Cuộc sống ngày càng phát triển thì nhu cầu về thực phẩm của con người càng tăng lên. Nếu như trước kia, công nghệ bảo quản thực phẩm chỉ cần đảm bảo chỉ thực phẩm không bị hư hỏng, đảm bảo hàm lượng chất dinh dưỡng là được thì nay đòi hỏi công nghệ làm sao cho thực phẩm vẫn giữ chất lượng trong quá trình bảo quản vận chuyển mà còn đảm quản về mặt cảm quan, hình thức tươi ngon
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA DU LỊCH VÀ ẨM THỰC MÔN HỌC: KHOA HỌC CHẾ BIẾN MÓN ĂN Đề tài: ENZYME LÀM SẪM MÀU TRONG THỰC PHẨM Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Bích Phượng Nhóm thực hiện: Nhóm STT Họ tên sinh viên MSSV Nguyễn Đăng Thuý Hiền 2034200170 Lê Thuý Hằng 2034200023 Nguyễn Hồng Hiếu 2034200175 TP Hồ Chí Minh, ngày 20, tháng 2, năm 2021 LỜI MỞ ĐẦU Cuộc sống ngày phát triển nhu cầu thực phẩm người tăng lên Nếu trước kia, công nghệ bảo quản thực phẩm cần đảm bảo thực phẩm không bị hư hỏng, đảm bảo hàm lượng chất dinh dưỡng địi hỏi công nghệ cho thực phẩm giữ chất lượng trình bảo quản vận chuyển mà cịn đảm quản mặt cảm quan, hình thức tươi ngon Trong số sản phẩm yêu cầu cần thiết rau hải sản phải tươi Nhưng sản phẩm thường có xu hướng sẫm màu nhanh chóng sau thu hoạch Có hai nguyên nhân dẫn đến sẫm màu oxi hóa enzyme oxi hóa bỏi tác nhân khơng enzyme Mà thực chất yếu tố chủ yếu enzyme, phản ứng enzyme nhanh, gây tác động tức Hiểu chất, nguyên nhân cách ức chế enzyme sẫm màu cần thiết bảo quản Qua biết enzyme gì, chế ứng dụng chúng công nghệ thực phẩm ngành liên quan Mục lục PHẦN 1: GIỚI THIỆU VỀ ENZYME: 1.1 Khái quát enzyme: - Trong thể sinh vật xảy nhiều phản ứng hóa sinh theo quy luật có tổ chức liên quan chặt chẽ Chúng xảy cách đặc hiệu, dễ dàng với vận tốc lớn điều kiện môi trường sinh lý nhiệt độ thể Sở dĩ có diện chất xúc tác sinh học gọi chung enzyme - Enzyme protein xúc tác phản ứng hóa học, tồn tất tế bào sống động vật, thực vật vi sinh vật Các phản ứng enzyme xúc tác xảy bên thể sống thể sinh vật Các phân tử lúc bắt đầu trình phản ứng gọi chất (substrate), enzyme biến đổi chúng thành phân tử khác Enzym có tính chọn lọc cao chất - Hầu hết phản ứng xúc tác enzyme có tốc độ cao nhiều so với khơng xúc tác Có 4000 phản ứng sinh hóa xúc tác enzym Hoạt tính enzym chịu tác động nhiều yếu tố Chất ức chế phân tử làm giảm hoạt tính enzym, yếu tố hoạt hóa phân tử làm tăng hoạt tính enzym 1.2 Tính chất enzyme: - Enzym có chất protein nên có tất thuộc tính lý hóa protein Đa số enzym có dạng hình cầu khơng qua màng bán thấm có kích thước lớn - Tan nước, dịch muối loãng, glycerin dung môi hữu phân cực khác, không tan ete dung môi không phân cực - Không bền dễ bị biến tính nhiệt độ cao, mơi trường acid, base mạnh, kim loại nặng Mức độ giảm hoạt tính tương ứng với mức độ biến tính, enzyme bị biến tính khơng cịn khả xúc tác phản ứng - Enzyme có tính lưỡng tính: tùy pH môi trường mà tồn dạng: cation, anion hay trung hòa điện - Xúc tác enzyme mang lại hiệu kinh tế cao ứng dụng rộng rãi ngành công nghiệp thực phẩm, y học, dược phẩm,… ưu điểm: + Không độc, cường lực xúc tác mạnh nhiều lần so vơi chất xúc tác vơ + Trích rút từ ngun liệu rẻ tiền + Hiệu suất cao hạ thấp lượng hoá học, tăng vận tốc phản ứng, hoạt tính điều kiện thơng thường + Tính đặc hiệu cao tham gia một vài phản ứng xác định Ví dụ: 1g pepsin thuỷ phân 5kg protein trứng luộc pử nhiệt độ thường; phân tử sau giây phân giải 4000 liên kết glucoside phân tử tinh bột * Enzym chia làm hai nhóm: enzym cấu tử (chỉ chứa protein) pepsin, amylase enzym hai cấu tử (ngồi phẩn protein cịn có nhóm ngoại khơng phải protein) - Trong phân tử enzym hai cấu tử có hai phần mà phải kết hợp với hoạt tính xúc tác enzyme thể hiện: + Apoenzyme (apoprotein): phần protein (nâng cao lực xúc tác coenzym, định tính đặc hiệu) + Coenzym: phần protein (trực tiếp tham gia phản ứng xúc tác, định kiểu phản ứng, tăng độ bền apoenzyme với yếu tố gây biến tính), chất hợp chất hữu phức tạp * Trung tâm hoạt động (TTHĐ) enzyme: - Trong trình xúc tác enzym vùng cấu trúc không gian đặc biệt tham gia trực tiếp vào phản ứng để kết hợp với chất gọi "trung tâm hoạt động" Cấu tạo đặc biệt TTHĐ định