Enzyme trong công nghệ chế biến thịt cá

Tiểu luận môn ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Đề tài 23: Enzyme công nghệ chế biến thịt cá Giảng viên giảng dạy: Nguyễn Thị Thu Sang DANH SÁCH THÀNH VIÊN MỤC LỤC Lời mở đầu Công nghệ sinh học ngành đầu tư phát triển, kinh tế, công nghệ lẫn thiết bị máy móc Việc liên tục đổi phát triển giúp khám phá nhiều điều mẻ xung quanh sống Nhờ phát mà người tìm cách khác để ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác bao gồm: y học, sinh học, xây dựng, môi trường, thực phẩm công nghệ thực phẩm,… Việc ứng dụng công nghệ sinh học vào sản xuất thực phẩm phát từ lâu người biết nấu rượu, nấu bia, làm nước mắm Nhưng công nghệ sinh học xuất hiện, người ta biết nguyên nhân bên giúp thực phẩm lên men, cải tiến nhờ enzyme từ vi sinh vật nguồn nguyên liệu hay thân thực phẩm Trước đây, ứng dụng enzyme có loại dứa, sung, đu đủ để chế biến thức ăn quy mô gia đình buôn bán nhỏ ngày nay, người ta ứng dụng tiến công nghệ sinh học để ứng dụng vào việc tách chiết enzyme sử dụng thực phẩm với quy mô lớn – quy mô công nghiệp Mặt khác tạo enzyme có hoạt lực cao, chống chịu tốt với điều kiện khắc nghiệt môi trường, rút ngắn thời gian sản xuất, cho nhiều loại sản phẩm thực phẩm với nhiều tính tốt, nhiều người ưa chuộng Bài báo cáo giới thiệu tới bạn đọc số loại enzyme thường sử dụng thực phẩm công nghệ thực phẩm hai dạng dạng nguyên, dạng chế phẩm I.Tổng quan enzyme Enzyme chất xúc tác sinh học cho phản ứng hóa sinh, xảy bên hay bên tế bào Enzyme có đặc điểm hoạt động tốt điều kiện bình thường, pH trung tính, phản ứng xảy nhanh, xác, liều sử dụng ít, số loại có khả chịu nhiệt tốt Chính việc sử dụng enzyme sản xuất giúp tiết kiệm lượng, hạn chế đầu tư thiết bị chịu nhiệt, chịu áp suất Để hoạt động được, cần có có mặt chất Cơ chất ion kim loại, chất đó, xúc tác enzyme hoạt động cách gắn vào trung tâm hoạt động, tạo nên hệ enzyme-cơ chất Có nhiều cách phân loại enzyme: - - Theo thành phần cấu tạo: enzyme đơn giản; enzyme phức tạp Theo kiểu đặc hiệu phản ứng (đánh mã EC) Oxidoreductase Transferase Hydrolase Lyase Isomerase Lygase (Synthetase) Theo hình thành tiết enzyme: enzyme nội bào enzyme ngoại bào Theo vị trí xúc tác: Endo-enzyme, Exo-enzyme Trong sản xuất thực phẩm, người ta sử dụng nhiều hệ enzyme: Protease, collagenase, elastase, transglutaminase,… loại sử dụng nhiều Protease Trasglutaminase Những enzyme sử dụng phổ biến công nghệ chế biến thịt sản phẩm từ thịt Không dừng lại việc làm mềm thịt, phân hủy thịt thành đoạn peptide ngắn hay thủy phân hoàn toàn thành acid amin mà người ta tạo cho thực phẩm từ thịt có cấu trúc dai hơn, tươi Các laoij enzyme nói sử dụng dạng nguyên có nguồn gốc từ thực vật, dạng chế phẩm enzyme Chế phẩm enzyme ezyme thu nhận từ nguồn động vật, thực vật, vi sinh vật, tinh bán thị trường dạng thương phẩm Trong chế phẩm enzyme, thành phần enzyme Ngoài có protein hỗn tạp, ẩm, muối khoáng vô cơ, hữu cơ, chất bảo quản chất hoạt hóa enzyme, chất độn (chất mang) Trong chế phẩm chứa nhiều loại enzyme với thành phần khác Và theo đó, loại enzyme, tỉ lệ thành phần khác cho chế phẩm enzyme với tên gọi khác nhau, sử dụng với mục đích khác II Phân loại enzyme, nguồn gốc ứng dụng 2.1 Protease (E.C.3.4) 2.1.1 đặc điểm, phân loại Enzyme protease ( peptit-hydrolase 3.4): xúc tác cho trình thủy phân liên kết peptid (-CO-NH-) phân tử protein, polypeptid đến sản phẩm cuối