Tiểu luận biến tính protein bằng tác nhân sinh học

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM  ĐỀ TÀI Môn Hóa Sinh Thực Phẩm BIẾN TÍNH PROTEIN BẰNG TÁC NHÂN SINH HỌC GVHD Nguyễn Thị Trang NHÓM THỰC[.]

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH VIỆN CƠNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM  ĐỀ TÀI: Mơn Hóa Sinh Thực Phẩm BIẾN TÍNH PROTEIN BẰNG TÁC NHÂN SINH HỌC GVHD: Nguyễn Thị Trang NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 17 Tieu luan Thành phố HỒ CHÍ MINH, ngày 12 tháng 9, năm 2019 Tieu luan TÊN SINH VIÊN MSSV 1.Võ Thị Dung 14058821 2.Nguyễn Thị Anh Đào 14064421 3.Trần Thị Kỳ Duyên 14058321 4.Nguyễn Thị Phương Loan 14053191 Tieu luan PHẦN MỞ ĐẦU Trang LỜI CẢM ƠN Trang PHẦN NỘI DUNG Trang Khái niệm Sự biến tính Protein .Trang Phần I: Sự biến tính Protein tác nhân sinh học 1.1 Khái niệm biến tính Protein tác nhân sinh học Trang 1.2 Các enzyme chế gây biến tính Protein Trang Phần II: Ảnh hưởng biến tính Protein tác nhân sinh học 2.1 Lợi ích .Trang 2.2 Tác hại .Trang Phần III: Ứng dụng biến tính Protein đời sống Đặc biệt công nghiệp thực phẩm ………… … Trang 3.1.Ứng dụng sản xuất Phô mai ……… ………….… .Trang 3.2 Ứng dụng sản xuất giị lụa ( Xúc xích) ……… … Trang TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………….… .…Trang Tieu luan PHẦN MỞ ĐẦU Trong hợp phần cấu tạo nên sản phẩm thực phẩm, chất cao phân tử Protein có vai trị quan trọng.Người ta gọi chất tạo hình, chúng có khả tạo hình dáng, trạng thái kết cấu tính chất lý đặc trưng đồ cứng, dộ đàn hồi Cho sản phẩm thực phẩm Tuy nhiên chất sẵn có cao phân tử thay đổi phân tử chúng biến tính đặc biêt biến tính sinh học Dưới tác dụng enzyme từ hệ thông sinh học, phân tử Protein tái tổng hợp xếp lại khiến chúng thu nhũng tinh chất mới, chí hồn toàn lạ trường hợp Plastein dextrin vịng Vì mà biến tính Protein tác nhân sinh học có tầm quan trọng lớn đời sống đặc biệt công nghệ thực phẩm Bài tiểu luận nhằm sâu nghiên cứu biến tính Protein tác nhân sinh học enzyme Trang Tieu luan LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cảm ơn trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, q thầy Viện Cơng nghệ Sinh học Thực phẩm, thư viện trường tạo điều kiện giúp đỡ chúng em trình học tập nghiên cứu Đặc biêt, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô Nguyễn Thị Trang giao cho chúng em đề tài ý nghĩa bổ ích cho việc học Đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn chúng em trình học tập nghiên cứu hồn thành tiểu luận Trang Tieu luan PHẦN NỘI DUNG Khái niệm biến tính Protein: Dưới tác dụng tác nhân vật lý tia cực tím, sóng siêu âm, khuấy học hay tác nhân hóa học axit, kiềm mạnh, muối kim loại nặng, tác nhân sinh học Enzyme cấu trúc bậc hai, ba bậc bốn protein bị biến đổi khơng phá vỡ cấu trúc bậc nó, kèm theo thay đổi tính chất protein so với