Đề tài ỨNG DỤNG CỦA HỆ PROTEASE

Đề tài ỨNG DỤNG CỦA HỆ PROTEASE Enzyme là thành phần không thể thiếu trong mọi tế bào. Chúng đóng vai trò quyết định trong mọi...

Công nghệ Protein & Enzyme KLMN 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁN CÔNG TÔN ĐỨC THẮNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH        SEMINAR : ỨNG DỤNG CỦA HỆ PROTEASE GVHD: ThS. NGUYỄN THỊ THU SANG SVTH: LÊ HUY KỸ DƯƠNG KIM LINH PHẠM HOÀNG MINH NGUYỄN THANH NGA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 5 NĂM 2006 Công nghệ Protein & Enzyme KLMN 2 MỤC LỤC 2 LỜI NÓI ĐẦU 3 Phần A: PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT MỘT SỐ ENZYME THUỘC HỆ PROTEASE I. Phân loại hệ Protease 5 II. Tính chất một số enzyme thuộc hệ Protease 6 Phần B: ỨNG DỤNG CỦA HỆ PROTEASE I TRONG SẢN XUẤT PHOMAI 8 I.1 Giới thiệu chung 8 I.2 Thành phần và nguyên liệu 8 I.3 Quy trình sản xuất 9 I.4 Rennin trong sản xuất Phomai 10 I.5 Biến hình κ-casein 12 I.5.1 Cấu tạo và đặc tính của κ-casein 12 I.5.2 Cấu trúc của Micelle 14 I.6 Quá trình đông tụ 15 I.7 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình đông tụ 18 III. SẢN XUẤT NƯỚC MẮM TỪ THUỶ SẢN 19 III.1 Giới thiệu chung 19 III.2 Nguyên liệu 20 III.3 Quy trình công nghệ và vai trò của enzyme protease 20 III.3.1 Quá trình chuyển hoá Protein thành các acide amin 20 III.3.2 Quá trình tạo hương thơm 21 III.3.1.1 Công nghệ sản xuất nước mắm dài ngày III.3.1.2 Công nghệ sản xuất nước mắm ngắn ngày III.4 Thành phần hoá học của nước mắm 26 IV. SẢN XUẤT CHẤT TẨY RỬA 28 IV.1 Giới thiệu chung 28 IV.2 Sử dụng enzyme protease để tẩy sạch protein 28 V. BIẾN HÌNH COLLAGEN VÀ LÀM MỀM THỊT 29 V.1 Giới thiệu chung 29 V.2 Một số tính chất của thòt sau giết mổ 30 V.3 Các phương pháp làm tăng độ mềm của thòt 30 V.4 Làm mềm thòt bằng phương pháp sử dụng chế phẩm enzyme 31 VI. SẢN XUẤT BÁNH MÌ 32 Công nghệ Protein & Enzyme KLMN 3 VI.1 Giới thiệu chung 32 VI.2 Điều kiện thuỷ phân 32 VI.3 Tính chất, chức năng của sản phẩm thuỷ phân gluten 33 VI.3.1 Khả năng cải thiện chất lưu biến của bột nhào VI.3.2 Tính tan của sản phẩm thuỷ phân gluten VI.3.3 Sản phẩm thuỷ phân gluten có tính tạo bọt VI.4 Vai trò của protease trong quá trình sản xuất bánh mì 35 VI.5 Thò trưởng protease 35 VII. CÔNG NGHIỆP DA 36 VII.1 Giới thiệu chung 36 VII.2 Thành phần da động vật 36 VII.3 Enzyme trong chế biến da động vật 38 VIII. SẢN XUẤT BIA 39 VIII.1 Giới thiệu chung 39 VIII.2 Vai trò của protease 40 IX. SẢN XUẤT RƯU VANG 41 IX.1 Giới thiệu chung 41 IX.2 Vai trò của protease 41 X. TRONG Y HỌC 42 XI. SẢN XUẤT BÁNH KẸO 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 Công nghệ Protein & Enzyme KLMN 4 LỜI NÓI ĐẦU Enzyme là thành phần không thể thiếu trong mọi tế bào. Chúng đóng vai trò quyết đònh trong mọi chuyển hoá vật chất trong tế bào và quyết đònh