Đang tải... (xem toàn văn)
Ứng dụng enzyme trong công nghiệp sản xuất sữa
Enzyme công nghiệp sữa LỜI NÓI ĐẦU Sữa thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao nhất.Trong sữa có đầy đủ chất dinh dưỡng cần thiết dễ thể hấp thu Ngòai thành phần protein, lactose , lipit , muối khóang có tất lọai vitamin chủ yếu , enzyme , nguyên tố vi lượng không thay Protein sữa đặc biệt , chứa nhiều hài hòa acid amin cần thiết Cơ thể người sử dụng protein sữa để tạo thành hemoglobin dễ dàng protein thành phẩm khác Sữa thích hợp cho tất người từ trẻ em người già.Từ sữa , người ta sản xuất nhiều lọai thực phẩm khác : sữa trùng , sữa tiệt trùng , sữa cô đặc , sữa bột , sữa lên men yaourt , kefir , phômai , bơ , kem … Trong phômai sản phẩm đạt gía trị dinh dưỡng cao nước NaUy, Hà Lan …sản xuất sử dụng từ lâu Ở đề tài chúng em xin giới thiệu sữa : thành phần sữa , cách bảo quản sữa trước chế biến , cách để xác định chất lượng sữa, sản phẩm từ sữa -1- Enzyme công nghiệp sữa MỤC LỤC A-TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ THÀNH PHẦN CỦA SỮA I-TÍNH CHẤT VẬT LÝ II-THÀNH PHẦN CỦA SỮA II.1-Thành phần dinh dưỡng II.2-Enzyme a- Enzyme oxy hóa sinh học b-Enzyme thủy phân II.3-Vi sinh vật sữa vai trò a- Nấm mốc b- Nấm men c- Vi kuẩn B- TÁC ĐỘNG CỦA ENZYME LÊN CÁC THÀNH PHẦN CỦA SỮA & CÁC CÁCH BẢO QUẢN SỮA I- TÁC ĐỘNG CỦA ENZYME LÊN CÁC THÀNH PHẦN CỦA SỮA I.1-Thủy phân chất beùo 11 I.2- Thủy phân protein 12 I.3- Các biến đổi hóa học hóa sinh khác liên quan đến trao đổi chất hệ vi sinh vật 13 II-CÁC CÁCH BẢO QUẢN II.1- Bảo quản sữa nhiệt độ thấp 13 II.2- Bảo quản sữa nhiệt doä cao 14 II.2.1- Thanh trùng sữa 15 II.2.2- Tiệt trùng sữa 17 II.3-Bảo quản sữa phương pháp hóa học 18 C-KIỂM TRA CHẤT LƯNG SỮA D-ENZYME ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT PHOMAT I-Giới thiệu chung 22 II-Phân lọai sản phẩm phomat 23 III-nguyên liệu 24 IV-Quy trình sản xuất phomat 26 V-Sự thay đổi thành phần sữa sản xuất phomat 33 VI-Sản phẩm lại sau tách khối đông tụ 38 VII-Các enzyne sử dụng đông tụ sữa 40 -2- Enzyme công nghiệp sữa A - TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ THÀNH PHẦN CỦA SỮA: [2] I-TÍNH CHẤT VẬT LÝ : Sữa chất lỏng máu trắng đục, có độ nhớt lớn hai lần so với nước, có vị đường nhẹ có mùi rõ nét Sữa thường có tính chất sau : - Mật độ quang 15 oC 1,030 – 1,034 - Tỷ nhiệt 0,93 - Điểm đông -0,55 oC - pH 6,5 – 6,6 o - Độ axit( D) 16 -18 o 1,35 - Chỉ số khúc xạ 20 C II- THÀNH PHẦN CỦA SỮA : II - DINH DƯỢNG: Sữa hỗn hợp với thành phần bao gồm : nước(khỏang 90%), protein, chất béo,đường lactose,các vitamin (A, D, E, B1, B2, B6, B12), caùc hormon, chất khóang…Tuy nhiên hàm lượng chất sữa dao động khỏang rộng phụ thuộc vào nhiều yếu tố chủng động vật, tình trạng sinh lý vật, điều kiện chăn nuôi (thành phần thức ăn gia súc,chế độ cho ăn, thời tiết …) a) Nước: Trong sữa có dạng : nước tự nước liên kết Nước tự chiếm 96 – 97 % tổng lượng nước Có thể tách trình cô đặc sấy Trong trình bảo quản sản phẩm sữa, nước tự bốc bị ngưng tụ bề mặt sản phẩm Nước liên kết chiếm khỏang 3-4% Hàm lượng nước phụ thuộc vào thành phần hệ keo : protein, phosphatit, polysaccharid, … Nước liên kết thường gắn với nhóm : -NH2, -COOH, -OH, =NH, -CO – NH, …Tùy lọai sữa mà hàm lượng nước liên kết có sản phẩm khác -3- Enzyme công nghiệp sữa b) Đường