Bài giảng về hóa sinh hoàng lan phượng

Dựa vào tính hoà tan trong dung môi khác nhau người ta phân ra thành các phân nhóm phụ- Abumin: là những protein có khối lượng phân tử nhỏ, tan trong nước, có chức năng dự trữ trong củ q

Môn học cung cấp những kiến thức cơ bản về sự chuyển hóa các chấttrong cơ thể sinh vật và ứng dụng của chúng trong quá trình bảo quản chếbiến Giúp sinh viên có thể áp dụng những kiến thức đã học vào thực tiễnsản xuất.

2 Đối tượng môn học là những cơ thể động vật, thực vật, vi sinh vật nguyên

liệu của quá trình bảo quản chế biến

3 Nội dung môn học

Chương 7: Hoá sinh sự chin của quả

Chương 8: Hoá sinh ngũ cốc

4 Vai trò của môn học

Ứng dụng của ngành hóa sinh rất đa dạng

Trong Công nghệ vi sinh cụ thể là công nghệ lên men có thể sử dụng visinh vật lên men để sản xuất thực phẩm truyền thống

Ngành này còn được ứng dụng trong công nghiệp enzyme và côngnghiệp protein Trong công nghệ tế bào sử dụng để tạo ra các giống cây, concho năng suất cao

B Vị trí của môn học

- Hoá sinh là môn học cơ sở Nó cung cấp các kiến thức để học các môn

học cơ sở khác và các môn chuyên ngành trong lĩnh vực bảo quản chế biến

- Môn học bắt buộc trước khi học môn học này là hoá học thực phẩm,sinh lý nông sản

C Yêu cầu đối với sinh viên

- Lý thuyết: 30 tiết

- Thực hành: 15 tiết (trong đó kiến tập 5 tiết)

- Seminar: 1 bài

- Hình thức thi: trắc nghiệm 1 bài, kiểm tra miệng 2 bài

- Cách thức cho điểm theo quy chế 25 và 45

D Tài liệu tham khảo:

Tài liệu Tiếng Việt

1 Nguyễn Trọng Cẩn và các cộng sự (1999), Công nghệ enzyme NXB

Nông Nghiệp, Thành phố Hồ Chí Minh

2 Quách Đĩnh, Nguyễn Văn Tiếp, Nguyễn Văn Thoa (2000), Công nghệ

sau thu hoạch và chế biến rau quả NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.

3 Ngô Xuân Mạnh, Vũ Kim Bảng, Nguyễn Đặng Hùng, Vũ Thy Thư

(2006), Hóa sinh thực vật NXB Nông Nghiệp, Hà Nội.

4 Nguyên Văn Mùi (2001), Thực hành hóa sinh học NXB Khoa học và kỹ

thuật, Hà Nội

5 Lê Ngọc Tú và các cộng sự (2000), Hóa sinh công nghiệp NXB Khoa

học và kỹ thuật, Hà Nội

6 Phạm Văn Ty, Nguyễn Thành (2007), Công nghệ sinh học tập 5, Công

nghệ vi sinh và môi trường NXB Giáo dục, Hà Nội.

Tài liệu nước ngoài

7 H D Belitz- W Grosh (1999), Food chemistry, Springer, Germany.

8 Kay Yockey Mehas, Sharon Lesley Rodgers (2000), Food Science, The

biochemistry of food and nutrition, the third edition, Glencoe Hill publish, United States of America

McGraw-9 Lehninger (1975), Biochemistry, Worth Publish, United States ofAmerica

CHƯƠNG 1: PROTEIN

1.1 Cấu tạo của phân tử Protein

1.1.1 Amino acid

a Khái niệm: Amino acid là dẫn xuất của acid hữu cơ, trong phân tử đồng

thời chứa nhóm carboxyl và nhóm amin

- Trong cơ thể sinh vật, trong các protein, amino acid chỉ tồn tại ở dạng α

- Có khoảng 2000 amino acid tự nhiên nhưng trong protein chỉ có 20 loại

c Phân loại và danh pháp

- Dựa vào bản chất hoá học của gốc R có thể chia amino acidthành 6 nhóm:

+ Nhóm 1: các amino acid đơn giản

Gồm có: glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine

Glycine Alanine Valine

Leucine Isoleucine+ Nhóm 2: các amino acid mạch thẳng có chứa nhóm OHGồm có: Serine, Threonine.

Aspartic acid Glutamic acid

+ Nhóm 5: các amino acid có tính kiềmGồm có: Lysine, Arginine, Histidine

Lysine Arginine Histidine

+ Nhóm 6: các amino acid có mạch vòngGồm có: Phenylalanine, Tyrosine, Tryptophan, Proline

- Dựa vào sự có mặt của nhóm carboxyl, amin trong gốc R người tachia amino acid thành 3 nhóm: amino acid có tính kiềm, amino acid có tínhacid, amino acid trung tính Tính kiềm hay tính acid quyết định đến tính chấtlưỡng tính của các protein.

- Dựa vào tính chất dinh dưỡng hay nhu cầu của người động vật, người

ta phân thành amino acid không thay thế - đó là amino acid mà cơ thế người,động vật không tổng hợp được phải thu nhận trực tiếp từ thức ăn Khi thiếucác amino acid này trong thức ăn sẽ dẫn đến mắc các bệnh dinh dưỡng

+ Tám amino acid không thay thế đối với người là: Valine,Leucine, Isoleucine, Treonine, Tryptophan, Methionine, Lysine,Phenylalanine

+ Mười amino acid không thay thế đối với gia cầm và động vậtnon: Valine, Leucine, Isoleucine, Treonine, Tryptophan, Methionine, Lysine,Phenylalanine, Arginine và Histidine

d Tính chất

- Xét về lí tính: amino acid thường ở dạng bột mầu trắng, có khả năngtan hoặc ít tan, độ tan phụ thuộc bản chất loại amino acid đó

- Tính đồng phân quang học của amino acid:

+ Trong amino acid có nguyên tử carbon bất đối, có cấu trúc bấtđối, dẫn đến amino acid có tính hoạt quang (làm lệch ánh sáng phân cực đimột phía) và các chất này tồn tại ở dạng đồng phân quang học

+ Các đồng phân quang học xếp thành 2 dãy D, L; chúng tạothành từng cặp gọi là đồng phân gương của nhau

+ Chất tiêu chuẩn là Isoleucine Muốn biết một amino acid nàothuộc dãy D hay dãy L chỉ cần so sánh công thức của nó vơi Isoleucine

+ Trong các phân tử protein các amino acid chỉ tồn tại ở dạng L

- Tính chất lưỡng tính

Do trong phân tủ amino acid có 2 nhóm chức carboxyl và amin nên chúng cótính chất lưỡng tính Trong môi trường nước, amino acid có thể phân ly thành acidhoặc base.

