Đang tải... (xem toàn văn)
Mục Lục2Lời Mở Đầu3I.Tổng Quan về enzyme.41.Lịch sử nghiên cứu và phát triển công nghệ enzyme42. Khái niệm về enzyme53. Cấu trúc của enzyme64. Phân loại enzyme75.Tính chất của enzyme86.Ứng dụng của enzyme :9II.Vai trò của enzyme trong công nghệ sản xuất một số loại bánh nướng.9III.Tên & tính chất, ứng dụng của một số chế phẩm enzyme sử dụng trong thực phẩm tại thị trường VN hiện nay.111.Protease112.Cellulase123.Amylase134.Pectinase16Tài liệu tham khảo19Sản xuất thực phẩm có đặc điểm là các nguyên liệu chính thường có nguồn gốc từ sinh vật.Mỗi nguyên liệu và mỗi thành phần đều chứa các chất hợp phần của tế bào, đặc biệt là các enzyme.Do đó, các phản ứng hóa học xảy ra trong nguyên liệu cũng như trong quá trình sản xuất, thực chất là những phản ứng enzyme. Do các phản ứng enzyme mà chất lượng của các nguyên liệu trong quá trình bảo quản và cất giữ có thể tổn thất, giảm sút và cũng nhờ phản ứng enzyme mà tạo ra được các trạng thái, kết cấu và hương vị đặc trưng cho sản phẩm. Các biện pháp công nghệ trong sản xuất thực phẩm là tìm cách kìm hãm hoạt độ các enzyme hoặc tạo các điều kiện để chúng hoạt động đến mức tối đa.
TR N G PH M TP.HCM I H CƯỜ Ẩ ĐẠ Ọ CÔNG NGHI P TH C Ệ Ự GVHD: Nguy n Phú cễ Đứ TI U LU NỂ Ậ PH GIA TH CỤ Ự PH MẨ Tổng quan về sử dụng chế phẩm enzyme trong sản M c L cụ ụ L i M uờ ởĐầ S n xu t th c ph m có c i m là các nguyên li u chính th ng có ngu n g c t ả ấ ự ẩ đặ để ệ ườ ồ ố ừ sinh v t.M i nguyên li u và m i thành ph n u ch a các ch t h p ph n c a t bào, c bi tậ ỗ ệ ỗ ầ đề ứ ấ ợ ầ ủ ế đặ ệ là các enzyme.Do ó, các ph n ng hóa h c x y ra trong nguyên li u c ng nh trong quá đ ả ứ ọ ả ệ ũ ư trình s n xu t, th c ch t là nh ng ph n ng enzyme. Do các ph n ng enzyme mà ch t ả ấ ự ấ ữ ả ứ ả ứ ấ l ng c a các nguyên li u trong quá trình b o qu n và c t gi có th t n th t, gi m sút và ượ ủ ệ ả ả ấ ữ ể ổ ấ ả c ng nh ph n ng enzyme mà t o ra c các tr ng thái, k t c u và h ng v c tr ng choũ ờ ả ứ ạ đượ ạ ế ấ ươ ị đặ ư s n ph m. Các bi n pháp công ngh trong s n xu t th c ph m là tìm cách kìm hãm ho t ả ẩ ệ ệ ả ấ ự ẩ ạ độ các enzyme ho c t o các i u ki n chúng ho t ng n m c t i a.ặ ạ đề ệ để ạ độ đế ứ ố đ Vì vây với đề tài “Tổng quan về sử dụng chế phẩm enzyme trong sản xuất thực phẩm” sẽ giúp chúng ta tìm hiểu thật kỹ và hiểu rõ them về enzyme. I. T ng Quan v enzyme.ổ ề 1. L ch s nghiên c u và phát tri n công ngh ị ử ứ ể ệ enzyme Do enzyme học được coi như cột sống của hóa sinh học nên phần lớn các nghiên cứu hóa sinh từ trước đến nay đều liên quan nhiều đến enzyme. - Về sự phát triển của học thuyết enzyme, có thể chia thành 4 giai đoạn: - Giai đoạn 1: trước thế kỷ thứ XVII • Trước thế kỷ XVII người ta đã biết sử dụng các quá trình enzyme trong đời sống song chỉ có tính chất kinh nghiệm thực tế và thông qua hoạt động của vi sinh vật.