Enzyme

ENZYME LỜI MỞ ĐẦU TỔNG QUAN VỀ ENZYME: 2 Giới thiệu enzyme hệ enzyme: .2 1.1 Định nghĩa: 1.2 Thành phần cấu tạo enzyme: 1.3 Trung tâm hoạt động enzyme: 1.4 Tính đặc hiệu enzyme: .5 1.5 Cơ chất tác dụng enzyme: 1.6 Ứng dụng: 1.7 Phân loại: .8 Phương pháp thu nhận tinh enzyme: 10 GIỚI THIỆU ENZYME TRONG CÁ: 12 Hư hỏng enzyme có cá: 12 Sự phân giải protein: 13 2.1 Các enzyme cathepsin: 13 2.2 Các enzyme calpain: 13 2.3 Các enzyme collagenase: 13 2.4 Giới thiệu enzyme transglutaminaza (TGaza): 14 Sự phân cắt TMAO: 16 Trong sản xuất đồ hộp: 19 Trong sản xuất nước mắm: 20 Các hệ enzyme sản xuất nước mắm: gồm hệ enzyme lớn 20 Quá trình sản xuất nước mắm xảy theo pha: 21 Nhân tố ảnh hưởng đến trình chế biến nước mắm: 22 Các phương pháp chế biến nước mắm: 24 Có phương pháp chế biến chượp cổ truyền 25 26 Sơ đồ 3: Qui trình chế biến nước mắm phương pháp vi sinh vật 27 Phương pháp rút ngắn thời gian chế biến: 30 GIỚI THIỆU ENZYME TRONG THỊT: 30 Công nghệ chế biến thịt: 30 Enzyme Papain: 31 Enzyme bromelain: 32 Hệ enzyme protrase: 36 KẾT LUẬN: 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 38 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ Công nghệ sinh học, chế phẩm enzyme sản xuất ngày nhiều sử dụng hầu hết lĩnh vực như: chế biến thực phẩm, nông nghiệp, chăn nuôi, y tế… Hàng năm, lượng enzyme sản xuất giới đạt khoảng 300.000 với giá trị 500 triệu USD, phân phối lĩnh vực khác Khoảng 75% chế phẩm enzyme thủy phân sử dụng cho việc thủy phân chất tự nhiên Protease enzyme sử dụng nhiều số ngành sản xuất như: chế biến thực phẩm (đông tụ sữa làm fomat, làm mềm thịt, bổ sung để làm tăng chất lượng sản phẩm sản xuất bia, xử lý phế phụ phẩm chế biến thực phẩm…), sản xuất chất tẩy rửa, thuộc da, y tế, nông nghiệp… TỔNG QUAN VỀ ENZYME: Giới thiệu enzyme hệ enzyme: 1.1 Định nghĩa: Trong phản ứng hóa học, ta cho thêm vào phản ứng chất phản ứng xảy với tốc độ tăng hàng chục lần Chất cho thêm vào gọi chất xúc tác Trong phản ứng sinh học (các phản ứng xảy thể sinh vật) có chất làm tăng phản ứng, chất gọi enzyme Enzyme thể sinh vật sinh tổng hợp nên tham gia phản ứng hóa học thể Enzyme chất hữu cơ, chất xúc tác hóa học thường chất vô Sau này, nhà khoa học xác định chúng protein Như enzyme protein có khả tham gia xúc tác phản ứng hóa học thể Ưu điểm enzyme tham gia phản ứng sinh hóa tóm tắt sau: - Enzyme tham gia hàng loạt phản ứng chuỗi phản ứng sinh hóa để giải phóng hoàn toàn lượng hóa học có vật chất - Enzyme tham gia phản ứng độc lập nhờ khả chuyển hóa - Enzyme tạo phản ứng dây chuyền Khi sản phẩm phản ứng cao đầu nguyên liệu hay chất cho phản ứng - Trong phản ứng enzyme, tiêu hao lượng thường - Enzyme luôn tổng hợp tế bào sinh vật Số lượng enzyme tổng hợp lớn luôn tương ứng với số lượng phản ứng xảy thể Các phản ứng xảy thể luôn có tham gia xúc tác enzyme - Có nhiều enzyme không bị sau phản ứng Enzyme học khoa học nghiên cứu chất xúc tác sinh học có chất protein Hay nói cách khác, enzyme học khoa học nghiên cứu tính chất chung, điều kiện, chế tác dụng tính đặc hiệu enzyme 1.2 Thành phần cấu tạo enzyme: Enzyme protein có phân tử lượng từ 20.000 đến 1.000.000 dalton (có kích thước nhỏ Ribonuclease 12.700 dalton) Enzyme cấu tạo từ L – α – axitamin kết hợp với liên kết peptit Dưới tác dụng peptithydrolase, axit kiềm enzyme bị thủy phân hoàn toàn tạo thành L – α – axitamin Trong nhiều truờng hợp axit amin thu thành phần khác, người ta chia thành hai nhóm:  Nhóm enzyme đơn cấu tử (enzym đơn giản): enzyme cấu tạo thành phần hóa học protein  Nhóm enzyme đa cấu tử (enzym phức tạp): enzyme có hai thành phần: - Phần protein gọi feron hay apoenzyme Apoenzyme thường định tính đặc hiệu cao enzyme làm tăng hoạt tính xúc tác coenzyme - Phần protein gọi nhóm ngoại “agon”: ion kim loại, vitamin, glutation dạng khử, nucleotide dẫn xuất este phosphat monosacaride, Trường hợp nhóm ngoại tách khỏi phần “apoenzyme” (khi cho thẩm tích qua màng bán thấm) tồn độc lập agon có tên riêng coenzyme Phần agon định kiểu phản ứng mà enzyme xúc tác, trực tiếp tham