Bài giảng chương 4 ứng dụng enzyme trong bảo quản và chế biến thực phẩm

CHƢƠNG IV: ỨNG DỤNG ENZYME TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM MỤC LỤC 1. Công nghệ sinh học protein và enzyme 2. Ứng dụng enzyme trong bảo quản và chế biến thực phẩm 3. Ứng dụng enzyme trong kiểm tra chất lượng thực phẩm  1. Công nghệ sinh học protein và enzyme Các protein và enzyme đã được con người sử dụng từ lâu, nhưng việc thu nhận chúng dễ dàng với số lượng lớn và nhiều chủng loại từng là ước mơ của các nhà khoa học. Trước đây, công nghệ protein và enzyme là phần chủ yếu của kĩ thuật hoá sinh (biochemical engineering). Ngày nay, nó phát triển mạnh, nhất là với sự ra đời của Genomics và Proteomics, với các đặc điểm : – Các phân tử protein có cấu trúc phức tạp nhất, nên để thu các chế phẩm có đầy đủ hoạt tính sinh học đòi hỏi không những các kĩ thuật chiết tách, tinh sạch tốt, mà còn bảo quản được lâu dài. – Nhiều ứng dụng trong trị liệu cho người và các lĩnh vực khác nhau. – Nhiều protein truyền thống được thay thế dần bằng các r-protein. 1.1 PROTEIN 1.1.1 Các bậc cấu trúc Protein là polymer gồm các amino acid nối với nhau bằng cầu nối peptide và hình thành cấu trúc không gian 3 chiều khi ở dạng tự nhiên. Tham gia thành phần cấu tạo protein có 20 loại L-amino acid với các chữ viết tắt gồm ba chữ hoặc với chỉ một chữ. Ví dụ : Lysine (Lys - K), Arginine (Arg - R), Histidine (His - H), Phân tử protein có thể có 4 bậc cấu trúc như sau : – Cấu trúc bậc một: Chuỗi polypeptide mạch thẳng. – Cấu trúc bậc hai : Chuỗi polypeptide mạch thẳng xoắn theo kiểu lò xo (xoắn alpha và beta). – Cấu trúc bậc ba : Chuỗi polypeptide cấu trúc bậc hai cuộn xếp theo kiểu đặc trưng tạo cấu trúc không gian ba chiều phức tạp (dạng sợi, cuộn hay khối cầu). – Cấu trúc bậc bốn : 2 hay nhiều chuỗi polypeptide cấu trúc bậc ba liên kết với nhau. 1.1.2. Sự ổn định và gấp cuộn Khi protein vừa đƣợc tổng hợp xong, nó gấp cuộn thành cấu trúc không gian ba chiều xác định chức năng sinh học, đồng thời ổn định cấu trúc. Trong nhiều năm, các nhà hoá sinh học cho rằng sự cuộn gấp của phân tử protein được xác định tự động bởi cấu trúc bậc một. Nhƣng thực tế cho thấy, trình tự này không đủ đảm bảo cho polypeptide tạo dạng hình có tính đặc hiệu cao để đáp ứng đúng chức năng của nó. Nhóm các protein chaperone giúp các polypeptide gấp cuộn đúng dạng hình không gian ba chiều có đủ hoạt tính sinh học và một số enzyme nhƣ disulfide isomerase giúp tạo cầu nối disulfide. [...]... sản phẩm như cải thiện mùi và vị của sản phẩm Ví dụ: làm trong rượu vang nhờ chủ yếu là pectinase , đây là chỉ tiêu chất lượng quan trọng nhất của rượu vang Với mục đích làm trong rượu các chế phẩm enzyme sử dụng phải có khả năng chịu được nồng độ rượu rừ 10-12% và không chứa các enzyme oxi hóa làm ảnh hưởng đến màu sắc và mùi vị của sản phẩm 2 Ứng dụng enzyme trong bảo quản và chế biến thực phẩm. .. giá trị thương phẩm cao, ứng dụng nhiều trong công nghiệp chế biến các sản phẩm khác c) Enzyme là công cụ trong quá trình chuyển hóa công nghệ: trong các nhà máy chế biến thực phẩm thì enzyme được sử dụng như một công cụ của toàn bộ quá trình chuyển hóa hoặc là toàn bộ quá trình chuyển hóa trong dây chuyền chế biến Nếu thiếu sự có mặt của nó thì quá trình chế biến không thành công Ví dụ: trong sản xuất... Khái quát về enzyme Từ hàng ngàn năm trƣớc đây, loài ngƣời đã sử dụng các enzyme trong chế biến thực phẩm và nƣớc giải khát Năm 1897, E.Buchner thu dịch nấm men nghiền nát và thấy hoạt tính lên men rƣợu của nó Ông gọi chúng là enzyme (tiếng Hi Lạp : en = trong, zyme = nấm men và