Protein trong bột mì: Vai trò và ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm Môn Hóa sinh học | Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh
Bột mì là một trong những nguyên liệu quan trọng nhất trong ngành công nghiệp thựcphẩm, đặc biệt trong sản xuất bánh mì, bánh ngọt, mì sợi và nhiều sản phẩm khác. Tài liệu gồm 9 trang, giúp các bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mình bạn đọc đón xem!
Môn: Hóa Sinh Học (422000373102) 12 tài liệu
Trường: Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 515 tài liệu
Tác giả:
Preview text:
Protein trong bột mì: Vai trò và ảnh
hưởng đến chất lượng thực phẩm
1. Tổng quan về protein trong bột mì
Bột mì là một trong những nguyên liệu quan trọng nhất trong ngành công nghiệp thực
phẩm, đặc biệt trong sản xuất bánh mì, bánh ngọt, mì sợi và nhiều sản phẩm khác.
Thành phần dinh dưỡng của bột mì không chỉ bao gồm tinh bột mà còn có một lượng
protein đáng kể, chiếm từ 7-18% tùy theo loại lúa mì và phương pháp chế biến.
Protein trong bột mì đóng vai trò then chốt trong việc quyết định kết cấu, độ đàn hồi
và khả năng tạo hình của bột khi nhào trộn. Chúng có tác động lớn đến chất lượng sản
phẩm cuối cùng, ảnh hưởng đến độ nở, độ mềm và hương vị của bánh nướng. Sự phát
triển của mạng gluten trong quá trình nhào bột chính là yếu tố quyết định đến khả
năng giữ khí CO₂, giúp bánh nở tốt và đạt độ xốp mong muốn.
Ngoài ra, protein trong bột mì cũng tham gia vào các phản ứng hóa học trong quá
trình nướng, đặc biệt là phản ứng Maillard, giúp tạo màu sắc và hương vị đặc trưng
cho sản phẩm thực phẩm. Do đó, việc hiểu rõ vai trò của protein trong bột mì giúp
nhà sản xuất lựa chọn loại bột phù hợp với từng mục đích sử dụng, từ đó tối ưu hóa chất lượng sản phẩm.
2. Các loại protein chính trong bột mì và ngũ cốc
Protein trong bột mì có thể được chia thành bốn nhóm chính dựa trên khả năng hòa tan trong dung dịch:
Albumin: Hòa tan trong nước.
Globulin: Hòa tan trong dung dịch muối loãng.
Gliadin: Hòa tan trong dung dịch cồn 70%.
Glutenin: Hòa tan trong dung dịch kiềm loãng.
Trong đó, gliadin và glutenin là hai loại protein quan trọng nhất trong bột mì, đóng
vai trò chính trong việc hình thành gluten, giúp bột mì có độ đàn hồi và khả năng nở khi nướng.
2.1. Gluten – Thành phần quan trọng nhất trong bột mì
Gluten là một phức hợp protein chủ yếu được tạo thành từ gliadin và glutenin khi bột
mì được trộn với nước. Đặc điểm của hai loại protein này như sau:
2.1.1. Gliadin: Quyết định độ nhớt, độ dẻo của bột nhào. Đây là loại protein
giúp bột có thể kéo giãn mà không bị đứt.
2.1.1.1. Độ co dãn của bột
• Gliadin là một trong hai loại protein chính tạo nên gluten trong bột mì (cùng với glutenin).
• Nó có đặc tính dẻo, nhớt nhưng không đàn hồi, giúp bột nhào có độ co dãn nhất định.
• Trong quá trình nhào trộn, gliadin tạo điều kiện cho bột có khả năng kéo
dài mà không bị đứt, điều này rất quan trọng trong sản xuất bánh mì và mì sợi.
2.1.1.2. Tính đa hình (Polymorphism)
• Gliadin có tính đa hình cao, tức là nó tồn tại dưới nhiều dạng cấu trúc khác nhau.