( Đó là các quá trình lên men rượu, muối dưa, làm tương và nước chấm…) Ở thời kỳ này người ta chưa hiểu về bản chất enzyme và các quá trình lên men. - Giai đoạn 2: từ thế kỷ XVII đến nửa đầu thế kỷ XIX • Ở giai đoạn này các nhà bác học đã tiến hành tìm hiểu bản chất của các quá trình lên men, nghiên cứu bản chất của sự tiêu hóa. • Năm 1814 Kirchoff, viện sĩ Saint Petercburg đã phát hiện nước chiết của mầm đại mạch có khả năng chuyển hóa tinh bột thành đường ở nhiệt độ thường. Đây là công trình đầu tiên thu được chế phẩm amylase ở dạng dung dịch và lịch sử enzyme học thực sự được xem như bắt đầu từ đây. - Giai đoạn 3: từ giữa thế kỷ XIX đến 30 năm đầu của thế kỷ XX • Ở giai đoạn này một số lượng rất lớn các enzyme ở dạng hòa tan đã được tách chiết. • Trong thời kỳ này, có hai trường phái chống đối lẫn nhau 1.Trường phái Pasteur ( Pháp ) : - Năm 1856 Pasteur đã đề cập đến bản chất của quá trình lên men. Ông cho rằng không thể tách các enzyme khỏi tế bào. Pasteur đã chia các enzyme thành 2 loại: "enzyme có tổ chức"( ferment) và "enzyme không có tổ chức” (enzym) - Theo ông, các "enzyme có tổ chức" là những enzyme không thể tách khỏi tế bào, khi tách chúng sẽ bị mất tác dụng xúc tác như các enzyme của các tế bào nấm men thực hiện quá trình lên men rượu; còn các "enzyme không có tổ chức" là các enzyme có thể thực hiện tính xúc tác của nó ngoài cơ thể như các enzyme có trong dịch tiêu hóa (ví dụ Pepsin ở trong dạ dày, amylase ở trong tuyến nước bọt, trong mầm thóc ) - Năm 1878 Kuhne đã đề nghị dùng danh từ "ferment" (từ tiếng Latinh: fermentatio = lên men) để gọi các "enzyme có tổ chức" và đã gọi các chất chiết có tác dụng xúc tác cho phản ứng hóa học là các enzyme (từ chữ Hy Lạp: en = bên trong, zyme = men rượu, tức là "ở trong nấm men" để gọi các enzyme "không có tổ chức". Danh từ enzyme được xuất phát từ đây. 2. Trường phái Liebig: - Ông cho rằng có thể không có hoạt động của các tế bào vi sinh vật cũng có quá trình lên men. Điều đó có nghĩa là ông coi enzyme như là một chất hóa học gây nên hiệu quả tương tự như các chất xúc tác, tác dụng cả ở trong và ngoài tế bào, không phụ thuộc vào hoạt động sống cúa vi sinh vật. Mặc dù vậy ông vẫn thất bại vì thực nghiệm không chứng minh được quan điểm trên - Năm 1897, H. Büchner Đức bằng cách phân huỷ tế bào đã nhận được dịch chiết nấm men, chứng tỏ quá trình lên men rượu không phải là kết quả của hoạt động sống của tế bào nấm men mà là kết quả tác dụng của các enzyme vốn có trong các tế bào. Do đó, quan điểm sai lầm của Pasteur đến lúc này mới hoàn toàn bị đánh đổ, mở ra một thời kỳ phát triển mới của ngành enzyme học. - Giai đoạn 4: từ những năm 30 của thế kỷ XX đến nay. • 1926 Sumner thành công trong việc tạo ra enzyme đầu tiên (ureaza) được kết tinh từ protein trong hạt đậu tương • 1981 Cech đã phát hiện một RNA có hoạt tính xúc tác như enzyme và gọi là ribozyme .Do đó enzyme không nhất thiết phải là protein (giải Nobel năm1989) • Năm 1969 người ta đã tổng hợp được enzyme đầu tiên là ribonuclease (Denkewalter và Hirschmann, Gutte và Merrifield). Đây là enzyme gồm 124 amino acid, bền với nhiệt, có thể đun nóng lên 80 0 C với thời gian ngắn. • Nhờ áp dụng những thành tựu và nghiên cứu, người ta đã chú ý nghiên cứu việc ứng dụng enzym , tận dụng các nguyên liệu giàu enzyme để tách enzyme, dùng chế phẩm enzyme này để chế biến các nguyên liệu khác nhau hoặc sử dụng vào mục đích khác nhau. ( sản xuất, y học…) 2. Khái ni m v enzymeệ ề ENZYME là chất xúc tác sinh học được hình thành trong tế bào dưới dạng hợp chất protein có cấu trúc hóa học rất đặc thù.trong tế bào sinh vật luôn xẩy