VAI TRÒ của GLUCIDE và PROTEIN TRONG sự PHÁT TRIỂN của VI SINH vật

Chương Vai trò glucide với VSV Vi sinh vật học thực phẩm BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BỘ MÔN: VI SINH VẬT HỌC THỰC PHẨM  ĐỀ TÀI: VAI TRÒ CỦA GLUCIDE VÀ PROTEIN TRONG SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT TP.HỒ CHÍ MINH - 2012 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò glucide với VSV Vi sinh vật học thực phẩm CHƯƠNG VAI TRÒ CỦA GLUCIDE TRONG SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT 1.1 Định nghĩa Glucide Glucide (carbonhydrate) nhóm chất hữu phổ biến thể động thực vật vi sinh vật Trong glucide có nhiều thực vật, chiếm khoảng 80% khối lượng khô thực vật Glucide có chất hóa học polyhydroxy aldehyde polyhydroxy ketone Đa số glucide có cơng thức tổng qt (Cm(H2O)n) Ngồi cịn có số loại glucide đặc biệt, cấu trúc chúng C, H, O cịn có thêm S, N, P Glucide chia làm ba nhóm chính: monosaccharide, oligosaccharide, polysaccharide - Monosaccharide (đường đơn), có chứa đơn vị carbonhydrate C6H12O6, thường gặp glucose, fructose galactose - Oligosaccharide có chứa 10 đơn vị carbonhydrat, thường gặp chất sau:  Các disaccharide (đường đôi) saccharose (sucrose), maltose, lactose  Trisaccharide raffinose,  Tetrasaccharide stachyose, - Polysaccharide chứa n monosaccharide Các polysaccharide khó hịa tan nước mono – oligosaccharide Thường gặp tinh bột, cellulose pectin Glucide có vai trị quan trọng thể sống Glucide có vai trị sau: - Tham gia hoạt động tế bào LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò glucide với VSV Vi sinh vật học thực phẩm - Là nguồn chất dinh dưỡng dự trữ để huy động, cung cấp chủ yếu chất trao đổi đổi trung gian lượng cho tế bào - Tham gia vào cấu trúc thành tế bào thực vật vi khuẩn: hình thành khung (vỏ) nhóm động vật có chân khớp 1.2 Tham gia vào thành phần cấu tạo nhiều chất quan trọng như: DNA, RNA, Các trình trao đổi chất vi sinh vật Trao đổi chất trình gồm phản ứng hóa học tế bào thực gồm hai loại: phản ứng giải phóng lượng phản ứng thu lượng Năng lượng tế bào sử dụng theo hai hướng chính: hướng tổng hợp chất xây dựng vật chất cấu trúc tế bào (vỏ nhầy, tiên mao, vách, màng, bào quan, nhân ) hướng cung cấp lượng cho hoạt động sống (di động, tiết, tiếp hợp, ) Các trình trao đổi chất chia làm hai nhóm lớn: - Q trình dị hóa (catabolism) nhằm phân hủy phân tử hữu phúc tạp để thu nhận lượng dạng ATP lực khử - Q trình đồng hóa (anabolism) sử dụng lượng lực khử để xây dựng phân tử hữu phức tạp, đặc thù cần thiết Một đường trao đổi chất quan trọng đường phân (glycolysis), đường không cần oxy Mỗi phân tử glucose trải qua đường tạo thành bốn phân tử ATP phương thức thu nhận lượng vi khuẩn kị khí Đối với vi sinh vật hiếu khí, phân tử pyruvat, sản phẩm đường phân, tham gia vào chu trình Krebs (hay cịn gọi chu trình TCA) để phân hủy hồn tồn thành CO2 H2O, đồng thời thu nhận thêm nhiều ATP Ở sinh vật Eukaryote, chu trình TCA tiến hành ti thể sinh vật prokaryote lại tiến hành tế bào chất liên kết với màng tế bào LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò glucide với VSV Vi sinh vật học thực phẩm 1.2.1 Sự phân giải glucide Nguyên liệu