gia phản ứng làm tăng độ bền apoenzyme yếu tố gây biến tính Đa số enzyme thuộc loại enzyme đa cấu tử Hiện người ta xác định phần lớn enzyme tế bào protein có cấu trúc bậc bốn Ở điều kiện xác định, phân tử chúng phân ly thuận nghịch tạo thành phần đơn vị (protome), hoạt độ enzyme bị giảm bị hoàn toàn Ở điều kiện thích hợp phần đơn vị lại kết hợp lại với hoạt độ xúc tác enzyme phục hồi 1.3 Trung tâm hoạt động enzyme: Trong trình xúc tác, phần nhỏ phân tử enzyme tham gia kết hợp đặc hiệu với chất, phần gọi trung tâm hoạt động enzyme Trung tâm enzyme tạo nên số axit amin đảm trách Các axit amin khác protein không tham gia gắn với chất mà làm nhiệm vụ khung cấu trúc không gian khung 1.4 Tính đặc hiệu enzyme: Tính đặc hiệu cao enzyme khác biệt chủ yếu enzyme với chất xúc tác khác Mỗi enzyme có khả xúc tác cho chuyển hóa hay số chất định theo kiểu phản ứng định Sự tác dụng có tính lựa chọn cao gọi tính đặc hiệu tính chuyên hóa enzyme 1.5 Cơ chất tác dụng enzyme: Trong phản ứng có xúc tác enzyme, nhờ tạo thành phức hợp trung gian enzyme chất mà chất hoạt hóa Khi chất kết hợp vào enzyme, kết cực hóa, chuyển dịch electron biến dạng liên kết tham gia trực tiếp vào phản ứng dẫn tới làm thay đổi động năng, kết làm cho phân tử chất trở nên hoạt động hơn, nhờ tham gia phản ứng dễ dàng Năng lượng hoạt hóa có xúc tác enzyme nhỏ nhiều so với trường hợp xúc tác mà nhỏ so với trường hợp có chất xúc tác thông thường Ví dụ, phản ứng phân hủy H2O2 thành H2O O2 chất xúc tác lượng hoạt hóa 18 Kcal/mol, có chất xúc tác platin lượng hoạt hóa 11,7 Kcal/mol, có enzyme catalase xúc tác lượng hoạt hóa 5,5 Kcal/mol Sự tạo thành phức hợp enzyme chất biến đổi phức hợp thành sản phẩm, giải phóng enzyme tự thường trải qua ba giai đoạn theo sơ đồ sau: E + S → ES → P + E Trong E enzyme, S chất (Substrate), ES phức hợp enzyme - chất, P sản phẩm (Product) - Giai đoạn thứ nhất: enzyme kết hợp với chất liên kết yếu tạo thành phức hợp enzyme - chất (ES) không bền, phản ứng xảy nhanh đòi hỏi lượng hoạt hóa thấp; - Giai đoạn thứ hai: xảy biến đổi chất dẫn tới kéo căng phá vỡ liên kết đồng hóa trị tham gia phản ứng; - Giai đoạn thứ ba: tạo thành sản phẩm, enzyme giải phóng dạng tự Các loại liên kết chủ yếu tạo thành E S phức hợp ES tương tác: - Tương tác tĩnh điện (liên kết ion, liên kết muối, cầu muối, cặp ion): Liên kết tạo thành nhóm tích điện chất (S) với nhóm tích điện trai sdaaus phân tử enzym (E) - Liên kết hydro: Liên kết tạo thành theo kiểu A – H…B, hydro kết hợp với A liên kết cộng hóa trị, đồng thời tạo liên kết yếu với B Liên kết tạo thành khoảng cách A B 3A0 - Tương tác VanderWaals: Tương tác yếu tương tác tĩnh điện liên kết hydro Tương tác thể rõ nhiều nguyên tử chất đồng thời tiếp cận với nhiều nguyên tử enzym Nó xảy có ăn khớp cấu trúc không gian chất enzym Mỗi loại liên kết đòi hỏi điều kiện khác chịu ảnh hưởng khác có nước 1.6 Ứng dụng: Hiện nay, việc sản xuất chế phẩm enzyme loại phát triển mạnh mẽ qui mô công nghiệp Thực tế có hàng nghìn chế phẩm enzyme bán thị trường giới, chế phẩm khai thác tinh chế có mức độ tinh khiết theo tiêu chuẩn công nghiệp ứng dụng Các chế phẩm enzyme phổ biến amylase, protease, catalase, cellulase, lipase, glucoseoxydase… Chế phẩm enzyme không ứng dụng y học mà ứng dụng nhiều lãnh vực công nghiệp khác nhau, nông nghiệp, hóa học… "ý nghĩa việc sử dụng enzyme lĩnh vực thực tế không so với ý nghĩa việc sử dụng lượng nguyên tử" Ứng dụng y dược Enzyme có vị trí quan trọng y học Đặc biệt phương pháp định lượng định tính enzyme hóa học lâm sàng phòng thí nghiệm chẩn đoán Do đó, y học xuất lĩnh vực gọi chẩn đoán enzyme, có nhiệm vụ: - Phân tích xác định nồng độ chất glucose, ure, cholesterol… với hổ trợ enzyme - Xác định hoạt tính xúc tác enzyme mẫu sinh vật - Xác định nồng độ chất với hổ trợ thuốc thử enzyme đánh dấu Dùng enzyme để định lượng chất, phục vụ công việc xét nghiệm chẩn đoán bệnh, ví dụ dùng để kiểm tra glucose nước tiểu, urease để định lượng ure… Dùng enzyme làm thuốc ví dụ protease làm thuốc tắc nghẽn tim mạch, tiêu