Báo cáo môn công nghệ sinh học đề tài ứng dụng enzyme lipase vào quy trình sản xuất trà đen

Enzyme lipase được sử dụng trong công nghiệp chế biến trà đen để phát triển hương vị,khả năng tăng hương vị của trà đen... Lênmen nấm men trong công nghiệp tạo ra enzyme lipase và các ch

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GÒN

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÀI BÁO CÁO Môn: Công Nghệ Sinh Học

Đề tài: Ứng dụng enzyme Lipase vào quy trình sản xuất trà đen

Giảng viên hướng dẫn: Ts Nguyễn Minh Hải

Sinh viên thực hiện:

Tháng 5/2023

MỤC LỤC

I Tổng quan về enzyme Lipase 3

1 Nguồn gốc 3

2 Đặc điểm 4

3 Cơ chế của enzyme lipase [1] 4

4 Quá trình thu nhận enzyme lipase 5

5 Mục đích quá trình 7

6 So sánh quy trình thu nhận enzyme từ vsv với thu nhận enzyme từ thực vật: 8

7 Nguyên nhân 8

II ỨNG DỤNG CỦA ENZYME LIPASE TRONG TRÀ ĐEN 8

1 Vai trò của enzyme lipase [4]  8

2 Cơ chế enzyme lipase trong trà đen 8

III TỔNG QUAN VỀ TRÀ ĐEN 9

1 Mô tả nguyên liệu 9

2 Thành phần dinh dưỡng có trong 100g trà đen (nguồn: USDA) 10

3 Tiêu chuẩn chất lượng của trà (nguồn: TCVN) 11

4 Những điều cần chú ý để tránh sự giảm chất lượng của trà đen: 12

5 Tác dụng của trà đen đối với sức khỏe [5]  12

6 Các loại trà đen có trên thị trường  12

7 Hệ vi sinh vật trong trà đen 15

IV QUY TRÌNH SẢN XUẤT TRÀ ĐEN 16

TÀI LIỆU THAM KHẢO 24

I Tổng quan về enzyme Lipase

1 Nguồn gốcLipase là một enzyme tiêu hóa của cơ thể và chỉ có một nguồn gốc duy nhất là do tuyếntụy sản xuất ra

Lipase được vận chuyển thông qua các ống tụy vào tá tràng

Lipase hay Triacylglycerol acylhydrolase (E.C 3.1.1.3) thuộc lớp hydrolase Lipase cóthể tham gia xúc tác cho rất nhiều phản ứng khác nhau như thủy phân, chuyển ester, tổnghợp ester Lipase xúc tác phản ứng thủy phân triglyceride tạo glycerol và acid béo, đây là phản ứng đặc trưng của lipase Ngoài ra, trong điều kiện ít nước, lipase còn có khả năngxúc tác phản ứng tổng hợp ester, chuyển ester

Lipase thực vật thường được tìm thấy trong các loại hạt chứa dầu, ngũ cốc (hạt cải, đậu phộng, đậu nành, yến mạch, v.v…) cũng như các thực vật có chứa nhiều mủ nhưAsclepiadaceae, Sapotaceae, Euphorbiaceae, Moraceae, Papaveraceae và Asteraceae.Lipase động vật thường được tìm thấy chủ yếu ở tụy tạng của trâu, bò, cừu, lợn và một sốloại cá (cá lóc, cá tra)

Lipase vi sinh vật đã được một số tác giả thu nhận từ Pseudomonas, Bacillus sp LBN 

4., Staphylococcus epidermidis, Acinetobacter sp CR9 Là nguồn nguyên liệu vô tận đểsản xuất enzyme với quy mô công nghiệp lơn, đồng thời việc thu nhận chế phẩm cũng dễdàng

Enzyme lipase được sử dụng trong công nghiệp chế biến trà đen để phát triển hương vị,khả năng tăng hương vị của trà đen

2 Đặc điểmEnzyme Lipase tan trong nước và các dung môi phân cực khác, không tan trong ete vàcác dung môi không phân cực.

