Đề tài: Nghiên cứu sản xuất nước tương sạch bằng phương pháp kết hợp sử dụng enzyme với HCl

Đồ án nhằm nghiên cứu, xác định điều kiện thủy phân tối ưu hạt đậu nành bằng hỗn hợp 3 enzyme và HCl 30% để sản xuất dịch thủy phân có hàm lượng đạm cao, hàm lượng 3–MCPD trong giới hạn cho phép.

MỤC LỤC

Trang

1 Mở đầu 3

1.1 Xuất xứ đề tài 3

1.2 Mục đích nội dung nghiên cứu 4

2 Tổng quan tài liệu 5

2.1 Giới thiệu chung về đậu tương 5

2.1.1 Nguồn gốc và sự phát triển của đậu nành 5

2.1.2 Đặc điểm của đậu nành 6

2.1.3 Thành phần hoá học của đậu nành 6

2.2 Khô đậu nành 11

2.3 Nguyên phụ liệu 12

2.3.1 HCl 12

2.3.2 Natricarbonat 12

2.3.3 Nước 13

2.3.4 Muối 14

2.3.5 Các chất phụ gia 14

2.4 Tổng quan về enzym 17

2.4.1 Định nghĩa về enzyme 17

2.4.2 Tính chất của enzyme 17

2.4.3 Trung tâm hoạt động của enzyme 17

2.4.4 Cường lực xúc tác của enzyme 18

2.4.5 Các nhân tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của enzyme 19

2.4.6 vài nét về enzyme thuỷ phân protein thực vật (HVP enzyme) 21

2.5 Tổng quan về nước chấm 24

2.5.1 Giới thiệu chung 24

2.5.2 Giá trị thực phẩm của nước tương 25

2.5.3 Thành phần hoá học của nước tương 25

2.5.4 Công nghệ sản xuất nước tương 27

3 Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu 38

3.1 Nguyên liệu, dụng cụ và hoá chất 38

3.1.1 Nguyên liệu 38

3.1.2 Dụng cụ và hoá chất 38

3.2 Phương pháp nghiên cứu 39

3.2.1 Sơ đồ thực hiên 39

3.2.2 Xác định tỷ lệ các tác nhân thuỷ phân 42

3.2.3 Phương pháp phân tích 46

4 Đề xuất quy trình và Thiết bị sử dụng 56

4.1 Đề xuất quy trình 56

4.2 Thiết bị sử dụng 57

4.2.1 Máy nghiền búa 57

4.2.2 Thiết bị thuỷ phân 59

Tài liệu tham khảo

1 MỞ ĐẦU

1.1. Xuất xứ của đề tài

Thực phẩm là yếu tố quan trọng song hành với sự sinh tồn của lồi người Theo quá trình tiến hố và phát triển của lồi người, thực phẩm ngày càng

đa dạng và phong phú, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người Cùng với sự tiến triển của khoa học cơng nghệ, cơng nghệ chế biến thực phẩm cũng ngày càng phát triển

Cĩ nhiều nguồn nguy cơ tác hại đến sức khoẻ của thực phẩm, nhưng tựu trung lại cĩ thể sắp thành hai nhĩm chính là nhĩm vi sinh vật và nhĩm hố chất Nếu như thực phẩm thơ nguồn vi sinh vật là do tạp nhiễm hay do ký sinh thì nguồn hố chất là do nội tại, là thành phần chứa trong thực phẩm đĩ Thí dụ: thành phần alkaloid trong một số loại nấm độc là hố chất gây ngộ độc chết người Trong khi đĩ, nguy cơ vi sinh vật và hố chất trong thực phẩm cơng nghiệp thì

đa dạng và khĩ đánh giá hơn nhiều Đối với nguồn độc tố là hố chất, ngồi nguồn nguy cơ do tạp nhiễm hoặc tự sinh thì cịn do phát sinh trong dây chuyền chế biến Nguồn nguy cơ do phát sinh trong dây chuyền chế biến cĩ thể lại là một tai nạn nghề nghiệp mà cũng cĩ thể do nhà sản xuất cố ý để đạt được hiệu ứng thành phẩm Nhu cầu về một thực phẩm đáp ứng khơng những về dinh dưỡng mà cịn về tính an tồn và khơng gây hại cho sức khoẻ đối với người tiêu dùng là cần thiết

Tương là một sản phẩm truyền thống cĩ từ lâu đời Tương là một gia vị rất thơng dụng trong mâm cơm của người Việt Nam và một số nước Châu Á khác, nĩ

cĩ nguồn gốc từ Trung Quốc Từ ngày xưa, người ta đã biết cách làm tương từ hạt đậu nành Vậy tương chính là sản phẩm thủy phân protein từ đậu nành Cĩ rất nhiều phương pháp truyền thống làm tương Các phương pháp này mang đặc trưng riêng của từng vùng

Hiện nay, người ta đã chuyển cách làm tương thủ cơng sang quy mơ cơng nghiệp để sản xuất liên tục, như vậy mới đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng Việc chọn nguyên liệu và phương pháp sản xuất tạo ra sản phẩm có nhiều tên gọi khác nhau như: maggi, xì dầu, nước chấm lên men, nước chấm hóa giải …

Nước tương là một loại nước chấm truyền thống được người Á Đông nói chung và người Việt Nam nói riêng sử dụng thường xuyên trong bữa ăn Có nhiều phương pháp để sản xuất nước tương Ở Việt Nam, người ta thường dùng HCl đậm đặc để hóa giải các chất đạm trong sản xuất xì dầu Đây chính là nguyên nhân tạo ra 3-MCPD trong sản phẩm nước tương, một chất gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con người Tuy nhiên nếu sản xuất theo phương pháp truyền thống là lên men nhờ vi sinh vật, mặc dù tạo ra sản phẩm an toàn nhưng thời gian kéo dài, hiệu suất thủy phân thấp Do vậy việc nghiên cứu một phương pháp sản xuất nước tương vừa an toàn nhưng rút ngắn thời gian sản xuất, và phải đảm bảo

hiệu suất thủy phân cao là rất cần thiết Chính vì lẽ đó, đề tài “Nghiên cứu sản

xuất nước tương sạch bằng phương pháp kết hợp, sử dụng enzyme với HCl ” là cần

thiết với tình hình thực tế hiện nay

1.2 Mục đích, nội dung nghiên cứu của đồ án

Đồ án nhằm nghiên cứu, xác định điều kiện thủy phân tối ưu hạt đậu nành bằng hỗn hợp 3 enzyme và HCl 30% để sản xuất dịch thủy phân có hàm lượng đạm cao, hàm lượng 3-MCPD trong giới hạn cho phép

Nội dụng nghiên cứu của đề tài

♦ Xác định thành phần và hàm lượng các chất có trong nguyên liệu sản xuất (đậu nành, bã bánh dầu và các nguyên liệu phụ)

♦ Nghiên cứu điều kiện thủy phân đậu nành thích hợp: nghiên cứu điều kiện tối ưu khi thủy phân bằng 3 enzyme và xác định điều kiện tối ưu khi sử dụng HCl 30%

♦ Xác định các loại thiết bị sử dụng

2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu chung về đậu tương

Giới (Kingdom): Plantae

Ngành (Phylum): Magnoliophyta

Lớp (Class): Magnoliopsida

Bộ (Ordo): Fabales

Họ (Familia): Fabaceae

Phân họ (Subfamilia): Faboideae

Chi (Genus): Glycine

Loài (Species): max

Đậu tương có tên khoa học là Glycinemax, thuộc loại cây họ đậu, giàu protein, hạt của nó được dùng làm thức ăn cho người và gia súc