mủ vết thương, làm thông đường hô hấp, chống viêm, làm thuốc tăng tiêu hóa protein, thành phần loại thuốc dùng da liễu mỹ phẩm… Trong y học protease dùng để sản xuất môi trường dinh dưỡng để nuôi cấy vi sinh vật sản xuất kháng sinh, chất kháng độc…Ngoài người ta dùng enzyme protease để cô đặc tinh chế huyết kháng độc để chửa bệnh Amylase sử dụng phối hợp với coenzyme A, cytocrom C, ATP, carboxylase để chế thuốc điều trị bệnh tim mạch, bệnh thần kinh, phối hợp với enzyme thủy phân để chữa bệnh thiếu enzyme tiêu hóa a Ứng dụng hóa học: Cho đến nay, việc ứng dụng enzyme hóa học enzyme có cảm ứng cao nhiệt độ, pH thay đổi khác môi trường Một ứng dụng chế phẩm enzyme đáng ý thời gian gần dùng chất mang để gắn phức enzyme xúc tác cho phản ứng nhiều bước Ví dụ tổng hợp glutathion, acid béo, alcaloid, sản xuất hormone…Cũng cách tạo phức, người ta gắn vi sinh vật để sử dụng công nghệ xử lý nước thải, sản xuất alcohol, amino axit… Trong nghiên cứu cấu trúc hóa học, người ta sử dụng enzyme, ví dụ dùng protease để nghiên cứu cấu trúc protein, dùng endonuclease để nghiên cứu cấu trúc nucleic acid … Dùng làm thuốc thử hóa phân tích b Ứng dụng nông nghiệp: Việc sử dụng enzyme công nghiệp đa dạng, phong phú đạt nhiều kết to lớn Ví dụ: - Dùng protease lĩnh vực: công nghiệp thịt, công nghiệp chế biến cá, công nghiệp chế biến sữa, công nghiệp bánh mì, bánh kẹo, công nghiệp bia, công nghiệp sản xuất sữa khô bột trứng, công nghiệp hương phẩm mỹ phẩm, công nghiệp dệt, công nghiệp da, công nghiệp phim ảnh, công nghiệp y học… - Với amylase dùng sản xuất bánh mì, công nghiệp bánh kẹo, công nghiệp rượu, sản xuất bia, sản xuất mật,glucose, sản xuất sản phẩm rau, chế biến thức ăn cho trẻ con, sản xuất mặt hàng từ quả, sản xuất nước ngọt, công nghiệp dệt, công nghiệp giấy… 1.7 Phân loại: Dựa vào tính đặc hiệu phản ứng enzyme, Hội hóa sinh quốc tế (IUB) thống phân loại enzyme thành sáu lớp, đánh số từ đến Các số thứ tự cố định cho lớp a Oxydoreductase: Các enzyme xúc tác cho phản ứng oxy hóa - khử, gồm nhóm enzyme: dehydrogenase, reductase, oxydase, oxygenase, peroxydase, catalase,… Trong phản ứng chúng xúc tác xảy ta vận chuyển hydrogen, chuyển electron, oxy hóa oxy phân tử, hydrogen peroxide chất oxy hóa khác b Transferase: Các enzyme xúc tác cho phản ứng chuyển gốc, chuyển nhóm hóa học từ chất sang chất khác Ví dụ, enzym acyltransferase, glucosyltransferase, aminotransferase, phosphattransferase, cacboxytransferase c Hydrolase: Các enzyme xúc tác cho phản ứng thủy phân hợp chất hữu như: amylase, protease, peptidase, lipase d Lyase: Các enzyme xúc tác cho phản ứng phân cắt nhóm khỏi hợp chất mà không cần nước, loại nước phân tử tạo thành nối đôi, kết hợp nước vào nối đôi Ví dụ, hydratase, aldolase, decarboxylase e Isomerase: Các enzyme xúc tác cho phản ứng biến đổi lẫn loại đồng phân hóa hình học, quang học (izomerase) chuyển vị nội phân (mutase) Ví dụ, phospho-glyxerat mutase, glucosophosphate isomerase (chuyển hóa aldose thành xetose) f Ligase (synthetase) Các enzyme xúc tác cho phản ứng tổng hợp chất hữu nhờ lượng từ hợp chất cao Ví dụ, glutamin synthetase… Mỗi lớp lại chia thành nhiều tổ Mỗi tổ lại chia thành nhiều nhóm Do đó, bảng phân loại đứng trước tên enzym thường có bốn số: + Số thứ lớp + Số thứ hai tổ + Số thứ ba nhóm + Số thứ tư rõ số bậc thứ tự enzyme Ví dụ, enzyme xúc tác cho phản ứng: Ethanol + NAD+ → acetaldehyde + NADH + H+ Có tên gọi alcohol dehydrogenase (ADH), tên quốc tế theo khóa phân loại là: Alcohol: NAD oxydoreductase (EC 1.1.1.1), đó: - Mã số biểu thị tên lớp enzyme oxydoreductase (lớp 1) - Mã số thứ hai biểu thị tổ 1: tác dụng lên nhóm CH - OH chất cho - Mã số thứ ba biểu thị nhóm 1: chất nhận NAD hay NADP - Mã số cuối số thứ tự enzyme Sau tên enzyme số theo danh sách enzyme tiểu ban enzyme đề (enzyme commission, EC) Phương pháp thu nhận tinh enzyme: Enzyme có tất thể động vật, thực vật vi sinh vật Một số nguyên liệu thường dùng làm nguồn nguyên liệu để tách enzyme như: a Nguồn thực vật: Enzyme hay có mặt quan dự trữ hạt, củ, quả, Cơ quan dự trữ giàu chất nhiều enzyme chuyển hóa chất - Hạt thầu dầu (tách lipase)  Nhược điểm: thịt cá nên enzyme khó ngấm vào phương pháp đập dập, protein mặt dễ bị biến tính tiếp xúc với dung dịch có nồng độ muối cao Như vậy, để tăng diện tích tiếp xúc sử dụng phương pháp đập dập kết hợp với đánh khuấy chượp tốt e Bản thân nguyên liệu: Những loài cá khác nhau, thành phần hóa học cấu trúc khác nhau, hệ enzyme cá tạo loại nước mắm có chất lượng khác Cá tươi chế biến chất lượng tốt cá ươn Loại cá có kết cấu thịt lỏng lẻo, mềm mại, vảy dễ chế biến loại cá cứng, chắc, nhiều vảy Nếu cá có nhiều mỡ nước mắm có mùi ôi khét khó chịu, mùi chua (do thủy phân chất béo thành acid béo glycerid) khét oxy hóa chất béo Những loài cá khác nhau, thành phần hóa học cấu trúc khác nhau, hệ enzyme cá tạo loại nước mắm có chất lượng khác Cá tươi chế biến chất lượng tốt cá ươn Loại cá có kết cấu thịt lỏng lẻo, mềm mại, vảy dễ chế biến loại cá cứng, chắc, nhiều vảy Nếu cá có nhiều mỡ nước mắm có mùi ôi khét khó chịu, mùi chua (do thủy phân chất béo thành acid béo glycerid) khét oxy hóa chất béo Các phương pháp chế biến nước mắm: a Phương pháp chế biến nước mắm cổ truyền:  Nguyên lý: Sử dụng enzyme protease có sẵn trong nguyên liệu cá ban đầu (do vi sinh vật ruột cá mang cá), thủy phân protein cá thành axit amin Có phương pháp chế biến chượp cổ truyền * Phương pháp đánh khuấy: - Cho muối nhiều lần, - Cho nước lã, - Đánh khuấy liên tục * Phương pháp gài nén: - Cho muối lần nhiều lần, - Không cho nước lã, - Gài nén không đánh khuấy * Phương pháp hỗn hợp: - Kết hợp phương pháp gài nén đánh khuấy, - Lúc đầu thực phương pháp gài nén, - Sau thực phương pháp đánh khuấy  Phương pháp: Sơ đồ 2: quy trình chế biến nước mắm phương pháp cổ truyền  Ưu điểm: nước mắm có hương vị thơm ngon đặc trưng, không gây hại cho sức khỏe  Nhược điểm: thời gian lên men dài, có độ đạm thấp (khoảng 30 độ) b Chế biến nước mắm sử dụng protease vi sinh vật: Nhằm khắc phục thời gian sản xuất nước mắm cổ điển dài (khoảng tháng), phương pháp 1-1,5 tháng Sử dụng hệ enzym protease nấm mốc Aspergilus oryzea để thủy phân protein thịt cá thành acid amin điều kiện nhiệt độ môi trường thích hợp  Nguyên lý: Trên sở sản xuất nước mắm dân gian, dùng enzyme ruột, mang cá Đồng thời bổ sung thêm enzyme từ vi sinh vật bên nhằm tăng enzyme tổng số Các chế phẩm enzyme sản xuất từ vi khuẩn Bacillus subtilis, nấm mốc Asp Orzyzae dạng bột, dạng lỏng  Phương pháp: Sơ đồ 3: Qui trình chế biến nước mắm phương pháp vi sinh vật * Xử lý: cá phải rửa bùn, đất, tạp chất, cá to phải cắt nhỏ * Thủy phân:  Mốc: yêu cầu tốc độ sinh trưởng phát triển nhanh, hình thái khuẩn ty to mập, tốt sau ngày nhiệt độ độ ẩm thích hợp Tỉ lệ mốc cá từ – % tính theo chế phẩm mốc thô cá xay nhỏ trộn với mốc  Nước: cho vào – 10% để vừa đủ ngấm mốc, giúp men hoạt động tốt, nhiệt độ thủy phân 37 – 41oC, thời gian 10–15 ngày chượp chín  Muối: sử dụng muối có tinh thể nhỏ, màu sáng, độ trắng cao, không vón cục, không bị chát, lượng muối cho vào 4-6% so với khối lượng cá  Lọc: nước lọc nước rửa bã 30% so với khối lượng cá  Đun sôi: nhỏ lửa có tàc dụng khử mùi, vi sinh vật, chất bẩn  Thêm muối vào để đạt đến độ mặn nước chấm  Ưu điểm:  Thiết bị đơn giản, dễ chế tạo, giá thiết bị không cao, phù hợp điều kiện sản xuất địa phương, vốn đầu tư ban đầu không lớn Không cần sử dụng thiết bị chịu axit, chịu kiềm, chịu áp suất nhiệt độ cao  Không độc hại với công nhân môi trưòng không sử dụng hóa chất  Điều kiện sản xuất nhẹ nhàng, ôn hòa: nhiệt độ khoảng 30 – 45oC, pH trung tính (hay acid yếu hay kiềm yếu), áp suất thường  Không tổn hao acid amin trình sản xuất  Nhược điểm:  Hiệu suất thủy phân không cao  Thời gian quy trình sản xuất kéo dài phương pháp hóa giải, cần thêm công đoạn nuôi mốc giống cho trình thủy phân c Phương pháp cho muối nhiều đợt thêm H2O: Phương pháp cho muối nhiều đợt làm cho protease không bị ức chế nồng độ NaCl cao từ đầu, nồng độ muối thấp, trình thủy phân xảy với tốc độ cao Người ta cho thêm nước vào khối cá muối ướp, tác