glucide thực phẩm dạng tinh bột loại đường loại đường thường dễ vi sinh vật sử dụng Glucose loại đường đơn cấu thành tinh bột, phổ biến tự nhiên Các vi sinh vật khác có đường chuyển hóa glucose khác nhau, có hoạt động lúc Ở vi khuẩn nhân thật hầu hết glucose chuyển hóa thơng qua đường đường phân (glycolysis) Sản phẩm đường đường phân pyruvat Pyruvate tiếp tục chuyển hóa tùy thuộc vào hệ enzyme vi sinh vật Nếu vi sinh vật hoạt động điều kiện hiếu khí pyruvate bị oxi hóa hồn tồn theo chu trình TCA thành CO2 H2O Nếu vi sinh vật hoạt động điều kiện kị khí pyruvate chuyển hóa theo đường lên men tùy thuộc vào hệ enzyme lồi mà có sản phẩm lên men khác 1.2.2 Các đường phân giải glucide vi sinh vật Sự phân cắt glucose bao gồm giai đoạn: hầu hết vi sinh vật phân cắt glucose theo đường glycolysis tùy thuộc vào loại vi sinh vật điều kiện sống mà glucose theo đường pentose – phosphate đường ED (KDPG), vận chuyển pyruvat đến acetyl – CoA, chu trình Krebs, chuỗi chuyền điện tử 1.2.2.1 Con đường đường phân (con đường Embden – Meyerhof – Parnas pathway) Đây đường phổ biến dùng phân giải glucose thành pyruvate giai đoạn hai dị hóa Đường phân gặp tất nhóm chủ yếu vi sinh vật hoạt động có mặt vắng mặt oxy Quá trình diễn phần tế bào chất thể nhận nguyên thủy nhân thật LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò glucide với VSV Vi sinh vật học thực phẩm Đường phân chia thành hai phần Trong chặng mở đầu 6-carbon glucose phosphoryl hóa hai lần, cuối chuyển thành fructose – 1,6 – biophosphate Các đường khác thường nhập vào đường đường phân thông qua việc chuyển hóa thành gluco – – phosphate fructo– – phosphate Chặng mở đầu không sinh lượng, trái lại phải tiêu thụ hai phân tử ATP cho phân tử glucose Tuy nhiên, nhờ việc gắn phosphate vào đầu đường mà phosphate dùng để tạo ATP Chặng – carbon đường phân bắt đầu enzyme fructo – 1,6 – bisphosphate aldolase xúc tác phân giải fructo– 1,6 – bisphosphate thành hai nửa, nửa chứa nhóm phosphate Một sản phẩm glyceraldehyde-3-phosphate chuyển trực tiếp thành pyruvate trình gồm năm bước Sản phẩm thứ hai dihydroxyacetone-phosphate dễ dàng chuyển thành glyceraldehyde-3phosphate, hai fructo-1,6-bisphosphate sử dụng chặng 3-carbon Trước hết, glyceraldehyde-3-phosphate bị oxi hóa nhờ AD+ chất nhận electron, đồng thời nhóm phosphate gắn vào để tạo thành 1,3-bisphosphate glycerate phân tử cao Sau phosphate cao carbon chuyển cho ADP xuất ATP Việc tổng hợp ATP nói gọi phosphoryl hóa mức độ chất q trình phosphoryl hóa ADP liên kết với phân giải ngoại phân tử chất cao Một trình tương tự tạo thành phân tử ATP thứ hai nhờ phosphoryl hóa mức độ chất Nhóm phosphate 3-phosphorusglycerate chuyển sang carbon 2-phosphorusglycerate bị loại nước để tạo thành phân tử cao thứ hai phosphorusenol pyruvate Phân tử chuyển nhóm phosphate sang ADP tạo thành ATP thứ hai pyruvate sản phẩm cuối đường đường phân LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò glucide với VSV Vi sinh vật học thực phẩm Hình 1.1 Con đường đường phân (glycolysis/EMP) Con đường đường phân phân giải glucose thành hai pyruvate qua chuỗi phản ứng mô tả ATP NADH tạo thành Sản lượng ATP NADH tính xem xét hai chặng