ban đầu Đó tượng biến tính protein Sau bị biến tính, protein thường thu tính chất sau: - Độ hịa tan giảm làm lộ nhóm kỵ nước vốn chui vào bến phân tử protein - Khả giữ nước giảm - Mất hoạt tính sinh học ban đầu - Tăng độ nhạy công enzim proteaza làm xuất liên kết peptit ứng với trung tâm hoạt động proteaza - Tăng độ nhớt nội - Mất khả kết tinh PHẦN I: BIẾN TÍNH PROTEIN BẰNG TÁC NHÂN SINH HỌC 1.1.Khái niệm biến tính Protein tác nhân sinh học: Tieu luan Dưới tác dụng tác nhân sinh học Enzyme - enzyme đơn enzyme liên hoàn từ hệ thống sinh học cấu trúc bậc hai, ba bậc bốn protein bị biến đổi không phá vỡ cấu trúc bậc nó, phân tử Protein tái tổng hợp hoắc xếp lại dẫn đến thay đổi tính chất protein so với ban đầu, Đó tượng biến tính protein tác nhân sinh học Trang 1.2.Các enzyme chế gây biến tính Protein Một số Protease thường sử dụng biến tính Protein - PAPAIN: Là endoprotease có chứa 15.5% Nito 1.2% lưu huỳnh Papain Protease tiol Vùng trung tâm phân tử Papain nhân kỵ nước có chứa 12-14 chuỗi bên gốc Léucin, Valin, Phenylalanin tương tác với Papain thủy phân Protein thành Polypeptid Acid amin Nó đóng vai trị vừa endopeptiase, vừa exopeptidase + Các endopeptidase thủy phân Protein chủ yếu thành peptid + Các exopeptidase thủy phân peptid thành Acid amin So với Protease có nguồn gốc động vật vi sinh vật khác, papain có khả thủy phân sâu Vì dùng đê phân giải tiếp liên kết peptid lại sau thủy phân tripsin hay chimotripsin Tính đặc hiệu chất papain rộng, papain có khả Tieu luan phân hủy hầu hết liên kết peptid trừ liên kết với prolin acid glutamic có nhóm cacboxyl tự - PEPSIN: proteinase acid điển hình, hoạt động mạnh mơi trường acid Pepsin phát sớm, enzyme thứ hai sau urease, tách dạng tinh thể Pepsin thủy phân đặc hiệu liên kết peptid có acid amin vịng ( Phe, Tyr, Tryp) với nhóm cacboxyl tham gia vào liên kết Pepsin thủy phân liên kết peptid có chưá gốc acid amin khác Leu Val với tốc độ chậm - RENIN: proteinase acid có ngăn thứ tư dày bê Ngồi tên gọi thức renin, enzyme cịn có tên gọi khác như: men đông tụ sữa, labenzym, chimiza, chimozin Trang Trong casein α, β, γ K casein K chất chimozin So với casein khác, casein K có đặc điểm chứa nhiều gluxit (5%) ại nhóm photphat (chỉ có nhóm photphat serrin) háo nước bền có mặt ion Canxi Thêm vào casein K thường phân bố mặt mixen, tạo nên lớp vỏ bảo vệ cho mixen không bị kết tụ có ion canxi Vậy q trình đơng tụ casein sữa tác dụng chimozin thực chất trình thủy phân hạn chế casein K, vỏ háo nước bị phá hủy ion canxi dễ dàng tiếp cận với casein α, β paracasein K làm cho chúng tạo gel Tieu luan Q trình đơng tụ sữa gồm bốn giai đoạn: - Thủy phân đặc hiệu: Chimozin thủy phân liên kết peptid Phe-Met ( vị trí 105-106) casein K để tạo caseinopeptid (106-169) hòa tan paracasein K (1-105) khơng hịa tan - Phản ứng phụ ( đơng tụ sữa) : Sau casein k bị