Đang tải... (xem toàn văn)
Việc sử dụng enzyme trong công nghiệp là đa dạng, phong phú và đã đạt được nhiều kết quả to lớn. Enzyme đóng 1 vai trò không thể thiếu trong các ngành công nghiệp sau: Công nghiệp thực phẩm (công nghiệp thịt, công nghiệp chế biến cá, chế biến sữa, công nghiệp bánh mì, bánh kẹo, công nghiệp bia, công nghiệp sản xuất sữa…) Công nghiệp hương phẩm và mỹ phẩm Công nghiệp dệt Công nghiệp thuộc da Công nghiệp phim ảnh Công nghiệp y học… Trong cuộc sống hiện nay , chúng ta đâ rất quen với việc sử dụng bánh mì làm thức ăn hàng ngày. Mỗi chiếc bánh được làm ra chất lượng như thế nào tùy thuộc vào công thức và kinh nghiệm của người làm bánh, tuy nhiên tất cả cũng theo một quy trình chung
I/ Giới thiệu enzyme: 1) Khái niệm: Trong tế bào thể sống luôn xảy trình trao đổi chất Sự trao đổi chất ngừng sống không tồn Quá trình trao đổi chất tập hợp quy luật nhiều phản ứng hoá học khác Các phản ứng hoá học phức tạp có liên quan chặt chẽ với điều chỉnh lẫn Enzyme hợp chất có chất protein xúc tác cho phản ứng hoá học Chúng có khả xúc tác đặc hiệu phản ứng hóa học định đảm bảo cho phản ứng xảy theo chiều hướng định với tốc độ nhịp nhàng thể sống Chúng có tất loại tế bào thể sống Enzyme gọi chất xúc tác sinh học (biocatalysator) nhằm để phân biệt với chất xúc tác hoá học 2) Ứng dụng enzyme công nghiệp: Việc sử dụng enzyme công nghiệp đa dạng, phong phú đạt nhiều kết to lớn Enzyme đóng vai trò thiếu ngành công nghiệp sau: Công nghiệp thực phẩm (công nghiệp thịt, công nghiệp chế biến cá, chế biến sữa, công nghiệp bánh mì, bánh kẹo, công nghiệp bia, công nghiệp sản xuất sữa…) Công nghiệp hương phẩm mỹ phẩm Công nghiệp dệt Công nghiệp thuộc da Công nghiệp phim ảnh Công nghiệp y học… II/ Các loại enzyme phổ biến sản xuất sản phẩm đường bột 1) Protease: 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 Ngoài ra, nhiều protease có khả thuỷ phân liên kết este vận chuyển axit amin 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…) 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 làm 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 2) Pectinase Pectinase nhóm enzym xúc tác cho thủy phân pectin, ứng dụng rộng rãi công nghiệp thực phẩm dược phẩm, công nghiệp sản xuất loại nước ép trái Ðặc biệt, dạng enzyme cố định sử dụng hiệu có nhiều ưu điểm hẳn dạng enzyme thông thường (enzyme hòa tan) Pectinase dùng số ngành công nghiệp thực phẩm sau: - Sản xuất rượu vang - Sản xuất nước nước uống rượu - Sản xuất mặt hàng từ quả: cô đặc, mứt - Sản xuất nước giải khát - Sản xuất cà phê Chế phẩm pectinase sử dụng sản xuất nước từ nguyên liệu nghiền hay để làm nước ép Bởi có pectin khối nghiền có trạng thái keo, ép dịch không thóat Nhờ pectinase mà nước suốt, dễ lọc, hiệu suất tăng Pectinase góp phần chiết rút chất màu, tanin chất hòa tan khác, làm tăng chất lượng thành phẩm Những nghiên cứu cho thấy ép nho có xử lý pectinase làm tăng hiệu suất mà làm tăng màu sắc Trong sản xuất mứt nhừ, mứt đông… nhờ pectinase mà dịch có nồng độ đậm đặc Cũng giống protease, chế phẩm pectinase thu nhận từ vi sinh vật, nấm mốc, xạ khuẩn… đặc biệt chủng nấm Asp Ficuum Asp Niger có khả tổng hợp pectinase cao 3) Cellulase: Cellulose thành phần tế bào thực vật, có mặt loại rau nguyên liệu,phế liệu ngành trồng trọt lâm nghiệp Nhưng người động vật khả phân giải cellulose Cellulase enzyme xúc tác cho trình chuyển hoá Cellulose thành sản phẩm hoà tan Nó có giá trị làm tăng tiêu hóa, với lượng lớn trở nên vô ích hay cản