Cuộc sống ngày càng phát triển thì nhu cầu về thực phẩm của con người càng tăng lên. Nếu như trước kia, công nghệ bảo quản thực phẩm chỉ cần đảm bảo chỉ thực phẩm không bị hư hỏng, đảm bảo hàm lượng chất dinh dưỡng là được thì nay đòi hỏi công nghệ làm sao cho thực phẩm vẫn giữ chất lượng trong quá trình bảo quản vận chuyển mà còn đảm quản về mặt cảm quan, hình thức tươi ngon. Trong số các sản phẩm yêu cầu cần thiết là rau quả và hải sản phải tươi. Nhưng các sản phẩm này thường có xu hướng sẫm màu nhanh chóng sau khi thu hoạch. Có hai nguyên nhân dẫn đến sự sẫm màu đó là do sự oxi hóa bởi enzyme và oxi hóa bỏi các tác nhân không bởi enzyme. Mà thực chất yếu tố chủ yếu là do enzyme, bởi vì các phản ứng do enzyme nhanh, gây tác động tức thì. Hiểu về bản chất, nguyên nhân và cách ức chế enzyme sẫm màu này là cần thiết trong bảo quản. Qua bài này chúng ta sẽ biết được đó là enzyme gì, cơ chế và ứng dụng chúng trong công nghệ thực phẩm và các ngành liên quan. Sẫm màu do enzyme là một quá trình hóa học, thường xảy ra trong trái cây và rau quả vì nhóm nhỏ enzyme polyphenol oxidase, thuộc nhóm lớn enzyme oxydoreductaza, có khả năng xúc tác quá trình oxi hóa phenolic để tạo thành melanin, gây sẫm màu thực phẩm. Sự tác động sẫm màu do enzyme này được nghiên cứu nhiều nhất trong trái cây, rau và hải sản. Ngoài ra, các nhà khoa học về thực phẩm(rau quả, thực vật và sinh lý sau thu hoạch), vi sinh vật và thậm chí về cả sinh lý côn trùng và động vật giáp xác đã và đang nghiên cứu phản ứng này vì sự tác động nhiều mặt của nó.
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM – KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC – THỰC PHẨM MÔN HỌC: Hóa Học Thực Phẩm Đề tài: ENZYME LÀM SẪM MÀU TRONG THỰC PHẨM Giảng viên hướng dẫn: ThS. Đặng Thị Ngọc Dung Nhóm thực hiện: STT Họ tên sinh viên MSSV 1 Đinh Ngọc Loan 12116043 2 Nguyễn Thị Thanh Trúc 12116084 3 Đặng Thanh Bình 12116006 4 Nguyễn Thị Ánh Tuyết 12116034 TP. Hồ Chí Minh Tháng 04/2014 1 Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm Trường Đại Học Sư Phạm – Kỹ Thuật Tp.Hcm Khoa Công Nghệ Hoá Học – Thực Phẩm MÔN HỌC: Hóa Học Thực Phẩm Đề tài: ENZYME LÀM SẪM MÀU TRONG THỰC PHẨM Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Đặng Mỹ Duyên Nhóm thực hiện: STT Họ tên sinh viên MSSV 1 Đinh Ngọc Loan 12116043 2 Nguyễn Thị Thanh Trúc 12116084 3 Đặng Thanh Bình 12116006 4 Nguyễn Thị Ánh Tuyết 12116034 TP. Hồ Chí Minh Tháng 04/2014 2 Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN TP.HCM, ngày… tháng… năm…… Chữ ký của giảng viên LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên nhóm xin cảm ơn Khoa công nghệ hóa học – thực phẩm đã mở môn học Hóa Học Thực Phẩm để tạo điều kiện cho chúng tôi học hỏi và tổng hợp những kiến thức, kỹ năng đã được học để có thể thực hiện một bài báo cáo hoàn chỉnh. 3 Điểm số: / Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm Đồng thời, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô ThS. Đặng Thị Ngọc Dung viên bộ môn công nghệ chế biến lương thực. Cô đã mang đến cho chúng tôi rất nhiều kiến thức và kinh nghiệm thực tế bổ ích. Hơn thế nữa, Cô rất nhiệt tình giúp nhóm giải quyết những vấn đề, thắc mắc gặp phải và cho chúng tôi nhiều ý kiến đánh giá, nhận xét rất quý giá. Nhờ đó, nhóm có thể thực hiện bài báo cáo này một cách tốt nhất và hoàn thành đúng thời hạn. Tuy nhiên, do kiến thức chuyên môn còn hạn chế và cách hành văn chưa tốt nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, chúng tôi xin chân thành đón nhận ý