Đang tải... (xem toàn văn)
Sữa là một trong những loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao. Trong sữa có đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể, dễ dàng được cơ thể hấp thu, chuyển hóa thành năng lượng. Thành phần chủ yếu có trong sữa: protein, lipid, lactose; một ít chất khoáng, vitamin, enzyme…Hiện nay thị trường sữa và các sản phẩm từ sữa ngày càng phát triển với nhiều loại sản phẩm phong phú đa dạng về mặt chủng loại; phù hợp nhu cầu của đa số người tiêu dùng. Từ sữa có thể sản xuất ra nhiều sản phẩm khác nhau như: sữa thanh trùng, sữa tiệt trùng, sữa cô đặc, sữa bột, sữa chua, các loại bơ, kem… và phomai cũng là một trong những sản phẩm được chế biến từ sữa thông qua quá trình lên men, đông tụ
ENZYME TRONG SẢN XUẤT PHO-MAI MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH Danh mục bảng biểu: Bảng 1: Tính chất sinh hóa của một số enzyme đông tụ sữa……………………………14 Bảng 2: Hiệu quả sử dụng một số enzyme đông tụ sữa………………………………….16 Bảng 3: Hàm lượng các acid béo trong các loại pho-mai khác nhau………………… 18 Bảng 4: Các loại Lipase phát triển mùi vị………………………………………………… 22 Bảng 5: Hàm lượng acid béo tự do khi ủ pho-mai……………………………………… 23 Bảng 6: So sánh độ hoạt động của các chế phẩm enzyme ở các vùng pH khác nhau, được xác định bằng phương pháp dùng Folin…………………………………29 Bảng 7: Hương vị các loại pho-mai…………………………………………………………32 Danh mục hình: Hình 1: Quy trình sản xuất pho-mai không có quá trình chín hóa sinh…………………11 Hình 2: Quy trình sản xuất pho-mai có quá trình chín hóa sinh………………………….12 Hình 3: Các con đường hình thành hợp chất tạo mùi hương từ chất béo trong pho-mai (theo Mollimard và Spinner, 1996)……………………………………………… 20 Hình 4: Sự giải phóng các acid béo trong pho-mai Cheddar……………………………23 Hình 5: Các hợp chất mùi vị sinh ra từ sự giải phóng protein. DMS: dimethyl sulfide; DMDS, dimethyl disulfide; DMTS dimethyl trisulfide.(Kranenburg và cộng sự, 2002)………………………………………………………………………………… 25 Hình 6: Sự hình thành các hợp chất hương vị từ quá trình thủy phân protein, theo MeSweeney et al. (2000)……………………………………………………………26 Hình 7: Biểu đồ so sánh hàm lượng acid béo tự do tạo thành khi sử dụng pregastric esterase và chế phẩm CheeseMax……………………………………………… 28 Hình 8: Sơ đồ sản xuất pho-mai bằng EMC……………………………………………… 31 LỜI MỞ ĐẦU Sữa là một trong những loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao. Trong sữa có đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể, dễ dàng được cơ thể hấp thu, chuyển hóa thành năng lượng. Thành phần chủ yếu có trong sữa: protein, lipid, lactose; một ít chất khoáng, vitamin, enzyme… Hiện nay thị trường sữa và các sản phẩm từ sữa ngày càng phát triển với nhiều loại sản phẩm phong phú đa dạng về mặt chủng loại; phù hợp nhu cầu của đa số người tiêu dùng. Từ sữa có thể sản xuất ra nhiều sản phẩm khác nhau như: sữa thanh trùng, sữa tiệt trùng, sữa cô đặc, sữa bột, sữa chua, các loại bơ, kem… và pho-mai cũng là một trong những sản phẩm được chế biến từ sữa thông qua quá trình lên men, đông tụ. Pho-mai