Đề tài ỨNG DỤNG CỦA HỆ PROTEASE

Đề tài ỨNG DỤNG CỦA HỆ PROTEASE Enzyme là thành phần không thể thiếu trong mọi tế bào. Chúng đóng vai trò quyết định trong mọi...

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁN CÔNG TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH

   

GVHD: ThS NGUYỄN THỊ THU SANG

SVTH: LÊ HUY KỸ

DƯƠNG KIM LINH PHẠM HOÀNG MINH

NGUYỄN THANH NGA

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 5 NĂM 2006

MỤC LỤC 2

LỜI NÓI ĐẦU 3

Phần A: PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT MỘT SỐ ENZYME THUỘC HỆ PROTEASE I Phân loại hệ Protease 5

II Tính chất một số enzyme thuộc hệ Protease 6

Phần B: ỨNG DỤNG CỦA HỆ PROTEASE I TRONG SẢN XUẤT PHOMAI 8 I.1 Giới thiệu chung 8

I.2 Thành phần và nguyên liệu 8

I.3 Quy trình sản xuất 9

I.4 Rennin trong sản xuất Phomai 10

I.5 Biến hình κ-casein 12

I.5.1 Cấu tạo và đặc tính của κ-casein 12 I.5.2 Cấu trúc của Micelle 14 I.6 Quá trình đông tụ 15

I.7 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình đông tụ 18

III SẢN XUẤT NƯỚC MẮM TỪ THUỶ SẢN 19 III.1 Giới thiệu chung 19

III.2 Nguyên liệu 20

III.3 Quy trình công nghệ và vai trò của enzyme protease 20

III.3.1 Quá trình chuyển hoá Protein thành các acide amin 20 III.3.2 Quá trình tạo hương thơm 21 III.3.1.1 Công nghệ sản xuất nước mắm dài ngày III.3.1.2 Công nghệ sản xuất nước mắm ngắn ngày III.4 Thành phần hoá học của nước mắm 26

IV SẢN XUẤT CHẤT TẨY RỬA 28 IV.1 Giới thiệu chung 28

IV.2 Sử dụng enzyme protease để tẩy sạch protein 28

V BIẾN HÌNH COLLAGEN VÀ LÀM MỀM THỊT 29 V.1 Giới thiệu chung 29

V.2 Một số tính chất của thịt sau giết mổ 30

V.3 Các phương pháp làm tăng độ mềm của thịt 30

V.4 Làm mềm thịt bằng phương pháp sử dụng chế phẩm enzyme 31

VI.1 Giới thiệu chung 32

VI.2 Điều kiện thuỷ phân 32

VI.3 Tính chất, chức năng của sản phẩm thuỷ phân gluten 33

VI.3.1 Khả năng cải thiện chất lưu biến của bột nhào

VI.3.2 Tính tan của sản phẩm thuỷ phân gluten

VI.3.3 Sản phẩm thuỷ phân gluten có tính tạo bọt

VI.4 Vai trò của protease trong quá trình sản xuất bánh mì 35

VI.5 Thị trưởng protease 35

VII.1 Giới thiệu chung 36

VII.2 Thành phần da động vật 36

VII.3 Enzyme trong chế biến da động vật 38

VIII.1 Giới thiệu chung 39

VIII.2 Vai trò của protease 40

IX.1 Giới thiệu chung 41

IX.2 Vai trò của protease 41

LỜI NÓI ĐẦU

Enzyme là thành phần không thể thiếu trong mọi tế bào Chúng đóng vai trò quyết định trong mọi chuyển hoá vật chất trong tế bào và quyết định mối quan hệ giữa

cơ thể sống và môi trường sống Chính vì vậy mà từ khi phát hiện ra enzyme và biết được khả năng chuyển hoá của nó, con người đã nhanh chóng ứng dụng enzyme vào trong công nghiệp Số lượng enzyme phát hiện ngày càng nhiều và khả năng ứng dụng enzyme vào sản xuất công nghiệp ngày càng tăng

Trong số đó các enzyme thuộc nhóm protease hiện đang được ứng dụng nhiều nhất trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: chất tẩy rửa, thuộc da, phômai, làm mềm thịt, nước chấm,…