tính đặc hiệu hoạt tính xúc tác enzyme - Trong "enzym cấu tử", acid amin thường phân bố phần khác mạch polypeptid nằm kề không gian tạo thành TTHĐ Sự kết hợp nhóm chức acid amin, thường gặp -SH cysteine, -OH serine, vòng imidazol histidine, w-COOH aspartie acid glutamic, -COOH acid amin cuối mạch - Trong "enzym hai cấu tử" mạch polypeptid mà nhóm chức kết hợp để tạo TTHĐ, cịn có nhóm chức coenzym nhóm ngoại khác kết hợp tạo thành TTHĐ - Ở enzym chứa kim loại, ion kim loại tham gia vào việc tạo trung tâm hoạt động Trong nhóm chức tham gia tạo TTHĐ cần phân biệt hai nhóm: "tâm xúc tác" (tham gia trực tiếp vào hoạt động xúc tác enzym) "nền tiếp xúc" (giúp enzyme kết hợp đặc hiệu với chất) - Một enzym có nhiều TTHĐ, tác dụng TTHĐ không phụ thuộc vào -Trong số enzym khơng có TTHĐ mà cịn có "trung tâm dị khơng gian" điều khiển hoạt động TTHĐ Những phần enzym kết hợp với chất có phân tử nhỏ làm biến đổi cấu trúc bậc ba toàn phân tử enzym làm cấu trúc TTHĐ→ biển đổi hoạt tính enzym * Q trình tạo phức hợp enzym-cơ chất (ES) biến đổi phức hợp thành sản phẩm, giải phóng enzyme tự do: E + S → ES -> ES* → E + P + E: enzyme; S: chất (substrate); S*: trạng thái chuyển tiếp chất; P: sản phẩm (product) + Yêu cầu: E S phải bổ sung mặt không gian hợp mặt hóa học, có khả hình thành nhiều liên kết yếu với Chúng liên kết cho tạo cắt đứt dính gây nên biến động nhiệt ngẫu nhiên nhiệt độ thường * Tính đặc hiệu enzyme: - Enzyme tác dụng lên chất định theo kiểu phản ứng định, tức xúc tác cho vơ số chuyển hố xảy chất→tính đặc hiệu - Tính đặc hiệu kiểu phản ứng: chất có khả tham gia nhiều loại phản ứng, phản ứng cần có enzyme tương ứng xúc tác - Tính đặc hiệu kiểu chất: enzyme chuyên xúc tác cho hay vài chất định Có mức độ đặc hiệu tuỳ vào loại enzyme: + Đặc hiệu tuyệt đối: Enzyme có khả tác dụng lên chất định Cấu trúc trung tâm hoạt động enzyme phải kết hợp chặt chẽ với cấu trúc chất, khác biệt nhỏ cấu trúc chất làm enzym khơng xúc tác + Đặc hiệu nhóm (nhóm tuyệt đối): Enzyme có khả tác dụng lên kiểu liên kết định hay hai cấu tử tham gia tạo thành liên kết có cấu tạo định + Đặc hiệu tương đối (nhóm tương đối): enzyme tác dụng lên kiểu nối hóa học định phân tử chất mà không phụ thuộc vào chất hóa học cấu tử tham gia tạo thành liên kết + Đặc hiệu lập thể (đặc hiệu quang học): tác dụng lên dạng đồng phân quang học Enzyme thể tính đặc hiệu với đồng phân hình học: tác dụng lên dạng đồng phân cis trans * Enzyme chia thành nhóm lớn: + Oxydoreductase: Xúc tác cá phản ứng oxy hóa khử + Transferase: Chuyển vị nhóm chức + Hydrolase: Xúc tác phản ứng thủy phân + Isomerase: Xúc tác phản ứng đồng phân hố + Lyase: Xúc tác phản ứng phân cắt khơng cần nước + Ligase: Xúc tác phản ứng tổng hợp PHẦN 2: ENZYME LÀM SẪM MÀU TRONG THỰC PHẨM 2.1 Khái quát phản ứng nâu hoá enzyme: - Hình thức bề ngồi, hương vị, kết cấu giá trị dinh dưỡng bốn thuộc tính coi người tiêu dùng đưa lựa chọn thực phẩm Trong hình thức bề ngồi, màu sắc yếu tố mà người tiêu dùng đánh giá chất lượng sản phẩm Màu sắc bị ảnh hưởng sắc tố tự nhiên chlorophyll, carotenoid anthocyanin thực phẩm, các phản ứng từ enzyme phản ứng không enzym Sẫm màu enzyme phản ứng màu quan trọng ảnh hưởng đến loại trái cây, rau hải sản Hình 1: Hình thành màu nâu - Sẫm màu enzyme q trình hóa học, thường xảy trái rau nhóm nhỏ enzyme polyphenol oxidase, thuộc nhóm lớn enzyme oxydoreductaza, có khả xúc tác q trình oxi hóa phenolic để tạo thành quinon với tham gia oxy nguyên tử, thành phần cuối polymer hoá tạo màu melanin, gây sẫm màu thực phẩm Sự tác động sẫm màu enzyme nghiên cứu nhiều trái cây, rau hải sản Ngoài ra, nhà khoa học thực phẩm (rau quả, thực vật sinh lý sau thu hoạch), vi sinh vật chí sinh lý trùng động vật giáp xác nghiên cứu phản ứng tác động nhiều mặt 2.2 Tính chất chế enzyme làm sẫm màu thực phẩm: - Polyphenol oxidase (phenolase hay phenoloxidase) tetramer có chứa bốn nguyên tử đồng phân tử, liên kết chất thơm oxy Enzyme xúc tác trình ohydroxyl monophenols (phân tử phenol vịng benzen có chứa nhóm hydroxyl đơn) tạo thành o-diphenols (phân tử phenol có chứa hai nhóm hydroxyl) Chúng tiếp tục xúc tác trình oxy hóa o-diphenol để tạo o-quinon Đây trình polyme hố nhanh o-quinon với chất khơng có chất phenol amino acid, amin để tạo sắc tố đen, nâu đỏ (polyphenol) nguyên nhân tượng thâm đen cắt táo, khoai tây, vị chè, thuốc lá, bột mì bảo quản không tốt - PPO phát nấm phân bố rộng rãi tự nhiên Chúng có lục lạp thực vật, tồn tự tế bào chất già trái chín PPO đóng vai trò quan trọng việc đề kháng chống vi khuẩn, virus điều kiện khí hậu bất lợi Ngồi ra, PPO tìm thấy động vật cho làm tăng khả kháng bệnh côn trùng động vật giáp sát - Khi có mặt oxy khơng khí, enzyme xúc tác bước việc chuyển đổi sinh hóa phenol để sản xuất quinon trải qua trùng hợp để mang lại dạng polymer, khơng hịa tan gọi melanin Các melanin hình thành rào cản có đặc tính kháng khuẩn, ngăn chặn lây lan nhiễm trùng bầm tím mơ thực vật Ở thực vật, giống chịu điều kiện khắc nhiệt có mức PPO cao nhiều so với giống mẫn cảm - Axit amin tyrosine có chứa vịng phenolic mà bị oxy hóa tác động PPO để hình thành o-quinone Do đó, PPO gọi tyrosinases Một ví dụ hình thành melanins từ polyphenol đơn giản, tyrosine, thể hình bên dưới: Hình : Hình thành melanins từ tyrosine 2.3 Phân loại: PPO (EC 1.10.3.1, O-Diphenol oxidoreductase) enzyme xúc tác phản ứng oxy hoá khử, oxy hoá hợp chất phenol dùng oxy chất nhận hydro Ở đồng vật thực vật, PPO bao gồm monophenol oxidase, diphenol oxidase (o-diphenol oxidase pdiphenol oxidase (laccase)) Monophenol oxidase giúp hydroxyl hoá gốc monophenol tạo thành gốc o-diphenol Diphenol oxidase oxy hóa diphenol thành obenzoquinones Tỉ lệ monophenol hoạt động DPO thực vật thường 1:10 thấp 1:40 2.3.1: Monophenol oxidase (Tyrosinase) - Trong nhóm PPO, enzyme oxy hoá monophenol gọi monophenol oxidase, tyrosinase xúc tác oxy hoá amino acid tyrosine (chất monophenolic lớn) tạo quinone tương ứng Tyrosinase có vi khuẩn, nấm men, bột mì động vật - Trong cây, enzyme gọi cresolase khả enzyme để sử dụng oxi hóa chất monophenolic cresol 2.3.2: O-diphenol oxidase (Catechol oxidase) - Q trình oxy hóa chất diphenolic để tạo obenzoquinones với có mặt oxy xúc tác diphenol oxidase Oxidase diphenol nhận nhiều ý tỷ lệ xúc tác cao liên kết để hình thành sắc tố màu nâu, melanin Trong thực phẩm, cateholase quan trọng cresolase hầu hết thực phẩn chứa chất dihydroxyphenol 2.3.3: P-diphenol oxidase (Laccase) - Laccase ( DPO, EC 1.10.3.2) loại PPO có chứa đồng, oxy hố p diphenols, cho phép phân biệt với o- diphenol oxidase catechol oxidase Laccases là glycoprotein, trạng thái tinh khiết có màu xanh đậm - Laccases tìm thấy nhiều loại nấm gây bệnh thực vật số loại đào mơ… 2.4 Cơ chất phản ứng sẫm màu (Polyphenol) - Polyphenol , gọi hợp chất phenolic, nhóm chất hóa học có thực vật (rau quả) đóng vai trị quan trọng q trình nâu hóa enzyme, chất cho màu nâu - Các hợp chất phenolic chịu trách nhiệm cho màu sắc nhiều loài thực vật, chẳng hạn táo, phần hương vị hương vị đồ uống (nước táo, trà), quan trọng chống oxy hóa nhà máy - Polyphenol chất hữu thường phức tạp, có chứa nhiều nhóm phenol (acid carbolic): Hình : Cấu trúc 1: Phenol Hình 5: Cấu trúc 2: Theaflavin, polyphenol trà - Polyphenol chia thành nhiều loại phụ khác nhau, chẳng hạn anthocyans (màu sắc trái cây), flavonoid (catechin, tannin trà rượu) không flavonoid thành phần (axit galic chè) Flavonoid hình thành nhà máy từ axit amin thơm phenylalanine tyrosine Bảng 1: Cơ chất phản ứng sẫm màu thực phẩm có loại rau Nguồn Táo Bơ Chuối Cacao Chất phenolic axit chlorogenic (thịt), catechol, catechin (vỏ), axit caffeic, 3,4dihydroxyphenylalanine (DOPA), axit benzoic 3,4-dihydroxy, p- cresol, 4methyl catechol, leucocyanidin, p- coumaric axit, flavonol glycosides 4-metyl catechol, dopamine, pyrogallol, catechol, acid chlorogenic, axit caffeic, DOPA 3,4-dihydroxyphenylethylamine (Dopamine), leucodelphinidin, leucocyanidin catechin, leucoanthocyanidins, anthocyanins, tannin phức tạp Hạt cà phê axit chlorogenic, axit caffeic Cà tím Nho Xồi Nấm Đào Lê axit chlorogenic, axit caffeic, axit coumaric, dẫn xuất acid cinnamic catechin, axit chlorogenic, catechol, acid caffeic, DOPA, tannin, flavonol, axit protocatechuic, resorcinol, hydroquinone, phenol dopamine