Đề tài tiểu luận sử dụng các enzyme trong quá trình sản xuất phomat

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM************

Đề tài tiểu luận

Sử dụng các enzyme trong quá trình sản xuất phomat

Nội dung

I Tổng quan phomat 2

1.1 Khái niệm phomat 2

1.2 Phân loại phomat 2

1.3 Quy trình sản xuất phomat 3

II.Enzyme trong sản xuất phomat 4

2.1 Enzyme trong rennet 4

2.1.1 Chymosin và pepsin 5

2.1.2 Enzyme phân giải lipit (Lipolyt2ic enzymes) 6

2.2 Sản xuất rennet (từ bê non) 7

2.2.1 Phương pháp truyền thống 7

2.2.2 Phương pháp hiện đại 7

2.3 Các loại chế phẩm rennet (từ động vật) 8

2.3.1 Liquid rennet (rennet lỏng) 8

2.3.2 Rennet powder ( bột rennet) 9

2.3.3 Rennet paste (rennet nhão) 10

2.4 Sử dụng rennet trong sản xuất phomat 11

2.5 Phomai biến tính enzyme ( EMC) 12

2.5.1 Tổng quan về phomai biến tính enzyme 12

2.5.2 Quy trình sản xuất EMC 12

Enzyme trong sản xuất phomat

I Tổng quan phomat I.1.Khái niệm phomat

Phomat hay còn gọi là phô mai Theo định nghĩa PAO/WHO, phô mai là protein của sữa được đông tụ, tách bớt whey ở dạng tươi hoặc đã qua ủ chín.

Phomat là một thực phẩm bổ dưỡng , sản phẩm lên men được chế biến từ sữa ( sữa bò, sữa dê …) với sự tham gia của một số vi sinh vật.

I.2.Phân loại phomat

- Phân loại theo độ ẩm của phomat

>67 Mềm

MFFB : Phần trăm hàm lượng ẩm trên khối lượng không béo của phomat.

- Phân loại theo lượng chất béo

FDB : Phần trăng hàm lượng béo trên khối lượng không béo của phomat.

- Phân loại theo các đặc điểm quá trình làm chín + Làm chín toàn phần

+ Làm chín một phần

+ Không làm chín (phomat tươi)

- Phân loại theo tác nhân làm đông tụ sữa

+ Đông tụ bằng axit : Đây là loại phomat không qua giai đoạn ủ chín và đông tụ bằng axit ở nhiệt độ 30-32 C, không bổ sung thêm renin hoặc nếu có thì với tỷ lệ rất bé Axit được tạo ra từ quá trình lên men lactic bởi vi khuẩn lactic Tuy nhiên cũng có một số loại axit tươi được axit hóa trực tiếp bằng glucono-delta-lactone + Đông tụ bằng enzyme: Đây là loại phomat đông tụ bởi enzyme renin, không bổ sung vi khuẩn lactic hoặc nếu có thì cũng rất ít Do đó sản phẩm này có pH cao và có tính không nóng chảy trong quá trình nấu.

- Phân loại dựa vào cấu trúc phomat: loại có lỗ hổng hình tròn,có lỗ hổng hình hạt , loại không có lỗ hổng…

I.3.Quy trình sản xuất phomat

Quy trình sản xuất chung

Milk sampling, standarization and termal treatment (lấy mẫu, chuẩn hóa, và xử lý sữa) Molding and pressing (đúc và ép)

Curd pre-pressing (ép trước sữa đông ) Curd stirring and scalding (khuấy sữa đông và đun sôi)

Curd cutting (cắt sữa đông)

Coagulant addition (bổ sung chất đông tụ) Milk clotting (đông sữa)

Starter and calcium chloride addition (bổ sung chủng khởi đầu và canxi clorua)

Tùy thời gian, nhiệt độ, độ ẩm trong thời gian ủ chín sẽ tạo ra các loại phomat khác nhau:

TYPE OF

WITH HOLES 2 – 3 MONTHS 2 to 4 weeks at 16-18°C (to favour the opening of holes), then 10-12°C

