Đang tải... (xem toàn văn)
Trong sản xuất thực phẩm, người ta thường sử dụng các chế phẩm pectinase dướidạng tinh khiết. Người ta không dùng chế phẩm dưới dạng canh trường nấm mốc sấykhô. Tỉ lượng chế phẩm pectinase cô đặc trên lượng nguyên liệu đem chế biến vàokhoảng từ 0.03 – 0.05 đến 0.10%.
ỨNG DỤNG CỦA ENZYMEE PECTINASE Trong sản xuất thực phẩm, người ta thường sử dụng chế phẩm pectinase dạng tinh khiết Người ta không dùng chế phẩm dạng canh trường nấm mốc sấy khô Tỉ lượng chế phẩm pectinase cô đặc lượng nguyên liệu đem chế biến vào khoảng từ 0.03 – 0.05 đến 0.10% Pectinase thường sử dụng ngành công nghiệp thực phẩm sau: - Sản xuất rượu vang; - Sản xuất nước nước uống khơng có cồn - Sản xuất mặt hàng từ quả: nước cô đặc, mứt nhừ, mứt đông, … - Sản xuất nước giải khát; - Sản xuất cà phê cà phê hòa tan Trong sản xuất rượu vang, sản xuất nước nước uống không rượu, sử dụng pectinase cách hiệu Nhờ tác dụng pectinase mà trình ép, làm lọc dịch dễ dàng, làm tăng hiệu suất sản phẩm Chẳng hạn đưa pectinase vào khâu nghiền quả, làm tăng hiệu suất nước sau ép lên tới 15 – 25% Bởi lẽ có pectin khối nghiền có trạng thái keo, ép dịch khơng Nhờ pectinase phân giải chất pectin di mà dịch suốt không bị vẩn đục lọc dễ dàng Không nhũng vậy, enzyme pectinase cịn góp phần chiết rút chất màu, tanin chất hịa tan nữa, làm tăng thêm chất lượng thành phẩm Trong sản xuất mặt hàng từ (mứt nhừ, mứt đông, …) pectinase có vai trị quan trọng Nhờ pectinase mà thu dịch có nồng độ đậm đặc Chẳng hạn dịch táo cô đặc đến 72 độ Brix, không tách pectin tự nhiên chứa sản phẩm bị keo tụ cách mạnh mẽ cô đặc Đa số trường hợp, người ta khử pectin đi, sau lọc đặc, đơi người ta cho pectinase tác dụng suốt thời gian cô đặc Trong sản xuất cà phê, người ta dùng pectinase để tách lớp keo bề mặt hạt cà phê Trước người ta dùng vi sinh vật để làm công việc này, thường trình xảy khơng đồng khó kiểm tra Hiện người ta thường dùng chế phẩm pectinase Việc ứng dụng pectinase để sản xuất nước áp dụng lần vào năm 1930 Từ đến việc áp dụng enzyme trở nên phổ biến nhiều nước giới Việc sản xuất nước từ trước đến chủ yếu phương pháp ép Nếu pectin nhiều theo nước gây tượng nước bị đục, có độ keo cao khó lọc Trong tế bào nước chiếm khoảng 90 – 95% Nếu ta nghiền sau ép ta sản xuất khoảng 60 – 70% tối đa Khi ta cho enzyme pectinase vào, hiệu suất ép tăng 15 – 30% Nhiều trường hợp, hiệu suất ép tăng đến 50% Liều lượng chế phẩm enzyme tinh khiết cho vào 0,03 – 0,05% chế phẩm thô 0,5 – 2% Nhiệt độ trì cho trình thủy phân 43 – 45oC Thời gian thủy phân – 8h dịch thu pectinase hơn, khả lọc tốt hiệu kinh tế thấy rõ CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG CỦA ENZYME PECTINASE Nguyên tắc làm dịch quả: Nước đục hệ huyền phù phần tử sắn (thịt quả) có kích thước nhỏ, bề mặt riêng lớn có lượng lớn nên không bền vững mặt nhiệt động học Mặt khác, phân tử tích điện nên tác dụng lực hút phân