Lipase rất cần thiết trong việc tiêu hóa, vận chuyển và xử lý các chất béo như triglycerid,dầu, mỡ trong hầu hết các sinh vật sống

3 Cơ chế của enzyme lipase [1]

Enzyme lipase từ vi sinh vật [2]

Quy trình sản xuất lipase ngoại bào từ Cadida sugose:

 Nấm sợi tiền xử lý với HCL 2% Lên men Lọc hoặc ly tâm thu dịch Dịch thu được kếttủa với sodium sulfat Thẩm tích tách muối Lọc gel cô đặc, tinh sạch enzyme, sợi nấmchất nền (sấy 60oC kích thước hạt mịn) Bảo quản trong điều kiện chống ẩm Cadidarugosa PDA nghiêng Erlen 250ml Thu được bào tử nấm

Lọc: Thêm nước cất tỷ lệ 1:10 so với thể tích canh trườg, lắc 120rpm trong 30 phút, sau

đó lọc bằng màng thích hợp -Ly tâm 10000rpm/15p, ở 4 °C Đệm bằng Tris-HCl 0.2M(pH=8) Đệm phosphate pH =6.5

Enzyme lipase từ thực vật [3]

Quy trình sản xuất lipase từ thực vật:

Các mẫu hạt nảy mầm sau mỗi 24 giờ được nghiền với nước cất lạnh (tỷ lệ 1:1); Ly tâmcác mẫu với tốc độ 7500 vòng/phút trong 10 phút ở 4oC và thu phần dịch; Tủa 20 ml dịchthu được bằng acetone lạnh (4 oC) theo tỷ lệ 1:2 (v/v); Ly tâm 43 với tốc độ 7500vòng/phút trong 10 phút ở 4 oC, thu phần tủa Hòa tan phần tủa thu được trong 50 mlnước cất và ly tâm 7500 vòng/phút trong 10 phút ở 4oC để thu dịch chứa lipase thô.Tinh sạch enzyme bằng kỹ thuật sắc ký ái lực (cho cả hai thu từ vsv và thực vật)

Do nguồn thu lipase từ động vật kém bền nhiệt, lại có mùi hôi, sản xuất mất nhiều côngsức và tốn kém Hơn nữa, việc lây nhiễm virus động vật l động vật là mối lo ngại hàngđầu à mối lo ngại hàng đầu Nên việc chủ động nuôi cấy và tách chiết lipase từ VSVngày càng chiếm ưu thế Người ta sử dụng sắc ký ái lực cho độ tinh sạch cao nhất, nhưng phương pháp này tốn kém, do cột đắt tiền, lại không bền Do nguyên nhân cột hoạt động

trên nguyên tắc sự bắt cặp bắt cặp giữa enzyme và cơ chất, tạo nên tạo nên phức hợp

E-S Nhưng bản thân cơ chất của enzyme được nhồi vào cột là protein, đó là nguyên nhân

mà cơ chất dễ bị biến tính và mất khả năng kết hợp với enzyme

5 Mục đích quá trìnhTiền xử lý với HCL 2%

Mục đích: HCl được sử dụng trong quá trình thu nhận enzyme để giúp táchenzyme ra khỏi tế bào hoặc môi trường khác Nhưng Hcl có thể phá hủy enzymenếu sử dụng quá nhiều nên ta chỉ xử lý với HCl 2%

Lên men

Mục đích: Lên men nấm men thu được thực phẩm dinh dưỡng giàu đạm Lênmen nấm men trong công nghiệp tạo ra enzyme lipase và các chất hữu cơ khác.Lọc hoặc ly tâm thu dịch trong

Mục đích: Nhầm tách enzyme lipase ra khỏi các tạp chất để thu được enzymelipase thô, mà không gây ảnh hưởng hưởng lớn đến hoạt tính của enzyme.Thu Lipase thô

Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình tinh sạch enzyme để cho ra thành phẩmenzyme lipase cho quá trình sản xuất trà đen

Tủa với sodium sulfat

Mục đích: Sodium sulfat là một chất kết tủa được sử dụng để tách enzymelipase khỏi các chất khác trong quá trình chiết lọc enzyme Khi kết tủa vớisodium sulfat, enzyme lipase sẽ bị kết tủa và tách ra khỏi dung dịch.(Nó được sửdụng để tạo ra môi trường lý tưởng cho enzyme hoạt động và giúp loại bỏ cácchất khác nhau khỏi dung dịch)

Thẩm tích tách muối

Mục đích: Nhầm tách sodium sulfat ra khỏi enzyme lipase tinh khiết

Lọc gel

Mục đich: Tách các protein ra khỏi nhau để thu được enzyme tinh khiết

Cô đặc, tinh sạch enzyme

Mục đích: Làm tăng hoạt tính của enzyme trong một khối lượng dung dịchenzyme Tăng khả năng bảo quản enzyme.

