ENZIM TRONG CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN NGUYÊN LIỆU GIÀU PECTIN

Khối lượng phân tử của pectin thường dao động từ 20.000 tới 200.000 phụ thuộc vào nguồn pectin.

1. Hợp chất pectin Khối lượng phân tử của pectin thường dao động từ 20.000 tới 200.000 phụ thuộc vào nguồn pectin.  Vai trò của hợp chất pectin  Tính chất lý hoá học của tế bào quả.  Khả năng giữ nước của quả. Khả năng tách chiết dịch quả.  Trong dung dịch có ảnh hưởng tới khả năng lọc và cô đặc.  Phân loại  Protopectin: có cấu tạo hoá học rất phức tạp. Protopectin chứa phân tử pectin; xenluloza; các ion Ca, Mg; các gốc axit photphoric, axetic và đường khử. Protopectin tạo độ cứng cho quả xanh.  Pectin hay pectin hoà tan: là este metilic của hợp chất axit polygalacturonic cao phân tử. Pectin tự nhiên có khoảng 2/3 nhóm cacboxyl được metoxy hoá. Mức độ metoxy hoá cao tạo ra khả năng tạo gel trong dung dịch có nồng độ đường 65% và môi trường axit.  Axit pectinic: là phân tử axit polygalacturonic cao phân tử trong đó một phần nhỏ các nhóm cacboxyl được este hoá bởi metanol.  Axit pectic: là phân tử axit polygalacturonic cao phân tử được giải phóng hoàn toàn khỏi nhóm metoxy. Nghĩa là có một nhóm cacboxyl tự do trên mỗi đơn vị axit galacturonic. ξ5. ENZIM TRONG CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN NGUYÊN LIỆU GIÀU PECTIN 2. Hệ enzim pectinase Enzim xúc tác phân giải các hợp chất pectin, làm giảm khối lượng phân tử và giảm độ nhớt của dung dịch chứa pectin.  Phân loại hệ enzim pectinase  Enzim phân giải vùng “trơn bóng” Enzim thuộc nhóm này phân giải các đoạn mạch chỉ chứa các chuỗi polygalacturonic. Người ta phân chúng thành 03 nhóm nhỏ: pectinesterase; polygalacturonase và transeliminase.  Pectinesterase (Pectimetylhydrolase; PE): enzim thuộc nhóm này xúc tác thuỷ phân đề metoxy hoá hợp chất pectin. Sản phẩm thuỷ phân là hợp chất metanol và các gốc cacboxyl tự do xuất hiện trong chuỗi mạch polygalacturonic.  Cơ chế xúc tác: COOH COOCH 3 COOH COOCH 3 COOCH 3 COOCH 3 H 2 O COOH COOH COOH COOCH 3 COOCH 3 COOCH 3 + CH 3 OH  Đặc tính sinh hoá o Enzim thu nhận từ nấm mốc, vi khuẩn và thực vật. o Enzim từ nấm mốc có pH opt = 4,5 – 5,5; T opt = 30 – 45 o C và T th = 55 – 60 o C. Enzim tác dụng tới các nhóm metoxy một cách ngẫu nhiên. o Enzim từ thực vật có pH opt = 5,0 – 8,0. Enzim tác dụng lên các nhóm metoxy đứng ngay cạnh gốc có nhóm cacboxyl tự do. o Hoạt độ enzim tăng lên khi có mặt của ion Ca +2 và Mg +2 .  Polygalacturonase (PG): enzim thuộc nhóm này xúc tác thuỷ phân liên kết α- 1,4 glucozit nằm giữa hai gốc axit galacturonic. Enzim PG là một phức hệ gồm nhiều cấu tử và có tính đặc hiệu cao đối với cơ chất. Dựa vào tính đặc hiệu cơ chất chia enzim làm 02 nhóm.  