Những biến đổi của thực phẩm khi làm đông

Trong quá trình làm đông thực phẩm sẽ trải qua một số biến đổi về mặt sinh lý, hóa học và vi sinh vật, dẫn đến thay đổi chất lượng sản phẩm.

Biến đổi về vật lý

Trong quá trình làm đông cấu trúc của sản phẩm thực phẩm trở lên rắn chắc, màu sắc cũng bị biến đổi do bị oxy hóa, mất nước. Những biến đổi này phụ thuộc vào mức độ biến tính của các chất tan và mức độ mất nước của thực phẩm.

Các chất tan biến tính và cấu trúc mất nước sẽ có màu trắng đục, trọng lượng của thực phẩm giảm sút mùi vị đặc trưng của thực phẩm cũng bị giảm đi do hao phí các chất dinh dưỡng hòa tan trong quá trình làm tan băng và cấu trúc của thực phẩm sau khi tan băng trở nên mềm nhão do hậu quả của quá trình kết tinh nước làm thể tích tăng lên, các tinh thể đá làm rách vỡ cấu trúc tế bào và mô.

Quá trình kết tinh nước diễn ra từ bề mặt luôn luôn có xu hướng thu hút nước ở những vị trí nước chưa kết tinh, sự chuyển động của nước còn do sự chênh lệch nhiệt độ dẫn đến sự chênh lệch áp suất hơi nước, nước sẽ chuyển động từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp hơn.

Ở vị trí nước đang kết tinh nồng độ các chất tan tăng lên dẫn đến chênh lệch áp suất thẩm thấu với những vị trí xung quanh. Những tác động này đều cùng một hướng làm cho nước ở trong tế bào chuyển động ra ngoài, nước ở vị trí có trạng thái kết hợp cao đến nơi có trạng thái tự do hơn. Khi làm tan băng thì một phần nước không quay trở lại được trạng thái ban đầu dẫn đến tỉ lệ nước tự do tăng lên làm cho chúng dễ thoát ra ngoài đem theo các chất hòa tan làm giảm trọng lượng và mùi vị của thực phẩm.

Lưu ý

• Mức độ mất nước của thực phẩm khi làm đông phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian, môi trường làm lạnh đông.
• Nhiệt độ cấp đông càng thấp thì mức độ mất nước càng ít.
• Thời gian làm đông càng ngắn thì mức độ mất nước càng ít.
• Làm đông trong môi trường lỏng, tiếp xúc với tấm truyền nhiệt bằng kim loại, dùng nitơ lỏng sẽ mất nước ít hơn so với làm đông bằng không khí lạnh đối lưu cưỡng bức.

Biến đổi về hóa học

Ở nhiệt độ rất thấp nước kết tinh gần hết nên các biến đổi hóa sinh giảm. Biến đổi hóa học chủ yếu là sự tạo thành axit lactic từ glycogen và sự biến tính protein hòa tan. Các biến đổi này diễn ra chủ yếu ở giai đoạn nước tự do kết tinh. Mức độ biến đổi sẽ giảm khi làm tăng tốc độ kết tinh nước.

Các phân tử protein luôn ở trạng thái phân cực. Bình thường các gốc phân cực của phân tử protein quay ra ngoài và liên kết với các phân tử nước, bằng liên kết tĩnh điện. Khi nước khuếch tán để kết tinh, các gốc phân cực của phân tử protein sẽ quay vào phía trong tự cân bằng điện tích. Như vậy chúng thay đổi cấu trúc, mất khả năng liên kết với nước. Khi sử dụng chúng làm giảm tính giữ và hút nước của sản phẩm.

Khi làm tăng tốc độ kết tinh nước sẽ giảm sự khuếch tán nước. Vì vậy giảm sự biến tính của protein của sản phẩm.

Biến đổi về vi sinh vật

Trong quá trình làm đông số lượng vi sinh vật giảm rất nhiều. Vì vi sinh vật bị tiêu diệt do mất môi trường sống. Ở nhiệt độ t = −5C đã có thể đóng băng 80% nước trong thực phẩm. Lượng nước còn lại ở trạng thái liên kết với các chất tan nên vi sinh vật khó hoạt động. Nồng độ chất cao sẽ tạo ra áp suất thẩm thấu gây khuếch tán nước trong vi sinh vật ra ngoài, làm biến đổi tính chất nguyên sinh của vi sinh vật.

Mặt khác vi sinh vật bị tiêu diệt còn do tác dụng cơ học khi nước đóng băng làm tăng thể tích, các tinh thể nước đá có cấu trúc vững chắc, sắc nhọn sẽ làm rách vỡ cấu trúc tế bào vi sinh vật, enzyme trong vi sinh vật cũng có bản chất giống protein nên cũng bị biến tính giảm hoạt độ và mất dần khả năng xúc tác cho các phản ứng sinh hóa trong chuỗi phản ứng của các quá trình trao đổi chất nên vi sinh vật còn bị chết do các quá trình chuyển hóa chất dinh dưỡng trong tế bào vi sinh vật diễn ra.