là một sản phẩm lên men truyền thống có mặt từ rất lâu. Là loại thực phẩm rất giàu dinh dưỡng có hàm lượng protein và chất béo cao. Từ những năm 1950 đã có nhiều công trình nghiên cứu về các biến đổi hóa lý, hóa sinh , vi sinh diễn ra trong quá trình sản xuất pho-mai. Sản phẩm pho-mai ra đời là một trong những phương pháp giúp bảo quản sữa, không những giữ được thành phần chất dinh dưỡng có trong sữa mà pho-mai còn có hương vị đặc trưng riêng của nó. Để sản xuất được pho-mai, một trong những yếu tố quan trọng nhất quyết định đến khả năng đông tụ, quá trình ủ chín cũng như chất lượng và mùi vị của pho-mai là enzyme. Trong hầu hết tất cả các công đoạn quan trọng trong quy trình sản xuất pho- mai đều có sự tham gia của enzyme: quá tình đông tụ sữa, quá trình lên men, tạo hương cho sản phẩm pho-mai. Trong bài tiểu luận này, chúng em sẽ tìm hiểu “Enzyme trong sản xuất pho- mai”. I. TỔNG QUAN 1. Tổng quan về sản phẩm Không có một bằng chứng cụ thể nào cho biết pho-mai có mặt đầu tiên ở đâu và trong thời gian nào. Người ta cho rằng pho-mai có mặt từ rất lâu khoảng 7000 – 4000 năm TCN. Phát hiện đầu tiên có lẽ do các lái buôn người Ả Rập về khả năng đông tụ sữa trong dạ dày cừu. Từ đó, các sản phẩm pho-mai ngày càng phát triển và phổ biến khắp nơi, chủ yếu ở Châu Âu, Trung Á, Trung Đông… với nhiều chủng loại pho-mai khác nhau về cấu trúc, thành phần, hương vị…, được cải tiến công nghệ sản xuất. Pho-mai là một trong những sản phẩm thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao được chế biến từ sữa (sữa bò, cừu, dê…) thông qua quá trình lên men và đông tụ sữa. Sản xuất pho-mai cũng là một trong những phương pháp giúp bảo quản sữa. Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại pho-mai khác nhau, sau đây là một trong những cách phân loại pho-mai. Phân loại pho-mai Dựa vào độ cứng của pho-mai: • Loại rất cứng (độ ẩm dưới 41%) • Loại cứng (49-56%) • Loại bán cứng (54-63%) • Loại bán mềm (61-69%) • Loại mềm (> 67%) Dựa vào hàm lượng béo trong sản phẩm: • Béo cao (độ béo > 60%) • Đầy béo (45-60%) • Béo vừa (25-45%) • Béo thấp (10-25%) • Loại không béo (< 10%) Dựa vào phương thức sản xuất: • Pho-mai tươi • Pho-mai ủ chín Dựa vào cấu trúc pho-mai: • Pho-mai lỗ tròn • Lỗ hạt. • Cấu trúc chặt. Dựa vào vi khuẩn ủ chín: • Chủ yếu là vi khuẩn lactic trừ một số do mốc trắng (pho-mai camenbet). • Mốc xanh (pho-mai Roquefort). Ngoài ra còn có một loại pho-mai đặc biệt là loại pho-mai nấu chảy được sản xuất từ các loại pho-mai khác. VII. 2. Tổng quan về nguyên liệu Sữa Sữa bò, sữa dê, sữa cừu dưới dạng sữa tươi, sữa tách một phần béo hoặc sữa gầy. Yêu cầu của sữa: • Sữa được thu nhận từ những động vật khỏe mạnh, không chứa kháng sinh và Bacteriophage. • Không bị nhiễm bẩn các chất tẩy rửa, chất sát trùng từ dụng cụ chứa hoặc đường ống vận chuyển. • Hàm lượng Casein trong sữa cao thì hiệu suất thu hồi pho-mai cao. • Chất béo: để sản xuất pho-mai có hàm lượng béo cao người ta phải thêm cream hay bơ sữa. Các chất béo này được kiểm tra nghiêm ngặt về chỉ tiêu vi sinh