mối quan hệ giữa cơ thể sống và môi trường sống. Chính vì vậy mà từ khi phát hiện ra enzyme và biết được khả năng chuyển hoá của nó, con người đã nhanh chóng ứng dụng enzyme vào trong công nghiệp. Số lượng enzyme phát hiện ngày càng nhiều và khả năng ứng dụng enzyme vào sản xuất công nghiệp ngày càng tăng. Trong số đó các enzyme thuộc nhóm protease hiện đang được ứng dụng nhiều nhất trong nhiều lónh vực khác nhau như: chất tẩy rửa, thuộc da, phômai, làm mềm thòt, nước chấm,… Seminar của nhóm gồm có hai phần: Phần A: Giới thiệu một số cách phân loại và tính chất của một số enzyme thuộc hệ protease. Phần B: Gồm một số ứng dụng của các enzyme thuộc hệ protease. Trong phần này, nhóm sẽ giới thiệu công nghệ sản xuất một số sản phẩm có sự tham gia của enzyme thuộc hệ protease. Đặc biệt là vai trò và ứng dụng của enzyme protease trong các quá trình sản xuất. Trong quá trình thực hiện, do là lần làm đầu tiên nên không tránh khỏi những sai sót. Nhóm mong nhận được ý kiến đóng góp của cô và các bạn về nội dung đề tài để nhóm ngày càng hoàn thiện hơn. NhómSV KLMN Công nghệ Protein & Enzyme KLMN 5 Phần A PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT MỘT SỐ ENZYME THUỘC HỆ PROTEASE I. Phân loại: Protease là enzyme thuỷ phân các liên kết peptide bên trong protein. Hệ Protease được chia ra một số loại dựa vào những đặc điểm của chúng cũng như cấu tạo trung tâm hoạt động của enzyme. Phân loại Protease : Dựa vào tính đặc hiệu với cơ chất , người ta chia protease làm 2 nhóm: - Exopeptidase :thủy phân liên kết peptide ở đầu tận cùng của mạch, giải phóng acide amin đầu –NH + hay –COO - . + Aminopeptidase :thủy phân liên kết peptide ở đầu N. + Carboxypeptidase (thủy phân liên kết peptide ở đầu C). + Dipeptidase :thủy phân liên kết peptide của các dipeptide. - Endopeptidase :Thủy phân các liên kết peptide bên trong nội mạch của chuỗi polypeptide. + Pepsin + Trypsin + Chymotrypsin + Elastase + Papain Dựa vào nhóm chức trong trung tâm hoạt động của enzyme, người ta chia enzyme làm 4 nhóm: - Protease-serin (OH): Trypsin, chymotrypsin, alastase, subtilisin… - Protease-thiol (SH): Papain, bromelin, ficine,… - Protease-acide (COOH): Pepsin, rennin,…trong trung tâm hoạt động có chứa asparagyl hay glutamyl. Công nghệ Protein & Enzyme KLMN 6 - Protease-kim loại: collagenase,… Dựa vào pH hoạt động có thể chia làm 3 loại: - Protease acide: Pepsin, rennin,… - Protease bazơ: Chymotrypsin, trypsin, elastase, colagenase, subtilisin,… - Protease trung tính: Papain, bromelin,… Dựa vào nguồn thu nhận enzyme có thể chia ra làm 3 loại: - Protease động vật: Trypsin, chymotrypsin, pepsin, rennin,… - Protease thực vật: Papain, bromelin, ficine,… - Protease vi sinh vật: colagenase, protease acide, protease bazơ, protease trung tính,… Dựa vào sự phân bố enzyme có thể chia enzyme làm 2 