Enzyme Protease – là tác nhân tự nhiên, giữa thế giới nhỏ bé cảu các phân tử mang theo những tiềm năng lớn cho sự đổi mới và phát triển trong nghiên cứu khoa học và công nghiệp thực phẩm. Khả năng phân giải các liên kết peptide trong protein đã làm cho Enzyme Protease trở thành yếu tố chủ chốt, không thể phủ nhận trong nhiều lĩnh vực ứng dụng. Từ ngành thực phẩm đến y học, Protease đang mở ra các của mới mô phỏng sự mạnh mẽ và linh hoạt của tự nhiên để phục vụ con người. Với khả nặng tác động lên cấu trúc Protein, Protease không chỉ làm thành đổng cách chúng ta hiểu về sinh học phân tử mà còn mở ra một loạt các ưng dụng tiềm năng. Điều này có thể thấy rõ trong việc sử dụng Protease trong ngành thực phẩm để tăng chất lượng tiêu thụ, từ việc làm mềm thực phẩm để cải thiện chất lượng và khả nặng hấp thụ dưỡng chất. Enzyme Protease không chỉ là một công cụ quan trọng trong phòng thí nghiệm mà còn là nguồn động viên cho sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp. Sự linh hoạt và tính hiệu quả và tiềm năng của Protease cung cấp một cơ sở cho sự tiến bộ khoa học và công nghiệp. Vì vậy với đề tài “ Ứng dung Enzyme Protease trong công nghệ thực phẩm” là đề tài nhóm em chọn để báo cáo.
Trang 1BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM
-
-TIỂU LUẬN MÔN: HÓA SINH HỌC
ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG CỦA ENZYME PROTEASE TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Thị Trang
Trang 2Họ và tên Mã số sinh viên Nhiệm vụ
Các tài liệu tham khảo:
- Công nghệ sản xuất enzyme, protein và ứng dụng – Nguyễn Thị Hiền
- https://luanvan.co/luan-van/nghien-cuu-thu-nhan-proteaza-tu-bacillus-subtilis-va-ung-dung-vao-san-xuat-dich-dam-thuy-phan-2140/
- https://www.studocu.vn/vn/document/truong-dai-hoc-su-pham-ky-thuat- thanh-pho-ho-chi-minh/cong-nghe-thuc-pham/nhom-01-de-tai-16-enzyme-tieu-luan-mon-hoa-hoc-thuc-pham/46158263
- Essential Biochemistry 4th – Charlotte W.Pratt, Kathleen Cornely
Mục lục
Trang 3I Tổng quan về Enzyme Protease 5
1 Giới thiệu chung 5
2 Phân loại Enzyme Protease 6
3 Nguồn thu nhận Enzyme Protease 7
3.1 Nguồn từ động vật 7
3.2 Nguồn từ thực vật 7
3.3 Nguồn từ sinh vật 8
II Ứng dụng Enzyme Protease trong công nghệ thực phẩm 9
1 Ứng dụng trong công nghệ chế biến sản phẩm từ sữa 9
2 Ứng dụng trong công nghệ chế biến thịt 10
3 Ứng dụng trong công nghệ sản xuất nước mắm 11
III Kết luận 12
Trang 4Lời mở đầu
Enzyme Protease – là tác nhân tự nhiên, giữa thế giới nhỏ bé cảu các phân tử mang theo những tiềm năng lớn cho sự đổi mới và phát triển trong nghiên cứu khoa học và công nghiệp thực phẩm Khả năng phân giải các liên kết peptide trong protein đã làm cho Enzyme Protease trở thành yếu tố chủ chốt, không thể phủ nhận trong nhiều lĩnh vực ứng dụng Từ ngành thực phẩm đến y học, Protease đang mở ra các của mới mô phỏng sự mạnh mẽ và linh hoạt của tự nhiên để phục vụ con người
Với khả nặng tác động lên cấu trúc Protein, Protease không chỉ làm thành đổng cách chúng ta hiểu về sinh học phân tử mà còn mở ra một loạt các ưng dụng tiềm năng Điều này
có thể thấy rõ trong việc sử dụng Protease trong ngành thực phẩm để tăng chất lượng tiêu thụ, từ việc làm mềm thực phẩm để cải thiện chất lượng và khả nặng hấp thụ dưỡng chất Enzyme Protease không chỉ là một công cụ quan trọng trong phòng thí nghiệm mà còn là nguồn động viên cho sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp Sự linh hoạt và tính hiệu quả và tiềm năng của Protease cung cấp một cơ sở cho sự tiến bộ khoa học và công nghiệp
