Quy trình sản xuất enzyme protease và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

Tổng quan về enzyme protease Là chất xúc tác thuy phân protein tạo thành những phân tử thấp và các amino acid Có ý nghĩa cho quá trình sinh trưởng, sinh sản cua mọi sinh vật

Môn: Ứng dụng công nghệ sinh học trong công nghệ thực phẩm

Đề tài: Quy trình sản xuất enzyme protease vag ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

Danh sách nhóm

1 Nguyễn Huỳnh Kim Ngọc 2005130404

2 Nguyễn Thị Thảo Nguyên 2005130400

3 Nông Phương Hòa 2005130400

4 Trương Thị Mỹ Duyên 2005130362

5 Nguyễn Kim Yến Nhàn 2006120230

6 Phạm Minh Thơ 2005130355 7.

•

Khá

i quát về

enzyme

e protea

se

2

•

Thu nhậ

n enzym

e protea

se

từ nấm m

ốc A

spe rgi llu

s o ryz ae

•

Môt

số ứng dụ

ng cua enzym

e protease

3

•

Ứ

ng dụng cua protea

se tron

g sản xuất nư

ớc mắm ng

ắn ngà

y

•

Quy trì

nh sản xuấ

t nư

ớc mắm ng

ắn ngày

Nôi dung

• 1.1 Giới thiệu enzyme protease

1 Tổng quan về enzyme protease

Là chất xúc tác thuy phân protein tạo thành những phân tử thấp và các amino acid

Có ý nghĩa cho quá trình sinh trưởng, sinh sản cua mọi sinh vật

đóng vai trò rất quan trọng trong công nghệ chế biến thực phẩm, trong y học, trong công nghệ

gen và bảo vệ môi trường

Là enzyme thuy phân các liên kết pectid (-CO-NH-) trong phân tử protein giải phóng các

acid amin, pepton hoặc dittripepton

1.2 Đặc điểm chung.

b Dựa vào thành phần amimo acid và vùng pH tối ưu của protease:

Protease acid: pepsin, renin,…

Protease kiềm: tryssin, chymmotrysin, …

Protease trung tính: papain từ quả đu đu, bromelain từ quả dứa, …

1

2

3

c Khác

• Enzyme protease nôi bào là những enzyme được tiết ra từ bên ngoài hoặc ngoại biên màng protein và được trích

ly vào môi trường bằng kĩ thuật trích ly

• Enzyme protease ngoại bào được thu nhận từ quá trình lên men hoàn tất hoặc ngay quá trình lên men đang diễn ra

1.4 Cơ chế tác dụng

Quá trình xúc tác bắt đầu bằng sự kết hợp giữa enzym và cơ chất thành hợp chất trung gian

E (enzym) + S (cơ chất)→ ES(hợp chất trung gian)

a Động vật

Pepsin và rennin có khả năng đông tụ sữa thu nhận chu yếu từ dạ dày đông vật (heo, bê, bò…)

b Thực vật

Ficin

c Nguồn vi sinh vật

protease của vi khuẩnkhả năng sinh ra andopeptidase và exopeptidas

protease của vi khuẩn có tính cơ chất cao

có khả năng phân hủy tới 80% các liên kết peptide trong phân tử protein

Vi khuẩn

- Các vi khuẩn thường tông hợp các protease hoạt đông thích hợp ở vùng pH trung tính và kiềm yếu.

- Các protease trung tính cua vi khuẩn hoạt đông ở khoảng pH hẹp (pH 5 – 6) và có khả năng chịu nhiệt thấp

- Các protease trung tính tạo ra dịch thuy phân protein thực phẩm ít đắng hơn so với protease đông vật và tăng giá trị dinh dưỡng

- Các protease trung tính có khả năng ái lực cao đối với các amino acid ưa béo và thơm

- Chúng được sinh ra nhiều bởi B Subtilis, B Mesentericus, B Thermorpoteoliticus và một số giống thuộc chi Clostridium

Protease cua Bacillus ưa kiềm có điểm đẳng điện bằng 11, khối lượng phân tử từ 20.000 – 30.000 Ổn định trong khoảng pH 6 – 12 và hoạt đông trong khoảng pH rông 7 – 12

Các loại nấm mốc có khả năng tổng hợp cả ba loại protease: acid, kiềm, trung tính.