kiến đóng góp của giảng viên để cuốn báo cáo sau hoàn thiện hơn. 4 Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm LỜI MỞ ĐẦU Cuộc sống ngày càng phát triển thì nhu cầu về thực phẩm của con người càng tăng lên. Nếu như trước kia, công nghệ bảo quản thực phẩm chỉ cần đảm bảo chỉ thực phẩm không bị hư hỏng, đảm bảo hàm lượng chất dinh dưỡng là được thì nay đòi hỏi công nghệ làm sao cho thực phẩm vẫn giữ chất lượng trong quá trình bảo quản vận chuyển mà còn đảm quản về mặt cảm quan, hình thức tươi ngon. Trong số các sản phẩm yêu cầu cần thiết là rau quả và hải sản phải tươi. Nhưng các sản phẩm này thường có xu hướng sẫm màu nhanh chóng sau khi thu hoạch. Có hai nguyên nhân dẫn đến sự sẫm màu đó là do sự oxi hóa bởi enzyme và oxi hóa bỏi các tác nhân không bởi enzyme. Mà thực chất yếu tố chủ yếu là do enzyme, bởi vì các phản ứng do enzyme nhanh, gây tác động tức thì. Hiểu về bản chất, nguyên nhân và cách ức chế enzyme sẫm màu này là cần thiết trong bảo quản. Qua bài này chúng ta sẽ biết được đó là enzyme gì, cơ chế và ứng dụng chúng trong công nghệ thực phẩm và các ngành liên quan. 5 Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm TÀI LIỆU THAM KHẢO Hóa sinh công nghiệp – Lê Ngọc Tú www.fao.org www.wikipedia.org http://www.food-info.net/uk/colour/enzymaticbrowning.htm http://www.buzzle.com/articles/enzymatic-browning.html http://videosdigitals.uab.es/cr-vet/www/21254/Enzymatic%20Browning.htm www.wholefoodsmagazine.com www.biomedcentral.com/1471-2164/13/395 MỤC LỤC Contents Chương 1: Giới thiệu về enzyme 1.1 Giới thiệu về enzyme Trong cuộc sống sinh vật xảy ra rất nhiều phản ứng hóa học, với một hiệu suất rất cao, mặc dù ở điều kiện bình thường về nhiệt độ, áp suất, pH. Sở dĩ như vậy vì nó có sự hiện diện của chất xúc tác sinh học được gọi chung là enzym. Enzym là chất xúc tác sinh học có thành phần cơ bản là protein. 6 Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm Như vậy, enzym là các protein xúc tác các phản ứng hóa học. Trong các phản ứng này, các phân tử lúc bắt đầu của quá trình được gọi là cơ chất (substrate), enzym sẽ biến đổi chúng thành các phân tử khác nhau. Tất cả các quá trình trong tế bào đều cần enzym. Enzym có tính chọn lọc rất cao đối với cơ chất của nó. Hầu hết phản ứng được xúc tác bởi enzym đều có tốc độ cao hơn nhiều so với khi không được xúc tác. Có trên 4 000 phản ứng sinh hóa được xúc tác bởi enzym. Hoạt tính của enzym chịu tác động bởi nhiều yếu tố. Chất ức chế là các phân tử làm giảm hoạt tính của enzym, trong khi yếu tố hoạt hóa là những phân tử làm tăng hoạt tính của enzym. − Tính chất của enzyme: Enzym có bản chất là protein nên có tất cả thuộc tính lý hóa của protein. Đa số enzym có dạng hình cầu và không đi qua màng bán thấm do có kích thước lớn. + Tan trong nước và các dung môi hữu cơ phân cực khác, không tan trong ete và các dung môi không phân cực. + Không bền dưới tác dụng của nhiệt độ, nhiệt độ cao thì enzym bị biến tính. Môi trường axít hay bazơ cũng làm enzym mất khả năng hoạt động. + Enzym có tính lưỡng tính: tùy pH của môi trường mà tồn tại ở các dạng: cation, anion hay trung hòa điện. + Enzym chia làm hai nhóm: enzym một cấu tử (chỉ chứa protein) như pepsin, amylase và các enzym hai cấu tử (trong phân tử còn có nhóm không phải protein) − Trong phân tử enzym hai cấu tử có hai phần + Apoenzym: phần protein (nâng cao lực xúc tác của enzym, quyết định tính đặc hiệu) + Coenzym: phần không phải protein (trực tiếp tham gia vào phản ứng enzym), bản chất là những hợp chất hữu cơ phức tạp. − Trung tâm hoạt động của enzyme: + Trong quá trình xúc tác của enzym vùng cấu trúc không gian đặc biệt tham gia trực tiếp vào phản ứng để kết hợp với cơ chất gọi là "trung tâm hoạt động". + Cấu tạo đặc biệt của trung tâm hoạt động quyết định tính đặc hiệu và hoạt tính xúc tác của enzym. + Trong "enzym 1 cấu tử", các acid amin thường phân bố trên những phần khác nhau của mạch polypeptid nhưng nằm kề nhau trong không gian tạo thành trung tâm hoạt động. Sự kết hợp của các nhóm chức của các acid amin, thường gặp là -SH của cysteine, -OH của serine, vòng imidazol của histidine, w-COOH của aspartie và acid glutamic, -COOH của các acid amin cuối mạch + Trong "enzym hai cấu tử" ngoài mạch polypeptid mà các nhóm chức kết hợp để tạo trung tâm hoạt động, còn có các nhóm chức coenzym và các nhóm ngoại khác kết hợp tạo thành trung tâm hoạt động + Ở enzym chứa kim loại, các ion kim loại cũng tham gia vào việc tạo trung tâm hoạt động 7 Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm + Trong các nhóm chức tham gia tạo trung tâm hoạt động cần phân biệt hai nhóm: "tâm xúc tác" (tham gia trực tiếp vào hoạt động xúc tác của enzym) và "nền tiếp xúc" (giúp enzym kết hợp đặc hiệu với cơ chất) + Một enzym có thể có 2 hoặc nhiều trung tâm hoạt động, tác dụng của các trung tâm hoạt động không phụ thuộc vào nhau. − Các cơ chất kết hợp với trung tâm hoạt động tạo phức hợp enzym-cơ chất (ES) E + S → ES->ES → E + P S: cơ chất P: sản phẩm + Yêu cầu: E và S phải bổ sung về mặt không gian và hợp nhau về mặt hóa học, có khả năng hình thành nhiều liên kết yếu với nhau. Chúng liên kết sao cho có thể tạo ra và cắt đứt sự dính nhau được gây nên do biến động nhiệt ngẫu nhiên ở nhiệt độ thường. + Trong một số enzym còn có "trung tâm dị không gian" - những phần enzym khi kết hợp với các chất có phân tử nhỏ nào đó sẽ làm biến đổi cấu trúc bậc ba của toàn bộ phân tử enzym làm cấu trúc trung tâm hoạt động thay đổi → biển đổi hoạt tính của enzym. − Tính đặc hiệu của enzyme: Enzym chỉ tác dụng lên một số cơ chất và một số kiểu nối hóa học nhất định trong phản ứng→tính đặc hiệu + Đặc hiệu lập thể: chỉ tác dụng lên một dạng đồng phân quang học. Enzym cũng thể hiện tính đặc hiệu với các đồng phân hình học: chỉ tác dụng lên một dạng đồng phân cis hoặc trans + Đặc hiệu tuyệt đối: Enzym chỉ có khả năng tác dụng lên một cơ chất nhất định. Cấu trúc trung tâm hoạt động của enzym phải kết hợp chặt chẽ với cấu trúc của cơ chất, một khác biệt nhỏ về cấu trúc của cơ chất cũng làm enzym không xúc tác được. + Đặc hiệu tương đối: enzym có tác dụng lên một kiểu nối hóa học nhất định trong phân tử cơ chất mà không phụ thuộc vào bản chất hóa học của các cấu tử tham gia tạo thành liên kết đó + Đặc hiệu nhóm: Enzym có khả năng tác dụng lên một kiểu liên kết nhất định khi một hay hai cấu tử tham gia tạo thành liên kết này có cấu tạo nhất định. − Enzyme được chia thành 6 nhóm lớn: + Oxydoreductaza: Xúc tác cá phản ứng oxi hóa khử. + Transferaza: Chuyển vị một nhóm nào đó từ chất này sang chất khác. + Hydrolaza: Xúc tác phản ứng thủy phân + Isomeraza: Chuyển hóa giữa hai dạng đồng phân của một cơ chất. 8 Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm + Liaza: Xúc tác qua trình phân cắt một nhóm nào đó ra khối hợp chất mà không có sự tham gia của H 2 O. + Ligaza: Xúc tác phản ứng kết hợp của hai phân tử kèm theo sự cắt đứt mối liên kết pirophosphat cao năng lượng ATP. 1.2 Enzyem làm sẫm màu trong thực phẩm Hình thức bề ngoài, hương vị, kết cấu và giá trị dinh dưỡng bốn