CHƯƠNG 5 ENZYME DÙNG ĐỂ SẢN XUẤT CHẾ PHẨM PROTEIN VÀ NHỮNG SẢN PHẨM KHÁC • Một lợi điểm của enzymes là vì hoạt tính cao, nên có hiệu năng kinh tế cao. Thêm vào đó là người tiêu dùng thích enzymes hơn là những hóa chất. • Khi xử dụng enzyme, thì ta nên chọn loại có tính chuyên biệt và hoạt tính cao. Tính chuyên biệt cao là thiết yếu vì phản ứng phụ do enzyme không chuyên biệt sẽ ảnh hưởng đến vị và kết cấu của sản phẩm.
• Vì enzyme có hoạt tính cao nên ta chỉ dùng một lượng nhỏ thôi. Vã lại có loại enzyme có vị đắng cho nên dùng ít thì tốt hơn. Enzymes dùng trong kỹ nghệ chế biến thịt • Chất enzyme làm mềm thịt là loại protease, nó bẻ gảy nối peptide giửa amino acid trong protein trong các sợi collagen trong màng gân bao quanh các sợi cơ. • Những protein này là những sợi đàn hồi để giử các sớ thịt lại với nhau.
Những sợi này làm cho thịt dai khó nuốt. • Enzymes protease cắt đứt các sợi collagen làm cho thịt mềm hơn. Hai enzymes protein làm mềm thịt thường dùng nhứt là papain & bromelain. Người ta cũng dùng ficin, từ mủ cây fig.
Three layer structure of skeletal muscle Diagram of collagen fibers covering muscle fibers 1. Đặc tính ➢Khối lượng phân tử 23 kD, 212 amino acid. Chỉ bất hoạt ở 77 – 850C. • Bất lợi: Khi chiên ở nhiệt độ “medium rare” (54-570C) nó không bị bất hoạt.
Do đó sau khi chiên xong chờ đợi mang ra khách ăn thì enzyme vẫn tiếp tục làm mềm thịt. cuối cùng là miếng thịt nhũng ra, không ăn được. ➢Vài nguyên nhân gây vẫn đục khi lên men và trử bia là do con các hợp chất như proteins – polyphenol trầm hiện. Papain thủy phân các chất này.
Phương pháp trích chiết và tinh lọc Phương pháp trích chiết và tinh lọc • Thu hoạch mủ đu đủ và bảo quản bằng cách cho Na metabisulfite (chất chống oxihóa và bảo quản) vào với nồng độ 0.5% w/v và trử ở -50C đến khi dùng. • Phương pháp tinh lọc papain thiết lập dựa trên tính chất sau đây của nó: ➢Nó hòa tan trong ammonium sulfate. Hòa tan trong 10% cồn ➢Nó trầm hiện trong cồn với nồng độ 25 – 32%. Trong đồ biểu sau, người ta trầm hiện những protein khác để loại ra.
Sau đó người ta tăng độ cồn lên đến 30% để trầm hiện papain. Quy trình chiết lọc papain Quy trình chiết lọc papain (tiếp theo) • Papain tinh khiết được sấy chân không ở 500C và nghiền thành bột c. Ứng dụng của papain • Rảy bột ướp này trên thịt và dùng nỉa xâm thịt để enzyme thấm vào thịt. Sau đó nấu ngay để được miếng thịt mềm.
• Phần lớn người ta dùng chất làm mềm thịt cho thịt bò. Nó cũng được dùng cho thịt gà mái đẻ, mực, nghêu và các hải sản dai. Bromelain • Là protease chánh trong trái thơm. Bromelain có nhiều trong phần cuốn thơm (stem bromelain – SBM) và trái thơm (fruit bromelain – FBM).
Nồng độ trong cuốn cao hơn trong trái vì vậy mà người ta dùng cuốn thơm để trích chiết bromelain. • Đặc tính của SBM và FBM liệt kê trong slide tiếp theo. Nhiệt độ bất hoạt bromelain là 710C, cao hơn nhiệt độ chiên cho beef steak chế độ medium rare (54 – 570C). • Tốc độ tác động của bromelain tương tự như của papain.