2.1.1. Nguồn gốc và sự phát triển của đậu nành

Một số nhà khoa học cho rằng đậu nành có nguồn gốc từ Mãn Châu (Trung Quốc) Sau thế chiến thứ II mới thực sự phát triển ở Mỹ, Canada, Brazil và ngày càng lan rộng

Ngày nay, đậu nành và sản phẩm chế biến từ đậu nành trở thành mặt hàng quan trọng, được xem như chìa khoá giải quyết nạn đói protein cùng lúc đảm bảo

độ phì nhiêu cho đất hiện nay 88% sản lượng đậu ành trên thế giới tập trung ở 4 quốc gia : Mỹ (52%), Brazil (17%), Argentina (10%) và Trung Quốc (9%)

2.1.2 Đặc điểm của đậu nành

Cây đậu nành thuộc loại cây họ đậu, là loại cây ngắn ngày (80 đến 150 ngày) Thân cây cao khoảng 30 đến 80cm tùy giống, cây tương đối thẳng và đứng hơn so với các loại cây họ đậu khác, cây ít phân nhánh

Cây có quả theo từng chùm quả, mỗi chùm có khoảng từ 2 đến 20 quả và

có tới gần 400 quả trên một cây Một quả có từ 2 đến 7 hạt Quả đậu tương hơi cong, chiều dài trung bình khoảng từ 4 đến 6cm

Hạt đậu nành có nhiều hình dạng khác nhau: tròn, bầu dục, tròn dài, tròn dẹt Về màu sắc cũng khác nhau: vàng, xanh, xám, đen Nhưng nói chung phần lớn là màu vàng, loại đậu nành có màu vàng là loại tốt

Hạt đậu nành có ba bộ phận: vỏ, tử điệp (còn gọi là các lá mầm), phôi (còn gọi là trụ dưới lá mầm) Ngoài cùng là lớp vỏ hạt, dưới lớp vỏ hạt là hai tử điệp gắn với nhau bằng mầm Tử điệp là chỗ dự trữ các chất dinh dưỡng Trong hạt đậu nành không có lớp alơrông, nội nhũ và phôi đứng tách biệt như ở các hạt cốc,

mà toàn bộ hạt đậu là một phôi lớn được bao quanh bằng vỏ hạt

2.1.3 Thành phần hóa học của hạt đậu nành

So với các loại hạt đậu khác thì đậu nành hầu như không có tinh bột, trong khi đó hàm lương protein và lipid lại cao hơn hẳn

Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng trong 100gr đậu nành

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của các phần của hạt đậu nành

Thành phần (% trọng lượng khô) Các phần

Trong protein của đậu nành thì globulin chiếm 85 đến 95%, ngoài ra còn có một lượng nhỏ albumin và một lượng không đáng kể prolamin và glutelin Protein của đậu nành chứa tất cả 8 loại aminoacid không thay thế cùng với hàm lượng cần thiết, tương đương với protein thịt động vật Hàm

lượng các amino acid không thay thế thể hiện dưới bảng 2.3

Bảng 2.3 Hàm lượng các aminoacid không thay thế trong hạt đậu nành

Các amino acid không thay thế

Hàm lượng (% )

Protein đậu nành chủ yếu thuộc loại tan trong nước, trong đó 85 – 95%

là Globulin Ngoài ra còn một lượng nhỏ Albumin, Prolamin và Glutamin Phần lớn protein đậu nành tan trong nước ở pH = 7 và 2, trong đó 95% sẽ tan ở pH =

11, tan ít nhất ở pH = 4,2– 4,6 (đây là điểm đẳng điện của Protein đậu nành) Ở

pH này, protein không tích điện và tủa xuống Khi tiếp tục giảm pH thì protein lại tiếp tục hoà tan

 Khả năng hoà tan và tính nhớt

Độ hoà tan là chỉ số rất quan trọng đối với các protein được sử dụng làm thức uống, tốt nhất là tan được trong nhiều pH khác nhau và bền nhiệt Khi pH cao hơn hay thấp hơn điểm đẳng điện, protein tích điện âm hay dương Sự tương tác giữa phân tử nước với phân tử protein góp phần làm protein tan Các chuỗi protein mang điện tích cùng dấu sẽ đẩy nhau làm chúng phân ly và tự giãn mạch Độ hoà tan của protein tăng khi nhiệt độ tăng 0 – 500C

Độ nhớt tăng theo luật số mũ với nồng độ Protein là do tương tác Protein – Protein Khi lực tương tác vừa đủ sẽ làm cho protein có tính nhớt

 Sự tạo gel:

Gel tạo ra do các protein bị biến tính tập hợp lại thành mạng lưới protein theo một trật tự nhất định Khi protein đậu nành có độ đậm đặc ≥ 5% được nung nóng ở pH gần trung tính sẽ tạo gel Việc tạo gel phụ thuộc trạng thái cân bằng giữa Protein – Nước và liên kết Protein – Protein

 Điểm đẳng điện và khả năng đông tụ protein đậu nành: [8]

Điểm đẳng điện (pHi) ứng với một giá trị pH mà tại đó điện tích toàn phần của phân tử protein bằng 0 Ở điểm này, độ hydrate của protein cực tiểu, gia tăng sự tương tác giữa các protein với nhau dẫn tới hiện tượng lắng tủa Điểm đẳng điện của protein đậu nành là 4,2 – 4,6

Hàm lượng acid béo không no có giá trị dinh dưỡng cao, chiếm khoảng 85% Trong đó 60 – 70% acid béo không thay thế gồm: Linolenoic, Linoleic, Oleic Acid Linoleic có tốc độ oxy hoá nhanh nhất và làm cho đậu nành có mùi khó chịu

Acid béo no khoảng 15%, gồm: Palmitic, Stearic, Arachidonic

Trong đậu nành còn chứa lượng nhỏ Phosphatid, Leucithin, Phospholipid phức tạp được coi như chất chống oxy hoá, tăng trí nhớ, cứng xương, tăng sức đề kháng Đặc biệt không chứa Cholesterol và nhạy cảm với sự oxy hoá

Carbohydyrate

Glucid của đậu nành không có giá trị dinh dưỡng cao trong quá trình chế biến và thường không được quan tâm đến Nhóm glucid chiếm khoảng 34%, gồm 2 loại: hoà tan (chiếm 10%) và không hoà tan (như: Cellulose, Pectin, Pentozan, Hemicellulose ) Phần hoà tan chủ yếu là các loại đường khử, trong đó Stachyose

và Rafinose là nguyên nhân gây sôi bụng khi tiêu hoá

Bảng 2.4 Hàm lượng carbohydrate trong hạt đậu nành:

Thành phần Phần trăm (so với trọng lượng hạt)

 Khoáng chất: Chiếm khoảng 5%, đáng quan tâm là Ca, P, Mn, Zn, Fe

Bảng 2.5 Thành phần tro tính theo phần trăm chất khô toàn hạt đậu nành

 Vitamin chiếm 1% có các loại chủ yếu A, E,K, B1, B2

Bảng 2.6 Thành phần Vitamin trong đậu nành

Thiamine 11,0 – 17,5 mg/g Inoxoton 2300 mg/g Riboflavin 3,4 – 3,6 mg/g Vitamin A 0,18 – 2,43 mg/g Niaxin 21,4 – 23,0 mg/g Vitamin E 1,4 mg/g Pyrodoxin 7,1 – 12,0 mg/g Vitamin K 1,9 mg/g