85 – 90%

II Enzyme trong sản xuất phomat

Việc chuyển đổi sữa thành sữa đông phô mai thường được thực hiện thông qua quá trình đông tụ enzyme Rennet là chế phẩm enzyme của hai enzyme phân giải protein axit chính (chymosin và pepsin) được tiết ra ở dạ dày thứ tư (abomasum) của động vật nhai lại chưa cai sữa (bê, cừu,…) Việc sử dụng rennet trong sản xuất phô mai có niên đại khoảng 6000 năm trước Công nguyên Ngoài rennet, các enzyme khác có nguồn gốc khác nhau (động vật, thực vật, vi sinh vật hoặc vi sinh vật biến đổi gen), được gọi là chất đông tụ sữa cũng được sử dụng trong sản xuất phomat Rennet được thêm vào quá trình sản xuất phomat sau khi sữa nguyên liệu đã được tiêu chuẩn hóa, chuẩn bị cho quá trình động tụ.

Rennet này đóng vai trò quan trọng trong các đặc tính cảm quan của phô mai được sản xuất, bởi vì nó cũng chứa các enzyme phân giải mỡ giải phóng các axit béo tự do (FFA) trong quá trình chín Do đó, một số loại phô mai có các đặc tính cảm quan đặc biệt do rennet được sử dụng và đây chủ yếu là trường hợp phô mai làm từ rennet từ động vật nhai lại nhỏ, mặc dù các chế phẩm lipase thương mại từ động vật nhai lại nhỏ này thường được sử dụng để tăng cường quá trình phân giải mỡ trong phô mai.

Trong bài tiểu luận này, chúng em sẽ tìm hiểu tập trung về các enzyme có trong rennet từ động vật nhai lại nhỏ được sử dụng trong sản xuất phomat.

II.1.Enzyme trong rennet

Rennet là một phức hợp enzyme bao gồm enzyme phân giải protein (protease) làm đông tụ sữa, khiến sữa tách thành sữa đông và váng sữa Enzym hoạt động trong rennet được gọi là chymosin hoặc rennin nhưng trong đó cũng có các enzyme quan trọng khác, ví dụ: pepsin và lipase.

Cheese ripening (ủ chín)Drained and oreo (thoát nước)

Tất cả các enzyme phân giải protein đều có thể làm đông tụ sữa nhưng giá trị đặc biệt của rennet trong sản xuất phô mai là nó giúp đông tụ nhanh chóng mà không cần phân giải nhiều protein Sự phân giải protein bởi các enzyme như pepsin, papain, v.v có thể dẫn đến vị đắng trong phô mai.

Chiết xuất rennet từ bê con bú sữa non chứa 88-94% rennin và từ 6-12% pepsin, trong khi ở chiết xuất từ bò ăn thức ăn gia súc già hơn, tỷ lệ này gần như ngược lại, tức là 90-94% pepsin và chỉ 6-10% rennin Vì vậy, lượng pepsin trong rennet thay đổi tùy thuộc vào độ tuổi và thức ăn của bê mà từ đó thu được rennet.

II.1.1 Chymosin và pepsin

Chymosin (EC 3.4.23.4), pepsin A (EC 3.4.23.1) và gas-triscin (hoặc pepsin B hoặc pepsin C) (EC 3.4.23.3), được tiết ra ở dạ múi khế của động vật nhai lại non, thuộc nhóm aspartic proteinase có hai dư lượng Asp ở trung tâm hoạt động của chúng Các aspartic pro-teinase dạ dày này được tiết ra trong chất nhầy của dạ múi khế dưới dạng zymogen và tác dụng của chúng là đông tụ và tiêu hóa sữa Các enzyme không hoạt động prochymosin, pepsinogen và progastriscin lần lượt là tiền chất của chymosin, pepsin và gastriscin Việc sản xuất và phân phối các zymogen này trong hệ thống dạ dày của bê đã được nghiên cứu rộng rãi Prochymosin và pepsinogen được sản xuất nội bào trong các tế bào chính và các tế bào khác của tuyến đáy, trong khi pro-gastriscin được sản xuất chủ yếu ở các tế bào biểu mô bề mặt của tuyến đáy Sự tiết zymogen ở niêm mạc dạ dày bị ảnh hưởng đáng kể bởi độ tuổi và chế độ ăn của động vật Động vật được nuôi bằng sữa càng nhỏ thì càng sản xuất nhiều prochymosin Ở bê nhỏ hơn 3 tháng tuổi và được nuôi bằng sữa, hàm lượng prochymosin là 70–80%.