tử chúng liên kết lại tạo thành phân tử lớn dễ dàng sa lắng Trong nước quả, có mặt hợp chất polyphenol (đặc biệt tanin) tạo nên với pectin kết tủa khơng tan v.v Sự có mặt pectinase thúc đẩy nhanh trình nêu Từ loại khác nhau, người ta thường chế biến thành dạng nước trong, nước đục phẩm, trước tiên phải chiết rút dịch từ mơ bản, mơ bì đơi mơ học Do đó, hiệu suất chiết rút dịch phụ thuộc vào khả thấm tế bào, cấu tạo giải phẩu tính chất lý nguyên liệu, độ nhớt dịch quả, độ thịt quả, thành phần định tính định lượng pectin chứa dịch bào thành tế bào mô Để sử dụng vào việc chế biến nước chế phẩm pectinase phải có enzym endo exo-polygalacturonse, enzym pectinesterase proteinaza Trong chế phẩm loại enzym vừa kể enzym định hiệu tác dụng chế phẩm Vì endo exo-PG làm giảm độ nhớt dịch quả; enzym PE góp phần vào tác dụng enzym Enzym proteinase chế phẩm thủy phân vỏ protein vỏ nguyên sinh tế bào, kết làm cho dịch dễ dàng Sự có mặt xenluase hemixenlulase chế phẩm tốt không bắt buộc Khi sử dụng cho loại táo, lê chế phẩm khơng phép có enzym pectinaseliminase, enzym phân hủy protopectin vốn gắn tế bào riêng biệt mơ lại với nhau, gây mủn hố mô quả, làm tăng độ nhớt dịch kết làm giảm hiệu suất dịch Ngược lại, sử dụng cho loại mọng dâu tây có mặt chế phẩm enzym PTE lại cần thiết enzym làm mủn hố tế bào làm cho tính chất nước tế bào tăng lên độ nhớt dịch lại giảm xuống Ngoài ra, chế phẩm pectinase dùng sản xuất nước không phép có enzym oxydase (ascohatoxydase, poliphenoloxydase) Trong chế biến nước có thịt enzym PTE, hemixenlulase xenlulase lại enzym định hiệu tác dụng chế phẩm Trong vai trị dẫn động enzym PTE có tác dụng phân hủy protopectin mô Hemixenlulase xenlulase với PTE làm cho độ đồng thể nước có thịt tốt Trong trường hợp có mặt chế phẩm enzym PG đặc biệt endo-PG không cho phép lẽ độ đồng thể nước phụ thuộc vào độ nghiền mịn mô độ nhớt dịch Trong chế phẩm loại có mặt proteinase tốt khơng bắt buộc Ngồi dùng ngun liệu có màu sáng chế phẩm khơng chứa enzym oxi hố, cịn cho ngun liệu có carotenoid antoxian không chứa enzym phá hủy chất Để thu nước quả, trường hợp có sử dụng enzym pectinase, người ta phải nghiền nhỏ nguyên liệu Bã nghiền nhận đem xử lý enzym, sau đem ép ly tâm Trong trường hợp có sử dụng enzym, người ta nghiền nhỏ tới mức tối đa, cốt thuận lợi cho tác dụng enzym mà khôpng sợ bị tắc nghẽn kênh dẫn dịch trình ép sau Vì lẽ sau kinh qua tác dụng enzym, dịch dễ dàng thoát khỏi bã nghiền, nên ép ly tâm, làm công việc tách dịch khỏi tiểu phần mô mà Thực tế sản xuất chứng tỏ xử lý bã táo nghiền 0,03% chế phẩm pectinase hiệu suất dịch nâng lên từ 20-25% Hoặc thu nước nho mà không sử dụng chế phẩm pectinase hiệu suất dịch đạt tối đa 65% so với khối lượng nguyên liệu Nếu sử dụng pectinase tăng hiệu suất dịch từ 65% lên 77,3% (nho trắng) từ 66% lên 82,2% (nho đỏ) Dùng pectinase không làm tăng hiệu suất dịch mà để làm dịch Phương pháp sử