Các chất bất lợi

 Chất ức chế Trysine: làm giảm khả năng tiêu hoá

 Hemaglutinine: cản trở sự hoạt động của hồng cầu

 Goitrogens: làm phình tuyến giáp trạng

 Urease: phân giải Ure thành NH3, gây mùi khó chịu

Mùi đậu nành

Mùi đậu nành không được ưa chuộng nên trong quá trình chế biến thường tìm cách khử mùi Nguyên nhân tạo ra mùi là do Lipoxygenase trong tử diệp oxy hoá chất béo chưa no như: acid Linoleic… Enzyme tác động đặc hiệu lên các acid béo không bão hoà, chứa nối đôi cis- Do đó, nếu tách vỏ đậu trước khi gia nhiệt, Lipoxygenase có điều kiện hoạt động do tiếp xúc trực tiếp với nước và oxy Từ đó, xúc tác phản ứng oxy hoá chất béo làm cho sản phẩm có mùi đậu nành mạnh hơn

Để vô hoạt Lipoxygenase, dùng nhiệt độ: sấy, chần kết hợp với NaHCO3, NaCl

2.2. Khô đậu nành

Khô đậu nành (hay còn gọi là bã đậu nành) là nguyên liệu sản xuất nước tương được tạo thành sau khi ép lấy dầu đậu nành nguyên hạt Trong nhiều cơ sở sản xuất nước tương, khô đậu nành thường không là nguyên liệu sản xuất chính mà dùng làm nguyên liệu thay thế cho khô đậu phộng bởi khô đậu nành dùng sản xuất nước chấm tạo ra sản phẩm không ngon bằng khô đậu phộng

Thành phần hoá học của khô đậu nành:

 Chất béo: 0.1 – 1.2%

 Chất đạm: 35 – 40%

 Chất xơ: 5 – 6%

 Độ ẩm: 7 – 10%

Bảng 2.7 Các chỉ tiêu chất lượng được khuyến cáo đối với khô dầu đậu tương

Kết cấu đồng nhất, dễ trôi, không đóng cục, đóng bánh

Màu sắc Các phần tử đồng màu từ nâu vàng đến nâu nhạt Mùi và Vị Tươi, không mốc, không chua, không có mùi

amoniac, không mùi cháy Vị dịu

Nhiễm bẩn

Không có urea Không có amoniac Không có mycotoxin và mốc

Bảng 2.8 So sánh giá trị dinh dưỡng của các loại khô dầu đậu tương

US tách vỏ Brazil Argentina Ấn Độ Trung Quốc

Acid chlohydric được dùng trong sản xuất nước chấm để thuỷ phân bánh dầu

vì nó có nồng độ cao và độ thuần khiết cao Yêu cầu của acid Chlohydric là không

có kim loại nặng để tránh gây nhiễm độc cho cơ thể

Bên cạnh đó, acid Chlohydric có khả năng tạo ra một hàm lượng muối ăn cho sản phẩm khi trung hoà Acid này không tồn tại sau quá trình chế biến Nó chỉ

là một chất hỗ trợ kỹ thuật

Nồng độ acid Chlohydric thường sử dụng trong sản xuất nước tương vào khoảng 18 – 190Be Nếu acid có nồng độ cao sẽ bốc khói và màu trắng, còn acid có nồng độ thấp sẽ không đủ tác dụng để phân giải hết lượng đạm trong bánh dầu làm cho sản phẩm mau hỏng

2.3.2 Natri cacbonat (Na 2 CO 3 ),

Natri cacbonat có dạng là tinh thể màu trắng, mịn và xốp để trung hoà lượng acid còn dư trong dịch phân giải Mặt khác natricacbonat sẽ làm cho chất dầu có trong dịch phân giải sẽ nổi lên trên bề mặt để dễ dàng loại bỏ ra khỏi sản phẩm

Yêu cầu về chất lượng natricacbonat: Độ thuần khiết trên 95%, không bị vón cục, hàm lượng Fe và những chất hoà tan phải ít

Nước giữ vai trò quan trọng trong việc hình thành vị của sản phẩm Vì thế nước đựơc vào sản xuất nước chấm luôn được kiểm tra chất lượng, thành phần hoá học của nước phải ổn định và không bị ô nhiễm

Thành phần hoá học của nước

Nước thực chất là dung dịch loãng của các muối ở dạng ion

 Các cation: C a2+, Mg2+, Mn2+, F e2+, H+, Na+…

 Các anion: OH-, HCO3-,Cl-, NO3-, NO2-, SO42-, SiO42-…

Trong đó Ca2+, Mg2+, Fe2+ gây độ cứng cho nước

Yêu cầu kỹ thuật của nước trong sản xuất

Bảng 2.9 Chỉ tiêu hoá lý của nước

E.coli < 20 khuẩn lạc/l Colifom < 3 khuẩn lạc/l Các Loại VSV khác ≤ quy định của BYT

2.3.4 Muối

Muối cũng là nguyên liệu cho sản xuất nước chấm Ngoài việc đảm bảo độ mặn cho nước chấm, muối còn có tác dụng hạn chế hoạt động của vi sinh vật gây chua và gây mốc giúp cho nước chấm có thể bảo quản trong thời gian dài

Muối dùng trong sản xuất là muối hạt Thành phần chủ yếu của muối hạt là NaCl, nước, chất hoà tan và chất không tan

Bảng 2.11 Chỉ tiêu của muối

Do muối có tính hút nước với môi trường xung quanh, nên khi độ ẩm không khí lớn hơn 75%, muối sẽ hút nước và trở nên ẩm ướt Khi độ ẩm không khí nhỏ hơn 70%, muối sẽ mất nước và khô lại Đồng thời với quá trình bay hơi nước, nó sẽ mang theo một số chất như: Mg2+ (làm chát muối), Ca2+ (làm đắng muối)

2.3.5 Các chất phụ gia

a Chất bảo quản Natri benzoate (211)

Tên hoá học: Sodium benzoate

Công thức phân tử: C7H5NaO2

Công thức cấu tạo: COOH COONa

Axit benzoic Benzoat natri

Khối lượng phân tử: 114.14

Công dụng: dùng bảo quản sản phẩm thực phẩm, chống nấm mốc (có hiệu quả cao trong môi trường acid)

Natribenzoate dễ tan trong nước, ở nhiệt độ phòng cũng có thể cho dung dịch nồng độ 5 – 6% Muốn đảm bảo hiệu quả tác dụng bảo quản, nồng độ Natri benzoate trong sản phẩm đạt từ 0.07 – 0.1%

Kỹ thuật sử dụng

Gia vị, muối được đưa vào sản phẩm tại công đoạn thanh trùng Natri benzoate được cho vào sản phẩm cuối cùng vì nó không bền ở nhiệt độ cao, có thể mất hoạt tính ở tại nhiệt độ thanh trùng

Cơ chế hoạt động của acid benzoic và Natribenzoate

Làm ức chế quá trình hô hấp của tế bào, ức chế quá trình oxy hoá Glucose

và Pyruvate, đồng thời làm tăng nhu cầu oxy trong suốt quá trình oxy hoá Glucose

Tác dụng vào màng tế bào làm hạn chế khả năng nhận cơ chất

Tác dụng bảo quản chỉ xảy ra ở môi trường acid pH = 2.5 – 3.5

Hoạt động chống khuẩn của acid Benzoic và natribenzoate phụ thuộc rất nhiều vào pH của thực phẩm Thường hoạt tính này cao nhất ở pH thấp