lactose: Đường lactose sữa có hàm lượng trung bình 50g/l,là disaccharride phân tử glucose phân tử galactose liên kết với tạo thành Tồn hai dạng α- β- lactose: -Dạng α-lactose monohydrate C12H22O11 H2O (phân tử α-lactose ngâm phân tử nước) -Dạngβ- lactose anhydrous C12H22O11 (phân tử β- lactose khan) Khi bị thủy phân lactose cho phân tử đường glucose phân tử đường galactosetheo phương trình tổng quát: C12H22O11 + H2O C6H12O + C6H12O Đường lactose sữa nhạy cảm nhiệt Giữa 110-130 oC xảy dạng mật nướccủa tinh thể đường Trên 150 oC ta nhân màu vàng 170 oC có máu nâu đậm hình thành trình carame hóa Đường lactose len men tác dụng vi sinh vật tạo sản phẩm khác có lợi có hại c) Protein: Protein sữa bao gồm nhiều lọai : α-lactalbulin, β-lactoglobulin, proteose-peptone, Serum-albuminm, Imunoglobulin Trong thành phần chiếm tỉ lệ cao nhất, thành tố quan trọng protit có sữa casein Casein sữa chúng tồn dạng mixen(pH 4,6) Mỗi mixen chứa khỏang 65% nước, phần lại lọai casein khóang(Ca,Mg,P Citrate) Các mixen không đồng với nên phân chia thành thành phần khác biệt α-,β-,γ- va øκ casein: α- casein: 60% casein tòan phần β- casein: 30% casein tòan phần γ- casein: 4-8% casein tòan phần κ- casein: 2-6% casein tòan phần αs1- casein:do phân bố điện tích phần ưa béo không đồng phân tử protein nên đầu mạch αs1- casein tích điện có tính ưa nước, đầu mạch có tính kỵ nước Phân tử αs1- casein có cấu trúc xếp vòng cung β αs2- casein:có tính ưa nước cao lọai casein phân tử chứa nhiều nhóm phosphoryl gốc cation -4- Enzyme công nghiệp sữa β- casein:có tính ưa béo cao Phân tử β- casein gồm 10% cấu trúc xoắn α, 13% cấu trúc xếp β 77% cấu trúc không trật tự κ- casein:chỉ chứa gốc phosphoryl Tương tự β- casein, κcasein có tính lưỡng cực Đầu amino phân tử protein ưa béo đầu carboxyl, nơi liên kết với nhóm glucid (gồm galactose,Nacetylglucosamin N- acetylneuraminic) lại ưa nước, κ- casein gồm 23% vùng xoắn α, 31% vùng xếp β 24% vùng vòng cung β γ- casein: γ1, γ2 γ3- casein sản phấm trình thủy phân β- casein bới plasmine từ máu động vật - d) Chất béo: Đặc điểm chất béo có sữa Chất béo sữa có lọai : Chất béo đơn giản(glyxerit sterit) có hàm lượng 35-45g/l gồm acid béo no không no: acid oleic(C18 không no),acid palmitic(C16 không no), acid stearic (C18 không no) Có công thức tổng quát: - Chất béo phức tạp sữa thường có chứa P, N, S phân tử Tên gọi chung phosphoaninolipid, đại diện lexitin xephalin Gồm nhóm chính: +Nhóm 1:hợp chất với glyxerol Có acid phosphoric phân tử -5- Enzyme công nghiệp sữa -6- Enzyme công nghiệp sữa + Nhóm 2: hợp chất với glyxerol Đặc tính hoá lýù chất keo: Mật độ quang 15oC Điểm nóng cháy Điểm hóa rắn Chỉ số iot Chỉ số xà phòng hóa Chỉ số acid bay không hòa tan Chỉ số acid bay hòa tan Chỉ số khúc xạ 0,91-0,95 31-36 oC 25-30 oC 25-45 218-235 1,5-3 26-30 1,453-1,462 Cấu trúc chất béo có sữa Chất béo có sữa tồn dạng huyền phù hạt hình cầu (tiểu cấu) hình ôvan với đường kính từ 2-10 µm tùy thuộc vào giống bò sản sinh sữa Cấu trúc tiểu cầu gồm phần:phần hòa tan phần hòa tan Các tiểu cầu vây quanh màng protit, bề mặt bên màng có lớp phụ có chất phospholipid có thành phần chủ yếu lexitin xephalin Ngòai màng tiểu cầu chứa nhiều chất khácvới hàm lượng nhỏ, chủ yếu :Fe, Cu, enzyme phosphatase mang tính kiềm tập trung phần protit enzyme ructase có phần