dụng làm khối cá mềm, loãng ra, dễ dàng thủy phân Tỉ lệ nước – muối thường theo bảng sau: Bảng 2: Tỉ lệ nước, muối ướp cá Loại cá Cá (kg) Nước (lit) NaCl (kg) Cá to 20cm 100 20 – 30 36 – 39 Cá vừa 8cm 100 15 – 25 35 – 36 Cá nhỏ – 5cm 100 10 – 20 30 – 35  Ướp muối đợt 1: làm cho nồng độ muối chung giảm đi, khối cá loãng tạo điều kiện thích hợp cho thủy phân protit cá enzyme vi sinh vật  Ướp muối đợt 2, 3: Sự cho muối lần 2, thời gian quan trọng, định chất lượng nước mắm thành phẩm Toàn thời gian cho muối đợt đến 15 – 25 ngày (mùa hè); 20 – 30 ngày (mùa đông) Cá ướp muối, phơi nắng, khuấy luôn, với nhiệt độ ấm, thủy phân nhanh  Cơ sở khoa học phương pháp là:  Sự cho nước thêm vào chượp: tác dụng làm loãng nồng độ muối, làm loãng chượp tạo điều kiện cho enzyme hoạt động tốt  Cho muối nhiều đợt: mục đích cho muối để khống chế kìm hãm hoạt động vi sinh vật gây thối Nhưng cho tất lượng muối cần cho sản xuất nước mắm vào lúc nồng độ muối cao từ đầu ức chế hoạt động enzyme protease  Enzyme hoạt động tốt muối hay muối lạt, mặt khác với nồng độ muối cao thịt cá lại khó thủy phân, làm chậm tốc độ thủy phân protit cá  Nhược điểm: cho nước dễ tạo điều kiện xâm nhập, hoạt động vi sinh vật gây thối Cần theo dõi sát trình sản xuất tượng bất thường, tạo mùi vị xấu… để bổ sung kịp thời NaCl ngăn chặn hư hỏng chượp cá Phương pháp rút ngắn thời gian chế biến: Có phương pháp rút ngắn thời gian chế biến nước mắm: Tạo điều kiện tối ưu Sử dụng enzym từ nguồn tự nhiên: (tại lại sử dụng enzyme để rút ngắn thời gian chế biến nước mắm? chế?) - Động vật: nội tạng gia súc có diện nhiều enzym thủy phân protease như: pepsin, tripsin, cathepsin - Thực vật: có vài loại thực vật có enzym protease đu đủ có enzym papain, khóm có enzym bromelin - Vi sinh vật: trình hoạt động sống nhiều hệ enzym sinh từ nấm mốc Aspergillus oryzae, Asp niger * Phương pháp sử dụng - Sử dụng dạng thô: cho nguyên liệu có enzym vào chượp với tỉ lệ định - Sử dụng dạng chiết xuất: chiết enzym từ nguyên liệu thành dạng tinh chế sau cho vào chượp Để rút ngắn thời gian chế biến nước mắm thường người ta đưa biện pháp sau: - Pha với nước mắm có hương vị tốt, sau để thời gian cho ổn định - Kéo rút qua bã chượp tốt, cách cho hiệu đáng kể trích ly hương vị bã chượp làm cho nước mắm ngắn ngày có hương vị thơm ngon - Phân lập vi sinh vật gây hương chượp tốt sau cấy vào nước mắm hương sử dụng vi sinh vật gây hương để sản xuất hương liệu cho hương liệu vào nước mắm hương GIỚI THIỆU ENZYME TRONG THỊT: Công nghệ chế biến thịt: Trong công nghiệp chế biến thịt, enzyme phân giải protein sử dụng việc làm mềm thịt Kết làm cho thịt có độ mềm thích hợp có vị tốt Protease sử dụng để làm mềm thịt tăng hương vị thịt Ngâm thịt vào dinh dưỡng protease pH nhiệt độ xác định- phương pháp phổ biến thuận lợi Thịt thường giữ độ cứng lâu vật chết Để cho thịt có độ mềm cần thiết, thường phải xử lý điều kiện lạnh 0± 20C từ 10 đến 14 ngày Trong điều kiện bảo quản có 14 – 17% số thịt đánh giá thịt loại I Một điều kiện quan để làm xuất chất lượng cần thiết thịt làm phân giải phần protein thịt tác dụng enzyme proteinase Ngày nay, papain enzyme proteolitic nguồn gốc vi khuẩn, nấm, thực vật sử dụng phổ biến xử lý thịt bảo quản chủ yếu phương pháp sau [3]:  Ngâm dung dịch enzyme,  Bôi bột làm mềm thịt có chứa enzyme với mì chính, muối ăn, tinh bột…  Bơm dung dịch enzyme vào mô thịt Ưu điểm việc thuỷ phân protease enzyme bảo toàn vitamin nguyên liệu, không tạo sản phẩm phụ, không làm sẫm màu dịch thuỷ phân Các enzyme papain, bromelin, pepsin protease vi khuẩn từ Aspergillus, Bacillus…., sử dụng làm mềm thịt, hòa tan protein cá,…nói chung thủy phân protease làm tăng khả tiêu hóa protein nên đặc biệt có lợi cho người bị mắc bệnh tiêu hóa làm tính mẫn cảm người sử dụng với protein Thủy phân protein điều kiện thích hợp lúc đầu thu peptid có kích thước nhỏ sau xảy tượng plastein hóa xếp lại peptid gắn thêm acid amin không thay Protease dùng để xử lý, tận dụng phế liệu từ thịt, nguyên liệu có nguồn gốc từ protein (thịt vụn, xương, gelatin…) để