acid amin Phân chia đơn giản: gồm nhóm - Protease acid: pH 2-4 (pepsin) - Protease trung tính: pH 7-8 (metallo proteinase, cystein proteinase) - Protease kiềm: pH 9-11 (Serin proteinase) Phân loại dựa theo vị trí xúc tác Dựa vào vị trí tác động Dựa vào động học chế xúc tác Protease sử dụng với nhiều mục đích khác tùy vào mục đích công nghệ, sản phẩm mong muốn nhà sản xuất Và liều lượng, giai đoạn bổ sung enzyme cho loại sản phẩm khác khác Việc phụ thuộc vào giai đoạn biến đổi thịt, cá sau chết Chính điều này, mà nhà sản xuất cần nắm vững biến đổi thịt, cá sau chết để tiến hành cho enzyme vào cho hiệu suất sử dụng cao  Các biến đổi thịt, cá sau chết gồm có bốn giai đoạn: Tiết nhớt, tê cứng, chin tới thối rữa • Giai đoạn tiết nhớt Chất nhớt glucoprotein Đặc điểm: Thịt nóng, khả liên kết với nước tối đa, mùi vị thể yếu Dịch nhớt chuyển dần từ suốt chuyển sang vẩn đục • Giai đoạn tê cứng: Tổ chức thịt cứng dần, khó cắt chặt độ bền học tăng Ở giai đoạn glycogen, actomiozin bị phân giải Vì gia đoạn mà chế biến thịt mùi vị thơm ngon Giai đoạn kéo dài vài tiếng đồng hồ, sản xuất ta tìm cách rút ngắn thời gian tê cứng • Giai đoạn chín tới: Các duỗi ra, trở nên mềm mại chất men có bắp cá enzyme cathepsin phân giải protein thành pepton, peptid phần acid amin Trong giai đoạn này, thịt mang chế biến có hương thơm đặc trưng acid amin tạo nên, thịt trở nên mềm • Giai đoạn thối rữa: Sau thời gian, thịt bị phân hủy dần thành acid amin, đoạn pepton Đây môi trường dinh dưỡng để loài vi sinh vật sinh trưởng Do có vi sinh vật sống đó, nên sản phẩm trao đổi chất chúng gây mùi hôi khó chịu, chí tiết chất độc Thịt lúc bốc mùi hôi thối, đưa vào sản xuất hay sử dụng Theo bốn giai đoạn biến đổi trên, nhà sản xuất lựa chọn enzyme phù hợp với biến đổi giai đoạn, nhằm rút ngắn thời gian sản xuất mà giữ đặc tính thịt, tăng giá trị dinh dưỡng Đối với giai đoạn chin tiết nhớt, tê cứng chin tới rút ngắn thời gian tốt Trong giai đoạn chin tới, việc rút ngắn thời gian chin tới, người ta bổ sung thêm enzyme nhằm mục đích gia tăng thủy phân protein có thịt cá để thu nhiều đoạn pepton acid amin hơn, lượng enzyme có sẵn nguyên liệu chưa đáp ứng đủ yêu cầu sản phẩm Đối với giai đoạn thối rữa, nhà sản xuất tìm cách trì cho trình chin tới ngắn nhất, không tới giai đoạn thối rữa sớm  Collagen Collagen protein hình sợi thịt Cấu trúc collagen phân tử cở sở tropocollagen tạo nên Các tropocollagen chứa nhóm ion hóa đầu hướng theo chiều, cách 64nm liên kết thành khối sợi Do liên kết chéo nội phân tử mà collagen có độ bền độ cứng định Trong collagen, có vùng xoắn ốc vùng không xoắn Enzyme thuộc loại protease thông thường có khả phân cắt vùng không xoắn đầu N sợi polypeptide mà tác dụng với vùng xoắn collagen Collagen bị phân cắt enzyme collagenase elastase Đa số collagenase có pH hoạt động trung bình kiềm (pH=7-8) Nhiệt độ hoạt động thích hợp collagenase thường 400C Collagenase thu nhận từ vi sinh vật 2.1.2 Nguồn thu nhận Enzyme protease thường sử dụng với mục đích làm mềm thịt, sản xuất nước mắm Người ta sử dụng enzyme dạng nguyên (từ thực vật), dạng chế phẩm từ thực vật, động vật, hay vi sinh vật Hiện chế phẩm enzyme sản xuất từ vi sinh vật ưa chuộng cả, hoạt lực enzyme cao từ thực vật động vật Điều đáng nói có khả tạo enzyme có khả chịu nhiệt cao mà không bị biến tính enzyme bình thường  Nguồn gốc thực vật - Bromelain: Từ lá, thân, đọt, dứa - Papain : từ đu đủ xanh - Papain cysteine protease biết đến nhiều phân lập vào năm 1879 từ nhựa trái đu đủ (carica papaya) (chứa nhóm –SH-) Ficin: từ loại thuộc họ sung, vả Những loại enzyme từ thực vật sử dụng trực tiếp dạng nguyên, dạng chế phẩm Dạng nguyên thường dùng chế biến ăn có thịt, cá hộ gia đình, sử dụng làm nước mắm từ cá dứa Chế phẩm enzyme sản xuất từ thực vật thường có tên thương phẩm theo loại enzyme thu nhận Loại Papain bromelain hai loại sử dụng nhiều Quy trình thu nhận enzyme từ thực vật trình bày phần sau  Từ động vật Thường nằm tụy tạng, dày loài động vật - Trypsin, chymotrypsin cacboxylpeptidase: từ tụy tạng - Pepsin: từ dày gia súc  Từ vi sinh vật: Đây nguồn thu nhận enzyme chủ yếu để sản xuất thành chế phẩm duwosi dạng lỏng bột khô Những ưu điểm sử dụng chế phẩm enzyme từ vi sinh vật: - Vi sinh vật có tốc độ sinh sản mạnh, nhanh, nhiều Hoạt tính enzyme cao Nguyên liệu nuôi vi sinh vật dễ kiếm, rẻ tiền, tận dụng phế liệu Một loại vi sinh vật có khả tổng hợp nhiều loại enzyme khác Có khả thích ứng cao Dễ thực quy mô công nghiệp Enzyme có nguồn gốc sinh học nên đảm bảo an toàn sử dụng, không gây ô nhiễm môi trường Ví dụ: Aspergillus oryzae sản xuất Amylase protease Aspergillus awamori A flavus sản xuất proteinase proteinase acid Streptomyces fradiae sản xuất proteinase estrase 10 Những loại enzyme nói có khả phân cắt protein nằm vùng không xoắn collagen đề cập phần Nếu sử dụng liều gây ảnh hưởng xấu tới mùi vị, cảm quan sản phẩm Loại enzyme collagenase coi enzyme trắc địa làm mềm thịt có khả phân cắt hay nhiều liên kết vùng xoắn ốc collagen, khiến cho mô liên kết bị suy yếu Điều làm cho thịt có độ mềm vừa phải có chất lượng tốt Vì Những sản phẩm từ thịt chứa nhiều collagen thường bổ sung thêm enzyme để tăng hiệu làm mềm thịt tăng giá trị dinh dưỡng 2.1.3 Quy trình thu nhận • Thu chế phẩm protease thô: với nguồn động vật thực vật ta nghiền, trích ly ly tâm Còn với nguồn vi sinh vật ta nuôi cấy, phá vỡ tế bào đem ly tâm • Tinh protease: sử dụng phương pháp để loại dần thành phần protease, sản phẩm cuối protease tinh khiết  Quy trình thu nhận enzyme ficin từ nhựa sung 11 Trong nhựa đu đủ enzyme papain có loại protease khác: chymopapain, caricain, glycyl endopeptidase số enzyme khác Quả xanh vào 10 tuần tuổi chứa nhiều nhựa hoạt tính enzyme cao Hoạt tính papain phụ thuộc vào yếu tố: Nhiệt độ: Papain enzyme chịu nhiệt độ tương đối cao dang nhựa khô papain không bị biến tính 3h/1000C Còn dạng dung dich papain bị hoạt tính sau 30 phút 82,50C nhiệtđộ tăng cao 1000C bị hoàn toàn hoạt tính kể thêm lượng lớn chất hoạt hóa vào dung dịch Điều dạng dung dịch tăng nhiệt độ >1000C cấu trúc tâm hoạt động papain bị phá hủy hoàn toàn 12 pH: Papain hoạt động khoảng pH tương đối rộng từ 4,5-8,5 Dễ bị biến tính môi trường acid có ph < 4,5 môi trường kiềm mạnh có pH > 12 Chế phẩm thương mại phổ biến loại Latex, Merk Merk chứa papain, chymopapain, peptidase A, B Hoạt tính cao 55-600C, pH 4.5-10 Nếu pH< enzyme hoạt tính  Quy trình thu nhận bromelain từ dứa Quy trình thu nhận Bromelain từ thân dứa Bromelain có hoạt tính cao 50-600C, pH 8-8.5 Ứng dụng để thủy phân gan bò: thời gian 10h 550C, sau xử lý nhiệt 1000C 3-5 phút thu dịch thủy phân chứa acid amin Tên thương mại chế phẩm Bromelain có tên gọi: Biovit Hunggary 13 2.2 Transglutaminase  Transglutaminase tìm thấy rộng rãi thể người, động vật bậc cao, thực vật vi sinh vật  Transglutaminase