Ví dụ: ở pH = 4 ta cần sử dụng natribenzoate 0,1%, còn ở pH = 3 thì chỉ cần sử

dụng 0,05% là hiệu quả

b Caramen

Nước chấm sau khi lọc có màu nâu nhạt Muốn cho sản phẩm có màu nâu

đẹp, hấp dẫn người ta dùng thêm màu caramen Caramen là sản phẩm của

Saccharose khi đun tới 180 – 1900C, là chất lỏng màu sẫm tối, hơi đắng (còn gọi là

keo đắng)

Tất cả sản phẩm Caramen đều có vị đắng:

 C12H22O11 (Saccharose) ––––> C6H10O5 (Glucose) + C6H10O5 (Fructose) + H2O

 C6H10O5 (Glucose) + C6H10O5 (Fructose) –––––> C12H22O10 (Isosacchrosal)

 2C12H22O10 (Isosacchrosal) –––> (C12H18O9)2 (Caramelal (vàng)) +4H2O (10%)

 3C12H22O10 (Isosacchrosal) –> C36H48O24.H2O (Caramelen (nâu)) +5H2O (14%)

 3C12H22O10 (Isosacchrosal) –––––> Caramelin (nâu đen) + H2O (25%)

c Chất điều vị

Natriglutamate (còn gọi là bột ngọt) là sản phẩm được dùng làm chất tạo vị

trong sản xuất nước chấm Natriglutamate là muối của acid glutamic, nó là một

trong các acid amin cần thiết cho cơ thể con người

Công thức cấu tạo: HOOC – CH2 – CH2 – CH(NH2) – COONa

Là tinh thể màu trắng có vị umami, tan nhiều trong nước Việc sử dụng làm

tăng giá trị dinh dưỡng Tuỳ theo độ đạm mà cho hàm lượng bột ngọt khác nhau

Chẳng hạn như: 180N thì cần 35kg bột ngọt/1000L

100N thì cần 2,1kg bột ngọt/1000L

d Hương mazzi

Để tăng thêm mùi thơm đặc trưng cho sản phẩm Đây là một loại phụ gia

dạng lỏng, có màu nâu được BYT cho phép sử dụng Bên cạnh đó, trong quá trình

thuỷ phân cũng giải phóng các dẫn xuất làm cho sản phẩm có mùi vị riêng

2.4 Tổng quan về enzyme

2.4.1 Định nghĩa enzyme

Enzyme là những protein có khả năng xúc tác đặc hiệu cho các phản ứng hóa học xảy ra bên trong và bên ngoài cơ thể sinh vật Hay có thể nói enzyme là chất xúc tác sinh học

Bị kết tủa thuận nghịch bởi nhiệt độ không quá cao, muối trung tính có nồng độ vừa phải, một số dung môi hữu cơ như acetone, ethanol, isopropanol

Bị kết tủa hoàn toàn bởi nhiệt độ cao, acid hoặc kiềm đặc hoặc muối

2.4.3 Trung tâm hoạt động của enzyme

Trung tâm hoạt động(TTHĐ) của enzyme là bộ phận nhỏ của enzyme nhưng có nhiệm vụ liên kết với cơ chất và chuyển hóa cơ chất

Phản ứng enzyme: E + S → ES → EP → E + P

←–––––– S + Tất cả các enzyme đều hoạt động thông qua TTHĐ của enzyme Phần nằm ngoài TTHĐ có thể cắt bỏ mà không ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của

enzyme Phần này có tác dụng cố định cấu hình không gian của enzyme Khi làm biến tính TTHĐ của enzyme thì enzyme sẽ bị mất hoạt tính xúc tác

Đối với enzyme một thành phần, TTHĐ chứa các nhóm hoạt động nằm

ở mạch bên của các amino acid, thường là các aminoacid có khả năng phân ly thành các ion hoặc có cực, ví dụ nhóm –NH2 của Lysine, vòng imidizol của Histidine, nhóm –COOH của Aspartic acid và Glutamic acid Các nhóm trong TTHĐ sẽ liên kết với cơ chất bằng các liên kết yếu đảm bảo cơ chất có thể gắn vào TTHĐ để có thể phản ứng

Đối với enzyme hai thành phần, TTHĐ chứa các nhóm hoạt động của aminoacid và các nhóm hoạt động của coenzyme Tuy nhiên, chức năng xúc tác chủ yếu là do các nhóm hoạt động của coenzyme còn phần apoenzyme chỉ để đảm bảo tính đặc hiệu của enzyme

2.4.4 Cường lực xúc tác của enzyme

Một lượng nhỏ enzyme có khả năng chuyển hóa cho một lượng lớn cơ chất Tuy nhiên hoạt độ phân tử của enzyme cao hơn hẳn các chất xúc tác vô cơ

Có thể làm giảm năng lượng hoạt hóa cần thiết của một phản ứng hóa học,

và mức độ giảm là rất lớn so với các chất xúc tác bình thường Giải thích cho đặc tính này có thể lý giải là do enzyme xúc tác theo nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn cần năng lượng hoạt hóa ít, và tổng năng lượng hoạt hóa giảm so với các chất xúc tác khác

Làm cho phản ứng thuận nghịch mau đạt tới trạng thái cân bằng

Không tham gia tạo thành sản phẩm sau phản ứng mà chúng sẽ được giải phóng hoàn toàn

2.4.5 Các nhân tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của enzyme

a Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến hoạt tính xúc tác của enzyme Trong phạm

vi nhiệt độ thích hợp, khi nhiệt độ tăng thí hoạt tính xúc tác của enzyme cũng tăng từ 1,2 đến 8 lần Khi tăng đến nhiệt độ tới hạn thì hoạt tính xúc tác sẽ

giảm và nếu nhiệt độ tiếp tục tăng thì enzyme bị biến tính và mất hoạt tính xúc tác Thông thường đối với đa số enzyme bị biến tính hoàn toàn ở nhiệt độ lớn hơn hoặc bằng 70oC Khi nhiệt độ thấp hơn 0oC thì enzyme bị biến tính thuận nghịch và giảm hoạt tính xúc tác hoặc không thể hiện hoạt tính xúc tác

Mỗi enzyme có một nhiệt độ tối thích mà tại đó nó thể hiện hoạt tính xúc tác cao nhất Nhiệt độ tối thích này phụ thuộc vào loại enzyme, nguồn thu enzyme, pH

b Ảnh hưởng của pH

pH ảnh hưởng rất lớn đến hoạt tính xúc tác của enzyme pH ảnh hưởng đến trạng thái ion hóa của enzyme và cả cơ chất pH thích hợp cho enzyme hoạt động là giá trị pH mà tại đó enzyme và cơ chất tích điện trái dấu do đó mà kết hợp với nhau dễ dàng

