Các phương pháp biến tính protein tạo cấu trúc thực phẩm

Các phương pháp biến tính protein tạo cấu trúc thực phẩm

Tên tiểu luận:

Các phương pháp biến tính protein tạo cấu trúc thực phẩm

Nhóm 2

Protein

Tháp dinh dưỡng

Cấu trúc nội dung tiểu luận

• Giới thiệu về các cấu trúc protein

• Khái niệm biến tính protein

• Các phương pháp biến tính protein tạo cấu trúc sản phẩm thực phẩm

• ứng dụng biến tính protein tạo cấu trúc

• Kết luận

Giới thiệu về

cấu trúc Protein

CÊu tróc bËc 1

(liªn kÕt peptit)

CẤU TRÚC BẬC 2

• Là dạng sắp thích hợp trong không gian của một chuỗi polypeptit

• Cấu trúc này được hình thành nhờ liên kết

Hidrogen được tạo thành giữa các liên kết peptit gần nhau

CẤU TRÚC BẬC 3

• Các protein bậc 2 xoắn và cuộn khúc thành khối trong không gian đặc trưng cho protein hình cầu tạo nên cấu trúc bậc 3

CẤU TRÚC BẬC 4

• Các protein cấu trúc bậc 3 tương tác với nhau trong không gian tạo nên cấu trúc bậc 4

Biến tính Protein

• Là dùng các tác nhân lý học, hóa học hay enzym tác động lênprotein làm thay đổi một phần cấu trúc phân tử do đó các tính chất của nó cũng

thay đổi theo.

sù biÕn tÝnh cña protein

Các tính chất chức năng của Protein trong TP

Thực phẩm Tính chất chức năng

Đồ uống Hòa tan được ở pH khác nhau, bền nhiệt và có độ nhớt

Canh, xúp Có độ nhớt, tạo nhũ tương và có khả năng giữ nước

Bột nhão Tạo được khuôn và màng có tính nhớt, đàn hồi, bám dính,

biến tính được bởi nhiệt và có cấu trúc gel

SP từ bột mì Có khả năng hấp thụ nước tạo nhũ tương, tạo bọt và tạo màu

Các giả thịt Hấp thụ và giữ nước, chất béo, không hòa tan, tạo độ cứng, độ

nhuyễn, biến tính bởi nhiệt

Màng bao TP Cố kết và bám dính

Khả năng tạo gel của Protein

• Gel: là hệ phân tán của ít nhất 2 hợp phần trong

đó pha phân tán trong tác nhân phân tán sẽ tạo

ra mạng lưới cố kết Gel biến tính lưu thể, có

tính biến dạng, đàn hồi

• Cần phân biệt gel với các hiện tượng tương tự khác

• Gel protein được tạo thành khi các phân tử bị

biến tính tập hợp lại thành một mạng lưới protein

có trật tự thì hiện tượng đó được gọi là sự tạo

gel.

Điều kiện tạo gel Protein

- Nhiệt độ cao biến tính protein, làm t ng nút mạng. ă

- Làm lạnh tạo nhiều liên kết hydro làm bền gel.

- Axit hóa hoặc kiềm hoá nhẹ đưa protein về điểm

đẳng điện, triệt tiêu lực đẩy tĩnh điện trong gel, làm

cho gel chắc hơn.

- Thêm muối sẽ t ng tốc độ tạo gel và t ng độ cứng ă ă cho gel.

- Thêm polysaccarit làm cầu nối gi a các hạt gel làm ữ

tăng độ cứng hoặc độ đàn hồi cho gel.

Cơ chế tạo gel Protein

+ Khi protein bị biến tính (t o cao, t o thấp, enzym ), cấu trúc bậc 2, bậc 3, bậc 4 bị phá huỷ, liên kết giữa các phân tử

-SH) trước ẩn ở bên trong nay xuất hiện ra ở bên ngoài

+ Các chuỗi polypeptit bị duỗi ra gần nhau, tiếp xúc với nhau

và liên kết với nhau tạo thành mạng lưới không gian 3 chiều vô định hình , rắn trong đó chứa đầy pha phân tán là

H 2 O.

Các nút mạng có thể được tạo ra do:

– Tương tác ưa béo giữa các nhóm kị nước với nhau.

– Liên kết hydro giữa các nhóm peptit với nhau, giữa nhóm –OH (Ser, thr, Tyr) với nhóm –COOH (Asp, Glu).