Vì vậy với đề tài “ Ứng dung Enzyme Protease trong công nghệ thực phẩm” là đề tài nhóm
em chọn để báo cáo
Trang 5I Tổng quan về Enzyme Protease
1 Giới thiệu chung
Nhóm Enzyme Protease ( peptide – hidrolase 3.4 ) xúc tác quá trình thủy phẩm liên kết peptide (-CO-NH-) trong phân tử protein, polypeptide đến sản phẩm cuối cùng là các acid amin Ngoài ra, Protease cũng có khả năng thủy phẩn liên kết este và vận chuyển acid amin
Hình 1.1 Mô hình Enzyme Protease thủy phân phân tử Protein
Hầu hết các Protease phân cắt Protein ở các liên kết đặc hiệu, vì thế có thể
sử dụng các enzyme này theo chiều phản ứng tổng hợp để tổng hợp các liên kết peptide định trước Yếu tố tăng cường trong quá trình tổng hợp bao gồm pH, các nhóm carboxyl, nhóm amin được lựa chọn để bảo vệ, kết tủa của sản phẩm,
Trong cơ thể Protein thực phẩm được phân giải trong bộ máy tiêu hóa bởi
vì các Enzyme phân giải Protein, đầu tiên là pepsin trong dạ dày tiếp là các protease được tiết ra ở tuyến tụy và các tế bào ở thành ruột Các acid amin tự
và các peptide ngắn được hấp thụ và đi qua các tế bào thành ruột sau đó các acid amin được hấp thụ vào han và tham gia quá trình chuyển hóa
Quá trình thủy phân Protein đóng vai trò quan trọng trong sản xuất nhiều loại thực phẩm Quá trình này có thể được thực hiện nhờ chính Protease của thực phẩm Trong nhiều trường hợp các tính chất của Protein trong thực phẩm được cải thiện nhờ thủy phân hạn chế hoặc sâu sắc nhờ các Enzyme Protease
Sự thủy phân có tác dụng tặng sự nhũ hóa, tọa bọt của Protein
Trang 6Hình 1.2 cấu trúc không gian của Enzyme Protease
2 Phân loại Enzyme Protease
- Emzyme Protease thuộc phân lớp 4 của lớp thứ 3 (E.C.3.4) trong hệ thống
phân loại Enzyme Với Enzyme Protease thì có nhiều cách phân loại nhưng dựa vào đặc điểm khác nhau để phân loại chúng Dựa vào vị trí tác dụng của Protease lên các peptide trong phân tử Protein người ta chia làm 2 nhóm chính:
Dựa vào vị trí tác động lên mạch polypeptide thì Exopeptidase được
chia thành 2 loại:
o Amino peptidase : xúc tác thủy phân liên kết peptid ở đầu N tự do của
cuổi polypeptide để giải phóng ra một amino acid, một dipeptide hoặc một tripeptide
o Carboxy peptidase : xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu C của
chuỗi polypeptide và giải phóng ra một amino acid hoặc dipeptide
Dựa vào động lực học của cơ chế xúc tác Endopeptidase được chia
thành 4 nhóm :
o Serin proteinase: là những proteinase chứa nhóm –OH của gốc serine
trong trung tâm hoạt động và có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hoạt động xúc tác của enzyme Nhóm này bao gồm 2 nhóm nhỏ chymotripsin
và subtilisin Nhóm Chymotripsin: bao gồm các enzyme động vật như chymotripsin, tripsin, elastase Nhóm subtilisin bao gồm 2 loại enzyme
vi khuẩn như subtilisin carlsberg, subtilisin BPN Các serine proteinase thường hoạt động mạnh ở vùng kiềm tính và thể hiện đặc hiệu cơ chất tương đối rộng
Trang 7o Cyteim proteinase: các proteinase chứa nhóm –SH trong trung tâm
hoạt động Cystein protease bao gồm các proteinase thực vật như papayin, bromelin, một vài proteinase động vật và proteinase ký sinh trùng Các Cystein proteinase thường hoạt động ở vùng PH trung tính,
có tính đặc hiệu cơ chất rộng
o Aspatic proteinase: hầu hết các asportic proteinase thuộc nhóm pepsin.
