Hóa sinh thực phẩm - Chương 8: Nước

1 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 1 
 Nước giữ vai trò quan 
trọng trong đời sống 
 Là thành phần chính 
của cơ thể và của sản 
phẩm thực phẩm 
 Là môi trường cũng là 
một thành phần của 
các phản ứng hoá 
sinh 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 2 
 Nhào rửa nguyên liệu 
 Vận chuyển và xử lý 
nguyên liệu 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 3 
 Đảm bảo giá trị cảm quan của 
sản phẩm 
 Tăng cường các quá trình 
sinh học như hô hấp, lên men 
 Tham gia vào quá trình làm 
lạnh hoặc gia nhiệt 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 4 
Chương 8: NƯỚC 
1. Cấu trúc phân tử nước 
2. Tính chất của nước 
3. Trạng thái của nước trong thực phẩm 
4. Hoạt độ của nước và đường đẳng nhiệt hấp thụ 
5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến thực phẩm 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 5 
 Ở thể hơi nước ở dạng đơn phân (monomer) 
1. Cấu tạo của nước 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 6 
 Ở thể rắn, trong nước đá, các phân tử 
nước được sắp xếp thành mạng lưới tinh 
thể và mỗi phân tử nước được bao quanh 
bởi 4 phân tử nước khác, với liên kết hydro 
2 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 7 
 Ở trạng thái lỏng, cấu trúc tứ diện vẫn được 
duy trì cục bộ và tồn tại đồng thời với nước 
dạng phân tử có mật độ lớn 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 8 
2. TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC 
2.1 PHẢN ỨNG GIỮA NƯỚC VỚI CHẤT TAN: 
 Solvat hoá các ion: do tính phân cực mạnh, nên các 
phân tử nước liên kết với các ion của chất tan, tạo 
thành lớp vỏ hydrat 
 Ví dụ: bao quanh K+, Na+ là 6 phân tử nước và Cl- là 2 
phân tử nước 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 9 
2.1 PHẢN ỨNG GIỮA NƯỚC VỚI CHẤT TAN: 
 Ion hoá các ion: 
– Ví dụ: ion hoá axit hữu cơ: 
RCOOH + HOH RCOO- +H3O+ 
 Nhiệt hoà tan: hoà tan một chất rắn kèm 
theo sự phát nhiệt hoặc thu nhiệt, tuỳ thuộc 
lực phản ứng giữa các phân tử chất tan và 
các phân tử nuớc 
2. TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 10 
2.2 PHẢN ỨNG GIỮA NƯỚC VỚI CÁC PHÂN TỬ LƯỠNG CỰC: 
 Một số dẫn suất của lipid : xà phòng, phospholipid, muối mậtlà 
chất lưỡng cực, trong phân tử có đồng thời nhóm kỵ nước 
(hydrophobe) và nhóm háo nước(hydrophile) 
 Ví dụ: Natri stearate ( CH3 – (CH2)16 – COO-Na+).Cho vào nước, 
các iôn không tạo thành dung dịch mà tạo thành hệ keo phân tán, 
mổi mixen có thể tập hợp từ 20 – 1000 gốc ( đơn vị). Các nhóm 
cacboxylate (anion) nằm ở mặt ngoài các mixen, bao bọc bỡi lớp 
vỏ hydrat, giống như Na+. Vùng trung tâm của các mixen có thể 
hấp phụ các phân tử kỵ nước như chất béo 
2. TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 11 
2. TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC 
2.2. PHẢN ỨNG GIỮA NƯỚC VỚI CÁC PHÂN TỬ 
LƯỠNG CỰC: 
 Tóm lại, khi đưa vào nước các chất khác nhau dưới 
dạng dung dịch hay dung dịch keo sẽ tạo ra các 
thuôc tính kết hợp, tuỳ thuộc vào số lượng phân tử 
có mặt mà làm thay đổi : giảm áp suất hơi bão hoà, 
tăng điểm sôi, giảm điểm đóng băng 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 12 
3. TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG 
THỰC PHẨM 
 Hàm lượng nước ( hoặc độ ẩm) của thực phẩm 
là tỷ lệ giữa khối lượng nước có trong thực phẩm 
so với khối lượng thực phẩm ướt hoặc so với 
khối lượng thực phẩm khô 
100%
khô TPmO2H
m
O2H
m
uot) (CB%W 
100%
TPkhôm
O2H
m
khô) (CB%W 
3 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 13 
Nhóm sản phẩm có 
hàm lượng nước 
cao (trên 40%) 
3. TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG 
THỰC PHẨM 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 14 
Nhóm sản phẩm có 
hàm lượng nước 
trung bình (10-40%) 
3. TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG 
THỰC PHẨM 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 15 
Nhóm sản phẩm có 
hàm lượng nước thấp 
(dưới 10%) 
3. TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG 
THỰC PHẨM 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 16 
 Lợi ích của việc xác định độ ẩm: 
– Cần thiết về công nghệ 
– Cần thiết về phân tích 
– Cần thiết cho mua bán 
3. TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG 
THỰC PHẨM 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 17 
 Trong thực phẩm nước có thể ở dạng tự do 
hoặc ở dạng liên kết. Tùy theo mức độ mà 
có 3 dạng liên kết 
– Liên kết hóa học 
– Liên kết hóa lý hay hấp thụ 
– Liên kết mao quản hay cơ lý 
3. TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG 
THỰC PHẨM 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 18 
 NƯỚC TỰ DO: Là chất lỏng giữa các 
mixen có tính chất của nước nguyên 
chất 
3. TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG 
THỰC PHẨM 
4 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 19 
 Liên kết hóa học: 
Liên kết chặt chẽ 
với nguyên liệu, 
thường ở dạng 
nước hydrat 
3. TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG 
THỰC PHẨM 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 20 
 Liên kết hóa lý 
hay liên kết hấp 
thụ: Độ bền liên 
kết trung bình, 
thường thấy là 
liên kết hydro 
3. TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG 
THỰC PHẨM 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 21 
 Liên kết mao quản hay liên kết cơ lý: 
– Là dạng liên kết yếu 
– Nước từ ngoài đi vào bên trong, 
ngưng tụ và làm đầy các mao quản 
3. TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG 
THỰC PHẨM 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 22 
4. HOẠT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐƯỜNG 
ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ 
4.1. Hoạt độ nước: 
 Giá trị của thực phẩm, tính chất cảm quan, độ bền của 
các sản phẩm khi bảo quản phụ thuộc vào thành phần 
các chất hữu cơ và vô cơ , trong đó nước đóng vai trò 
quyết định. 
 Năm 1952, W.J.Scott đã đưa ra kết luận chất lượng 
của thực phẩm được bảo quản không phụ thuộc vào 
hàm lượng nước mà phụ thuộc vào hoạt độ nước, 
được tính theo công thức sau: 
0
w P
Pa 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 23 
 P là áp suất hơi riêng phần của nước trong 
thực phẩm ở nhiệt độ T 
 P0 là áp suất hơi bão hòa của dung môi nguyên 
chất ở nhiệt độ T 
0P
PAw 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 24 
Qui định nước nguyên chất 
có Aw = 1 đơn vị 
Một dung dịch hay thực phẩm nào đó luôn có 
Aw < 1 đơn vị 
5 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 25 
Trong điều kiện cân bằng, Aw của dung dịch = P 
hơi tương đối do dung dịch đó tạo ra trong môi 
trường quanh nó 
Hay: Aw.100 = độ ẩm tương đối bách phân 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 26 
MỐI LIÊN QUAN GIỮA Aw VÀ ĐỘ ẨM 
Sản phẩm có hàm ẩm cao thường chứa 
nhiều nước tự do nên có Aw cao 
Khi tách nước hoặc thêm chất tan vào 
dung dịch làm tăng lượng nước liên kết thì 
Aw giảm 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 27 
4.2. Đường đẳng nhiệt hấp thụ: 
 Đường đẳng nhiệt hấp thụ (hoặc phản hấp thụ) là 
đường cong để chỉ lượng nước được giữ bởi một 
thực phẩm nào đó, khi ở điều kiện cân bằng và tại 
một nhiệt độ xác định, phụ thuộc vào độ ẩm tương 
đối của khí quyển bao quanh. 
