HÓA SINH + CN PROTEIN ENZYMEChương Glucid Monosaccharide Glucose Dextrose Fructose Levulose Cấu tạo Là đường Hexose: dạng mạch thẳng Aldose Chứa nhóm Aldehyde dạng vòng Pyranose Vòng 6 c
Trang 1HÓA SINH + CN PROTEIN ENZYME
Chương Glucid
Monosaccharide
Glucose (Dextrose) Fructose (Levulose) Cấu tạo Là đường Hexose:
dạng mạch thẳng Aldose (Chứa nhóm Aldehyde)
dạng vòng Pyranose (Vòng 6 cạnh)
Là đường Hexose:
dạng mạch thẳng Ketose dạng vòng Furanose (Vòng 5 cạnh)
Nguồn gốc Nho, cấu tạo polysaccharide như tinh
bột
Trái cây, mật ong
Tính chất - Độ ngọt 0.74 sacc
- Do mạch vòng có nhóm –CHO nên có tính khử (PỨ maillard: đg + aa -> hợp chất màu nâu ở 350C)
- Người và VSV dễ hấp thu
- Độ ngọt 1.73 sacc
- Do mạch vòng có nhóm -CO nên
có tính khử
- Hút ẩm mạnh nên chống qt hồi đường
Ứng dụng - Có sẵn trong nguyên liệu sx nước giải
khát hay qt sx tạo ra
- Tạo syrup HFCF, tốt cho các bệnh nhân xơ vữa động mạch, các trường hợp rối loạn chuyển hoá lipid và cholesterol
Disaccharide
Cấu tạo α-D-glucose và β-D-fructose bằng liên
kết α-1,2-glycosidic
2 nhóm α-D-glucose bằng liên kết α-1,4-glycosidic
Nguồn gốc Mía, củ cải đường Mạch nha, men bia
Tính chất - Ko có tính khử do 2 nhóm –OH tự do
đã tham gia liên kết
- Đường nghịch đảo: là thành phần glucose, fructose với tỉ lệ 1:1 tạo ra bằng cách thủy phân saccharose bằng acid hay enzyme Ứng dụng: Chống hồi đường, tăng độ ngọt (gấp 1.2 lần sacc), tạo mùi thơm
- Có tính khử
Ứng dụng - Chất tạo ngọt trong sx bánh kẹo Đặc
biệt, ứng dụng khả năng tạo đường nghịch đảo trong sx nước giải khát
- Chất tạo ngọt cho một số sản phẩm bánh kẹo
- Tạo độ trơn láng
Polysaccharide
Có 2 loại là: Oligosaccharide (2 – 10 monosaccharide, tiêu biểu là disaccharide) và polysaccharide loại 2 Polysaccharide loại 2 gồm:
• Tinh bột: có hai dạng là amylose và amylosepectin
Trang 2Amylose Amylosepectin
ạo Chứa vài trăm gốc α-D-glucose, ko phân
nhánh, lk α-1,4-glycosidic, dạng mạch
thẳng
Các D-glucose lk với nhau bằng lk α-1,4-glycosidic, có phân nhánh, chỗ phân nhánh là lk α-1,6-glycosidic
- Tan trong nước
- Pứ với iod cho màu xanh (mất màu khi
nóng và nguội có màu trở lại)
- Chiếm tỉ lệ 15-25% trong tinh bột
- Đun nóng tạo thành hồ
- Pứ với iod cho màu tím đỏ
- Chiếm 75-85% trong tinh bột
- Hồ hóa tinh bột: Khi đạt nhiệt độ hồ hóa, hạt tinh bột trương nở mạnh, hình dáng thay đổi đột ngột tạo dd keo dính, các hạt tinh bột bị rách và trở thành túi ko định hình Độ nhớt cao
- Dịch hóa tinh bột: Dưới tác dụng của nhiệt độ sẽ làm lk giữa các phân tử tinh bột với nhau, giữa tinh bột với nước trở nên lỏng lẻo, kết quả là các phân tử amylose và
g - CN thực phẩmchả, xúc xích…: phụ gia cho công nghiệp bánh kẹo, đồ hộp Tạo độ kết dính trong giò
- Xây dựng: chất gắn kết bê tông, tăng tính liên kết cho đất sét, đá vôi, dùng làm keo
dính gỗ, phụ gia sản xuất ván ép, phụ gia cho sơn
e - α-amylase (enz dịch hóa): là endoenzyme thủy phân liên kết 1,4-glycosidic bất kỳ trong amylose và amylosepectin tạo sp chủ yếu là các dextrin và rất ít maltose,
glucose
- β-amylase (enz đường hóa): là exoenzyme tấn công từng đôi lk 1,4-glycosidic từ đầu
ko khử vào, tạo maltose
• Glycogen: Giống amylosepectin nhưng phân nhánh nhiều hơn, có ở ĐV, chủ yếu trong gan
• Pectin: là ester metylic của acid polygalacturonic (acid galacturonic lk nhau = lk α-1,4-glycosidic)
- Phân loại: Dạng protopectin không tan, tồn tại chủ yếu ở thành TB Dạng pectin hòa tan, tồn tại chủ yếu ở dịch TB
- Tính chất, ứng dụng: Khi có mặt của acid và đường, nó tạo thành chất keo, vì vậy được ứng dụng trong sx mứt kẹo Đk tạo keo: đường sacc với tỉ lệ 65 – 70% , môi trường pH 3.1 – 3.5, hàm lượng pectin 0.5 – 1% Ngoài ra, pectin còn có vai trò trong sự chín của quả
• Cellulose:
- Cấu tạo: các gốc β-D-glucose lk vs nhau = lk β-1,4-glycosidic
- Nguồn gốc: cấu tạo thực vật, có thể có trong VK
- Tính chất: Là thành phần chính của tế bào thực vật, không tan trong nước, khi đun nóng với H2SO4 , cellulose sẽ bị thủy phân thành các phân tử β-D-glucose
Trang 3- Ứng dụng: Giấy tập, màng lọc, chất mang trong sắc ký,… Cellulose ko cung cấp dinh dưỡng cho cơ thể nhưng lại có lợi cho tiêu hóa vì chất xơ kích thích nhu động ruột
Chương Nucleic acid
- Cấu tạo: base nito (Trong DNA là ATGC, trong RNA là AUGC), đường (DNA là đg deoxyribose, RNA là ribose), acid phosphoric
- Vai trò: mang thông tin di truyền, lưu trữ và truyền thông tin di truyền
Chương Lipid
Acid béo đơn giản:
- Là ester của rượu với acid béo, chỉ gồm các nguyên tố C, H, và O
- Có nhiệm vụ cung cấp năng lượng, hàm lượng luôn thay đổi
Phân loại:
Là các acid béo có liên kết C-C là các liên
kết đơn
Công thức chung: CH3(CH2)nCOOH
Vd: a palmitic, a stearic, ,
Có ít nhất một nối đôi trong các liên kết C-C Hấp thụ acid béo không no tốt hơn cho sức khỏe
Vd: a oleic, a linoleic,
Triglyceride
- Cấu tạo: Là ester của glycerol với 3 acid béo
- Chức năng chính: dự trữ và cung cấp năng lượng
- Tính chất vật lí: không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ; tỷ trọng nhỏ hơn nước; nhiệt độ nóng chảy: là tính chất quan trọng ảnh hường đến trạng thái tồn tại của lipid, phụ thuộc vào độ dài mạch C và số nối đôi trong lipid Nhiệt độ nóng chảy càng cao thì mạch C càng dài và số nối đôi càng ít
- Tính chất hóa học: Pứ quan trọng là PỨ OXH: Lipid nhiều nối đôi => oxy gắn vào nối đôi tạo peroxide => mùi ôi dầu, nên trong CN sx dầu TV thì ng ta phải làm no lipid bằng PƯ hydrogen hóa
• Phản ứng hydrogen hóa
Việc hydro hóa c.béo dựa trên phản ứng cộng H2 vào nối đôi của các acid béo chưa no trong c.béo với sự xúc tác của Niken và nhiệt độ
Ưu điểm: Dầu lỏng sau khi hydro hóa làm giảm tỉ lệ acid béo chưa no chứa nhiều nối đôi trong thành phần dầu, giảm khả năng oxy hóa của oxy không khí => ổn định hơn, bảo quản
dễ hơn và thời gian bảo quản kéo dài hơn; trở nên rắn hơn và có nhiệt độ tan chảy cao hơn Nhược: Sử dụng nhiều dễ bị xơ vữa động mạch
• Câu hỏi: Phân biệt lipid trong dầu TV và mỡ ĐV?
