lên men để tạo
2
CO
Nguồn amylase, protease
Cơ chất cho nấm men
Tạo vò, màu, cơ chất cho nấm
men
Tạo vò, màu, tác dụng đệm pH
Cải biến kết cấu
Tác nhân chống vi sinh vật
Tăng giá trò dinh dưỡng
+ Khi thêm H
2
O, NaCl và nhào trộn 10 – 20 phút, protein sẽ hấp thụ nước,
giãn mạch từng phần, sắp xếp lại tạo nên liên kết kò nước và các cầu disulfur mới.
Sau đó, màng mỏng protein bao quanh các hợp phần khác trong bột mì được thiết lập.

• Actomiosin: protein của thòt và cá.
• Protein đậu tương (nhất là các isolat đậu phụ).
• Protein huyết tương và glolin của máu
- Một số sảm phẩm thường gặp : sữa kem, kem đá, bơ, phomat nóng chảy, thòt
nghiền nhỏ làm xúc xích.
5. Tạo bọt
- Các protein tạo bọt tốt: lòng trắng trứng, globin, hemoglobin, gelatin,
lactorerum, micelle casein, casein
β
, protein lúa mì (glutenin), protein đậu tương,…
- Một số sản phẩm thường gặp: kem ướp lạnh, kem đá, bọt bia, bánh mì, lòng
trắng trứng đánh dậy bọt…
- Sơ lược về quá trình làm kem : kem là một hệ thống nhũ tương và bọt, thành
phần gồm sữa, kem, đường, chất thơm, chất làm bền (
≤
1%)
+ Thanh trùng hỗn hợp từ 25- 30 phút ở 65- 82
0
C, để vài giờ ở 4
0
C. Chất béo sẽ
đóng rắn làm khô kem, chất làm bền tạo gel với pha nước làm tăng độ nhớt hỗn hợp,
giảm sự tạo thành tinh thể đường và đá (có thể kết hợp đánh khuấy ).
+Làm lạnh nhanh đến -6
0
C , đánh khuấy với không khí để tạo bọt.sau đó ở nhiệt
độ không qua ù-8
0
C. Bọt bền do màng protein tạo gel và đông lại.
Kem bò vỡ rất nhanh khi tan chảy do màng protein quá mềm, làm không khí từ các

dễ chòu và do đường hexose tạo thành.
Ngoài hai aldehyd trên còn có các aldehyd khác được tạo thành do sự tương tác
giữa acid amin với furfurol hoặc với các reducton. Điều này có nghóa là hương thơm
của thành phẩm là do các acid amin quyết đònh.
Ví dụ: từ leucin sẽ cho aldehyd có mùi thơm của bánh mì ; từ glycin sẽ cho
aldehyd có mùi mật và mùi thơm bia ; từ valin và phenylalanin sẽ cho aldehyd có
mùi thơm dòu của hoa hồng …
III. Điều kiện để phản ứng Maillard xảy ra
18
Biến đổi protein trong CB và BQ thực phẩm
1. nh hưởng của acid amin và đường
- Đối với peptide, protein thì khả năng phản ứng do nhóm
2
NH−
quyết đònh,
2
NH−
có trong protein càng nhiều thì khả năng phản ứng càng mạnh.
- Đối với acid amin thì khả năng tham gia phản ứng phụ thuộc vào độ dài của
mạch carbon và vò trí nhóm amin so với nhóm carboxyl (nhóm amin càng xa nhóm
carboxyl thì tham gia phản ứng càng mạnh), α- acid amin hoạt động kém hơn β-acid
amin.
-Các acid amin sẽ cho sản phẩm những mùi và độ sẫm màu khác nhau.
Ví dụ: Glycocol phản ứng nhanh cho màu rất đậm và có mùi bia và vò hơi chua
Alanin phản ứng rất chậm cho màu nâu sẫm và có mùi thơm hoa hồng
Leucin cho sản phẩm màu không đáng kể nhưng có mùi bánh mì rõ rệt
- Đối với đường khử thì điều kiện cần thiết để tạo phản ứng melanoidin là có
nhóm carboxyl.
Ví dụ: Glucose phản ứng mãnh liệt nhất, rồi đến galactose và lactose
Fructose phản ứng nhanh hơn glucose

SOH
…
- Chất tăng tốc : muối của acid lactic, dung dòch đệm phosphat.
IV. Phản ứng Maillard trong chế biến và bảo quản thực phẩm
Như đã nêu ở trên phản ứng giữa acid amin và đường xảy ra trong điều kiện rất
dễ dàng, do đó phản ứng này rất phổ biến trong chế biến và bảo quản thực phẩm.
Tuỳ thuộc yêu cấu về tính cảm quan của từng sản phẩm mà người ta hoặc tạo điều
kiện để tăng cường phản ứng đến tối đa, hoặc kìm hãm phản ứng đến mức tối thiểu.
1. Trong chế biến
- Trong sản xuất bánh mì: tạo ra màu sắc và vỏ cho bánh mì.
- Trong sản xuất bia: tạo ra màu sắc và hương vò cho malt bia.
- Trong sản xuất thuốc lá: tạo màu sẫm cho thuốc lá.
- Trong sản xuất rượu: phản ứng tạo melanoidin gây tổn thất tinh bột và đường,
kìm hãm hoạt động của enzym nấu nguyên liệu với một lượng lớn nước để
khắc phục ảnh hưởng xấu của phản ứng này đồng thời giảm tổn thất đường và tăng
hiệu suất rượu.
- Trong sản xuất đường: làm cho đường bò sẫm màu khi cô đặc giảm tính cảm
quan.
2. Trong bảo quản
Phản ứng melanoidin không những làm giảm tính cảm quan của sản phẩm mà
còn giảm giá trò dinh dưỡng của sản phẩm( do mất đi một số acid amin khônng thay
thế như cystein, methionin, lysin…)
- Làm cho sirô và nước quả cô đặc bò sẫm màu khi bảo quản nhất là ở nhiệt độ
cao.
- Trong đồ hộp rau và quả : làm xấu đi màu sắc và hương thơm tự nhiên của sản
phẩm.
Tài liệu tham khảo
20
Biến đổi protein trong CB và BQ thực phẩm
1. Lê Ngọc Tú (chủ biên), Nguyễn Ngọc Cẩn, Bùi Đức Hợi, Lưu Duẩn, Ngô

C – SỰ BIẾN TÍNH PROTEIN
I.Các biện pháp vật lý ……………………………………………………………………………………8
II. Các biện pháp hóa học ……………………………………………………………………………………11
III. Một số ứng dụng ……………………………………………………………………………………13
D- PHẢN ỨNG MAILLARD
I. Sự tạo màu của phản ứng Maillard…………………………………………………………………………17
II. Sự tạo mùi của phản ứng Maillard…………………………………………………………………………17
III. Điều kiện để phản ứng Maillard xảy ra…………………………………………………………….18
22
Biến đổi protein trong CB và BQ thực phẩm
IV. Phản ứng Maillard trong chế biến và bảo quản thực phẩm……………………… 19
Tài liệu tham khảo ……………………………………………………………………………………20
23