ra quá trình trao đổi chất, enzyme góp phần thúc đẩy quá trình phản ứng hóa học xẩy ra ở điểu kiện bình thường với tốc độ cực nhanh mà không cần sự hỗ trợ của các yếu tố như nhiệt độ , áp suất… enzyme có thể thu nhận ở các cơ thể sống khác nhau động vật ,thức vật , vi sinh vật Enzyme trong cơ thể sinh vật với chức năng là xúc tác chọn lọc, đóng vai trò định hướng tất cả các phản ứng trong tế bào khi ở ngoài tế bào có nhiều enzyme vẫn có khả năng hoạt động tương tự.chính vì lý do đó khi tách được các enzyme ra khỏi cơ thể sống ở mức độ thuần khiết khác nhau người ta có thể sử dụng trong nhiều lĩnh vực . nguồn enzyme quan trọng hiện nay hầu hết lấy từ vi sinh vật. Hiện nay, người ta đã khám phá ra trên 2000 enzyme và mỗi loại enzyme xúc tác mỗi loại phản ứng khác nhau.trong đó có trên 200 enzyme thu được dưới dạng tinh khiết ở trạng thái tinh thể. 3. C uấ trúc c aủ enzyme Enzyme là protein đặc biệt. Ngoài cấu trúc gi ngố như cấu trúc bình thường của m tộ protein, enzyme còn có cấu trúc rất đặc biệt liên quan đến hoạt ngđộ c aủ enzyme. Không phải toàn bộ các phần của enzyme đều tham gia vào hoạt động xúc tác, mà chỉ có những bộ phận rất đặc biệt mang tính đặc hiệu trong phân tử protein mới tham gia xúc tác phản ứng. Bộ phận đặc hiệu này được g iọ là trung tâm hoạt ngđộ c a ủ enzyme. Phần còn lại óngđ vai trò như m tộ cái khung, giữ cho cấu trúc không gian thích hợp với khả năng xúc tác. Nếu b ị tác ngđộ bởi các điều kiện bên ngoài như nhiệt , pđộ H, n ngồ độ các ch tấ, bộ khung này s bẽ iến i đổ cấu trúc không gian. 4. Phân loại e nz y m e Năm 1960, hiệp h iộ hóa sinh qu cố tế (IUB) ãđ th ngố nhất phân loại enzyme ra làm 6 lớp và được đánh s ố thứ tự từ 1 đến 6. Các số thứ tự này là cố định cho m iỗ lớp. M iỗ lớp lại chia ra làm nhiều t ,ổ m iỗ tổ lại chia ra làm nhiều nhóm, chính vì thế, theo hệ th ngố phân lo iạ, m iỗ enzyme thường có 4 chữa số: số th nhứ ất chỉ lớp, số thứ 2 chỉ tổ, số th 3ứ chỉ nhóm, số thứ 4 chỉ enzyme 1. Oxydoreductase: các enzyme xúc tác cho phản ứng oxy hóa khử 2. Transpherase: các enzyme xúc tác cho phản ứng chuyển vị 3. Hydrolase: các enzyme xúc tác cho phản ứng th yủ phân 4. Liase: các enzyme xúc tác cho phản ứng phân cắt không cần n cướ , loại nước tạo thành liên kết đôi hoặc kết hợp phân t nử ước vào liên kết ôiđ 5. Isomerase: các enzyme xúc tác cho phản ứng ngđồ phân hóa 6. Ligase: các enzyme xúc tác cho phản ứng t ngổ hợp có sử d ngụ liên kết giàu năng lượng c aủ ATP… 5.Tính ch t c a enzymeấ ủ 1. enzym có bản chất là protein nên có tất cả thuộc tính lý hóa của protein. Đa số enzym có dạng hình cầu và không đi qua màng bán thấm do có kích thước lớn. 2. tan trong nước và các dung môi hữu cơ phân cực khác, không tan trong ete và các dung môi không phân cực. 3. không bền dưới tác dụng của nhiệt độ, nhiệt độ cao thì enzym bị biến tính. Môi trường acid hay bazơ cũng làm enzym mất khả năng hoạt động. 4. enzym có tính lưỡng tính: tùy pH của môi trường mà tồn tại ở các dạng: cation,anion hay trung hòa điện. 5. enzym chia làm hai nhóm: enzym một cấu tử (chỉ chứa protein) như pepsin, amylase và các enzym hai cấu tử (trong phân tử còn có nhóm không phải protein) Trong phân tử enzym hai cấu tử có hai phần • apoenzym: phần protein (nâng cao lực xúc tác của enzym, quyết định tính đặc hiệu) • coenzym: phần không phải protein (trực tiếp tham gia vào phản ứng enzym), bản chất là những hợp chất hữu cơ phức tạp. 6. ng d ng c a enzyme :Ứ ụ ủ - Trong thực phẩm : +sản xuất bia , nước giải khát :amylase ,papain ,peptinase - Trong y dược : + Tính đặc hiệu -> điều chế dược phẩm Vd: chitin ->chitinase ,esterase -> glucosamin -> kháng sinh + Chữa bệnh : ribonuclease chữa bệnh nhiểm virus ( vd : viêm não) + Phát hiện bệnh : aldolase : viên gan ; creatinkinnase: nhồi máu cơ tim… + Sản xuất và định lượng kháng sinh : • Kháng sinh bán tổng hợp : bền , ít độc ,hoạt tính mạnh ,không dị ứng • Vi sinh vật -> kháng sinh -> enzyme -> khánh sinh bán tổng hợp Vd :penicillin -> penicillinase,acylase -> penicillin acid. - một số ngành công nghiệp khác : + thuộc gia :protease làm mềm ,tách lông, da. + giặt tẩy, mỹ phẩm,… + giải quyết các vấn đề về năng lượng. II. Vai trò c a enzyme trong công ủ ngh s n xu t m t s lo i bánh ệ ả ấ ộ ố ạ n ng.ướ Trong vài th p k g n ây, các enzyme nh amylaza thu nh n t malt và n m m cậ ỷ ầ đ ư ậ ừ ấ ố ã c s d ng trong s n xu t bánh m các n c Châu Âu và M . S ti n b nhanhđ đượ ử ụ ả ấ ỳ ở ướ ỹ ự ế ộ chóng trong công ngh sinh h c ã s n xu t m t s l n ch ph m enzyme m i quan tr ngệ ọ đ ả ấ ộ ố ớ ế ẩ ớ ọ có s n s d ng trong công ngh bánh n ng. T m quan tr ng c a các ch ph mẵ để ử ụ ệ ướ ầ ọ ủ ế ẩ enzyme này là nó áp ng nhu c u và s thích c a ng i tiêu dùng là thích dùng s nđ ứ ầ ở ủ ườ ả ph m t nhiên h n các s n ph m có s d ng ph gia hóa h c. Ch ng h n, các enzyme cóẩ ự ơ ả ẩ ử ụ ụ ọ ẳ ạ th s d ng thay th kali bromat KBrOể ử ụ để ế 3 , là m t ph gia hóa h c ã b ng n c m trongộ ụ ọ đ ị ă ấ m t s l n các Qu c gia, tuy nhiên Vi t Nam v n còn s d ng. B t malt và ph n chi tộ ố ớ ố ở ệ ẫ ử ụ ộ ầ ế t malt có th c s d ng nh là m t ph n b sung enzime b i vì malt r t giàu alphaừ ể đượ ử ụ ư ộ ầ ổ ở ấ amylase. Các s n ph m s ch malt th ng m i có th khác bi t l n v ho t enzimeả ẩ ơ ế ươ ạ ể ệ ớ ề ạ độ [...]... công nghiệp thực phẩm: Pectinase đã đượ dùng trong một số ngành c công nghiệp thực phẩm sau: - Sản xuất rượu vang Sản xuất nước quả và nước uống không có rượu Sản xuất các mặt hàng từ quả: quả cô đặc, mứt Sản xuất nước giải khát Sản xuất cà phê + Trong sản xuất rượu vang, cũng như trong sản xuất nước quả và các nước uống không rượu, đề có thể sử dụng pectinase một cách rất hiệu quả Nhờ tác dụng của u... hiệu suất trong sản xuất rượu Trong sản xuất bia, viêc sử dụng amylase có trong các hạt nẩy mầm thay thế malt đã góp phần đáng kể trong việc giảm giá thành • Ứng Dụng trong sản xuất bia: Trong công nghệ sản xuất bia, người ta thường sử dụng enzym amylase có trong mầm đại mạch để thủy phân tinh bột có trong mầm đại mạch Ngoài ra, người ta còn sử dụng các enzym khác có trong mầm đại mạch để thủy phân và... ̣ ́ ́ ̀ ̉ ̣ ̀ ̀ ́ lượng banh đượ tôt hơn ́ c ́ Khi ta sử dụng chế phẩm Enzyme từ nấm sợi Asp.orysee hay Asp.awamori, lượng đường khử và các amino acid tự do tăng lên Đây chính là nguyên nhân chính dẫn tới sự tạo thành màu và mùi trong sản xuất bánh mì Ý nghĩa quan trọng của việc sử dụng chế phẩm Enzyme trong sản xuất bánh mì là khi ta sử dụng Enzyme, nhờ hoạt