vật. • Tác nhân đông tụ sữa: enzyme Rennet là hỗn hợp của Chymosin và Pepsin. Chymosin có nguồn gốc từ dạ dày của bê con. Pepsinogen hoạt hóa thành Pepsin. Ngày nay, Rennet được tổng hợp từ vi sinh vật như: Mucor pusillus, Mucor miehei để làm giảm giá thành nhưng hiệu suất đông tụ không cao. Hệ VSV trong sản xuất pho-mai: Vi khuẩn lactic: • Strepcotoccus thermophiles • Lactobacillus helveticus • Leuconostoc lactis • Lactobacillus delbrueckir Đặc điểm: là những vi khuẩn ưa ấm hoặc ưa nhiệt với cơ chế lên men đồng hình hay dị hình. Vai trò: tạo acid lactic trong quá trình lên men góp phần gây đông tụ sữa và tạo độ chua cho khối đông. Một số chủng còn tham gia vào quá trình chuyển hóa acid citric, quá trình phân giải protein để tạo nên giá trị cảm quan và các chỉ tiêu hóa lí đặc trưng cho pho-mai thành phẩm. Nấm mốc: • Penicillium candidum • P.Glaucum • P.Cammenberi… Chúng sản sinh các proteolytic và lipolytic giúp cho quá trình chín tới và tạo hương vị đặc trưng. Ngoài ra còn góp phần trung hòa pH của sản phẩm để thích hợp cho hoạt động của enzyme tạo mùi. Vi khuẩn khác: Được bổ sung vào để tạo màu, tạo mùi đặc trưng cho từng loại pho-mai. Ví dụ như: vi khuẩn Brevibacterium dùng để tạo màu cho pho-mai, một số loại nấm men sử dụng cho việc tạo hương cho sản phẩm. Nhóm vi khuẩn Propionic: • Propionibacteria • Bifidobacteria Giống propionibacterium được sử dụng trong giai đoạn ủ chín trong một số loại pho-mai với mục đích tạo nên những lỗ hỏng trong cấu trúc một số pho- mai cứng và góp phần tạo nên hương vị đăc trưng cho sản phẩm. Phụ gia: CaCl 2 , CO 2 , NaNO 3 hoặc KNO 3 … Chất màu: được sử dụng để ổn định màu sắc cho pho-mai, thường sử dụng các chất màu tự nhiên như: carotenoids hay chlorophuylle… Những nguyên liệu khác: đường saccharose, nước ép trái cây, mật ong,… làm đa dạng hóa sản phẩm pho-mai. 3. Quy trình sản xuất pho-mai Hiện nay, quá trình sản xuất pho-mai theo một trong hai quy trình sau: quy trình sản xuất pho-mai có quá trình chín hóa sinh và quy trình sản xuất pho-mai không có quá trình chín hóa sinh. !"# $%& '()* +, -)./" 0/" 12345 #"67'!48/& 9( ## XIX. XX. XXI. XXII. XXIII. XXIV. XXV. XXVI. XXVII. XXVIII. XXIX. XXX. XXXI. XXXII. XXXIII. XXXIV. XXXV. XXXVI. XXXVII. XXXVIII. XXXIX. XL. XLI. XLII. XLIII. XLIV. XLV. XLVI. XLVII. XLVIII. XLIX. L. LI. LII. LIII. LIV. Hình 1: Quy trình sản xuất pho-mai không có quá trình chín hóa sinh. LVI. : !48 345 -##;4 0")< ! 0", "# !"#=6< "# !"#=6< >?8)*;' @/0A' B4C" DE F6 G./" LVII. LVIII. LIX. LX. LXI. LXII. LXIII. LXIV. LXV. LXVI. LXVII. LXVIII. LXIX. LXX. LXXI. LXXII. LXXIII. LXXIV. LXXV. LXXVI. LXXVII. LXXVIII. LXXIX. LXXX. LXXXI. LXXXII. LXXXIII. LXXXIV. LXXXV. LXXXVI. LXXXVII. LXXXVIII. LXXXIX. XC. XCI. XCII. XCIII. Hình 2: Quy trình sản xuất pho-mai có quá trình chín hóa sinh H III. II. ẢNH HƯỞNG CỦA ENZYME ĐẾN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT PHO-MAI Quá trình đông tụ sữa Bước then chốt trong sản xuất pho-mai là quá trình tạo ra khối sữa đông. Sữa tạo được cấu trúc gel nhờ các enzyme