dụng enzym có hiệu Bởi lẽ nhờ tác dụng enzym mà hệ keo nước bị phá huỷ hoàn toàn Nếu làm phương pháp khác pectin bị kết tủa phần xử lý pectinase, pectin bị phân giải hoàn toàn thành chất hoà tan Với phương pháp enzym, mang lượng thừa chế phẩm loại trừ trường hợp làm khơng hồn tồn Dịch nước xử lý chế phẩm pectinase thường có vị hồn tồn có khuynh hướng bị đục Q trình làm dịch tác dụng pectinase chia làm ba giai đoạn: - Giai đoạn “bất ổn định hoá” tiêu biểu giảm độ nhớt cách sâu sắc thường gọi trạng thái “phá vỡ” Tế bào thực vật cấu tạo vỏ tế bào (thành tế bào) Vỏ tế bào lớp thành bảo vệ hữu hiệu tạo hình cho tế bào Ở vỏ tế bào thực vật có nhiều chất pectin, chất pectin xem chất ciment gắn tế bào với Phá vỡ gắn kết tạo điều kiện cho vật chất tế bào thoát khỏi tế bào Các chế phẩm enzyme có chứa khơng pectinase mà cịn chứa enzyme nhóm cellulase Các loại enzyme làm phá vỡ thành tế bào giúp trình sản xuất dịch tế bào tốt - Giai đoạn kết lắng trạng thái “phá vỡ” kết thúc kết tủa hoàn toàn Nước sau tách khỏi tế bào thường chứa nhiều chất khác Trong chất pectin chiếm lượng đáng kể pectin thường gây tượng độ nhớt cao gây đục nước Các chất protein có bào tương, màng tế bào gian bào Pectin chứa polygalacturonic acid, araban galactan Trong lượng polygalacturonic acid chiếm tới 40-60% Khi bị thủy phân, pectin tách thành hai phần: - Phần trung tính – phức chất galactanoraban - Phần acid – acid pectic Trong bào tương, pectin nằm dạng hòa tan Trong màng tế bào gian bào, chúng nằm dạng không hòa tan gọi protopectin Protopectin màng gian bào có chứa lượng kim loại lớn lượng nhóm metocyl đủ để làm protopectin bền vững Cịn protopectin màng tế bào chứa lượng kim loại không nhiều, có độ metocyl hóa cao Vì thế, tế bào thực vật có khả trương nở tốt Nếu enzyme tham gia phân giải pectin gian bào làm tế bào khó liên kết với thịt dễ dàng bị mềm Pectin thường có mối liên kết hydro liên kết nguyên tử yếu so với cellulose Tham gia phân hủy pectin gồm nhiều loại enzyme - Giai đoạn cuối thường xác định vắng mặt pectin kết tủa ion canxi Pectin hợp chất polyme axit galaturonic, ester methyl số thành phần nhỏ khác tồn tế bào thực vật Carbohydrat tồn pectin bao gồm: araban, arabinoxylan, gaclactan Pectin chia làm hai loại: loại tan nước loại không tan nước Loại khơng tan nước cịn gọi protopectin chúng thường liên kết với cellulose để tạo thành pectinocellulose Tồn nhóm enzyme pectinase phân giải pectin: - Pectin methyl esterase - Depolymease - Exoenzyme pectinase Pectin methyl esterase (EC.3.1.1.11): Enzyme tham gia phân giải pectin thành axit pectic methanol Enzyme cịn có tên khác pectiestenase (PE) Hiệu suất thủy phân pectin enzyme cao, đạt 98% Pectinesterase nấm sợi hoạt đông mạnh pH – Cả hai loại pectinase bị biến tính nhiệt độ 80OC Enzyme pectin methyl esterase tham gia tác động vào COOCH3 theo chế sau: Pectin depolymease: Enzyme có tế bào thực vật Tuy nhiên