HCl, 4-methyl catechol, acid caffeic, catechol, catechin, axit chlorogenic, tyrosine, DOPA, p- cresol tyrosine, catechol, DOPA, dopamine, adrenaline, noradrenaline axit chlorogenic, pyrogallol, 4-methyl catechol, catechol, axit caffeic, axit galic, catechin, dopamine axit chlorogenic, catechol, catechin, axit caffeic, DOPA, axit benzoic 3,4dihydroxy, p- cresol Nho khô axit chlorogenic, catechin, axit caffeic, catechol, DOPA Khoai tây axit chlorogenic, axit caffeic, catechol, DOPA, p- cresol, p- hydroxyphenyl axit propionic, p- hydroxyphenyl acid pyruvic, m- cresol Tôm tyrosine Khoai lang Axit chlorogenic, axit caffeic, caffeylamide Trà flavanol, catechin, tannin, dẫn xuất acid cinnamic 2.5 Các yếu tố ảnh hưởng: Phản ứng sẫm màu enzyme xúc tác phản ứng thường xảy q trình chế biến sản phẩm thực phẩm có nguồn gốc thực vật rau sản phẩm đồ hộp rau quả, sản phẩm chè thuốc Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng nhân tố sau gây ảnh hưởng rõ rệt : 10 phương pháp xử lý nhiệt biết đến làm thay đổi hương vị nước ép chuối 4.2 Các phương pháp hóa học: 4.2.1: Tác động đến enzyme - Muối Halogen: Halogenua vô chất vô thường dùng cho ức chế enzyme polyphenoloxydase + So sánh khả ức chế muối halogen: NaF > NaCl > NaBr > NaI + Sự ức chế enzyme gây sẫm màu cách tăng nồng đồ muối + Natri clorua thể chất ức chế PPO có hiệu cao sử dụng kết hợp với canxi clorua, axit ascorbic axit citric - Mật ong: Mật ong chứng minh để ức chế enzyme nâu Do đó, việc sử dụng mật ong chất ức chế màu nâu tự nhiên mối quan tâm người tiêu dùng tuyệt vời Mật ong tỏ ức chế nâu lát táo, nước ép nho - Giảm độ pH: + Nhóm Ionizable cấu trúc protein enzyme bị ảnh hưởng pH môi trường thực phẩm Các nhóm phải dạng ion thích hợp để trì cấu tạo chất hoạt động, ràng buộc chất, xúc tác phản ứng enzym (Segel, 1976) Những thay đổi trạng thái ion hóa enzym thường đảo ngược Tuy nhiên biến tính khơng thể đảo ngược xảy điều kiện pH cực đoan Sự ổn định chất bị ảnh hưởng thay đổi pH, chất trải qua cố hóa điều kiện khắc nghiệt pH + Acidulants thường áp dụng để trì độ pH thấp mà cần thiết cho hoạt động xúc tác tối ưu loại enzyme Acidulants citric, malic, axit photphoric khiến polyphenol oxidase polyphenol oxidase không hoạt động 4.2.2: Loại bỏ kim loại Enzyme thường có chứa ion kim loại cấu trúc Loại bỏ ion làm cho enzyme khơng hoạt động Những chất sử dụng công nghiệp thực phẩm để loại bỏ ion kim loại bao gồm axit sorbic, axit carboxylic (citric, malic, tartaric, oxalic, axit succinic và), polyphosphat (ATP pyrophosphates), đại phân tử (porphyrin, protein), EDTA,… 4.2.3: Loại bỏ oxi - Sulfit chất ức chế sử dụng rộng rãi enzyme nâu, ngăn chặn nâu cách giải phóng ion sulfite sau tác dụng với oxy để ngăn chặn hình thành melanin + Lưu huỳnh dioxit nhanh chóng phản ứng với trình oxy hóa sản phẩm ngăn khơng cho chúng gây suy giảm 20 Bảng 4: Hóa chất suất sulfur dioxide phép sử dụng thực phẩm chất bảo quản Hóa học Công thức Sulphur dioxide SO2 Natri sunfit khan Natri sunfit (Heptahydrate) Na2SO3 Na2SO3.7H2O Natri hydro sulfit NaHSO3 Sodium Metabisulphite Na2S2O5 Kali Metabisulphite K2S2O5 + Trong đóng hộp trái cây, bisulfit natri sử dụng để ngăn chặn nâu tiêu diệt vi khuẩn + Sulfit áp dụng ức chế hắc tố (blackspot) tôm, khoai tây, nấm, táo, hoa loại rau khác Sulfit áp dụng việc ổn định hương vị màu sắc rượu vang Nồng độ sunfit cần thiết để kiểm soát enzyme nâu khác phù hợp với nguyên liệu thực phẩm thời gian cần thiết để ức chế phản ứng hóa nâu - L-ascorbic acid: ( vitamin C) Hoạt động chất chống oxy hóa ơxy có nhiều khả phản ứng với acid ascorbic, với hợp chất phenolic loại rau Màu nâu không tiếp tục hầu hết acid ascorbic sử dụng phản ứng Acid ascorbic có tính axit tự nhiên, tạo thành muối trung tính hịa tan nước L-ascorbic acid (vitamin C), dẫn xuất muối trung tính khác dùng chất chống oxy hóa hàng đầu loại trái cây, rau nước ép trái cây, phòng ngừa nâu phản ứng oxy hóa khác - Cystein axit amin khơng thiết yếu, nghĩa thể người tự tổng hợp Một chất ức chế hiệu enzyme nâu Nó báo cáo có hiệu natri bisulphite tác nhân antibrowning Tuy nhiên nồng độ cysteine cần thiết cho việc đạt