thủy phân có mặt canxi nhiệt độ cao 15°C tồn thể casein đơng tụ thành gel bịt kín chiếm lấy tồn thể tích chất lỏng ban đầu - Sự co khối gel: tạo liên kết hydro nhóm CO NH, cầu canxi vùng bị ion hóa cầu disunfua làm cho thể tích khối gel bị thu nhỏ lại đẩy lactoserum - Thủy phân không đặc hiệu: Giai đoạn xảy thủy phân không đặc hiệu protein tác dụng enzyme đông tụ enzyme proteinase vi khuẩn lactic - COLAGENASE: enzyme có khả thủy phân liên kết peptid dạng poly-L-prolin đặc trưng vùng xoắn colagen trạng thái tự nhiên chất Dược xếp vào nhóm protease kim loại với có mặt nguyên tử canxi kẽm Trang Hầu hết colagenase có tính đặc hiệu cao đói với colagen Có thể phân giải colagen tới peptid dễ phân giải, mở đường cho hoạt động 10 Tieu luan protease khác nhiệt độ phản ứng 37°C cao nhiệt độ gelatin hóa colagen Liên kết phân cắt colagenase vi sinh vật liên kết X-Gly nằm trình tự X-Gly-Pro-Y chuỗi xoắn α Tuy nhiên nghiên cứu cho thấy khả mở chuỗi xoắn α colagenase khác khác Do khả phân cắt đặc hiệu colagen, colagenase dùng cơng cụ hữu hiệu để phân tích thành phần cấu trúc mô liên kết Trong nghiên cứu miễn dịch, enzyme sử dụng để tách colagen khỏi mô trước cho phản ứng với kháng thể chống colagen Colagenase có khả ngăn chặn phát triển khối u phân cắt trình tự hexapeptid melphalan Pro-Gln-Gly-Ile-Met-Gly để tạo thành tripeptid melaphan Ile-Met-Gly có độc tính tế bào cao Điều gợi mở khả đầy hứa hẹn sản xuất chế phẩm thuốc có hoạt tính colagenase cáo để ngăn ngừa khối u - BROMELAIN: enzyme có nhiều dứa phát hện từ kỉ XIX nghiên cứu từ kỉ XX Bromelase nhóm protease thực vật thu nhân từ họ Bromeliaceac, đặc biệt từ thân trái dứa Bromelain nhóm endoprotease có khả phân cắt liên kết peptid từ protein để chuyển phân tử protein thành đoạn nhỏ gọi peptid Hầu hết tác giả thừa nhận vai trị nhóm SH cystein, nhóm imidazole histidine nhóm disunfua hoạt động thủy phân cảu Bromelain Nhóm -SH tham gia tọa thành acyl-thioester trung gian với nhóm cacboxyl chất Nhóm imidazole làm chất trung gian nhận gốc acid chuyển cho nhóm amoni chất nhận khác Cầu nối S-S có vai trị trì cấu trúc khơng gian bromelain Casein hemoglobin chất tự nhiên dung nhiều Đầu tiên bromelain kết hợp với protein thủy phân sợ cho polypeptid vầ acid amin 11 Tieu luan Protein kết hợp với nhóm -SH enzyme khiến bị este hóa đến nhóm imidazole khử este để giải phóng enzyme, acid amin peptid Ở giai đoạn đầu Zn quan trọng,chúng kết hợp với nhóm –SH tâm hoạt động hình thành mercaptid phân li yếu ( khả tạo lien kết phối trị bổ sung với nhóm chức khác phân tử protein amin,carboxyl….) Do nhóm –SH tâm hoạt động bị este hóa chất ,cấu trúc không gian bảo vệ ổn định Trang PHẦN II: ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN TÍNH PROTEIN BẰNG TÁC NHÂN SINH HỌC 2.1 Lợi ích Trong loại enzyme enzyme protease có vai trị quan trọng vỉ thủy