Endogalacturonase: enzim xúc tác thuỷ phân liên kết glucozit nằm trong chuỗi mạch và giải phóng ra giai đoạn đầu là các oligalacturonat và giai đoạn sau là các monome, dime hay trime. Thuộc nhóm này có loại enzim có ái lực mạnh với pectin có độ metoxy hoá cao; có loại có ái lực mạnh với pectin có chứa nhiều nhóm cacboxyl tự do. Vi trí liên kết được phân cắt xác định bới sự có mặt của hai gốc axit galacturonic có chứa nhóm –COOCH 3 hay nhóm – COOH.  Exogalacturronase: enzim xúc tác thuỷ phân liên kết glucozit ở đầu không khử của chuỗi mạch có chứa nhóm cacboxyl không bị metoxy hoá. Thuộc nhóm này loại enzim polygalacturonase giải phóng ra các axit galacturonic; loại polydigalacturonase giải phóng ra axit digalacturonic.  Cơ chế tác dụng O O O COOCH 3 COOH COOH H OH OH H O COOH COOCH 3 H 2 O H 2 O H 2 O Exo-PG Endo-PG Endo-PG O O O COOCH 3 COOH COOH H OH OH H OH H OH H COOH COOCH 3 H 2 O H 2 O  Transeliminase (TE) Enzim thuộc nhóm này phân cắt phi thuỷ phân các hợp chất pectin với việc tạo ra nối kép trong gốc galacturonic giữa nguyên tử cacbon số 4 và số 5 ở đầu không khử vừa được giải phóng.  Cơ chế tác dụng  Đặc tính sinh hoá o Enzim có nguồn gốc từ vi khuẩn, nấm mốc, chưa tìm thấy ở thực vật. o Enzim tác dụng đặc hiệu lên pectin có độ metoxy hoá cao. o Enzim hoạt động tối ưu trong môi trường có pH trung tính hoặc kiềm yếu. o Enzim có loại tác dụng theo cơ chế endo-TE hoặc exo-TE O O CHOOH COOCH 3 O 4 H CHOOH 1 COOCH 3 H OH COOCH 3 5 SƠ ĐỒ PHÂN LOẠI ENZIM PECTINASE Hệ enzim pectinase Pectinesterase (PE) Polygalacturonase Transeliminase (TE) Polymetylgalacturonase (PMG) Polygalacturonase (PG) Endo-PMG Exo-PMG Endo-PG Exo-PG  Enzim phân giải vùng “gai góc” Enzim phân giải các vùng nhánh của pectin được tạo nên từ một khung xương Rhamnogalacturonic mang các nhóm axetyl và các mạch bên trung tính (arabinoza hay galactoza).  Rhamnogalacturonase: enzim thuộc nhóm này thuỷ phân liên kết glucozit giữa Rhamnoza và axit galacturonic giải phóng ra các oligome. Enzim này được sinh tổng hợp từ nấm mốc, đặc biệt từ Aspergillus.  Esterase: Enzim thuộc nhóm này xúc tác thuỷ phân các liên kết giữa nhóm axetyl với vùng Rhamnnogalacturonic và giải phóng ra các axetyl.  Arabinase: Enzim phân giải một cách ngẫu nhiên liên kết a-1,5 giữa hai gốc arabinoza nằm trong đoạn arabinan giải phóng ra các monome-; dime- và trime arabinoza.  Galactanase: Enzim thuỷ phân liên kết nối gốc galactoza bên trong mạch galactan hoặc arabinogalactan loại I và loại II. Enzim được sinh tổng hợp từ nấm mốc và thực vật. 3. Ứng dụng chế phẩm enzim pectinase trong Công nghệ chế biến rau và quả  Một số chế phẩm enzim pectolytic  Pectinex Ultra- SPL  Sản xuất từ một chủng chọn lọc Asp. Niger.  Màu thẫm, mùi thơm đặc trưng của sản phẩm lên men.  Chứa chủ yếu enzim pectinase và có hoạt tính nhất định của hemixenlulase. Enzim xúc tác phân huỷ màng tế bào thực vật giải phóng dịch quả khỏi các khoang tế bào.  Sử dụng trong quá trình xử lý nguyên liệu để ép tách dịch quả.  Pectinex 3XL và Pectinex AR  Sản xuất từ một chủng chọn lọc Asp. Niger.  