gây đông tụ sữa, hay còn gọi là tác nhân đông tụ. Casein trong sữa mất đi trạng thái keo và tập hợp lại thành cấu trúc gel. Sau khi cắt khối gel ra, dịch nhũ thanh (liquid whey fraction) bao gồm protein nhũ thanh (whey protein), các chất khoáng, đường lactose sẽ được tách ra khỏi khối sữa đông. Khối sữa đông sau đó sẽ được ủ với nấm mốc. Sau bước ép nước và tẩm muối, pho- mai sẽ được giữ trong một điều kiện nhất định để quá trình ủ chín xảy ra, thời gian ủ có thể từ vài tuần đến vài tháng thậm chí nhiều năm tùy thuộc vào loại pho-mai. Cơ chế đông tụ sữa Casein chiếm khoảng 80% protein trong sữa và làm cho sữa có tính kỵ nước. Casein trong sữa bò được chia thành bốn loại phosphoprotein tùy thuộc vào khả năng hòa tan trong nước đó là: αs1, αs2, β và -casein với tỉ lệ 4:1:4:1,6. Các Caseinҡ tập hợp lại tạo thành cấu trúc submicelle, nhiều submicelle sẽ hình thành nên cấu trúc micelle. Trên bề mặt các micelle chứa nhiều -casein. Các nhóm chức ưa nước và tíchҡ điện âm của các phân tử -casein hướng ra bên ngoài cấu trúc micelle và giúp là bềnҡ cấu trúc này nhờ lực đẩy tĩnh điện. Các enzyme đông tụ sữa có khả năng phân cắt đặc hiệu một đoạn trong phân tử -casein thông qua việc thủy phân liên kết Phe-Met tại vịҡ trí acid amin 105-106. Toàn bộ cấu trúc micelle trở nên mất ổn định và tập hợp lại với nhau. Phần -casein tách ra được gọi là caseino macro peptide. Các ion calcium tạoҡ điều kiện thuận lợi cho các micelle tập hợp lại với nhau nhưng không ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme. Các enzyme này khá nhạy cảm với pH nhưng ít nhạy cảm hơn với nhiệt độ. Mức độ đông tụ sữa bị ảnh hưởng mạnh bởi yếu tố nhiệt độ, thường trong khoảng từ 25-350 o C. Các tác nhân gây đông tụ sữa Các tác nhân gây đông tụ sữa thường dùng trong công nghiệp sản xuất pho-mai gồm: • Enzyme có nguồn gốc từ động vật (animal rennet). • Enzyme có nguồn gốc từ vi sinh vật (có hoặc không có biến đổi gen). Enzyme động vật được thu nhận từ màng nhầy dạ dày động vật còn non, thường là từ bò. Enzyme đông tụ nguồn gốc từ động vật là một hỗn hợp của chymosin và pepsin, tỉ lệ chymosin/pepsin tùy thuộc vào tuổi con vật và thường đạt cao nhất ở những con vật chưa cai sữa. Tỉ lệ chymosin cao hơn so với pepsin trong dạ dày bê non có thể được giải thích là do chymosin không thủy phân các immunoglobulin cần cho hệ miễn dịch có trong sữa non, trong đó pepsin lại thủy phân được loại protein này. Nguồn cung cấp enzyme gây đông tụ sữa từ động vật thường rất hạn chế. Vì lý do đó, ngày nay các enzyme có nguồn gốc từ vi sinh vật đang rất được quan tâm. Các enzyme này được sản xuất bằng phương pháp lên men, hầu hết là từ Rhizomucor miehei, Rhizomucor pusillus, Cryphonectria parasitica. I Nhóm enzyme thứ ba được thu nhận từ các vi sinh vật biến đổi gen. Gen mã hóa cho chymosin type B được chuyển vào bộ gen nấm men và nấm mốc như Aspergillus oryzae và Kluyveromyces lactis. Chymosin type A được chuyển và biểu hiện trong tế bào E.coli hiện nay không còn được sử dụng như một sản phẩm thương mại nữa. Việc