riêng rẽ Trong chặng 6-carbon hai ATP dùng để tạo thành fructo-1,6-bisphosphate Vì glyceraldehyde-3-phosphate xuất từ glucose (1 từ dihydroxyacetone-phosphate) chặng 3-carbon tạo thành ATP NADH từ glucose Nếu trừ ATP dùng chặng 6-carbon ta sản LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò glucide với VSV Vi sinh vật học thực phẩm lượng thực ATP/glucose Do phân giải glucose thành pyruvate đường phân biểu thị phương trình đơn giản sau: Glucose 2 ADP  Pi  NAD   Pyruvate  ATP  NADH  H  1.2.2.2 Con đường pentose-phosphate (con đường hexo – monophosphate) Con đường dùng đồng thời với đường đường phân đường Entner -Doudoroff, diễn điều kiện hiếu khí kị khí có vai trò quan trọng sinh tổng hợp phân giải Con đường pentose-phosphate bắt đầu với việc oxy hóa gluco-6-phosphate thành 6-phosphorus-gluconat, oxy hóa 6-phosphorusgluconat thành ribulo5-phosphate CO2 (Hình 1.2) NADPH tạo thành phản ứng oxy hóa nói Sau ribulo-5phosphate chuyển thành hỗn hợp gồm đường phosphate đến 7-carbon Hai enzyme đặc trưng đường đóng vai trị trung tâm chuyển hóa là: 1) Transketolase xúc tác chuyển nhóm ketol 2-carbon 2) Transaldolase xúc tác chuyển nhóm 3-carbon từ sedoheptulo – – phosphate với glyceraldehyde-3-phosphate (Hình 1.3) Kết chung gluco-6-phosphat chuyển thành fructo-6-phosphate, glyceraldehyde-3-phosphate ba phân tử CO2 theo phương trình sau: gluco-6-phosphate + 6NADP  3H2O  fructose   phosphate  glyceraldehyde  3 phosphate  3CO2  6NADPH  6H  10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò glucide với VSV Vi sinh vật học thực phẩm Các chất trung gian nói sử dụng hai đường Fructo-6phosphate chuyển trở lại thành gluco-6-phosphat, cịn glyceraldehyde-3phosphate trở lại đường pentose-phosphate qua việc tạo thành gluco-6phosphat Điều dẫn đến phân giải hoàn toàn gluco-6-phosphat thành CO2 tạo thành lượng lớn NADPH: Glucose-6-phosphate 12 NADP   H 2O  6CO2  12 NADPH  12 H   Pi Con đường pentose-phosphate có số chức dị hóa đồng hóa, chẳng hạn: NADPH từ đường pentose-phosphate dùng làm nguồn electron việc khử phân tử sinh tổng hợp Con đường tổng hợp đường 4-carbon 5-carbon dùng vào số mục đích Đường 4-carbon erytro-4-phosphate dùng để tổng hợp acid amin thơm vitamin B6 (piridoxal) Ribo-5-phosphate thành phần chủ yếu acid nucleic ribulo-1,5-diphosphate chất nhận CO2 quang hợp Tuy nhiên, vi sinh vật sinh trưởng nguồn carbon pentose, đường cung cấp carbon cho việc tổng hợp hexose (glucose cần cho việc tổng hợp peptidoglican) 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò glucide với VSV Vi sinh vật học thực phẩm Hình 1.2 Con đường pentose – phosphate Ở , phân tử glucose -6- phosphate chuyển hóa thành fructo -6- phosphate glyceraldehyde-3-phosphate Fructo -6- phosphate chuyển hóa trở lại thành glucose -6- phosphate Glyceraldehyde-3-phosphate chuyển thành Pyruvate hay kết hợp với phân tử Dihydroacetone-phosphate (từ glyceraldehyde3-phosphate tạo thành vòng thứ đường) để sản fructo -6- phosphate (Theo: Prescott cs, 2005) 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò glucide với VSV Vi sinh vật học thực phẩm Hình 1.3 Các phản ứng xúc tác Transketolase Transaldolase Các chất trung gian