phân protein Protein đóng vai trị vơ thiết yếu đời sống người, thành phần người vật nuôi, nguồn cung cấp vật liêu da, lông, tơ phục vụ sản xuất nhằm nâng cao chất lượng gia tăng thời gian bảo quản Trong chế biến thủy sản: Khi sản xuất nước mắm ( sơ loài mắm) thường thời gian chế biến thường dài ,hiệu suất thủy phân (đoọ đạm) lại phụ thuộc nhiều địa phương,phương pháp gài nén nguyên liệu cá.nên quy trình sản xuất nước mắm ngày hồn thiện sử dụng chế phssrm enzyme bromelain để rút ngắn thời gian làm việc cải thiện hương vị nước mắm 12 Tieu luan Chỉ cần phần enzyme bromilain thủy phân 1000 phần thịt.Enzym bromelain dược rải lên thịt dạng bột ngăm dung dịch enzyme tiêm dung dich enzyme vào thịt để làm mềm thịt Sử dụng q trình đơng tụ sữa: Thơng thườn để chế biến sản phẩm từ sữa người ta dung remin Remin loại enzyme sử dụng làm đông tị sữa truyền thống Tuy nhiên lưrợng remin sản xuất chưa đáp ứng dược yêu cầu thực tế 2.2 Tác hại Độ hòa tan giảm làm lộ nhóm kị nước vốn chui vào bên phân tử protein Khả giữ nước giảm làm cho thực phẩm đễ bị hư hỏng,mất nước +Mất hoạt tính sinh học ban đầu làm biến đổi mùi vị thực phẩm ảnh hưởng đến tính chất sản phẩm Tăng độ nhạy công enzim proteaza làm xuất liên kết peptit ứng với trung tâm hoạt động proteaza  +Tăng độ nhớt nội tại,làm ôi thiu thực phẩm +Mất khả kết tinh,sản phẩm bị rời rạc,khơng kết dính tính mĩ quan cho sản phẩm ảnh hưởng chất lượng số sản phẩm cầnu độ kết tinh cao như: xúc xích,giị lụa PHẦN III: ỨNG DỤNG SỰ BIẾN TÍNH PROTEIN TRONG ĐỜI SỐNG ĐẶC BIỆT TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẲM 3.1.Ứng dụng sản xuất Phô mai GIỐNG VI SINH VẬT VÀ ENZYME LÀM PHƠ MAI 13 Tieu luan Trong sản xuất phơ mai tùy thuộc loại sản phẩm mà nhà sản xuất sử dụng lồi hay tổ hợp nhiều loài vi sinh vật khác Phổ biến sản xuất phô mai vi khuẩn lactic ưa ấm( Topt = 25 – 35oC) ưa nhiệt ( Topt 37 – 45oC) với chế lên men lactic đồng hình dị hình Chúng có chức tạo acid lactic q trình lên men góp phần gây đông tụ casein sữa tạo độ chua khối đơng Ngồi vi khuẩn lactic cịn tạo sản phẩm phụ từ trình lên men như: CO2, acetaldehyde, diacetyl… Một số chủng vi khuẩn lactic tham gia vào q trình chuyển hóa acid citric, q trình phân giải protein … để tạo nên giá trị cảm quan tiêu hóa lý đặc trưng cho phơ mai thành phẩm Nhóm vi khuẩn propionic (giống Propionibacterium ) sử dụng giai đoạn ủ chín số loại phô mai Gruyere, Jarlsberg, Grevé, Emmenthal, Maasdam… Chúng lên men đường chuyển hóa acid lactic thành acid propionic tạo nên lổ hỏng cấu trúc số phomai cứng góp phần hình thành nên hương vị đặc trưng sản phẩm Các loại nấm mốc thuộc giống Penicillium P camemberti, P roqueforti… sử dụng cho gia doạn ủ chín số loại mai bán mềm Nhóm vi sinh vật có khả sinh tổng hợp enzyme proteaza lipase ngoại bào, xúc tác chuyển hóa protein lipid khối đông tạo nên mùi vị đặc