Nhóm pepsin bao gồm các enzyme tiêu hoá như: pepsin, chymosin, cathepsin, renin… Các asportic proteinase có chứa nhóm carboxyl trong trung tâm hoạt động và thường hoạt động mạnh ở PH trung tính
o Metallo proteinase: là nhóm proteinase được tìm thấy ở vi khuẩn, nấm
mốc cũng như các vi sinh vật bậc cao hơn Các metallo proteinase thường hoạt động ở vùng PH trung tính và giảm hoạt động mạnh dưới tác dụng của EDTA
- Dựa vào thành phần amino acid và vùng pH tối ưu của protease người ta chia thành các nhóm
+ Protease acid: ( pH 2-4)
+ Protease kiềm: (pH 9-11)
+ Protease trung tính (pH 7-8)
3 Nguồn thu nhận Enzyme Protease
3.1 Nguồn từ động vật
- Tụy tạng: nguồn enzyme sớm nhất, lâu nhất và có chứ nhiều enzyme nhất Trysin là men phân giải các protein hỗn hợp, men này do tuyết tụy tiết ra, tiền thân của nó là trysinogen, được hoạt hóa bởi Enterokinaza của ruột Trysin là một enzyme có chứ năng phân cách protein ta thành các mảnh nhỏ
- Dạ dày bê: trong ngăn thứ tư của dạ dày có tồn tại enzyme thuộc nhóm Protease tên là renin làm biến đổi cazein thành paracazin có khả năng kết tủa trong môi tường sữa có nồng độ Ca2+¿¿ Đây là quá trình đông tụ kinh điển được ứng dụng đầy đủ nhất
3.2 Nguồn từ thực vật
- Có ba loại Protease thực vật như Bromelain, Papain,Ficin Papain thu được từ nhựa của lá, thân,quả đu đủ, Bromenlain thu được từ chồi dứa
vỏ dứa Các enzyme này được sử dụng để chống lại hiện tượng tủa trắng khi làm bia lạnh do kết tủa Protein Ứng dụng khác là trong công nghệ làm mềm thịt và mục đích tiêu hóa Ficin thi được từ nhựa cây cọ, các enzyme này sử dụng protein thủy phân tự nhiên
Trang 83.3 Nguồn từ sinh vật
- Enzyme Protease phân bố chủ yếu ở vi khuẩn, nấm mốc, nhiều loại thuộc Aspergillus, Bacillus, Penicillium, Clotridium, và một số loại nấm men
- Vi khuẩn : Lượng Protease sản xuất từ vi khuẩn chiếm 59% trong lượng
enzyme được sử dụng có khả nặng tổng hợp mạnh protease là Bacillus, Subtilis, B.mesentericus, B.thermorpoteoliticus, các vi khuẩn thường tổng hợp các Protease hoạt động thích hợp ở vùng pH trung tính và kiềm yếu
Hình 3.1: vi khuẩn Bacillus
- Nấm: nhiều loại nấm mốc có khả năng tổng hợp lương lớn Protease
được ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm là các chủng: Aspergillus oryzae, A Terricola, A Fumigatus, các loại nấm mốc này có khả năng tổng hợp được Protease: acid, kiềm và trung tính Nấm mốc đen chủ yếu
là các protease acid có khả năng thủy phân ở pH 2.5-3 Còn một số nấm mốc khác như: A Candidatus, P Cameberti, P Roqueforti có khả năng tổng hợp protease để có khả năng đông tự sữa để sử dụng trong làm phô mai
Hình 3.2 nấm mốc trong phô mai
- Xạ khuẩn: được nghiên cứu ít hơn vi khuẩn và nấm mốc Tuy nhiên
người ta tìm thấy một chủng có khả tổng hợp Protease cao như là : Steptomyces grieus, S Fradiae,
Trang 9II Ứng dụng Enzyme Protease trong công nghệ thực phẩm
1 Ứng dụng trong công nghệ chế biến sản phẩm từ sữa.