người ta sản xuất enzyme theo qui mô công nghiệp từ nấm sợi từ vi khuẩn Chúng phân làm loại sau: 1-Endo pectin traseliminase (EC.4.2.2.3) viết tắt PTE – pectiliase 2-Endo pectin axit traseliminase (EC.4.2.2.1) viết tắt PATE 3-Endo - poly galacturonase (EC.3.2.1.15) viết tắt PG 4-Endo - poly methyl galacturonase viết tắt PMG Các enzyme thường phân cắt liên kết glucozit cấu tạo pectin: Enzyme polygalacturonase tham gia tác động vào glucoside cuối để tạo phân tử cấu thành Tùy theo nguồn sản xuất enzyme depolymease mà chúng có pH tối ưu khác Ta tham khảo pH tối ưu enzyme bảng sau: STT Nguồn enzymee Loại enzymee pH tối ưu Aspergillus niga Endo – PMG 5,2 Flavobacterium Endo – PMG 7,4 – 8,2 Pectinovorum Endo – PG 4,7 – 4,8 Asperigillus niger Endo – PG 3,7 – 4,2 Aspergillus sp Endo – PG 4,4 Coniothyrum diplodiela Endo PTE 5,5 Aspergillus sojae Becterium polymyxa Endo PLE 8,9 – 9,1 pH tối uu Enzymee depolymease 5- exoenzyme enzyme giải phóng axit galacturonic điểm cuối phân tử pectin Enzyme pectinase ứng dụng chủ yếu để phá vỡ thành tế bào nhằm giải phóng chất có tế bào Hiệu việc sử dụng enzym pectinase So sánh bổ sung pectinase không bổ sung pectinase trình sản xuất nước ép Bổ sung pectinase Không bổ sung pectinase Hiệu suất thu dịch ép cao (tăng 14% - Hiệu suất thấp 30%) Độ nhớt dịch giảm mạnh Độ nhớt dịch cao Quá trình lọc tốt nhanh Quá trình lọc lâu Tăng nhanh trình làm dịch Quá trình làm dịch nhiều thời gian Hiệu việc sử dụng enzym Đã có nhiều nghiên cứu kết áp dụng sản xuất nước rượu vang cho thấy sử dụng enzym pectinase cho hiệu suất nước chất lượng rượu vang cao Khi tiến hành ứng dụng enzym sản xuất nước rượu vang, người ta đặc biệt quan tâm đến hai yếu tố có tính chất định đến hiệu enzym - Nguyên liệu - Khả xay, nghiền làm nhỏ nguyên liệu Nguyên liệu Không phải tất loại cho hiệu suất cao xử lý enzym Khi sử dụng enzym chế biến nước rượu vang người ta phải đưa độ chín kỹ thuật cho phù hợp Khái niệm hồn tồn khác với khái niệm độ chín kỹ thuật công nghệ người ta không sử dụng enzym Độ chín kỹ thuật để sản xuất nước giai đoạn chín quả, đảm bảo tách dịch tốt với tích tụ tối đa chất có giá trị dinh dưỡng cao hương vị thích hợp Tuy nhiên cần biết rằng, phần lớn nguyên liệu, hiệu suất dịch cao không trùng hợp với tích tụ chất có giá trị dinh dưỡng Ở nhiếu loại quả, khả dịch khơng trùng với mức độ chín Nhiều thật chín, khả tích tụ chất dinh dưỡng cao lại khơng thuận lợi cho việc tách nước Chính thế, loại quả, người ta phải tiến hành phân loại xác định độ chín kỹ thuât riêng, cho phù hợp với việc sử dụng enzym thu hồi dịch Công việc thứ hai sau phân loại quả, việc thiết phải làm trước sử dụng enzym phải làm cách rửa nhiều lần để loại bỏ tạp chất, VSV Sau q trình kỹ thuật xé nhỏ, nghiền, … để tăng khả tác động enzym tăng hiệu suất thu dịch Khả làm nhỏ nguyên liệu Làm nhỏ nguyên liệu khâu kỹ thuật quan trọng, định đến hiệu tác động