hiệu ức chế nâu có tác động tiêu cực vào vị 21 PHÀN 5: ỨNG DỤNG CỦA ENZYME LÀM SẪM MÀU PPO TRONG THỰC PHẨM 5.1 ỨC CHẾ ENZYME SẪM MÀU GÂY HIỆN TƯỢNG BIẾN ĐEN TRONG CHẾ BIẾN TÔM 5.1.1: Cơ chế chung - Trong động vật thủy sản, đặc biệt tôm cá tồn phổ biến enzyme polyphenoloxydase (PPO) Enzyme thường gây tượng biến đen cho tôm cá Hệ enzyme PPO tôm chủ yếu tyrosinase, chúng tồn lớp màng suốt vỏ tôm Khi tôm chết, protease tôm phân giải lớp màng thúc đẩy giải phóng PPO Sau PPO giải phóng với mơi trường có oxy nhiệt độ phù hợp xúc tác phản ứng oxy hóa hợp chất có mang gốc phenol tạo phức chất có màu nâu đen (melanine), tượng biến đen tơm Các chất có gốc phenol tôm cá thường tyrosine phenylalanine Bảng 5: Thang màu dùng để mô tả tiến triển tượng biến đen tôm (nguồn: Otwell and Marshall -1986) 5.1.2: Điều kiện trình biến đen + pHth (E) = vận tốc oxy hóa cao tôm sú (monodon) + pHth (E) = với tôm he trắng (theo Simpon cộng sự) + pHth (E) = 6,5 tôm hùm (theo Chen cộng sự) + t0 = 400C với tôm sú (monodon) Khánh Hịa + t0 = 30 ÷ 350C với tơm hùm + t0 = 450C với tôm sú Đài Loan Tôm he trắng nhiệt độ thích hợp enzyme polyphenoloxydase 40 0C Như khoảng nhiệt độ thích hợp trung bình enzyme xúc tiến q trình tơm đen 30÷40 0C 22 Ở 40C hoạt động enzyme polyphenoloxydase 19,1% so với ban đầu Như bảo quản tôm nước đá tượng biến đen xảy chậm Hoạt động enzyme polyphenoloxydase quan thân tôm khác Hoạt độ enzyme phần đầu cao Nếu coi hoạt độ enzyme polyphenoloxydase phần đuôi phần thân 3,1 phần đầu 9,8 5.1.3: Các biện pháp chống biến đen - Hiện tượng biến đen tôm cá phổ biến làm chất lượng sản phẩm giảm đáng kể Như vậy, điều kiện để hình thành melanin yếu tố có enzym tyrosinase, có chất acid amin tyrosine oxy có nhiều khơng khí, muốn hạn chế tượng biến đen ta phải không chế điều kiện Để hạn chế tượng biến đen tôm ta bảo quản tôm nguyên liệu nhiêt độ 0-2oC nước đá hay nước lạnh để ức chế hoạt động tyrosinase, giảm bớt xâm nhập khơng khí dùng loại hóa chất hạn chế xâm nhập oxy loại sunfite số hóa chất đặc hiệu khác Cần lưu ý tơm sau lên khỏi mặt nước từ 2-4 khơng bảo quản tốt xuất sắc tố đen Hiện tượng biến đen xảy lúc tơm cịn tươi tơm bị thâm đen nên khơng cịn giá trị * Bảo quản nước đá kết hợp hóa chất (Nguyễn Việt Dũng, 1998) - Nếu bảo quản nước đá tỷ lệ 2:1 thời gian bảo quản ngày - Nếu bảo quản nước đá kết hợp với Kalisorbate 0,1% thời gian bảo quản ngày - Nếu bảo quản hỗn hợp sau thời gian bảo quản 17 ngày + Kalisorbate (KS) 0,1% + Natritripolyphosphat (Na5P3O10) 0,05% + NaCl 3% + Nước đá 2/1 - Nếu bảo quản hỗn hợp sau thời gian bảo quản 20 ngày + 4hexyresol (hexyResolcinol) 50ppm + Acid citric 1% + KS 0,1% + Na5P3O10 0,05% + Nước đá 2/1 Ngồi bảo quản BL7P, NaHSO3, acid citric 5.2 ỨNG DỤNG ENZYME SẪM MÀU TRONG CHẾ BIÊN TRÀ Chế biến trà ngành cơng nghiệp thực phẩm phức tạp, địi hỏi có trình độ kỹ thuật cao Trà xanh dễ bị oxy hoá enzyme PPO chuyển sang màu nâu Cơ chất làm sẫm màu trà flavanol, catechin, tannin, dẫn xuất acid cinnamic Dựa vào tình hình sản xuất trà giới, tính chất loại trà đặc tính sinh hóa q trình sản xuất trà, phân loại theo mức độ lên men trình chế biến: + Trà xanh (khơng có q trình lên men) + Trà đen (lên men triệt để) + Trà Oolong, pouchong (lên men phần) 23 5.2.1: Kỹ thuật chế biến trà đen: - Để có trà đen chất lượng cao nên dùng nguyên liệu có hàm lượng tannin > 30% (búp trà assam, shan búp trà điều kiện giảm độ che bóng, búp thu vụ Hiện có hai phương pháp chế biến trà đen: Phương pháp cổ điển OTD (Orthodox) phương pháp CTC (Cut (Crush), Tear and Curl Operation) Hiện phương pháp chưa áp dụng nhiều nước ta có nhiều ưu việt Trong phương pháp cổ điển dù dây chuyền sản xuất có kéo dài hơn, lại có ưu tính ổn định chất lượng sản phẩm nên nhiều nơi áp dụng phương pháp Đặc tính trà thành phẩm: màu nước đỏ tươi, vị dịu, có hương thơm dễ chịu 24 - Qui trình chế biến trà đen: Nguyên liệu trà Làm héo Vò sàng Lên men Sấy khơ Phân loại Đóng gói Trà đen thành phẩm Hình 12: Sơ đồ chế biến trà đen theo phương pháp cổ điển • Giai đoạn héo trà Giảm hàm lượng nước lại 60-62%, trà trở nên mềm, dai, thể tích giảm Vật chất tan tăng lên thủy phân chất Tuy