Hóa học thực phẩm: lịch sử, các yếu tố, ứng dụng

Hóa học của thực phẩm là một nhánh của hóa học nghiên cứu các hóa chất tạo ra thực phẩm, thành phần, tính chất, các quá trình hóa học xảy ra trong chúng và sự tương tác của các chất này giữa chúng và với các thành phần sinh học khác của thực phẩm .

Kỷ luật này cũng bao gồm các khía cạnh liên quan đến hành vi của các chất này trong quá trình lưu trữ, chế biến, nấu ăn, và thậm chí trong miệng và trong quá trình tiêu hóa.

Hóa học của thực phẩm là một phần của một ngành học rộng hơn như khoa học thực phẩm, cũng liên quan đến sinh học, vi sinh và kỹ thuật thực phẩm.

Trong khía cạnh cơ bản nhất của nó, hóa học cơ bản của thực phẩm liên quan đến các thành phần chính trong chúng như nước, carbohydrate, lipid, protein và vitamin và khoáng chất.

Hóa học của thực phẩm như được biết đến ngày nay là một ngành học tương đối mới nhưng phạm vi, mục đích và kết quả có sẵn cho tất cả mọi người.

Lịch sử

Khoa học thực phẩm như một môn khoa học đã được tạo ra vào nửa sau của thế kỷ XIX, là kết quả của sự phát triển quan trọng của hóa học trong thế kỷ thứ mười tám và mười chín.

Lavoisier (1743-1794), một nhà hóa học, nhà sinh học và nhà kinh tế người Pháp, đã thiết lập các nguyên tắc cơ bản của quá trình đốt cháy và phân tích hữu cơ và thực hiện những nỗ lực đầu tiên để xác định thành phần nguyên tố của rượu và sự hiện diện của axit hữu cơ trong các loại trái cây khác nhau.

Scheele (1742-1786), một dược sĩ người Thụy Điển, đã phát hiện ra glycerol và axit citric và malic cô lập từ các loại trái cây khác nhau.

Justus von Liebig (1801-1873), một nhà hóa học người Đức, đã phân loại thực phẩm thành ba nhóm lớn (chất béo, protein và carbohydrate) và nghĩ ra một phương pháp để lấy chiết xuất thịt được sử dụng trên khắp thế giới cho đến giữa thế kỷ 20. .

Cũng được xuất bản vào nửa sau của thế kỷ XIX, cuốn sách đầu tiên về hóa học thực phẩm, Nghiên cứu về hóa học thực phẩm .

Cho đến cuối thế kỷ 19, sự phát triển của các phương pháp hóa học phân tích và những tiến bộ về sinh lý học và dinh dưỡng đã giúp đào sâu kiến thức về các thành phần hóa học chính của thực phẩm.

Một bước quan trọng khác theo hướng này là phát hiện ra các vi sinh vật và quá trình lên men được thực hiện bởi Louis Pasteur (1822-1895).

Sự mở rộng đặc trưng cho Cách mạng Công nghiệp và sự thay đổi từ xã hội nông thôn sang thành thị, sản xuất thực phẩm bị biến đổi và tạo ra các vấn đề sức khỏe cộng đồng do điều kiện vệ sinh thường xuyên không phù hợp và sự pha trộn và làm sai lệch của chúng.

Tình trạng này dẫn đến sự ra đời của các tổ chức với mục đích kiểm soát thành phần thực phẩm. Tầm quan trọng của ngành học này đã nhận được các chuyên gia ưa thích trong hóa học thực phẩm và thành lập các trạm thí nghiệm nông nghiệp, phòng thí nghiệm kiểm soát thực phẩm, tổ chức nghiên cứu và nền tảng của các tạp chí khoa học trong lĩnh vực hóa học thực phẩm. .

Hiện nay, toàn cầu hóa tiêu thụ thực phẩm, sự xuất hiện của nguyên liệu mới, công nghệ mới và thực phẩm mới, cùng với việc sử dụng rộng rãi các sản phẩm hóa học và mối quan tâm ngày càng tăng trong mối quan hệ giữa thực phẩm và sức khỏe, đặt ra những thách thức mới cho ngành học này.

