Phân giải protein là quá trình phức tạp nhất và có thể là quan trọng nhất trong số các sự kiện sinh hóa diễn ra ở giai đoạn ủ chín pho mát. Quá trình này ảnh hưởng đến sự hình thành hương vị của pho mát theo nhiều hướng khác nhau. Một vài chuỗi peptit ngắn, axit amin tạo hương vị và có thể là cả vị không mong muốn (như vị đắng) cho pho mát (bảng 1.2). Sự phân giải casein làm thay đổi cấu trúc pho mát (làm mềm) tạo điều kiện để giải phóng các hợp chất có vị trong khi nhai. Ngoài ra, quá trình này còn là nguồn cung cấp cơ chất (axit amin) cho một loạt các quá trình dị hóa diễn ra sau đó như: sự khử amin, khử cacboxyl, chuyển amin, khử lưu huỳnh [59].
Bảng 1.2: Mô tả vị và ngưỡng giá trị của vị của một số axit amin của pho mát Cheddar (ủ chín 6 tháng) [60] Axit amin Q (cal/mol) Ngưỡng vị (mg/100mL) Nồng độ trong Cheddar (µg/g) Cảm nhận Vị Ngọt Mặn Chua Đắng Umami
Các enzym xúc tác cho quá trình phân giải có thể bắt nguồn từ nhiều nguồn khác nhau: từ tác nhân đông tụ (chymosin, pepsin hay các proteinase có nguồn gốc từ thực vật hoặc nấm); từ sữa (plasmin, cathepsin D); các chủng khởi động và các chủng tự nhiên có trong sữa; các chủng khởi động thứ cấp gặp ở một số loại pho
mát rắn: Propionibacterium freudenreichii ở pho mát Thụy Sĩ, P. camemberti ở pho mát Camembert và Brie, P. roqueforti ở pho mát Blue [61]. Ngoài ra, các
peptidase hoặc proteinase cũng có thể được bổ sung vào quện sữa để đẩy nhanh quá trình chín [29].
17
Ở hầu hết các loại pho mát, quá trình thủy phân casein ban đầu diễn ra chủ yếu nhờ hoạt động của enzym đông tụ và một mức độ ít hơn của các plasmin, tạo ra các peptit chuỗi dài và trung bình. Các oligopeptit này được hấp thụ vào tế bào nhờ kênh vận chuyển oligopeptit, di -/tri – peptit [41]. Trong tế bào chất, các peptit bị phân giải nhờ một loạt các enzym nội bào. Các peptidase của LAB được chia thành các endopeptidase, aminopeptidase, di -/tri – peptidase [16, 34]. Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân giải protein là các axit amin tự do (FAA). Nồng độ FAA phụ thuộc vào từng loại pho mát và được dùng như là một chỉ số của sự chín [29]. Nồng độ của FAA trong pho mát ở bất kì giai đoạn của quá trình chín là kết quả của sự giải phóng các axit amin từ casein và sự chuyển hóa các axit amin thành các sản phẩm khác qua quá trình dị hóa. Các axit amin chính ở pho mát Cheddar là glutamate, leucine, arginine, lysine, phenylalanine và serine [70]. Nồng độ của các axit amin thường là tăng lên trong quá trình chín, ngoại trừ arginine [63].
Mặc dù một số peptit, axit amin có hương vị đặc trưng như vị đắng, ngọt, malt nhưng nhìn chung chúng chỉ tạo nên hương vị cơ bản của pho mát. Việc tác động nhằm làm tăng quá mức hoạt tính của một vài enzym phân giải protein, cũng như việc thêm các axit amin vào pho mát hầu như không ảnh hưởng tích cực đến hương vị của sản phẩm. Sự phân giải protein một cách không cân đối có thể dẫn tới sự dư thừa các peptit có vị đắng và do đó, làm giảm hương vị vốn có của pho mát [74].
18
Hình 1.9: Khái quát các con đường chuyển hóa protein tạo hương ở các sản phẩm sữa lên men [70]
Trong tế bào, hầu hết axit amin bị chuyển hóa thành α – keto axit nhờ enzym aminotransferase. Axit α – Keto là chất trung gian, có thể bị chuyển hóa thành axit hydoroxy, aldehyde hay CoA – ester. Các phản ứng này hầu hết diễn ra nhờ enzym, nhưng cũng có thể xảy ra sự chuyển đổi hóa học như sự hình thành benzaldehyde từ axit phenypyruvic [65]. Các aldehyde có thể bị khử hydro hoặc hydro hóa để tạo thành các chất tương ứng là alcohol và axit hữu cơ. Các hợp chất này là cơ chất cho các enzym esterase và acyltransferase hoạt động, tạo ra các (thio) – ester. Một trong những vai trò sinh học của sự phân giải axit amin là tổng hợp nên các tiền chất, chẳng hạn như cần thiết cho sự tổng hợp sterol và các chuỗi axit béo có nhánh.
Con đường chuyển hóa axit amin quan trọng khác, được bắt đầu bởi enzym lyase như: cystathionine β – lyase có khả năng xúc tác chuyển hóa methionine thành
Ngoại bào Nội bào
Axit amin
19
methanethiol [23]; threonine aldolase, thuộc lớp enzym lyase khác, có thể chuyển hóa trực tiếp threonine thành acetaldehyde [45].
Các hợp chất có hương tiềm năng nhất trong sơ đồ trên là các aldehyde, alcohol, axit cacboxylic và ester. Trong đó, quan trọng hơn cả là các các aldehyde, alcohol, axit cacboxylic và ester được chuyển hóa từ các axit amin: methionine, phenylalanine, threonine [42].
Bảng 1.3: Các hợp chất hương hình thành từ quá trình chuyển hóa axit amin qua axit α – keto theo con đường chuyển hóa transaminase [60]
Axit
amin Axit keto Andehit Axit hữu cơ
Alcohol
(thiol) Este