1.
Nước trong thực phẩm

2.
Structure of
water and ice

3.
PHA CỦA NƯỚC
Chuyển động nhiệt

4.
Một số khái niệm cơ bản
 Nước liên kết: Nằm kề các chất tan, hoặc các chất lỏng khác
không phải là nước, kém linh động và có tính chất khác biệt so
với nước tự do trong hệ thống, không lạnh đông ở -40 C
Constitutional water: là thành phần không tể thiếu trong các dung
dịch chứa chất lỏng khác nước (<0.03% tổng lượng nước)
 Nằm ở khe hở của các hợp chất cao phân tử
Vincinal water: tương tác mạnh với đầu ưa nước bằng liên kết
ion hoặc liên kết lưỡng cực (0.5 0.4% tổng lượng nước)
 Rất ổn định

5.
 Multilayer water: Gồm vài lớp nước từ lớp
nước thứ nhất xung quanh các nhóm ưa
nước bởi liên kết hidro giữa nước – nước và
nước – chất tan (3 2% tổng lượng nước)
 Tăng tốc độ phản ứng
 Nước liên kết yếu và sự hydrat hóa (water
binding and hydration): là nước liên kết yếu
với các chất nền ưa nước
 Nước tự do (water holding capacity)
Một số khái niệm cơ bản

6.
Lực tương tác của nước
 Lực tĩnh điện
 Liên kết hidro
 Lực Van der Waals
 Tương tác kỵ nước
chất tan

7.
Lực tương tác của nước
Lực tĩnh điện Lực Van de Waals Lực liên kết hidro
Tương tác kỵ nước

8.
SỰ HÌNH THÀNH TINH THỂ ĐÁ
 Fkết hợp = F đẩy + F chuyển động Brown
 Hiện tượng quá lạnh
 Định luật Raoult: Δt = -1.84Cctan
 Các phân tử nước liên kết định hướng sắp xếp lại tạo mạng
tinh thể chứa khí
 Lạnh đông chậm: t<-25 C
 Lạnh đông nhanh: t<-35 C
số lượng tinh thể đá
kích thước tinh thể đá
t
-1 -15 -30 -45 -60
%
images of ice cream produced with a
conventional freezer (left) an a low
temperature extruder (right). The air
cells (a) and ice crystals (b) are marked

9.
Ice crystal habits at different temperature and humidity

10.
best method for freezing ice cream
improve the quality of ice-cream we need to
 Increase the air content in the ice-cream
 Reduce the size of the crystallized particles
 make the size distribution of the particles uniform
 Alter the shape of the particles to a more rounded structure to improve the texture
As the picture above shows, freezing occurs when small nuclei of ice crystals start
to form which then grows in size to fill the entire volume. Thus if only a few crystals
are formed, they will all have a large size and more the number of nuclei, smaller
the size of each individual crystal. Colder the liquid more the number of nuclei.

11.
Sự tương tác với
chất tan
 Liên kết nước và các nhóm ion:
phần lớn là các liên kết giữa chất
tan và nước liên kết bền trong
thực phẩm
 Lực hút tĩnh điện xảy ra mạnh
giữa điện tích cố định của ion và
đầu lưỡng cự của phân tử nước

12.
 Liên kết của nước và các chất tan có cực
nhưng không tích điện
 Liên kết yếu
 Tương tác lưỡng cực bằng liên kết hidro
 Cho phép các thành phần có cực hòa tan
 Mối liên hệ của nước và sự hư hỏng của
thực phẩm
 Các loại thực phẩm khác nhau có cùng
hàm lượng nước nhưng tốc độ hư hỏng
khác nhau (chỉ xét hàm lượng nước thì
không đủ tin cậy)
 Điều quan trọng là nước liên kết với cá
thành phần khác thúc đẩy các hoạt động
hư hỏng
Sự tương tác với chất tan
OH
CO
O-