Đặc tính ➢SBM and FBM là enzyme chuổi đơn có chứa carbohydrate b. Phương pháp trích chiết và tinh lọc ➢Người ta vẫn tìm phương pháp trích chiết và tinh lọc bromelain giản dị và rẻ tiền nhứt. ➢Bromelain có thể được trích dể dàng từ trái thơm, nhưng FBM ít được sản xuất vì mắc tiền. Bromelain trên thị trường là trích từ cuốn thơm dùng phương pháp trần hiệm với ammonium sulfate, ly tâm, siêu lọc và đông khô.
➢Có nhiều phương pháp trích chiết và tinh lọc bromelain được xử dụng. Độ tinh khiết và phí tổn sản xuất của của sản phẩm từ những phương pháp này khác nhau. Trích chiết và tinh lọc Bromelain • Vài kỹ thuật tinh lọc bromelain c. Ứng dụng của bromelain • Trong kỹ nghệ thịt: 95% enzyme làm mềm thịt dùng ở Mỹ là từ nguồn thực vật (tức là papain và bromelain).
Bromelain nguồn vi sinh rất ít được dùng trong kỹ nghệ, và xử dụng cũng không thành công lắm. • Khả năng trị liệu của bromelain gồm: chống sự ngưng tụ của tiểu cầu, chống phù thủng, chống đông máu, chống viêm và giúp vết thương lành mau. • Nó cũng được dùng trong kỹ nghệ thẩm mỹ và tơ lụa. Subtilisin • Subtilisin là một protease không chuyên biệt.
từ vi trùng bacillus subtilis, B. amyloliliquefaciens • Nó dùng để thủy phân phân tử haem dùng làm xúc xích (black pudding). • Người ta dùng subtilin tái tổ hơp rộng rải trong kỹ nghệ xà bông giặt, rửa chén. vì subtilisin thiên nhiên sẽ bị bất hoạt hóa bởi detergent và nhiệt độ cao.
• Trong bột giặt hay rửa chén subtilisin được xem như là chất tẩy vết màu. Enzymes dùng trong sản xuất nước chấm & và tàu hủ 1. Enzymes dùng trong sản xuất nước chấm • Phó sản của hảng chế biến hải sản có nhiều giá trị vì chứa nhiều protein, lipids. Thí dụ như đồ lòng, da, đuôi, đầu và xương cá.
• Phế thải các phó sản này tốn kém làm gia tăng phí tổn sản xuất của sản phẩm chánh. • Xử dụng enzyme người ta có thể gia tăng giá trị phó sản như thực phẩm chức năng, thực phẩm gia súc, nhiên liệu, phân bón, sản phẩm nông nghiệp, thực phẩm cho cá • Có nhiều phương pháp làm gia tăng thời gian xử dụng của cá, Td. Làm lạnh, làm đông, làm khô, Nướng khói và đóng hộp. Một phương pháp khác để trử và gia tăng giá trị cá là lên men với enzyme có trong cá hoặc có trong vi sinh có sẳn trong cá hoặc với enzyme nguồn bên ngoài cho thêm vào.
Phương pháp lên men truyền thống làm nước mắm dựa vào enzyme có sẳn trong cá hoặc enzyme từ vi sinh với sự hiện diện của lượng muối cao. Các enzyme của cá là từ hệ tiêu hóa, nội tạng hoặc mô cơ của cá. Muối cho vào nhằm hút trích nước trong cơ thể cá ra bằng thẩm thấu. Nồng độ muối có thể lên đến 15%.
Lượng muối cao quá sé ngăn hoạt tính enzyme. Muối thấp quá làm vi sinh có thể nhiểm vào gây mùi không tốt cho nước mắm. Tiến trình nước mắm khoảng 3 – 12 tháng. Phương pháp lên men nhanh bằng enzyme cho vào.
Những protease và amylase bổ sung vào sẽ thủy phân protein và carbohydrate cho tiến trình lên men tạo nước mắm. ➢Trypsin và chymotrypsin bổ sung vào sẽ làm ngắn tiến trình lên men từ 2 năm xuống thành ~2 tháng mà không làm giảm phẩm lượng của sản phẩm. ➢Nước mắm sản xuất với phương pháp enzyme bổ sung chứa lượng nitrogen, protein hòa tan, amino acid cao vượt trội so với phương pháp không dùng enzyme bổ sung. Enzyme dùng trong kỹ nghệ sản xuất tàu hủ • Tàu hủ là do sự cô đặc của protein của sửa đậu nành tạo ra.