chuyển và biểu hiện các gen tạo enzyme đông tụ sữa từ các chủng R. miehei hoặc R. pusillus vào các chủng vi khuẩn khác , mặc dù khả thi về mặc kỹ thuật nhưng hiện vẫn chưa được ứng dụng thực tế. Trong một số ít trường hợp, người ta cũng sử dụng các enzyme nguồn gốc thực vật như protease từ rau cardoon và Solanum dobium. Các chế phẩm enzyme đông tụ sữa thương mại thường ở dạng lỏng, bột, dạng thỏi hoặc dạng paste với cường độ hoạt tính khác nhau. Rennet từ động vật được sản xuất với tỉ lệ tiêu chuẩn giữa hai enzyme chymosin và pepsin. Tính chất của các enzyme đông tụ sữa Tất cả các enzyme đông tụ sữa đều là aspartic endoprotase với hai acid aspartic nằm ở tâm hoạt động của enzyme và giữ vai trò chính trong cơ chế hoạt động thủy phân. Hầu hết các enzyme đông tụ sữa đều bị kìm hãm bởi pepstatin, một oligopeptide của Streptomyces. Các enzyme đông tụ sữa có kích thước phân tử và cấu trúc không gian bậc ba khá tương đồng. Thành phần acid amin cũng khá giống nhau giữa các enzyme đông tụ sữa có nguồn gốc vi sinh vật, nhưng chúng lại khác biệt so với enzyme thu nhận từ động vật. XII. Bảng 1: Tính chất sinh hóa của một số enzyme đông tụ sữa XIV. Enzy me Ng uồ n M ã s ố K h ố i l ư ợ n g p h â n t ử ( k D a T á c đ ộ n g th ủ y p h â n gl y c o s N h i ệ t đ ộ o p t g â y đ ô n g t ụ J [...]... ví dụ cho sản xuất EMC là bằng sáng chế của tập đoàn Kraft Food Một trong các sản phẩm mùi mạnh đơn giản nhất là pho- mai sấy khô, hương vị của sản phẩm này mạnh hơn gấp 25 lần so với pho- mai thông thường Pho- mai sấy khô thường được ứng dụng để sản xuất snack và các sản phẩm có mùi pho- mai Tuy nhiên, để có được sản phẩm hương vị mạnh này phải có nhiều thời gian, các loại pho- mai, các loại pho- mai có mùi... được sản xuất bằng cách sử dụng hỗn hợp nhiều loại enzyme protease, peptidase và lipase LXIX Một số enzyme trong hỗn hợp này được thu nhận từ các chủng vi sinh vật dùng trong sản xuất pho- mai như Penicillium và Mucor sp Enzyme PGE (pregastric esterase) từ động vật được dùng để sản xuất enzyme của nước Ý Một số phomai EMC cũng được gia tăng thêm hương vị bằng quá trình lên men vi sinh vật 34 Pho- mai. .. EMC, có thể dễ dàng lựa chọn pho- mai tạo được mùi vị và cấu trúc mong muốn cho sản phẩm Ngoài ra, EMC được sản xuất trong thời gian ngắn (pho- mai chưa chín-young cheese) nên có giá thành thấp hơn nhiều so với pho- mai thông thường Những ưu điểm khi sử dụng EMC trong chế biến các sản phẩm thực phẩm có mùi pho- mai cụ thể như sau: • Giảm chi phí do giảm tỷ lệ pho- mai đắt tiền (pho- mai chín-aged cheese, mature... mạnh (sản phẩm phân hủy acid béo) LXV Một loại pho- mai Bồ Đào Nha nổi tiếng, được sản xuất bằng cách sử dụng enzyme của cây kế (thistle) LXVI Dạng kem, mịn, vị đắng do protein E s t r a l a LXVII LXVIII Mỗi loại pho- mai sẽ có hương vị riêng Hương tạo ra trong pho- mai tùy thuộc vào enzyme sử dụng avf sản phẩm của quá trình thủy phân Ví dụ hương của pho- mai Brie, Serra da Estrala và một số loại pho- mai. .. tại Mỹ, nơi tiêu thụ một lượng lớn các sản phẩm pho- mai