độ của nó mà lượng đườ đượ tạo thành từ... là việc sử dụng chế phẩm cellulase đểtận thu các phế liệu thực vật đem thủy phân, dùng làm thức ăn gia súc và công nghệ lên men Những ứng dụng của cellulase trong công nghiệp thực phẩm đã có kết quả rất tốt Tuy nhiên hạn chế lớn nhất là rất khó thu đượ chế phẩm có cellulase hoạt độcao c 3 A m ylase Chế phẩm amylase đã đượ dùng phổ biến trong một số lãnh vực của công nghiệp c thực phẩm như sản xuất bánh... bia Trong sản xuất bánh mì, chế phẩm amylase đã làm thay đổi hoàn tòan chất lượng của bánh mì cả hương vị, màu sắc, độxốp Chế phẩm amylase sạch cho chất lượng bánh mì tốt hơn ở dạng phức hợp với protease Trong sản xuất bánh kẹo người ta thường dùng maltose là sản phẩm thủy phân tinh bột bằng amylase và glucose bằng glucoamylase Chính glucoamylase, là yếu tố làm tăng hiệu suất trong sản xuất rượu Trong. .. cellulase thường dùng để : - Tăng chất lượng thực phẩm và thức ăn gia súc Tăng hiệu suất trích ly các chất từ nguyên liệu thực vật Ứng dụng trước tiên của cellulase đối với chế biến thực phẩm là dùng nó để tăng độ hấp thu, nâng cao phẩm chất về vị và làm mềm nhiều loại thực phẩm thực vật Đặc biệt là đối với thức ăn cho trẻ con và nói chung chất lượng thực phẩm được tăng lên Một số nước đã dùng cellulase... vàmaltose đên glucose ̀ ng ̀ ̀ ̉ ́ Hoat độ cua Enzyme đượ đặ trưng băng lượng đôi chât bị thuy phân ưng vơi 1 ̣ ̉ c c ̀ ́ ́ ̉ ́ ́ gram chếphâm Enzyme trong 1 đơn vị thơi gian ̉ ̀ Ứng dụng trong sản xuất Bánh kẹo: Mục đích của việc sử dụng Enzyme vào sản xuất các loại bánh quy là làm tăng mùi và vị bánh, khi chế biến bột thành các loại bánh quy các Enzyme protease và Amylase của bột hoạt động... hóa, công nghệ sản xuất các loại dịch thủy phân giàu protein đã đượ áp dụng một cách có hiệu quả tính năng c của protease Enzyme là một công cụ đ chế biến các phế liệu của công nghiệp thực phẩm thành thức ăn cho người và vật nuôi Người ta còn khai thác tính đông tụ như của renin, pepsin vào công nghiệp thực phẩm như trong sản xuất phomat Giới Thiệu enzyme Protease Protease là các enzyme xúc tác sự... đến 50% Liều lượng chế phẩm enzyme tinh khiết cho vào là 0,03 – 0,05% hoặc chế phẩm thô là 0,5 – 2% Nhiệt độ duy trì cho quá trình thủy phân là 43 – 45oC Thời gian thủy phân là 4 – 8h dịch quả thu được bằng pectinase sẽ trong hơn, khả năng lọc sẽ tốt hơn và hiệu quả kinh tế thấy rõ • Chế phẩm pectinase được sử dụng trong sản xuất nước quả từ các nguyên liệu quả nghiền hay để làm trong nước quả ép Bởi... amino acid tự do có trong khối bột sẽ cùng tham gia vào các phản ng ứng oxy hóa khử và kết quả tạo cho bánh quy có mùi, vị màu hấp dẫn Tuy nhiên nếu chỉ tận dụng lượng Enzyme có sẵn trong tinh bột thì phản ứng trên xảy ra không mạnh, nhất là khi sử dụng lọai bột xấu đ sản xuất bánh Do đó người ta thường bổ sung thêm Enzyme protease và Amylase vào chế biến bột trong quá trình sản xuất bánh quy Khi đó . độ các enzyme ho c t o các i u ki n chúng ho t ng n m c t i a.ặ ạ đề ệ để ạ độ đế ứ ố đ Vì vây với đề tài Tổng quan về sử dụng chế phẩm enzyme trong sản xuất. Ứng Dụng trong sản xuất bia: • Trong công nghệ sản xuất bia, người ta thường sử dụng enzym amylase có trong mầm đại mạch để thủy phân tinh bột có trong