nhiên có số chất mới, khơng hịa tan tạo thành Ở giai đoạn tanin bị giảm 1-2%, chất có màu tạo thành, hương thơm hình thành (do catechin bị ơxi hóa kết hợp với polyphenol alanin, asparagic) Protein biến đổi sâu sắc để tạo thành acid 25 amin hòa tan Một số chất khác vitamin C, diệp lục, tinh bột giảm Cafein có tăng lên • Giai đoạn vị trà: Mục đích giai đoạn dùng biện pháp giới để phá hoại tổ chức lá, tạo điều kiện cho dịch tế bào tiếp xúc với ơxi để q trình ơxi hóa tốt Yêu cầu cần đạt làm dập tế bào khoảng 70-75% Mặt khác vò trà nhằm tạo nên hình thức sản phẩm (làm cho búp xoăn), theo yêu cầu thị trường để thuận lợi cho việc đóng gói bảo quản giai đoạn ơxi hóa tăng lên nhiều so với giai đoạn héo • Giai đoạn lên men Là giai đoạn quan trọng chế biến trà đen Sự lên men tiến hành từ vò trà hoàn chỉnh giai đoạn cuối lên men Các trình xảy giai đoạn trình lên men, q trình tự ơxi hóa, q trình có tác dụng vi sinh vật (q trình thứ yếu) trình tác dụng nhiệt (có tác dụng rút ngắn thời gian lên men) Điều kiện cần thiết: nhiệt độ: 24-26oC; độ ẩm khơng khí: 98%; thời gian: từ 3-3,5h • Giai đoạn sấy trà: Mục đích giai đoạn dùng độ nhiệt cao để đình hoạt động men, nhằm cố định phẩm chất trà làm cho hàm lượng nước lại 4-5% theo yêu cầu trà thương phẩm thị trường Điều kiện cần thiết: nhiệt độ: 95-105oC, thời gian: 30– 40p • Phân loại trà bán thành phẩm Sau giai đoạn sấy trình chế biến trà bán thành phẩm Qua hệ thống phân loại, phân cấp, đóng gói giai đoạn trà thành phẩm trước đưa thị trường tiêu thụ 5.2.2: Chế biến trà xanh: - Đặc điểm trà thành phẩm: nước xanh tươi, vị chát đậm có hương thơm tự nhiên, vật chất biến đổi nên có giá trị dinh dưỡng cao - Qui trình chế biến trà xanh Nguyên liệu trà Diệt men Vò sàng Sấy khơ Phân loại Đóng gói Trà xanh thành phẩm 26 Hình 13 Sơ đồ chế biến trà xanh Giai đoạn diệt men Diệt men dùng độ nhiệt cao để hủy diệt trình lên men từ đầu, giữ màu xanh diệp lục Có thể diệt men phương pháp sao, hấp nước dùng dịng khơng khí nóng ẩm Diệt men cịn có tác dụng làm cho búp trà héo, mềm dai để tiện cho giai đoạn vò trà Để đạt mục đích từ đầu độ nhiệt phải đạt 95 100oC Thời gian diệt men từ - phút • Giai đoạn vị trà Mục đích giai đoạn phá vỡ số tế bào để tanin bị ơxi hóa có tác dụng làm giảm chát cho trà xanh làm cho búp trà xoăn lại theo yêu cầu thị trường Yêu cầu độ dập tế bào đạt khoảng 45% Điều kiện cần thiết: độ ẩm khơng khí: 90%; nhiệt độ: 22 - 24 oC vò lần lần 30 - 45 p • Giai đoạn sấy trà Mục đích giai đoạn sấy trà chế biến trà đen Điều kiện cần thiết: độ nhiệt: 95 - 105oC Thời gian khoảng 30 - 40 phút Sau giai đoạn sấy, tiến hành phân loại, phân cấp đóng gói 5.2.3: Kỹ thuật chế biến trà Oolong (Ô long): - Nguyên tắc qui trình chế biến trà Oolong nguyên liệu cho lên men phần, điều kiện nhiệt độ thấp sản phẩm có hương vị đặc trưng Qui trình chế biến trà Oolong - Qui trình chế biến trà Oolong 27 Nguyên liệu trà Làm héo ngồi trời Làm héo phịng Sấy khơ Vị Sấy lần cuối Đóng gói Trà Oolong thành phẩm Hình 14 Sơ đồ chế biến trà Oolong - Búp trà nguyên liệu trải thành lớp mỏng nia tre để làm héo ánh sang mặt trời khoảng thời gian 30 – 60 phút tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường Trong giai đoạn nhiệt độ búp trà tăng lên khoảng từ 35 – 40oC - Sau trà chuyển vào làm héo điều kiện nhiệt độ phòng khoảng – (trà Oolong) từ – (trà pouching), đảo lần Quá trình lên men xảy giai đoạn làm héo tạo sản phẩm có mùi, màu đặc trưng (màu đỏ) ẩm độ búp trà giảm từ khoảng 78% xuống cịn khoảng 60% - Q trình lên men kết thúc trà chuyển sang giai đoạn (pan firing) nhiệt độ khoảng 250 – 300oC vòng 15 phút 28 - Các giai đoạn là: vò trà, sấy phân loại đóng gói 5.3 ỨNG DỤNG ENZYME SẪM MÀU TRONG CHẾ BIẾN BỘT CACAO: - Bột cacao có màu nâu sẫm, mùi thơm vị đắng, sản xuất từ hạt cacao nghiền mịn Cây cacao phát cách khoảng 3000 năm, Mexico, Trung Mỹ trở thành nét văn hóa ẩm thực Châu Âu Trong tiếng Hy Lạp, từ “cacao” có nghĩa “thức ăn vị thần” Quy trình sản xuất bột cacao gồm nhiều công đoạn phức tạp Quả cacao tươi sau thu, lên men mang phơi khơ Sau rang chín, hạt ca cao xay mịn Lúc này, chất béo, bơ cacao tan chảy làm bột cacao