Các zymogen trơ được chuyển hóa thành các enzyme hoạt động do sự phân giải protein bị hạn chế ở điều kiện axit, tại đó một phần được gọi là propart bị cắt khỏi phần đầu N của zymogen Vì lý do này, zymo-gen có thể được kích hoạt tự động trong điều kiện axit của dạ múi khế Các đặc tính hóa sinh của chymosin và pepsin từ thịt cừu hoặc thịt cừu được tóm tắt trong bảng:

Bảng đặc điểm của các enzyme phân giải protein chính trong rennet động vật:

Chymosin và pepsin có vai trò kép trong việc làm phô mai Chúng chuyển đổi sữa thành sữa đông trong vài phút trong các điều kiện cụ thể (hoạt động đông tụ

sữa, MCA) và sau đó chúng góp phần vào quá trình phân giải protein xảy ra trong quá trình chín phô mai (hoạt động phân giải protein) Do đó, tỷ lệ chymosin so với pepsin và rennet có tầm quan trọng lớn vì nó ảnh hưởng đến các đặc tính công nghệ của nó như MCA và hoạt động phân giải protein Trong rennet, hàm lượng pepsin không quá 25% hàm lượng chymosin, quá trình làm sữa đông và quá trình chín của phô mai không khác biệt đáng kể so với trường hợp sử dụng chymosin nguyên chất.

Chymosin, proteinase chính trong rennet thủy phân liên kết Phe-Met một cách đặc hiệu, trong khi pepsin không có khả năng thủy phân đặc hiệu các liên kết peptide liên quan đến axit amin thơm (Phe, Tyr và Trp) Tỷ lệ đông tụ và khả năng phân giải protein của chymosin rất cao Ngược lại, enzyme pepsin khác hoạt động tốt nhất ở độ axit cao (pH 1,7-2,3) và tỷ lệ đông tụ với khả năng phân giải protein thấp hơn.

Chymosin dễ dàng bị phá hủy bởi nhiệt, nhiều chất hóa học và nhiều điều kiện vật lý Điểm đẳng điện của chymosin là khoảng 4,55 và nó dễ bị phá hủy bởi các yếu tố như nhiệt độ và áp suất cao Nó cũng được tiêu hóa bởi các enzyme phân giải protein và dễ dàng hấp phụ Nó rất nhạy cảm với kiềm và đun nóng ở 70°C ở độ pH 6,8-7,0 sẽ phá hủy nó trong 14 phút Độ pH tối ưu cho quá trình đông tụ sữa là 5,4 và khả năng phân giải protein của enzyme này hầu như biến mất ở pH 4,5.

Ở pH = 6,7 đặc biệt là liên kết Phe-Met giữa các gốc 105 và 106 của κ-casein bị tách ra Đây là một phản ứng nhanh, khi đó vùng có điện tích dương của chuỗi peptit cũn khả năng tiếp cận dễ dàng của vùng có ái lực mạnh này với vị trí hoạt động tích điện âm của enzyme Ở giá trị pH thấp hơn, chymosin cũng có thể phân tách các liên kết khác trong casein khác nhau

Các peptide tổng hợp bao gồm một số dư lượng axit amin xung quanh Phe-Met liên kết của κ-casein cũng dễ dàng bị thủy phân bởi chymosin Một số chymosin được hấp phụ lên paracasein, nhờ đó một phần của nó có trong phô mai, lượng tăng dần khi độ pH giảm Ở pH 6,7 khả năng hấp phụ rất yếu.