Seminar của nhóm gồm có hai phần:

Phần A: Giới thiệu một số cách phân loại và tính chất của một số enzyme thuộc hệ protease

Phần B: Gồm một số ứng dụng của các enzyme thuộc hệ protease Trong phần này, nhóm sẽ giới thiệu công nghệ sản xuất một số sản phẩm có sự tham gia của enzyme thuộc hệ protease Đặc biệt là vai trò và ứng dụng của enzyme protease trong các quá trình sản xuất

Trong quá trình thực hiện, do là lần làm đầu tiên nên không tránh khỏi những sai sót Nhóm mong nhận được ý kiến đóng góp của cô và các bạn về nội dung đề tài để nhóm ngày càng hoàn thiện hơn

NhómSV KLMN

Phần A

PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT MỘT SỐ ENZYME

THUỘC HỆ PROTEASE

I Phân loại:

Protease là enzyme thuỷ phân các liên kết peptide bên trong protein Hệ Protease được chia ra một số loại dựa vào những đặc điểm của chúng cũng như cấu tạo trung tâm hoạt động của enzyme

Phân loại Protease :

Dựa vào tính đặc hiệu với cơ chất , người ta chia protease làm 2 nhóm:

- Exopeptidase :thủy phân liên kết peptide ở đầu tận cùng của mạch, giải phóng acide amin đầu –NH+ hay –COO-

+ Aminopeptidase :thủy phân liên kết peptide ở đầu N

+ Carboxypeptidase (thủy phân liên kết peptide ở đầu C)

+ Dipeptidase :thủy phân liên kết peptide của các dipeptide

- Endopeptidase :Thủy phân các liên kết peptide bên trong nội mạch của chuỗi polypeptide

- Protease-serin (OH): Trypsin, chymotrypsin, alastase, subtilisin…

- Protease-thiol (SH): Papain, bromelin, ficine,…

- Protease-acide (COOH): Pepsin, rennin,…trong trung tâm hoạt động có chứa asparagyl hay glutamyl

- Protease-kim loại: collagenase,…

Dựa vào pH hoạt động có thể chia làm 3 loại:

- Protease acide: Pepsin, rennin,…

- Protease bazơ: Chymotrypsin, trypsin, elastase, colagenase, subtilisin,…

- Protease trung tính: Papain, bromelin,…

Dựa vào nguồn thu nhận enzyme có thể chia ra làm 3 loại:

- Protease động vật: Trypsin, chymotrypsin, pepsin, rennin,…

- Protease thực vật: Papain, bromelin, ficine,…

- Protease vi sinh vật: colagenase, protease acide, protease bazơ, protease trung tính,…

Dựa vào sự phân bố enzyme có thể chia enzyme làm 2 loại:

- Protease nội bào(endoprotease): Catepsin,…

- Protease ngoại bào(exoprotease): Pepsin, chymotrypsin,…

II Tính chất của một số enzyme thuộc hệ protease:

II.1 Pepsin(EC.3.4.4.1):

Pepsin được thu nhận từ màng nhầy dạ con của heo con và bê Pepsin thường được sử dụng với Rennin trong sản xuất phomai, làm mềm thịt và làm thuốc tiêu hoá Hỗn hợp này hoạt động mạnh ở pH 2-4 và nhiệt độ khoảng 500C

II.2 Rennin(EC.3.4.4.3):

Rennin thường được sản xuất từ bao tử của bê, cừu Đây là enzyme có hoạt tính đặc biệt cao Hoạt động mạnh ở pH=3,7 Điểm đẳng điện pI=4,5 Người ta thường phối trộn với pepsin theo tỷ lệ 1:1 dùng trong công nghiệp chế biến sữa

II.3 Papain(EC.3.4.22.2):

Thu nhận bằng cách sấy khô mủ cây đu đủ carica papaya Papain được ứng dụng trong sản xuất bánh, sản xuất bia, trong công nghiệp chế biến thịt, trong y học để làm lành các vết thương ngoài da

