Enzyme trong các ứng dụng từ sữa

Phần dịch 5.1.4 Enzyme ứng dụng tư sữa: 5.1.4.1 Giới thiệu Sản phẩm từ sữa ví dụ điển hình thực phẩm lên men có giá trị thiên niên kỷ trở lại Qua thời kì, loạt lớn sản phẩm sữa phát triển dựa thử nghiệm thực nghiệm Những hiểu biết sâu sắc trình sinh hóa, vi sinh, hóa lý chủ yếu đạt năm 1900 Lợi ích kinh tế tiến khoa học dẫn đến phát triển khoa học thực phẩm từ sữa phần đặc biệt khoa học thực phẩm, sở sản xuất loạt lớn sản phẩm từ sữa Trọng tâm hiểu biết chi phối vị dẫn đến ngày tang đa dạng mát tráng miệng Các enzyme có nguồn gốc từ nguyên liệu vi sinh vật, nguồn khác cơng cụ việc cải thiện để tạo sản phẩm sữa lạ 5.1.4.2 Làm mát 5.1.4.2.1 Quy trình làm mát Một yếu tố trình làm mát đông sữa Sữa biến thành cấu trúc gel thông qua hoạt động enzyme tụ, gọi tắt đông Các protein casein sữa ổn định ở dạng keo tổng hợp để tạo thành cấu trúc gel Sau có gel, phần chất lỏng, chứa protein, khoáng chất lactose, tách khỏi khối casein Vật liệu casein, sữa đông, thu thập khuôn Sau ép xông, mát giữ điều kiện bảo quản cho chín Thời gian bảo quản kéo dài từ vài tuần đến vài tháng, chí nhiều năm, tùy thuộc vào loại mát 5.1.4.2.2 Cơ chế Renneting Khoảng 80% protein sữa bao gồm casein, chất kỵ nước Các casein bò chia thành bốn loài phosphoproteins tồn tại, khả hòa tan nước, agglomerates Bốn loại AS1-, AS2, b-và kcasein xảy ở nồng độ phân tử tương đối khoảng 4:1:4:1.6 Casein tổng hợp để tạo thành submicelles, mà tạo thành mixen casein [551] Bề mặt mixen casein bao gồm submicelles có chứa lượng tương đối cao phân tử kcasein Ưa nước, phận mang điện tích âm phân tử k-casein nhơ từ vùng ngoại vi mixen đảm bảo ổn định mixen lực đẩy tĩnh điện entropy Các enzyme làm đông đặc biệt tách phần riêng biệt sợi lông k-casein, thủy phân liên kết PheMet (tại amino acid 105-106) gây bất ổn mixen tổng hợp với Một phần k-casein tách gọi peptide caseino vĩ mô Ion canxi tạo điều kiện casein mixen tập hợp không ảnh hưởng đến phản ứng enzyme Các phản ứng enzyme nhạy cảm với độ pH với nhiệt độ Tỷ lệ tập hợp bị ảnh hưởng mạnh bởi nhiệt độ từ 25 đến 35 8C Do Renneting mơ tả phản ứng theenzymatic Casein Micelle Aggregation [552], [553] 5.1.4.2.3 Các loại chất cô đặc coagulant Chất đông tụ thương mại hóa sử dụng ngành cơng nghiệp bao gồm sản xuất mát ofanimal men dịch vị chất đông tụ từ vi sinh vật không biến đổi gen vi sinh vật biến đổi gen men dịch vị động vật lấy từ niêm mạc dạ dày động vật có vú nhỏ, thường nguồn gốc bò Men dịch vị hỗn hợp chymosin pepsin (EC 3.4.23.1) tỷ lệ pepsin với chymosin phụ thuộc vào độ tuổi vật, cao (khoảng 95%) cho bê chưa cai sữa Tỷ lệ cao chymosin với pepsin dạ dày bê giải thích bởi thực tế chymosin không thủy phân globulin miễn dịch, diện sữa non cần thiết để xây dựng khả miễn dịch, pepsin không làm Do hạn chế men dịch vị bê, nên thay từ nguồn vi sinh vật tìm kiếm, ngày chất đông tụ vi sinh vật bao gồm phần đáng kể nhu cầu enzyme làm đơng tồn giới Chất đơng tụ vi sinh vật sản xuất bởi trình lên men Áp dụng rộng rãi enzym từ Rhizomucor miehei, Rhizomucorpussilus, Cryphonectria parasitica