đường pentose-phosphate dùng để tạo ATP Glyceraldehyde-3-phosphate từ đường vào chặng 3-carbon đường đường phân chuyển thành ATP Pyruvate Pyruvate bị oxy hóa chu trình acid tricarboxylic để cung cấp nhiều lượng Ngồi ra, phận NADPH chuyển thành NADH để 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò glucide với VSV Vi sinh vật học thực phẩm nhóm carboxyl bị dạng CO Phức hệ Pyruvate-dehydrogenase tạo thành Acetyl-CoA qua oxy hóa Pyruvate (Theo: Prescott cs, 2005) Đứng mặt chức xem chu trình TCA đường oxy hố Acetyl- CoA thành CO2 Ở đây, bước việc gắn nhóm acetyl vào chất mang acetyl tức oxaloacetate để tào thành citrat Bước thứ hai bắt đầu với citrat kết thúc với việc tạo thành succinyl-CoA Ở đây, phần mang acetyl citrat 2C bị oxy hoá 2CO2 Bước thứ ba bước cuối chuyển succinyl-CoA trở lại oxal-acetat (chất mang acetyl) chất lại kết hợp với nhóm acetyl khác Các enzyme chu trình TCA gặp phổ biến vi sinh vật Chu trình hồn tồn hoạt động nhiều vi khuẩn hiếu khí, động vật nguyên sinh sống tự do, hầu hết tảo nấm Điều dễ hiểu chu trình nguồn lượng quan trọng Tuy nhiên, E coli kị khí khơng bắt buộc khơng sử dụng chu trình đầy đủ điều kiện kị khí hay nồng độ glucose cao sử dụng chu trình đầy đủ trường hợp khác Mặc dù thiếu chu trình hồn chỉnh E coli thường có hầu hết enzyme củaTCA chức chủ yếu chu trình cung cấp khung carbondùng cho sinh tổng hợp Tóm tắt chu trình: Hơ hấp hiếu khí oxy hóa glucose thành CO2 H2O đồng thời giải phóng 38ATP điều kiện có O2 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò glucide với VSV Vi sinh vật học thực phẩm Bảng 1.1 Một số vi sinh vật tham gia phân giải hexose thông qua ba đường STT TÊN VI SINH VẬT EMP (%) HMP (%) ED (%) Saccharomyces cerivisiae 88 12 - Candida utilis 66 – 81 19 – 34 - Streptomyces griseus 97 - Penecillium chrysogenum 77 23 - Escherichia coli 72 28 - Pseudomonas saccharophila - - 100 Bacillus subtilis 74 26 - Gluconobacter oxydans - 100 - Alcaligenes eutrophus - - 100 10 Zymomonas mobilis - - 100 11 Sarcina lutea - - 100 12 Pseudomonas aeruginosa - 29 71 19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò protein với VSV Vi sinh vật học thực phẩm CHƯƠNG VAI TRÒ CỦA PROTEIN TRONG SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT 2.1 Định nghĩa protein Protein đại phân tử cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà đơn phân axit amin Chúng kết hợp với thành mạch dài nhờ liên kết peptide (gọi chuỗi polypeptide) Các chuỗi xoắn cuộn gấp theo nhiều cách để tạo thành bậc cấu trúc không gian khác protein 2.2 Sự phân giải protein vi sinh vật (quá trình thối rữa) Quá trình thủy phân protein tác dụng vi sinh vật gọi trình thối rữa Quá trình quan trọng vịng tuần hồn vật chất Sản phẩm làm thối rữa làm nhiễm mơi trường sống vi sinh vật gây thối rữa nguyên nhân gây hư hỏng thực phẩm giàu protein Muốn phân giải protein, giống hợp chất cao phân tử khác, vi sinh vật phải tiết enzyme phân giải protein ngoại bào làm chuyển hóa protein thành hợp chất có phân tử nhỏ (các polipeptit oligopeptit) Các chất tiếp tục phân hủy thành axit amin nhờ peptidaza ngoại bào, xâm nhập vào tế bào vi sinh vật sau chuyển hóa thành axit amin Một phần