II.1.2 Enzyme phân giải lipit (Lipolytic enzymes)

Enzim phân giải lipid được tìm thấy trong rennet của động vật nhai lại nhỏ chủ yếu là lipase tiền dạ dày (PGL) andesterase (PGE) (EC 3.1.1.3), có nguồn gốc từ các tuyến tiết trong hầu họng của động vật đang bú non Việc bú kích thích tiết lipase trước dạ dày từ mô họng và theo cách này chúng đi vào vùng bụng Tuy nhiên, lipase dạ dày cũng được tiết ra ở niêm mạc dạ dày Enzym tiêu mỡ trước dạ dày là các glycoprotein có chứa 10% (w/w) carbohydrate và một số đặc tính của chúng phụ thuộc vào loại rennet động vật.

Lipase hoặc triacylglycerollipase có hoạt tính tốt hơn đối với triacylglyceride trong cơ chất nằm ở bề mặt tiếp xúc lipid-nước, trong khi các este hoạt động trong môi trường nước đồng nhất và chất nền hòa tan trong nước thủy phân Do đó, các enzyme này xúc tác quá trình thủy phân triglyc-eride, diglyceride và monoglyceride để tạo ra axit béo tự do (FFA) và diglyceride, monoglyceride và glyc-erol tương ứng.

Bảng đặc điểm của enzyme phân giải mỡ trước dạ dày trong rennet động vật:

II.2.Sản xuất rennet (từ bê non)II.2.1 Phương pháp truyền thống

Dạ dày bê non khô, làm sạch, thái thành từng miếng nhỏ rồi cho vào nước muối hoặc váng sữa, cùng với một ít giấm hoặc rượu để hạ độ pH của dung dịch Sau một thời gian (qua đêm hoặc vài ngày), dung dịch sẽ được lọc Rennet thô còn lại trong dung dịch lọc sau đó có thể được sử dụng để làm đông tụ sữa Enzyme hiện diện ở giai đoạn này được gọi là prorennin (prochymosin), khi axit hóa sẽ trở thành rennin (chymosin) với khả năng làm đông tụ sữa tăng lên Khoảng 1 gam dung dịch này có thể làm đông tụ 2 đến 4 lít sữa Phương pháp này vẫn được một số nhà sản xuất phô mai truyền thống sử dụng, ví dụ: ở Thụy Sĩ, Pháp, Romania, Ý, Thụy Điển, Vương quốc Anh và Alp-Sennereien ở Áo.

II.2.2 Phương pháp hiện đại

Enzyme thương mại được điều chế từ dạ dày thứ tư (abomasums) của bê con, được gọi là vell

Niêm mạc dạ dày được rửa sạch, phơi khô, cắt thành từng miếng nhỏ và ngâm trong nước chứa khoảng 4% axit boric ở 30°C trong khoảng 5 ngày Ngoài ra, có thể chuẩn bị dịch chiết nước muối ở 15-20°C Một phương pháp phổ biến là làm khô vỏ bằng cách bơm căng, sau đó cắt chúng thành dải và chiết bằng dung dịch natri clorua (lên tới 10%) trong vài ngày

Chiết xuất rennet thô chứa rennin hoạt động cũng như tiền chất không hoạt động (prorennin) Việc bổ sung axit vào dịch chiết sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển đổi prorennin thành rennin và cho phép dịch chiết đạt được hoạt tính tối đa

Cuối cùng, rennet hoạt hóa được chuẩn hóa về hoạt tính, nồng độ muối, độ pH và màu sắc Rennet lỏng thường được bảo quản bằng hàm lượng muối cao (14-20%) và bằng cách bổ sung các chất bảo quản như natri benzoat và propylene glycol

Bột rennet được điều chế từ các chất kết tủa thu được bằng cách axit hóa dịch chiết hoạt tính hoặc bằng cách bão hòa bằng natri clorua hoặc cả hai.

Trong một kg chiết xuất rennet có khoảng 0,7 g enzyme hoạt động Phần còn lại là nước, muối và natri benzoat Thông thường, một kg phô mai chứa khoảng 0,0003 g enzyme rennet.