4. HOẠT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐƯỜNG 
ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ 
Hay ngược lại nó chỉ áp 
suất hơi gây ra bởi 
nước của một thực 
phẩm phụ thuộc vào 
chính hàm lượng nước 
của chính sản phẩm đó. 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 28 
4.2. Đường đẳng nhiệt hấp thụ: 
 Ở vùng 0<Aw<0.3 ( đẳng nhiệt hấp thụ): 
nước ở dạng liên kết mạnh, hydrate hoá trực 
tiếp các nhóm chức: -NH3+, - COO- (của 
protein), - OH của glucid...nước này không 
đóng băng và còn tồn tại trong thực phẩm sấy 
khô 
 Khi Aw>0.3 : tiếp theo lớp nước đơn phân tử, 
lần lượt xếp chồng lên các lớp nước khác với 
lực liên kết yếu dần với các thành phần vô cơ 
và hữu cơ của thực phẩm. Nước này dần trở 
thành nước tự do 
4. HOẠT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐƯỜNG 
ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 29 
4.2. Đường đẳng nhiệt hấp thụ: 
 Hai đường cong hấp thụ và giải hấp thụ nước 
không trùng nhau. Cùng một hàm lượng 
nước, sự cân bằng giải hấp thụ tạo nên hoạt 
độ của nước tương ứng nhỏ hơn so với sự 
cân bằng của hấp thụ. Hiện tượng đó gọi là 
“sự trễ” và chỉ xuất hiện khi Aw>0.2 
 Hiện tượng trễ được giải thích: các lỗ hổng 
trong thực phẩm, nói chung có bề mặt nhỏ 
hơn so với chiều sâu. Áp suất hơi nước cần 
thiết để lấp đầy cao hơn so với trường hợp 
các lỗ hổng được làm trống. Hiện tượng trễ 
thường gặp trong rau quả 
4. HOẠT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐƯỜNG 
ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 30 
4.2. Đường đẳng nhiệt hấp thụ: 
 Ưu điểm: 
– Aw trong một thực phẩm càng thấp càng dễ 
bảo quản bởi vì hạn chế sự phát triển của 
vi sinh vật và các biến đổi hoá học. Các 
đường cong đẳng nhiệt hấp thụ là công cụ 
để dự đoán các tính chất của thực phẩm và 
từ đó lựa chọn các chế độ gia công kỹ thuật 
và bảo quản thích hợp 
4. HOẠT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐƯỜNG 
ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ 
6 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 31 
4.2. Đường đẳng nhiệt hấp thụ: 
 Ưu điểm: 
– Tái làm ẩm một thực phẩm khô: 
– Cùng 1 độ ẩm, thực phẩm được 
tái làm ẩm có Aw lớn hơn so với 
thực phẩm được làm khô từng 
phần. Đây là trường hợp 
rau,quả. Thực phẩm được tái 
làm ẩm bị hư hỏng dễ hơn so 
với thực phẩm sấy khô từng 
phần. 