Papain thô có hoạt lực 400-600mUI/g, papain tinh khiết có hoạt lực 100.000mUI/g Papain hoạt động ở khoảng pH rất rộng (pH 4,5-10) PH tối ưu là 7-8, nhiệt độ tối ưu là 55-600C

II.4 Bromelin(EC.3.4.22.5):

Bromelin được sản xuất từ vỏ và chồi của quả thơm Chế phẩm thương mại có hoạt lực 5.000-10.000UI/g nhưng không ổn định bằng papain

II.5 Ficine(EC.3.4.22.3):

Ficine được thu nhận từ nhựa cây sung Ficine ứng dụng nhiều trong công nghiệp chế biến sữa

II.6 Trypsin(EC.3.4.21.4):

Trypsin có trong dịch tuỵ của người và động vật Trypsin hoạt động trong môi trường kiềm PH tối ưu là 8, pH thích hợp là 7,8-9,5 Nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của trypsin là 30-400C

II.7 Chymotrypsin(EC.3.4.21.1):

Chymotrypsin là prtotease được tiết ra từ tuyến tuỵ Đây là protease kiềm tính quan trọng sau trypsin Chymotrypsin hoạt động ở pH 7-9, điểm đẳng điện pI=5,4

Phần B

ỨNG DỤNG CỦA HỆ PROTEASE

I TRONG SẢN XUẤT PHÔ MAI :

I.1 Giới thiệu chung :

Phô mai là một sản phẩm rất giàu dinh dưỡng được chế biến từ sữa Hiện nay trên thế giới có hàng trăm loại phô mai Các loại phô mai khác nhau về cấu trúc, mùi vị, màu sắc và các chỉ tiêu hoá sinh Quy trình công nghệ cũng rất khác nhau nhưng vẫn dựa trên nguyên tắc chính đó là đông tụ casein có trong sữa, sau đó tách khối đông tụ thu được để chế biến tiếp thành phô mai

I.2 Thành phần và nguyên liệu:

Bảng 1: Thành phần hoá học sữa của một số động vật và người Động vật Protein tổng Casein Chất béo Carbonhydrat Khoáng

2,8 2,7 4,9 1,3 0,5

3,9 4,1 7,9 1,7 3,8

4,8 4,7 4,5 6,2 7,0

0,8 0,8 0,8 0,5 0,2

Trong số đó các hợp chất chứa nitơ trong sữa bò là rất quan trọng:

Hình1: Các hợp chất chứa nitơ trong sữa bò

Protein(95%) Các hợp chất chứa nitơ phi protein(5%)

Acide amin tự do Nucleotide Casein(75-85%) Protein hoà tan(15-25%) Ure

αS-casein β-lactoglobulin Acide uric

Nguyên liệu trong sản xuất Phô mai là sữa bò, sữa dê hoặc sữa cừu dưới dạng sữa tươi, sữa đã tách một phần chất béo hoặc sữa gầy Ngoài các chỉ tiêu vi sinh như khả năng sinh bào tử, khả năng chịu lạnh,…Người ta còn đặc biệt quan tâm tới hàm lượng protein- casein, sữa nguyên liệu có hàm lượng casein càng cao thì hiệu suất thu hồi Phô mai trong sản xuất sẽ cao

Bảng 2: Một số loại phô mai phổ biến :

Cottage , bakers và Neufchatel Anh ,Mỹ

I.3 Quy trình sản xuất:

Hình2: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất phô mai Blanc

Phô maiBlanc

Khuấy trộn

Huyết thanh sữa

Tách huyết thanh sữa

Lênmen

Giống vi

khuẩn lactic

Thanh trùng Chuẩn hoá Sữa tươi

Cấy giống

I.4 Rennin trong sản xuất Phô mai:

Vai trò chủ yếu của protease trong sản xuất Phô mai là đông tụ casein Quá trình đông tụ diễn ra như sau:

I.4.1 Giới thiệu chung:

- Đông tụ casein trong sữa là quá trình chuyển casein từ trạng thái keo với cấu trúc sol sang trạng thái đông với cấu trúc gel Đây là một trong những quá trình quan trọng của sản xuất phô mai

- Để tiến hành đông tụ casein trong sữa, người ta thường sử dụng một trong hai phương pháp sau:

+Chỉnh giá trị pH sữa về điểm đẳng điện của casein: Phương pháp này dùng trong sản xuất mộ số loại phô mai như Cottage, Quarg,…

+Sử dụng enzyme đông tụ sữa: Chúng đuợc thu nhận và tinh sạch từ nhiều nguồn gốc, được thương mại hoá với nhiều tên gọi khác nhau

Bảng3: Một số enzyme đông tụ sữa sử dụng trong sản xuất Phô mai

Động vật Dạ dày bê

Dạ dày cừu Dạ dày dê Dạ dày heo

Rennin A và B, Pepsin và gastriscin Rennin, pepsin

Rennin, pepsin Pepsin A, B và gastriscin Thực vật Cynara Cyprosin 1 ,2 , 3 hoặc cardosin A,B

Vi sinh vật Rhizomucor miehei

Rhizomucor pusillus Cryphonectria parasitica

Aspartic protease Aspartic protease Aspartic protease

Vi sinh vật

chuyển gen

Rennin từ bê

Aspergillus niger Kluyveromyces latis Rennin B Rennin B

Rennin(hay còn gọi là: men đông tụ sữa, labenzim, chymiase, chymosin, rennase: Là enzyme được tách chiết từ ngăn thứ tư của dạ dày bê Thông thường ở ngăn thứ tư của dạ dày bê hàm lượng Rennin chiếm đếm 80-90% và pepsin chỉ chiếm khoảng 10-20% Khi bê trưởng thành thì tỷ lệ thành phần enzyme trong ngăn thứ tư của dạ dày có sự thay đổi, hàm lượng pepsin chiếm tới 80-90% Rennin là enzyme có hoạt tính đông tụ sữa rất cao

Tuỳ loại phômai mà lượng enzyme rennin cho vào có khác nhau Ví dụ như trong quá trình sản xuất phômai Blanc thì với hoạt tính đông tụ sữa 1:10.000, lượng chế phẩm rennin cần sử dụng trung bình 5-10g/100kg sữa, rennin được hoà tan với nước theo tỷ lệ 1:10 rồi cho vào bồn đông tụ Nhưng với quy trình sản xuất phômai Bleu des Causses thì với hoạt tính đông tụ 1:10.000, hàm lượng rennin sử dụng là 25-35ml cho

100 lít sữa nguyên liệu

Rennin chiết tách từ ngăn thứ tư của dạ dày bê tồn tại dưới hai dạng A và B:

-Vị trí acide amin thứ 244 trong mạch

Protein là aspartic

-Kém bền, dễ bị phân huỷ thành

Rennin C ở pH thấp

-Hoạt tính riêng cao hơn: 290 đơn vị

(IMCU-International Milk Clotting Unit)

Pepsin A, B: Pepsin A tìm thấy trong hệ tiêu hoá của động vật có vú, Pepsin B tìm thấy trong dạ dày heo với hàm lượng khá thấp Nhìn chung khả năng đông tụ của pepsin kém

gastiscin: là enzyme thuộc nhóm aspartic protease và còn được gọi là pepsin B, C, I,

II, III, 6 hoặc 7

Tóm lại các chế phẩm enzyme gây đông tụ casein trong sữa rất đa dạng Trong công nghệ sản xuất phô mai hiện nay, nhóm enzyme được tách chiết từ nguuồn động vật chiếm tỷ lệ sử dụng cao nhất Tuy nhiên người ta dự đoán rằng chế phẩm Rennin sản xuất bằng phương pháp lên men sẽ được sử dụng phổ biến trong tương lai không xa

I.5 Biến hình κκκκ-casein(κκκκ :kappa):

*Trước khi đi vào quá trình đông tụ casein, chúng ta sẽ tìm hiểu cấu tạo, vai trò cùng những tính chất cấu tạo của κ-casein

I.5.1.Cấu tạo và đặc tính của κ-casein:

Phân tử κ-casein do 196 acide amin tạo nên, có khối lượng phân tử 19007 dalton Chuỗi polypeptide cuảa κ-casein gồm năm vùng với cấu trúc xoắn α (23%), bảy vùng với cấu trúc lá xếp β (31%) và 10 vùng với cấu trúc vòng cung β (24%), Phân tử κ-casein có tính lưỡng cực –một đầu kỵ nước, một đầu háo nước:

-Đầu cuối C (đầu caseinoglucopeptide) hay (caseinomacropeptide) có mạch giãn, không chứa acide amin mạch vòng, giàu acide amin alcol và tất cả các gốc glucide

đều được dính ở đây Đầu này thường bị ion hoá tạo ra một anion tích điện âm lớn 8,8 với κA-casein,-7,8 với κB-casein, pH=6,6), do đó rất háo nước và là phần bảo vệ cho các micelle bền vững

( Đầu cuối N (paracasein κ ) 1-105 với cấu trúc rất có trật tự, là một cation kỵ nước Hai vùng lá xếp β ở vị trí 22-32 và 40-56 tạo thành cấu trúc đối song song Vùng lá xếp 73-80 rất kỵ nước, đứng biệt lập với các vòng cung β (58-61, 69-72, 85-88) và các vùng vô trật tự, do đó rất dễ dàng thamgia vào cấu trúc micelle

-Vùng nhạy cảm với Rennin 109), mặc dù có cấu trúc trật tự nhưng lại được vây quanh bởi các vùng rất “chùng”(vòng cung β ) nên enzyme Rennin có thể tiếp cận và xen vào một cách dễ dàng bề mặt của phân tử

(102 Khác với các Casein αS và casein

β, κ - casein có mức độ phosphoryl hoá thấp nhất, chỉ chứa duy nhất một gốc phosphat ở Ser 149, do đó độ hoà tan của nó không bị ảnh hưởng khi có mặt Ca2+

-Do cấu trúc lưỡng cực nên κ - casein có khuynh hướng tạo ra các micelle giống khuynh hướng của các chất tẩy rửa Cấu trúc của các micelle κ - casein lại rất “chùng” nên có thể vùi được các casein khác vào lòng của mình

-Trong các Casein α, β, γ và κ thì

κ - casein là cơ chất chính của Rennin So với các casein khác, thì

κ - casein có đặc điểm chứa nhiều glucide (5%) nhưng lại rất ít nhóm phosphate (chỉ có một nhóm phosphate ở serin-149) do đó nó rất háo nước và rất bền khi có mặt ion calcium Thêm vào đó κ - casein thường phân bố ở mặt ngoài của mỗi micelle, tạo nên một lớp vỏ bảo vệ cho micelle không bị kết tụ khi có ion calcium Vậy quá trình đông tụ casein của sữa dưới tác dụng của rennin thực chất là quá trình thuỷ phân hạn

Rennin

chế κ - casein, vỏ háo nước bị phá huỷ do đó các ion calcium dễ dàng tiếp cận với các casein α, β và paracasein κ và làm cho chúng tạo gel

I.5.2 Cấu trúc cuả Micelle:

Micelle cấu tạo từ các tiểu micelle Mỗi micelle có 400-500 tiểu micelle hợp

thành Tiểu micelle có dạng hình cầu, đường kính dao động từ 10-15nm, bao gồm khoảng 10 phân tử casein kết hợp lại với nhau Các αS và β-casein nằm tập trung tại tâm tiểu micelle tạo nên vùng ưa béo, còn các phân tử κ-casein được phân bố ở vùng biên tiểu micelle Phân tử κ-casein có hai đầu: đầu ưa béo sẽ tương tác với αS và β-casein ở vùng tâm tiểu micelle, đầu ưa nước sẽ hướng ra ngoài vùng biên micelle Mỗi tiểu micelle có phân tử lượng trung bình khoảng 250.000Dalton Trong cấu trúc micelle, các tiểu micelle liên kết với nhau nhờ muối phosphate calcium và sự tương tác giữa các gốc kỵ nước

Theo Schmidt, các micelle được tạo nên theo những cách như sau:

-Các siêu micelle được tạo nên do phức hợp giữa các αS cũng như của β, có đường kính khoảng 20 nm, trong đó các đầu kỵ nước thì được xắp xếp lại ở trong lòng còn các nhóm háo nước của các casein và κ - casein thì bao phủ ở bề mặt

