Enzyme oxy hóa trong sản xuất chè tổng quan về enzym oxy hóa khử enzyme polyphenol oxidase

- Vận chuyển H+ hay các điện tử và xúc tác cho sự oxy hóa sinh học vì thế chúng phổ biến trong các mô bào của mọi sinh vật - Có vai trò to lớn trong hô hấp và trao đổi năng lượng...  Cơ

Enzyme oxy hóa trong sản xuất chè

Nhóm 12 Thành viên: Lê Thị Nga 20174975 Dương Duy Hiếu 20174692

Mục lục Tổng quan về enzym oxy hóa-khử

Enzyme polyphenol oxidase trong sản xuất chè Enzyme polyphenol oxidase

01

03

02

Tổng quan về enzym

oxy hóa –khử

01

Menu

1 Enzym là gì?

2 Enzym oxy hóa – khử

- Còn được gọi là electrontransportase

- Là loại enzym xúc tác các phản ứng oxy hóa khử

- Vận chuyển H+ hay các điện tử và xúc tác cho sự oxy hóa sinh học vì thế chúng phổ biến trong các mô bào của mọi sinh vật

- Có vai trò to lớn trong hô hấp và trao đổi năng lượng

 Các Coenzym oxy hóa khử thường là : NAD+ và NADP+

Các loại enzym oxy hóa khử có

trong lá chè

Tồn tại ở hai trạng thái tự do và liên kết Phenol thực vật các SP ngưng tụ không tan, không màu, vị

Tùy theo tuổi của lá mà hoạt tính enzym giảm dần Ở lá chè non phần enzym peroxydase chiếm khoảng 50% nhưng ở lá chè già chuyển sang trạng thái không tan

Peroxydase

Tồn tại ở trạng thái tự do ( tan ) và liên

kết (không tan)

Ở trạng thái tự do nằm trong dịch bào,

trạng thái liên kết nằm ngoài dịch bào

Xúc tác các phản ứng phân giải các hợp

chất polyphenol thực vật tạo sản phẩm

ngưng tụ có màu đặc trưng

10-20% men polyphenoloxydasetan trong nước

80-90% men polyphenoloxydasekhông tan trong nước

Enzyme

polyphenol oxidase

02

Menu

Enzyme polyphenol oxidase (PPO)

 Năm 1856, nhà hóa học người Đức Schoeinbein phát hiện ở nấm

 PPO là một loại enzyme chứa đồng (Cu) có khả năng xúc tác cho quá trình oxy hóa monophenol nội sinh thành o-diphenol → o-quinones

 Loạt quá trình này hình thành sắc tố melanin nâu thường thấy ở vỏ hoa quả, rau củ sau thu hoạch hoặc khi chúng bị tổn thương

 Cơ chế tác động của PPO

Qúa trình chuyển đổi cơ chất phenolic thành 0-quinon bởi PPO xảy ra bằng 2 bước oxy hóa:

 Bước 1 : hydroxyl hóa vị trí ortho liền kề với nhóm hydroxyl hiện có

( hiện tượng “ monophenol oxidase “ )

 Bước 2 : quá trình oxy hóa o-dihydrobenzens thành o-benzoquinon

( còn được gọi là hoạt động catecholase hoặc oxidase )

Các yếu tố ảnh hưởng đến PPO

● Nhiệt độ: là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đáng kể đến hoạt tính xúc tác của PPO vì nó ảnh hưởng đến khả năng hòa tan oxy và có thể dẫn tới biến tính của enzyme Phạm vi nhiệt độ PPO tối ưu khác nhau đối với các nguồn thực vật khác nhau, thay đổi trong khoảng 25-35ᵒC

● pH: Hoạt tính PPO phụ thuộc vào pH, ảnh hưởng đến sự liên kết các chất nền và sự xúc tác, độ pH tối ưu của PPO nằm trong khoảng 4 đến 8

Enzyme polyphenol oxidase trong sản xuất chè

03

Menu

Quy trình sản xuất chè lên men

. Trà đen hay chè đen là 1 loại trà Thông thường, nó có vị mạnh mẽ hơn so với các loại trà khác như trà xanh Nó cũng

có nhiều caffin hơn Trong quy trình sản xuất chè đen, người ta tận dụng triệt để enzym có trong nguyên liệu nước chè pha có màu đỏ nâu, vị đậm, cánh chè có màu đen tự nhiên Chè đen được nhiều nước trên thế giới ưa chuộng