Một nhóm thứ ba chất đông tụ thực bởi vi sinh vật biến đổi gen Các gen mã hóa cho loại bò chymosin B nhân vơ tính hệ gen nấm nấm men Aspergillus oryzae Kluyveromyces lactis Loại chymosin A nhân biểu E coli khơng bán thị trường Nhiều nỗ lực thực để nhân gen vi khuẩn từ R miehei R pussilus vi sinh vật chủ khác mặt kỹ thuật khả thi, không số đạt ứng dụng thương mại Trong số loại mát nhẹ, enzyme protease thực vật từ cardoon Solanum dobium sử dụng Chất đơng tụ có bán ở dạng lỏng, bột, viên bột nhão mơ hình mạnh khác Men dịch vị động vật thực tỷ lệ tiêu chuẩn chymosin với pepsin 5.1.4.2.4 Tính chất enzyme đơng tụ Tất loại enzyme đông tụ aspartic loại protease nội bào Hai axit aspartic nằm ở trung tâm hoạt động enzym đóng vai trò thiết yếu chế phân giải protein Bảng 13: Đặc điểm sinh hóa enzyme đơng tụ Tất enzyme đơng tụ nhiều bị ức chế bởi pepstatin, Oligopeptide vi sinh từ chủng Streptomyces [554] Đơng tụ có kích thước tương đương ba chiều bilobal, cấu trúc chứa vùng cao bảo tồn Các acid amin tương đồng vi sinh vattj đông tụ cao, chúng bất đồng rộng rãi từ động vật có vú [555] Các cấu trúc ba chiều làm sáng tỏ qua nghiên cứu tinh thể học [556] Chymosin pepsin tiết tiền enzyme không hoạt động, enzyme vi sinh vật khơng Trong mơi trường pH thấp, dạ dày, propeptides tách để kích hoạt enzyme Bảng 13 liệt kê số đặc điểm sinh hóa enzyme dơng tụ Chymosin men dịch vị động vật bao gồm loại A B, có điểm đột biến ở vị trí 290, nơi chymosin A có Asp chymosin B có Gly [557] Chymosin A cho có hoạt tính cụ thể cao cho renneting ổn định [558] Do đặc hiệu cao cho tách cầu liên kết Phe-Met amino acid 105 106 kcasein ở độ pH tự nhiên sữa mát, chymosin coi enzyme dạ dày tiêu chuẩn so với enzyme khác so sánh Ở pH thấp hơn, protease aspartic tính đặc hiệu aspecifically thủy phân protein ngẫu nhiên, thân ngồi chất kết tủa từ C parasitica, phân cắt axit amin gốc 104 105 k-casein [555], chất đông tụ khác thủy phân liên kết Phe-Met k-casein Nói chung, chất đơng tụ vi sinh vật phân giải protein có nhiều men dịch vị động vật Có khác biệt chất đông tụ khác tỷ lệ đông sữa để hoạt động phân giải protein tổng thể , theo tỷ lệ cao quan trọng Sự đơng sữa để proteinase (còn gọi caseinase) tỷ lệ (MC / PA) sử dụng đặc tính chất lượng chất đơng tụ [559] Những tỷ lệ thay đổi theo độ pH Ở pH 6,5 chymosin nguồn gốc thơng qua q trình lên men có tỷ lệ cao nhất, thứ tự giảm tỷ lệ men dịch vị bê , pepsin, trâu, bò protease từ R pusillus, R miehei, C parasitica Tỷ lệ MC / PA liên quan trực tiếp đến suất mát, đặc điểm kinh tế quan trọng trình làm mát Một kết hoạt động caseinase cao số lượng tương đối lớn các đoạn protein casein rửa sạch với phần váng sữa khơng kết thúc mát sữa đơng Có số lượng lớn, có thể, mâu thuẫn tài liệu khoa học mô tả nghiên cứu so sánh sản lượng mát với chất đông tụ khác Trong nghiên cứu cụ thể [560] chất đơng tụ thương mại có liên quan nghiên cứu trình so sánh (Bảng 14) Mặc dù khác biệt nhỏ xem xét lượng lớn sữa chế biến khác giá trị kinh tế đáng kể Nhiệt lability đặc tính quan trọng chất đơng tụ [561] Cho Emmental mát, q trình