• Dựa trên tính điện di (electrophoresis), gliadin được chia thành bốn nhóm chính: o α-gliadin o β-gliadin o γ-gliadin o ω-gliadin
• Mỗi loại có đặc tính và vai trò riêng trong việc quyết định kết cấu và tính chất của bột nhào.
2.1.1.3. Phân loại
Gliadin được phân loại theo tính chất hóa lý và điện di, bao gồm:
• α/β-gliadin: Dạng phổ biến nhất, có vai trò quan trọng trong việc hình thành kết cấu bột.
• γ-gliadin: Ổn định hơn, có ảnh hưởng đến độ nhớt của bột nhào. •
• : Kém hòa tan hơn, không chứa cầu nối disulfide, đóng góp vào độ dẻo của gluten.
2.1.1.4. Đơn chuỗi (Monomeric structure)
• Gliadin là protein đơn chuỗi (monomeric protein), tức là nó không tạo
thành mạng lưới protein bền vững như glutenin.
• Không giống glutenin có thể hình thành cầu nối disulfide để tạo cấu trúc
đàn hồi, gliadin chủ yếu tương tác thông qua liên kết yếu như liên kết
hydro và tương tác kỵ nước.
• Do đó, nó giúp tăng tính dẻo và co giãn nhưng không tạo độ dai như glutenin.
2.1.2. Glutenin: Tạo độ đàn hồi, giúp bột có khả năng giữ khí tốt, làm bánh có cấu trúc chắc chắn.
2.1.2.1 Tính đàn hồi của bột
• Glutenin có khả năng tạo ra mạng lưới protein đàn hồi khi bột được nhào trộn với nước.
• Độ đàn hồi giúp bột có thể giữ khí CO₂ trong quá trình lên men, từ đó làm
cho bánh mì nở tốt hơn.
• Chính nhờ đặc tính này, glutenin có vai trò quan trọng trong việc làm
bánh mì và các sản phẩm cần kết cấu dẻo dai.
2.1.2.2 Tính đa hình
• Glutenin có khả năng tồn tại ở nhiều dạng cấu trúc khác nhau, giúp điều
chỉnh độ bền và đàn hồi của bột mì.
• Tính đa hình này cho phép glutenin thích ứng với các điều kiện chế biến
khác nhau, từ làm bánh mì đến mì sợi.
2.1.2.3. Liên kết: Ưa béo, H-H, S-S
• Liên kết ưa béo (Hydrophobic interactions): Giúp glutenin tương tác
với các thành phần kỵ nước, ảnh hưởng đến độ dẻo của bột.
• Liên kết hydro (H-H bonds): Giữ các phân tử protein lại với nhau, tạo
cấu trúc đàn hồi cho bột.
• Liên kết disulfide (S-S bonds): Đóng vai trò quan trọng nhất trong việc
tạo và duy trì mạng lưới gluten, quyết định độ dai và độ bền của bột.
*Phá hủy liên kết S-S → 25 tiểu đơn vị glutenin (A, B, C)
• Khi liên kết S-S bị phá vỡ, glutenin sẽ phân tách thành 25 tiểu đơn vị
khác nhau, gồm nhóm A, B, C.
• Điều này làm giảm độ đàn hồi và khả năng tạo mạng gluten của bột,
ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
2.1.2.4. W lớn
• W (Chỉ số độ bền của bột): Glutenin có W lớn, nghĩa là nó tạo ra bột có
độ bền cao, thích hợp cho làm bánh mì hoặc các sản phẩm yêu cầu độ đàn hồi cao.
• Bột có W lớn giữ được khí tốt hơn, giúp bánh mì nở đều và có kết cấu tốt hơn.
2.2. Các loại protein khác trong bột mì
Bột mì không chỉ chứa gluten mà còn có nhiều loại protein khác, mỗi loại đóng vai trò
quan trọng trong quá trình chế biến thực phẩm. Dưới đây là thông tin chi tiết về từng
loại protein có trong bột mì:
2.2.1. Albumin (1-2%)
• Tính chất: Hòa tan trong nước, không góp phần vào sự hình thành gluten. • Vai trò:
o Hoạt động như enzyme giúp xúc tác một số phản ứng sinh hóa trong bột mì.
o Ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ nước của bột.
o Tạo bọt trong một số sản phẩm bánh có sử dụng lòng trắng trứng.