Trang 4- Mỡ có tính chất là trạng thái rắn ở nhiệt độ thg nên nhiệt độ nc cao, có cấu tạo chủ yếu là triglyceride hỗn tạp (là các acid béo R1 R2 R3 khác nhau tham gia lk ester vs glycerol) với mạch C dài, acid béo ít nối đôi Dầu TV có dạng lỏng ở nhiệt độ thg nên nhiệt độ nc thấp, các acid béo chứa nhiều nối đôi
• Câu hỏi: Trong sx, người ta làm j để chống OXH trong dầu?
- Chống OXH bằng cách bảo quản bằng chai tối màu, tránh as, nhiệt độ cao, sử dụng chất chống OXH (Vitamin E) hoặc dùng pp hydrogen hóa dầu
Các chỉ số lipid (khái niệm và ý nghĩa)
Chỉ số acid : số mg KOH cần thiết để trung hòa hết các acid béo tự do có trong 1 gam chất
béo Chỉ số acid là chỉ tiêu quan trọng về tính chất và trạng thái của chất béo
Chỉ số xà phòng hóa: số mg KOH dùng để trung hòa hết các acid béo tự do và xà phòng
hóa glyceride trong 1 gam chất béo
Chỉ số este: số mg KOH để xà phòng hóa glyceride trong 1g chất béo Chỉ số este chính là
hiệu số giữa cs xà phòng hóa và cs acid
Chỉ số iod: là số g iod phản ứng với 100g chất béo Iod kết hợp vào vị trí l/k đôi trong acid
béo không no Chỉ số iod của dầu > mỡ Chỉ số iod cho biết hàm lượng các acid không no trong một chất béo nào đó
Chỉ số peroxid: biểu thị số g iod giải phóng ra khi cho KI tác dụng với peroxide có trong
100g chất béo Chỉ số peroxid cho biết mức độ ôi của chất béo (do bị oxy hóa tạo thành peroxide)
Trang 5Chương Vitamin
Cấu tạo 2 dạng chính:
C20H30O và C20H28O
có 3 dạng tiền vit A:
- α-caroten
- β-caroten
- γ-caroten
2 dạng phổ biến:
- D2 là dẫn xuất của ecgosterol
- D3 là dẫn xuất của colesterol
Gồm 3 dẫn xuất của benzopiran:
- α-tocopherol
- β- tocopherol
- γ- tocopherol
có 2 dạng đồng phân, thường là L-ascorbic Chứa 6C gắn với monosaccharide
Vai trò - T/gia cảm quang
ở mắt, ảnh hưởng sinh sản (giúp sự sinh tinh trùng, ngăn hư thai)
- Thiếu: Khô mắt, quáng gà; da, màng nhày, niêm mạc khô, sừng hóa -> VSV dễ xâm nhập gây nhiễm trùng da
- Điều hòa trao đổi Canxi và
Phospho: Chuyển
P vô cơ thành hữu cơ; tăng P ở huyết thanh máu; tổng hợp P vận chuyển
Ca đến xương qua máu
- Thiếu: Rối loạn trao đổi Ca và P, trẻ bị còi xương, mọc răng chậm
- Chống OXH, có tác dụng đối với
hệ thống sinh dục
- Thiếu: Ảnh hưởng khả năng sinh sản, cơ và hệ
TK phát triển ko bình thg
- T/gia PU OXH-khử, qt trao đổi acid nucleic; Tổng hợp hormone tuyến giáp trạng, thượng thận t/gia tạo glycogen; là coenzyme xt hoạt hóa enzyme
- Thiếu: Bệnh hoại huyết, chảy máu lợi, lỗ chân lông
và các nội quan Nguồn gốc Dầu gan cá Tiền
A có ở rau củ màu đỏ, vàng
Bơ, trứng, sữa
Ecgo có ở rễ, lá, quả…
Dầu TV, ngũ cốc,
xà lách Thịt, cá, trứng sữa, rau quả trái