trở tiêu hóa Chế phẩm cellulase thường dùng để: - Tăng chất lượng thực phẩm thức ăn gia súc - Tăng hiệu suất trích ly chất từ nguyên liệu thực vật Ứng dụng trước tiên cellulase chế biến thực phẩm dùng để tăng độ hấp thu, nâng cao phẩm chất vị làm mềm nhiều loại thực phẩm thực vật Đặc biệt thức ăn cho trẻ nói chung chất lượng thực phẩm tăng lên Một số nước dùng cellulase để xử lý loại rau bắp cải, hành, cà rốt, khoai tây, táo lương thực gạo Người ta xử lý chè, loại tảo biển… Trong sản xuất bia, tác dụng cellulase hay phức hệ citase có cellulase, thành tế bào hạt đại mạch bị phá hủy tạo điều kiện tốt cho tác động protease đường hóa Trong sản xuất agar-agar, tác dụng chế phẩm cellulase làm tăng chất lượng agar-agar so với phương pháp dùng acid để phá vỡ thành tế bào Đặt biệt việc sử dụng chế phẩm cellulase để tận thu phế liệu thực vật đem thủy phân, dùng làm thức ăn gia súc công nghệ lên men Những ứng dụng cellulase công nghiệp thực phẩm có kết tốt Tuy nhiên hạn chế lớn khó thu chế phẩm có cellulase hoạt độ cao 4) Amylase: Amylase hệ enzyme phổ biến giới sinh vật Các enzyme thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết nội phân tử nhóm polysaccharide với tham gia nước, thường sử dụng để thủy phân tinh bột Enzym amylase tìm góp phần quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp chế biến thực phẩm Chế phẩm amylase dùng phổ biến số lãnh vực công nghiệp thực phẩm sản xuất bánh mì, glucose, rượu, bia Trong sản xuất bánh mì, chế phẩm amylase làm thay đổi hoàn tòan chất lượng bánh mì hương vị, màu sắc, độ xốp Chế phẩm amylase cho chất lượng bánh mì tốt dạng phức hợp với protease Trong sản xuất bánh kẹo người ta thường dùng maltose sản phẩm thủy phân tinh bột amylase glucose glucoamylase Chính glucoamylase, yếu tố làm tăng hiệu suất sản xuất rượu.Trong sản xuất bia, viêc sử dụng amylase có hạt nẩy mầm thay malt góp phần đáng kể việc giảm giá thành α -amylase Enzym amylase tìm thấy nhiều nguồn khác amylase từ thực vật, động vật VSV Nguồn amylase lấy từ mầm thóc, mầm đại mạch ( malt), hạt bắp nảy mầm, hay từ nấm mốc… Nguyên liệu cho sản xuất gạo, bắp, khoai mì… nguồn nguyên liệu dễ tìm, rẻ tiền tìm thấy dễ dàng nước ta Do đó, lợi hướng phát triển mạnh làm sở cho nhiều ngành khác phát triển Amylase enzyme xúc tác cho phản ứng thủy phân tinh bột Amylase phổ biến tự nhiên sử dụng rộng rải công nghiệp thực phẩm α-amylase Tinh bột Dextrin Dextrin β- amylase Dextrin Amyloglucosidase Glucose Các enzyme amylase chia thành nhóm: Maltose - Endoamylases: α- amylase (EC 3.2.1.1) α-1,4-glucano hydrolase enzyme thuộc nhóm endonuclease, chúng enzyme amylase dịch hóa (liquefying) dextrin hóa (dextrinogenic) tinh bột - Exoamylases enzyme đường hóa (saccharifying) β- amylase (E.C 3.2.1.2) tác dụng tinh bột hồ hoá (gelatinized starch) dextrin để giải phóng maltose Enzyme glucoamylase (E.C.3.2.1.3) thủy phân liên kết glycoside, giải phóng glucose từ đầu không khử tinh bột dextrin Gồm loại: a) Alpha amylase chịu nhiệt - Alpha amylase có khả phân cắt liên kết alpha 1,4 – glucoside nằm phía bên phân tử chất (Tinh bột glucogen) cách ngẫu nhiên, không theo trật tự Alpha amylase không thủy phân hồ tinh bột mà thủy phân hạt tinh bột nguyên song với tốc độ chậm - Dưới tác dụng alpha amylase, tinh bột chuyển thành maltotetrose, maltose, glucose, dextrin phân tử thấp Tuy nhiên, thông thường alpha amylase thủy phân tinh bột chủ yếu thành dextrin phân tử thấp không cho màu với Idion maltose Khả dextrin hóa cao