- Trong công nghiệp sữa, Enzyme Protease được dùng để sản xuất phô mai nhờ hoạt tính đông tụ sữa của chúng Để làm đông tụ sữa thì có thể dùng renin, pepsin hoặc một số protease vi sinh vật có hoạt tính làm đông tụ được tách từ nấm mốc và vi khuẩn
- Trong số các enzyme này, renin là enzyme đặc biệt cho phép thu được sản phẩm chất lượng cao nhất, còn các enzyme vi sinh vật ngoài khả năng đông tụ thì còn có khả năng thủy phân sâu sắc cazein, gây ảnh hưởng xấu đến mùi vị của phô mai
- Vì vậy, người ta thường chọn các chủng vi sinh vật cho phép thu protease có tính chất tương tự rennin hoặc chỉ thay thế một phần rennin (tầm 25-50%) bằng protease sinh vật
- Protease từ một số vi sinh vật như là Asperigillus candidus, Penicillium roqueforti,Bacillus mesentericus, đã dùng được trong sản xuất phô mai
Trang 102 Ứng dụng trong công nghệ chế biến thịt
- Protease được sử dụng để làm mềm thịt và tăng hương vị của thịt sau khi chế biến Người ta xác định ràng nếu thủy phần một phần protein của thịt rồi mới chế biến thì sẽ làm tăng hương vị rõ rệt của sản phẩm như: papain được sử dùng để làm mềm thịt, bromelain để thủy phân gan bò, thịt sau khi làm mềm có thể chế biến thành thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao
- Ngoài ra còn dùng protease cho sản xuất các dịch đạm thủy phân từ các phế liệu giàu protein như thịt vụn, dầu cá,da Dung protease để thủy phân thường ít bị hao hụt acid amin như khi sử dụng phương pháp hóa học Thủy phân protein bằng acid thường mất khoảng 30-50% serine, treonine, còn cystein và cysteine thì bị thủy phân hoàn toàn Để thủy phân sâu sắc protein người ta dùng các protease có đặc hiệu rộng rãi, tuy nhiên khó lòng thủy phân hoàn toàn protein Cho nên là để thủy phân hoàn toàn ta cần dùng hỗn hợp protease từ các nguồn khác nhau
- Một ưu điểm quan trong là phương pháp thủy phân protease là không phá hủy các vitamin có trong nguyên liệu, không làm sẫm màu dịch thủy phân và không tạo thành các sản phẩm phụ gia khác
Hình 2.1 công nghệ chế biến thịt
Trang 11- Nước mắm truyền thống là quá trình thủy phân protein thịt cá dưới rác động của hệ protease nội tại trong điều kiện có muối theo cơ chế:
- Cùng với quá trình thủy phân protein thịt cá còn có hàng hoạt tính biến đổi sinh hóa sâu sắc do tác động của nhiệt độ bà hệ vi sinh vật có trong đó để hình thành màu sắc, hương vị đặc trưng của nước mắm Khoảng 24 giờ đầu, dưới tác động của protease nội tại của các mà chủ yếu là các proteinase serine, proteinase kim loại, và một phần protein thịt cá bị thủy phân thành peptide, polypeptide hòa tan trong nước bổi
- Sau đó protein thịt các, polypeptide và các peptide được tao thành trên lại tiếp tục bị thủy phần mạnh mẽ bởi pêtinase kim loại tạo tành các acid amin tự
do, các peptide ngắn tạo thành hương vị của nước mắm
- Giai đoạn 3-6 tháng dưới tác dụng của protease đặc biệt là các proteinase serine các peptide các protein, polypeptide còn lại tiếp tục thủy phân thành các acid amin tự do Khi đó chượp đã chín, nước mắm rút ra có màu và mùi
vị đặc trưng
- Chất lượng của nước mắm còn phụ thuộc vào loại cá, tỷ lệ muốn sử dụng,
pH, nhiệt độ và phương pháp chế biến, trong quá trình sản xuất nếu biết điều phối hài hòa thì nước mắm sẽ đạt chất lượng cao
Hình 3.1 Quy trình sản xuất nước mắm
Trang 12- Vai trò của enzyme Protease trong công nghệ thực phẩm là vô cùng quan
trọng và thiết yếu Mang lại nhiều lợi ích như: rút ngắn được thời gian chế biên thực phẩm, giảm chi phí sản xuất, tăng giá trị sản phẩm, Enzyme Protease được sử dụng rộng rãi cho nhiều ngành như thực phẩm, công nghiệp nhẹ, công nghiệp dược, nông nghiệp,
- Hiện nay, các chế phẩm từ Protease được thương mai hóa đưa vào ứng
dụng một cách rộng rãi Trong công nghệ thực phẩm là làm mềm thịt, đông
tụ của sữa làm phômai, sản xuất bia, xử lý các chất phụ gia, Ngoài ra còn điều chế đạm thủy phân dùng làm chất dinh dưỡng, tăng gia vị trong thực phẩm và bổ sung thức ăn cho gia súc
- Còn ứng dụng cho các ngành khác như sản xuất keo cho động vật, bột giặt,
tách keo xerixin của tơ tằm,
- Việc nghiên cứu và ứng dụng enzyme đem lại ý nghĩa vô cùng to lớn cho
con người và các ngành nghề đặc biệt là y học thế giới Vậy nên mở rông quy mô và các phương pháp nghiên cứu khác là cần thiết để có hiệu xuất cao, mở rộng quy mô sản xuất