cây
Trang 6Chương trao đổi chất
Sơ đồ chuyển hóa (Hình vẽ)
Phân biệt các hình thức trao đổi chất hiếu khí và kị khí
Giống nhau
Qt phân giải nguyên liệu sinh năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của cơ thể
Nguyên liệu thường là đường đơn Đều tạo ATP
Có chung giai đoạn đường phân
Đều xảy ra ở màng sinh chất (TB nhân sơ) Khác nhau
Nơi xảy ra Màng trong ti thể (SV nhân
thực), màng sinh chất (SV nhân sơ)
Màng sinh chất – SV nhân thực (ko có ti thể)
Điều kiện môi trường Cần có oxi Ko cần oxi
Chất nhận điện tử cuối cùg Oxi phân tử NO3-, SO42-, CO2
Sản phẩm cuối cùng CO2 và H2O và ATP Chất vô cơ, hữu cơ và ATP
Câu hỏi: Con người có mấy con đường chuyển hóa glu? (ki khí tạo acid lactic và hiếu khí)
CÔNG NGHỆ LÊN MEN
1 Khái niệm lên men, phân biệt lên men hiếu khí và kỵ khí Phân loại môi trường lên men.
• Khái niệm: Là quá trình sản xuất sản phẩm bất kỳ do nuôi cấy VSV
Cơ chất + Giống VSV => sinh khối + sp trao đổi chất ngoại bào hoặc nội bào + cơ chất sót lại
• Phân biệt
Giống Đều sinh năng lượng
Sp trung gian ban đầu gần giống nhau
Con đường chung là con đường tạo ra pyruvate
Các Pứ đều có enz tham gia
Khác qt lên men có Oxy t/gia
Chất cho và nhận H+ là Oxy
Nếu qt này duy trì liên tục thì sp cuối là CO2 và H2O
qt lên men ko có Oxy t/gia Chất cho và nhận H+ là chất hữu cơ
PỨ xảy ra ko hoàn toàn
Cơ chất CO2+ H20 + Năng lượng+ sinh Khối+ sp trung gian
Cơ chất CO2+ H20 + Năng lượng+ sinh Khối
Lên men kị khí -O2 Lên men hiếu khí
+ O2
Trang 72 Chuẩn bị MT lên men
• Phân lập giống trong MT tự nhiên
Nguyên liệu => phân lập canh trường tập trung => Phân lập chuẩn thuần khiết => Tạo sự ổn định đặc tính di truyền mong muốn
Canh trg tập trung: 1 hoặc vài loài VSV xác định có số lượng chiếm tỉ lệ cao Phương pháp chủ yếu là MT chọn lọc hay điều kiện chọn lọc
Canh trg thuần khiết: tất cả VSV trong đó đều đc sinh ra từ 1 TB ban đầu Phương pháp: pha loãng trong MT lỏng, cấy trên MT đặc hay phương pháp tách từng TB
• Phương pháp giữ giống (bảo quản giống)
Cấy chuyền trên MT thạch nghiêng Phương pháp đông khô
Pp phổ biến nhất trong PTN
Ưu: thao tác đơn giản, dễ thực hiện
Nhược: Dễ thoái hóa giống nên phải cấy
chuyền định kỳ (2 tháng/ lần)
Pp giữ giống tốt nhất Ưu: Tỷ lệ VSV sống sót cao, các đặc tính di truyền ko biến đổi, thời gian giữ giống lâu
Nhược: Giá thành cao, thời gian sấy lâu (24 giờ), tốn năng lượng
• Phân biệt MT lên men
Theo tính chất vật lý : môi trường lỏng , rắn( độ ẩm 40-50%), bán rắn (65-70%)
Theo thành phần và nguồn gốc
chiết nấm men) mà thành phần chúng không được xác định chi tiết và chính xác
• Nguyên tắc thiết lập môi trường