Sự phân ly theo kiểu acid hay base là phụ thuộc vào pH của môi trường

(1) Trong môi trường acid, amino acid phân ly theo kiểu base nên amino acidtích điện dương

(2) Trong môi trường kiềm, amino acid phân ly theo kiểu acid nên aminoacid tích điện âm

(3) Trong môi trường trung tính, sự phân ly theo kiểu base hay acid là bằngnhau nên amino acid là ion lưỡng cực

+ Giá trị pH môi trường trung tính gọi là điểm đẳng điện Điểmđẳng điện của amino acid là giá trị pH môi trường mà tại đó amino acidkhông tích điện Mỗi amino acid có 1 giá trị điểm đẳng điện riêng Nó phụthuộc và sự có mặt của nhóm chức -COOH, -NH2 trong phân tử

- Ý nghĩa:

+ Dựa vào tính chất lưỡng tính và điểm đẳng điện người ta có thểtách amino acid ra khỏi nhau Phương pháp này gọi là phương pháp điện di

+ Trong chế biến, tuỳ thuộc vào pH của môi trường amino acid

sẽ tích điện khác nhau nên ảnh hưởng đến tính hoà tan, độ tích điện của aminoacid và chất lượng thực phẩm

+ Trong sinh học, các tế bào nhờ có tính lưỡng tính mà aminoacid đóng vai trò chất đệm, có tác dụng chống sự thay đổi pH do các yếu tố,

acid, kiềm khi thuỷ phân hay enzyme thuỷ phân như proteaza Cấu trúc bậc 1tương đối bền vững và nó chỉ bị mất đi khi ở điều kiện xử lý khắc nghiệt.

- Ý nghĩa: Trong cơ thể sinh vật cấu trúc bậc 1 quyết định chức năngsinh học của nó

Nếu liên kết hyđro được tạo thành từ 2 liên kết peptid nằm trên 2 chuỗipolypeptid khác nhau thì hình thành xoắn β Liên kết hyđro là liên kết rất yếutuy nhiên với số lượng lớn nên nó làm cho chuỗi polypeptid bị xoắn lại

- Ý nghĩa: liên kết cấu trúc bậc 2 của protein có tác dụng duy trì tính ổnđịnh của nó trong tế bào Cấu trúc này không bền vì liên kết hydro không bền

nó dễ dàng bị phá huỷ dưới tác dụng của các yếu tố khác nhau

- Ý nghĩa:

Cấu trúc này làm cho chuỗi polypeptid có hình dạng và kích thước nhấtđịnh Do sự cuộn lại của chuỗi này mà dẫn đến sự sắp xếp một cách ngẫunhiên sao cho các nhóm chức ưa nước trong gốc R của amino acid quay ra bề

mặt của chuỗi và tạo thành vùng ưa nước, các nhóm ghét nước quay vào bêntrong lòng phân tử và tạo thành vùng ghét nước Sự sắp xếp ngẫu nhiên nàygiúp phân tử protein ổn định trong tế bào Do sự hình thành cấu trúc bậc 3 nênprotein có chức năng xúc tác (Protein enzyme) dẫn đến sự hình thành trungtâm hoạt động Khi thay đổi cấu trúc bậc 3 làm giảm khả năng xúc tác củaprotein.

d Cấu trúc bậc 4

- Định nghĩa: là sự kết hợp các chuỗi polypeptid vốn tạo thành protein.Với các phân tử protein được tạo thành từ nhiều chuỗi polypepetid thì cácchuỗi này có thể tồn tại độc lập với nhau, tuy nhiên ở dạng này nó không cóchức năng sinh học, chỉ khi các chuỗi này liên kết với nhau tạo thành liên kếtbậc 4 thì nó mới thể hiện chức năng sinh học

- Liên kết: chủ yếu là liên kết hyđro

- Ý nghĩa: chức năng sinh học

Hình các dạng cấu trúc của phân tử protein

Nguồn(www.research-innovation.ed)

1.2 Tính chất của protein

1.2.1 Hình dạng và phân tử lượng của protein

- Protein có khối lượng phân tử rất lớn từ 10- 100 nghìn Da

(1 Da = 1,66.10-24gam), gồm có 2 dạng.

+ Protein hình cầu: chiều dài/ rộng = 20 lần Phần lớnprotein hình cầu hoà tan trong nước hoặc dung dịch muối loãng, có hoạttính sinh học

+ Protein hình sợi: chiều dài/ chiều rộng = hàng triệu lần và nókhông tan trong nước, trơ về mặt hoá học và chủ yếu có chức năng cơ học

1.2.2 Khả năng hyđrat hoá và tính tan của protein

- Đa số protein có khả năng hòa tan trong nước tạo thành dung dịchkeo nhưng nó không qua được màng bán thấm (celophan) Người ta có thểlợi dụng đặc điểm này để tinh sạch protein ra khỏi những chất có khốilượng phân tử thấp hơn

- Protein có chứa các liên kết peptid và các nhóm có cực nên có khảnăng kết hợp với các phân tử nước (có tính lưỡng tính) để tạo thành lớp vỏnước có tính hoà tan cao Tuy nhiên, có một số protein có khả năng hidratecao nhưng tính hoà tan thấp do tính hoà tan còn phụ thuộc vào các yếu tố sau:

+ Vị trí nhóm háo nước và nhóm kị nước, nếu nhóm kị nước nằmbên trong thì tăng tính hoà tan

+ Khả năng kết hợp với nước của các nhóm chức có cực

+ Khả năng hoà tan của protein còn phụ thuộc vào nồng độ muốitrung tính Nếu nồng độ muối thấp thì khả năng hoà tan tăng và ngược lại nếunồng độ muối cao thì khả năng hoà tan giảm

+ Khả năng hoà tan cũng phụ thuộc vào bản chất của dung môihữu cơ, khi cho dung môi vào làm tăng lực hút tĩnh điện giữa các phân tửprotein với nhau, các phân tử liên hợp lại tạo thành kết tủa bởi các dung môinhư etanol có tính hút nước mạnh mẽ nên phá vỡ lớp vỏ hydrate

+ Khả năng hoà tan còn phụ thuộc vào nhiệt độ, pH Khi nhiệt độcao, protein bị biến tính, bị kết tủa tạo vón, khi ở điểm pH đẳng điện thì tínhhoà tan của protein cũng là thấp nhất, và cuối cùng protein bị đông tụ

1.2.3 Phản ứng đặc trưng của mọi protein - phản ứng biure

Phản ứng này để xác định định tính, định lượng của protein, nó đượcứng dụng trong nghiên cứu protein

Phản ứng biure = protein + CuSO4 + NaOH tạo ra phức màu tím xanh

Phản ứng này đặc trưng cho các liên kết peptid có trong phân tử protein.Cường độ màu tỉ lệ với hàm lượng protein

Độ nhạy phản ứng tăng lên nhiều lần khi có thuốc thử Folin-Ciocalteau.Hiện nay, độ nhạy phản ứng này đã làm tăng lên nhiều lần gọi là phảnmicrobiure

1.2.4 Sự biến tính của protein

a Định nghĩa: Sự biến tính protein là sự thay đổi cấu hình nguyên thể củaprotein, khi bị biến tính protein mất cấu trúc bậc 4, 3, 2 (tuỳ mức độ của yếu

tố gây biến tính) nhưng cấu trúc bậc 1 không thay đổi

b Khi bị biến tính protein thay đổi tính chất lý, hoá học và chức năng sinhhọc, cụ thể:

- Độ nhớt tăng

- Tính linh động kém

- Khả năng hoà tan kém

- Dễ bị kết tủa

c Các yếu tố gây biến tính

- Các yếu tố vật lý: tác nhân cơ học, nhiệt, tia phóng xạ

+ Nhiệt độ là tác nhân làm biến tính protein thường gặp nhất Dưới tácdụng của nhiệt độ phân tử protein bị giãn mạch Vận tốc biến tính phụ thuộcmạnh vào nhiệt độ Sự biến tính protein do nhiệt độ phụ thuộc vào bản chất vànồng dộ protein, hoạt độ nước, pH, lực ion, bản chất các ion có mặt Nhiệt độthấp cũng có thể làm biến tính protein Ví dụ: protein của trứng sữa bị kết tủa ởnhiệt độ lạnh đông.