không hòa tan e) Các vitamin : Là chất hữu có dạng vết sữa cần cho phát triển, tồn họat động quan Được chia làm lọai: Vitamin hòa tan nước gồm:B1, B2, B3, B5, B6, B12, C, biotin(vitamin H),vaø acid folic … Vitamin hòa tan chất béo gồm:A,D,E -7- Enzyme công nghiệp sữa f) Các muối khóang: Thường bao gồm :muối clorua (2,01g/l), phosphat (3,32 g/l), xitrat(3,21g/l), natri bicarbonat(0,25g/l), natri sunfat (0,18g/l), muối canxi protein(0,16g/l) Các kim lọai nặng có sữa :Fe(1-1,5mg), Cu(0,2-0,5mg), Zn(2-3mg), Mn(0,05mg)… II - ENZYME: Trải qua nhiều nghiên cứu, đến phát sữa có 60 lọai enzyme khác Chúng tuyến vú tiết vi sinh vât sữa tổng hợp nên Trong có số enzyme quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sữa trình bảo quản sữa : a - Các enzyme oxi hóa sinh học: Lactoseperoxydase:Enzyme có sữa động vật, tuyến vú tiết Tuy nhiên vi khuẩn leucoCyt tổng hợp Là enzyme phânnhủy nước oxy già tạo thành oxy họat động liên kết với chất chứa oxy Đây metallo enzyme, có chứa Fe phân tử Phân tử lượng enzyme82 000 Da Enzyme có pH tối thích 6,8 Theo luquet (1985),hàm lượng trung bình sữa 30 mg/l Trong sữa non hàm lượng thường cao đun nóng sữa đến 80 oC vài giây, lactoperoxydase bị vô họat Reductase:được sinh từ vi sinh vật Trong thực tế diện enzyme dấn đến màu nhanh chóng hợp chất xanh metylen cho vào ban đầu sữa tươi (do hình thành hợp chất Leucoderive không màu) Ở nhiệt đô 70 oC phút 80 oC 10 phút enzyme bị phà hủy hòan tòan Ý nghóa thực tế enzyme đáng kể : làm màu xanh metylen thể mối liên quan tốc độ làm màu xanh metylen cho vào sữa với lượngvi sinh vật có sản phẩm Catalase:được tiết từ nhiều lọai VSV Sữa tươi từ vật khỏe mạnh chứa lượng catalase thấp, sữa bị nhiễm VSV thường có họat tính catalase cao Là enzyme phân hủy nước oxy già, giải phóng O dạng tự dạng phân tử không họat động Phân tử lượng 240 000 Da, pH tối thích 6,8-7,0 Enzyme bền nhiệt nên cần phải đun nóng sữa đến 70 oC 30 phút để phá hủy b - Các enzyme thủy phân: Lipase:Trong sữa, số lipase hấp phụ lên màng bao xung quanh hạt cầu béo, số khác tìm thấy plasma, chúng liên kết với mixen casein Là enzyme xúc tác thủy phân liên kết este triglyxerid giải phóng acid béo tự -8- Enzyme công nghiệp sữa Enzyme lipase quan trọng sữa mLPL (milk Lipo Prtein Lipase),là glycoprotein gồm tiểu phần Phân tử lượng tiểu phần 50 000Da Có pH tối ưu 8,9 Hàm lượng mLPL sữa khỏang 1-2mg/l, xúc tác thủy phân liên kết este chất triglycerid dạng nhũ tương bề mặt tiếp xúc pha chất béo nước Các enzyme lipase khác xúc tác thủy phân ests hòa tan không nhũ hóa Lipase không bền nhiệt,với nhiệt độ xấp xỉ 70oC vài giâu làm họat tímh Tronh điều kiện môi trường acid caokìm hãm họat động lipase kìm hãm xảy môi trường có mặt vài lọai kim lọai nặng(Cu,Fe, ) nh sáng mặt trời phá hủy nhanh chóng chúng Phosphatase: Các phosphatase tìm thấy sữa chủ yếu thuộc nhóm phosphomonoesterase Là enzyme xúc tác phản ứng thủy phân liên kết este acid phosphoric glyxerin Có dạng: o Phosphatase kiềm có pH tối thích 9,6 Enzyme họat hóa Mg2+, Mn2+ bị vô hoạt hóa Zn2+, Be2+,I2 Có khoảng 3040% lượng enzyme phân bố hạt cầu béo, phần lại dạng lipo protein Có khả tái họat hóa o Phosphatase acid: có pH tối thích 4,7 enzyme bền nhiệt sữa Để vô họat hoàn toàn, ta cần gia nhiệt sữa đến 96 oC phút Bị vô họat NaF Trong suốt chu kì tiết sữa