Màu thẫm, mùi thơm đặc trưng của sản phẩm lên men.  Chứa chủ yếu enzim pectinase, Có khả năng thuỷ phân hoàn toàn araban thành arabinoza; thuỷ phân hoàn toàn các hợp chất polysacarit.  Sử dụng trong quá trình xử lý làm trong dịch quả.  Ép chiết dịch quả  Phá vỡ thành tế bào quả, tạo điều kiện cho dịch quả thoát ra ngoài, tăng hiệu suất thu hồi dịch quả.  Phá huỷ sâu tế bào quả tạo điều kiện trích ly các chất màu và chất thơm của quả, tăng giá trị cảm quan của sản phẩm ép.  Phân cắt các hợp chất pectin làm giảm độ nhớt của dịch quả ép tạo thuận lợi cho quá trình lọc ép thu hồi dịch quả và làm trong dịch quả ép. Xử lý thịt quả Táo tươi Táo bảo quản lạnh Không xử lý enzim 80 – 82% 70 – 74% Xử lý enzim khi nghiền 83 – 85% 81 – 83% Xử lý enzim dịch hoá 93 – 96% 93 – 95% Tác dụng xử lý dịch quả bằng chế phẩm enzim với hiệu suất thu hồi  Ngâm dầm và ổn định nectar  Nectar là loại nước uống đậm đặc có độ nhớt cao, chứa một lượng lớn các hợp chất ở dạng huyền phù, đặc biệt là các hợp chất pectin.  Pectin có độ metoxy hoá thấp sẽ kết hợp với canxi tạo kết tủa pectat canxi, làm giảm chất lượng sản phẩm.  Cần sử dụng chế phẩm enzim PMG, tránh sự có mặt của enzim PE để tăng độ hoà tan của các hợp chất pectin và hiệu suất xúc tác của enzim PG.  Dịch hoá - nước quả đục  Nước quả đục chứa các hợp chất hoà tan trong thịt quả. Đòi hỏi phá vỡ triệt để thành tế bào quả. Cần có tác dụng đồng thời của pectinase và xenlulase.  Để đảm bảo độ đồng thể của dịch quả cần có độ nhớt cao. Không được phân cắt quá nhỏ các hợp chất pectin. Không sử dụng chế phẩm enzim endo-PG. Cần có tác dụng đồng thời của enzim TE, xenlulase và hemixenlulase.  Làm trong dịch quả  Nguyên tắc làm trong: các phẩn tử gây đục trong dịch quả được cấu thành bởi protein (ở pH của dịch quả) tích điện dương được bao quanh bởi các lớp pectin tích điện âm. Khi phân huỷ pectin sẽ giải phóng ra một phần protein tích điện dương. Phần này sẽ tương tác tĩnh điện với pectin tích điện âm tạo kết tủa.  Kết tủa các phần tử gây đục được chia làm 03 giai đoạn:  Giai đoạn bất ổn: giảm độ nhớt sâu sắc, gọi là trạng thái phá vỡ.  Giai đoạn kết lắng: bắt đầu từ trạng thái phá vỡ đên khi kết tủa hoàn toàn.  Giai đoạn cuối cùng: kết thúc giai đoạn pectin phân, đặc trưng bằng sự vắng mặt kết tủa pectin với canxi. [...]...Xử lý enzim các hợp chất gluxit trong chế biến nước quả A: Pectinase hỗ trợ ép B: pectinase hỗ trợ chiết rút C: Pectinase + xenlulase D: Pectinase làm trong B Quả Nghiền A Thịt quả Rây ép C Ly tâm Bã Cô đặc C Dịch quả cô đặc Dịch quả thô Rây D Dịch quả trong . galacturonic. ξ5. ENZIM TRONG CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN NGUYÊN LIỆU GIÀU PECTIN 2. Hệ enzim pectinase Enzim xúc tác phân giải các hợp chất pectin, làm giảm. II. Enzim được sinh tổng hợp từ nấm mốc và thực vật. 3. Ứng dụng chế phẩm enzim pectinase trong Công nghệ chế biến rau và quả  Một số chế phẩm