alpha amylase tính chất đặc trưng Vì vậy, người ta thường gọi emzyme alpha amylase dextrin hóa hay amylase dịch hóa - pH tối thích cho hoạt động alpha amylase từ nấm sợi 4.0 – 4.8 (Có thể hoạt động tốt vùng pH từ 4.5 – 5.8) Theo số liệu Liphis, pH tối thích cho hoạt động dextrin hóa đường hóa chế phẩm amylase từ Asp.orysee vùng 5.6 – 6.2 Còn theo số liệu Fenixova pH tối thích cho hoạt động dextrin hóa 6.0 – 7.0 b) Beta amylase - Là loại enzyme ngoại bào (exoenzyme) Tiến trình phân giải đầu không khử nhánh chất, Beta amylase phân cắt liên kết alpha 1,4 – glucozide gặp liên kết alpha 1,4 – glucozide đứng cận kề liên kết alpha 1,6 – glucozide ngừng tác dụng Phân polysaccharide lại dextrin phân tử lớn có chứa nhiều liên kết alpha 1,6 – glucoside gọi beta dextrin - Beta amylase tác dụng lên tinh bột tạo hỗn hợp Maltose (54 – 58%) Beta dextrin (42 – 46%) Nếu tinh bột bị thủy phân đồng thời alpha beta amylase lượng tinh bột thủy phân lên tới 95% - Chịu nhiệt alpha amylase bền với acid Beta amylase bị bất hoạt nhiệt độ 70 độ C Nhiệt độ tói thích beta amylase 55 độ C, pH = 5.1 – 5.5 c) Gama amylase: - Có thể giải phóng beta – D- glucose cách thủy phân lặp lại nhiều lần liên kết alpha 1,4 mạch alpha glucan từ đầu không khử, chúng thủy phân - liên kết alpha 1,6 alpha 1,3 chậm (10 – 30 lần) Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào chất liên kết cận kề với liên kết glucoside thủy phân, kích thước cấu trúc chất bị thủy phân Nhất với alpha glucan mạch dài (amylose amylosepectin) bị thủy phân nhanh với maltodextrin oligosaccharide Vùng tối thích có pH = 3.5 – 5.5, nhiệt độ = 50 oC Bền với acid alpha amylase bền rượu, axeton không bảo vệ Ca 2+ d) Glucoamilase: -Glucoamylase (E.C 3.2.1.3) gọi amyloglucosidase, thuộc nhóm exoamylase Glucoamylase tác dụng chuỗi tinh bột giải phóng glucose từ đầu không khử Nhiệt độ tối thích pH tối thích glucoamylase phụ thuộc vào nguồn thu nhận enzyme Về mặt lý thuyết enzyme có hiệu suất thủy phân tinh bột 100% Hầu hết glucoamylase công nghiệp dạng lỏng ổn định với NaCl glycerol Bảng: Các loại Glucoamylase Nguồn thu nhận Khoảng pH (pH tối thích) Nhiệt độ tối thích (Nhiệt độ bất hoạt) Aspergillus niger 3.0 – 6.0 (4.5 – 5.0) 55 – 60 (90) 2.0 – 7.0 (3.0 – 7.0) 55 – 65 (85) 3.0 – 6.0 (3.0 – 5.5) 55 – 60 (70 – 80) Aspergillus awamori Rhizopus niveus III/ Ứng dụng enzyme sản phẩm bột, đường Sản xuất bánh mì a Quy trình công nghệ: Trong sống , đâ quen với việc sử dụng bánh mì làm thức ăn hàng ngày Mỗi bánh làm chất lượng tùy thuộc vào công thức kinh nghiệm người làm bánh, nhiên tất theo quy trình chung sau Sơ đồ quy trình sản xuất bánh mì: Cân nguyên liệu Trộn Nhào bột Lên men enzym Ép khí Chia bột Tạo hình Chờ bánh nở Rạch nướng bánh b Mục đích sử dụng enzyme: - làm tăng nhanh thể tích bánh làm cho bánh có màu sắc đẹp Làm tăng mùi thơm cho bánh c Các loại enzyme sử dụng sản xuất bánh mì: - Enzyme Amylase Enzyme Protease Enzyme Lipoxygenase Enzyme Hemicellulase Vai trò cuả enzyme amilase: Làm giảm độ nhớt bột nhào gluten gây Tăng hệ số tiêu hoá protein Cung cấp thêm chất dinh dưỡng cho nấm men Làm thay đôỉ tính chất vật lý cuả bột, làm bột nhão mềm Tăng nồng độ chất dinh duỡng cho tế bào nấm men Tăng độ lên men, thể tích bánh tăng Chủng vi sinh vật tạo enzyme amilase: Chế phẩm enzyme có nguồn gốc từ nấm mốc, chủ yếu thu nhận từ Aspergillus oryzae.Tùy theo hoạt tính enzyme điều kiện xử lý tinh bột mà người ta cho lượng enzyme khác Enzyme từ nấm sợi Aspergillus oryzae hay