loại: - Protease nội bào(endoprotease): Catepsin,… - Protease ngoại bào(exoprotease): Pepsin, chymotrypsin,… II. Tính chất của một số enzyme thuộc hệ protease: II.1 Pepsin(EC.3.4.4.1): Pepsin được thu nhận từ màng nhầy dạ con của heo con và bê. Pepsin thường được sử dụng với Rennin trong sản xuất phomai, làm mềm thòt và làm thuốc tiêu hoá. Hỗn hợp này hoạt động mạnh ở pH 2-4 và nhiệt độ khoảng 50 0 C. II.2 Rennin(EC.3.4.4.3): Rennin thường được sản xuất từ bao tử của bê, cừu. Đây là enzyme có hoạt tính đặc biệt cao. Hoạt động mạnh ở pH=3,7. Điểm đẳng điện pI=4,5. Người ta thường phối trộn với pepsin theo tỷ lệ 1:1 dùng trong công nghiệp chế biến sữa. II.3 Papain(EC.3.4.22.2): Thu nhận bằng cách sấy khô mủ cây đu đủ carica papaya. Papain được ứng dụng trong sản xuất bánh, sản xuất bia, trong công nghiệp chế biến thòt, trong y học để làm lành các vết thương ngoài da. Papain thô có hoạt lực 400-600mUI/g, papain tinh khiết có hoạt lực 100.000mUI/g. Papain hoạt động ở khoảng pH rất rộng (pH 4,5-10). PH tối ưu là 7-8, nhiệt độ tối ưu là 55-60 0 C. II.4 Bromelin(EC.3.4.22.5): Bromelin được sản xuất từ vỏ và chồi của quả thơm. Chế phẩm thương mại có hoạt lực 5.000-10.000UI/g nhưng không ổn đònh bằng papain. II.5 Ficine(EC.3.4.22.3): Công nghệ Protein & Enzyme KLMN 7 Ficine được thu nhận từ nhựa cây sung. Ficine ứng dụng nhiều trong công nghiệp chế biến sữa. II.6 Trypsin(EC.3.4.21.4): Trypsin có trong dòch t của người và động vật. Trypsin hoạt động trong môi trường kiềm. PH tối ưu là 8, pH thích hợp là 7,8-9,5. Nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của trypsin là 30-40 0 C. II.7 Chymotrypsin(EC.3.4.21.1): Chymotrypsin là prtotease được tiết ra từ tuyến t. Đây là protease kiềm tính quan trọng sau trypsin. Chymotrypsin hoạt động ở pH 7-9, điểm đẳng điện pI=5,4. Công nghệ Protein & Enzyme KLMN 8 Phần B ỨNG DỤNG CỦA HỆ PROTEASE I. TRONG SẢN XUẤT PHÔ MAI : I.1 Giới thiệu chung : Phô mai là một sản phẩm rất giàu dinh dưỡng được chế biến từ sữa. Hiện nay trên thế giới có hàng trăm loại phô mai. Các loại phô mai khác nhau về cấu trúc, mùi vò, màu sắc và các chỉ tiêu hoá sinh. Quy trình công nghệ cũng rất khác nhau nhưng vẫn dựa trên nguyên tắc chính đó là đông tụ casein có trong sữa, sau đó tách khối đông tụ thu được để chế biến tiếp thành phô mai. I.2 Thành phần và nguyên liệu: Bảng 1: Thành phần hoá học sữa của một số động vật và người Động vật Protein tổng Casein Chất béo Carbonhydrat Khoáng Bò Dê Cừu Ngựa Người 3,4 3,6 5,8 2,2 1,2 2,8 2,7 4,9 1,3 0,5 3,9 4,1 7,9 1,7 3,8 4,8 4,7 4,5 6,2 7,0 0,8 0,8 0,8 0,5 0,2 Trong số đó các hợp chất chứa nitơ trong sữa bò là rất quan trọng: Hình1: Các hợp chất chứa nitơ trong sữa bò Protein(95%) Các hợp chất chứa nitơ phi protein(5%) Acide amin tự do Nucleotide Casein(75-85%) Protein hoà tan(15-25%) Ure Công nghệ Protein & Enzyme KLMN 9 α S -casein β-lactoglobulin Acide uric β-casein α-lactalbulin κ-casein Proteose-peptone γ-casein Serum-albumin Immunoglobulin Casein là thành phần protein chủ yếu trong sữa. Chúng tồn tại dưới dạng micelle. Mỗi micelle chứa 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (gồm calcium, magie, phosphate,…) Nguyên liệu trong sản xuất Phô mai là sữa bò, sữa dê hoặc sữa cừu dưới dạng sữa tươi, sữa đã tách một phần chất béo hoặc sữa gầy. Ngoài các chỉ tiêu vi sinh như khả năng sinh bào tử, khả năng chòu lạnh,…Người ta còn đặc biệt quan tâm tới hàm lượng protein- casein, sữa nguyên liệu có hàm lượng casein càng cao thì hiệu suất thu hồi Phô mai trong sản xuất sẽ cao. Bảng 2: Một số loại phô mai phổ biến : Tên sản phẩm Nước sản xuất Blanc Pháp Mascarpore ,Ricotta Ý Quarg Một số nước Tây u và Đông u Cottage , bakers và Neufchatel Anh ,Mỹ I.3 Quy trình sản xuất: Hình2: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất phô mai Blanc Công nghệ Protein & Enzyme KLMN 10 Phô mai Blanc Bao bì Rót sản phẩm Khuấy trộn Huyết thanh sữa Tách huyết thanh sữa Rennin Đông tụ Lên men Giống vi khuẩn lactic Thanh trùng Chuẩn hoá Sữa tươi Cấy giống [...]... tiên sử dụng protease vào quá trình sản xuất chất tẩy rửa ng đã cho công bố phát minh của mình với tực đề “Quá trình tẩy sạch” Phương pháp sử dụng protease trong bột giặt được áp dụng cho đến nay 28 Công nghệ Protein & Enzyme KLMN -Năm 1919, 65 tấn pancrease của lợn đã được sử dụng vào sản xuất bột giặt “Bumus” Sau đó protease tiếp tục được hãng Novo của Đan Mạch phát triển và hãng Bio-40 của Mỹ cũng... xuất bánh mì Trong sản xuất bánh mì người ta thường sử dụng protease acide của nấm sợi (protease của nấm sợi từ phương pháp nuôi cấy bề mặt) VI.5 Thò trường Protease: Các chế phẩm protease nấm sợi được bán rộng rãi trên thế giới gồm có Amano “A” của hãng AMANO, Fungal protease của hãng Miles lab 35 Công nghệ Protein & Enzyme KLMN Ở Nga, người ta sử dụng chế phẩm sản xuất bánh mì có tên thương mại là Amilorizin-P810X... pháp nào đi nữa thì đều có giai đoạn lên men với sự tham gia của enzyme protease trong quá trình thuỷ phân: Ở công nghệ sản xuất nước mắm dài ngày thì enzyme protease từ vi sinh vật có sẵn trong quá trình lên men và enzyme protease có trong t tạng của cá; trong khi đó ở công nghệ sản xuất nước mắm ngắn ngày thì ngoài enzyme từ các nguồn trên người ta còn bổ sung thêm 3-5% lượng enzyme protease nhằm tăng... nghệ sản xuất nước mắm ở Phú Quốc và Bình Thuận: -Nước mắm là hỗn hợp các acide amin Các acide amin này được tạo thành do sự thuỷ phân của protease, các protease này do vi sinh vật tổng hợp nên -Muốn có tác dụng ức chế vi sinh vật gây thối, tỷ lệ muối thích hợp là 20 – 25% -Tác dụng làm ngấu và tạo hương ngoài protease của vi sinh vật còn do các enzyme tiêu hoá cơ trong nội