. Lên men là quy trình quan trọng nhất trong sản xuất chè đen Sự lên men được tiến hành từ khi vò chè và hoàn chỉnh ở giai đoạn cuối của lên men Các quá trình xảy ra ở công đoạn này là quá trình lên men, quá trình tự oxy hóa, quá trình

có tác dụng của vi sinh vật (quá trình này rất thứ yếu) và quá trình tác dụng của nhiệt (có tác dụng rút ngắn thời gian lên men) Điều kiện cần thiết: 24-26ᵒC; độ ẩm không khí 98%; thời gian từ 3 đến 3,5h

. Mục đích của giai đoạn lên men là tạo ra những biến đổi sinh hóa, chủ yếu là oxy hóa tanin dưới tác dụng của hệ enzyme oxy hóa khử: polyphenoloxydase và peroxidase để tạo nên màu sắc, hương vị đặc trưng cho chè đen thành phẩm

Cơ sở lý luận của quá trình lên men

 Sự tác dụng của men

Trong quá trình sản xuất chè đen, tác dụng chủ yếu đến các biến đổi thành phần hóa học là chất xúc tác của men Theo M.B.Cutravaimen, peroxidase oxy hóa thành phần tanin tròn chè sâu sắc nhất và sử dụng đương lượng tanin lớn nhất để tạo nên hương vị, màu sắc đặc trưng cho chè đen.

o Sự oxy hóa của tanin chè

Ngoài sự biến đổi của men, sự biến đổi thành phần hóa học của chè còn do sự xoy hóa của chính bản thân tanin Bởi vì trong thành phần của nguyên liệu chè có một loại tanin đặc biệt có khả năng tự oxi hóa, đặc biệt trong môi trường nước Nhưng quá trình này chỉ là thứ yếu vì oxi cần cho quá trình oxi háo không vượt quá 10% tổng lượng oxi cần dừng cho quá trình oxi hóa

 Trong lá chè có 2 loại men cơ ban:

 Men oxy hóa (oxydaza)

 Polyphenoloxydaza (PPO), enzyme này xúc tác cho quá trình oxy hóa tanin bởi O2 trong không khí: Tanin + O2 → chất màu, mùi, vị

→Đây là phản ứng mong muốn trong quá trình lên men chè

 Peroxydazan(PE) : oxy hóa tanin bởi H2O2:

Tanin + H2O2 → tạo chất không màu, vị kém

→ Đây là phản ứng không mong muốn trong quá trình lên men chè

 Men thủy phân

 Proteaza: Protein + H2O → acid amin

 Amilaza: Tinh bột + H2O → đường

 Pectinaza : pectin + H2O → acid poligalacturonic + rượu metylic

Những biến đổi của chè vò khi lên men

- Trong quá trình lên men chè,những biến đổi chủ yếu xảy ra là sự biến đổi về số lượng và chất lượng tanin tròn chè vò Tanin bị oxy hóa để tạo

ra những sản phẩm có hương vị, màu sắc đặc trưng cho chè đen

- Tuy nhiên, nếu nguyên liệu chè có nhiều protit thì tanin sẽ kết hợp với protit tạo ra sản phẩm không tan không có lợi cho chất lượng chè đen

Do đó, nếu nguyên liệu có nhiều protit thì không có lợi cho việc sản xuất chè đen Sự biến đổi tanin trong quá trình lên men chè vò, chủ yến là

do hai loại men peroxydaza và polyphenoloxydaza Men peroxydaza tạo ra những sản phẩm không màu hoặc màu sữa khi bị oxy hóa tanin có tròn chè vò, đây là sản phẩm quyết định vị của chè đen Còn men polyphenoloxydaza oxy hóa tanin để tạo ra những sản phẩm có màu đò, màu đặc trưng của chè đen

Một số nghiên cứu về enzyme polyphenoloxydaza

Nguyễn Ngọc Trâm và cộng sự (2014)

Nhìn chung hoạt tính enzyme có xu hướng giảm dần sau các giai đoạn chế biến trà Oolong

 Mẫu trà tươi đầu vào có hoạt tính cao (100%)

 Hoạt tính cao nhất ở giai đoạn sau làm héo (115,85%)