axit amin vi sinh vật sử dụng trình tổng hợp protein chúng, phần khác tiếp tục phân giải theo đường khác để sinh NH3, CO2 nhiều sản phẩm trung gian khác Những vi sinh vật khơng có khả sinh enzyme phân giải protein ngoại bào rõ ràng khả đồng hóa loại protein thiên nhiên 20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò protein với VSV Vi sinh vật học thực phẩm Chúng sử dụng sản phẩm thủy phân protein (polipeptit, oligopeptit, axit amin) Vi sinh vật tác nhân chủ yếu gây thối rữa, bao gồm hai nhóm, nhóm vi sinh vật tồn nguyên liệu q trình sinh sống, cịn nhóm nhiễm trình bảo quản chế biến Rất nhiều loài vi sinh vật khác tham gia vào trình phân giải protein, đáng ý loại sau: VI KHUẨN: Bacillus mycoides, B mesentericus, B subtilis, B cereus, B megaterium, B histoliticus, Proteus vulgaris, Chromobacterium prodigiosum, Pseudomonas fluorescens, P aeruginosa, P putreficans, E coli, C sporogenes, C welchii… XẠ KHUẨN VÀ NẤM: Streptomyces griseus, S rimosus, S fradiae, Aspergillus oryzae, A flavus, A terricola, A niger, A saitoi, A awamori, A alliaceus, Penicillium camemberti, Ceplialothecium, spp., Rhizopus, spp., Mucor, spp., Gliocladium roseum… Trong thể vi sinh vật, axit amin thường chuyển hóa nhờ trình khử amin, trình khử cacboxyl đồng thời vửa khử amin vừa khử cacboxyl Sản phẩm trình thối rữa tùy thuộc vào loại vi sinh vật, phụ thuộc vào tính chất protein, vào độ thống khí, độ ẩm nhiệt độ Trong trình thối rữa chủ yếu phân hủy axit amin thành chất cấp thấp indol, skatol, phenol, loại axit có đạm, axit béo cấp thấp, H2S, CH4, NH3, CO2… phân giải, phân hủy chất khác Q trình thối rữa khơng phải dựa theo quy luật mà điều kiện thích hợp định Những tác dụng oxi hóa khử chất bị phân giải ra, lại hợp thành chất khác… thường thường nhiều biến hóa lẫn lộn với 21 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò protein với VSV Vi sinh vật học thực phẩm khó mà tìm quy luật đặc trưng có biến hóa đơn độc Trong sản phẩm thối rữa có chất độc tồn ăn phải sản phẩm bị trúng độc Một số chất độc hay thấy nhiều histamin, methylamin, số chất khác cholin, muscarin, tyramin, cadaverin, putrescin, monoamin…… số chất khác, cá biệt như: Gadinin ( ) tìm thấy thịt cá tuyết thối rữa Paridin ( ) cá thu, ngừ thối rữa Coridin ( ) có thịt cua thối rữa Sardinin ( Scombrin ( ) có thịt cá trích thối rữa ) có thịt cá thu thối rữa Pepton sản phẩm phân giải chưa hồn tồn protein, sản xuất cơng nghiệp nhờ enzyme pepsin thủy phân protein Đây hợp chất dùng nhiều phịng thí nghiệm để ni cấy vi sinh vật Pepton gồm khoảng 30% acid amin tự do, phần lại dipeptide, tripeptide polypeptide hịa tan nước, khơng cịn bị kết tủa đun nóng hay tác dụng acid 2.3 Các ứng dụng trình phân giải protein vi sinh vật 2.3.1 Trong sản xuất nước mắm Nước mắm dung dịch đạm mà chủ yếu acid amin, tạo thành trình thủy phân protein cá nhờ hệ enzym protease có cá Ngồi nước mắm dùng để chữa số bệnh đau dày, phỏng, thể suy nhược, cung cấp lượng Nước mắm sản xuất hầu Châu Á Mỗi nước có kiểu 22 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò protein với VSV Vi sinh vật học thực phẩm sản xuất khác tạo sản phẩm có giá trị dinh dưỡng giá trị cảm quan khác Hình 2.1 Sản xuất nước mắm Phú Quốc 2.3.1.1 Giá trị dinh dưỡng nước mắm Các chất đạm Chiếm chủ yếu định giá trị dinh dưỡng nước mắm đạm tổng số (tổng lượng nitơ có nước mắm), đạm amin (tổng lượng đạm nằm dạng acid amin), đạm amon… Ngoài nước mắm chứa đầy đủ acid amin, đặc biệt acid amin không thay thế: valin, leucin, methionin, isoleucin, phenylalanin, alanin Các thành phần khác có kích thước lớn tripeptid, peptol, dipeptid Chính thành phần trung gian làm cho nước mắm dễ bị hư hỏng hoạt động vi sinh vật Các chất bay Hàm lượng chất bay nước mắm mg/100g nước mắm: 23 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò protein với VSV Vi sinh vật học thực phẩm - Các chất cacbonyl bay hơi: 407-512 (formaldehyde) - Các acid bay hơi: 404-533 (propionic) - Các amin bay hơi: 9,5-11,3 (izopropylamin) - Các chất trung tính bay hơi: 5,1-13,2 (acetaldehyde) Mùi nước mắm hình thành chủ yếu hoạt động vi sinh vật yếm khí q trình sản xuất nước mắm tạo Các chất khác Các chất vô cơ: NaCl chiếm 250-280g/l số chất khoáng như: S, Ca, Mg, P, I, Br Vitamin: B1, B12, B2, PP 2.3.1.2 Quá trình thủy phân cá a) Bản chất trình sản xuất nước mắm Bản chất q trình q trình thủy phân protein cá: Quá trình thủy phân protein đến acid amin trình phức tạp Đặc hiệu enzym tác dụng lên vài chất với vài kiểu liên kết định, enzym peptidase tác dụng lên mối nối liên kết peptid để thủy phân nối liên kết này: 24 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò protein với VSV Vi sinh vật học thực phẩm Sự tham gia enzym trình thủy phân theo chế xúc tác: ES : hợp chất trung gian enzym chất P : sản phẩm Sản phẩm chủ yếu trình phân giải protein acid amin peptid cấp thấp Sự tạo thành chuyển biến hợp chất ES qua bước:  Bước 1: Enzym kết hợp với protein tạo thành phức chất enzym protein, bước xảy nhanh, liên kết không bền  Bước 2: Xảy chuyển biến phân tử protein dẫn đến làm phá vỡ mối liên kết đồng hóa trị tham gia vào phản ứng Khi phức chất ES đồng thời xảy hai trình dịch chuyển thay đổi electron, dẫn đến cực hóa mối liên kết tham gia vào phản ứng biến dạng hình học nối liên kết đồng hóa trị phân tử protein trung tâm hoạt động enzym, làm cho protein hoạt động, trình thủy phân dễ dàng  Bước 3: Giai đoạn tạo thành acid amin peptid cấp thấp, giải phóng enzym Theo nghiên cứu Beddow, ba bước tạo thành chuyển hóa hợp chất ES tương ứng với chặng đường biến đổi hợp chất nitrogen trình thủy phân cá  Pha (0 - 25 ngày): Có gia tăng thể tích phần chất lỏng bề mặt sản phẩm protein hòa tan 25 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò protein với VSV Vi sinh vật học thực phẩm  Pha (80 - 120 ngày): Mô tế bào bị phá vỡ, protein tế bào trở nên tiếp xúc với enzym, sản phẩm trình tự phân protein phóng thích Hầu tất mơ tế bào bị phân hủy biến sau 120 140 ngày  Pha (140 - 200 ngày): Enzym phóng thích cơng vào phần protein hịa tan Đây nguyên nhân làm thay đổi hợp chất Nitơ 2.3.1.3 Các hệ enzyme sản xuất nước mắm a) Hệ enzym Metalo-protease (Aminodipeptidase): Hệ enzym tồn nội tạng cá chịu nồng độ muối cao nên từ đầu hoạt động mạnh, giảm dần từ tháng thứ trở sau Loại enzym có hoạt tính mạnh, có khả thủy phân rộng rãi loại peptid Đây nhóm