Đại đa số enzyme thích hợp với pH từ 5 đến 9 pH thích hợp của mỗi loại enzyme còn phụ thuộc vào nguồn thu enzyme, bản chất của enzyme, và có thể thay đổi tùy thuộc nhiệt độ, cơ chất

c Ảnh hưởng của nồng độ enzyme

Nồng độ enzyme ảnh hưởng lớn đến phản ứng enzyme Khi cơ chất còn thừa, nếu nồng độ enzyme tăng thì vận tốc phản ứng enzyme tăng Khi hết cơ chất, nếu tăng nồng độ enzyme vận tốc phản ứng vẫn không tăng

d Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất

Khi nồng độ cơ chất giảm thì mức độ tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất giảm nên phản ứng enzyme cũng giảm

e Ảnh hưởng của chất hoạt hóa và chất ức chế

Chất hoạt hóa là chất khi thêm vào phản ứng enzyme sẽ làm tăng hoạt tính xúc tác của enzyme hoặc chuyển enzyme từ dạng không hoạt động sang dạng hoạt động Do vậy khi có mặt chất hoạt hóa vận tôc phản ứng enzyme tăng

Chất ức chế khi có mặt trong phản ứng enzyme sẽ làm giảm hoặc mất hoạt tính xúc tác của enzyme Thường là các ion kim loại nặng như Hg2+, Pb2+

2.4.6 Vài nét về enzyme thuỷ phân protein thực vật (HVP enzyme)

a Giới thiệu

Những Protein thực vật thường được sử dụng trong sự đa dạng những sản phẩm thực phẩm Tính hoạt động của những protein này trong nhiều thực phẩm và những quá trình chế biến khác được cải thiện đáng kể bởi thủy phân enzyme

Ví dụ như, sự đa dạng của thực phẩm thuỷ phân protein được tạo bởi flavourzym và cung cấp những thành phần gia vị không có vị đắng thường liên kết với những enzyme thuỷ phân khác Hơn nữa thuỷ phân bằng enzyme sẽ cho nhiều lợi ích và ưu điểm so với phương pháp thuỷ phân bằng acid

b Những lợi ích mà HVP enzyme đem lại:

 Tính đặc thù và sự kiểm soát lớn qua những đặc tính của sản phẩm thuỷ phân bằng enzyme trái ngược với sự phân cắt không đặc hiệu những hợp chất cao phân tử của quá trình thuỷ phân bằng acid

 Tính chất của sản phẩm thực phẩm tốt hơn vì mùi nhẹ và thuần khiết Trong quá trình thuỷ phân cũng có những phản ứng khác xảy ra như phản ứng Maillard…và tạo ra mùi hương đặc trưng, phù hợp với sản phẩm

 Giảm bớt hàm lượng muối trong các sản phẩm thuỷ phân (< 2%)

 Loại trừ những phản ứng không mong muốn tạo ra bởi sự thuỷ phân bằng acid (như acid Chlohydrid) sẽ phát sinh ra những chất có hại tiềm tàng như 3-MCPD (hợp chất gây ung thư với liều lượng thấp)

 Tạo ra những sản phẩm có giá trị hơn với những chức năng tốt hơn (ví dụ như khả năng kết hợp với nước) tạo được từ những thành phần vật chất nhỏ trong dung dịch

Bảng 2.13: Một số chế phẩm enzyme protease dùng trong sản xuất nước chấm

Flavourzyme 1000L vón cục sản phẩm 10 – 25 Protamex 1.5MG Tăng cường hoạt động của Flavourzyme 6 – 15 Alcalase 2.4 LFG Tăng cường hoạt động của Flavourzyme 4 – 10 Viscozyme L Tăng cưởng ảnh hưởng của protein 0.5 – 1.0

c Đặc tính và hoạt độ của một số enzyme thuỷ phân

 Alcalase ® 2.4 L FG

Đặc tính của sản phẩm:

– Loại enzyme: Protease

– Hoạt độ: 2.4AU/g Liều lượng enzyme sử dụng: 9.6 - 24AU/kg pro – Sản phẩm có màu nâu Tuy nhiên màu có thể thay đổi tùy từng lô Cường độ màu thì không phải là một chỉ tiêu để đánh giá độ hoạt động của enzyme

– Dạng vật lý: thể lỏng

– Chất ổn định: Glycerol

– Được sản xuất từ loại vi khuẩn Bacillus licheniformis

– Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm: Thể hiện trong bảng 2.1

Bảng 2.14 Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm Alcalase ® 2.4 L FG

– Nhiệt độ bảo quản: 0÷10oC

– Điều kiện bảo quản: bao gói bảo quản trong điều kiện khô ráo và tránh ánh sáng mặt trời thời gian bảo quản kéo dài hoặc điều kiện bảo

quản không thích hợp như nhiệt độ cao hoặc độ ẩm cao có thể làm giảm hoạt độ xúc tác của enzyme

Điều kiện hoạt động tối ưu của chế phẩm enzyme Alcalase ® 2.4 L FG: – pH: 6,5 - 8,5 Đối với môi trường bột đậu nành có pH gần trung tính nên khi thủy phân không cần điều chỉnh pH mà để pH tự nhiên

– Nhiệt độ: 55 - 70 oC

Enzyme này bất hoạt khi xử lý nhiệt ở 85oC trong vòng 10 - 15 phút

Đây là sản phẩm enzyme được FAO/WHO, JECFA và FCC công bố đạt tiêu chuẩn dùng cho thực phẩm Sản phẩm này đã được công bố chất lượng với BYT Việt Nam số 4580/2006/YT-CNTC

 Flavourzyme 1000L

Đây là chế phẩm enzyme của quá trình lên men chìm của Aspergillus

oryzae Là một phức gồm endo-proteases, exo-peptidase, amino-peptidase, carboxyl-peptidase và có cả hoạt tính amylase

Điều kiện hoạt động tối ưu:

Hoạt độ của chế phẩm enzyme được xác định: 1000 LAPU/g Một LAPU (Leucine Aminopeptidase Unit) là số lượng của enzyme để thủy phân 1µmol của L-leucine-p-nitroanilide trong 1 phút Flavourzyme có thể được dùng với lượng:

– 5 - 10 LAPU/g protein Đối với trường hợp thủy phân kéo dài, lượng sử dụng có thể là 10 - 50 LAPU/g protein

Đây là sản phẩm enzyme được FAO/WHO, JECFA và FCC công bố đạt tiêu chuẩn dùng cho thực phẩm Sản phẩm này đã được công bố chất lượng với BYT Việt Nam số 16536/2005/YT-CNTC

 Viscozyme L

Là một loại β-Glucanase complex, được sản xuất từ việc nuôi cấy

Aspergillus aculeatus, chứa các enzyme β-glucanase, xylanase, cellulase và hemicellulase Có tác dụng thủy phân các mạch β-glucan, xylan, hemicellulose, cellulose có trong lớp vỏ tế bào và thành tế bào

Viscozyme được sử dụng giúp tăng khả năng thâm nhập của các enzyme thủy phân protein, giúp giảm độ nhớt và tăng khả năng lọc bã

Điều kiện hoạt động tối ưu:

2.5.1 Giới thiệu chung

Nước chấm là tên gọi chung cho tất cả các loại gia vị có nồng độ muối hơi cao Tuy mang nhiều tên gọi khác nhau: xì dầu, tàu vị yểu, nước tương, nước chấm lên men, nước chấm hóa giải, nhưng tất cả đều được sản xuất từ hai phương pháp: lên men và hóa giải Ngoài vai trò tăng mùi vị thì nước chấm cũng cung cấp cho cơ thể một lượng đạm nhất định

Nước tương, xì dầu, tàu vị yểu là nhóm sản phẩm thủy phân từ protein thực vật Khi thủy phân đạm thực vật ta được sản phẩm gọi chung là HVP (hydrolyzed vegetable protein) HVP là phụ gia thực phẩm được sản xuất bằng phương pháp đạm thủy phân thực vật bằng acid hoặc phương pháp thủy phân đạm thực vật bằng enzyme HVP được sử dụng để tăng hương vị cho các sản phẩm như: gia vị, thực phẩm chế biến, súp, nước sốt, viên thịt