+ Xử lý cơ học tạo ra lực cắt làm biến tính protein

+ Các bức xạ tia cực tím thường bị hấp thụ bởi các acid amin thơm cótrong thành phần protein làm biến tính protein

+ Các yếu tố hoá học: acid, base, muối, nguyên tử kim loại nặng.Protein bị biến tính khi ở pH quá cao hoặc quá thấp vì ở pH này tạo ra lực đẩytĩnh điện giữa các nhóm bị ion hóa làm giãn mạch các phânt tử protein

Dung môi hữu cơ làm biến đổi hằng số điện môi của môi trường do đó làmbiến đổi lực tĩnh điện làm biến tính protein

Tóm lại, các tác nhân gây biến tính protein được sử dụng để loại bỏprotein ra khỏi dung dịch, làm ngừng phản ứng enzyme

- Các dạng biến tính gồm có 2 dạng:

+ Biến tính thuận nghịch là hiện tượng biến tính mà khi loại bỏcác tác nhân gây biến tính phân tử protein trở về trạng thái ban đầu Thường

áp dụng với các tác nhân hoá học

+ Biến tính không thuận nghịch là hiện tượng biến tính mà saukhi loại bỏ các tác nhân gây biến tính phân tử protein không có khả năng trở

về trạng thái ban đầu

1.3 Phân loại protein

1.3.1 Protein đơn giản:

a Dựa vào tính hoà tan trong dung môi khác nhau người ta phân ra thành các phân nhóm phụ

- Abumin: là những protein có khối lượng phân tử nhỏ, tan trong nước,

có chức năng dự trữ trong củ quả và các mô của thực phẩm, và là chất xúc tác

- Glutelin: là những protein có phân tử lượng từ 50000- vài triệu Da,không tan trong nước, dung dịch muối, rượu etylic mà tan trong kiềm 1-2%,đây là loại protein phức tạp, khối lượng phân tử lớn, có chức năng dự trữ(protein trong củ sắn, gạo)

Đây là 4 nhóm protein dự trữ chủ yếu ở trong các sản phẩm thực vật - độngvật Tỉ lệ giữa các nhóm này có thể thay đổi theo tuỳ loại

- Ngoài 4 loại trên còn có Histon và Protamin là những protein có phân

tử lượng nhỏ 8000- 10000 Da, có tính kiềm, lần đầu tiên được chiết rút từ tinhdịch cá hồi

thay thế Hiện nay, các nhà khoa học đã tạo ra giống ngô giàu lysin tới 4%,tạo ngô gen opax ức chế prolamin giảm xuống còn 20-30%.

1.3.2 Protein phức tạp

Protein phức tạp là những protein trong đó phân tử protein đơn giảnliên kết với một chất khác (không có bản chất protein) Dựa vào chất phiprotein này chia protein phức tạp thành các chất khác nhau

- Proteinphosphate: protein đơn giản liên kết với H3PO4

- Metalloprotein: protein đơn giản liên kết với kim loại Fe, Cu, Mn.Các kim loại được gắn trực tiếp với protein Những protein này có chức năngxúc tác

- Cromoprotein: protein đơn giản liên kết với chất có mầu thường ởdạng phức chất có chứa kim loại, màu của phức chất phụ thuộc vào ion kimloại nhưng ion kim loại không gắn trực tiếp vào protein

1.4.1 Sự biến đổi của protein do điều kiện nhiệt độ

Trong sản xuất thực phẩm, gia nhiệt là một công đoạn phổ biến Gianhiệt ảnh hưỏng đến chất lượng thực phẩm Tuỳ vào mức độ gia nhiệt mà chấtlượng thực phẩm có thể tăng lên hay giảm đi

- Khi gia nhiệt vừa phải thì protein chỉ bị biến tính, các độc tố có bản

chất protein như enterdoxin của Staphylococcus aureces hoặc những chất kìm

hãm enzyme tiêu hoá có trong đậu tương sẽ mất độc tính

Mặt khác, gia nhiệt vừa phải còn có tác dụng làm vô hoạt những enzyme khôngmong muốn như enzyme polyphenoloxydase, lipoxydase, peroxydase Trongquá trình sản xuất, những enzyme này là xúc tác cho quá trình oxi hoá các hợpchất có trong rau quả tạo nên màu sắc, mùi vị không mong muốn và phá huỷvitamin.

Hơn nữa, gia nhiệt vừa phải còn giúp cho mạch peptid của thực phẩmchứa colagen, glixinin duỗi ra, tạo điều kiện cho enzyme protease tác dụngthuận lợi hơn nên những protein này chuyển từ khó tiêu sang dễ tiêu

Ví dụ: trong quá trình chế biến đồ hộp rau quả, quy trình sản xuất có giaiđoạn chần ở nhiệt độ dưới 1000C để vô hoạt một số enzyme

- Khi gia nhiệt kiểu thanh trùng ở nhiệt độ trên 110- 1150C, các gốcCystein, Cystine dễ hình thành nên H2S, dimetylsulfua, cysteic acid và các sảnphẩm bay hơi khác tạo cho các sản phẩm có mùi đặc trưng

- Khi gia nhiệt khan ở trên 2000C, tryptophan sẽ bị vòng hóa tạo thànhcác α, β, γ carboline

- Khi gia nhiệt ở nhiệt độ cao hơn nữa, protein của các thực phẩm có

pH trung tính sẽ biến đổi như sau:

+ Các liên kết peptid và đồng phân hóa của các amino acid bịthủy phân làm giảm giá trị dinh dưỡng, khả năng tiêu hóa của thực phẩm

+ Một số amino acid bị phá hủy Cystein bị chuyển hóa thànhdehydroalanine Trong môi trường kiềm, serine, treonine và lysine bị phá hủy

- Đối với sản phẩm thịt cá, khi gia nhiệt ở nhiệt độ cao còn tạo ra cáccầu đồng hóa trị kiểu isopeptid giữa lysine của chuỗi peptid này với gốcglutamic, gốc aspartic của chuỗi peptid khác

1.4.2 Sự biến đổi của protein do enzyme

Trong bảo quản, các thực phẩm giàu protein có hiện tượng ôi thốilàm mất giá trị dinh dưỡng của thực phẩm Nguyên nhân gây ra hiện tượngtrên là do tác dụng của enzyme có sẵn trong thực phẩm hoặc do vi sinh vậtxâm nhập từ bên ngoài

- Phản ứng khử amin

Amino acid + NADH2 acid hữu cơ + NAD + NH3

- Phản ứng khử nhóm carboxyl

Trong điều kiện yếm khí có thể xảy ra sự tích lũy acid amin Nhiềuamin là các chất độc thực phẩm Hiện tượng này xảy ra trong bảo quản thựcphẩm giàu protein như trứng, thịt, hạt đậu khi thực phẩm không tươi dẫn đếnviệc ôi thiu do tích lũy nhiều amin độc

- Phản ứng tạo thành scatol, crezol, phenol

Trong quá trình cất giữ, các acid amin vòng chuyển thành các sản phẩm độc

CHƯƠNG 2: ENZYME - ỨNG DỤNG CỦA ENZYME TRONG CHẾ

BIẾN THỰC PHẨM 2.1 Khái niệm enzyme

Enzyme là chất xúc tác sinh học có bản chất protein

Trong cơ thể sinh vật, luôn xảy ra các phản ứng hóa sinh Người ta chorằng enzyme đã xúc tác cho hầu hết các phản ứng, đảm bảo cho quá trình traođổi chất diễn ra nhịp nhàng, theo chiều hướng xác định hay nói cách khácenzyme giúp cho sự sinh trưởng và phát triển của cơ thể sinh vật