enzyme có nghĩa trong nấm men) Nhờ có enzyme các phản ứng hoá học được thực hiện trong tế bào sống với sự hoàn hảo trong điều... hơn 1.2.2 Các enzyme và protein cực đoan Việc phát hiện nhiều VSV cực đoan (extremophlies) đã mở ra khả năng thu nhận các enzyme để ứng dụng vào thực tiễn Phần lớn các VSV cực đoan chƣa nuôi đƣợc, nhƣng sử dụng KTDT hứa hẹn sẽ chinh phục đƣợc các enzyme và protein từ các VSV – Các enzyme từ sinh vật chịu nhiệt cao là mục tiêu cần hướng tới trong các quy trình chế biến công nghiệp, vì thực hiện ở nhiệt... d) Enzyme tăng tính chất cảm quan của sản phẩm: Trong chế biến thực phẩm sau khi xáy ra các giai đoạn chuyển hóa chính, thông thường các sản phảm thực phẩm chưa hẳn đã đạt chất lượng cảm quan tối ưu Vì thế chúng có các giai đoạn hoàn thiện sản phẩm , trong giai đoạn này hoặc là tạo nên những điều kiên mới cho các enzyme bản thể có lợi phát huy tác dụng có lợi hoặc bổ sung các enzyme từ ngoài vào để... (reactants) hoặc các sản phẩm ; tăng tính chịu nhiệt của enzyme ; dễ thu hồi sau sử dụng nhờ lọc và li tâm ; các dung môi hữu cơ ngăn chặn các VSV gây nhiễm 1.3 CỐ ĐỊNH ENZYME VÀ TẾ BÀO Các enzyme thƣờng sử dụng trong dung dịch và sau đó không thu hồi đƣợc, mà việc chiết tách chúng rất tốn kém làm giá thành cao Để sử dụng enzyme nhiều lần và hiệu quả hơn, kĩ thuật cố định enzyme hay giữ im (enzyme immobilisation)... nên giá thành thấp – Các enzyme hồn chỉnh đƣợc hình thành trong tế bào nên khơng cần bổ sung các cofactor hay coenzyme nhƣ enzyme tinh chế ngồi tế bào 1 .4 Bốn vai trò chính của enzyme trong công nghiệp thực phẩm: a) Enzyme khắc phục khiếm khuyết tự nhiên của nguyên liệu: Các sản phẩm nông sản có chất lượng về dinh dưỡng, thành phần hóa học, tính chất cảm quan phụ thuộc nhiều vào: giống, loại nông sản,... Mg++, Zn++,…) hoặc coenzyme (phân tử không phải peptid như coenzyme A) hay nhóm prosthetic (như các heme) mới có họat tính Điều này cần tính đến khi chiết tách và tinh sạch enzyme và thường phải có biện pháp bổ sung các nhóm tương ứng để nhận enzyme có hoạt tính Một biện pháp khác là sử dụng enzyme trong tế bào nguyên vẹn Tính đặc hiệu của enzyme gồm 2 dạng : – Đặc hiệu phản ứng chỉ biểu hiện với... giống, loại nông sản, điều kiện canh tác, điều kiện thu hái và vận chuyển, điều kiện bảo quản Do vậy chất lượng sản phẩm được tạo ra từ nguyên liệu dao động rất lớn Trong thực tế nếu chất lượng nguyên liệu quá kém người ta phải điều khiển các phản ứng xúc tác bởi enzyme để tạo nên các thành phần thiếu hụt trong nguyên liệu đưa vào sản xuất • Trong sản xuất bia, nguyên liệu chính là malt đại mạch Để... hòa tan nhờ enzyme pectinase Hoặc sau khi chà sẽ đưa enzyme pectinase vào để phá vỡ màng tế bào thực vật giúp tạo ra các vết nứt trên quả tạo thành rãnh thoát dịch chiết ra ngoài > làm tăng hiệu suất chiết dịch quả b) Enzyme nâng cao giá trị thương phẩm của nguyên liệu: Trong thực tế có rất nhiều các nguyên liệu nông sản có giá trị thương phẩm thấp Sau khi được chuyển hóa bởi tác dụng của enzyme thì . IV: ỨNG DỤNG ENZYME TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM MỤC LỤC 1. Công nghệ sinh học protein và enzyme 2. Ứng dụng enzyme trong bảo quản và chế biến thực phẩm 3. Ứng dụng enzyme trong. là enzyme (tiếng Hi Lạp : en = trong, zyme = nấm men và enzyme có nghĩa trong nấm men). 1.2. ENZYME Nhờ có enzyme các phản ứng hoá học được thực hiện trong tế bào sống với sự hoàn hảo trong. Khái quát về enzyme Từ hàng ngàn năm trƣớc đây, loài ngƣời đã sử dụng các enzyme trong chế biến thực phẩm và nƣớc giải khát. Năm 1897, E.Buchner thu dịch nấm men nghiền nát và thấy hoạt