6 So sánh quy trình thu nhận enzyme từ vsv với thu nhận enzyme từ thựcvật:

Quy trình sản xuất từ vsv Quy trình sản xuất từ thực vật

Ưu điểm: - Hoạt tính mạnh chỉ cần mộtlượng nhỏ có thể chuyển hóa một lượng

cơ chất lớn

- Có cường độ sinh sản rất mạnh vàtổng hợp enzyme với tốc độ rấtnhanh chóng

-  Ngoài ra, vi sinh vật phát triển vàsinh trưởng nhanh thu được nhiềusinh khối, thời gian nhân lên nhanhhơn nhiều động thực vật

Nhược điểm: - Chi phí sản xuất cao hơnthực vật

Ưu điểm: - Có tính đặc hiệu cao

- Gía thành thấp

- Được thu nhận từ những nguồn thựcvật có sẵn trong tự nheien mà khôngcần đến công nghệ biến đổi gen đểtạo ra

- Được chiết tách thô từ các nguồn cósẵn như các loại hạt, mủ các loạiquả, phụ phẩm nông nghiệp có thểđược ứng dụng trực tiếp ngay trongthực phẩm mà không độc hại vớicon người

Nhược điểm: - Tổng hợp enzyme chậmhơn so với vi sinh vật 

7 Nguyên nhânTheo thông tin tụi em tìm kiếm được, enzyme lipase trong trà sẽ giúp tăng hương

thơm của trà và giúp phân hủy chất béo thành glycerol và axit béo Mà glycerol

được sử dụng để sản xuất năng lượng cho cơ thể, trong khi axit béo được sử dụng

để tạo ra các chất béo khác hoặc được đốt cháy để sản xuất năng lượng

Cho nên việc ứng dụng enzyme lipase trong trà đen sẽ giúp tăng chất lượng sản phẩm trà đen

II ỨNG DỤNG CỦA ENZYME LIPASE TRONG TRÀ ĐEN

1 Vai trò của enzyme lipase [4] 

Phát triển mùi thơm, hương thơm trong quá tình chế biến chè

- Góp phần tạo nên mùi thơm của trà

2 Cơ chế enzyme lipase trong trà đen

- Trong quá trình sản xuất trà đen, enzyme lipase được sử dụng để phân hủylipid (chất béo) trong lá trà và tạo nên một số hương vị và màu sắc đặctrưng của trà đen.Cơ chế hoạt động của enzyme lipase là xúc tác các phảnứng hóa học để phân hủy triglyceride trong lá trà thành glycerol và các axit béo Các axit béo này sau đó được oxy hóa và tạo nên các hợp chất hữu cơ khác, tạo nên màu sắc và hương vị đặc trưng của trà đen Việc sử dụngenzyme lipase trong quá trình sản xuất trà đen giúp tăng cường quá trình

oxy hóa của lá trà và tạo nên một số hương vị và màu sắc đặc trưng của tràđen

III TỔNG QUAN VỀ TRÀ ĐEN

1 Mô tả nguyên liệuTrà đen (hồng trà) được làm từ lá cây trà Camellia Sinensis, có nguồn gốc giống với tràxanh, nhưng điều làm nên sự khác biệt là cách chế biến Trà đen là loại trà được lên men(hay còn gọi là oxy hóa) gần như 100%, nhờ đó lá trà có màu nâu đen, hương vị nồng nàn

và đậm đà hơn Tên gọi hồng trà phổ biến ở các nước phương Đông bắt nguồn từ màu sắcnâu đỏ của nước trà [2] Các giống trà Camellia Sinensis ở khu vực địa lý khác nhau vàcách chế biến trà đen của từng vùng có thể mang đến nhiều loại trà đen với hương vị khác biệt Ở nước ta thì được trồng ở các nương chè vùng trung du Bắc Bộ của Việt Nam,được mọc thành bụi hoặc các cây nhỏ, thông thường được xén tỉa thấp hơn 2 mét

Lá non và các lá có màu xanh lục nhạt được thu hoạch để sản xuất chè khi mặt dưới củachúng còn các sợi lông tơ ngắn màu trắng Còn các lá già có màu lục sẫm Các độ tuổikhác nhau của lá chè tạo ra các sản phẩm chè khác nhau về chất lượng do thành phần hóahọc trong các lá này là khác nhau

Trà đen có vị mạnh hơn so với các loại trà khác Nó được bảo quản rất lâu khoảng 12-18tháng

Trà đen có màu sắc nâu đen tự nhiên, có màu nước đỏ nâu, vị chat dịu, hương thơm đậm