Các yếu tố của nghiên cứu

Thực phẩm là một ma trận phức tạp được hình thành bởi cả hai thành phần sinh học và phi sinh học. Do đó, việc tìm kiếm câu trả lời cho các khía cạnh, ví dụ như kết cấu, mùi thơm, màu sắc và hương vị của thực phẩm, liên quan đến việc tích hợp kiến thức khoa học từ các ngành khác thường được tách ra.

Ví dụ, nghiên cứu hóa học của các chất phụ gia hóa học được sử dụng cho mục đích bảo tồn không thể tách rời khỏi nghiên cứu về vi sinh vật của vi sinh vật có thể có trong một sản phẩm nhất định.

Các yếu tố chính hiện đang là đối tượng của nghiên cứu và nghiên cứu trong ngành học này là:

Thiết kế thực phẩm

Trong hơn ba thập kỷ, ngành công nghiệp thực phẩm đã nỗ lực rất nhiều để tái tạo lại thực phẩm nhằm giảm chi phí hoặc tăng cường sức khỏe.

Thực phẩm chức năng, chế phẩm sinh học, prebiotic, biến đổi gen, hữu cơ là một phần của xu hướng này.

Tương tác giữa thực phẩm và môi trường

Những khía cạnh này bao gồm các khía cạnh như sự tương tác giữa các thành phần tạo nên một loại thực phẩm, giữa thực phẩm và bao bì, hoặc sự ổn định của nó đối với nhiệt độ, thời gian hoặc môi trường.

Phụ gia hóa học

Chỉ trong những năm gần đây, người ta ước tính rằng ít nhất hai đến ba nghìn hóa chất, thuộc một khu vực cách ly dựa trên chức năng của chúng, được thêm vào thực phẩm.

Các chất phụ gia này có thể được chiết xuất từ các nguồn tự nhiên, có nguồn gốc tổng hợp để tạo ra một chất có cùng đặc tính hóa học của sản phẩm tự nhiên hoặc các hợp chất tổng hợp không tồn tại tự nhiên.

Có một lĩnh vực rộng để nghiên cứu các hợp chất cải thiện các đặc tính cảm quan của thực phẩm hoặc tăng giá trị dinh dưỡng hoặc chức năng của chúng.

Thành phần

Việc cải tiến các phương pháp và thiết bị trong phòng thí nghiệm cho phép đào sâu kiến thức ở cấp độ phân tử của thực phẩm, thiết lập tốt hơn bản chất hóa học và các chức năng cụ thể của các phân tử liên quan.

Điều quan trọng là chỉ ra rằng có vô số các chất độc hại trong thực phẩm:

Sở hữu sự trao đổi chất của nguồn động vật hoặc thực vật tự nhiên.
Sản phẩm phân hủy bởi các tác nhân vật lý hoặc hóa học.
Do tác động của vi sinh vật gây bệnh.
Các chất khác có thể có mặt và kết quả từ một liên hệ không mong muốn làm ô nhiễm bạn.

Ứng dụng

Trong số các ví dụ phổ biến nhất về hóa học thực phẩm trong cuộc sống hàng ngày, có hai loại sản phẩm có nhu cầu cao trên thị trường, chẳng hạn như những loại ít chất béo và đường.

Đầu tiên là sản phẩm của việc sử dụng nhiều loại thay thế được làm từ nguyên liệu thô của ba nhóm: carbohydrate, protein và chất béo.

Trong số đó có các dẫn xuất protein được điều chế, dựa trên váng sữa hoặc từ lòng trắng trứng và sữa tách béo, có nguồn gốc từ gelatin hoặc lợi (guar, carrageenan, xanthan). Mục đích là để cung cấp cùng một lưu biến và miệng của chất béo, nhưng với hàm lượng calo thấp hơn.

Chất ngọt không dinh dưỡng có thể là tự nhiên hoặc tổng hợp của một loạt các cấu trúc. Trong số những người tự nhiên có protein và terpen. Trong số các chất tổng hợp, aspartame, ngọt gấp đôi so với sucrose và có nguồn gốc từ một axit amin, là ví dụ kinh điển.