trưng cho sản phẩm Tác nhân đông tụ sữa enzyme rennet hỗn hợp chimosin pepsin Chimosin có nguồn gốc từ dày bê Pepsinogen hoạt hóa thành pepsin 14 Tieu luan Ngày rennet tổng hợp từ vi sinh vật như: Mucor pusillus, Mucor miehei để làm giảm gía thành hiệu xuất đơng tụ không cao Giống vi sinh vật: Vi khuẩn lactic, nấm mốc, nhóm vi khuẩn propionic • Hàm lượng Casein sữa cao hiệu suất thu hồi pho-mai cao. Giống propionibacterium sử dụng giai đoạn ủ chín số loại phomai với mục đích tạo nên lỗ hỏng cấu trúc số pho- mai cứng góp phần tạo nên hương vị đăc trưng cho sản phẩm  ẢNH HƯỞNG CỦA ENZYME ĐẾN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT PHO-MAI Q trình đơng tụ sữa Bước then chốt sản xuất pho-mai trình tạo khối sữa đông Sữa tạo cấu trúc gel nhờ enzyme gây đơng tụ sữa, hay cịn gọi tác nhân đông tụ Casein sữa trạng thái keo tập hợp lại thành cấu trúc gel Sau cắt khối gel ra, dịch nhũ (liquid whey fraction) bao gồm protein nhũ (whey protein), chất khoáng, đường lactose tách khỏi khối sữa đơng Khối sữa đơng sau ủ với nấm mốc Sau bước ép nước tẩm muối, pho- mai giữ điều kiện định để q trình ủ chín xảy ra, thời gian ủ từ vài tuần đến vài tháng chí nhiều năm tùy thuộc vào loại pho-mai Cơ chế đông tụ sữa Casein chiếm khoảng 80% protein sữa làm cho sữa có tính kỵ nước Casein sữa bò chia thành bốn loại phosphoprotein tùy thuộc vào khả hịa tan nước là: αs1, αs2, β -casein với tỉ lệ 4:1:4:1,6 Các Caseinҡ tập hợp lại tạo thành cấu trúc submicelle, nhiều submicelle hình thành nên cấu trúc micelle Trên bề mặt micelle chứa nhiều -casein Các nhóm chức ưa nước tíchҡ điện âm phân tử -casein hướng 15 Tieu luan bên cấu trúc micelle giúp bềnҡ cấu trúc nhờ lực đẩy tĩnh điện Các enzyme đơng tụ sữa có khả phân cắt đặc hiệu đoạn phân tử -casein thông qua việc thủy phân liên kết Phe-Met vịҡ trí acid amin 105-106 Toàn cấu trúc micelle trở nên ổn định tập hợp lại với Phần -casein tách gọi caseino macro peptide Các ion calcium tạoҡ điều kiện thuận lợi cho micelle tập hợp lại với không ảnh hưởng đến hoạt động enzyme Các enzyme nhạy cảm với pH nhạy cảm với nhiệt độ Mức độ đông tụ sữa bị ảnh hưởng mạnh yếu tố nhiệt độ, thường khoảng từ 25-350 o C Các tác nhân gây đông tụ sữa Các tác nhân gây đông tụ sữa thường dùng công nghiệp sản xuất phomai gồm: • Enzyme có nguồn gốc từ động vật (animal rennet) • Enzyme có nguồn gốc từ vi sinh vật (có khơng có biến đổi gen) Enzyme động vật thu nhận từ màng nhầy dày động vật cịn non, thường từ bị Enzyme đơng tụ nguồn gốc từ động vật hỗn hợp chymosin pepsin, tỉ lệ chymosin/pepsin tùy thuộc vào tuổi vật thường đạt cao vật chưa cai sữa Tỉ lệ chymosin cao so với pepsin dày bê non giải thích chymosin khơng thủy phân immunoglobulin cần cho hệ miễn dịch có sữa non, pepsin lại thủy phân loại protein Nguồn cung cấp enzyme gây đông tụ sữa từ động vật thường hạn chế Vì