đà quyến rũ

2 Thành phần dinh dưỡng có trong 100g trà đen (nguồn: USDA)

3 Tiêu chuẩn chất lượng của trà (nguồn: TCVN)

- Trà đen được sản xuất bằng phương pháp OTDTên chỉ

tiêu

Loại chè

OP Xoăn, tương đối đều, đen tự nhiên,

thoáng tuyết

Đỏ nâu sáng, rõviền vàng

Thơmđượm

Đậm dịu,

có hậuFBOP Nhỏ, mảnh gẫy của OP và P tương

đối đều, đen có tuyết

Đỏ nâu đậm, cóviền vàng

Thơmđượm

Đậm cóhậu

P Tương đối xoăn, tương đối đều

đen, ngắn hơn OP

Đỏ nâu sáng, cóviền vàng

Thơmdịu

Đậm, dịu

PS Tương đối đều, đen hơi nâu, hơi

khô, thoáng cọng nâu

vừa

Đậm, vừa

BPS Tương đối đều, mảnh gãy của PS,

đen hơi nâu

Đỏ nâu hơi nhạt Thơm

nhẹ

Chát hơigắt

9

Hàm lượng cafein, %, không nhỏhơn

1,8

Hàm lượng sắt, %, không lớn hơn 0,001Hàm lượng tạp chất lạ, %, không

lớn hơn

0,2Hàm lượng chất xơ, %, không lớn

Hàm lượng polyphenol tổng số, %khối lượng không nhỏ hơn

9

4 Những điều cần chú ý để tránh sự giảm chất lượng của trà đen:

Khi thu hái trà phải đảm bảo đúng kĩ thuật, tránh dập nát lá trà, dụng cụ đựng lá trà sauthu hái thường đựng trong những loại sọt, giỏ tre đan có nhiều lỗ để thông gió tốtSau khithu hái, chuyển ngay nguyên liệu trà về nơi chế biến, không được để lâu quá 10 giờ Khivận chuyển: Để nguyên liệu trà trong những sọt sạch, chắc chắn và phải sắp xếp các sọtsao cho đảm bảo thoát nhiệt tốt

Tuyệt đối không được đựng nguyên liệu trà trong bao vải, bao tải và không được nénnguyên liệu trà trong sọt

Khi vận chuyển nguyên liệu trà về đến nhà máy mà chưa chế biến kịp phải rải đềunguyên liệu trà trên nền sàn nhà bảo quản (có mái che), chiều dày lớp nguyên liệu 20cm,tránh dẫm đạp lên nguyên liệu và tránh lẫn tạp chất vào nguyên liệu Sau 2-3 giờ phải đảo

rũ nguyên liệu một lần, nên dùng sào tre để đảo cho khỏi dập lá trà

Khi nhiệt độ môi trường lên cao có thể phun ẩm lên khối nguyên liệu và khi trời ẩm ướt,nhiệt độ môi trường thấp thì phải rải lớp chè mỏng hơn bình thường và chú ý đến sựthông số

5 Tác dụng của trà đen đối với sức khỏe [5] 

Uống trà đen thường xuyên mang lại nhiều tác dụng tích cực đến cơ thể và tinh thần:

 Tốt cho sức khỏe tim mạch

 Giàu chất chống oxy hóa, giúp bạn trẻ lâu

 Giúp trí óc minh mẫn và tỉnh táo

 Giàu catechin và polyphenol, giúp ngăn ngừa ung thư

 Có chứa phytochemical tốt cho hệ xương khớp

 Giảm nguy cơ mắc bệnh tiểu đường

 Giảm căng thẳng và stress

 Cải thiện hệ thống miễn dịch của cơ thể

6 Các loại trà đen có trên thị trườngCác loại trà đen nổi tiếng và đáng thưởng thức đó là:

Trà đen English Breakfast: là loại trà phổ biến nhất Loại trà này là hỗn hợp từ 3 loạitrà Assam, Ceylon và Kenya.

Trà đen Earl Grey: có hương vị cam quýt

Trà đen Darjeeling: có hương vị và mùi thơm nhẹ.