– Liên kết tĩnh điện, liên kết ion, liên kết disulfua

Các phương pháp biến tính Protein

tạo cấu trúc gel

• Phương pháp dùng nhiệt

• Phương pháp hóa học

• Phương pháp enzym

Phương phỏp dựng nhiệt

Xử lý nhiệt là phương pháp biến hỡnh quan trọng và

phổ biến đối với protein thực phẩm nói chung

VD: Phương phỏp biến hỡnh protein đậu tương bằng xử

lý nhiệt

• Đ ậu tương sau khi tách vỏ, ngâm và chần trong dung

dịch NaHCO3 và gia nhiệt 90oC sẽ loại bỏ được các yếu tố đầy hơi, vị chát, mùi hăng của đậu

• Xay bằng nước nóng và gia nhiệt dịch sữa 90oC,

phá huỷ một phần antitripxin.

• Khi sấy phun thu được protein đậu tương có chất

lượng cao, không còn vị đắng, chát, mùi ngái và chất antitripxin.

Phương phỏp enzym

• Sử dụng protease (papain, pepxin ) thuỷ phân sẽ là

thay đổi cấu trúc protein, dẫn đến sự thay đổi một số tính chất:

VD: Thuỷ phân hạn chế làm tăng khả năng hoà tan của protein đậu tương ở tất cả các pH, ngay cả ở điểm

đẳng điện Khả năng nhũ hoá và tạo bọt cũng tốt hơn.

• Tuy nhiên thuỷ phân hạn chế tạo vị đắng, do giải phóng

ra các peptit kỵ nước có đính gốc Leucin hoặc phenylalanin (Để loại bỏ vị đắng phải dùng phản ứng Plastein)

• Phản ứng Plastein là một phản ứng tái tổng hợp một protein từ dịch thuỷ phân nhờ tác dụng một protease.

Phản ứng này có 2 giai đoạn:

nồng độ thấp (<5%), đến peptit có M=

10-20 KDa

đến độ khô 30-40% và tái tổng hợp bằng một protease để tạo Plastein nâng cao giá trị dinh dưỡng và cảm quan, đặc biệt giải quyết được vấn đề mùi vị của đậu tương.

• Nhược điểm : giá thành cao.

Sản phẩm ứng dụng

• Biến tính protein tạo gel trong sản xuất surimi từ thịt cá

• Biến tính Protein tạo gel trong sản xuất một số

sản phẩm từ đậu tương(Soybean protein

concentrates(SPC), ISOLATED SOYBEAN

PROTEIN(ISP)

• Surimi là dạng thịt cá xay nhỏ, được xử lý để

loại bỏ protein hòa tan, mỡ, chất màu rồi trộn với chất phụ gia, sau đó được bao gói, cấp đông và bảo quản đông.

Làm nguội

Chả cá

Điều kiện hình thành gel.

• Sự ra nhiệt, trong đa số trường hợp là rất cần thiết cho quá trình tạo gel Việc làm lạnh sau đó cũng cần thiết và đôi khi một

sự axit hoá nhẹ nhàng cũng có ích.

• Thêm muối đặc biệt là ion canxi có thể

cũng cần, hoặc là để tăng tốc độ tạo gel hoặc là để tăng độ cứng cho gel

Cơ chế tạo gel

• Hỗn hợp thịt cá sau khi xay trở thành hệ sol nhớt dính hay bột nhuyễn (paste) Hỗn hợp bột nhuyễn không thể hình thành được nếu thiếu sự có mặt của muối Trong hình 1.1 là ảnh chụp trên kính hiển vi điện tử phóng to của hai loại bột nhuyễn làm surimi khi có và không có mặt NaCl để so sánh

• Miozin gồm 6 dưới đơn vị tạo thành

• Phần hình trụ có chiều dài 120nm, đường kính 1,5nm

• Phần đầu có cấu trúc xoắn ốc dài 15nm, đường kính

4,5nm, chuỗi polypeptit có 55% cấu trúc xoắn ỏ.

Miozin có hoạt tính ATPase, có khả năng tự liên kết thuận nghịch với actin

thành phức Miozin-actin.

Actin

• Actin có 374 axit amin, chỉ gồm một chuỗi

polypeptit có cấu trúc bậc 3 (G-actin)

• G-actin chứa 1 phân tử ATP và 1 ion Ca+2

• G-actin tự trùng hợp thành F-actin, khi đó các sợi được cuộn lại thành xoắn kép chứa 13

monome (G-actin)/1 vòng xoắn/1 sợi.

F là cấu trúc bậc bốn của actin

Sự co cơ diễn ra do sự trượt giữa các sợi mảnh Actin với sợi to Miosin

• Protein cơ thịt cá cũng giống cơ thịt động vật máu nóng, chỉ khác một số điểm sau:

• + Protein mô liên kết thấp hơn thịt: chiếm 3-10% tổng protein.

• + Nhiệt độ gelatin hóa colagen cá thấp

protease hơn miozin thịt động vật máu nóng.