lý đó, ngày enzyme có nguồn gốc từ vi sinh vật quan tâm Các enzyme sản xuất phương pháp lên men, hầu hết từ Rhizomucor miehei, Rhizomucor pusillus, Cryphonectria parasitica I Nhóm enzyme thứ ba thu nhận từ vi sinh vật biến đổi gen Gen mã hóa cho chymosin type B chuyển vào gen nấm men nấm mốc Aspergillus oryzae Kluyveromyces lactis Chymosin type A chuyển biểu tế bào E.coli không sử dụng sản phẩm thương mại Việc chuyển biểu gen tạo enzyme 16 Tieu luan đông tụ sữa từ chủng R miehei R pusillus vào chủng vi khuẩn khác , khả thi mặc kỹ thuật chưa ứng dụng thực tế Trong số trường hợp, người ta sử dụng enzyme nguồn gốc thực vật protease từ rau cardoon Solanum dobium Các chế phẩm enzyme đông tụ sữa thương mại thường dạng lỏng, bột, dạng thỏi dạng paste với cường độ hoạt tính khác Rennet từ động vật sản xuất với tỉ lệ tiêu chuẩn hai enzyme chymosin pepsin Tính chất enzyme đông tụ sữa Tất enzyme đông tụ sữa aspartic endoprotase với hai acid aspartic nằm tâm hoạt động enzyme giữ vai trị chế hoạt động thủy phân Hầu hết enzyme đơng tụ sữa bị kìm hãm pepstatin, oligopeptide Streptomyces Các enzyme đông tụ sữa có kích thước phân tử cấu trúc khơng gian bậc ba tương đồng Thành phần acid amin giống enzyme đông tụ sữa có nguồn gốc vi sinh vật, chúng lại khác biệt so với enzyme thu nhận từ động vật 3.2 Ứng dụng sản xuất giị lụa ( Xúc xích) 3.2.1 Khả tạo gel protein sản xuất giò lụ Khả tạo gel protein sản xuất thịt có vai trị quan trọng sản xuất giị lụa.Nó có vai trị chủ đạo việc tạo cấu trúc hình thái cho sản phẩm định chất lượng giò thành phẩm 3.2.2 Khả tạo cấu trúc protein 17 Tieu luan Khả tạo cấu trúc protein sở để tạo cấu trúc cho nhiều sản phẩm mprofibril (protein tơ cơ) tạ cấu trúc nguyên sơ cho thịt cá,tạo cấu trúc đặc trưng cho giò lụa Protein thực vật động vật, ta tạo kết cấu dạng sợi màng mỏng có độ nhuyễn, có khả giữ nước tốt giữ đăc tính q trình hidrat hóa gia nhiệt sau 3.2.3 Khả tạo nhũ hóa protein Nhiều nhũ tương thực phẩm chứa bọt khí chất rắn bị phân tán Các protein nói chung chất làm bền bình thường hệ nhũ tương dầu/nước Sự ion hóa axit amin mạch bên protein tạo lưc đẩy tĩnh điện làm tang độ bền nhũ tương TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 Tieu luan 19 Tieu luan 20 Tieu luan ... Khái niệm Sự biến tính Protein .Trang Phần I: Sự biến tính Protein tác nhân sinh học 1.1 Khái niệm biến tính Protein tác nhân sinh học Trang 1.2 Các enzyme chế gây biến tính Protein Trang... PROTEIN BẰNG TÁC NHÂN SINH HỌC 1.1.Khái niệm biến tính Protein tác nhân sinh học: Tieu luan Dưới tác dụng tác nhân sinh học Enzyme - enzyme đơn enzyme liên hoàn từ hệ thống sinh học cấu trúc bậc... dextrin vịng Vì mà biến tính Protein tác nhân sinh học có tầm quan trọng lớn đời sống đặc biệt công nghệ thực phẩm Bài tiểu luận nhằm sâu nghiên cứu biến tính Protein tác nhân sinh học enzyme Trang