Asp Awamori giúp màu mùi bánh tăng lên.Enzyme lypoxygenase từ đậu nành để tăng khả làm trắng bột Chất phụ gia bổ sung: Amon sulfat bổ sung vào chất đệm cho enzyme hoạt động.Ammonium phosphate giúp cho protease hoạt động mạnh.Tinh bột xem chất phụ gia với tỷ lệ amylase / tinh bột 1:1 Hoạt động cuả enzyme trình nướng: Giai đoạn hình thành ruột bánh: 40oC – 60oC: Bất hoạt enzyme 60oC – 80oC: Biến tính enzyme 80oC – 100oC: Gelatin hóa tinh bột Giai đoạn hình thành vỏ bánh: 120oC : Vỏ bánh có màu nâu nhạt 120oC – 140oC: Sự chuyển màu vàng sậm phản ứng Caramen Maillard 180oC – 190oC: Vỏ bánh vàng dòn Trên 190oC bánh bị cháy d Hệ enzyme bột mì Enzyme bột có đầy đủ hệ hạt mì, nhiên sản xuất cần đặc biệt lưu ý protease amilase Protease phân giải protein cấu trúc bậc ba, gluten bị vụn nát làm giảm chất lượng bột nhào Protease bột mì có hoạt độ mạnh 45 – 47 0C pH = 4,5 – 5,6 Khi bổ sung chất khử hoạt độ protease tăng với chất oxy hoá muối ăn bị kìm hãm Amylase thuỷ phân tinh bột giúp cho bột nhào lên men nhanh tăng chất lượng bánh lượng đường bột không đủ cho trình lên men Tác dụng tích cực beta-amylase thuỷ phân tinh bột thành maltose, alfa-amylase thuỷ phân tinh bột thành dextrin mà dextrin liên kết với nước làm cho ruột bánh bị ướt, làm giảm chất lượng bánh số sản phẩm khác Ngành sản thực phẩm xuất Enzyme sử dụng Bánh nướng Ghi α-amilase, xylanase, protease, lipase số oxidoredutase (glucose oxidase, hexose oxidase, lipoxygenase, thiol oxidase, peroxidase, polyphenol oxidase) Transglutaminase Các enzyme nhằm đảm bảo chất lượng bột nhão dùng làm bánh, cải thiện mùi vị màu sắc sản phẩm Chế biến Các enzyme phân giải thành tế bào: Các enzyme từ Aspergillus sản xuất dịch Pectinlypase, _sử dụng pectinase làm Pectin methylesterase, tăng chất lượng, suất, Polygalacturonase, tạo nhiều loại sản Các hemicellulase, phẩm mớ từ quả, kéo dài Các amylase acid nấm mốc thời gian bảo quản, gữi màu glucoamylase bền Làm phomat (chế Các enzyme làm đông sữa, chủ yếu biến sữa) asparticprotease ; chymosin, mucorpepsin, endo thiapepsin Ngoài dùng lipase, lysozyme Chế biến sữa β -galactosidase thủy phân lactose sữa thành glucose galactose Hai đường có độ lớn lactose Sản xuất bột trứng -Glucose oxidase, catalase -Lipase phospholipase Lipase, lysozyme có vai trò làm chín phomat, tăng hương vị, chất lượng phomat -Sản xuất sữa lactose cho người thiếu lactase bẩm sinh -Làm tăng độ loại nước uống từ sữa, sữa chua -Loại glucose lòng trắng trứng để tránh phản ứng Maillard -Cải thiện tính chất nhũ tương lòng đỏ trứng, bền chịu nhiệt Tài liệu tham khảo Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Ánh Tuyết, Lê Thị Thuỷ Tiên Công nghệ Enzyme Nhà xuất Đại học quốc gia TPHCM, 2004 - 534tr Đặng Thị Thu, Lê Ngọc Tú, Tô Kim Anh Công nghệ Enzym Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2004 - 304tr http://elearning.hueuni.edu.vn/file.php/144/pdf/Chuong%209.pdf http://www.sinhhocvietnam.com/forum/showthread.php?t=1094 http://text.123doc.org/document/199428-enzyme-amylase.htm 10 10 ... hợp để sản xuất enzyme quy mô lớn dùng công nghệ đời sống 2) Pectinase Pectinase nhóm enzym xúc tác cho thủy phân pectin, ứng dụng rộng rãi công nghiệp thực phẩm dược phẩm, công nghiệp sản xuất. .. III/ Ứng dụng enzyme sản phẩm bột, đường Sản xuất bánh mì a Quy trình công nghệ: Trong sống , đâ quen với việc sử dụng bánh mì làm thức ăn hàng ngày Mỗi bánh làm chất lượng tùy thuộc vào công. ..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 )