• + Hiện tượng cứng và chín của thịt cá xảy

ra nhanh hơn.

• Cấu trúc vi mô của các sợi tơ cơ hoàn toàn biến mất ở ảnh đầu tiên, trong khi đó chúng vẫn

nguyên ở ảnh thứ hai Điều này giải thích bởi

việc thêm muối vào hỗn hợp làm các protein của

tơ cơ hoà tan vào nước.

• Đồng thời, các myosin trong dung dịch liên kết với các sợi actin để tạo nên các phân tử lớn

actomyosin

• Myosin + actin cho muối actomyosin

Cả hai loại myosin và actomyosin đều đóng vai trò chủ đạo trong việc

hình thành hệ gel của surimi và tạo nên các tính chất tương ứng với đặc tính

của hệ gel Vậy điều kiện bắt buộc của quá trình

tạo gel là cho muối, mục đích:

+ Hòa tan phân tán đều protein tơ cơ + Tạo actomysin là cơ chất của quá trình tạo gel (tăng khả năng tạo gel).

Chả cá

Xúc xích cá

ISOLATED SOYBEAN PROTEIN(ISP)

1-Giới thiệu

- Protein đậu tương chiết ly hoặc sản phẩm chiết ly từ protein cũng chỉ là một cách gọi của ISP Chúng coi là những sản phẩm thương mại của protein đậu tương Chúng có chứa hơn 90% protein ở độ ẩm bình thường.

- Sản phẩm đã được biết đến và ứng dụng trong sản

xuất từ trước chiến tranh thế giới thứ II cho công

nghiệp sản xuất giấy bởi nó làm nên lớp keo phủ bên ngoài Nhưng ngày nay chúng sản xuất với mục đích công nghiệp thực phẩm.

Nguyên tắc rất đơn giản ban đầu bột đậu đã tách béo đem hoà tan vào trong nước,dung môi

phân cực này có nhiệm vụ phân tách phần

dung dịch và phần chất c n ngay lập tức ặ

protein bị làm tủa phân tách sau đó đem sấy

phun Có sự khác biệt rõ ràng trong sản phẩm ISP dùng trong công nghệ thực phẩm và cho

mục đích công nghiệp là chú ý sự mất mát tính chất hoá học nhỏ, yêu cầu phải giữ nguyên lư ợng protein trong nguyên liệu ban đầu.

Khi yêu cầu về sản phẩm tinh sạch protein ngày càng

cao ,ISP là chất không màu ,vị ,không sắc,loại đi hoàn toàn các yếu tố không mang giá trị dinh dưỡng, đặc bịêt không chứa chất béo Ngoài ra chúng có khả

năng tạo hình khối cao,độ nhớt đặc biệt là tạo nhũ tư

ơng Chính vỡ vậy giá thành của ISP , SPC cao hơn rất nhiều so với bột đậu tương chưa qua xử lý thậm

chí cao hơn từ 5-7 lần bởi và lượng protein trong

chúng cao hơn gấp 3 lần

trong nước và một số tính chất bất hoạt.

Sau đó đem sấy phun để thu được sản phẩm ở dạng bột ở dạng này

sản phẩm có thể sử dụng tiện ích nhất

• 3.1Nguyên liệu ban đầu

• Các loại đậu tương có hàm lượng protein cao đều được

sử dụng như: đậu tương thô tách vỏ, tách béo Các loại bột đã qua tách béo hoặc vụn nhỏ dạng mịn sau chiết tách dầu Mặc dù tỷ lệ

protein trích ly ở bột cao hơn các nguyên liệu thô

khác bởi nó cho phép lọc tách thu sản phẩm nhanh và tối ưu nhất Bởi quá trình chiết ly là gián đoạn,kích thước phân tử không ảnh hưởng đến sản lượng tạo thành nếu ta thực hiện trong thời gian không quá 30 phút

3.2 Chiết ly protein.

• Nguyên liệu được khuấy trộn cùng với H20 trong thùng lớn Trong đó có bổ xung một lượng nhỏ một trong các chất sau

NaOH.Ca(OH)2,NH3 các thành phần trên có mang lại pH

trung tính cho phản ứng Dưới tất cả các điều kiện trên sẽ có một lượng lớn protein đi vào dung dịch trong khi đường và các chất hoà tan khác không hề bị hoà tan

điều kiện cho phản ứng Maillard kết quả là màu của sản phẩm

sẽ xẫm màu, kèm theo đó là một lượng lớn acidamin và đường

bị mất làm giảm giá trị cảm quan,giá trị dinh dưỡng của sản

phẩm

• Hơn nữa trong chiết ly kiềm quá cao protein tủa sẽ có mang một lượng nước khá lớn,nó không tốt cho quá trình sấy và tạo sản phẩm Vậy nên trong thực nghiệm rất ít khi dùng khoảng pH=7.5-9.