Có ba loại chất làm cô đặc được xử dụng: 1/ Muối và 2/ acid là hai loại thông dụng nhứt trong thị trường, 3/ enzyme cũng được dùng để cô đặc sử đậu nành. • Tiến trình làm tàu hủ là: ➢Ngâm trong nước, nghiền nát và nấu đậu nành. Nấu nước sệt này đến 1000C để denature protein đậu nành. ➢Chắc nước lỏng (sữa đậu nành) ra bằng ly tâm hay lọc.
➢Cô đặc sữa đậu nành bằng muối / acids / enzymes. ➢Ép tàu hủ đặc lại. Chất dùng làm cô đặc tàu hủ • Hai loại muối thường dùng nhứt để cô đặc tàu hủ là: 1/ calcium sulfate (thạch cao) và 2/ magnesium chloride hợp chung với calciun chloride. • Loại acid ăn được thường dùng nhứt là glucono delta lactone (GDL).
Vài acids khác cũng được thường dùng là acetic acid và citric acid. • Enzyme cũng được dùng làm chất cô đặc. Thí dụ Papain, bromelain và vài proteases khác xuất nguồn từ vi sinh Cơ chế của phản ứng cô đặc tàu hủ Đến nay người ta vẫn chưa hoàn toàn thấu hiểu cơ chế này. Tiến trình cô đặc gồm 2 giai đoạn: Protein denaturation và cô đặc do phản ứng hydrophobic.
Denaturation của protein do nhiệt gây ra. Ở trạng thái thiên nhiên, vùng hydrophobic của phân tử protein là nằm bên trong. Khi đun nóng (denatured) vùng này trồi ra. Protein của sữa đậu nành mang điện tính âm.
Acid (Glucono Delta Lactone - GDL) hoặc ion calcium (calcium sulfate, Ca chloride) mang đến protons làm trung hòa hóa điện tính âm này. Kết quả là các protein không còn đẩy nhau nữa, và tính hydrophobic trên mặt các phân tử protein làm chúng dính nhau. Sữa cô đặc. Cơ chế cô đặc protein sữa đậu nành với GDL (acid) hoặc CaSO4 (ô tròn) phân tử protein; (điểm đen) vùng hydrohobic III.
Xử dụng proteases trong thực phẩm và nước uống hộp • Sản phẩm hộp là sản phẩm đóng từng hộp riêng rẽ hoàn toàn kín khí, sau khi đun nóng để khử trùng. Mục tiêu là trử thực phẩm để có thể dùng sau này một cách an toàn. • Thực phẩm tươi bị hư hay giảm chất lượng vì nhiều lý do : ➢Các vi sinh, mốc, men hư mọc ra. ➢Ảnh hưởng của enzyme trong thực phẩm ➢Phản ứng với oxygen ➢Mất ẩm độ • Một phần trong quy trình đóng hộp là đun nóng để diệt vi sinh, để bất hoạt hóa enzyme.
Hiện tượng oxi hóa hoặc mất ẩm độ sẽ không xảy ra và không bị tái nhiểm trùng vì hộp đóng kín không có không khí. • Khi ra thịt hay lóc thịt thì khoảng 5% thịt còn sót lại với xương. Để thu hồi phần này, người ta có thể nghiền nát xương và ủ nó với protease ở 600C trong 4 giờ. Dung dịch thịt nghiền sệt này đóng hộp thành thịt hay cháo hộp.
Protease dùng trong sản xuất thức uống • Bia để lạnh thường trở nên vẫn đục, Đây là do protein và chất tannin trong bia kết hợp lại và trầm hiện. Khi nhiệt độ tăng nó không tan. Người ta có thể lọc lợn cợn này hay thêm papain vào sau khi lên men bia. Phương pháp lọc tốn kém hơn.
• Trong rượu vang người ta cũng thấy hiện tượng là khi nhiệt độ tăng thì rượu vang bị vẫn đục là do protein của rượu trở nên không ổn định. Người ta thường dùng bentonite (một loại đất sét mịn) để hút các lợn cợn này. Tuy nhiên bentonite lại hút những protein khác trong rượu là cho vị rượu không còn ngon. Bây giờ người ta dùng protease.
• Nước trái cây cũng vậy. Người ta cho hổn hợp protease và pectinase vào trong tiên trình sản xuất và trử lạnh. Protease làm nước bớt vẫn đục khi sản xuất, nhưng khi trử lạnh thì nước bị đục. Pectinase làm nước không bị đục khi trử lạnh IV.