bò, họat tính phosphatase acid sữa ổ định Ngược lại họat tính phosphatase kiềm tăng dần vào khỏang cuối chu kì tiết sữa Protease: Nhiều lọai vi sinh vật tiết enzyme Là enzyme xúc tác phản ứng thủy phân protein tạo sản phẩm pepton acid amin Các protease acid sữa có pH tối thích 4,0, cón protease kiềm họat động mạnh pH=7,5-8,0 Chúng bị kìm chế họat động điều kiện môi trường acid, chúng bị ức chế họat động môi trường nhiệt độ thấp bị phá hủybởi đốt nóng khỏang 80 oC 10 phút Amylase: Là enzyme thủy phân tinh bột thành dextrin Chúng bị phá vỡ hòan tòan chịu tác động đốt nónh khỏang 65 oC 30 phút Lysozyme: Là enzyme xúc tác phản ứng thủy phân liên kết acid muramic glucosamine mucopolysaccharide màng tế bào vi khuẩn, từ gây phân hủy tế bào Họat động pH tối thích 7,9 Hàm lượng lysozyme sữa bò trung bình 130:g/l thấp khỏang 3000 lần sữa người (400mg/l) -9- Enzyme công nghiệp sữa II.3 - VI SINH VẬT TRONG SỮA VÀ VAI TRÒ CỦA NÓ: Hệ vi sinh vật tìm thấy sữa bao gồm : nấm mốc, nấm men vi khuẩn a) Nấm mốc : Ø Loài nấm mốc nhận sữa chu yếu lòai Mucor Rhizopus với số lượng lớn Ngoài có loài Penicilium, Aspergillus, Geotrichum, Oide Monilia Chúng phát triển thích hợp môi trường acid sữa tạo acid lactic Phần đông nấm mốc tiết enzyme lipase có khả thủy phân chất béo enzyme protease có vai trò phân hủy chất chứa nitơ Vì chúng gây ảnh hưởng xấu đến trình sản xuất phomat dạng nhão trình bảo quản sữa b) Nấm men: Hầu hết nấm men có dạng hình cầu, elip hình trụ, chúng có kích hước lớn từ 2-9:m ngắn từ 1-5:m Phần đông lòai chuyển đường thành rựơu sinh sản theo kiểu nảy chồi Các lòai nấm men có sữa gồm :Saccharomyces, Mycorderma Torula c) Vi khuẩn: Là tế bào đồng có kích thước nhỏ Vi khuẩn Lactic: Vi khuẩn Lactic có hình cầu hình gậy, đứng riêng lẻ tạo chuỗi, Gram(+) Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu 25-47 oC Để tồn môi trường sữa,vi khuẩn lactic tổng hợp lượng ATP từ chất lactose Và trình tổng hợp lượng tao sản phẩm acid lactic, acid acetic, ethanol, khí CO … Vì chúng ứng dụng sản xuất sản phẩm : yaourt, kefir, phô mai số loại bơ Tuy nhiên giống vi khuẩn lactic dùng sản xuất công nghiệp từ canh trường VSV khiết nhân lên qua nhiều cấp từ tế bào vi khuẩn ban đầu qua tuyển chọn Còn vi khuẩn lactic có mặt sữa tươi sau vắt VSV tạp nhiễm,chúng tạo chuyển hóa ngòai ý muốn trình bảo quản sữa trước chế biến như: giảm pH, đông tụ casein … xuấthiện hợp chất ethanol,acid acetic … làm thay đổi thành phần giá trị cảm quan sữa Các vi khuẩn lactic nhiễm vào sữa thuộc nhiều giống khác :StreptoCoCcus, LactoCoCcus, Lactobacillus, LeuconostoC, o Bifidobacterium … Khi trùng sữa 80 C, hầu hết vi khuẩn lactic nhiễm sữa bị tiêu diệt Vi khuẩn Coliform: - 10 - ... 19 - Enzyme công nghiệp sữa II.3-Bảo quản sữa phương pháp hóa học: Sữa sản phẩm tự nhiên, thân sữa chứa đựng lượng cao enzyme kháng khuẩn đủ để giúp cho việc bảo quản sữa Lactoperosidase sữa sống... phần sữa sản xuất phomat 33 VI -Sản phẩm lại sau tách khối đông tụ 38 VII-Các enzyne sử dụng đông tụ sữa 40 -2- Enzyme coâng nghiệp sữa A - TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ THÀNH PHẦN CỦA SỮA:... giảm pH sữa gây đông tụ protein - 11 - Enzyme công nghiệp sữa B - TÁC ĐỘNG CỦA ENZYME LÊN CÁC THÀNH PHẦN CỦA SỮA & CÁC CÁCH BẢO QUẢN SỮA: I TÁC ĐỘNG CỦA ENZYME LÊN CÁC THÀNH PHẦN CỦA SỮA: I.1