4. HOẠT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐƯỜNG 
ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 32 
4.2. Đường đẳng nhiệt hấp thụ: 
 Ưu điểm: 
– Ảnh hưởng của sự thay đổi 
nhiệt độ đối với Aw: Ẩm không 
đổi, trong bao bì kín, làm tăng 
nhiệt độ sẽ làm tăng Aw. Sự 
thay đổi Với độ này nhạy xảy ra 
khi Aw≈0.4. Do đó, cần chú ý 
bảo quản ở nhiệt độ thấp và 
không đổi 
4. HOẠT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐƯỜNG 
ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 33 
5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến 
thực phẩm 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 34 
5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước 
đến thực phẩm 
5.1. Oxy hoá chất béo 
 Tác dụng lên các gốc tự do và peroxyd: 
 Khi Aw rất thấp, nước có mặt trên bề mặt phân chia 
nước- chất béo, cố định peroxyd và ngăn cản sự 
phân ly chúng. Do đó có tác dụng bảo vệ 
 Khi Aw~0.5, nước không còn tác dụng bảo vệ 
peroxyd và các phản ứng giữa các gốc tự do có thể 
xảy ra 
 Tuy nhiên, nước cho phép vận chuyển các chất 
chống oxy hoá được cho vào như BHA(butyl-
hydroxy-anisol), axit ascorbic và các phụ gia này tác 
dụng lên các gốc tự do 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 35 
5.1. Oxy hoá chất béo 
 Tác dụng lên các kim loại: 
– Khi 0<Aw<0.5: các kim loại bị hydrate hoá và 
không hoà tan, do đó hoạt tính xúc tác thấp và 
không đẩy nhanh oxy hoá chất béo 
– Khi Aw>0.5, oxy hoá chất béo tăng do các kim loại 
linh động cao, hoạt tính xúc tác thắng tác dụng 
chống oxy hoá 
– Khi Aw>0.7, nồng độ kim loại bị pha loãng nên hoạt 
tính xúc tác oxy hoá giảm 
5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước 
đến thực phẩm 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 36 
5.2. Phản ứng hoá nâu phi enzym: 
 Là phản ứng Maillard – ngưng tụ giữa đường 
và amin, tạo các polymer có màu nâu tối, làm 
giảm giá trị dinh dưỡng. 
 Tốc độ phản ứng hoá nâu tăng cùng với Aw 
và đạt cực đại ở Aw=0.7. 
 Khi Aw≥0.7 tốc độ phản ứng hoá nâu giảm do 
sự pha loãng các chất phản ứng. 
5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước 
đến thực phẩm 
7 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 37 
5.3. Phản ứng thuỷ phân: 
 Các phản ứng thuỷ phân, đặc biệt là thuỷ 
phân enzym tăng song song tăng hoạt tính 
0.2 <Aw<0.9. Khi Aw tăng, tốc độ phản ứng 
thuỷ phân tăng nhanh do sự khuếch tán 
enzym và cơ chất đẩy mạnh, chúng dễ dàng 
tiếp xúc với nhau. 
5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước 
đến thực phẩm 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 38 
5.4. Phát triển vi sinh vật: 
5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước 
đến thực phẩm 
Vi sinh vật aw 
Aspergillus caldidus 0,75 
Aspergillus flavus 0,78 
Aspwegillus niger 0,77 
Saccharomyces cerevisiae 0,9 
Saccharomyces bailii 0,8 
Aerobacter aerogenes 0,94 
Bacillus cereus 0,95 
E. Coli 0,95 
Staphylococcus aureus 0,85 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 39 
5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến 
thực phẩm 
5.5. Ảnh hưởng của nước đến tính lưu biến của 
sản phẩm 
 Độ cứng 
 Độ dẻo 
 Độ dai 
 Độ đàn hồi 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 40 
5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước 
đến thực phẩm 
5.6. Ảnh hưởng của nước đến giá trị dinh dưỡng 
 Nước ảnh hưởng rất lớn đến độ bền của các 
vitamin tan trong nước 
 Những vitamin bị ảnh hưởng: B1, C 