thủy phân enzym trung tính, pH tối thích từ 5-7, pI = 4-5, ổn định với ion Mg2+, Ca2+và hoạt tính với Zn2+, Ni2+, Pb2+, Hg2+ b) Hệ enzym serin-protease: Điển hình enzym tripsin, tồn nhiều nội tạng cá Ở giai đoạn đầu trình sản xuất nước mắm hoạt động yếu đến tháng thứ phát triển dần đạt giá trị cực đại tháng tứ giảm dần đến chượp chín (protein phân giải gần hồn tồn khơng cịn dạng peptol) Hệ enzym bị ức chế chuỗi acid amin cấu trúc enzym Để tháo gỡ chuỗi phải nhờ đến hoạt động men cathepsin B men cathepsin B dễ bị ức chế nồng độ muối cao Vì để men cathepsin B hoạt động người ta thực phương pháp cho muối nhiều lần Enzym serin-protease hoạt động mạnh pH từ 5-10, mạnh pH=9 c) Hệ enzym acid-protease: 26 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò protein với VSV Vi sinh vật học thực phẩm Có thịt nội tạng cá, điển hình enzym cathepsin D Hệ enzym dễ bị ức chế nồng độ muối khoảng 15% nên thường tồn thời gian ngắn đầu thời kỳ q trình thủy phân Loại men đóng vai trị thứ yếu q trình sản xuất nước mắm 2.3.1.4 Vi sinh vật sản xuất nước mắm Nguồn gốc: có từ nguyên liệu, dụng cụ, thiết bị, mơi trường (khơng khí, nước) Khi vi sinh vật xâm nhập vào chượp có ảnh hưởng sau: - Tham gia vào trình thủy phân protein yếu bị ức chế nồng độ muối cao - Tham gia tích cực vào việc hình thành hương vị nước mắm, chủ yếu vi sinh vật kỵ khí có khả sinh hương 2.3.1.5 Phương pháp chế biến nước mắm vi sinh vật Nguyên lý Sử dụng hệ enzym protease nấm mốc Aspergilus oryzea để thủy phân protein thịt cá thành acid amin điều kiện nhiệt độ mơi trường thích hợp Phương pháp 27 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò protein với VSV Vi sinh vật học thực phẩm Hình 2.2 Sơ đồ sản xuất nước mắm - Xử lý: cá phải rửa bùn, đất, tạp chất, cá to phải cắt nhỏ - Thủy phân: + Mốc: yêu cầu tốc độ sinh trưởng phát triển nhanh, hình thái khuẩn ty to mập, tốt sau ngày nhiệt độ độ ẩm thích hợp + Tỉ lệ mốc cá từ 3-4% tính theo chế phẩm mốc thơ cá xay nhỏ trộn với mốc + Nước cho vào 5-10% để vừa đủ ngấm mốc, giúp men hoạt động tốt, nhiệt độ thủy phân 37-41oC, thời gian 10-15 ngày chượp chín + Muối: sử dụng muối có tinh thể nhỏ, màu sáng, độ trắng cao, khơng vón cục, không bị chát, lượng muối cho vào 4-6% so với khối lượng cá - Lọc: nước lọc nước rửa bã 30% so với khối lượng cá Sau 28 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò protein với VSV Vi sinh vật học thực phẩm + Đun sơi:nhỏ lửa có tàc dụng khử mùi, vi sinh vật, chất bẩn + Thêm muối vào để đạt đến độ mặn nước chấm + Kéo rút dịch qua bả chưởp tốt * Nhược điểm: - Nước mắm khơng có hương vị thời gian sản xuất ngắn - Nước mắm bị chua tinh bột lên men lactic sinh acid dễ bay cá bị ươn - Đắng xác vi sinh vật tồn chất lượng muối kém, có nhiều ion Ca2+, Mg2+ 2.3.2 Trong sản xuất thực phẩm cho người Khi môi trường thiếu cacbon thừa nitơ, vi sinh vật khử amin acid amin sử dụng acid hữu làm nguồn cacbon, có amơniac bay Nhờ protease vi sinh vật mà protein cá, đậu tương… phân giải tạo acid amin, dùng nước muối chiết chứa acid amin ta loại nước mắm, nước chấm…sử dụng đời sống hàng ngày Sản xuất tương dựa vào enzim chủ yếu nấm mốc vi khuẩn nhiễm tự nhiên cấy chủ động vào