làm mát liên quan đến bước nấu ăn ở mức 50 oC to bất hoạt tất chất kết tủa dư mát, chủ yếu chất kết tủa từ C parasitica sử dụng ổn định nhiệt thấp Bất kỳ hoạt động phân giải protein chất đông tụ sữa, mà ngày sử dụng nhiều ứng dụng thực phẩm, biến sau tiệt trùng bình thường (12 s, 72 8C) Thứ tự sau lability nhiệt biết: pepsin lợn> bò pepsin> C parasitica> chymosin> R pusillus> R miehei Loại thương mại R miehei đông tụ sửa đổi mặt hóa học để giảm ổn định đáp ứng nhu cầu ứng dụng Sự ổn định nhiệt tất chất đông tụ tăng với giảm pH 5.1.4.2.5/ Làm chin mát Pho mát chín [ 562 ] chủ yếu phân giải protein protein casein Endoproteases plasmin enzyme sữa nội sinh làm đông enzyme chịu trách nhiệm cho hình thành mảnh polypeptide casein Plasmin endoprotease kiềm trypsin - xảy sữa khơng hoạt động plasmino Nó chủ yếu liên quan đến hạt casein Plasmin trở nên nhiều hoạt động chất ức chế plasmin plasminogen kích hoạt tách với phần sữa Exoproteases , có nguồn gốc từ ni cấy vi khuẩn , có ở phá vỡ phần peptide với mức độ axit amin tự Các axit amin chức tiền thân hợp chất hương vị tổng hợp bởi enzyme catabolic hệ thống nuôi cấy Bằng cách này, nhiều loại hình ni cấy động chịu trách nhiệm đặc điểm điển hình giống mát Trong mô tả đơn giản rõ ràng chất đơng tụ đóng vai trò quan trọng chế chin Ở pH thấp hơn, mát , chất đông tụ ngày trở nên không đặc trưng Các đông tụ khác đáng kể khả để phân tích protein casein Đó lý khơng phải tất chất đông tụ phù hợp với tất loại mát Đông tụ vi khuẩn cho không phù hợp cho loại mát lâu chín tìm thấy để phát triển hương vị , biến đổi hóa học kết tối ưu hóa chế biến cải thiện hiệu suất Việc tách nước sữa từ sữa đông thời điểm quan trọng q trình làm mát lưu giữ thành phần sữa sữa đông xác định Khống chất lactose khơng giữ lại sữa đông Hạt vi khuẩn giọt chất béo bị vướng víu mạng casein kết thúc gần hồn tồn sữa đơng Hiện tại nước mát chủ yếu protein lien kết coi dung môi Trên sở tính tốn phân vùng vài phần trăm thành phần tại tan nước có sữa kết thúc mát Duy trì protein xác định bởi mức độ tính chất tương tác protein casein Nước sữa protein hoàn toàn bị trục xuất, lysozyme giữ lại hồn tồn Duy trì chất đơng tụ sữa đông phụ thuộc vào độ pH enzyme đông sữa tại thời điểm sữa tách Chymosin giữ lại để khoảng 15% tại pH 6,5, mà độ pH phổ biến ở làm mát bán rắn (Gouda, Cheddar) Tương tác này, dựa khác biệt điểm đẳng điện hai loại protein, trở nên mạnh mẽ ở pH thấp [563] Các chất đông tụ vi khuẩn giữ lại khoảng 18% sữa đông chất đông tụ tham gia vào giai đoạn phân giải protein mát mức độ trì có tầm quan trọng đáng kể tỷ lệ phơ mai chín 5.1.4.2.6/ Hương Pho mát tăng tốc q trình chín Đối với số loại mát cứng cứng lâu chín, thời gian lưu trữ dài ở nhiệt độ độ ẩm điều kiện nghiêm ngặt, đóng góp đáng kể cho chi phí mát Vì lý này, khả tăng tốc chín từ lâu chủ đề nghiên cứu Đẩy nhanh q trình chín đạt cách thay đổi trình, bổ sung men vào sữa mát, thao tác vi khuẩn axit lactic (LAB) Cách rõ ràng để đẩy nhanh trình chín cách nâng nhiệt độ lưu trữ Tuy nhiên , kết làm cân hương vị kết cấu đặc Như hầu hết phần mát chín phân