tạo sản phẩm có giá trị dịch protein, chất tăng vị, chất cải thiện mùi… Enzyme Papain: Papain protease điển hình ứng dụng nhiều công nghệ chế biến thịt, có đu đủ đu đủ núi Cấu trúc: bao gồm 212 amino acid ổn định cầu nối disulfide Cấu trúc không gian gồm phần rõ rệt với khe Khe chứa vùng hoạt động chứa đựng “bộ ba xúc tác” ví chymotrypsin Bộ xúc tác làm từ amino acid: cystein - 25, histidine - 159 asparagines - 158 Chức năng: Làm đứt liên kết peptit liên quan đến deproton cys-25 his159 Asn-158 giúp định hướng nhóm imido his-159 cho phép deproton diễn Sau cys-25 thực công nucleophitic vào carbon carbonyl mạch peptid Nhóm amino cuối mạch peptit tự acyl-enzyme đồng hóa trị Enzyme bị deacylated phân tử nước, giải thoát carboxy cuối mạch peptid Sử dụng: Ích lợi làm đứt thớ thịt dai sử dụng hàng ngàn năm Nam Mỹ Nó bán thành phần bột làm mềm thịt có sẵn hầu hết siêu thị Enzyme bromelain: a Giới thiệu enzyme bromelain: Bromelain protein-enzyme có nhiều dứa, phát từ kỉ 19 nghiên cứu từ kỉ 20 Ở nước ta nghiên cứu Bromelain năm 1968-1970 Bromelain nhóm protease thực vật có mã số EC-3.4.22.33 thu nhận từ họ Bromeliaceae, đặc biệt từ thân trái dứa Ở phận khác Bromelain có pH tối ưu khác cấu tạo có khác Bromelain có toàn dứa, nhiều Bromelain nhóm endoprotease có khả phân cắt liên kết peptid nội phân tử protein để chuyển phân tử protein thành đoạn nhỏ gọi peptide (Dương Thị Hương Giang, 2005) Thành phần chủ yếu Bromelain có chứa nhóm sulfurhydryl thủy giải protein Khi chiết tách tinh phân đoạn có chứa nhóm sulfhydryl Bromelain thu enzyme thủy phân protein hiệu in vitro b Tính chất vật lý: Murachi cộng năm 1964 nghiên cứu tính chất vật lý enzyme Bromelain trích từ thân dứa thấy sau:  Trọng lượng phân tử: 33200-33500  Hằng số lắng: 2,73 S  Thể tích riêng phần: 0,743 ml/g  Hằng số khuếch tán: 7,77-10 cm.sec  Độ nhớt bên trong: 0,039 dl/gam  Tỷ số ma sát f/fo: 1,26  Điểm đẳng điện pI : 9,55  Sự hấp thụ AL%cm: 20,1a cm c Tính chất hóa học: Bromelain thân protease khác với protease thực vật khác papain, ficin chỗ glycoprotein, phân tử có glycan gồm manose, glucosamine, xylose, fructose (Nguyễn Đức Lượng, 2004) Tùy phương pháp thu nhận phương pháp phân tích, thành phần acid amin bromelain thân thay đổi khác Bromelain thân có thành phần acid amin thay đổi khoảng 321-144 acid amin 283-161 acid amin bromelain Các nghiên cứu ghi nhận, polypeptide Bromelain thân có acid amin đầu –NH2 valine đầu carboxyl glycine; Bromelin quả, acid amin đầu –NH2 alanine d Hoạt tính Bromelain: Thịt dứa có hoạt tính Bromelain kể từ tháng trước chín Trong hoạt tính cao khoảng 20 ngày trước chín Khi trái chín, hoạt tính bromelain giảm xuống không hẳn Một số nghiên cứu cho thấy Bromelain có hoạt tính khác chất khác Nếu chất hemoglobin khả phân giải Bromelain mạnh papain gấp lần, chất casein khả phân giải hai enzyme tương đương Đối với chất tổng hợp khả phân giải Bromelain yếu papain Bromelain có hoạt tính khác nhau: peptidase, amidase esterase, hoạt tính esterase bromelain papain ficin e Cơ chế tác động: Hầu hết tác giả thừa nhận vai trò nhóm –SH cystein, nhóm imidazole histidine nhóm disulfur hoạt động thủy phân bromelain Nhóm –SH tham gia tạo thành acyl-thioester trung gian với nhóm carboxyl chất (nơi liên kết peptide bị cắt) Nhóm imidazole làm chất trung gian nhận gốc acid chuyển cho nhóm anion chất nhận khác Cầu nối S-S có vai trò trì cấu trúc không gian bromelain Casein hemoglobin chất tự nhiên dùng nhiều Đầu tiên, bromelain kết hợp với protein thủy phân sơ cho polypeptide acid amin Protein kết hợp với nhóm –SH enzyme khiến bị ester hóa nhóm imidazole khử ester để giải phóng enzyme, acid amin peptide Ở giai đoạn đầu, Zn2+ quan trọng, chúng kết hợp với nhóm –SH tâm hoạt động hình thành mercaptid phân ly yếu (nhưng khả tạo liên kết phối trí bổ sung với nhóm chức khác phân tử protein amin, carboxyl…) Enzyme –SH +Zn2+ => enzyme-S-Zn + H+ Do nhóm –SH tâm hoạt động bị ester hóa chất, cấu trúc không gian bảo vệ ổn định f Các yếu tố ảnh hưởng: Giống loại chất sinh học