Enzyme được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau bởi lẽ:

(1) Enzyme có thể tham gia xúc tác cho các phản ứng xảy ra bên ngoài hoặcbên trong cơ thể như:

Tinh bột sắn maltose (đường mạch nha)

(2) Enzyme có cường lực xúc tác lớn so với các chất xúc tác khác

(3) Enzyme có tính đặc hiệu cao

(4) Phần lớn enzyme tác dụng trong điều kiện không cần nhiệt độ, pH bìnhthường của cơ thể

(5) Enzyme phần lớn có nguồn gốc sinh học nên chúng không độc

(6) Enzyme có thể sản xuất từ những nguồn nguyên liệu đơn giản nên rẻ tiền.Tuy nhiên, hiện nay xu hướng sản xuất các chế phẩm enzyme chủ yếu là từ visinh vật bởi vi sinh vật phát triển rất nhanh

enzyme khác Enzyme có khối lượng phân tử nhỏ nhất là ribonuclease (12700Da), còn phần lớn các enzyme có khối lượng phân tử từ 20000 đến 90000 Da.(2) Các phân tử enzyme tham gia phản ứng Biure, đó là phản ứng dùng đểnhận biết các liên kết peptide trong protein.

(3) Các phân tử enzyme có cấu trúc bậc cao giống như protein và dưới tácdụng của các yếu tố gây biến tính các cấu trúc bậc cao bị biến tính

(4) Các enzyme cũng có tính chất lưỡng tính, khi tăng giảm độ pH thì tănggiảm khả năng xúc tác của enzyme

Protein đơn giản + Cofactor Enzyme hai thành phần

- Cofactor hay phần phi protein còn được gọi là nhóm ngoại(prosthetic) Nhóm ngoại có thể là dẫn xuất của vitamin, ion kim loại

- Nếu 2 phần của enzyme 2 thành phần kết hợp với nhau một cáchthuận nghịch thì phần protein được gọi là apoenzim, phần phi enzyme đượcgọi là coenzyme Enzyme chỉ thể hiện được khả năng xúc tác khi 2 phần nàykết hợp với nhau Trong quá trình xúc tác, mỗi phần của enzyme có 1 vai trò

và chức năng riêng

Thành phần Ion kim loại, vitamin, chất

hữu cơ phân tử nhỏ Protein

Vai trò

Trực tiếp tham gia quátrình xúc tác, quyết địnhđặc hiệu phản ứng

Không trực tiếp tham gia vàoquá trình xúc tác mà quyếtđịnh tính đặc hiệu cơ chất

Ví dụ một số enzyme là dẫn xuất của các vitamin khác nhau

Enzyme Coenzyme Chức năng

Aminotranferase Phosphopyridoxal Chuyển amin hoá

Pyruvat

dehidrogenase

Thiaminpyrophosphate(TPP)

Khử carboxyl hoá,vận chuyển nhómaldehyde

Dehydrogenase

yếm khí

NAD+, NADP+ Chuyển H+, e

-Enzyme Flavinic FAD, FMN Chuyển H+, e

-c Trung tâm hoạt động của Enzyme (TTHĐ)

Trung tâm hoạt động của Enzyme (active center) là một bộ phận trongEnzyme trực tiếp tham gia vào quá trình xúc tác, nó có khả năng kết hợp với

cơ chất và chuyển hóa tạo thành sản phẩm

Khi ở cấu trúc bậc 1 các nhóm chức này ở xa nhau, ở cấu trúc bậc 3 thì ởgần nhau

Do sự tham gia của cácnhóm chức hóa học cótrong acid amin và cácnhóm chức hóa học cótrong coenzyme

Vai trò

Là bộ phận quan trọng nhất của enzyme Nó trực tiếp tham giaphản ứng

Trung tâm allosteric (trung tâm dị lập thể)

Trong phân tử enzyme ngoài trung tâm hoạt động có thể kết hợp với cơ chấttạo thành sản phẩm thì nó còn có một vị trí thứ 2 có khả năng kết hợp với 1 cơchất thứ 2 làm biến đổi cấu trúc không gian của enzyme, làm ảnh hưởng đếnviệc enzyme kết hợp với cơ chất Cơ chất thứ 2 gọi là cơ chất điều hoà Nếu

cơ chất điều hoà làm giảm khả năng xúc tác của enzyme thì gọi là chất điềuhoà âm Nếu ngược lại thì gọi là chất điều hoà dương

2.1.2 Tính chất của enzyme

Enzyme mang đầy đủ tính chất của chất xúc tác thông thường ngoài racòn mang tính chất của protein Như các chất xúc tác khác, enzyme làm tăngtốc độ phản ứng nhưng không bị thay đổi trong quá trình xúc tác và chỉ cầnmột lượng nhỏ cũng có thể chuyển hoá cơ chất.

Vì enzyme là chất xúc tác sinh học nên ngoài những tính chất xúc tácnhư những chất xúc tác thông thường, enzyme còn có tính chất xúc tác khác

mà chất xúc tác vô cơ không có

a Enzyme không chịu được các điều kiện khắc nghiệt

Do bản chất là protein nên điều kiện hoạt động của enzyme là điều kiệncủa cơ thể Nếu ở những điều kiện khắc nghiệt enzyme sẽ bị giảm hoạt tínhhoặc mất dần hoạt tính

Hay khi thuỷ phân saccarose nếu dùng chất xúc tác là HCl và ở nhiệt độ

50-600C thì năng lượng hoạt hoá là 25000 kcal, còn nếu dùng enzyme sucrose thìnăng lượng hoạt hoá còn 9400 kcal

c Tính đặc hiệu cao

Tính đặc hiệu là tính chất mà enzyme chỉ xúc tác cho sự biến đổi củatừng cơ chất cũng như chỉ có thể xúc tác cho từng loại phản ứng Đây là mộtđặc tính quan trọng nhất để phân biệt enzyme và chất xúc tác vô cơ

* Đặc hiệu phản ứng là mỗi một enzyme chỉ xúc tác cho một kiểu phảnứng nhất định Ví dụ: enzyme amylase chỉ xúc tác cho phản ứng thuỷ phântinh bột, hay enzyme protease chỉ xúc tác cho phản ứng thuỷ phân protein

* Đặc hiệu cơ chất là mỗi một enzyme chỉ có khả năng xúc tác cho một cơchất hoặc một nhóm cơ chất nào đó zaXxs

- Đặc hiệu tuyệt đối là tính đặc hiệu của enzyme chỉ xúc tác cho sự biếnđổi của một chất

- Đặc hiệu tương đối (đặc hiệu nhóm, đặc hiệu liên kết hoá học) là tínhđặc hiệu một enzyme chỉ xúc tác cho sự biến đổi của một số chất có cấu tạotương tự nhau

- Đặc hiệu đồng phân quang học (đặc hiệu lập thể) là tính đặc hiệu màmột phân tử enzyme chỉ xúc tác cho sự chyển hoá của 1 dạng đồng phân lậpthể nhất định của chất hữu cơ

* Ý nghĩa của tính đặc hiệu

Tính đặc hiệu của enzyme giúp cho hoạt động của cơ thể sống, cho quátrình trao đổi chất không bị rối loạn Trong quá trình bảo quản chế biến thựcphẩm, tính đặc hiệu được sử dụng rất rộng rãi

