Ở giai đoạn đầu, Zn2+ rất quan trọng, chúng kết hợp với nhóm –SH của tâm hoạt động hình thành mercaptid phân ly yếu nhưng vẫn còn khả năng tạo liên kết phối trí bổ sung với các nhóm chức
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CNSH&KTMT
ĐỀ TÀI:
LÀM MỀM THỊT BẰNG ENZYME BROMELIN THU TỪ
DỨA
MÔN: CÔNG NGHỆ ENZYME
GVHD: Đỗ Thị Hiền
NHÓM: 5
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2017
Trang 2I. TỔNG QUAN:
1. Tổng quan về enzyme:
Enzyme là những protein có khả năng xúc tác đặc hiệu cho các phản ứng hóa học Là chất xác tác sinh học có ý nghĩa đặc biệt quan trọng như: cường lực xúc tác lớn, sự chuyển hóa cơ chất mạnh,…
Hiên nay, việc sản xuất các loại chế phẩm enzyme đã và đang phát triển mạnh mẽ trên quy mô công nghiệp Thực tế đã có hàng nghìn chế phẩm enzyme bán trên thị trường trên thế giới, các chế phẩm này đã được khai thác và tinh chế có mức độ tinh khiết theo tiêu chuẩn công nghiệp và ứng dụng Các chế phẩm enzyme phổ biến như amylase, protease, catalase, cellulose, lipase, gluco-oxydase,… được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau: trong công nghiệp, trong hóa học,…
Enzyme là một công cụ hữu hiệu để chế biến các phế liệu của công nghiệp thực phẩm thành thức ăn cho người và vật nuôi Protease của nấm mốc và vi khuẩn phối hợp với amylase tạo thành hỗn hợp enzyme dung làm thức ăn gia súc, có ý nghĩa lớn trong chăn nuôi gia súc và gia cầm Việc sử dụng protease trong chế biến làm mềm thịt là ứng dụng
có tính truyền thống Nhân dân ta từ rất lau đã dùng dứa đẻ bổ sung vào quá trình chế biến thịt bò, nấu chân giò với đu đủ xanh,… mà thực chất là sử dụng các enzyme papain, bromelain, ficin Trong chế biến thủy sản, tăng lượng nước mắm nhờ thủy phân protein thành các acid amin làm tăng hiệu suất thu hồi đạm của nước mắm
Protease-enzyme là nhóm enzyme phổ biến trong công nghiệp chế biến thịt-cá
Nhóm enzyme protease xúc tác quá trình thủy phân liên kết peptide (-CO-NH)n trong phân tử protein, polypeptide đến sản phẩm thủy phân cuối cùng là các acid amin Ngoài
ra, nhiều protease cũng có khả năng thủy phân liên kết este và vận chuyển amine
Trong công nghiệp chế biến thịt: protease thủy phân một phần protein trong thịt, làm cho thịt có mềm độ mềm thích hợp và tăng hương vị cho thịt
Trang 3Hình 1 Mô hình enzyme protease thủy phân protein
Độ cứng là một trong những đặc tính phổ biến nhất để đánh giá chất lượng của thịt Độ cứng của thịt là do một loạt các yếu tố bao gồm số lượng mô liên kết bắp, chất béo bắp và chiều dài của sarcomere Như vậy, thịt không đạt yêu cầu đối với người tiêu dùng nếu thịt quá cứng Có nhiều nghiên cứu trong việc làm mềm thịt và làm cho thịt ngon hơn Về mặt hóa học - sử dụng canxi clorua, muối, phosphates và enzyme đã làm giảm lượng mô liên kết Các phương pháp vật lý cũng đã được thử làm mềm thịt bằng các phương pháp
xử lý bằng áp lực, kích thích điện, Kỹ thuật thường dùng để làm mềm thịt là sử dụng các enzyme như ficin (thu từ nhựa thân cây sung), bromelain (thu từ dứa) và papain (thu
từ nhựa của lá, thân, quả đu đủ) Đây là những enzyme protease được chiết xuất từ thực vật Trong nghiên cứu này sử dụng bromelain từ chiết xuất dứa để kiểm tra hiệu quả của
nó trong làm mềm thịt
Trang 42. Tổng quan về enzyme bromelain:
Bromelain là tên gọi chung cho nhóm enzyme thực vật có chứa nhóm –SH, có khả năng phân giải protein được thu nhận từ họ Bromeliaceae, đặc biệt là ở cây dứa (thân, chồi, trái, vỏ) Bromelain chiếm 50% protein trong quả dứa, có khả năng thủy phân mạnh và hoạt động tốt ở pH= 6-8 Trọng lượng phân tử khoảng 33000Da Trong dịch chiết có chứa một ít peroxidase, photphatase acid và chất cản protease
- Cấu tạo hóa học:
Bromelain là một glycoprotein, mỗi phân tử có glycan gồm 3 manose, 2 glucosamine, 1 xylose và 1 fructose Sợi hydrate carbon này liên kết hoán vị với sợi polypeptide Bromelain có thành phần amino acid thay đổi trong khoảng 321-144 amino acid (thân), 283-161 amio acid (quả) Bromelain thân là một sợi polypeptide có amino acid ở đầu amin là valine và ở đầu carbohydrat là glycine
- Cơ chế tác động của Bromelain:
Nhóm –SH của cystein, nhóm imidazole của histidine và nhóm disulfur có vai trò quan trọng trong hoạt động thủy phân của bromelain Nhóm –SH tham gia tạo thành acyl-thioester trung gian với nhóm carboxyl của cơ chất (nơi các liên kết peptide bị cắt) Nhóm imidazole làm chất trung gian nhận gốc acid và chuyển cho nhóm anion của chất nhận khác Cầu nối S-S có vai trò duy trì cấu trúc không gian của bromelain Casein và hemoglobin là 2 cơ chất tự nhiên được dùng nhiều nhất
Đầu tiên, bromelain kết hợp với protein và thủy phân sơ bộ cho ra polypeptide và acid amin Protein kết hợp với nhóm –SH của enzyme khiến nó bị ester hóa rồi nhóm imidazole sẽ khử ester để giải phóng enzyme, acid amin và peptide Ở giai đoạn đầu, Zn2+ rất quan trọng, chúng kết hợp với nhóm –SH của tâm hoạt động hình thành mercaptid phân ly yếu (nhưng vẫn còn khả năng tạo liên kết phối trí bổ sung với các nhóm chức năng khác của phân tử protein, amin, carboxyl…)
Enzyme –SH +Zn2+ enzyme-S-Zn + H+
Trang 5Do vậy nhóm –SH trong tâm hoạt động đã bị ester hóa bởi cơ chất, cấu trúc không gian được bảo vệ ổn định
Các yêu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme bromelain:
+ Cơ chất:
Khả năng thủy phân của bromelain với các cơ chất khác nhau là khác nhau Sự thủy phân tốt nhất là với casein và azocasein
+ Nhiệt độ:
Enzyme bromelain có hoạt tính cực đại trong khoảng nhiệt độ 50o-60oC Độ bền nhiệt của bromelain kém hơn papain Ở 70oC, bromelain bị biến tính nhanh gấp 20 lần papain ở
75oC Tùy thuộc vào cơ chất mà nhiệt độ tối ưu khác nhau
+pH:
Enzyme bromelain có độ bền tương đối cao trong khoảng 4.5-8.3, biến tính nhanh trong môi trường pH < 4.5 và pH > 12 Khi tiến hành kết tinh pH thích hợp để enzyme bromelain ổn định là 5-6 Khi phản ứng, tùy thuộc vào bản chất cơ chất mà pH tối ưu khác nhau Đối với các hợp chất có phân tử lượng thấp, khi giá trị pH thấp, tốc độ phản ứng nhanh, khi giá trị pH cao tốc độ phản ứng nhỏ hơn Đó là do khi pH tăng, tốc độ phân ly của nhóm cacboxyl tăng