khác, bromelain bị ảnh hưởng yếu tố nồng độ chất, nồng độ enzyme, nhiệt độ, pH, ion kim loại, số nhóm chức, phương pháp ly trích, phương pháp tinh - Ảnh hưởng nhiệt độ Nhiệt độ phản ứng xúc tác chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố: thời gian tác động dài nhiệt độ có thay đổi làm ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme, nồng độ enzyme, nồng độ chất, dạng tồn enzyme Bromelain dạng tinh khiết nhạy với nhiệt: 5o C, pH = 4-10, Bromelain có hoạt tính tối đa Casein 24h; 55oC, pH=6 20 phút, hoạt tính giảm 50% Quá trình sấy thăng hoa hoạt tính 27% - Ảnh hưởng pH pH yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác enzyme pH thích hợp bromelain không ổn định mà phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian phản ứng, chất nồng độ chất, độ tinh enzyme, chất dung dịch đệm, có mặt chất tăng hoạt Biên độ pH rộng từ 3-10 pH tối ưu thường nằm khoảng 5-8 tùy chất - Ảnh hưởng ion kim loại Các ion kim loại thường gắn với phân tử protein trung tâm hoạt động, ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác enzyme Vì bromelain thuộc nhóm protease cystein, trung tâm hoạt động có nhóm –SH hoạt chất hoạt hóa cho bromelain Ví dụ: KCN, Thioglycolic Acid, Cystein, Sulfid, Sisulfid, Cianit… Bromelain bị ức chế ion hợp chất có lực mạnh nhóm –SH, tác nhân oxi hóa, halogen hóa, ankyl hóa như: Iodoacetate, bromoacetate, clo acetophenol, H2O2, methyl bromur Các ion kim loại như: Fe, Cu, Ag, Sb, Zn có xúc tác làm ổn định cấu trúc phân tử bromelain Hệ enzyme protrase: Protease (peptit – hidrolase 3.4) tên gọi chung cho nhóm enzyme xúc tác trình thuỷ phân liên kết liên kết peptit (-CO-NH-)n phân tử protein, polypeptit đến sản phẩm cuối axit amin, pepton di-tripepton Ngoài ra, nhiều protease có khả thuỷ phân liên kết este vận chuyển axit amin Các loại protease Protease phân loại dựa đặc điểm riêng chúng cấu tạo trung tâm hoạt động enzyme, chia làm nhóm : - Serine proteases - Threonine proteases - Cysteine proteases - Aspartic acid proteases - Metalloproteases - Glutamic acid proteases Hiên sử dụng nguồn nguyên liệu sinh học để thu nhận protease: mô động vật, mô quan thực vật, tế bào vi sinh vật Protease enzyme sử dụng nhiều số ngành sản xuất như: chế biến thực phẩm (đông tụ sữa làm mát, làm mềm thịt, bổ sung để làm tăng chất lượng sản phẩm sản xuất bia, xử lý phế phụ phẩm chế biến thực phẩm…), sản xuất chất tẩy rửa, thuộc da, y tế, nông nghiệp… Việc sử dụng chế biến làm mềm thịt ứng dụng có tính truyền thống Nhân dân ta từ lâu dùng thơm để nấu canh thịt bò; dùng rau sống chuối chát, vả kết hợp thức ăn nhiều thịt; đu đủ chống táo bón…mà thực chất sử dụng papain, bromelain, fixin Người Nga dùng protease từ hạt đậu tương mầm để làm mềm thịt Ngoài khả phân giải để làm1 mềm thịt, tạo thức ăn dễ tiêu hóa, công nghệ sản xuất loại dịch thủy phân giàu protein áp dụng cách có hiệu tính protease Protease công cụ để chế biến phế liệu công nghiệp thực phẩm thành thức ăn cho người vật nuôi Người ta khai thác tính đông tụ renin, pepsin vào công nghiệp thực phẩm sản xuất phomat Protease phân bố thực vật, động vật, vi sinh vật Tuy nhiên nguồn enzyme vi sinh vật phong phú nhất, có hầu hết vi sinh vật vi khuẩn, nấm mốc xạ khuẩn… Có thể nói vi sinh vật nguồn nguyên liệu thích hợp để sản xuất enzyme quy mô lớn dùng công nghệ đời sống KẾT LUẬN: TÀI LIỆU THAM KHẢO: [...]... thịt dưới tác dụng của enzyme proteinase Ngày nay, papain và các enzyme proteolitic nguồn gốc vi khuẩn, nấm, thực vật được sử dụng phổ biến trong xử lý thịt bảo quản chủ yếu bằng 3 phương pháp sau [3]:  Ngâm trong dung dịch enzyme,  Bôi bột làm mềm thịt có chứa enzyme cùng với mì chính, muối ăn, tinh bột…  Bơm dung dịch enzyme vào mô thịt Ưu điểm của việc thuỷ phân protease bởi enzyme là bảo toàn được... các enzyme bị kiềm hãm - Ngâm dung dịch muối: Kiềm hãm sự tự phân của enzyme và vi khuẩn Các loại enzyme có trong thịt cá có hoạt tính mạnh nhất trong nước muối loãng nhưng ở nồng độ cao chúng sẽ bị kiềm hãm - Nhiệt độ: Trong quá trình ướp muối, nhiệt độ cao sẽ làm cho các loại enzyme và vi khuẩn hoạt động mạnh làm giảm chất lượng của cá Cá sau khi tê cứng dần dần trở lại mềm nhờ sự phân giải của enzyme. .. là các loại acid amin không thay thế Nhờ hệ enzyme có sẵn do hệ vi sinh vật sống trong ruột cá, các protid của cá được thủy phân thành acid amin, peptid Thành phần đạm có trong nước mắm: Đạm toàn phần 13 – 30g/l Đạm formon 12 – 18g/l Đạm NH3 4 – 6g/l Các hệ enzyme trong sản xuất nước mắm: gồm 3 hệ enzyme lớn a Hệ enzyme Metalo-protease (Aminodipeptidase): Hệ enzyme này tồn tại trong nội tạng của cá và... pepton) Hệ enzyme này luôn bị ức chế bởi chuỗi acid amin trong cấu trúc của enzyme Để tháo gỡ chuỗi này phải nhờ đến hoạt động của men cathepsin B nhưng men cathepsin B dễ bị ức chế bởi nồng độ muối cao Vì vậy để men cathepsin B hoạt động được người ta thực hiện phương pháp cho muối nhiều lần Enzyme serin-protease hoạt động mạnh ở pH từ 5–10, mạnh nhất ở pH=9 b Hệ enzyme serin-protease: Điển hình là enzyme. .. tính Đây là yếu tố điều chỉnh tốc độ phản ứng cho enzyme xúc tác, đơn giản nhưng rất hiệu quả b pH: Mỗi hệ enzyme có pH tối thích khác nhau, vì vậy phải xem loại enzyme nào nhiều nhất và đóng vai trò chủ yếu nhất trong quá trình sản xuất nước mắm để tạo pH thích hợp cho enzyme đó hoạt động Qua thực nghiệm cho thấy: pH môi trường tự nhiên từ 5,5–6,5 enzyme trypsin và pepsin hoạt động được, đồng thời... phải có sự tiếp xúc tốt giữa enzyme và cơ chất Các enzyme trong cá tập trung nhiều ở nội tạng, nên để tăng tốc độ thủy phân người ta tìm cách tăng diện tích tiếp xúc giữa enzyme và thịt cá Có thể dùng các biện pháp: - Phương pháp xay nhỏ cá:  Ưu điểm: xay nhỏ cá diện tích tiếp xúc lớn, enzyme phân tán  Nhược điểm: protein dễ bị biến tính do tác dụng cơ học, làm nồng độ enzyme loãng ra - Phương pháp... 100 giờ) do đó có thể thu hoạch hàng trăm lần trong năm - Enzyme vi sinh vật có hoạt tính rất mạnh, vượt xa các sinh vật khác Vì vậy chỉ cần một lượng nhỏ enzyme có thể chuyển hóa một lượng lớn cơ chất - Có thể điều khiển sự tổng hợp enzyme dễ dàng hơn các nguồn nguyên liệu khác để tăng lượng enzyme được tổng hợp hoặc tổng hợp định hướng enzyme - Giá thành thấp vì môi trường nuôi cấy vi sinh vật tương... được tự do acyl -enzyme đồng hóa trị ngay lập tức Enzyme bị deacylated bởi phân tử nước, giải thoát carboxy cuối cùng của mạch peptid Sử dụng: Ích lợi của nó là làm đứt những thớ thịt dai và đã được sử dụng hàng ngàn năm ở Nam Mỹ Nó được bán như là 1 thành phần trong bột làm mềm thịt có sẵn ở hầu hết các siêu thị 3 Enzyme bromelain: a Giới thiệu enzyme bromelain: Bromelain là protein -enzyme có nhiều... còn ở dạng pepton) Hệ enzyme này luôn bị ức chế bởi chuỗi acid amin trong cấu trúc của enzyme Để tháo gỡ chuỗi này phải nhờ đến hoạt động của men cathepsin B nhưng men cathepsin B dễ bị ức chế bởi nồng độ muối cao Vì vậy để men cathepsin B hoạt động được người ta thực hiện phương pháp cho muối nhiều lần Enzyme serin-protease hoạt động mạnh ở pH từ 5–10, mạnh nhất ở pH=9 c Hệ enzyme acid-protease: Có... protein thịt cá thành các acid amin ở điều kiện nhiệt độ và môi trường thích hợp  Nguyên lý: Trên cơ sở sản xuất nước mắm dân gian, dùng enzyme trong ruột, mang cá Đồng thời bổ sung thêm các enzyme từ vi sinh vật bên ngoài nhằm tăng enzyme tổng số Các chế phẩm enzyme sản xuất từ vi khuẩn Bacillus subtilis, nấm mốc Asp Orzyzae dạng bột, dạng lỏng  Phương pháp: Sơ đồ 3: Qui trình chế biến nước mắm ...  Nhóm enzyme đa cấu tử (enzym phức tạp): enzyme có hai thành phần: - Phần protein gọi feron hay apoenzyme Apoenzyme thường định tính đặc hiệu cao enzyme làm tăng hoạt tính xúc tác coenzyme -... hiệu tính chuyên hóa enzyme 1.5 Cơ chất tác dụng enzyme: Trong phản ứng có xúc tác enzyme, nhờ tạo thành phức hợp trung gian enzyme chất mà chất hoạt hóa Khi chất kết hợp vào enzyme, kết cực hóa,... cuối số thứ tự enzyme Sau tên enzyme số theo danh sách enzyme tiểu ban enzyme đề (enzyme commission, EC) Phương pháp thu nhận tinh enzyme: Enzyme có tất thể động vật, thực vật vi sinh vật Một số