Nấm mốc đen tổng hợp chủ yếu các protease acid, có khả năng thủy phân protein ở pH 2,5 – 3

Nấm

Một số chủng có khả năng tổng hợp protease cao như: Streptomyces grieus, S Fradiae, Xạ khuẩn

Lợi ích cua nguồn nguyên liệu vi sinh vật

• Chu đông về nguyên liệu nuôi cấy vi sinh vật và giống vi sinh vật

• Chu kì sinh trưởng cua vi sinh vật ngắn: 16 – 100 giờ nên có thể thu hoạch nhiều lần trong năm

• Có thể điều khiển sinh tông hợp enzyme dễ dàng theo hướng có lợi (định hướng sử dụng và tăng hiệu suất thu hồi)

• Giá thành tương đối thấp vì môi trường tương đối rẻ, đơn giản, dễ tô chức sản xuất

4 Ứng dụng của enzyme protease

Protease không những được ứng dụng nhiều trong y dược, hóa học, trong nông nghiệp, mà trong công nghiệp Protease chiếm vai trò quan trọng, việc sử dụng enzyme trong công nghiệp là đa dạng, phong phú và

đã đạt được nhiều kết quả to lớn

Thu nh n enzyme protase tư nấm mốc Aspergiluss oryzae â

Tổng quan về Aspergillus oryzae

Đặc điểm cấu tạo

• Nấm Aspergillus orzae có cấu tạo đa bào

• Thuộc loại vi hoàn khuẩn

• Các khuẩn ty có nhiều vách ngăn, khi khuẩn ty mới mọc có màu trắng xám và khi phát triển có màu xanh nhạt

có ít vàng

• Có hình dáng là đính bào tử, màu thay đổi từ xanh vôi sang màu xanh thẩm Dưới kính hiển vi đính bào tử có dạng hình cầu có tia

Tổng quan về Aspergillus oryzae

Vai trò của giống:

• Năng suất của nhà máy

• Chất lượng sản phẩm sinh học (hay là hoạt tính của enzyme)

• Vốn đầu tư cho sản xuất

• Giá thành sản phẩm

• Có ý nghĩa to lớn trong phát triển công nghệ vi sinh vật

Yêu cầu của giống:

• Phải cho năng suất sinh học cao

• Có khả năng thích nghi nhanh và phát triển mạnh trong điều kiện sản xuất công nghiệp

• Có khả năng đồng hóa các nguyên liệu rẻ tiền và dễ kiếm tại địa phương

• Là những vi sinh vật thuần khiết, có tốc độ sinh sản nhanh

• Tốc độ trao đổi chất mạnh để tạo nhanh các sản phẩm mong muốn, dễ dàng tách chiết, tinh sạch

• Dễ dàng bảo quản và ổn định

Tổng quan về Aspergillus oryzae

Quy Trình Tổng Quát Thu Nhận Protease

Nuôi cấy

Thu nhận kết tủa

Kết tủa enzyme Trích ly

Sấy Nghiền và bảo quản

CHUẨN BỊ MÔI TRƯỜNG

• Nguồn tinh bột như cám gạo

• Cám không được chứa hàm lượng tinh bột dưới 20%, không có vị chua hay đắng, không hôi mùi mốc, độ ẩm không quá 15%, tạp chất độc không quá 0,05%, có thể bổ sung thêm nguồn nitơ vô

cơ ((NH4)2SO4, (NH4)2CO), photpho, nitơ hữu cơ và các chất kích thích sinh trưởng như malt, nước chiết ngô, nước lọc bã rượu

• Các phụ phẩm thêm vào để thoáng khí cho môi trường nuôi cấy bề mặt như trấu , mùn cưa

2 NUÔI CẤY

• Mục đích:

• Tạo điều kiện tối ưu cho vi sinh vật phát

triển và sinh enzyme

• Lưu ý:

• Trong quá trình nuôi cấy ta không cần

điều chỉnh pH

• Trong quá trình nuôi cấy ta không cần phải điều chỉnh pH

• Thời gian nuôi sợi nấm thu nhận enzyme vào khoảng 36-60 giờ

2 NUÔI CẤY

Thiết bị: khay nuôi cấy bề mặt

2

Thu được chế phẩm enzyme protease, chế phẩm này được gọi là enzyme thô vì ngoài thành phần enzyme chúng còn chứa sinh khối vi sinh vật, thành phần môi trường và nước

1

3 CHẾ PHẨM KHÔ

1 Mục đích

sử dụng ngay enzyme này mà không cần phải tinh sạch.

enzyme để bảo quản lâu hơn.