2.1.3 Cơ chế tác dụng của enzyme

(Theo thuyết phức chất enzyme cơ chất )

Theo cơ chế này, phản ứng do enzyme xúc tác xảy ra qua 3 giai đoạn

- Giai đoạn 1: Enzyme + S ES (phức sơ cấp)

Phức sơ cấp ES nhờ các gốc hoạt động của enzyme và cơ chất Phức nàykhông bền và quá trình hình thành phức sơ cấp nhanh, đòi hỏi năng lượnghoạt hoá thấp Mối liên kết giữa enzyme và cơ chất thường là liên kết hydro,lực hút tĩnh điện và lực valdecval

- Giai đoạn 2: ES ES* (phức chất hoạt hoá)

Enzyme có tác dụng gây cảm ứng làm biến dạng cơ chất, làm cho liên kếttrong phân tử yếu đi và cơ chất dễ dàng tham gia phản ứng Ở giai đoạn nàyxảy ra sự kéo căng và sự phá vỡ liên kết đồng hoá trị của cơ chất

- Giai đoạn 3: ES* EP

Trong giai đoạn này, có sự biến đổi cơ chất đã hoạt hoá thành sản phẩm trên

bề mặt enzyme Sau đó, sản phẩm tách khỏi bề mặt enzyme

EP E + P

E: Enzyme; S: Cơ chất; P: Sản phẩm

Nguồn (www.research-innovation.ed)

* Ưu điểm của thuyết này

Theo thuyết này, giữa enzyme và cơ chất không có sự tương đồng vềcấu trúc phân tử mà sự tương đồng xảy ra khi enzyme và cơ chất tiến lại gầnnhau, enzyme gây ra cảm ứng làm biến dạng cơ chất Từ đó làm cho phân tử

cơ chất dễ dàng tham gia vào các phản ứng hóa học Thuyết này phù hợp vớithuyết “cảm ứng ăn khớp”

Thuyết này đã giải thích được vai trò của enzyme trong quá trình xúctác là hoạt hóa hay biến dạng cơ chất, cơ chất dễ dàng tham gia phản ứng

Thuyết này cũng phù hợp với cơ chế tác dụng của enzyme

2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme

a Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất.

Trong trường hợp đơn giản nhất, phản ứng chỉ có cơ chất S, enzyme Exúc tác cho sự chuyển hoá nó chỉ tạo thành một sản phẩm P, phản ứng xảy ranhư sau:

km: hằng số Michaelis - Menter đặc trưng cho ái lực giữa E và S

km nhỏ thì ái lực giữa E và S lớn nên v lớn

km lớn thì ái lực giữa E và S nhỏ nên v giảm

Biểu đồ 1: Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất tới vận tốc phản ứng có enzyme

b Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác củaenzyme Điều này được minh hoạ bằng biểu đồ sau:

Biều đồ 2: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hoạt tính của enzyme dehydrogenaseNhận xét:

- Mỗi một enzyme có một nhiệt độ tối thích, đó là nhiệt độ mà Enzyme

có hoạt tính xúc tác cao nhất

- Khi ở nhiệt độ cao hoạt tính xúc tác giảm dần và khi enzyme bị phânhuỷ thì bị mất hoàn toàn hoạt tính Nhiệt độ enzyme bị mất hoàn toàn hoạt

tính gọi là nhiệt độ tới hạn

- Khi ở nhiệt độ quá thấp, hoạt tính xúc tác của enzyme bị giảm dầnnhưng enzyme không bị phá huỷ Enzyme hoạt động ở mức thấp nhất Khinâng dần nhiệt độ lên nhiệt độ thích hợp enzyme lại trở lại hoạt động bìnhthường

- Ứng dụng: Trong sản xuất nông nghiệp người ta dùng nhiệt độ đểđiều khiển cây trồng Trong bảo quản nông sản thực phẩm người ta thườngdùng nhiệt độ thấp để bảo quản…Ví dụ trong bảo quản cà chua để hạn chếhoạt động của enzyme trong quá trình hô hấp, người ta bảo quản cà chua ởkhoảng 50C, bảo quản dứa 10- 120C, bảo quản chuối xanh 12- 140C,

c Ảnh hưởng của pH môi trường

Biều đồ 3: Ảnh hưởng của pH môi trường tới hoạt tính xúc tác của enzyme pepsin

- pH môi trường ảnh hưởng tới khả năng ion hoá của các nhóm chứctrong trung tâm hoạt động của enzyme Vì vậy, việc thay đổi pH tức là ảnhhưởng đến việc kết hợp giữa cơ chất và enzyme

- pH môi trường cũng ảnh hưởng đến tính bền của enzyme hay nói cáchkhác là ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của enzyme

- Mỗi một enzyme có một pH tối thích riêng như pH tối thíchcủa enzyme pepsin là 1,5 - 2,5; amylase của khoai tây là hơn 5 - 5,2 Tuynhiên, pH tối thích của một enzyme không cố định

- Ứng dụng: trong chế biến thực phẩm dựa vào pH để điều khiển hoạtđộng xúc tác của enzyme như trong sản xuất rượu Trong sản xuất nôngnghiệp, mỗi loại cây trồng có thể sinh trưởng và phát triển tốt ở một vùng pHnhất định của đất hoặc của nước

d Các chất hoạt hoá enzyme

- Định nghĩa: các chất hoạt hoá enzyme là những chất có tác dụng làmtăng cường hoạt động xúc tác của enzyme

- Bản chất của các chất hoạt hoá rất khác nhau, chúng thường là nhữngchất có khối lượng phân tử nhỏ

+ Có thể là các ion kim loại hay các anion trong bản hệ thốngtuần hoàn

+ Có thể là những chất có khả năng làm phục hồi các nhóm chứcnăng, trung tâm hoạt động của enzyme

- Ứng dụng: trong sản xuất nông nghiệp sử dụng các phân vi lượng đểbón cho cây hoặc bổ sung các chất vi lượng vào thức ăn gia súc

Ví dụ: enzyme succinate dehyrogenase bị kìm hãm cạnh tranh bởi malonic acid

Chất kìm hãm không cạnh tranh là những chất có cấu trúc phân tử kháccấu trúc phân tử của cơ chất Nó tác dụng lên vị trí khác của enzyme, khôngphải vị trí của cơ chất Để loại bỏ nó phải dùng một chất hoá học có thể liênkết bền vững với chất kìm hãm, giảm nồng độ chất kìm hãm Tuy nhiên đôikhi có thể tạo thành một bộ 3 gồm cả chất kìm hãm, cơ chất và enzyme

+ Chất kìm hãm không thuận nghịch: là những chất liên kết vớienzyme bằng những liên kết bền vững, khi tách các chất kìm hãm thì enzymecũng không hoạt động đựơc hay nói cách khác là không còn khả năng phục

hồi Trong trường hợp này thì chất kìm hãm thường kết hợp với các nhómchức trong trung tâm hoạt động của enzyme.