13.
Cấu tạo của Phospolipid

14.
 Liên kết nước với chất tan không phân cực

15.
 Liên kết của nước với phân tử chất tan không phân cực chủ yếu là liên
kết Van der Waals, liên kết lưỡng cực yếu
 Giảm sức căng bề mặt
 Giảm diện tích bề mặt
 Giảm trật tự khung mạng với các phân tử nước
 Xảy ra tiến trình hợp giọt
 Chất nhũ hóa có hàm lượng béo <7 : tan trong dầu
 Chất nhũ hóa có hàm lượng béo >7 : tan trong nước
 Độ ổn định phụ thuộc vào : chuyển động Brown, trọng lượng, tỉ trọng
pha, lực ma sát môi trường
 Sự đảo pha Oil / Water – Water / Oil : độ dẫn điện từ cao xuống thấp
Sự tương tác với chất tan

16.
Hoạt độ của nước
 More bound water, then less water activity
 Water activity
 Ratio of the vapor pressure of water in a food at a specified
temperatureto the vapor pressure of pure water at same
temperature
 Foods more perishable if higher water activity
 Microorganisms need water!
 To reduce water activity
 Dry
 Freeze
 Add sugar or salt

17.
Hoạt độ của nước

18.
Hoạt độ của nước
 Tốc độ hư hỏng và sự phát triển của vi sinh vật trong điều kiện
bảo quản bình thường phụ thuộc vào hàm lượng nước và aw
 Định nghĩa: Hoạt độ của nước là tỉ số giữa áp suất hơi nước trên
bề mặt nguyên liệu (P) và áp suất hơi nước tinh khiết (Po) ở cùng
một nhiệt độ
 Hoạt độ của nước là tỉ số giữa áp suất hơi nước của thực phẩm
và áp suất hơi nước tinh khiết ở cùng một điều kiện
 Aw = P / Po = ERH(%) / 100

19.
Hoạt độ của nước
 Ở trạng thái cân bằng
 Năng lượng của nước bay hơi = Năng lượng nước trong
thực phẩm
 Aw: hoạt độ của nước
 P: áp suất hơi nước trên thực phẩm
 Po: áp suất của hơi nước tinh khiết
 R: hằng số khí lý tưởng
 T: nhiệt độ
μfood
μvapor μfood = μvapor
RT Ln Aw = RT ln P/Po
Aw = P / Po

20.
Sự phụ thuộc Aw
vào nhiệt độ

21.
Sự phụ thuộc Aw vào nhiệt độ
 Sự thay đổi nhiệt độ phụ thuộc như một
hàm số của độ ẩm
 Nhiệt độ tăng thì hoạt độ của nước tăng

22.
Đường đẳng nhiệt hấp phụ
 Là đường cong chỉ mối liên hệ giữa hàm lượng nước trong
thực phẩm và Aw của nó ở cùng một nhiệt độ
 Đường cong này thường được thiết lập theo phương pháp nội
suy (trong điều kiện cân bằng với vùng tiểu khí quyển xung
quanh nó )
 Ứng dụng :
 Trong quá trình sấy, cô đặc
 Chống lại sự đóng bánh hoặc kết dính của sản phẩm dạng bột
 Quyết định được độ ẩm của nguyên liệu trong bao bì
 Đưa ra các công thức khi phối trộn các loại thực phẩm với
nhau

23.
Quá trình cân bằng
 Cần dùng dung dịch muối tinh khiết
 Gây ô nhiễm do sự bay hơi
 Cần diện tích bề mặt lớn
 Đắt tiền (số lượng muối dùng lớn)
 Cần thời gian dài để đạt trang thái cân
bằng
 Tạo độ chân không
 Một số muối có thể gây độc như: iod,
bromite
 Có thể đo được Aw của thực phẩm có
nhiều thành phần

24.
Đường đẳng nhiệt hấp phụ
Xác định điểm dừng của quá trình sấy
Xác định độ ổn định của thực phẩm

25.
Tính chất của các vùng
Vùng 1
 Hấp thụ mạnh
 Không thể sử dụng được
như dung môi
 Gắn trên bề mặt củacác chất
rắn
 Lớp nước đơn phân
 Nằm ở ranh giới giữa vùng 1
và 2
 Nước liên kết chặt chẽ với
cá nhóm có cực của chất
khô
Vùng 2
 Là lớp nước nằm ở xung quanh
các gốc ưa nước
 Bao gồm nhiều lớp nước, liên kết
với các phân tử xung quanh bởi
liên kết nước - nước, nước – chất
tan thông qua liên kết hidro
Vùng 3
 Liên kết yếu khá linhy động
 có thể làm dung môi
 Cho phép phản ứng hóa học xảy
ra và VSV phát triển
 >95% tổng lượng nước
1 2 3