giải protein casein , bổ sung protease cách hiệu để tăng cường q trình chín Vấn đề bổ sung protease cụ thể , ngồi việc tìm kiếm đặc trưng phân giải protein thích hợp , protease bổ sung vào sữa mát thường không kết thúc sữa đông whey protein , enzym bổ sung thêm thường kết thúc phần sữa Vì lý , kỹ thuật xây dựng cụ thể , chẳng hạn đóng gói lyposomes , liên kết ngang , cạm bẫy protease để nhắm mục tiêu vào sữa đơng tìm kiếm trình làm mát dầy muối thêm vào sữa đơng , bổ sung enzyme với muối khô hội để bổ sung , trái ngược với nhiều loại mát khác Sự phân phối không đồng enzym , kết '' điểm nóng '' khn mát , nhiên , kết Trong thực tế phương pháp tốn chi phí có nghĩa khơng đạt giảm chi phí mong muốn Hơn nữa, kết tăng tốc q trình chín hương vị thường khơng không phù hợp với đặc điểm kết cấu Một cách khác để tăng tốc mát chín thay đổi nuôi cấy, mặt di truyền thành phần Bổ sung thêm LAB không khả thi khơng kiểm sốt q trình axit hóa sữa mát kết đặc điểm mát không mong muốn Một cách lịch ni cấy bổ sung [565] LAB bị giết bởi sốc nhiệt nóng / lạnh độ tiếp xúc với lò vi sóng, hoạt động enzyme catabolic hữu Các vấn đề q trình axit hóa nhanh chóng sữa mát trì thấp sữa đơng giải theo cách Trong khứ ứng dụng lysozyme (để Lyse LAB mát) lactase (để chuyển đổi lactose thành glucose galactose, qua cung cấp nutriants khác để LAB) nghiên cứu, khơng có kết ứng dụng thương mại Protease lipase có ứng dụng thương mại việc sản xuất hương vị mát protein spraydried có nguồn gốc chế biến từ mát enzyme bị biến đổi (EMC) EMC làm bằng, mát enzyme bất hoạt ngắn chín mà phụ gia muối mật, hương vị, enzyme thêm vào Qúa trình tiến hành ở mức nhiệt độ cao hàm lượng nước cao thời gian ngắn Lipaza protease vi khuẩn nguồn gốc sử dụng tốt 5.1.2.4.7/ Lipase Chất béo sữa bao gồm chủ yếu chất béo trung tính Lipase (triacylglycerol acylhydrolase, EC 3.1.1.2) thủy phân triacylglycerol tạo di-và mono-acylglycerols, axit béo tự glycerol Lipolysis đóng vai trò quan trọng việc hình thành hương vị mát mốc chín, mát màu xanh, số loại Ý [566] Trong loại mát đóng góp lypolysis để hình thành hương vị mơ hồ Sữa có chứa lipoprotein nội sinh lipase (LPL, E.C 3.1.1.34) LPL liên kết với casein, kết hợp sữa đơng phần tồn tại trùng Trong sữa lipase tương đối thụ động cố định mixen casein sữa chất béo diện chất béo sữa bao quanh bởi proteinaceous bảo vệ màng Kích động nặng đồng làm hỏng cấu trúc sữa trở nên ôi Esteraza Pregastric có mặt men dịch vị dán tổ chức chịu trách nhiệm hương vị “picante” nhiều loại mát cứng Ý Bột lipase Pregastric sử dụng loại mát Ý với chất kết tủa sữa vi sinh nghèo chất lượng bột nhão men dịch vị Do trùng sữa nguyên liệu, lipaza nội sinh bị bất hoạt Trong khứ loại mát khứ làm từ sữa tươi làm từ Sữa trùng thêm lipase Thay động vật có vú lipase bởi vi sinh vật chủ đề quan tâm lipase từ R mieheiand Aspergilli chủng thương mại hóa hữu ích cho sản xuất loại mát Ý Các men có sở thích cho thủy phân axit béo nằm ở 1,3-vị trí nhóm glycerol Các axit béo chuỗi ngắn hương vị dễ bay đóng góp nhiều cho phát triển hương vị lypolitic Lipase mát xanh có