2.2.2. Globulin (2-3%)
• Tính chất: Hòa tan trong dung dịch muối loãng, không có khả năng tạo mạng gluten. • Vai trò:
o Hỗ trợ trong quá trình trao đổi chất của hạt lúa mì khi còn sống.
o Có thể ảnh hưởng đến đặc tính của bột mì khi trộn với nước, nhưng không đáng kể.
o Được tìm thấy chủ yếu trong lớp cám và mầm lúa mì.
2.2.3. Enzyme protein
Bột mì chứa một số enzyme protein có tác động đến chất lượng sản phẩm khi chế biến: 2.2.3.1. Amylase • Vai trò:
o Phân giải tinh bột thành đường đơn, giúp quá trình lên
men diễn ra hiệu quả hơn.
o Tạo điều kiện cho men (yeast) hoạt động tốt hơn trong quá trình làm bánh mì.
o Ảnh hưởng đến độ mềm của bánh thông qua việc kiểm
soát lượng đường có sẵn trong bột. 2.2.3.2. Protease • Vai trò:
o Phân giải protein thành các peptide nhỏ hơn, giúp cải
thiện độ mềm dẻo của bột.
o Tăng cường khả năng lên men bằng cách thay đổi cấu trúc gluten.
o Góp phần vào hương vị và màu sắc của bánh.
Thành Phần Protein Trong Các Loại Ngũ Cốc Phổ Biến Tổng Loại Ngũ Albumin Globulin Prolamin Glutelin protein cốc Protein (%) (%) (%) (%) chính (%) Gluten (gliadin Lúa mì 10-15 5-10 5-10 30-50 30-50 + glutenin) Hordein
Lúa mạch 8-13 5-10 5-10 35-45 30-40 (prolamin)
Ngô (bắp) 8-12 3-5 2-5 50-60 20-30 Zein (prolamin) Gạo Oryzenin 6-9 10-15 10-15 5-10 50-70 (glutelin) Yến Avenin mạch 12-15 10-20 10-20 10-15 40-60 (prolamin) Lúa mì cứng Gluten (gliadin 12-16 5-10 5-10 30-50 30-50 + glutenin) (Durum) Rye (lúa Secalin mạch 9-13 5-10 5-10 30-50 30-50 đen) (prolamin)
3. Ảnh hưởng của hàm lượng protein đến sản phẩm thực phẩm
3.1. Ảnh hưởng đến độ đàn hồi và kết cấu
• Protein trong bột mì, chủ yếu là gluten, tạo ra cấu trúc đàn hồi cho bột nhào.
Khi trộn với nước, gluten hình thành một mạng lưới protein giúp giữ khí CO₂
sinh ra trong quá trình lên men, làm cho bánh mì có độ nở tốt và kết cấu xốp.
• Bột mì có hàm lượng protein cao (11-14%) thường được sử dụng để làm bánh
mì do khả năng tạo gluten mạnh.
• Bột mì có hàm lượng protein thấp (7-9%) thích hợp cho bánh ngọt, bánh quy
vì giúp sản phẩm có kết cấu mềm, giòn hơn.
3.2. Ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ nước
• Bột mì chứa nhiều protein có khả năng hấp thụ nước nhiều hơn, làm cho bột
nhào có độ nhớt cao, thích hợp cho các sản phẩm cần độ dai như mì sợi.
• Ngược lại, bột có ít protein ít hấp thụ nước hơn, giúp tạo ra kết cấu giòn hoặc
mềm trong bánh quy và bánh bông lan.
3.3. Ảnh hưởng đến quá trình lên men
• Gluten mạnh giúp giữ khí tốt hơn trong bánh mì, giúp bánh có độ nở lớn.