- Ứng dụng: Trong bảo quản nông sản thực phẩm người ta dùng cácchất kìm hãm dể làm bất hoạt những enzyme không có lợi như enzymeperoxidase trong chế biến rau củ qủa, hay sử dụng hợp chất có chứa P ở dạng

PO43- để sản xuất thuốc diệt nấm hay côn trùng Trong bảo vệ cây trồng cácthuốc bảo vệ thực vật thường có những hợp chất này ức chế đối với cácenzyme của các tác nhân gây hại cho cây trồng…

2.1.4 Cách gọi tên và phân loại enzyme

Dựa vào kiểu phản ứng của enzyme có thể chia enzyme làm 6 nhóm

* Enzyme oxi hoá khử (oxido reductase) như dehydrogenase,peroxidase, oxydase

- Enzyme này có nhiều trong trong cơ thể, xúc tác cho quá trình oxi hoásinh học làm nhiệm vụ vận chuyển H+, e- trong các phản ứng oxi hoá khử Nó

có ý nghĩa quan trọng trong quá trình hô hấp và trao đổi năng lượng Đây làquá trình thường xuyên xảy ra và ảnh hưởng lớn đến nông sản

AH2 + B A + BH2

A: cơ chất - chất bị oxi hoá

B: chất nhận - chất bị khử

AH2: chất khử - chất cho H2

- Nếu enzyme thuộc nhóm oxi hoá khử này xúc tác cho quá trình tách

H+, e- ra khỏi một chất nào đó rồi chuyển đến một chất khác gọi làdehydrogenase

- Nếu H+, e- được oxi hoá ngay bởi O2 thì enzyme được gọi làdehydrogenase hảo khí hay oxidase Tuy nhiên có trường hợp trước khi H+, e-

được oxygen hoá ngay bởi O2 thì nó được chuyển qua các chất vận chuyểntrung gian

- Nếu chất B không phải là O2 thì enzyme này có tên là reductase

Ví dụ:

- Enzyme chứa NAD hay NADP: là nhóm enzyme rất phổ biến thamgia vào quá trình hô hấp, quá trình oxi hoá khử Đây là enzyme 2 thành phầntrong đó Coenzyme của nó có tên là NAD (Nicotin amid Adenil Dinucleotid);NADP (Nicotin amid Adenil Dinucleotid Phosphate)

+ NAD+ + NADH + H+

-Hệ enzyme xitocrom là enzyme 2 thành phần Trong đó Coenzyme có chứa

Fe ở dạng Hem Enzyme này chỉ có chức năng vận chuyển e- do sự thay đổihoá trị của Fe trong Hem

Fe+3 Fe+2

Các enzyme trong hệ xitocrom kết hợp với enzyme NAD và FAD tham giavào quá trình vận chuyển hidro từ cơ chất ban đầu tới O2 trong không khí.Đây là thành phần của chuỗi enzyme hô hấp Chuỗi enzyme này có ý nghĩaquan trọng vì nó tạo ra ATP kho dự trữ năng lượng

* Enzyme vận chuyển (transferase) xúc tác cho các phản ứng chuyểnnhóm hoá học từ chất này sang chất khác như: phosphotransferase, aminotransferase, axyl transferase

- Amino transferase là enzyme xúc tác cho quá trình chuyển hoá amin.Đây là enzyme 2 thành phần mà coenzyme la dẫn xuất của vitamin B6.Enzyme này có ý nghĩa quan trọng trong quá trình tổng hợp acid amin

- Axyl transferase là Enzyme làm nhiệm vụ vận chuyển gốc acid béo.Đây là Enzyme 2 thành phần có Coenzyme là CoA-SH Enzyme này có ýnghĩa quan trọng trong quá trình tổng hợp acid béo.

* Enzyme thuỷ phân (hydrolase) như amylase, protease Enzyme nàythường có trong hệ tiêu hoá của động vật và của người Nó có ý nghĩa quantrọng trong bảo quản chế biến thực phẩm Những enzyme này có trong cơquan dự trữ của thực vật, nó giúp cho quá trình nảy mầm của hạt

* Enzyme tách một nhóm hỗn hợp nào đó ra khỏi một hợp chất màkhông có sự tham gia của nước và acid phosphoric (liase)

* Enzyme đồng phân hóa hay còn gọi là enzyme đồng phân hình học(isomease) xúc tác cho việc chuyển chất từ dạng D sang dạng L

* Enzyme tổng hợp (ligase, synthease) xúc tác cho các quá trình tổnghợp các chất hữu cơ mà có sự tham gia của năng lượng

2.2 Các phản ứng của enzyme phổ biến trong bảo quản và chế biến thực phẩm

2.2.1 Phản ứng thuỷ phân bởi enzyme

a Ý nghĩa của phản ứng thủy phân trong bảo quản chế biến

- Phản ứng thuỷ phân là phản ứng rất phổ biến và rất quan trọng trongbảo quản chế biến thực phẩm

- Phản ứng thuỷ phân cũng có thể làm tăng thêm phẩm chất cho thànhphẩm như trong quá trình sản xuất thịt, sản xuất rượu Nhưng phản ứng nàycũng có thể làm giảm chất lượng sản phẩm như trong quá trình bảo quản hạtgiàu lipid Phản ứng thuỷ phân không chỉ làm thay đổi tính chất hoá học củasản phẩm mà còn làm thay đổi cả tính chất cảm quan

- Phản ứng thuỷ phân thường mở đầu cho một loạt các phản ứng khác

b Đặc điểm của các cơ chất bị enzyme thuỷ phân

Các cơ chất bị enzyme thuỷ phân là các chất trùng ngưng như glucid,protein, lipid các chất có liên kết bị thuỷ phân

Liase

c Đặc điểm trung tâm hoạt động của enzyme hydrolase

- Đa số enzyme hydrolase là enzyme một thành phần Trung tâm hoạtđộng của chúng là do các nhóm chức của gốc R của các amino acid tạo thành.Trung tâm hoạt động của chúng thường chứa nhóm imidazol của histidine vànhóm OH của serine

- Nhiều hydrolase, người ta đã biết được thứ tự sắp xếp của các aminoacid chung quanh trung tâm hoạt động

d Một số đặc điểm của phản ứng thủy phân bởi enzyme

- Nước là yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng thuỷ phân bởi enzyme nghĩa

là có thể dùng nước làm nhân tố để tăng cường hay kìm hãm các phản ứngthuỷ phân có xúc tác enzyme

- Khi thuỷ phân bằng enzyme thì có một số các ưu điểm:

+ Do enzyme có tính đặc hiệu cao nên không tạo thành sản phẩmphụ do đó dịch thuỷ phân thu được có độ thuần khiết cao

+ Khi thuỷ phân bằng enzyme cho phép điều chỉnh được thànhphần hóa học của sản phẩm nên làm tăng được chất lượng mặt hàng

- Khi thuỷ phân bằng enzyme cũng có một số nhược điểm:

+ Muốn có chất lượng sản phẩm tốt và hiệu suất cao thì phải cóchế phẩm enzyme tinh khiết do đó chi phí cho enzyme cao

+ Dung dịch sản phẩm sau khi thủy phân bởi enzyme thường khólọc hơn khi thuỷ phân bởi acid

2.2.2 Phản ứng oxi hoá khử sinh học

a Ý nghĩa của phản ứng oxi hoá khử trong công nghệ thực phẩm

- Phản ứng oxi hoá khử là nguồn cung cấp năng lượng cho các quátrình tổng hợp

- Là nguồn cung cấp các hợp chất trung gian dùng làm nguyên liệu chocác phản ứng tổng hợp và đóng vai trò quan trọng trong việc liên hợp các quátrình trao đổi chất

- Trong quá trình chế biến thực phẩm, các phản ứng oxi hoá khử tạo racác sản phẩm có mầu sắc đẹp, vị ngon, hương thơm làm cho sản phẩm thựcphẩm có tính chất đặc trưng hoặc tăng giá trị cảm quan của sản phẩm