nguyên liệu: amylase phân giải tinh bột (trong xôi ngô) thành glucose proteasephân giải protein (trong đậu tương) thành acid amin 2.3.3 Cung cấp chất dinh dưỡng cho trồng Nhờ hoạt tính phân giải vi sinh vật mà xác động vật thực vật đất chuyển thành chất dinh dưỡng cho trồng Do đó, vi sinh vật 29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò protein với VSV Vi sinh vật học thực phẩm tạo nên độ phì nhiêu đất Đây sở khoa học việc chế biến rác thải thành phân bón 2.3.4 Phân giải chất độc Muốn tăng suất trồng, người ta phải sử dụng chất trừ sâu, diệt cỏ, diệt nấm Đây chất người tổng hợp thường độc người động vật Rất may, nhiều vi khuẩn nấm có khả phân giải hố chất độc nói cịn tồn đọng đất 2.3.5 Trong bột giặt sinh học Để tẩy vết bẩn (bột, thịt, mỡ, dầu, cellulose…) quần áo, khăn bàn, chăn màn… người ta thêm vào bột giặt số enzyme vi sinh vật amylase, protease, lipase, cellulase… 2.3.6 Cải thiện công nghiệp thuộc da Để tẩy lông da động vật, trước người ta phải sử dụng hoá chất vừa hiệu quả, vừa gây ô nhiễm môi trường Việc sử dụng enzymeprotease lipase từ vi sinh vật thay cho hố chất khơng làm tăng chất lượng da mà tránh ảnh hưởng xấu đến môi trường sống 2.4 Tác hại trình phân giải protein vi sinh vật Hoạt tính phân giải vi sinh vật gây nên tổn thất to lớn cho người Ví dụ như: - Gây hư hỏng thực phẩm: loại đồ ăn, thức uống giàu tinh bột protein dễ bị ôi, thiu bị vi khuẩn nấm mốc phân giải 30 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò protein với VSV Vi sinh vật học thực phẩm - Làm giảm chất lượng loại lương thực, đồ dùng hàng hoá Hàng năm, loại lương thực hoa màu (gạo, đậu, ngô, khoai, sắn) bị hư hỏng sau thu hoạch vi sinh vật gây lớn Nhiều đồ dùng hàng hoá nguyên liệu thực vật (quần áo, chăn, màn, chiếu, hàng mây, tre, sách vở, tranh ảnh…) dễ bị mốc làm giảm phẩm chất Vi sinh vật có khả phân giải chất phức tạp bên bên tế bào nhờ enzym xúc tác: protease (phân giải protein), cellulase (phân giải cellulose), lipase (phân giải lipide)… Người ta lợi dụng trình phân giải vi sinh vật để phục vụ cho đời sống (nếu có lợi) tìm cách kìm hãm chúng (nếu có hại) 31 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài Liệu Tiếng Việt [1] Nguyễn Lân Dũng (chủ biên) - Nguyễn Đình Quyến - Phạm Văn Ty, Vi sinh vật học, NXB Giáo dục, 2010 [2] Trần Quốc Huy, Vi sinh vật học thực phẩm, Đại học Công nghiệp thực phẩm TP.HCM (Lưu hành nội bộ), 2011 [3] Đàm Sao Mai (chủ biên) cộng sự, Hóa Sinh Thực Phẩm, NXB ĐHQG TP.HCM, 2011 32 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ...Chương Vai trò glucide với VSV Vi sinh vật học thực phẩm CHƯƠNG VAI TRÒ CỦA GLUCIDE TRONG SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT 1.1 Định nghĩa Glucide Glucide (carbonhydrate) nhóm... luanvanchat@agmail.com Chương Vai trò protein với VSV Vi sinh vật học thực phẩm CHƯƠNG VAI TRÒ CỦA PROTEIN TRONG SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT 2.1 Định nghĩa protein Protein đại phân tử cấu tạo... Chương Vai trò glucide với VSV Vi sinh vật học thực phẩm Bảng 1.1 Một số vi sinh vật tham gia phân giải hexose thông qua ba đường STT TÊN VI SINH VẬT EMP (%) HMP (%) ED (%) Saccharomyces cerivisiae