• Một số phản ứng hoá học của kiềm và amino acid kéo theo sự

tham gia của hàng loạt các hạt nhỏ Việc này dẫn đến thay đổi cấu trúc aminoacid cystine tạo thành dehydroalanine Gây mất

không chỉ một lượng lớn amonoacid mà còn sinh độc tố có tên gọi là lysinoalanine

• B- Thời gian chiết ly

• Yếu tố gây đầy hơi ở đậu tư

ơng chính là các hợp chất nito Lượng nitơ có thể được chiết ly hoàn toàn bằng cách

sử dụng Ca(OH)2 Lượng nitrogen chiết ly được tăng

đều đặn trong 30’ đầu

tiên,sau đó giữ nguyên

không đổi sau 45’ Vậy nên

để đảm bảo toàn bộ lượng protein có thể thu được ta nên để thời gian chiết ly là 1h

• E- Quá trình khuấy trộn.

• Trong bất kỳ một quá trình chiết ly nào khuấy trộn càng cao thì

tỷ lệ hoà tan protein càng lớn Tuy nhiên thực nghiệm lại cho thấy rằng khuấy càng mạnh là nguyên nhân phần lớn các hạt bị phá vỡ do vậy khiến cho công việc tách khó hơn nhiều vậy nên thời gian chiết tách nên khuấy trộn một cách liên tục nhưng giữ tốc độ vừa phải không quá cao

3.3 Quá trỡnh phân tách lỏng rắn sau chiết ly

• Dịch chiết ly có chứa một lượng lớn các hạt mịn của bột trên quy mô công nghiệp có thể tiến hành theo các bước sau:

• Sàng( sàng rung, sàng quay hoặc các thiết bị tương tự như

vậy) để tách toàn bộ các chất rắn sau khi lọc ly tâm Sau đó chất rắn ẩm có thể bị loại đi như trong cách chiết

• Tất cả các bước trên tiến hành trong một bước sử dung thiết bị

ly tâm có tên là’decanter centrifuges’ Dưới đây là một sơ đồ

đơn giản nhất cho quá trình chiết tách rắn lỏng

Sơ đồ sản xuất ISP sử dụng decanter cenfuge

3.3.-Xử lý chiết ly

• Dịch lọc chiết ly loại đi ngay các chất không tinh sạch,nó sẽ làm cho sản phẩm thực sự cải thiện màu sắc.mùi vị và giá trị dinh dưỡng Quá trình xử lý chiết ly bao gồm:

• Ion hoá để loại đi phytate

• Giảm lượng chất khô

• Xử lý với cacbon hoạt tính để loại phenolic hoặc loại đi các chất có khối lượng phân tử thấp…

• Đây là những cách được biết đến khá nhiều về nguyên tắc như

ng các nhà sản xuất luôn có những cách lam riêng mang lại

đặc trưng cho sản phẩm đôi khi sử dụng cả màng lọc…

• 3.4 Làm tủa

• Sau tất cả các bước tiến hành ở trên protein làm tủa ra khỏi

dung dịch chiết ly bằng cách đem hạ thấp pH xuống tới điểm

đẳng điện Các loại acid hay dùng và nhiệt độ của quá trình kết bông này hầu như không ảnh hưởng đến sản lượng và độ tinh sạch của sản phẩm

• 3.5-Phân tách và xử lý kết bông

• Protein sau kết bông sẽ phân tách khỏi bằng lọc trong hay li tâm Tuy nhiên máy li tâm là thiết bị thông dụng nhất và phù hợp cho sản xuất liên tục

• Đây là bước quan trọng nhất để thu được protein có độ tinh

sạch và chất lượng tốt

• 3.6 Nghiền và thành phẩm

• Xử lý nhiệt sau đó tiến hành sấy phun, đóng gói và tiến hành hoàn thiện sản phẩm

Tµi liÖu tham kh¶o

1 Lª Ngäc Tó,La V n Chø, Æng ThÞ Thu,NguyÔn ThÞ ă Đ

ThÞnh Ho¸ sinh c«ng nghiÖp.Nhµ xuÊt b¶n khoa häc kü …thuËt Hµ Néi n m 2005ă

2 Lª Ngäc Tó, Æng ThÞ Thu,NguyÔn ThÞ ThÞnh Ho¸ häc thùc ĐphÈm Nhµ xuÊt b¶n khoa häc kü thuËt Hµ Néi n¨m 2003

3 New protein food in human healthy, nutrition,prevention.t¸c gi¶ Fred H.Steinke Nhµ xuÊt b¶n khoa häc Ph¸p n m 1991ă