- Phản ứng oxi hoá khử sinh học cũng làm giảm chất lượng nông sản.Tóm lại, đối với ngành công nghệ thực phẩm thì phản ứng oxi hoá khử sinhhọc có thể bất lợi hoặc cơ lợi tuỳ theo mục đích cụ thể, đối tượng bảo quản vàchế biến

b Cơ chế của quá trình oxi hoá khử sinh học

Theo quan điêm hiện đại, quá trình mất electron hoặc hydro của chấtnào đó gọi là sự oxi hoá, quá tình ngược lại- nạp thêm electron hoặc hydrovào phân tử thì gọi là quá trình khử

Phần lớn các quá trình oxi hoá khử sinh học được tiến hành bằng cáchkhử hidro với sự tham gia của một hay nhiều chất chuyển hidro trung gian

Các phản ứng này do các hydrogenase chứa coenzyme xúc tác Thứ tự chuyển

hoá có thể biểu diễn như sau:

AH2

Từ trên ta thấy rằng, chất tiếp nhận hidro thứ nhất (A1) được khử thành

A1-H dưới tác dụng của enzyme thứ 1 (E1), sau đó A1-H2 lại làm cơ chất choenzyme thứ 2 (E2), và quá trình cứ tiếp tục như vậy tạo thành một chuỗi hô hấphay chuỗi vận chuyển electron Trong điều kiện hiếu khí thì chất nhận hidrocuối cùng là O2 không khí và dưới tác dụng của enzyme sẽ hình thành nên phân

a.Nguồn gốc

Enzyme có trong hầu hết các loại sinh vật

- Từ thực vật người ta có thể chiết xuất ra nhiều loại enzyme

Ví dụ: từ dứa có thể chiết xuất ra enzyme bromelin, từ nhựa đu đủ xanh có thểchiết xuất ra enzyme papain, amylase từ khoai lang

- Từ động vật có thể chiết xuất ra enzyme pepsine, trypsine từ dạ dày

và dịch tuỵ, amylase từ gan

- Từ vi sinh vật có thể chiết xuất ra nhiều loại enzyme Vi sinh vật có

thể là nấm mốc, nấm men, vi khuẩn như các loài Aspergillus, Streptomyces,

Bacillus Xu thế hiện nay, người ta thường thu chế phẩm enzyme từ các loại

vi sinh vật bởi nó có một số lợi ích sau:

+ Có thể chủ động về nguồn nguyên liệu

+ Chu kỳ sinh trưởng của vi sinh vật ngắn

+ Giá thành thấp

b Tách enzyme nhờ kết tủa bằng dung môi hữu cơ

Dựa vào khả năng hoà tan của protein trong dung môi hữu cơ, người ta

đã sử dụng phương pháp tách chiết enzyme bằng dung môi hữu cơ Tuy nhiênphương pháp này chỉ được sử dụng với các enzyme ít bị biến tính bởi chấthữu cơ chọn dùng Để cho enzyme không bị mất khả năng hoạt động phảitách enzyme ở nhiệt độ thấp -5oC

c Tách enzyme nhờ kết tủa bằng muối trung tính

Dựa vào cơ sở protein kết tủa ở những nồng độ muối khác nhau, người

ta đã sử dụng phương pháp này để bước đầu loại bỏ những protein tạp chấttrong dịch enzyme

d Tách enzyme bằng phương pháp hấp phụ không đặc hiệu

Phương pháp hấp phụ chọn lọc - hấp phụ “trong thể tích” (thêm chất hấpphụ vào trong dung dich enzyme) hoặc trên cột sắc ký hấp phụ được dùng phổbiến trong việc tách và làm sạch enzyme Chất hấp phụ thường được sử dụng là

hydroxyapatide cho hiệu quả phân tách đặc hiệu cao Quá trình hấp phụ thườngdiễn ra ở 0oC, sau đó enzyme được chiết bằng dung môi thích hợp.

e Phương pháp sắc ký trao đổi ion dựa trên cơ sở của phản ứng trao đổi ion giữa protein tan trong nước hoặc tan trong dung dịch đệm loãng và các tác nhân trao đổi ion

Tác nhân trao đổi ion có thể là nhựa trao đổi ion hoặc dẫn xuất este củacellulose

Tóm lại, cho đến nay chưa có một biện pháp tách và làm sạch chungcho các enzyme Để xây dựng một biện pháp tách và làm sạch cho 1 enzymenào đó cần biết lựa chọn và phối hợp có hiệu quả các biện pháp trên

2.3.2 Ứng dụng các chế phẩm enzyme trong công nghệ thực phẩm

dạng thô không cần tinh chế Nguồn enzyme thường là Aspergillus oryzae hay

Aspergillus usamii.

- Trong sản xuất bia, malt đại mạch là nguyên liệu chính Hiện nay, ởnhiều nước trên thế giới người ta đã thay thế 25-50% malt bằng các hạt chưanảy mầm như đại mạch loại 2, loại 3, ngô đã lấy hết chất béo Trong trường

hợp này, một số nước đã được sử dụng chế phẩm enzyme từ Aspergillus

oryzae hay từ vi khuẩn.

b Ứng dụng của protease

Enzyme protease được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhaunhư công nghệ chế biến thịt, chế biến cá, sữa, bánh mì và bánh kẹo

- Trong công nghệ chế biến thịt, chế phẩm protease được chiết xuất từpapain trong nhựa đu đủ xanh hay protease của vi sinh vật Đối với loại thịt cóchứa elastin, người sản xuất còn sử dụng chế phẩm enzyme chiết xuất từ

Actinomyces fradiae vì nó còn có cả hoạt tính elastase có khả năng phân giải

elastin

- Trong công nghiệp sữa, protease có tác dụng phân ly protein và đông tụsữa Protease của nấm mốc và vi khuẩn cũng thể hiện tính chất này Tuy nhiênprotease của vi khuẩn không có khả năng làm đông tụ sữa giống như renintrong dạ dày của động vật vì vậy renin là một enzyme hữu hiệu trong sản xuấtphomat ở các nước phương tây.Trong sản xuất phomat, người ta đã cố gắng tìm

ra những chủng vi sinh vật tạo ra enzyme giống với renin

- Trong sản xuất rượu vang, hay các nước uống không cồn, người ta đã

sử dụng pectinase để phân cắt pectin có trong nguyên liệu làm cho hiệu suấtcủa quá trình ép, làm trong và lọc dịch quả cao hơn

- Trong sản xuất các loại mứt quả, nhờ có pectinase người ta đã thuđược dịch quả có nồng độ đậm đặc Enzyme này giúp cho quá trình thuỷ phânpectin để sản phẩm không bị keo tụ Phần lớn trong các trường hợp, người takhử pectin trong dịch quả trước khi đem cô đặc, nhưng đôi khi người ta cũngcho enzyme vào trong suốt quá trình cô đặc

- Trong sản xuất cafe, người ta cũng sử dụng các enzyme này để táchlớp keo trên bề mặt của hạt cafe

Người ta thường thu chế phẩm pectinase chiết xuất từ nấm mốc Aspergillus niger.

d Ứng dụng của cellulase từ vi sinh vật

Cellulase giúp thủy phân các cenllulose - một chất quan trọng trong vỏ

tế bào thực vật Vì thế, enzyme này giúp vỏ tế bào mềm ra, tăng hệ số đồng

hoá của sản phẩm hay nói cách khác là tăng chất lượng sản phẩm Điều nàyrất tốt đối với việc chuẩn bị thức ăn cho trẻ nhỏ, người ăn kiêng.