Hình 2 Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến hoạt tính của bromelain
+Các chất hoạt hóa:
Trang 6Enzyme bromelain có trung tâm hoạt động là nhóm –SH, do vậy các chất có chứa nhóm –
SH đều là chất hoạt hóa cho bromelain Một số chất: L-cytein, Dithiothratiol, KCN, Thioglycolicacid là các chất hoạt hóa của bromelain
Bảng 1 Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa đến hoạt tính bromelain
+ Các chất ức chế:
Một số chất ức chế đến hoạt động của bromelain: HgCl2, Iodoaxetat, N-chloromercuribenzoat
Bảng 2 Ảnh hưởng của chất cứ chế đến hoạt tính bromelain
Trang 7II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
1. Chuẩn bị Thịt:
Thịt tươi, không xương được cắt thành nhiều miếng cùng kích cỡ và trọng lượng, chia thành hai nhóm Một nhóm được sử dụng cho thí nghiệm và một nhóm được sử dụng làm mẫu đối chứng Nhóm thí nghiệm gồm 4 mẫu và nhóm đối chứng có một mẫu
C – Đối chứng (Mẫu không có Bromelain)
B1 - Mẫu được xử lý với 1% Bromelain
B2 - Mẫu được xử lý với 2% Bromelain
B3 - Mẫu được xử lý với 3% Bromelain
B4 - Mẫu được xử lý với 4% Bromelain
2. Xác định độ pH:
Khoảng 2 g thịt được cho vào 5 ống nghiệm Các ống được thêm các dung dịch 1%, 2%, 3% và 4% Bromelain cùng với nước cất và một ống nghiệm không có Bromelain, dùng làm mẫu đối chứng Để yên trong 10 phút và được đồng nhất bằng cách nghiền bằng chày và cối Sau đó đo pH từng ống bằng một máy đo pH kỹ thuật số
3. Xác định khả năng giữ nước:
Lấy 6 g mẫu thịt (được xử lý bằng 0%, 1%, 2%, 3% và 4% Bromelain) được khuấy trong
1 phút với 10 ml dung dịch natri clorua 0.6 Sau đó ống được giữ ở 4oC trong 15 phút, khuấy lại trong 1 phút và ly tâm ở tốc độ 10000 rpm ở 4oC trong 15 phút Sau khi ly tâm,
đo lượng thể tích dịch nổi Khả năng giữ nước của thịt được tính theo công thức:
WHC (%) = ((Thể tích ban đầu – Thể tích dịch nổi) / Thể tích ban đầu) x 100
4. Xác định hàm lượng độ ẩm:
Lấy 5 g thịt (được xử lý bằng 0%, 1%, 2%, 3% và 4% Bromelain) được cho vào trong 10
mL dung dịch natri clorua 0.6, để yên trong 30 phút, ghi lại trọng lượng của thịt Sau đó
Trang 8đặt trên một tấm kính nóng ở 100°C trong 20 phút để loại bỏ độ ẩm của thịt, xác định trọng lượng của thịt Tỷ lệ phần trăm độ ẩm trong mẫu thịt được tính như sau:
Phần trăm hàm lượng độ ẩm = ((Trọng lượng ban đầu - Trọng lượng cuối cùng) / Trọng lượng ban đầu) x 100
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN:
1. Đánh giá pH:
pH được xác định bằng máy đo pH kĩ thuật số và kết quả pH dao động từ 5,51 đến 6,93 Thí nghiệm được lặp lại 3 lần pH giảm đáng kể trong các mẫu được xử lý bằng bromelain so với mẫu đối chứng (C) Trong mẫu thịt bình thường, độ pH xấp xỉ 7.2
Bảng 3 Ảnh hưởng của Bromelain đối với độ pH của mẫu thịt đã được xử lý
pH
Không có sự khác biệt đáng kể giữa mẫu đối chứng C, B1, B2 và B3 vì pH trung bình của chúng khoảng xấp xỉ 6
Có sự khác biệt pH ở B4 (thịt ướp trong 4% bromelain) (pH=5.51) so với nhóm đối chứng C Sự thủy phân của bromelain có thể làm giảm các axit amin dẫn đến làm giảm
độ pH của thịt
Giá trị pH trong sản phẩm thịt là rất quan trọng vì nó ảnh hưởng lớn đến các đặc tính hóa