• Nếu hàm lượng protein quá thấp, bột nhào sẽ yếu, khó giữ khí CO₂, làm giảm thể tích bánh.
3.4. Ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng
• Bột mì nguyên cám và các loại bột ngũ cốc giàu protein (lúa mạch, yến mạch,
lúa mì nguyên cám) cung cấp axit amin cần thiết và dinh dưỡng cao hơn so với bột mì tinh luyện.
• Một số sản phẩm từ bột ngũ cốc giàu protein còn có lợi cho sức khỏe, giúp
duy trì cơ bắp và kiểm soát cân nặng.
3.5. Ảnh hưởng đến khả năng chế biến
• Bột có protein cao thích hợp để làm bánh mì, mì sợi nhưng khó sử dụng cho
các sản phẩm bánh mềm.
• Ngũ cốc giàu protein như lúa mì nguyên cám, yến mạch thường cần phối trộn
với bột mì tinh luyện để cải thiện độ kết dính và kết cấu sản phẩm.
4. ỨNG DỤNG CỦA GLUTEN TRONG ĐỜI SỐNG.
1. ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
Gluten đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là các sản phẩm từ bột mì.
a. Tạo kết cấu và độ dai cho bánh mì, mì sợi
Gluten là thành phần quan trọng trong bột mì vì nó giúp hình thành cấu trúc của bánh
mì, pizza, bánh ngọt, mì sợi, và nhiều loại bánh khác. Khi nhào bột với nước, gluten
tạo ra một mạng lưới protein dẻo dai, giúp bột nở và giữ được hình dạng khi nướng.
Độ đàn hồi và dai của bánh mì phụ thuộc vào hàm lượng gluten trong bột.
b. Ứng dụng trong mì ống và mì ăn liền
Gluten giúp sợi mì có độ đàn hồi, không bị đứt gãy khi nấu. Nhờ đặc tính này, gluten
được sử dụng để cải thiện chất lượng của mì sợi, đặc biệt là trong sản xuất mì ống, mì
ramen, phở khô, bún và miến.
c. Sản xuất thực phẩm chay (Seitan)
Gluten có thể được chế biến thành seitan, một loại thực phẩm chay giàu protein, có
kết cấu tương tự thịt. Seitan thường được dùng để thay thế thịt trong các món ăn chay
và thực phẩm thuần chay.
d. Chất ổn định và chất làm đặc trong thực phẩm chế biến
Gluten được sử dụng để tạo độ đặc và ổn định trong nhiều sản phẩm chế biến như: • Súp và nước sốt • Đồ hộp
• Thực phẩm đông lạnh
• Xúc xích và thực phẩm chế biến từ thịt
2. ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH Y HỌC VÀ DƯỢC PHẨM
a. Tá dược trong thuốc
Gluten được sử dụng trong ngành dược phẩm như một chất kết dính và tá dược giúp
tạo hình viên nén và viên nang.
b. Thực phẩm bổ sung và dinh dưỡng
Gluten có hàm lượng protein cao và có thể được bổ sung vào một số thực phẩm chức
năng để cung cấp protein thực vật, đặc biệt là trong chế độ ăn kiêng của người tập thể
hình hoặc người ăn chay.
3. ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP PHI THỰC PHẨM
a. Sản xuất mỹ phẩm
Gluten được sử dụng trong các sản phẩm làm đẹp như:
• Dầu gội và dầu xả giúp tóc bóng mượt và chắc khỏe
• Kem dưỡng da giúp giữ ẩm
• Son môi và sản phẩm trang điểm giúp tăng độ bám màu
b. Sản xuất giấy và keo dán
Nhờ tính chất kết dính tự nhiên, gluten được dùng trong sản xuất keo dán và giấy để
tăng độ bền của sản phẩm.
5. Phản ứng Maillard và ảnh hưởng đến hương vị bánh
4.1. Phản ứng Maillard
● Phản ứng Maillard là một phản ứng hóa học giữa các axit amin (thành phần của
protein) và đường khử khi thực phẩm được đun nóng.
● Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng gồm: nhiệt độ, thời gian, độ ẩm, nồng độ chất phản ứng.
● Phản ứng này xảy ra mạnh mẽ ở nhiệt độ từ 140°C đến 165°C.
● Phản ứng này góp phần tạo nên màu sắc và hương vị trong thực phẩm như bánh
mì nướng, thịt nướng, cà phê rang,…
( Benzing-Purdie, LM, Ripmeester, JA, & Ratcliffe, CI (1985). Ảnh hưởng của nhiệt độ lên sản
phẩm phản ứng Maillard. Tạp chí Hóa học Nông nghiệp và Thực phẩm , 33 (1), 31-33. )
( Murata, M. Browning và sắc tố trong thực phẩm thông qua phản ứng
Maillard. Glycoconj J 38 , 283–292 (2021). )
4.2. Sự ảnh hưởng của Phản ứng Maillard đến hương vị bánh
Tạo hương thơm đặc trưng
• Khi bánh được nướng ở nhiệt độ cao, phản ứng Maillard giúp hình thành các
hợp chất tạo hương furan, pyrazine, pyrrole, thiophene, mang lại mùi thơm
hấp dẫn của bánh mì, bánh quy, bánh ngọt.
• Pyrazine tạo ra mùi bánh mì nướng.
• Furan và thiophene tạo ra mùi caramel và bơ sữa.
Làm tăng vị ngọt và vị umami
• Trong quá trình nướng, phản ứng Maillard không chỉ làm màu bánh sậm hơn
mà còn tạo ra các hợp chất có vị ngọt như caramel.
• Một số axit amin trong bột bánh phản ứng với đường tạo thành glutamate, giúp tăng vị umami.
Tạo vị đắng nhẹ khi nướng quá lâu
• Nếu bánh bị nướng quá lâu hoặc ở nhiệt độ quá cao (trên 180°C), phản ứng
Maillard có thể tạo ra hợp chất pyrrole và pyrazine dạng cháy, dẫn đến vị
đắng hoặc cháy khét.
Ảnh hưởng đến độ giòn của vỏ bánh
• Melanoidin hình thành từ phản ứng Maillard cũng góp phần tạo nên lớp vỏ
giòn của bánh mì, bánh nướng.
3. Cách kiểm soát phản ứng Maillard khi làm bánh
Điều chỉnh nhiệt độ nướng
• Nhiệt độ tối ưu để phản ứng Maillard xảy ra mạnh mẽ là 140°C - 165°C.
• Nếu muốn bánh có màu vàng đẹp và hương thơm tối ưu, nên nướng ở 175°C - 190°C.
• Tránh nướng quá 200°C vì có thể làm cháy bánh.
Sử dụng nguyên liệu giàu đường và protein
• Để tăng phản ứng Maillard, có thể thêm đường (đặc biệt là đường khử như
glucose, fructose) vào công thức.
• Sử dụng nguyên liệu có hàm lượng protein cao (bột mì có nhiều gluten,
trứng, sữa) giúp tạo ra nhiều hợp chất thơm.
Kiểm soát độ ẩm
• Độ ẩm cao làm chậm phản ứng Maillard, vì vậy bánh có thể bị nhão nếu có quá nhiều nước.
• Độ ẩm thấp giúp tạo lớp vỏ giòn và màu vàng đẹp 6. Kết luận
Protein trong bột mì đóng vai trò quan trọng không chỉ về dinh dưỡng mà còn ảnh
hưởng đến chất lượng sản phẩm thực phẩm. Việc lựa chọn loại bột mì phù hợp với
từng loại bánh là yếu tố then chốt để đảm bảo thành phẩm có kết cấu và hương vị tối
ưu. Hiểu rõ vai trò của protein giúp nâng cao chất lượng và ứng dụng của bột mì trong
ngành công nghiệp thực phẩm.