quyện lại thành khối có màu nâu sẫm gọi chocolate liquor Chocolate liquor ép lấy chất lỏng, phần lại làm lạnh nghiền thành bột cacao thành phẩm Bột cacao nguyên chất nguyên liệu để sản xuất chocolatebột cao thêm bơ, đường, sữa số nguyên liệu khác Ngoài ra, bột cacao ứng dụng để tạo hương vị màu sắc thơm ngon cho loại bánh, kẹo, sữa… - Sẫm màu enzyme q trình hóa học polyphenol oxidase thuộc nhóm enzyme oxydureductaza có khả xúc tác q trình oxi hoá phenolic để tạo thành melanin gây sẫm màu cho thực phẩm đặc biệt cacao Cơ chất làm sẫm màu cacao catechin, leucoanthocyanidins, anthocyanins, tanin phức tạp Trong quy trình chế biến cơng đoạn ủ lên men tạo nên màu sắc hương vị đặc trưng cho cacao Nếu hạt cacao không lên men bị oxi hố khơng hồn tồn hạt có màu xám khơng nâu đặc trưng không phát triển vị chocolate rang Điều ảnh hưởng đến chất lượng thành phẩm - Quy trình chế biến bột cacao: Nguyên liệu hạt cacao Lên men Sấy khô Rang Tách vỏ Xay hạt Ép lạnh Bột cacao thành phẩm 29 Hình15: Sơ đồ chế biến bột cacao • Giai đoạn thu hoạch: Trái cacao sau đạt tới độ chín thu hoạch theo yêu cầu kĩ thuật, thu hoạch sau tách hạt mang lên men • Giai đoạn lên men ủ hạt: Chất lượng bột cacao phụ thuộc vào q trình lên men có đạt chuẩn hay khơng Để lên men cần cho tất hạt vừa thu hoạch vào thùng gỗ đậy chuối bên ủ vòng 2-7 ngày tuỳ vào độ ẩm thích hợp Trong 24 đầu 2C2H5OH + 2CO2 hoạt động nấm men điều kiện kị khí bắt buộc, cuối q trình lên men lượng cồn acid lactic giảm dần acid acetic Nhờ acid acetic nhiệt độ cao ( sau ngày lên men) làm cho tế bào bị vỡ chất hoà trộn vào Điều cho phép số chất phức tạp chuyển sang trạng thái hoạt động ( hoạt động enzyme, trình oxi hoá phân giải protein thành amino acid) Cứ 48 phải đảo lần Màu cacao chuyển từ màu tím sang nâu cafe có mùi thơm ngậy chocolate Đến lúc hạt cacao đạt tiêu chuẩn công đoạn lên men • Giai đoạn sấy khô: Làm khô hạt cacao làm cho hương vị cacao đậm đà Hạt cacao sau ủ xếp lên khay đem phơi nắng sấy máy (70-75 oC) Trong trình sấy hạt đảo liên tục để hạt khô đồng Sấy khoảng 10-20 ngày đến độ ẩm hạt 3%, mùi hương tăng vị đắng giảm, chuyển sang màu đỏ sẫm Hạt cacao đóng gói chuyển lên làm bột cacao • Giai đoạn rang: Cần ý nhiệt độ rang nhiệt độ cao khiến hạt cháy đắng, rang không đủ độ cacao không tiết hết mùi thơm vị đặc trưng nó, hạt cacao rang khoảng 30-50 phút, nhiệt độ 105-135oC • Giai đoạn tách vỏ xay: Trước xay hạt cacao cần sàng hạt để loại bỏ bớt phần vỏ hạt hạt câco đủ độ vỏ tách nhanh Cho hạt cacao vào máy xay, lúc này, chất béo, bơ ca cao tan chảy làm bột ca cao quyện lại thành khối có màu nâu sẫm gọi chocolate liquor Chocolate liquor ép lấy chất lỏng, phần lại làm lạnh nghiền 30 thành bột cacao thành phẩm Sau giai đoạn gói này, tiến hành phân loại đóng 5.4 ỨNG DỤNG ENZYME SẪM MÀU TRONG CHẾ BIẾN CÀ PHÊ NHÂN Cà phê nhân tiếng Anh green coffee hay raw coffee Người Việt gọi cà phê nhân cà phê xanh hay cà phê sống.Cà phê nhân cách gọi loại hạt cà phê thô chưa qua rang chín Quả cà phê tươi (coffee cherries) sau thu hoạch đem phơi ánh nắng mặt trời cho Sau qua xử lý sấy xay tách vỏ cho cà phê nhân thành phẩm Thông thường cà phê cho hai nhân Có hai loại cà phê nhân cà phê nhân arabica cà phê nhân robusta Hai loại cà phê nhân có sàng kích cỡ khác + Cà phê arabica: hay gọi cà phê chè, có chủng phổ biến Caturra, Bourbon, Mocha, Typica Catimor Giống cà phê trồng nhiều nơi có độ cao từ 1.000m trở lên, nơi có khí hậu mát mẻ nhiệt độ chênh nhiệt độ ngày đêm lớn + Không giống arabica, cà phê Robusta: loại cà phê ưa nắng, ưa khí hậu nhiệt đới nên trồng vùng đồi núi thấp Giống cà phê có ưu điểm kháng bệnh tốt Cà phê nhân nguyên liệu để làm cà phê rang xay cà phê hòa tan Cung cấp chiết xuất cà phê nhân (green coffee extract), nguyên liệu giúp giảm cân Ngồi cà phê thơ khử caffeine để tạo cà phê decaf (cà phê khử caffeine) Cơ chất làm sẫm màu hạt cà phê thô axit chlorogenic, axit caffeic Công đoạn sấy khô coi quan trọng tồn quy trình sản xuất cà phê nhân, đem lại thành công cho ly cà phê Hương vị màu sắc cà phê định khâu 31 - Quy trình chế biến cà phê nhân: Nguyên liệu hạt cà phê Lên men tách vỏ Sấy khô