thuộc tính được coi là người tiêu dùng khi đưa ra lựa chọn thực phẩm. Trong đó hình thức bề ngoài, màu sắc là yếu tố đầu tiên mà người tiêu dùng đánh giá chất lượng sản phẩm. Màu sắc có thể bị ảnh hưởng bởi các sắc tố tự nhiên như chlorophyll, carotenoid và anthocyanin trong thực phẩm, hoặc bởi các các phản ứng từ enzyme và các phản ứng không enzym. Sẫm màu do enzyme là một trong những phản ứng màu quan trọng nhất ảnh hưởng đến các loại trái cây, rau quả và hải sản. Sẫm màu do enzyme là một quá trình hóa học, thường xảy ra trong trái cây và rau quả vì nhóm nhỏ enzyme polyphenol oxidase, thuộc nhóm lớn enzyme oxydoreductaza, có khả năng xúc tác quá trình oxi hóa phenolic để tạo thành melanin, gây sẫm màu thực phẩm. Sự tác động sẫm màu do enzyme này được nghiên cứu nhiều nhất trong trái cây, rau và hải sản. Ngoài ra, các nhà khoa học về thực phẩm(rau quả, thực vật và sinh lý sau thu hoạch), vi sinh vật và thậm chí về cả sinh lý côn trùng và động vật giáp xác đã và đang nghiên cứu phản ứng này vì sự tác động nhiều mặt của nó. 1.3 Cơ chất của phản ứng sẫm màu(Polyphenol) Polyphenol , còn được gọi là hợp chất phenolic, là nhóm các chất hóa học có trong thực vật (rau quả) đóng vai trò quan trọng trong quá trình nâu hóa bởi enzyme, bởi vì nó là chất nền cho màu nâu. Các hợp chất phenolic chịu trách nhiệm cho màu sắc của nhiều loài thực vật, chẳng hạn như táo, nó là một phần của hương vị và hương vị của đồ uống (nước táo, trà), và rất quan trọng chống oxy hóa trong các nhà máy. Polyphenol là những chất hữu cơ thường phức tạp, có chứa nhiều nhóm phenol (acid carbolic): 9 Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm Cấu trúc 1: Phenol Hình 4: Cấu trúc 2 Theaflavin, một polyphenol trong trà ( Nguồn ) Polyphenol có thể được chia thành nhiều loại phụ khác nhau, chẳng hạn như anthocyans (màu sắc trong trái cây), flavonoid (catechin, tannin trong trà và rượu) và không flavonoid thành phần (axit galic trong lá chè). Flavonoid được hình thành trong các nhà máy từ các axit amin thơm phenylalanine và tyrosine. Hình 5 : Màu sắc của táo là do polyphenol 10 [...]... dụ về các sản phẩm thủy sản nhập khẩu vào Hoa Kỳ, trị giá hàng triệu đô la, bị giảm đáng kể hoặc mất hoàn toàn giá trị do enzyme gây nâu Thật không may, đa số các ản phẩm này có nguồn gốc ở các nước đang phát triển, nơi mà thiếu cả khoa học kỹ thuật lẫn cơ sỡ hạ tầng để ngăn chặn, ức chế enzyme này 12 Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm 1.5 Lợi ích của enzyme làm sẫm màu Khi nhắc tới enzyme gây sẫm màu. .. 60 º C 18 Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm Biểu đồ nhiệt độ hoạt động của enzyme PPO trong quả vải Bảng 2: nhiệt độ bất hoạt của một số enzyme Enzyme Nhiệt độ bất hoạt của enzyme Lipolityc acyl hydrolase Gây mùi hôi ~ 75 Lipoxygenase Gây mùi hôi ~ 80 Polyphenoloxidase Làm sẫm màu ~ 100 Peroxidase - Ảnh hưởng đến thực phẩm Gây hư hỏng ~ 135 (0C) Nếu nhiệt độ thấp > quá trình sẫm màu của enzyme diễn... 20 Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm - - - - Sự sẫm màu do tác dụng của enzyme không xảy ra khi tế bào thực vật còn nguyên vẹn, điều này xảy ra khi tế bào bị tác động như cắt,nghiền,gọt vỏ, hư hỏng Sự sẫm màu xảy ra do sự oxy hóa chất hợp phenolic có trong không bào của tế bào thực phẩm với xúc tác là enzyme polyphenol oxydase có mặt trong tế bào chất của tế bào thực phẩm Đặc tính cảm quan và hóa sinh... 11 Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm 1.4 Tác hại của enzyme làm sẫm màu Sự hóa nâu do enzyme là