26.
Hiện tượng trễ hấp phụ
 Hiện tượng trễ hấp phụ là hiện tượng mà đường đẳng nhiệt hấp phụ
và phản hấp phụ không trùng nhau
 Tại cùng ERH, hàm lượng nước của thực phầm ở đường đẳng nhiệt
phản hấp phụ cao hơn so với đường đẳng nhiệt hấp phụ
 Độ lớn của hiện tượng trễ hấp phụ phụ thuộc vào
 Tính chất ban đầu của thực phẩm, Sự thay đổi tính chất vật lý khi
khử nước, nhiệt độ, tốc độ khử nước, hàm lượng nước được khử ra
trong quá trình khử nước
 Tại bất kỳ Aw nào, nước hút vào luôn cao hơn
Nguyên nhân
 Aw nước vào > Aw nước ra do không phải thắng lực liên kết
 Góc tiếp xúc to
 Đường kính ống mao quản
H2O

27.
Tính chất của dung dịch thực
 Kích thước của chất tan và nước không giống nhau nên chiếm chỗ,
khó bay hơi
 Lực tương tác của chất tan với nhau
 dd lý tưởng: nước + chất tan
 dd thực: Phân tử phân cực, trọng lượng & hình dạng phân tử
 Sự solvat hóa nên độ linh động kém
 Tính chất vật lý nước
 Sự tương tác chất tan + chất tan , chất tan + nước tạo cấu trúc gel,
giữ nước
 Tác động của mao dẫn
 Thứ tự trộn lẫn chất tan với nhau
 Chất tan phân ly thành ion

28.
Sự thay đổi đường đẳng nhiệt theo
nhiệt độ bảo quản
 Tại bất kỳ độ ẩm cân bằng, Aw tăng khi nhiệt độ tăng
20 C
30 C
40 C

29.
Texture ChangesMoisturecontent(d.w.b.)
Soft
Crispy/crunchy
0.2-0.5

30.
Powder ChangesMoisturecontent(d.w.b.)
Agglomerated
Free flowing
~0.4

31.
Các phương pháp điều chỉnh Aw
trong thực phẩm
 Mối liên hệ giữa RH và độ ẩm khí quyển ở trạng thái cân bằng
Tách nước, chẳng hạn như sấy
Thêm các chất tan
 Đường, muối
 Rượu đa chức
 Propylen glycol
 Tăng hoạc giảm độ ẩm thực phẩm trong bao bì

32.
Một số nhược điểm khi Aw thấp
 Giảm khả năng hòa tan
 Giảm giá trị cảm quan
 Có thể kết tinh trở lại trong quá trình bảo quản : mứt
 Giảm tốc độ phản ứng
 Xảy ra phản ứng Maillard
 Có thể gây độc đối với việc thêm một số chất tan

33.
Một số phương pháp xác định Aw
 Phương pháp nội suy ( Đo độ ẩm tương đối cân bằng )
 Dựa vào sự tăng giảm trọng lượng
 Định luật Raoult
 Aw = Xw / ( Xw + EXs )
Xw, Xs: %khối lượng của nước và chất tan
E = λw / λs: tỉ số phân tử lượng nước / phân tử lượng chất tan

34.
 Công thức Money – Born
 Aw = 1 / ( 1 + 0.27N )
 với N = Σ ( 100S / ( Xw * λs )
S: khối lượng chất hòa tan
Xw: khối lượng nước hiện diện
λs: trọng lượng phân tử của các
chất tan
Một số phương pháp xác định Aw

35.
Một số phương pháp xác định Aw
 Công thức Norish
 Aw = mw * Σ 10^(kms
2)
 Trong đó
mw, ms: phân mol nước và chất tan
k: hằng số , xác định bằng thực nghiệm

