Bài 3 công nghệ sinh học trong thực phẩm

Trang 4 Enzyme là các protein có tácdụng là________xúc tác các phản ứng hóa học____________Enzymes : Kháiniệm◆ Enzymes không giúp các phản ứng xảy ra◆ Enzymes không bị tiêu hao, có khả n

CNSH THỰC PHẨM Chương 3 – Ứng dụng enzyme trong công nghệ thực phẩm

Cao Thị Thanh Loan, PhD

09-2022

Enzyme là các protein có tác dụng là

xúc tác các phản ứng hóa

học

◆ Enzymes không giúp các phản ứng xảy ra

◆ Enzymes không bị tiêu hao, có khả năng tái sử dụng

◆ Enzyme có khả năng chuyển hóa gần ~ 10,000 phân tử cơ chất để chosản phẩm trên giây

Enzyme có tác dụng làm _phản

ứng hóa học trong cơ thể

Một số enzym giúp phá vỡ các

phân tử lớn thành các mảnh

nhỏ hơn để cơ thể dễ dàng hấp thụ hơn Các enzym khác giúp

liên kết hai phân tử với nhau

để tạo ra một phân tử mới.

Enzyme là chất xúc tác có tính

chọn lọc cao, nghĩa là mỗi loại

enzyme chỉ tăng tốc cho một

phản ứng cụ thể.

Cấu trúc của enzyme

❑ Active site (interactive site): Vị trí hoạt động (vị trí tương tác): vùng

của một enzym nơi các phân tử cơ chất liên kết và trải qua một phản

Substrate

Enzyme-substrate complex

◆ Cofactor là một hợp chất hóa học không phải protein nhưng lại cần thiết cho hoạt động sinh học của protein Cofactors có thể thực hiện các phản ứng hóa học mà các axit amin không thể thực hiện được

◆ Cofactor có thể là một ion kim loại, một phân tử hữu cơ (coenzyme) hoặc sự kết hợp của cả hai

Cấu trúc của enzyme

Enzyme - đặc

hiệu cho một

chất nền cụ thể

Model of Enzyme-Substrate interaction

Enzyme - linh hoạt, vị trí

hoạt động liên tục được

thay đổi bằng các tương

tác với cơ chất cho đến

khi cơ chất hoàn toàn

gắn với enzyme

Yếu tố ảnh hưởng hoạt động của enzyme

Yếu tố ảnh hưởng hoạt động của

enzyme

• Ảnh hưởng của nhiệt độ:

• Tốc độ phản ứng của enzyme không phải

• Tốc độ phản ứng chỉ tăng đến một giới

hạn nhiệt độ nhất định

• Nhiệt độ cao enzyme mất hoạt tính

Yếu tố ảnh hưởng hoạt động của

Ảnh hưởng của chất kiềm hãm

◆ Chất kiềm hãm enzyme là phân tử khi gắn với

enzyme làm giảm hoạt tính enzyme

◆ Chất kiềm hãm enzym có thể là không thể

đảo ngược hoặc có thể đảo ngược

◆ An Irreversible inhibitor làm bất hoạt enzym

bằng cách liên kết cộng hóa trị với một nhóm

Ứng dụng của enzyme trong thực

phẩm

nhau: trypsin, chymotrypsin, pepsin, elastase and papain.

✓ Exopeptidases cắt các axit amin đầu cuối khỏi chuỗi protein Các exopeptidase được chia thành carboxypeptidase hoặc

aminopeptidase tùy thuộc vào việc chúng tiêu hóa protein từ đầu tận cùng carboxy hoặc amino

Ứng dụng của Enzyme trong sản xuất sữa

• Proteases đã được sử dụng trên 50 năm để sản xuất

sữa bột cho trẻ em từ sữa bò , chuyển hóa protein trong sữa thành peptides và các amino acid tự do

• Endo- proteases Các endo-protease có ưu tiên làm suy giảm các liên kết peptit giữa các axit amin trong

các vùng ưa nước của phân tử protein được sử dụng

để sản xuất sữa công thức ít gây dị ứng cho trẻ nhỏ

Nhóm enzyme thủy phẩn tinh bột thành đường

α-Amylase (E.C 3.2.2.1) xúc tác phản ứng thủy phân liên kết 1,4-alpha-D-glycosidic của polysacharide

β-Amylase (E.C 3.2.1.2) thủy phân cắt liên kết 1,4-α-D-glycosidic, tạo đường

maltose, cắt bên đầu nonreducing của chuỗi polysaccharide.