Nguyên liệu để sản xuất nước tương là các nguồn protein thực vật, có thể

từ hạt như: đậu nành, ngô, lúa mì Hay bánh khô dầu đậu nành, đậu phộng, gluten lúa mì, gluten bắp

Hiện nay ở Việt Nam, có các nguồn nguyên liệu như sau đang được sử dụng:

– Bã khô đậu nành trích ly của Argentina

– Bã khô đậu phộng trích ly của ấn Độ

– Bã khô đậu nành trích ly của Mỹ

2.5.2 Giá trị thực phẩm của nước tương:

Khi đánh giá chất lượng nước tương về phương diện hoá học, trước hết người ta chú ý đến lượng đạm toàn phần, vì đây chính là chất dinh dưỡng có giá trị nhất của nước tương tiếp theo cần xem xét lượng đạm amin Từ hai lượng đạm này suy ra tỷ lệ đạm amin/đạm toàn phần thì biết được mức độ thuỷ phân Protein trong nước tương, tỷ lệ càng cao càng tốt Trung bình tỷ lệ này trong nước tương lên men khoảng 50 – 60% Hàm lượng đạm amin cao làm giá trị mùi vị nước tương được nâng lên

2.5.3 Thành phần hoá học của nước tương

Chất lượng nước tương thay đổi tuỳ theo nguyên liệu, tỷ lệ phối chế, phương pháp chế biến… Trong nước chấm lên men còn chứa khá nhiều đường do tác dụng của men Amylase của mốc lên tinh bột Nước chấm còn chứa một lượng chất béo, một số Vitamin, muối ăn và các nguyên tố vi lượng khác Vì vậy, các loại nước chấm nếu được sản xuất theo đúng quy trình kỹ thuật và được bảo quản tốt sẽ

có màu sắc đẹp, hương vị thơm và có vị ngọt của đạm, đường

Bảng 2.15 Thành phần hoá học trung bình của nước tương

1,01 – 1,04 (g/ml)

a Acid amin

Trong nước tương có nhiều acid amin như: Arginin, Methionin, Tryptophan, Tyrosin, Valin, Serin, Lysine, Histidin, Alanin, a.Glutamic, Asparagin… Những acid amin này cùng với di, tri, tetra – peptide làm cho nước tương có vị ngọt của đạm Nước tương sản xuất theo phương pháp lên men hầu như giữ được tất cả các acid amin có trong đậu nành, còn nước tương sản xuất theo phương pháp hoá giải thì có tỷ lệ đạm amin/đạm toàn phần cao hơn trong nước tương lên men nên mùi vị ngon hơn Tuy nhiên trong nước tương hoá giải thì một số acid amin bị phân huỷ, trước hết là Tryptophan sau đó đến Lysine, Cystein, Arginin Nếu phân huỷ bằng acid quá độ thì một số acid amin bị phân huỷ thành các chất có mùi hôi như: Phenol, NH3, H2S…

b. Đường

Trong nước tương có các loại đường Glucose, Fructose, Maltose, Pentose, Dextrin Đường có vai trò quan trọng trong việc hình thành màu sắc nước tương

c Acid hữu cơ

Các acid hữu cơ có trong nước tương quan hệ mật thiết với nhau tạo nên hương vị đặc trưng của nước tương Trong đó acid Lactic chiếm hàm lượng nhiều nhất (khoảng 1,6%) Acid lactic tác dụng với nước tương tạo thành hợp chất Lactate, chẳng hạn như: Lactate phenol Ngoài ra còn có acid Acetic 0,2%, a.Sucinic 0,087 – 0,16%, a.Formic 0,05% Muối của các acid này tham gia tạo vị cho nước tương

d Chất màu

Màu của nước tương chủ yếu do đường kết hợp với acid amin tạo nên Màu của nước tương lên men được hình thành dần dần từ màu vàng đến màu nâu nhạt, cuối cùng là màu nâu đậm

Sự hình thành màu của nước tương phụ thuộc vào nồng độ đường, acid amin

và nhiệt độ Nếu tăng cường phản ứng giữa acid amin với đường thì không có lợi vì tạo ra Melanoid Đây là chất mà cơ thể khó hấp thụ và khi nồng độ của nó cao sẽ làm giảm hương vị của sản phẩm Mặt khác, quá trình hình thành sản phẩm màu này gây tổn thất lớn acid amin để hạn chế quá trình này, ta chọn nguyên liệu có hàm lượng đường thấp, tránh nâng cao nhiệt độ và kéo dài thời gian thuỷ phân

e Chất mùi

Mùi của nước tương là do tổng hợp của rất nhiều chất khác nhau tạo thành Mùi của nước tương có thể phân ra acid hữu cơ, rượu, Aldehyde, thành phần hương thơm có lưu huỳnh, phenol… Cụ thể là các hợp chất như Acetaldehyde, Propandehyde, Butaldehyde, Valeraldehyde, Alkyl mecaptan, Methylen mecaptan, isobutan adehyde, Dimelthyl capmetan, rượu Ethylic, a.Acetic, a.Petanoic, a.Propionic, a.Benzoic, Benzaldehyde…Có hương thơm ngũ cốc rang

2.5.4 Công nghệ sản xuất nước tương

Cơ sở của công nghệ sản xuất nước tương chính là sự thủy phân protein Bản chất của sự thủy phân protein là sự thủy phân liên kết peptid Do liên kết peptid là một liên kết mạnh nên đòi hỏi sự thủy phân xảy ra trong điều kiện

có xúc tác

Tác nhân xúc tác hóa học là acid hoặc kiềm, và tác nhân xúc tác sinh học

là nhóm enzyme thủy phân protein là protease

Trong chế biến, sự thủy phân protein được ứng dụng để thu nhận các sản phẩm thủy phân hoàn toàn hoặc thu nhận các sản phẩm thủy phân không hoàn toàn Các sản phẩm thủy phân chưa hoàn toàn hay có vị đắng Vị đắng liên quan tới các peptid chứa các aminoacid kỵ nước Sản phẩm thủy phân bị đắng chứng tỏ hiệu suất thủy phân thấp, chỉ đạt từ 4 – 40% Tuy nhiên vị đắng chỉ ảnh hưởng

đến tính chất cảm quan của sản phẩm mà không ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng của sản phẩm

Hiện nay, để sản xuất nước tương có 3 phương pháp công nghệ: Công nghệ vi sinh, Công nghệ hóa học, Công nghệ enzyme

a Cơ sở khoa học của các công nghệ sản xuất nước tương:

Để tối ưu hoá công nghệ chế biến thực phẩm, người ta sử dụng các chế phẩm enzyme như là một trong những biện pháp hữu hiệu Ứng dụng enzyme và chế phẩm enzyme vào công nghệ sản xuất nước tương là một trong những công nghệ mới và ngày càng đang được nghiên cứu và phát triển Cơ sở khoa học của nó là sử dụng các chế phẩm enzyme (là enzyme được thu nhận từ nguồn nào đó, chế phẩm ở dạng tinh khiết hay ở dạng bán tinh khiết hoặc chế phẩm thô như: Termamyl, Speczymes (chứa Amyloglucosidase), Protamex (chứa Protease vi khuẩn), Novozyme, Flavourzyme và các enzyme như Protease, Pepsin, Trypsin, Amylase, Lipase…thuỷ phân protein có trong nguyên liệu thành nước tương