nguồn gốc từ Thép roquefortisurface khuôn 5.1.4.2.8/ Lysozyme Lysozyme trứng gà (muramidase, EC 3.2.1.17) enzyme gồm 129 amino axit, liên kết ngang bốn cầu S - S có khả chia b-(1,4) Mối liên hệ dư lượng N-acetylmuramic N-Acetylglucosamine tạo thành vách tế bào Vi khuẩn gram dương Lysozyme tìm thấy dịch tiết người bò sữa, nước mắt, chất nhầy cổ tử cung Lysozyme hoạt động điều kiện có tính axit chịu 100 oC hoạt tính Trong ngành cơng nghiệp Cheesemaking lysozyme nitrat sử dụng cơng tác phòng chống khiếm khuyết của'' cuối thổi'', mà khí (carbon dioxide hydrogen) sản xuất bởi vi khuẩn phát triển nhanh chóng axit butyric, đặc biệt tyrobutyricum Clostridium Đồng thời axit dễ bay hữu hình thành, ảnh hưởng xấu đến hương vị Lysozyme dường không ảnh hưởng đến vi khuẩn axit lactic áp dụng cô đặc nồng độ thấp, ứng dụng thành công báo cáo việc sử dụng lysozyme để đẩy nhanh St Paulin mát chín thơng qua tăng cường ly giải vi khuẩn axit lactic [567] Trong hành động đơng miên lysodeikticus Micrococcus enzyme ức chế bởi diện NaCl Sự ức chế mạnh ở pH cao [568] Vì lý lysozyme hiệu giai đoạn trước xông trước muối đạt bên mát cách khuếch tán Lysozyme liên kết mạnh mẽ với như-casein b-casein với k-casein Liên kết mạnh mẽ có trách nhiệm lưu giữ gần đầy đủ lysozyme mát sữa đơng Lysozyme tìm thấy nhiều ứng dụng khác [569] bảo quản thực phẩm (thịt, trái cây, rau, hải sản rượu vang) 5.1.4.2.9 Lĩnh vực thủy phân Một lĩnh vực tương đôi ứng dụng phát triển cho thủy phân protein Sữa có nguồn gốc từ casein protein lại nước sữa sau tách kem chất quan trọng có sẵn tự nhiên Sự thủy phân protein tác động lớn lên chức chúng Sự phân mảnh protein phân giải protein mạnh ảnh hưởng đến đặc điểm hóa lý chẳng hạn hình dạng kích thước phân tử, tính điện kị nước ảnh hưởng đến khả hòa tan tạo bọt, nhũ hóa đặc tính gel Gây dị ứng giảm hương vị thay đổi nghiêm trọng, hầu hết thường cay đắng Tất đặc điểm xác định kiểm soát bởi mức độ thủy phân protein, xác định bởi điều kiện chế biến loại enzyme phân giải protein sử dụng Mức độ thủy phân khác từ 10 đến 40% Endo_and exoprotease với đặc trưng xác định sử dụng để kiểm soát mức độ thủy phân, tập trung aminoacid tự do, mức độ phân chia peptide điều chỉnh hương vị, theo phòng chống lại cay đắng Nhiều proteases từ động vật (trứng, pepsin tuyến tụy, trypsin)hoặc có nguồn gốc từ thực vật (papain, bromealin) mà từ enzyme cơng nghiệp có nguồn gốc vi sinh vật (B.subtilis, B.licheniformis) sử dụng Aminopeptidases nguồn gốc vi khuẩn thường để cải thiện hương vị, cách loại bỏ dư lượng kỵ nước từ peptide đắng Thủy phân protein sữa sử dụng y tế củng cố nước uống thể thao, trẻ sơ sinh dinh dưỡng qua đường ruột tiêu hóa thấp thực phẩm chức 5.1.2.4.10 Transglutaminase Một loại enzyme enzynme đóng vai trò quan trọng kết cấu tính chất lưu biến thực phẩm từ sữa transglutaminases enzyme xúc tác phản ứng chuyển acyl nhóm carboxyamide dư lượng glutamide nhóm -amino lysine protein Bằng cách polyme proteinaceous cao phân tử xây dựng ảnh hưởng tới độ ẩm, gel,nhũ tương hóa tạo bọt thực phẩm nước sữa protein, casein, đậu nành protein