Pullulanase (limit dextrinase E.C 3.2.1.41) là enzyme cắt mạch nhánh của

tinh bột tại liên kết 1,6-α-D-glycosidic trong phân tử amylopectin

Ứng dụng của amylases

Enzyme cho sản xuất bia

• Nguồn enzyme truyền thống được sử

dụng để chuyển ngũ cốc thành bia là

malt đại mạch, nhưng hoạt tính enzyme

quá ít trong dịch nghiền thì quá trình lên

men sẽ diễn ra quá chậm; quá ít rượu sẽ

được sản xuất

• Vì amylase bền nhiệt ổn định hơn

nhiều so với amylase mạch nha, hóa

ngắn hơn, tăng năng suất

Ứng dụng của enzyme trong sản

xuất bánh mì

• Protease:

• Giảm độ nhớt của bột nhào do gluten gây ra

• Tạo điều kiện thuận lợi cho nấm men phát triển và quá trình tạo CO2 vua ổn định vừa cao

• Đảm bảo cho việc tạo thành phản ứng

melanoidin trên vỏ bánh

– Nếu protease hoạt động quá mạnh cấu trúc

gluten bị phá hủym giảm khả năng giữ CO2, thay đổi cấu trúc bánh

Ứng dụng của enzyme trong sản

xuất bánh mì

• Amylase (α và β)

• Thủy phân tinh bột tạo đường để nấm

thể tích của bánh

Ứng dụng sản xuất tinh bột biến tính

• Tinh bột thô

• Các tính năng công nghệ không đáp ứng

được yêu cầu khác nhau

• Không có một số tính năng đặc biệt : độ

nhớt độ trong …

• Giá trị dinh dưỡng không phù hợp, chỉ số

GI cao ( giảm GI, làm chậm hấp thu, giảm

đái tháo đường loại 2)

Enzymes trong sản xuất nước trái cây

• Enzyme pectinolytic là điều kiện tiên quyết để thu được nước trái cây trong và ổn định, sản lượng tốt và chất cô đặc chất lượng cao

• Pectin được cấu tạo từ các đơn vị axit galacturonic Trước đây, người

ta tin rằng ứng dụng của pectinesterase, polygalacturonase và

pectin lyase là đủ để phân hủy các chất pectic Tuy nhiên, các loại đường khác (ví dụ: rhamnose, xylose, galactose, arabinose) được kết hợp vào phân tử pectin

• Cần có nhiều loại enzyme pectinolytic và hemicellulase khác

Nguyên lý sản xuất enzyme quy

Nguyên lý sản xuất enzyme quy

4- Kỹ thuật enzyme

3 - Điều khiển sự biểu hiện phenotype

Quá trình sản xuất theo quy mô

công nghiệp

2 – Điều khiển sự biểu hiện phenotype Quá trình sản xuất thử

1- Điều khiển genotype

Quá trình tạo giống

Quá trình thu nhận và tinh

sạch enzyme

Quá trình tạo giống

Quá trình sản xuất thử nghiệm

• Nghiên cứu điều kiện tối ưu sinh tổng hợp enzyme

• Sử dụng các yếu tố bên ngoài , tác động vào VSV điều khiển hoạt động bên trong TB

• VSV phát triển tổng hợp enzyme ổn định ,

số lượng và hoạt tính cao

Quá trình sản xuất theo quy mô

• Bao gồm các quá trình tối ưu hóa cho sinh tổng hợp enzyme sản xuất theo quy mô

Quá trình thu nhận và tinh sạch

enzyme

• Bao gồm các phương pháp cơ học hóa lý

để thu nhận tinh sạch enzyme

Một số thành tựu của Viện CNSH