- Chất dinh dưỡng cần thiết để VSV sử dụng trong quá trình lên men
- Thành phần dinh dưỡng có yếu tố công nghiệp
- Các đặc tính của chất dinh dưỡng
- Giá trị của thành phần dinh dưỡng
- Các yếu tố như pH, nhiệt độ, độ ẩm
• Chất dinh dưỡng cơ bản cho qt lên men
Khi cbị MT lên men, quan trọng nhất là phải xây dựng dinh dưỡng phù hợp cho VSV Trong
đó, có 2 nguồn quan trọng là:
Các nguồn Hợp chất glucid, hydrocacbon, lipid,
alcol, protein
Acid amin, chuỗi polypeptide, ure, sulfat amon, clorua amon
Vai trò Giúp VSV thực hiện qt trao đổi chất,
xây dựng và đổi mới TB t/gia qt tạo protein, acid nucleic và nhiều chất có hoạt tính sinh học khác Ngoài ra, còn có khoáng (giúp phát triển và TĐC), nguyên tố đa lương, vi lượng (Cu, Fe,
Mg, Zn) và các yếu tố sinh trưởng khác
Ktra đặc tính di truyền mong muốn
Trang 8• Kỹ thuật thanh trùng và tiệt trùng
Khái niệm là quá trình loại bỏ tiêu diệt chủ yếu các
VSV có hại, và ức chế VSV vô hại có trong mẫu
là quá trình loại bỏ tiêu diệt toàn bộ VSV (TB sinh dưỡng, bào tử) trong mẫu
Nguyên tắc Thanh/ tiệt trùng giai đoạn đầu đối với VSV hiếu khí tự trị
Thanh/ tiệt trùng cả qt đối với VSV hiếu khí bắt buộc Phương pháp Thanh/ tiệt bằng ion hóa (thay đổi cấu trúc 1 số phân tử pro)
Thanh/ tiệt bằng nhiệt: Thanh < 1000C Chọn chế độ thanh hay tiệt tùy vào pH sp (sp pH > 4.5 => ko ức chế VSV => Tiệt trùng)
Thanh trùng = sóng siêu âm (tác dụng cơ học và các khí H2O2, NO sinh ra làm chết VSV), dòng điện cao tần(Tạo nhiệt năng làm chết VSV), áp suất cao (vô hoạt VSV ko sinh bào tử), lọc thanh trùng
Trang 93 Phương pháp lên men
Theo trạng thái vật lý của MT, có 2 pp:
Lên men bề mặt (Lêm men nổi) Lên men bề sâu (lên men chìm)
Ít dùng, thường chỉ khi nuôi nấm mốc, xạ khuẩn
Có 2 loại MT:
• Đặc (cám, bột ngô…): dùng cho nấm mốc, xạ
khuẩn; cần đảm bảo độ ẩm 45 – 60%
• Lỏng (mật rỉ, nước đg): dùng cho VK
Yêu cầu: Bề mặt MT thoáng, rộng, dày khoảng
2-5cm, cần quạt thông gió khi nuôi cấy
Ưu: Thao tác đơn giản, ko cần tbị hiện đại
Nhược: Tốn mặt bằng, khó tự động hóa, sản
lượng thấp
Ứng dụng: Thạch dừa, chế phẩm SH
Thích hợp với cả VK, nấm men, nấm mốc VSV nuôi cấy trong MT lỏng và phát triển theo chiều sâu
Yêu cầu: Tbị có cánh khuấy và sục khí, pH MT phù hợp
Ưu: MT dinh dưỡng đáp ứng nhu cầu VSV, hiệu suất lên men cao, dễ cơ khí hóa, tốn ít nhân công
và diện tích mặt bằng Nhược: Đầu tư trang tbị tốn tiền Ứng dụng: sữa chua
Theo hoạt động của thiết bị:
Lên men tĩnh
(Batch-fermentation
Lên men tĩnh có bổ sung cơ chất (Fed-batch-fermentation)
Lên men liên tục (Continuous fermentation)
Trong suốt qt lên men, ko bổ