 Với những vitamin tan trong dầu thì ngược lại 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 41 
5. Ảnh hưởng của hoạt độ nước 
đến thực phẩm 
5.7. Ảnh hưởng đến cấu trúc và trạng thái của thực phẩm 
chế biến 
 Nước tạo lớp vỏ bề mặt, ổn định độ nhớt và khả năng 
hòa tan 
 Nước làm biến tính protein, tạo cấu trúc gel (phomat, 
giò) 
 Ảnh hưởng đến khả năng tạo nhũ tương và tạo bọt 
của protein 
 Nước làm chất hoá dẻo của tinh bột, tạo độ dai, độ 
trong, tạo màng, tạo sợi 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 42 
Ảnh hưởng của nước đến cấu trúc 
của rau quả tươi 
 Áp suất trương của nước bên trong tế bào giúp 
cho rau quả tươi có một độ căng bóng nhất định 
8 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 43 
Ảnh hưởng của nước đến cấu trúc 
của rau quả tươi 
Sau khi saáy 
Tröôùc khi saáy 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 44 
 Air Dried Freeze Dried Vacuum Microwave Dried 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 45 
 Trong rau quả, nước chủ yếu nằm ở dạng tự do 
trong dịch bào (80-90%). Phần còn lại có ở: 
màng tế bào (nước liên kết với protopectin, 
hemicellulose, cellulose), khoảng giữa các tế 
bào, trong chất nguyên sinh 
 Nước trong rau quả chủ yếu ở dạng tự do, trong 
đó có chứa các chất hoà tan, chỉ có một phần 
nhỏ (<5%) là ở dạng liên kết trong các hệ keo 
của tế bào 
SỰ BIẾN ĐỔI HÀM LƯỢNG NƯỚC 
TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN, 
BẢO QUẢN THỰC PHẨM 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 46 
 Trong quá trình bảo quản, rau quả đã tách 
khỏi môi trường sống và cây mẹ, sự bốc hơi 
nước của rau quả khi bảo quản là nguyên 
nhân chủ yếu làm giảm khối lượng của sản 
phẩm 
 Sự mất nước còn ảnh hưởng đến: các quá 
trình trao đổi bình thường, làm giảm tính 
trương nguyên sinh làm rau quả bị héo. Sự 
héo làm tăng quá trình phân hủy các chất, 
phá huỷ sự cân bằng năng lượng, làm giảm 
sức đề kháng bệnh của rau quả 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 47 
 Trong rau quả, củ non, các phần tử keo của 
nguyên sinh chất và không bào giữ nước yếu 
 dễ bị mất nước 
 Sự thương tổn cũng làm tăng sự mất nước 
(vết thương vài cm2 trên quả cam làm tăng độ 
mất nước lên 3,4 lần) 
 Sự mất nước của thực phẩm thay đổi trong 
quá trình bảo quản 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 48 
 Lượng nước mất đi trong quá trình bảo quản 
còn tùy thuộc vào từng loại sản phẩm, độ già 
chín, nhiệt độ, ẩm thấp, vận tốc chuyển động 
không khí trong kho bảo quản 
– 1 tấn rau mất 600-800g nước/ngày 
– 1 tấn củ, quả mất 300-600g nước/ngày 
9 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 49 
 Trong các sản phẩm thì hàm lượng nước 
được tiêu chuẩn hoá. Với hàm lượng nước 
cao sẽ cho sản phẩm một hướng chất lượng 
nào đó, tốt hoặc xấu. 
 - Hạt lương thực, có hàm lượng nước bằng 
14%, nếu cao hơn, hạt lương thực sẽ giòn, dễ 
vỡ; dễ bị hư hỏng do nấm mốc phát triển. 
 - Rau quả tươi khi mất nước 5-7%, dễ bị héo 
hay thối 
 - Cơ thể động vật: mất 15-20% thì bị chết 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 50 
 Để chống sự mất nước do bay hơi nước cần: 
– Hạ thấp nhiệt độ phòng bảo quản 
– Phải bảo quản rau quả trong phòng có độ 
ẩm cao: 85-95% 
– Tránh vẩy nước trực tiếp, tạo các hạt nước 
dư thừa trên bề mặt rau quả là điều kiện 
thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật 
– Xếp rau quả tươi trong hầm chất, vùi trong 
cát, đựng trong các túi polyethylen, gói giấy 
ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 8: Nước 51