Enzyme này làm tăng hiệu suất chiết ly các thành phần khác nhau từ nguyênliệu thực vật Enzyme này là một trong những loại enzyme được sử dụngtrong sản xuất bia từ hạt đại mạch, sản xuất thạch từ rong biển

e Ứng dụng của glucooxydase

Glucooxydase có phạm vi ứng dụng khá rộng rãi Enzyme này dùng đểngăn ngừa các sản phẩm thực phẩm khỏi bị oxi hoá (tách oxi ra khỏi chúng),giúp ngăn ngừa các sản phẩm khỏi bị biến đổi xấu đi bằng cách oxi hoá trướccác glucose Cụ thể là ngăn ngừa phản ứng maillard, caramen làm biến mầusản phẩm trong sản xuất rau quả sấy

Enzyme này được sử dụng trong sản xuất bột trứng trong cả quá trìnhchế biến và bảo quản bột trứng

Trong sản xuất bia, người ta sử dụng enzyme này để ổn định thànhphần trong bia bởi enzyme này sẽ tách liên kết với oxi trong thành phần củabia cũng như bên ngoài, kết quả là tính chất cảm quan của sản phẩm được bảođảm trong khoảng 50-100 ngày

Gần đây, người ta đa chú ý tới phương pháp bảo quản sử dụng: “túi khửoxi” Túi này được chuẩn bị bằng cách cho một ít glucose và chế phẩmenzyme Glucooxydase - catalase và dung dịch đệm cần thiết để trong túipolyetylen chỉ để cho oxi và không khí vào mà không cho nước thấm qua Túinày được đặt trong túi đựng sản phẩm cần bảo quản Sữa khô, bơ, bánh kẹo lànhững mặt hàng được bảo quản theo cách này

CHƯƠNG 3: GLUCID – HOÁ SINH CÁC QUÁ TRÌNH LÊN MEN

3.1 Glucid

3.1.1 Monosaccharid

a Định nghĩa: monosaccharid là những dẫn xuất của rượu đa nguyên tử,

trong phân tử chứa đồng thời nhiều nhóm chức OH, chức aldehyde hoặcketone

b Cấu tạo của monosaccharid

Monosaccharid cấu tạo theo 2 dạng: mạch thẳng và mạch vòng

- Cấu tạo mạch thẳng có 2 dạng:

+ Trong thành phần có chứa nhóm andehyde nên gọi là đường andose.+ Trong thành phần cấu tạo có chứa nhóm xeton nên gọi làđường ketonase

Ví dụ:

H2C

C C C C

Đường chứa 3C gọi là triose

Đường chứa 4C gọi là tetrose

Đường chứa 5C gọi là pentose

- Cấu tạo mạch vòng: 2dạng

+ Đối với đường andose khi tạo thành mạch vòng thì sẽ tạo thànhvòng 5 cạnh hoặc 6 cạnh nhưng chủ yếu là vòng 6 cạnh

+ Đối với đường ketonase khi tạo thành mạch vòng thì sẽ là vòng

5 cạnh Tất cả các nhóm OH ở bên trái dạng mạch thẳng sẽ quay về phía bêntrên ở dạng mạch vòng Tất cả các nhóm OH ở bên phải dạng mạch thẳng sẽquay về phía dưới Cầu oxi nằm ở giữa đối với mạch 5 cạnh, nằm bên tráingười quan sát đối với mạch vòng 6 cạnh

C H

OH O

O H

O H H O

C

H 2OH

1 2 3 4 5 6

Các monosaccharid đều có tính khử ngoài ra mantose và lactose cũng có tínhkhử Phản ứng này được ứng dụng trong việc xác định định tính và địnhlượng đường khử trong nông sản thực phẩm.

+ Phản ứng khử: các monosaccharid có thể bị khử để tạo thành cácrượu đa chức Các rượu này được tạo ra trong các quả, củ có lớp vỏ dầy khôngthấm khí hoặc trong điều kiện bị ngập nước hay bảo quản trong thời gian dài.Khi xảy ra phản ứng này thì độ ngọt của quả giảm và độ chua tăng lên

+ Phản ứng tạo este phosphoric+ Phản ứng tạo glycoside

Đây là một tính chất quan trọng của monosaccharid Trong công thức ởdạng mạch vòng, chỉ có nhóm OH của C ở vị trí số 1 đối với các aldose và C

số 2 đối với ketonase mới được gọi là nhóm OH glycoside

Glycoside là những chất hữu cơ được tạo ra khi một phân tử monosaccharid ởdạng vòng phản ứng với một hợp chất khác thông qua nhóm OH bán acetolhay còn gọi là nhóm OH glucoside

Những chất không có bản chất là glucide (rượu, acid, base) khi kết hợpvới các monosaccharid đều được gọi là aglycon Nếu aglycon là cácmonosaccharid thì ta có các glycoside là di, tri, polysaccharid

Trong nông sản thực phẩm, đặc biệt là các nông sản có nguồn gốc thựcvật có chứa rất nhiều glycoside mà bản chất của các aglycon rất khác nhau.Các glucoside này tạo ra vị đắng, cay và có tính độc

3.1.2 Polysaccharid

a Các olygosaccharid

- Định nghĩa: olygosaccharid là chất được tạo thành từ 1 số ít (2-4)monosaccharid Ở đó các monosaccharid được liên kết với nhau bởi liên kếtglicosid Trong đó phổ biến và quan trọng nhất là các disaccharid

- Các disaccharid được tạo thành từ 2 monosaccharid cùng loại và khácloại như mantose, lactose, sucrose, cellobiose

+ Maltose được cấu tạo từ 2 phân tử α- D- glucopyranose Liênkết trong phân tử mantose là liên kết 1-4 glycoside nên vẫn còn nhóm OHglycoside tự do Maltose là đường mạch nha.

+ Lactose được cấu tạo từ phân tử β- D galactose và α- Dglucose, liên kết tạo thành là liên kết 1- 4 glycoside, lactose là đường sữa tuynhiên độ ngọt rất thấp

+ Sucrose được cấu tạo từ phân tử α- D glucose và β- D fructose, liênkết tạo thành là liên kết 1,2 glycoside nên không có nhóm OH glycoside, không cókhả năng trở về dạng mạch thẳng Sucrose có nhiều trong các loại rau quả

b Polysaccharid loại 2

- Định nghĩa: Polysaccharid là những chất được tạo thành từ n gốc

monosaccharid sau khi loại n-1 phân tử nước Đây là những chất cao phân tửđược liên kết với nhau bởi liên kết glycoside

- Tính chất:

+ Thường không có tính khử

+ Không tan trong nước

+ Không có vị ngọt

- Các polysaccharid thường gặp là tinh bột, cellulose

3.2 Khả năng chuyển hoá của glucid

3.2.1 Phân giải polysaccharid và disaccharid

a Sự thuỷ phân tinh bột

Glucide hay còn gọi là các saccharide và carbohydrate là thành phầnquan trọng trong cơ thể sống Đặc biệt ở trong nông sản thực vật, glucidechiếm tới 90% chất hữu cơ

Glucide là thành phần chính tham gia vào quá trình trao đổi chất, lànguồn dự trữ năng lượng cho quá trình sống của rau quả tươi khi tồn trữ.Glucide trong rau quả thường tồn tại ở cả 3 dạng monosaccharide (glucose,fructose), disaccharide (sucrose), và poly saccharide (tinh bột, cellulose)

Trong cơ thể sống, các glucide nói riêng và các chất hữu cơ nói chungđược phân giải theo 2 con đường chính: thuỷ phân và phosphoryl phân

- Quá trình thuỷ phân là qúa trình phân giải có sự tham gia của nước và