Sàng phân loại Hạt cà phê nhân thành phẩm Hình 16 Sơ đồ chế biến cà phê nhân • Giai đoạn thu hoạch: Thu hái cà phê chín loại bỏ tạp chất, dị vật • Giai đoạn làm sạch: Rửa cà phê với nước, sau chà xát để tách hạt nhân khỏi vỏ phần thịt Hạt cà phê làm không bị ảnh hưởng đến màu sắc, mùi vị thời gian phơi sấy • Giai đoạn lên men: Thịt cà phê có nhiều chất Pectin dính chặt vào hạt Quá trình lên men giúp phá huỷ cấu trúc phần thịt cà phê cịn dính lại, loại bỏ hoàn toàn chất nhờn bám bên 32 khiến chúng bị rửa trôi nước Mỗi nhà sản xuất thường dùng lượng nước khác giai đoạn lên men Thời gian lên men cà phê phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm độ ẩm nhiệt độ bao quanh Cà phê lên men nhanh nhiệt độ tăng Tuy nhiên, để cà phê lên men lâu, hương vị xấu thâm nhập vào hạt Để kiểm tra xem cà phê lên men đạt chưa, vài nhà sản xuất dùng cách vo viên hạt cà phê hai ngón tay Nếu bề mặt hạt cảm thấy nhẵn, có độ ma sát tạo tiếng rin rít q trình hồn tất Một số khác lại kiểm tra cách cắm dài vào thùng lên men Khi đứng thẳng đỡ nước chứa nhiều chất keo pectin lúc lên men hồn thành • Giai đoạn sấy khô Vớt hạt nhân cà phê lên men sấy khơ với nhiệt độ thích hợp để tránh tổn thất chất lượng Có thể dùng máy sấy điện để tiết kiệm thời gian, nhiệt độ không 40 độ C không cà phê bị biến đổi hương vị Tuy nhiên phương pháp phơi nắng tự nhiên từ 8-10 ngày đến đạt độ ẩm 12%, mang lại độ thơm ngon màu sắc đậm đặc trưng cà phê rang sau Axit chlorogenic bị oxy hoá enzyme làm cho hạt cà phê đổi màu từ xanh sang vàng Tiếp theo, giai đoạn hóa nâu từ diễn từ từ tạo điều kiện cho hạt cà phê phát triển tối đa hương vị Hạt cà phê chuyển từ màu vàng sang màu nâu nhạt góp phần tạo nên màu sắc đen đậm ly cà phê thành phẩm Công đoạn để bảo quản thời gian dài, tránh ẩm mốc cịn giúp cho q trình rang cà phê hạt diễn nhanh nhiệt độ rang không cần q cao, từ bảo tồn chất lượng hạt • Giai đoạn sàng lọc, phân loại Sau cà phê nhân sấy khô đưa vào sàng lọc để loại bỏ tạp chất phân loại kích cỡ hạt Các loại cà phê nhân chất lượng cao sàng 16, sàng 18 sàng 19, sàng 20.Trong đó, cà phê rang hạt sử dụng phổ biến loại sàng 16 sàng 18 Hạt cà phê nhỏ sàng 14, sàng 15 không sử dụng để làm đồ uống mà thường làm nguyên liệu trộn để giảm giá thành Cà phê nhân sàng 13, thường dùng để làm cà phê hòa tan Cà phê nhân thành phẩm đóng bao vận chuyển đến sở chuyên phối trộn, rang xay cà phê thành phẩm sản xuất cà phê hoà tan quán cà phê rang xay chỗ 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO Enzyme, Enzyme Polyphenol oxydase Phản ứng hoá nâu enzyme: * Lê Thị Hồng Ánh- Hoá sinh học thực phẩm – NXB ĐH Quốc gia TP.HCM * Trần Thị Minh Hà – Hoá học thực phẩm – ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Bảo quản tôm: GS.TSKH Nguyễn Trọng Cẩn, TS Nguyễn Anh Tuấn – Công nghệ chế biến thực phẩm thủy sản- tập I – NXB Nông nghiệp Chế biến trà: Lương Hồng Quang -Các phương pháp bảo quản chế biến trà- Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM Chế biến cà phê nhân: http://ourcoffeewithacause.net/ca-phe-nhan-la-gi https://coffeenews.vn/axit-chlorogenic-cga-co-trong-ca-phe/ http://hanimexchem.com/axit-chlorogenic-va-nhung-dieu-can-biet/ Chế biến bột cacao: https://ptaste.vn/cung-tim-hieu-ve-cay-ca-cao-va-quy-trinh-che-bien/ Ảnh hưởng enzyme PPO lên trà, cà phê, cacao: Setsushi MOTODA, Research Institute, Morinaga & Co., Ltd - Enzymic Treatment of Cocoa, Coffee and Tea with Polyphenol Oxidase https://www.jstage.jst.go.jp/article/nskkk1962/29/1/29_1_11/_article/-char/en Mối liên hệ hoạt động enzyme PPO hạt cà phê sản phẩm cà phê rang xay: Henrique V de Amorim & D M Silva (1968) https://www.researchgate.net/publication/18200202_Relationship_between_the_Polyphe nol_Oxidase_Activity_of_Coffee_Beans_and_the_Quality_of_the_Beverage Vai trò sinh lý enzyme PPO động vật: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC22812/ Các biện pháp kiềm hãm PPO: “chương trình cơng nghệ thực phẩm an toàn thực phẩm” Đại học Wageningen , Hà Lan trường đại học đối tác ; “Enzymatic Browning in Fruits, Vegetables and Seafoods” -Maurice R Marshall1, Jeongmok Kim2 and Cheng-I Wei3 34