một trong những phản ứng tác động nghiêm trọng đối với nhiều loại trái cây và rau quả, đặc biệt là giống nhiệt đới và cận nhiệt đới Người ta ước tính rằng hơn 50% tổn thất là kết quả của enzyme gây nâu hóa (Whitaker và Lee, 1995) Những sự tổn thất này đáng quan ngại và khiến người ta muốn biết rõ về enzyme. .. nóng kiễu chạy qua 22 Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm Máy chần hơi nước nóng kiễu trục vít, Belzhytse Máy chần hơi nước nóng kiễu chạy qua - Nhiệt độ áp dụng trong việc xử lý nhiệt bằng phương pháp chần là khác nhau đối với từng loại thực phẩm, tùy thuộc vào nhiệt độ bất hoạt của các enzyme có trong thực phẩm, cũng như bản chất của sản phẩm thực phẩm Thanh trùng thường được thực hiện ở nhiệt độ từ... hoặc cao 23 Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm hơn Nói chung, tiếp xúc của oxidase polyphenol với nhiệt độ trong khoảng 70-90 o C sẽ làm mất hoạt tính xúc tác của chúng (Vamos-Vigyázó, 1981) Bảng 2: nhiệt độ bất hoạt của một số enzyme Enzyme Ảnh hưởng đến thực phẩm Nhiệt độ bất hoạt của enzyme Lipolityc acyl hydrolase Gây mùi hôi ~ 75 Lipoxygenase Gây mùi hôi ~ 80 Polyphenoloxidase Làm sẫm màu ~ 100... phẩm thực phẩm Chần nước sôi ngăn chặn sẫm màu trong khoai lang đông lạnh bằng cách giảm đáng kể các hoạt động oxidase polyphenol (Ma et al 1992) • Chần bằng lò vi sóng Chần bằng lò vi sóng có thể không có hiệu quả, vì nghiên cứu cho thấy một số enzyme có thể không bị bất hoạt Điều này có thể ảnh hưởng đến hương vị làm mất kết cấu và màu sắc 24 Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm 5.1.2 Phương pháp làm. .. quá trình sẫm màu của enzyme vì nó ảnh hưởng đến mức độ ion hóa của cơ chất, sự hoạt động của enzyme polyphenol oxydase và ảnh hưởng đến độ bền protein enzyme 19 Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm - Hạ thấp độ pH đến 4,0 sẽ làm ức chế hoạt động của enzyme polyphenol oxydase Sự ảnh hưởng của pH tới PPO trong quả vải 3.3 Nồng độ oxy - Nồng độ oxy càng cao phản ứng oxy hóa polyphenol xúc tác bằng enzyme. .. lực học của các phản ứng enzyme xúc tác 27 Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm • Natri clorua, sucrose, và đường khác, glycerol, propylene glycol và xi-rô ngô biến đổi là một số chất tan được sử dụng để làm mất nước khỏi thực phẩm 5.1.5 Phương pháp chiếu xạ - - - Chiếu xạ thực phẩm (đôi khi nó được gọi là thanh trùng lạnh) là một phương pháp để giảm tổn thất sau thu hoạch thực phẩm, đảm bảo chất lượng... enzyme làm sẫm màu( PPO) Để cho các nhà khoa học thực phẩm để hiểu rõ hơn làm thế nào để ngăn chặn enzyme nâu hóa, điều quan trọng là phải hiểu lý do tại sao polyphenol oxidase hiện diện trong mô thực vật và động vật Mặc dù biết và giả thuyết một số chức năng của PPO trong các mô, các nhà nghiên cứu vẫn đang cố gắng giải đáp chức năng của enzyme này trong cả hai hệ thống động vật và thực vật 16 Enzyme làm . Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM – KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC – THỰC PHẨM MÔN HỌC: Hóa Học Thực Phẩm Đề tài: ENZYME LÀM SẪM MÀU TRONG THỰC PHẨM Giảng. 04/2014 1 Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm Trường Đại Học Sư Phạm – Kỹ Thuật Tp.Hcm Khoa Công Nghệ Hoá Học – Thực Phẩm MÔN HỌC: Hóa Học Thực Phẩm Đề tài: ENZYME LÀM SẪM MÀU TRONG THỰC PHẨM Giảng. enzyme này. 12 Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm 1.5 Lợi ích của enzyme làm sẫm màu Khi nhắc tới enzyme gây sẫm màu trong thực phẩm, người ta thường có cái nhìn tiêu cực về nó và thường suy nghĩ