36.
 Công thức Grover
 Aw = 1.04 – 0.1μ + 0.0045μ2
 trong đó : μ = σi / Wi
σi: hằng số của chất tan
Wi = kg nước / kg chất tan
Một số phương pháp xác định Aw

37.
 Công thức Ross
 Aw = a1 * a2 * a3 * . . .
 trong đó: a1 , a2 , a3 là hoạt độ nước từng thành phần
Một số phương pháp xác định Aw

38.
 Dựa vào nhiệt độ điểm sương
 Quan sát trạng thái bão hòa của nước để xác định chính xác
khi trạng thái ngưng tụ bắt đầu xuất hiện
 Phụ thuộc vào nhiệt độ
 Có thể kiểm tra bằng dd muối chuẩn
Một số phương pháp xác định Aw

39.
 Phương pháp đo độ hoạt đông bằng điện dung
 Đặt mẫu cần đo vào ống, vặn chặt và đo ở một nhiệt độ xác định
 Dùng sensor làm từ polymer hút ẩm và có liên kết vòng để đưa ra
dấu hiệu ERH
 Sensor được hiệu chỉnh bằng dung dịch đã biết trước Aw
 Aw = 0.15 – 0.85
Một số phương pháp xác định Aw

40.
Phương pháp xác định hàm lượng
nước ở lớp đơn phân
 Đặc điểm nước ở lớp đơn phân
Nằm ở vùng 1
Aw = 0 – 0.3
Nước ở trạng thái liên kết bền
 Nước được định vị vào các nhóm có cực của một số chất như
NH3
+, COO- của protein hay OH- của tinh bột . . .
 Có độ bền cao, khó tách ra, không đóng băng, không thể là
dung môi hay tác nhân phản ứng

41.
Aw và sự hư hỏng của thực phẩm
 Aw có liên quan mật thiết đến sự hư hỏng của thực phẩm trong quá
trình chế biến.
 Aw tăng , tốc độ hưhỏng tăng
 Các chất phản ứng trở nên linh động hơn
 Trong phản ứng thủy phân, các chất có thể sử dụng nước làm dung
môi
 VSV cũng có thể sử dung để phát triển nhanh chóng

42.
 Khi hoạt độ của nước cao thì tốc độ phản ứng Maillard giảm
 Các chất phản ứng bị pha loãng
 Nước là dung môi của các enzyme
Aw và sự hư hỏng của thực phẩm

43.
Aw TỐI THIỂU CHO HOẠT ĐỘNG
SỐNG CỦA VSV
Bacteria
Staphylococcus areus Aw = 0.86
Molds
Aspergillus flavus Aw =0.78
Chyrysosporium fastidium Aw =0.69
Yeasts
Debaryomyces hansenii Aw = 0.83
torulopsis Aw = 0.7
Zygosaccharomyces bailii Aw = 0.8

44.
Aw VÀ ĐỘC TỐ

45.
Aw và sự hư hỏng của thực phẩm

46.
Aw và phương pháp bảo quản
thực phẩm
 Làm giảm Aw
 Thêm các chất tan ưa nước
 Làm giảm độ ẩm
 Lạnh đông
Nước & chất tan Nước đá & chất tan Nhiệt độ Eutectic

47.
ÁP SUẤT THẨM THẤU

48.
Một số phương pháp xác địh độ ẩm
Phương pháp sấy đến khối lương không đổi
 16 giờ ở nhiệt độ 100 C
 8-10 giờ ở nhiệt độ 110 C
 2-4 giờ ở nhiệt độ 120 C
 Sai số 0.25% ẩm
Phương pháp sấy chân không
 Sấy ở 25 – 100 mmHg, thời gian sấy 2-4 giờ

49.
ỨNG DỤNG
 Alcohol tác dụng lên vi sinh vật bằng cách
gây đông tụ protein, song alcohol ở nồng độ
cao khử nước mạnh tạo lớp vỏ bảo vệ vi sinh
vật
 Nước muối sinh lý trong nuôi cấy vi sinh vật
tạo môi trường đẳng trương tránh tổn thương
thành tế bào, giảm mật số vi sinh vật