tạng cá -Nhiệt độ có tác dụng. .. khó loại ra trong quá trình giặt quần áo, trong đó có protein IV.2 Sử dụng protease để tẩy sạch protein: -Các chất carbonhydrate và lipide dễ dàng hoà tan vào môi trường kiềm của bột giặt, còn protein thì khó bò loại hơn các chất khác Do đó người ta sử dụng enzyme protease kiềm -Các protease ứng dụng trong sản xuất bột giặt phải đáp ứng được những nhu cầu sau: + Hiệu quả tẩy sạch cao + Có khả năng hoạt... hưởng đến hoạt động của enzyme protease thuỷ phân protein -Như ta đã biết khả năng xúc tác của enzyme protease phụ thuộc vào nhiệt độ nên trong quá trình sản xuất người ta đem phơi nắng tự nhiên nhằm tăng khả năng thuỷ phân của protease -Đánh khuấy đònh kỳ nhằm tăng sự tiếp xúc của thòt cá với enzyme protease III.3.2.1.2 Phương pháp gài, nén của miền Trung : Hình3: Công nghệ sản xuất nước mắm theo phương... chung là quá trình chín của thòt Có nhiều quá trình ảnh hưởng tới quá tình chín của thòt: -Ảnh hưởng của nhiệt độ: Nhiệt độ có ảnh hưởng rất khác nhau tới từng bộ phân của thòt Ở một số bộ phận của cơ thể mềm ra, một số khác lại cứng lại Sự biến đổi này phụ thuộc nhiều vào thành phần collagen và các sợi thòt đàn hồi có trong thòt 30 Công nghệ Protein & Enzyme KLMN -Mức độ hydrat hoá của protein mô cơ và... sử dụng enzyme trong quá trình làm mềm thòt Ngoài khả năng làm mềm thòt, các sản phẩm enzyme còn làm tăng giá trò dinh dưỡng và giá trò cảm quan cho thòt V.4 Phương pháp làm mềm thòt bằng phương pháp sử dụng chế phẩm enzyme: Ứng dụng chế phẩm enzyme làm mềm thòt lần đầu tiên được thực hiện vào năm 1940 Lúc đầu người ta sử dụng enzyme của đường tiêu hoá để làm mềm thòt Sau đó người ta sử dụng enzyme của. .. khoảng 950C + Có khả năng giữ được hoạt tính của các chất tham gia thành phần bột giặt + Có khả năng bảo quản và giữ được hiệu lực ít nhất một năm Những yêu cầu trên chỉ có serine protease của vi khuẩn là đáp ứng được Lượng chế phẩm protease đưa vào thành phần của bột giặt chỉ khoảng 0,5-1% Dưới đây là thành phần bột giặt có enzyme protease: Bảng 8: Thành phần của bột giặt STT Thành phần Số lượng STT Thành... nghệ và vai trò của protease: Nước mắm là dung dòch acide amin, natriclorua,các chất thơm tạo ra trong quá trình lên men Bản chất của quá trình sản xuất nước mắm gồm có hai quá trình chuyển hoá cơ bản: III.3.1 Quá trình chuyển hoá protein thành các acide amin : Đây là quá trình quan trọng trong quá trình sản xuất nước mắm Quá trình này xảy ra do tác động của enzyme protease từ vi sinh vật và enzyme protease . chất của một số enzyme thuộc hệ protease. Phần B: Gồm một số ứng dụng của các enzyme thuộc hệ protease. Trong phần này, nhóm sẽ giới thiệu công nghệ. Phân loại hệ Protease 5 II. Tính chất một số enzyme thuộc hệ Protease 6 Phần B: ỨNG DỤNG CỦA HỆ PROTEASE I TRONG SẢN XUẤT PHOMAI 8 I.1 Giới thiệu chung