-Các siêu micelle này sẽ tự liên hợp lại thành các micelle nhờ canxi phosphate (ở trạng thái keo dưới dạng apatit) phân tán rất mịn, liên kết với các casein αS, β qua các nhóm phosphate đính trên chuỗi của chúng Các siêu micelle nghèo κ - casein thì mằn

ở bên trong micelle và micelle sẽ ngừng lớn thêm khi toàn bộ mặt ngoài được bao phủ bởi κ - casein Như vậy κ - casein nằm bên ngoài là cần thiết cho micelle bởi lẽ đoạn caseinoglucopeptide (từ acide amin 86-169) của đầu C rất háo nước, có khả năng tạo

ra một chùm nhánh tự do, rất mềm dẻo, dày khoảng 7nm nổi trên lactoserum

- κ - casein có vai trò bảo vệ micelle Do κ - casein chứa ít phosphate nhưng lại giàu glucide nên rất háo nước và làm bền được micelle Hàm lượng κ - casein càng lớn, kích thước micelle càng nhỏ thì micelle càng bền

I.6 Quá trình đông tụ Casein:

I.6.1 Giai đoạn 1:

Casein trong sữa tồn tại dưới dạng micelle Chúng có điểm đẳng điện pI=4,6 Trong sữa các phân tử κ - casein giữ vai trò quan trọng trong việc ổn định cấu trúc micelle của sữa Đầu amino của phân tử κ - casein (đầu ưa béo ) được liên kết với các phân tử αs và β - casein trong micelle luôn hướng về phía tâm micelle, còn đầu carboxyl (đầu ưa nước ) luôn hướng ra ngoài vùng biên micelle

Rennin sẽ xúc tác thuỷ phân liên kết peptide tại vị trí giữa acide amin số 105 (Phenilalanin) và acide amin số 106 (Methionin) trong phân tử κ - casein

Kết quả là phân đoạn caseinomacropeptide (106-169) tách khỏi phân tử κ-casein và hoà tan vào dung dịch Riêng phân đoạn paracasein (1-105) vẫn còn gắn lại trên

các gốc micelle và làm cho micelle dễ “tập hợp” lại với nhau chuẩn bị tạo khối đông Trong giai đoạn thứ nhất chỉ có các phân tử κ-casein bị thuỷ phân bởi enzyme rennin tại vị trí liên kết đặc biệt nói trên Các phân tử αs và β-casein gần như không thay đổi Độ nhớt sữa vào thời điểm đầu của phản ứng thuỷ phân κ-casein bị giảm nhẹ nhưng sau đó lại tăng dần cho đến khi các khối đông tụ bắt đầu xuất hiện Phản ứng trên không phụ thuộc vào ion

Ca2+

I.6.2 Giai đoạn 2: Đông tụ casein

Các micelle sau khi bị mất phân đoạn caseinomacropeptide trong phân tử casein bắt đầu liên kết lại với nhau Đó là hiện tượng giảm sự tích điện bề mặt của micelle, từ đó lực đẩy tĩnh điện giữa các micelle cũng bị giảm Bề mặt micelle trở nên

κ-ưa béo hơn do chỉ chứa các phân đoạn paracasein κ và chúng của thể liên hợp lại với nhau một cách dễ dàng hơn Ngoài ra phần tích điện dương của phân đoạn paracasein

κ có thể tương tác với phần tích điện âm của phân tử αs vàβ-casein Cầu calci phosphate sẽ xuất hiện giữa các micelle và góp phần làm tăng kích thước khối đông tụ

Trong quá trình liên hợp lại với nhau để tạo nên kh ối đông, các micelle sẽ kéo theo một số phân tử lipide và các hợp chất khác có trong sữa như lactose, vitamin,…Như vậy trong cấu trúc gel của khối đông, ngoài casein là thành phần chính, người ta còn tìm thấy lipide, lactose, nước và một số chất khác