lý và chất lượng khác như WHC, độ mềm và vị ngọt của thịt
Qua bảng 3 cho thấy, ở mẫu B4 (thịt được ướp trong 4% bromelain)-mức bromelain cao nhất trong các mẫu thí nghiệm có mức pH thấp nhất
Độ pH trung bình đối với các nghiệm thức C, B1, B2, B3 và B4 lần lượt là 6.83, 6.31, 6
và 5,51 Với sự gia tăng nồng độ bromelain, độ pH của mẫu thịt giảm xuống do đó nó trở nên có tính axit hơn
Trang 9Tính axit của thịt biểu thị rằng các sợi cơ của thịt đã được làm mềm, do đó, độ pH thấp
độ mềm thịt càng cao
Hình 3 Ảnh hưởng của Bromelain đối với độ pH của mẫu thịt đã xử lý
2. Đánh giá về khả năng giữ nước:
Khả năng giữ nước (WHC) của thịt có thể được định nghĩa là khả năng giữ nước trong khi áp dụng các lực, ép, ly tâm hoặc ủ nhiệt Nó cũng có thể được định nghĩa là một thuộc tính vật lý và là khả năng của cấu trúc thịt để ngăn nước thoát khỏi cấu trúc ba chiều của protein
WHC của thịt là rất quan trọng vì nhiều tính chất vật lý như màu sắc, kết cấu và sự vững chắc trong cấu trúc một phần phụ thuộc vào WHC
Trang 10Hình 4 Ảnh hưởng của Bromelain đối với WHC của mẫu thịt được xử lý
Khả năng giữ nước ở nhóm đối chứng C là 8% Không có sự khác nhau giữa B1 và C vì khả năng giữ nước đều là 8% Ở mức B2 và B4 khả năng giữ nước tăng lần lượt là 9% và 11%
Phần lớn nước trong cơ bám vào các cấu trúc của tế bào, bao gồm cả nội bào và ngoài tế bào Do đó, những thay đổi trong kết cấu nội bào ảnh hưởng đến khả năng giữ nước của
tế bào
Có sự gia tăng dần khả năng giữ nước của thịt khi nồng độ bromelain tăng lên ngoại trừ B3 vì khả năng giữ nước của nó cũng giống như nhóm đối chứng C Khả năng giữ nước cao nhất ở mẫu B4
Khi tăng hoặc giảm pH, khả năng giữ nước tăng lên Độ pH của cơ ảnh hưởng đến khả năng giữ nước (WHC) và độ mềm của thịt Khi pH được đưa đến 4.0 và thấp hơn bằng cách ngâm trong axit xitric hoặc axit lactic hoặc đưa đến ~ 7.0, WHC và độ mềm của thịt tăng lên
WHC cao hơn trong mẫu đối chứng có thể là do sự giảm tổng thể nhóm phản ứng protein
có sẵn để liên kết nước
Thịt có độ pH thấp có khả năng giữ nước thấp nhất so với thịt thông thường
Bảng 4: Ảnh hưởng của Bromelain đối với WHC của mẫu thịt được xử lý
Khả năng giữ nước
(mL) Thể tích dịch nổi (mL) Khả năng giữ nước (%)
3. Đánh giá độ ẩm:
Trang 11Hàm lượng nước hoặc độ ẩm là một phép đo tổng lượng nước chứa trong thịt Nó thường được biểu diễn dưới dạng phần trăm của tổng trọng lượng Tỷ lệ phần trăm độ ẩm không thay đổi đáng kể giữa các mẫu
Bảng 5: Ảnh hưởng của Bromelain đối với độ ẩm của mẫu thịt đã xử lý
Hàm lượng ẩm
đầu (g)
Khối lượng cuối cùng (g)
Hàm lượng ẩm (%)
Hàm lượng độ ẩm của mẫu dao động từ 25,28% đến 25,89% Hàm lượng độ ẩm cao đáng
kể ở mẫu B2 - 25,83%
Hàm lượng độ ẩm ban đầu tăng lên đến B3 và sau đó giảm nhanh từ 25,89% xuống 25,30% ở B4
Hình 5: Ảnh hưởng của Bromelain đối với độ ẩm của mẫu thịt đã xử lý
IV. Kết luận:
Trang 12Kết quả về ảnh hưởng của bromelain đối với các tính chất hóa lý như độ pH, nồng độ bromelain, khả năng giữ nước và độ ẩm của thịt đã chỉ ra việc sử dụng có hiệu quả chất chiết xuất từ bromelain từ dứa trong việc làm mềm thịt