 Giai đoạn ủ lần 2 và quay thơm 2, hoạt tính enzyme giảm dần

 Tăng nhẹ ở giai đoạn ủ lần 2 và quay thơm lần 2

Tuy vậy khi đến giai đoạn quay thơm lần 2, hoạt tính enzyme PPO đã giảm gần một nửa:

 Giai đoạn sau diệt men (trên 200℃), hoạt tính enzyme giảm rõ rệt (19,1%)

 Hoạt tính của enzym: sản phẩm là 7,95% so với tươi

Ảnh hưởng của quá trình bảo quản làm héo chè tới hoạt động của Polyphenoloxidase:

Theo HÜLYA ÖLMEZ1 and AYSUN YILMAZ , 2010

- Do mất độ ẩm, hoạt tính PPO giảm trong quá trình làm héo hoặc bảo quản lá tươi Quá trình khô héo hoặc giảm độ ẩm cao có thể dẫn đến giảm hoạt tính PPO từ 50–55% (Ullah và Roy 1982)

- Chất lượng của chè thu được bằng phương pháp ủ lạnh và làm héo truyền thống không có sự khác biệt đáng kể

Làm héo bằng bảo quản lạnh lâu ngày không ảnh hưởng xấu đến chất lượng thành phẩm

=> bảo quản lạnh chè nguyên liệu trong khoảng 1 tháng và tiếp tục chế biến không bị giảm chất lượng sản phẩm chè

Hoạt động của enzyme khi thay đổi nhiệt độ lên men chè:

Theo John B Cloughley, 1980

- Nhiệt độ lên men tối ưu trong khoảng 15 - 18 ° C

- Kết quả của họ cho thấy hoạt động của peroxidase (POD) thay đổi đáng kể (Hình 1), PPO cũng giảm khi nhiệt độ tăng

=> hoạt động của enzyme giảm khi nhiệt độ tăng

Biến động của hàm lượng Poly phenol tổng và tannin trong sản xuất chè lên men:

Cùng với hoạt động của PPO, hàm lượng polyphenol tổng và tannin cũng biến động tương tự

+ Hàm lượng polyphenol tổng và tannin cũng đạt cực đại tại giai đoạn làm héo

+ Giảm dần đến giai đoạn ủ 2 và hơi tăng nhẹ sau giai đoạn quay thơm 2

+ Giảm sau giai đoạn diệt enzyme như hình Hàm lượng polyphenol tổng và tannin sau giai đoạn diệt enzyme giảm tương ứng là 30,48%

và 55,57% so với giai đoạn làm héo

=> So sánh hàm lượng polyphenol tổng, tannin tổng và hoạt tính của PPO tại hình 2 và 3, giai đoạn enzyme hoạt động mạnh nhất thì hàm lượng polyphenol thu được là cao nhất (giai đoạn làm héo)

Tài liệu tham khảo

1 Nguyễn Thị Hiền, Công nghệ sản xuất chè cà phê cacao, NXB Lao Động, 2010

Bộ môn Cây nhiệt đới, “ Hóa sinh chè”, NXB Đại Học Bách Khoa Hà Nội.

2 G D K a M L BUZUN, "O-Diphenol oxidase of tea and quality of the raw material," Subtrop Ku’lt, 1984

3 A B A a S A BISWAS, "Biological and chemical factors affecting the valuation of North East Indian plains teas II Statistical evaluation of biochemical

constituents and their effects on briskness, quality and cash valuations of black teas," Sci Food Agric., vol 21, 1971

4 M a R P ULLAH, "Effect of withering on the polyphenol oxidase level in the tea leaf," J Sci Food Agric., vol 33, 1982

5 H Ö a A YILMAZ, "CHANGES IN CHEMICAL CONSTITUENTS AND POLYPHENOL OXIDASE ACTIVITY OF TEA LEAVES WITH SHOOT

MATURITY AND COLD STORAGE," Journal of Food Processing and Preservation, vol 39, 2010

6 N N T v c sự, ""Changes of phenolic compounds of tea leaves during Oolong tea process"," SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, 2014

7 Francesca Taranto, 1 A (2017) Polyphenol Oxidases in Crops: Biochemical, Physiological and Genetic Aspects International Journal of Molecular Sciences,

doi: 10.3390/ijms18020377

Thanks for watching!