Sự đông tụ sữa chỉ xảy ra khi có hơn 85%κ-casein trong micelle bị thuỷ phân bởi enzyme và nhiệt độ cao hơn 150C Khi sử dụng rennin để đông tụ, hàm lượng casein thu được trong khối đông có thể lên đến 95% tổng lượng casein ban đầu có trong sữa Ngược lại khi sử dụng các protease từ nấm sợi để đông tụ, hiệu suất thu hồi casein trong khối đông tụ chỉ đạt 40-45% Bên cạnh đo, quá trình thuỷ phân protein diễn ra mạnh mẽ và làm tăng đáng kể hàm lượng nitơ trong huyết thanh sữa

I.6.3 Giai đoạn 3: Kết thúc quá trình đông tụ và tách huyết thanh sữa

Khi casein đã đông tụ hoàn toàn, người ta thực hiện giai đoạn tách khối đông tụ

ra khỏi huyết thanh sữa Ở giai đoạn này, nhìn chung sự xúc tác của enzyme rennin không làm thay đổi đáng kể cấu trúc khối đông Hàm lượng nitơ amin trong sữa duờng như không thay đổi Nếu dùng các protease vi sinh vật làm tác nhân đông tụ sữa, độ cứng của khối đông thu được sẽ bị giảm và hàm lượng nitơ amin trong khối đông tiếp tục tăng

I.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đông tụ:

I.7.1 Hàm lượng enzyme rennin sử dụng:

Hàm lượng rennin sử dụng càng nhiều thì tốc độ phản ứng thuỷ phân κ-casein sẽ càng lớn, số micelle giải phóng được phân đoạn caseinomacropeptide trên bề mặt chúng sẽ càng nhiều và chúng va chạm vào với nhau làm cho tốc độ đông tụ sẽ nhanh hơn Trong thực tế sản xuất, với rennin có hoạt lực 1:10.000 – 1:15.000, người ta thường sử dụng 30 ml enzyme rennin cho 100kg sữa tươi Ta cần hoà lượng enzyme vào một thể tích nước tối thiểu gấp hai lần thể tích enzyme rồi cho vào bồn đông tụ đã chứa sẵn nguyên liệu sữa tươi, sau đó khuấy đều trong thời gian 2 – 3 phút

I.7.2 pH :

Hoạt tính enzyme phụ thuộc vào pH Giá trị pH tối ưu của rennin là 6,0 Khi giảm pH sữa từ giá trị tự nhiên 6,6 – 6,7 về 6,0 thì tốc độ đông tụ sẽ tăng đáng kể và phosphate calci bị tách khỏi cấu trúc micelle làm giảm điện tích micelle, nhờ đó thời gian đông tụ sẽ rút ngắn

I.7.3 Nhiệt độ :

Khi nhiệt độ nhỏ hơn 150C thì enzyme rennin vẫn xúc tác thuỷ phân liên kết peptide trong phân tử κ-casein để giải phóng caseinomacropeptide nhưng các phân tử

β - casein từ vùng trung tâm sẽ nhô ra bề mặt ngoài micelle và làm cho các micelle không tập hợp lại với nhau được, trạng thái keo của micelle trong sữa trở nên ổn định và bền vững

Khi tăng nhiệt độ thì phản ứng thuỷ phân sẽ diễn ra nhanh hơn và tần số va chạm giữa các micelle đã giải phóng được các phân đoạn caseinomacropeptide trên bề mặt của chúng sẽ tăng làm cho sữa đông tụ nhanh chóng Nhiệt độ tối ưu cho quá trình đông tụ casein là 42,5 – 45,00C

I.7.4 Calci : Ion calci sẽ làm giảm điện tích của các casein do chúng tạo liên kết với các nhóm tích điện trong phân tử casein, do đó sẽ làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các micelle với nhau và giúp cho quá trình đông tụ sữa diễn ra nhanh và dễ dàng hơn Trong quá trình sản xuất, người ta thường sử dụng muối clorua calci (CaCl2) để bổ sung vào sữa trước khi thực hiện quá trình đông tụ, hàm lượng dùng khoảng 5 – 20g cho 100kg sữa tươi

I.7.5 CO2 : Bổ sung CO2 vào sữa sẽ làm giảm pH tự nhiên của sữa xuống 0,1 – 0,3 đơn vị Khi đó thời gian đông tụ sẽ được rút ngắn, ngoài ra còn tiết kiệm được một lượng nhỏ enzyme đông tụ sữa mà thời gian đông tụ không thay đổi.