enzym hiệu suất sản xuất dịch chất lượng dịch Tùy theo tính chất lý đặc điểm cấu tạo loại người ta chọn phương pháp xử lý thích hợp nghiền cắt, chà hay xé nhỏ Khi thực phương pháp học trên, số tế bào bị phá hủy, tính chất bán thấm, việc chọn phương pháp học làm nhỏ phù hợp với loại có ý nghĩa cơng nghệ Những bất lợi sử dụng enzym Nước sử dụng enzym có nhiều ưu điểm, nhiên việc sử dụng enzym có nhược điểm xảy biến đổi bất lợi VSV Nếu xử lý thời gian ngắn, q trình oxy hóa nhiễm VSV khơng thành vấn đề lớn Nhưng xử enzym thời gian dài xảy q trình oxy hố nhiễm VSV Người ta ngăn ngừa trình oxy hoá nước ba cách sau: - Cho ascorbic acid - Cho anhydric sulfur - Cho enzym glucose oxidase Trước dùng chất chống oxy hóa trên, người ta phải đun nóng dịch Khi đun nóng dịch quả, enzym có nước bị ức chế Theo đó, nước ly tâm để làm học, sau nước đun nóng tới 80OC sau hạ nhiệt đến nhiệt độ tối ưu họat động enzym Người ta thường cho lượng ascorbic acid tới 5mg/100g nước để hạn chế q trình oxy hố Để hạn chế phát triển VSV tường hợp sử dụng enzym để xử lý nước quả, người ta thường áp dụng biện pháp sau Sử dụng sorbic acid, ascorbic acid, benzoate natri Sorbic acid thường sử dụng nước với liều lượng 0,03% Acid hoạt động pH rộng (pH 3,99,2).Sorbic acid ức chế phát triển nấm men nấm sợi, không làm thay đổi vị mùi sản phẩm Benzoate natri thường sử dụng nước với liều lượng 0,15% Sử dụng anhydric sulfur Người ta thường sử dụng anhydric sunfurơ để bảo quản nước bán thành phẩm Chất vừa có khả tiêu diệt VSV, vừa có khả chống oxy hố Khi cho chất anhydric sunfurơ vào dịch quả, chúng dễ dàng bị oxy hóa Khi lượng oxy có dịch dần đến mức triệt tiêu, gây trạng thái hiệu oxy hóa-khử dịch thay đổi VSV bị ức chế tiêu diệt Tuy nhiên cần phải lưu ý rằng, lượng anhydric sunfurơ nhiều dẫn đến ức chế hoạt động enzym Các thí nghiệm cho thấy, hàm lượng anhydric snfur 0,1% làm giảm hoạt tính chế phẩm enzym, 0,5% enzym hồn tồn bị ức chế Xử lý nhiệt Người ta đun nóng dịch để bảo quản nước Tuy nhiên, việc đun nóng dịch khơng thể q cao nhiệt độ làm thay đổi tính chất cảm quan, thành phần hóa học hoạt tính enzym Đa số enzym phân giải pectin bị hoạt tính 70OC chúng hoạt động mạnh 45-50OC Tuy nhiên, nước lên men, người ta sử dụng enzym để xử lý nước nhiệt độ thường (trùng với nhiệt độ lên men) ... polymyxa Endo PLE 8,9 – 9,1 pH tối uu Enzymee depolymease 5- exoenzyme enzyme giải phóng axit galacturonic điểm cuối phân tử pectin Enzyme pectinase ứng dụng chủ yếu để phá vỡ thành tế bào nhằm... kiểm tra Hiện người ta thường dùng chế phẩm pectinase Việc ứng dụng pectinase để sản xuất nước áp dụng lần vào năm 1930 Từ đến việc áp dụng enzyme trở nên phổ biến nhiều nước giới Việc sản xuất nước... chất có tế bào ngồi Hiệu việc sử dụng enzym pectinase So sánh bổ sung pectinase không bổ sung pectinase trình sản xuất nước ép Bổ sung pectinase Khơng bổ sung pectinase Hiệu suất thu dịch ép cao