chế biến và là nơi mà hơn 50% pho- mai trong sản xuất được sử dụng như một thánh phần tạo mùi trong thực phẩm (chủ yếu để chế biến các sản phẩm thức ăn nhanh-fast food product) Trong khi đó, tại châu Âu, hơn 2/3 lượng pho- mai được bán lẻ và được sử dụng để ăn trực tiếp XLIII XLIV Bảng 7: Hương vị các loại pho- mai XLV XLVI XLIX LII LV T ê n p h o... thêm enzyme vào quy trình sản xuất pho- mai để làm ổn định hương vị cho sản phẩm nhưng phải đến mãi thập niên 1970, các loại pho- mai được biến đổi bằng enzyme (enzyme modified cheese, EMC) mới bắt đầu phát triển và được phép sử dụng EMC là loại pho- mai có hương vị mạnh, có thể ở dạng bột, dạng paste và được sử dụng trong nhiều loại thực phẩm Mặc dù có rất ít tài liệu khoa học đề cập đến mảng sản xuất. .. LV Hiệu suất thu pho- mai giảm (%) do hiện tượng rửa trôi các đoạn casein LVII 0.0 LIX 0.09 LXI 0.14 LXIII 0.45 LXV 0.59 LXVII 1.11 LXVIII 2 Quá trình ủ chín pho- mai 2.1 Enzyme trong quá trình ủ chín pho- mai LXXI Quá trình ủ chín pho- mai xảy ra nhờ vào việc thủy phân Protein casein Các endo-protease như enzyme plasmin nội sinh trong sữa và trong các enzyme đông tụ sữa có vai trò chính trong việc tạo ra... làm cho sản phẩm có giá thành khá đắt XXXVI EMC là sản phẩm có thời gian ủ chín nhanh hơn Đặc điểm của quá trình sản xuất EMC là mô phỏng quá trình ủ chín pho- mai thông thường nhưng có bổ sung XXXV 31 thêm enzyme và ủ ở 50 0C Hương pho- mai sẽ tăng từ 10-20 lần chỉ trong khoảng 24-48 giờ thay vì vài tháng đến một năm như trước đây XXXVII XXXVIII Hình 8: Sơ đồ sản xuất pho- mai bằng EMC XL XLI Trong quy... thủy phân lipid thích hợp trong phô mai Cheddal và các loại phô mai Hà Lan CCCXLVIII Quá trình này thủy phân lipid có vai trò quan trọng trong việc hình thành hương vị cho các loại pho- mai ủ chín nhờ nấm mốc, phomai xanh và một số loại pho- mai Ý Tuy nhiên ở một số loại pho- mai khác, vai trò của lipase vẫn chưa rõ ràng Trong sữa thường có các lipoprotein lipase nội sinh, các enzyme này thường gắn với... hoạt tính sinh học… LXXV LXXVI Đối với sản phẩm pho- mai, enzyme có vai trò quan trọng trong quá trình đông tụ, ủ chín, tạo hương vị cho sản phẩm… Mỗi loại enzyme có vai trò riêng và điều kiện thích hợp để phản ứng, cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme như pH, nhiệt độ , chất kiềm hãm Vì vậy trong quá trình sản xuất pho- mai chúng ta cần lựa chọn enzyme phù hợp biết điều kiện hoạt hóa . Quy trình sản xuất pho-mai Hiện nay, quá trình sản xuất pho-mai theo một trong hai quy trình sau: quy trình sản xuất pho-mai có quá trình chín hóa sinh và quy trình sản xuất pho-mai không. 2: Quy trình sản xuất pho-mai có quá trình chín hóa sinh H III. II. ẢNH HƯỞNG CỦA ENZYME ĐẾN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT PHO-MAI Quá trình đông tụ sữa Bước then chốt trong sản xuất pho-mai là quá. sinh diễn ra trong quá trình sản xuất pho-mai. Sản phẩm pho-mai ra đời là một trong những phương pháp giúp bảo quản sữa, không những giữ được thành phần chất dinh dưỡng có trong sữa mà pho-mai còn