Nghiên cứu này cho thấy thịt có thể dễ dàng làm mềm bằng cách sử dụng một sản phẩm
tự nhiên - dứa, mà không ảnh hưởng đến chất lượng thịt Các chất làm mềm thịt tự nhiên như bromelain, ficin,… rất được ưa chuộng
Bromelain cũng có tầm quan trọng kinh tế vì enzyme này thu được từ các bộ phận dứa bao gồm cả thân và phế phẩm của nó Công nghệ thu hồi enzyme này có thể thực hiện dễ dàng, rẻ tiền và có thể được thực hiện tại hộ gia đình hoặc trong khu công nghiệp để làm mềm thịt Enzyme bromelain có thể được sử dụng là một chất thay thế tốt hơn cho chất hoá học trong nhà máy
V. TÀI LIỆU THAM KHẢO:
1 C M Kemp, P L Sensky, R G Bardsley, P J Buttery and T Parr, “Tenderness: An Enzymatic View,” Meat Science, Vol 84, No 2, 2010, 248-256
2 Sunantha Ketnawa, Saroat Rawdkuen, “Application of Bromelain Extract for Muscle Foods Tenderization,” Food and Nutrition Sciences, 2, 2011, 393-401
3 Deatherage F.E., “New approaches to the marketing of red meats,” New protein food, Academic Press, New York, 1974
4 B Gerelt, Y Ikeuchi and A Suzuki, “Meat Tenderization by Proteolytic Enzymes after Osmotic Dehydration,” Meat Science, Vol 56, No 3, 2000, 311-318
5 Z Pietrasik, J L Aalhus, L L Gibson and P J Shand, “Influence of Blade Tenderization, Moisture Enhancement and Pancreatin Enzyme Treatment on the Processing Characteristics and Tenderness of Beef Semitendinosus Muscle,” Meat Science, Vol 84, No 3, 2010, 512-517
Trang 136 J A Melendo, J A Beltrin and P Roncales, “Tenderization of Squid (Loligo vulgaris and Illex coindetii) with Bromelain and Bovine Spleen Lysosomal-Enriched Extract,” Food Research International, Vol 30, No 5, 1997, 335-341
7 N A Ashie, T L Sorensen and P M Nielsen, “Effects of Papain and a Microbial Enzyme on Meat Proteins and Beef Tenderness,” Journal of Food Science, Vol 67, No 6, 2002, 2138-2142
8 Buyukyavuz, Ahmet “Effect of Bromelain on Duck Breast Meat Tenderization,” All Theses, Paper 1929
9 Laura P Hale, Paula K Green, Chau T Trinh and Cindy L James, “Proteinase Activity and Stability of Natural Bromelain Preparations,” International Immunopharmacology, No 5, 2005, 783-793
10 A Sriwatanapongse, M Balaban and A Teixeira, “Thermal Inactivation Kinetics of Bromelain in Pineapple Juice,” Journal of American Society of Agricultural Engineers, Vol 43, No 6, 2000, 1703-1708
11 F B Wardlaw, L H Maccaskill and J C Acton, “Effect of Post-mortem Muscle Changes in Poultry Meat Loaf Properties,” Journal of Food Science, Vol
38, No 3, 1973, 421-424
12 Ronald Klont, “Influence of Ultimate pH on Meat Quality and Consumer Purchasing Decisions,” 5M Publishing, 2005
13 T Goli, P A Nakhoul, N Zakhia-Rozis, G Trystram and P Bohuon,
“Chemical Equilibrium of Minced Turkey Meat in Organic Acid Solutions,” Meat Science, Vol 75, No 2, 2007, 308-314
14 N F S Gault, “The Relationship between Water-Holding Capacity and Cooked Meat Tenderness in Some Beef Muscles as Influenced by Acidic Conditions below the Ultimate pH,” Meat Science, Vol 15, No 1, 1985, 15-30