4.TRÍCH LY

Tách enzyme ra khỏi khối môi trường

Mục

Thiết bị trích ly kiểu thùng quay

Tiến hành:

• Sau khi nghiền mịn, cho nước vào để trích ly enzyme

• Các loại enzyme thủy phân có khả năng tan trong nước nên sử dụng chúng như dung môi hòa tan

• Cứ 1 phần chế phẩm thô cho 4-5 phần nước, khuấy nhẹ và lọc lấy dịch, phần bã được loại bỏ

để làm thức ăn cho gia súc

4.TRÍCH LY

5 KẾT TỦA ENZYME

Thu nhận dung dịch enzyme

Mục

đích

Thiết bị kết tủa

Thiết bị

Tiến hành:

biến tính, khuấy nhẹ và để trong điều kiện lạnh từ 4-70C trong một thời gian, các enzyme tạo thành kết tủa và lắng xuống, thu nhận kết tủa (Độ ẩm > 70%)

5 KẾT TỦA ENZYME

• Khối lượng riêng.

• Nhiệt độ của dung dịch

• Sự thay dổi hàm lượng chất khô và chất

hòa tan trong 2 pha rắn-lỏng

7 HỆ THỐNG SẤY PHUN

Mục đích

Tách nước ra khỏi dung dịch mà

không làm thay đổi tính chất của

enzyme nhằm bảo quản lâu hơn.

Ứng dụng

Công nghệ thực phẩm

Công nghiệp hương,

mỹ phẩm

Công nghệ dệt ,da

Y học

4 Ứng dụng của enzyme protease

tinh chế các huyết thanh kháng độc

Để làm mềm thịt Ngâm thịt trong phức hệ enzyme cần thiết ở pH và nhiệt độ xácđinh

Rải lên bề mặt thịt chất làm mềm dạng bột có chứa enzyme và chất phụ gia

Tiêm dung dịch enzyme vào mô

Đưa dung dịch enzyme vào máu động vật trước khi giết thịt

4 Ứng dụng của enzyme protease

trong công nghiệp thực phẩm

Protease được dùng làm mềm thịt nhờ sự thủy phân một phần protein trong thịt

Trong công nghiệp chế biến thịt

4 Ứng dụng của enzyme protease

Trong chế biến thủy sản

người ta sử dụng chế phẩm enzyme Protease đưa vào để tăng quá trình thủy phân protein nhằm rút thời gian sản xuất nước mắm tư 6 tháng đến một năm xuống còn 30 đến 60 ngày

4 Ứng dụng của enzyme protease

Trong công nghệ sản xuất sữa

Protease được dùng trong sản xuất phomat nhờ hoạt tính làm đông tụ sữa của chúng Protease tư một số vi sinh vật như A candidus, P roquerti, B mesentericus,… được dùng trong sản xuất pho mát

4 Ứng dụng của enzyme protease

Trong sản xuất bánh mì, bánh quy

Protease làm giảm thời gian trộn, tăng độ dẻo và làm nhuyễn bột, tạo độ xốp và nở tốt hơn.

4 Ứng dụng của enzyme protease

Trong công nghệ sản xuất thức uống

Chế phẩm Protease có ý nghĩa quan trọng trong việc làm tăng độ bền của bia và rút ngắn thời gian lọc

dùng để làm trong và ổn định chất lượng nước quả và rượu vang

• ỨNG DỤNG CỦA

PROTEASE

SẢN XUẤT NƯỚC MẮM

NGẮN NGÀY

1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC MẮM

Nước mắm là dung dịch đạm mà chủ yếu là các acid amin, được tạo thành do quá trình thủy phân protein cá nhờ hệ enzym protease có trong cá và ruột cá làm cho nước mắm có mùi vị đặc trưng.

Bản chất của quy trình sản xuất nước mắm là: Cá + muối  nước mắm.