sung thêm cơ chất và ko rút sp
ra -> qt lên men ko duy trì
được lâu -> sp ko nhiều, thg tạo
ít sp phụ
Thường áp dụng trong sx thực
phẩm
Trong qt lên men, bổ sung thêm cơ chất cho VSV với liều lượng thích hợp và ở thời điểm xác định
Trong suốt qt lên men, ta liên tục cho cơ chất vào và rút sp ra Gồm 2 pp: Đơn cấp (1 nồi), nhiều cấp (nhiều nồi, cơ chất lần lượt chạy qa từng nồi)
Trang 104 Công nghệ lên men
• Xử lý nguyên liệu:
• Tinh bột: Hồ hóa -> Dịch hóa -> Đường hóa
Hồ hóa: Dưới tác dụng của nhiệt độ và độ ẩm, tinh bột hút nước, trương nở, kết dính, độ nhớt tăng
Dịch hóa: Dùng enzyme α-amylase tấn công lk 1,4-glycosidic bất kỳ trong tinh bột tạo dextrin và một ít glucose, maltose
Đường hóa: Enzyme β-amylase tấn công từng đôi lk 1,4-glycosidic từ đầu ko khử vào tạo Maltose Enzyme γ-amylase tấn công cả lk 1,4-glycosidic và 1,6-glycosidic tạo glucose
• Khoai mì, khoai lang: Gọt => cắt lát => ngâm loại độc tố (khoai mì) => xay => Hồ hóa => Dịch hóa => Đường hóa
• Mật rỉ: Pha loãng => Lọc => Chỉnh pH (dễ bị chua do VK lactic và acetic) => Bổ sung nguồn Nitơ
Giống VSV: Saccharomyces Cerevisiae (Hiếu khí tùy tiện), gồm 2 loại:
• Nấm men nổi: Phát triển ở nhiệt độ cao (20-30oC) Phân bố chủ yếu ở lớp chất lỏng bề mặt
MT, khả năng kết lắng kém, hấp thu 1/3 đg Rafinose Ưu: lên men nhanh, mạnh, tạo nhiều cồn Nhược: tạo nhiều sp phụ
• Nấm men chìm: Phát triển ở nhiệt độ thấp hơn (< 10oC) Phân bố chủ yếu ở tầng sâu của
MT, khả năng kết lắng cao, hấp thu tất cả đg Rafinose Ưu: Lên men đằm thắm Nhược: tạo
ít cồn, dễ lắng đáy
Giống nhau: đều chuyển đg thành cồn trong đk kị khí
Lên men ethanol gồm 2 giai đoạn lên men chủ yếu:
• Gđ đầu: nấm men hô hấp hiếu khí tăng sinh khối
• Gđ cuối: MT ko còn Oxy nên NM chuyển sang hô hấp kị khí tạo ethanol
• Lên men bia:
Chuẩn bị dịch đường -> Giống VSV -> Lên men
• Chuẩn bị dịch đường:
- Malt: Đạm hóa (40-45oC để enzyme protease hoạt động thủy phân pro thành aa) => Đường hóa (β-amylase hoạt động tạo maltose) => giai đoạn 70-75oC để các tinh bột còn lại thành dextrin nhờ α-amylase Malt ko có qt hồ hóa do đã qua qt nảy mầm
- Hoa Houblon: Dịch đường phải trải qua Houblon hóa => Đun sôi dịch hoa (Trích ly chất đắng, ổn định độ trong, PỨ tạo màu) ở 100-105oC => dịch nha
• Giống VSV: Nấm men chìm
• Lên men: Gồm 2 giai đoạn: lên men chính và lên men phụ
- Dịch nha làm lạnh và bơm vào các thùng lên men chính Sau đó bổ sung giống và không khí, lên men chính khoảng từ 6-150C ( tốt nhất ở 80C), thời gian khoảng từ 6-10 ngày
- Lượng đường còn khoảng 1% thì quá trình lên men chính kết thúc Sản phẩm tạo ra gọi là bia non, còn có rượu và ít CO2