thịt cá Mức độ liên kết ngang phụ thuộc vào cấu trúc ba chiều chất protein Cấu trúc nonglobular casein protein biến tính tạo điều kiện liên kết ngang Trong sữa, ứng dụng sản xuất sữa chua, ngăn ngừa syneresis khả renneting sữa không béo phomat tươi kem đánh mô tả 5.4.3 chế biến sữa 5.1.4.3.1 -galactosesidase -galactosesidase lactase loại enzyme mà tìm thấy ứng dụng rộng rãi trình thủy phân lactose, disaccharide bao gồm glucose galactose phân sữa bò Việc tiêu thụ sữa bị cản trở cho số người bị thiếu lactases hệ thống tiêu hóa Khơng dung nạp lacytose cho người này, chủ yếu ở nước châu Á mà ở châu Phi, Nam Trung Mĩ, kết triệu chứng đầy hơi, tiêu chảy đầy bụng Trong nhiều trường hợp triệu chứng xảy sau tiêu thụ 200-300ml sữa Thủy phân lactose ban đầu dẫn tới phân tách bên cạnh phân tử glucose, phát hành khu liên hợp enzyme/galactose hình thành Cystein histidine đóng vai trò thiết yếu trung tâm hoạt động Nhóm SH cho proton với oxy galactose giai đoạn chấp nhận ROH (như nước) protontes sulfhydryl anion giải phóng galactose Khi chấp nhận đường khác di-, tri-, chí polysaccharide tổng hợp Hoạt động càn gọi hoạt động transerase thay đổi loại nguồn khác oligosaccharides suất bị ảnh hưởng bởi trạng thái cân nồng độ chất phản ứng điều kiện phản ứng Ion Ca2+ Na+ ức chế phản ứng ảnh hưởng trạng thái cân K+, Mg2+ Mn2+ kích hoạt Đặc biệt galactose ức chế mạnh phản ứng enzyme xúc tác Bảng 15 Danh sách nguồn đặc điểm -galactosesidase vi sinh vật Các ứng dụng cụ thể lactase xúc tác độ Ph tối ưu độ pH đặc tính ổn định phụ thuộc lactase khác Lactose trung tính sử dụng chủ yếu sản xuất lactose thấp sữa tiệt trùng Khái niệm khác bao gồm viên lactase tiêm bổ sung vào sữa người tiêu dùng thời gian quy định thời gian trước tiêu thụ Lactase axit có khả chịu đựng môi trường acid dạ dày tiêu thụ với sữa giúp người dùng tiêu hóa lactase đường tiêu hóa Lactase trung tính tìm thấy ứng dụng chuyển đổi lactase sữa sản xuất đường lactose vật nuôi Lactase nấm phù hợp sản xuất sữa chua Ứng dụng nhỏ tìm thấy sữa chua (kết tự nhiên khác văn hóa) vị đồ uống sữa dựa (lactose glucose galactose) việc ngăn ngừa nhận thức màu đỏ vàng lactose kết tinh kem 5.1.4.3.2 Enzyme khác Enzyme khác glucose oxidase, catalase, super- oxit dismutase, lactoperoxidase sulfydry oxidase có giới hạn ứng dụng Glucose oxidase, catalase lactoperoxidase có liên quan đến chất bảo quản nguyên liệu sữa Sulfhydryl oxidase sử dụng để loại bỏ hương vị tạo để điều trị tiệt trùng sữa tiệt trùng  ... độ tiếp xúc với lò vi sóng, hoạt động enzyme catabolic hữu Các vấn đề q trình axit hóa nhanh chóng sữa mát trì thấp sữa đơng giải theo cách Trong khứ ứng dụng lysozyme (để Lyse LAB mát) lactase... tìm thấy ứng dụng chuyển đổi lactase sữa sản xuất đường lactose vật nuôi Lactase nấm phù hợp sản xuất sữa chua Ứng dụng nhỏ tìm thấy sữa chua (kết tự nhiên khác văn hóa) vị đồ uống sữa dựa (lactose... tính tạo điều kiện liên kết ngang Trong sữa, ứng dụng sản xuất sữa chua, ngăn ngừa syneresis khả renneting sữa không béo phomat tươi kem đánh mô tả 5.4.3 chế biến sữa 5.1.4.3.1 -galactosesidase