Trà đen Assam: có màu nâu đậm, gần giống màu đỏ

Trà đen Nilgiri: có hương vị thơm ngon

7 Hệ vi sinh vật trong trà đenTrong quá trình lên men của từng sản phẩm trong số bốn sản phẩm, nấm men được đếm

từ cả hạt xenlulô và rượu của Kombucha Số lượng và sự đa dạng của các loài khác nhaugiữa các sản phẩm, nhưng bao gồm Brettanomyces bruxellensis, Candida stellata ,Schizosaccharomyces pombe ,Torulaspora delbrueckii và Zygosaccharomyces bailii

Tổng số vi sinh vật hiếu khí, vi khuẩn/g sản phẩm 1 x 105

IV QUY TRÌNH SẢN XUẤT TRÀ ĐEN

 Nguyên liệutrà

Sản phẩm

Thêm enzyme

Tạo ra những biến đổi hóa học ban đầu có lợi cho chất lượng chè đen sau này: liên kếtnhững hợp chất đơn giản đó lại hình thành nên những chất tạo hương và vị cho chèBiến đổi:

 Hóa học:

Độ ẩm giảm: từ 76 – 80 % giảm còn 62 – 63 % đối với lá chè non, còn 64 – 67% đối với

lá chè già Chất tan tăng lên do sự thủy phân của các chất cao phân tử

Các chất màu, chất hương được hình thành (do catechin bị oxy hóa rồi kết hợp với polyphenol hoặc alanine, hoặc asparagine)

Protein biến đổi sâu sắc để tạo thành các axít amin hòa tan

Tổn thất các chất dễ bay hơi

Tannin:

Tổng lượng tannin giảm không đáng kể (1 – 2% theo chất khô)

Khi đạt tới cùng 1 chế độ làm héo như nhau, nếu dùng nhiệt độ cao để làm héo lá chè

sẽ gây ra sự tổn thất lớn về hàm lượng tannin

Một số chất giảm đi như: vitamin C, diệp lục, tinh bột

 Cafein có tăng lên một ít do lượng axít amin tăng lên tạo điều kiện cho thành hình cafein.Vật lý : thể tích lá giảm, lá chè mềm, dai

 Hóa sinh: Sự biến đổi hoạt tính của các enzyme

Tăng cường hoạt tính của các enzyme: polyphenoloxydase, peroxydase, catalase và   glucosidase

- Sự tạo thành hương thơm do enzyme polyphenoloxydase oxy hóa các tannin chè

+ Khi có mặt phenylalanine: mùi hoa hồng+ Khi có mặt acid asparaginic: mùi táo chín+ Khi có mặt valin và alanin: các mùi hoa tươi Phân giải protein thành các acid amin tự do hòa tan, trong đó có leusine và phenylalanine

Lượng pectin hòa tan trong nước tăng lên 1 ít do protopectin và pectin

Sự biến đổi của chlorophyll do enzyme chlorophyllase, lá trở nên sẫm màu hơn

- Phương Pháp Thực Hiện  Làm héo nhân tạo: có thể tiến hành làm héo chè trên các dàn héo, hộc héo hoặc trongcác máy héo chuyên dùng với không khí đã được đun nóng và có khống chế độ ẩmtương đối Tùy theo chế độ nhiệt mà thời gian làm héo khác nhau Ở đây cần nhấn mạnhrằng, nhiệt độ của không khí đưa vào làm héo không được vượt quá 46 – 48oC để tránhảnh hưởng xấu đến hoạt tính của các enzyme có trong lá chè và để đảm bảo độ làm héođồng đều của khối chè Tiêu chuẩn cơ bản để đánh giá chất lượng làm héo là độ ẩm cònlại trong lá chè (như quy định ở trên) và mức độ làm héo đồng đều ( 90%) – Nguyênliệu loại A: nhiệt độ không khí làm héo là 45 – 470C

 Nguyên liệu loại B: nhiệt độ không khí làm héo là 42 – 450C Nguyên liệu loại C, D: nhiệt độ không khí làm héo là 41 – 430C Làm héo tự nhiên: lợi dụng sự lưu thông của không khí tự nhiên và năng lượng tựnhiên để làm giảm độ ẩm của chè Phụ thuộc điều kiện khí hậu bên ngoài

Vò chè:

Mục đích:

Chuẩn bị

Tạo hình dáng xoăn chặt cho cánh chè

Làm dập tế bào của lá chè để dịch ép chiết ra ngoài mặt lá tạo điều kiện cho toàn bộenzyme polyphenol oxidase tiếp xúc với cơ chất là polyphenol, có mặt oxy của không khíthực hiện quá trình oxy hóa – lên men

Làm cho các chất hòa tan tan nhanh ra nước pha chè, do tập quán dùng chè đen chỉ phanước sôi 1 lần

 Như vậy, mục đích vò chè đen khác với vò chè xanh, cho nên yêu cầu và độ dập tế bàolớn hơn rất nhiều