II.3.Các loại chế phẩm rennet (từ động vật)II.3.1 Liquid rennet (rennet lỏng)

Rennet lỏng phù hợp cho nhiều quy trình Rennet được chiết xuất từ dạ dày thứ tư của động vật nhai lại (bê, trâu, cừu và non) rồi chế biến thành dạng lỏng.

Rennet lỏng được sử dụng cho nhiều loại sản phẩm và pho mát hảo hạng bao gồm mozzarella, Taleggio, Grana Padano và Gorgonzola,…

Một số sản phẩm rennet lỏng của công ty Clerici - Calf liquid rennet (rennet lỏng từ bê)

Đây là sản phẩm giàu và phức tạp về hàm lượng enzyme Chứa 3 loại chymosin khác nhau, 7 pepsin và giàu oligopeptitde, Clerici Liquid Rennet tăng cường sự kết hợp của sữa đông, cải thiện độ bền của mạng gel, tăng cường sấy khô sữa đông và nâng cao hương vị và vị đậm đà của phô mai I.M.C.U: 153, 175, 205, 580, 1000

Chymosin: 92% Pepsin: 8%

- Buffalo liquid rennet (rennet lỏng từ nghé)

Sản phẩm này có khả năng làm đông tụ sữa ngọt và béo một cách rất tốt.

I.M.C.U: 205 Chymosin: 92% Pepsin: 8%

- Lamb liquid rennet (rennet lỏng từ cừu)

Đây là loại rennet có thêm hương vị Với độ phức tạp enzyme và pepsin hiện diện tự nhiên, Clerici lamb Rennet cho phép sản xuất các loại pho mát lâu năm có hương vị cay dễ chịu, như pecorino, provolone, caciocavallo và fiore.

I.M.C.U: 175 Chymosin: 75% Pepsin: 25%

- Kid goat liquid rennet ( rennet lỏng từ dê con)

Sản phẩm góp phần tạo ra loại pho mát có hương vị cực kỳ độc đáo, vừa cay nồng vừa đậm đà thú vị.

Với độ phức tạp về enzyme và pepsin hiện diện tự nhiên, Clerici kid goat rennet rất lý tưởng để sản xuất pho mát dê có chất lượng tốt và dẻo dai.

I.M.C.U: 175 Chymosin: 75% Pepsin:25%

II.3.2 Rennet powder ( bột rennet)

Bột Rennet là sản phẩm chất lượng cao và do đó đặc biệt thích hợp để sản xuất các loại phô mai hảo hạng Bột rennet thu được bằng cách kết tủa từ rennet lỏng và sau đó sấy khô trên natri clorua.

Một số chế phẩm bột rennet của công ty Clerici - Power rennet type E

Đa dạng enzyme: 3 loại Chymosin, 7 loại pepsin cùng nhiều loại nguyên tố vi lượng Clerici Powder rennet cho phép có thời gian đông tụ chính xác và ổn định, tách váng sữa tối ưu, tạo khối sữa đông đặc trong khuôn Tăng cường sấy khô hạt sữa đông cho phép tỷ lệ phần trăm điểm năng suất cao hơn.

I.M.C.U: 1620 Chymosin: 96% Pepsin: 4% - Powder rennet type P

Loại này phù hợp cho phomat có độ dài vừa phải, có khả năng hoạt động chậm hơn, do đó dễ quản lý trong thùng hơn, tạo hương vị tốt trong quá trình phomat chín.

I.M.C.U: 1170 Chymosin: 90% Pepsin: 10% - Powder rennet type G

Đây là loại rennet lý tưởng để chế biến pho mát mềm và bán cứng Sữa đông có xu hướng mềm hơn với giai đoạn tạo váng sữa chậm hơn.

I.M.C.U: 890 Chymosin: 70% Pepsin: 30% - Bovine powder rennet

Sản phẩm này được sử dụng cho các loại pho mát ủ trong thời gian dài.

I.M.C.U: 850