loại enzyme có khả tạo liên kết ngang với protein thịt (cá) với protein thực vật (trong đậu nành)  Transglutaminase có nguồn gốc từ trình lên men vi khuẩn số lượng phát triển lớn sản xuất cho qui mô công nghiệp Đặc điểm transglutamine Các loại chế phẩm transglutamine a TRANSGLUTAMINASE (Code:TG-SA)  Được phát triển cho ứng dụng chế biến kết dính thịt gia cầm, thịt đỏ hải sản  Dễ sử dụng nhiều cách  Không gây dị ứng Lợi ích TG-SA: • Dễ dàng sử dụng • Trộn với thịt trực tiếp • Tạo liên kết chéo tự nhiên mạch protein thịt (cá) • Không ảnh hưởng đến tính chất thịt (cá) • Ổn định trình xử lý cắt, ướp, sấy, đóng gói • Có thể tiêu chuẩn hóa kiểm soát thành phần nhằm tạo giá trị gia tăng Sản phẩm tiếp tục chế biến thỏa mãn với mong muốn khách hàng chế biến thực phẩm Ứng dụng: 14 Kết dính thịt heo nấu chin Ham thịt gà Thịt xông khói cắt lát Kết dính da gà nấu chín (1% TG-SA) Ham thịt heo Sự tái cấu trúc thịt gà 15 Tái cấu trúc thịt cá hồi b TRANSGLUTAMINASE (Code TG-MTC)  TG-MTC phát triển cho ứng dụng tăng trọng phương pháp tiêm (injection), ướt ngấm (marination) thịt (cá)  TG-MTC sản phẩm giúp tăng trọng lượng thịt (cá) việc tích nước thành phần khác  TG-MTC giúp khả trữ nước cao  TG-MTC không dùng phosphate không ảnh hưởng đến hương vị tự nhiên thịt (cá)  Sau hấp thu TG-MTC, sản phẩm chế biến bình thường trộn với TG-SA kết dính định hình với cấu trúc Thịt bò ban đầu Sau tăng trọng Lợi ích TG-MTC • Cải thiện khả giữ nước, làm tăng việc lưu giữ nước thành phần cần thiết có miếng thịt (cá) 16 • • • Ít thất thoát sau rã đông giảm cân sau chế biến thức ăn Nâng cao suất chế biến thức ăn, tăng khối lượng sản phẩm Không làm thay đổi đặctính cảm quan sản phẩm, cải thiện đặc tính ngoại quan (thịt trông tươi tự nhiên) c TRANSGLUTAMINASE (Code TG-0411)  TG-0411 phát triển để cải thiện cấu trúc sản phẩm thức ăn chay  TG-0411 thay long trắng trứng sản phẩm kết dính có nguồn gốc tảo biển sản phẩm chay Lợi ích TG-0411 • • • • • • Nhằm tiết giảm chi phí Cải thiện độ đàn hồi, dai, độ săn sản phẩm Tăng suất chế biến thức ăn Khả cắt lát mỏng sản phẩm Giữ hương vị ban đầu tự nhiên sản phẩm Sản phẩm chay sử dụng kết hợp với TG-0411 ổn định nấu, nướng, chiên, làm biến dạng Ứngdụng Các sản phẩm từ Surimi Đậu hũ cá chay chiên giòn 17 Đậu hũ xông khói Chả chay d TRANSGLUTAMINASE (Code TG-BH)  TG-BCH phát triển cho ứng dụng thịt hải sản sản phẩm TG-0411  TG-BCH dùng cho cá sản phẩm thịt (cá) kết dính thái lát  TG-BCH thường pha tỉ lệ dạng dung dịch (1:7) có hoạt tính enzyme cao TG-0411 III Giới thiệu số loại chế phẩm enzyme thị trường nước ứng dụng Hãng sản xuất enzyme tiếng Novo Nordisk (NO) Đan Mạch Tiếp theo Nhật, Mỹ, Pháp Một số hãng sản xuất enzyme tiếng: NO: Novo Nordisk SOE: Solvay Enzyme lnc CH: Chr Hansen’s Lab A/S GB: Grist Brocades N.V RF: Roquette Freres S.A 18 19 ... đoạn biến đổi thịt, cá sau chết Chính điều này, mà nhà sản xuất cần nắm vững biến đổi thịt, cá sau chết để tiến hành cho enzyme vào cho hiệu suất sử dụng cao  Các biến đổi thịt, cá sau chết... dụng nhiều Protease Trasglutaminase Những enzyme sử dụng phổ biến công nghệ chế biến thịt sản phẩm từ thịt Không dừng lại việc làm mềm thịt, phân hủy thịt thành đoạn peptide ngắn hay thủy phân... vả Những loại enzyme từ thực vật sử dụng trực tiếp dạng nguyên, dạng chế phẩm Dạng nguyên thường dùng chế biến ăn có thịt, cá hộ gia đình, sử dụng làm nước mắm từ cá dứa Chế phẩm enzyme sản xuất