Bản chất của quá trình này chính là quá trình thủy phân protein trong cá nhờ hệ enzyme: Enzyme protease  pepton  polypeptid  peptid  acid amin

1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC MẮM

Nước mắm dài ngày:

được sản xuất theo phương pháp thủ công, quá trình này thường kéo dài 12 – 14 tháng để làm

chuyển hóa protein của cá thành acid amin

+ Ưu điểm:

 Sản phẩm thu được có chất lượng cao, hương vị đặc trưng

 Đòi hỏi kỹ thuật không cao, trang thiết bị đơn giản, chi phí sản xuất thấp

+ Nhược điểm:

 Thời gian chế biến dài, hiệu quả kinh tế không cao

 Lượng đạm mất đi lớn

 Tồn nhiều diện tích mặt bằng sản xuất

 Công nhân đòi hỏi có tay nghề cao

 Thời gian chế biến ngắn

 Hiệu quả kinh tế cao

 Lượng đạm mất đi ít hơn

 Không tốn nhiều mặt bằng, công nhân không đòi hỏi kinh nghiệm cao

 Vệ sinh an toàn thực phẩm tốt hơn

+ Nhược điểm:

• Nước mắm không có mùi vị đặc trưng

• Tốn chi phí cho công đoạn gây hương

• Đòi hỏi kỹ thuật cao

Do có thời gian để thực hiện quá trình tạo hương nên sản phẩm có hương thơm đặc trưng

để cải thiện mùi vị của nước mắm ngắn ngày phải cho dịch thủy phân chạy qua chượp hoặc pha với nước mắm cốt sản xuất theo phương pháp truyền thống.

Quy trình sản xuất nước mắm ngắn ngày

Cô đặc Lọc

Sản phẩm

Protease tư A.oryaze

Mục đích Biến đổi nguyên liệu

Thiết bị rửa băng tải

2 xử lýGiúp làm giảm kích thước cua cá trước khi phối trôn với muối.Giúp tăng diện tích tiếp xúc cua cá với muối.

3 Lên men

Thủy phân protein thành các acid amin nhờ hệ enzyme trong bản thân nguyên liệu và chế phẩm enzyme protease bổ sung

để rút ngắn thời gian lên men.

Protein => Peptone => Polypeptide => Peptide =>acid amin.

Cá sau khi xử lý nguyên liệu, chuyển đến thiết bị phối trộn, lúc này ta cho lượng enzyme protease vào, để yên 30

phút=>thúc đẩy quá trình thủy phân cá nhanh hơn.

Thiết bị nồi hai vỏ có áo điều nhiệt , cánh khuấy

4 Lọc

-Kích thước lỗ lọc: 40-80 μm

- Áp suất lọc P = 3at

- Thời gian lọc t = 40 ph/mẻ

5 Cô đặcQuá trình này làm tách bớt nước ra khỏi nước mắm => làm tăng đô đạm cua nước mắm bán thành phẩm.

Dung tích: tùy chọn: 200-500- 700-1000- 2000 (lít)

- Năng suất bay hơi tương ứng: 60-100- 130-150- 350 (kg/h)

- Áp lực hơi: <0.1MPa

- Đô chân không: 0.06 MPa

6 Bổ sung hương

nước lù chảy ra đạt độ trong thì bắt đầu lấy nước thứ nhất, rồi tiếp tụclấy nước chan khác lấy nước thứ 2 và thứ 3 Lưu ý rằng nước chan này được đi qua nhiều bã chượp chín liên hoàn nhằm mục đích nâng cao thêm độ đạm

7 Đóng chai

Thiết bị chiết rót tự đông

Tiêu chuẩn của nước mắm thành phẩm

• Chỉ tiêu vi sinh:

 Vi khuẩn hiếu khí: < 10 (khuẩn lạc/ ml)

 Staphylococcus aureus, E.coli: không được có

 Nấm men, nấm mốc: < 10 (khuẩn lạc/ml)

 Coliforms: < 100( khuẩn lạc/ml)

 Clostridium perfgingens: < 10( khuẩn lạc/ ml)

Giá trị dinh dưỡng

 Các chất bay hơi: quyết định đến hương vị cua nước mắm.

- Các chất dễ bay hơi như cacbony, các acid, amin, các chất trung tính cũng dễ bay hơi

- Hàm lượng các chất bay hơi trong nước mắm mg/100g nước mắm

 Các chất khác

- Các chất vô cơ: NaCl chiếm đến 250- 280g/l và môt số chất khoáng như: S, Ca, Mg, P, I, Br

- Vitamin: B1,B12,B2 và PP