Đối với phương pháp sản xuất nước tương lên men, cơ sở khoa học của nó là lợi dụng hệ men của vi sinh vật phát triển trên nguyên liệu giàu đạm nuôi chúng để rồi thuỷ phân Protein có trong nguyên liệu thành nước tương Do vậy, trong quá trình sản xuất phải nuôi mốc cho tốt để có nhiều men thuỷ phân triệt để protein có trong nguyên liệu, hạ giá thành sản phẩm

Đối với phương pháp sản xuất nước tương hoá giải, cơ sở khoa học của nó là dùng hoá chất để thuỷ phân Protein của nguyên liệu thành nước tương Do vậy trong quá trình thuỷ phân phải đảm bảo tốt các điều kiện nhiệt độ và thời gian để phản ứng tiến hành triệt để, nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng nguyên liệu và hạ giá thành sản phẩm

b Phản ứng thuỷ phân trong công nghiệp thực phẩm

Phản ứng thuỷ phân là phản ứng phân giải các chất có sự tham gia của nước Phản ứng thuỷ phân là phản ứng phổ biến và quan trọng trong công nghiệp thực phẩm Người ta đã ứng dụng phản ứng thuỷ phân để sản xuất ra hàng loạt sản phẩm mới có tính chất khác xa với tính chất của nguyên liệu ban đầu Ví dụ như: sản xuất

Glucose, mạch nha, tương, chao, nước chấm lên men… từ Protid của động vật và thực vật Những sản phẩm nước chấm này giúp ta ăn ngon miệng, dễ tiêu hoá, là một gia vị cổ truyền không thể thiếu được trong bữa ăn của người Việt Nam và các nước Châu Á Như vậy, sau phản ứng thuỷ phân tính chất cảm quan, dinh dưỡng của thực phẩm có thể tăng lên, trong đa số trường hợp phản ứng thuỷ phân có lợi Tuy nhiên trong một số trường hợp phản ứng thuỷ phân cũng gây sự hư hỏng thực phẩm khi bảo quản Ví dụ trong bảo quản thịt, cá, trứng, dầu mỡ…

Phản ứng thuỷ phân thường là phản ứng mở đầu cho hàng loạt các phản ứng khác tiếp diễn Ví dụ như Protid sau khi thuỷ phân thành acid amin, sau đó acid amin bị phân giải sâu xa hơn như Dezamin hoá, decarboxyl hoá… Cuối cùng tạo ra những sản phẩm có hại về mặt cảm quan và dinh dưỡng cho thực phẩm Polysaccharide sau khi thuỷ phân tạo monosaccharide (monose), các monose tiếp tục bị oxy hoá sâu xa hơn tạo một loại sản phẩm trung gian và sản phẩm cuối cùng

là CO2 và H2O Lipid bị thuỷ phân tạo acid béo và Glyxerin, acid béo tiếp tục bị oxy hoá tạo sản phẩm có mùi vị khó chịu (sự ôi của chất béo)…

Ngày nay, phản ứng thuỷ phân ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất, đặc biệt là công nghiệp thực phẩm Trong công nghiệp thực phẩm, thông thường tác nhân thuỷ phân có thể là acid, kiềm hay enzyme, trong đó được sử dụng rộng rãi và hiệu quả là enzyme thuỷ phân từ vi sinh vật Nhóm ennzyme thuỷ phân gọi tên chung là Hyrolase

Phương trình tổng quát phản ứng thuỷ phân: R1R2 + H2O → R1OH + R2H Hyrolase được chia thành bốn nhóm tuỳ theo bản chất, cơ chất nó tác dụng – Esterase, Glucosidase, Peptidase và Amidase

Ứng với bốn phương trình phản ứng sau:

1) R1-COO-R2 + H2O –––––> R1-COOH + R2-OH

Các ester Esterase

2) R-O-R3 + H2O –––––> R-OH + R3-OH

Glucid, Peptid Glucosidase

3) R4-CO-NH-R5 + H2O –––––> R4-COOH + R5-NH2

Protid, Peptid Peptidase

4) R-CO-NH2 + H2O –––––> R-COO-NH4

Amid Amidase

 Phản ứng thuỷ phân với công nghệ sản xuất nước chấm và các sản phẩm

thuỷ phân Protid:

Nước chấm lên men, nước mắm, tương, chao, và các dạng nước chấm khác

là thực phẩm đặc biệt, có tính chất dân tộc cổ truyền của nhân dân ta và các vùng Châu Á Nước chấm vừa là thực phẩm giàu chất dinh dưỡng vì chứa các acid amin vừa có tính chất gia vị vì giúp ăn ngon miệng Nước chấm không những rất cần thiết trong chế biến thực phẩm công nghiệp mà cũng cần thiết trong chế biến thực phẩm gia đình Về cơ sở sinh hoá, tất cả các loại nước chấm đều là sản phẩm thuỷ phân nguyên liệu giàu Protid từ động vật hay thực vật, dưới tác dụng của acid hay base mạnh, hoặc enzyme Do vậy thành phần chính của nước chấm là acid amin, muối ăn, nước và một ít peptid trọng lượng phân tử nhỏ Đó là sản phẩm cung cấp chất đạm cho cơ thể

Phương trình tổng quát thuỷ phân protid như sau:

R1/\/\/\/\/\/\/\/\/\ CO-NH /\/\/\/\/\/\ CO-NH./\/\/\R2 –––––> R1-CH-COOH + Xúc tác (H2O) NH2

+ R1-CH-COOH + …

NH2Hỗn hợp các acid amin Nguyên liệu sản xuất nước chấm rất phong phú và đa dạng Từ động vật như: xương, móng, sừng lông, phủ tạng… Từ thực vật như: đậu nành, đậu phộng…

Tác nhân xúc tác là hoá chất như HCl, H2SO4, NaOH…hoặc enzyme protease từ thực vật, động vật hay vi sinh vật Đặc biệt ngày nay, người ta sử dụng enzyme vi sinh vật, nuôi cấy trên môi trường rồi đưa vào nguyên liệu, hoặc tận dụng enzyme của hệ vi sinh vật có sẵn trong nguyên liệu như sản xuất nước mắm

Tuỳ theo tác nhân dùng cho thuỷ phân ta chia ra:

– Nước chấm hoá giải (dùng hoá chất để thuỷ phân)

– Nước chấm lên men (dùng enzyme VSV hoặc chế phẩm enzyme) Với nguyên liệu động vật người ta dùng phương pháp hoá giải còn nguyên liệu thực vật thì thường dùng phương pháp lên men (dùng enzyme) Phương pháp lên men sử dụng enzyme có nhược điểm là thuỷ phân không triệt để Do vậy, người

ta hay phối hợp thuỷ phân bằng hoá chất trước sau đó đến enzyme (hay ngược lại) thì hiệu suất thuỷ phân cao và tận dụng được một số tính chất ưu việt của việc sử dụng enzyme vi sinh vật

 Thuỷ phân bằng phương pháp hoá học (HCl)

Cơ sở hoá sinh của phương pháp này là thuỷ phân protein thực vật hay động vật thành acid amin dưới tác nhân xúc tác là acid mạnh (HCl, H2SO4) hay kiềm mạnh (NaOH) Sau quá trình thuỷ phân, người ta tiến hành trung hoà dung dịch bằng kiềm (hay acid) tuỳ thuộc vào tác nhân xúc tác là acid hay kiềm để đưa pH về 6,5 - 7 Bổ sung NaCl đạt 23 - 25%