III SẢN XUẤT NƯỚC MẮM TỪ THUỶ SẢN:

III.1 Giới thiệu chung:

Nước mắm là sản phẩm được lên men từ các loại cá, là sản phẩm truyền thống của dân tộc Việt Nam Các nhà nghiên cứu người Pháp như Matxna, Krem, Ghibec đã nghiên cứu thành phần hoá học và công nghệ sản xuất nước mắm ở Phú Quốc và Bình Thuận:

-Nước mắm là hỗn hợp các acide amin Các acide amin này được tạo thành do sự thuỷ phân của protease, các protease này do vi sinh vật tổng hợp nên

-Muốn có tác dụng ức chế vi sinh vật gây thối, tỷ lệ muối thích hợp là 20 – 25% -Tác dụng làm ngấu và tạo hương ngoài protease của vi sinh vật còn do các enzyme tiêu hoá cơ trong nội tạng cá

-Nhiệt độ có tác dụng lớn đến hoạt động của enzyme trong quá trình sản xuất nước mắm Nhiệt độ thích hợp là 36 – 440

-Trong quá trình thuỷ phân độ acide tăng

III.2 Nguyên liệu :

Nguyên liệu để sản xuất nước mắm là các loại cá Tuy nhiên chất lượng nước mắm lại phụ thuộc rất nhiều vào các loại cá Chính vì thế mà việc lựa chọn cá nguyên liệu là rất cần thiết

Thành phần hoá học của một số loại cá:

Bảng4: Thành phần hoá học cá nước ngọt

STT

Thành phần hoá học (%khối lượng) Tên loại cá

Bảng5: Thành phần hoá học cá biển

STT

Thành phần hoá học (% khối lượng) Tên loại cá

21,75 19,26 21,76 20,35 19,03 11,25 9,37 10,00 9,75

0,85 1,8 3,15 2,20 1,21 2,10 14,4 1,40 7,4 III.3 Quy trình công nghệ và vai trò của protease:

Nước mắm là dung dịch acide amin, natriclorua,các chất thơm tạo ra trong quá trình lên men Bản chất của quá trình sản xuất nước mắm gồm có hai quá trình chuyển hoá cơ bản:

III.3.1 Quá trình chuyển hoá protein thành các acide amin :

Đây là quá trình quan trọng trong quá trình sản xuất nước mắm Quá trình này xảy ra do tác động của enzyme protease từ vi sinh vật và enzyme protease có trong

tuỵ tạng cá Quá trình thuỷ phân xảy ra chịu ảnh hưởng chính bởi nhiệt độ và quá trình thuỷ phân thường xảy ra chậm Cơ chế của quá trình này như sau:

Protein

Nếu quá trình thuỷ phân diễn ra mạnh mẽ thì sẽ dẫn đến sản phẩm cuối cùng là acide amin và một số loại khí có mùi khó chịu như NH3 , H2S, mercaptan… Các khí này có thể tan trong nước mắm tạo ra mùi bay hơi rất khó chịu Do đó trong quá trình sản xuất nước mắm người ta rất hạn chế quá trình này xảy ra

III.3.2 Quá trình tạo hương thơm:

Trong nước mắm không chỉ có acide amin, natriclorua mà còn phải có các loại hương thơm đặc trưng của nó Sự chuyển hoá các hợp chất hữu cơ tạo thành hương thơm là một quá trình rất phức tạp, đòi hỏi thời gian cần thiết Nếu thiếu quá trình này và thành phần này thì nước mắm sẽ không phải là nước mắm mà chỉ là dung dịch acide amin thuần tuý

Có nhiều quy trình công nghệ khác nhau, phụ thuộc vào kinh nghiệm của từng địa phương và khả năng cũng như nguồn nguyên liệu của từng vùng Quy trình công nghệ được chia là hai nhóm cơ bản:

III.3.2.1 Công nghệ sản xuất nước mắm dài ngày :

Protease của vi sinh vật Protease trong tuỵ tạng cá polypeptide Acide amin