Ưu điểm:

– Thời gian và quy trình sản xuất được rút ngắn hơn

– Hiệu suất thuỷ phân cao, giàu acid amin, hương vị thơm ngon

Nhược điểm:

– Độc hại với công nhân sản xuất, do sử dụng acid mạnh, kiềm mạnh,

áp suất cao, nhiệt độ cao…

– Phá huỷ một số acid amin trong quá trình thuỷ phân như Lysin, Arginin, Cistein, Tryptophan…

Để khắc phục những nhược điểm và tận dụng những ưu điểm của hai phương pháp trên, hiện nay người ta sử dụng phương pháp phối hợp: enzyme và hoá chất (phương pháp enzyme và hoá giải phối hợp)

 Thuỷ phân bằng phương pháp lên men:

Phương pháp lên men trong sản xuất nước chấm sử dụng phản ứng thuỷ

phân protein nhờ xúc tác enzyme vi sinh vật Enzyme này có thể tạo ra bằng cách nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường riêng rồi đưa vào nguyên liệu giàu đạm hoặc tận dụng enzyme có sẵn trong nguyên liệu ban đầu Dưới tác dụng enzyme vi sinh vật, thành phần nước chấm thu được chủ yếu là acid amin, pepton, peptid trọng lượng phân tử nhỏ, dễ đồng hoá hấp thu cho người, lượng NaCl cho vào đạt 25%

Ưu điểm:

– Thiết bị đơn giản, dễ chế tạo, giá thiết bị không cao, phù hợp với điều kiện sản xuất ở địa phương, vốn đầu tư ban đầu không lớn, không cần sử dụng thiết bị chịu acid, chịu kiềm, chịu áp suất và nhiệt độ cao…

– Không độc hại với công nhân sản xuất và môi trường

– Điều kiện sản xuất nhẹ nhàng, ôn hoà như: nhiệt độ không quá cao từ

30 - 450C, pH trung tính hay acid yếu, kiềm yếu, áp suất thường

– Không tổn hao acid amin trong quá trình sản xuất

Nhược điểm:

– Hiệu suất thuỷ phân không cao

– Thời gian và quy trình sản xuất kéo dài hơn phương pháp hoá giải, cần thêm công đoạn nuôi mốc giống cho thuỷ phân

 Thuỷ phân bằng enzyme

Cần lưu ý đến các điều kiện sử dụng và đặc tính của chế phẩm enzyme như: – pH của môi trường phản ứng phải tương ứng với pHopt của enzyme – Nhiệt độ liên quan đến hoạt lực của enzyme

– Nếu thời gian tác dụng của enzyme nhanh, sau phản ứng phải nhanh chóng bị vô hoạt hoá Nếu thời gian tác dụng lâu nên sử dụng enzyme có độ bền hoạt lực cao

– Lưu ý các chất hoạt hoá hay kiềm hãm enzyme trong môi trường

Điều kiện ứng dụng enzyme:

Nguồn cung cấp enzyme phải thường xuyên và ổn định nếu việc sử dụng enzyme làm thay đổi lớn tới công nghệ sản xuất

Nên lấy tỷ lệ giàu giá trị và chất lượng enzyme làm tiêu chuẩn xem xét trong việc lựa chọn nhà cung cấp

Bảng 2.16 So sánh các công nghệ sản xuất nước tương

Công nghệ công nghệ Đặc điểm Tính chất sản phẩm Ưu điểm Nhược điểm

Axít

Tác nhân thuỷ phân là HCl đặc

Không an toàn do chứa 3-MCPD

Chi phí hoá chất rẻ

Thời gian ngắn

Tiêu hao năng lượng,

ăn mòn

Ô nhiễm môi trường Hoá học

Kiềm

Tác nhân thuỷ phân là NaOH đặc

Giảm dinh dưỡng sản phẩm

Chi phí hoá chất rẻ

Thời gian ngắn

Tiêu hao năng lượng,

ăn mòn thiết

bị

Vi sinh

Tác nhân thuỷ phân là

vi sinh vật

An toàn Ít tiêu hao

năng lượng

Diện tích nhà xưởng lớn

Thời gian kéo dài

Enzyme

Tác nhân thuỷ phân là enzym

An toàn

Mùi vị có thể điều chỉnh

Giảm 80%

chi phí năng lượng

Thời gian ngắn

Sử dụng nhiều loại enzym Chi phí cao Hiệu suất tối

đa 70%

Enzyme

Enzyme

kết hợp axít

Tác nhân thuỷ phân chủ yếu là enzym

An toàn Mùi vị không khác biệt truyền thống

Giảm 70%

chi phí năng lượng

Thuỷ phân trên 85%

protein

Chi phí enzym cao hơn hoá chất

(Nguồn: TS Trần Bích Lam)

c Quy trình sản xuất tổng quát và những biến đổi của nguyên liệu

giúp cho các thành phần dinh dưỡng được xuất hiện ra ngoài Giai đoạn hấp chín sẽ đều và nhanh chóng Công đoạn hấp chín làm cho tinh bột trong hạt

bị biến tính, từ đó chúng dễ bị phân cắt → enzyme thuỷ phân sẽ tiếp xúc dễ dàng với cơ chất để thực hiện việc phân giải thành phần dinh dưỡng

– Bên cạnh đó, các enzyme có trong nguyên liệu cũng được giải phóng

và chúng sẽ tác động lên các thành phần cơ chất, trong đó đáng chú ý là enzyme Urease thuỷ phân ure tạo thành NH3 gây mùi khó chịu và enzyme lypoxygenase sẽ oxy hoá các thành phần chất béo để tạo ra acid béo, đây là yếu tố làm cho khối nguyên liệu dễ dàng bị hư hỏng

– Ngoài ra cũng cần để ý tới các thành phần gây ức chế, làm không tiêu hoá…Nói chung khi hạt đậu nành được nghiền nhỏ có rất nhiều các thành phần được sinh ra và chúng tác động tạo thành những sản phẩm không mong muốn vì vậy quá trình này cần thực hiện nhanh rồi đưa vào hấp chín (gia nhiệt) để làm mất hoạt tính của chúng

2) Thuỷ phân:

Mục đích và cách thực hiện:

– Đây là công đoạn chủ yếu của quá trình sản xuất nước tương Quá trình này nhằm khai thác và trích ly các chất dinh dưỡng có trong nguyên liệu Chiết rút các chất dinh dưỡng hoà tan và biến đổi các chất không hoà tan thành các chất hoà tan nhằm thu được hàm lượng acid amin cao nhất từ việc chuyển hoá protein của nguyên liệu

– Khối nguyên liệu (dạng sệt) được cho vào bồn thuỷ phân Sau đó cho tác nhân thuỷ phân (HCl, enzyme VSV hoặc chế phẩm enzyme) vào bồn rồi vận hành thiết bị để tiến hành thuỷ phân Quá trình này phải kiểm soát nhiệt

độ, áp suất thuỷ phân đồng thời phải luôn theo dõi quá trình thực hiện

Biến đổi:

– Hỗn hợp nguyên liệu ban đầu bị biến đổi rất nhiều trong suốt quá trình này như: thể tích tăng, độ nhớt giảm, nồng độ chất khô tăng và tỷ trọng giảm – Protein của nguyên liệu sẽ bị các tác nhân thuỷ phân chia cắt thành