Đề tài: ỨNG DỤNG CỦA HỆ PROTEASE

Chia sẻ: Chu Thi Huong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:43

Thêm vào BST

Báo xấu

239
lượt xem 80
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: ỨNG DỤNG CỦA HỆ PROTEASE

Coâng ngheä Protein & Enzyme KLMN TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙN COÂNG TOÂN ÑÖÙC THAÉNG KHOA KHOA HOÏC ÖÙNG DUÏNG NGAØNH COÂNG NGHEÄ SINH SEMINAR: ÖÙNG DUÏNG CUÛA HEÄ PROTEASE GVHD: ThS. NGUYEÃN THÒ THU SANG SVTH: LEÂ HUY KYÕ DÖÔNG KIM LINH PHAÏM HOAØNG MINH NGUYEÃN THANH NGA THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH THAÙNG 5 NAÊM 2006 1
Coâng ngheä Protein & Enzyme KLMN MUÏC LUÏC 2 LÔØI NOÙI ÑAÀU 3 Phaàn A: PHAÂN LOAÏI VAØ TÍNH CHAÁT MOÄT SOÁ ENZYME THUOÄC HEÄ PROTEASE I. Phaân loaïi heä Protease ............................................................................................ 5 II. Tính chaát moät soá enzyme thuoäc heä Protease ........................................................ 6 Phaàn B: ÖÙNG DUÏNG CUÛA HEÄ PROTEASE I TRONG SAÛN XUAÁT PHOMAI 8 I.1 Giôùi thieäu chung ............................................................................................. 8 I.2 Thaønh phaàn vaø nguyeân lieäu ............................................................................ 8 I.3 Quy trình saûn xuaát........................................................................................... 9 I.4 Rennin trong saûn xuaát Phomai ...................................................................... 10 I.5 Bieán hình κ-casein ........................................................................................ 12 I.5.1 Caáu taïo vaø ñaëc tính cuûa κ-casein 12 I.5.2 Caáu truùc cuûa Micelle 14 I.6 Quaù trình ñoâng tuï .......................................................................................... 15 I.7 Caùc yeáu toá aûnh höôûng tôùi quaù trình ñoâng tuï ................................................. 18 III. SAÛN XUAÁT NÖÔÙC MAÉM TÖØ THUYÛ SAÛN 19 III.1 Giôùi thieäu chung ......................................................................................... 19 III.2 Nguyeân lieäu................................................................................................ 20 III.3 Quy trình coâng ngheä vaø vai troø cuûa enzyme protease ............................... 20 III.3.1 Quaù trình chuyeån hoaù Protein thaønh caùc acide amin 20 III.3.2 Quaù trình taïo höông thôm 21 III.3.1.1 Coâng ngheä saûn xuaát nöôùc maém daøi ngaøy III.3.1.2 Coâng ngheä saûn xuaát nöôùc maém ngaén ngaøy III.4 Thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa nöôùc maém ..................................................... 26 IV. SAÛN XUAÁT CHAÁT TAÅY RÖÛA 28 IV.1 Giôùi thieäu chung......................................................................................... 28 IV.2 Söû duïng enzyme protease ñeå taåy saïch protein .......................................... 28 V. BIEÁN HÌNH COLLAGEN VAØ LAØM MEÀM THÒT 29 V.1 Giôùi thieäu chung .......................................................................................... 29 V.2 Moät soá tính chaát cuûa thòt sau gieát moå .......................................................... 30 V.3 Caùc phöông phaùp laøm taêng ñoä meàm cuûa thòt ............................................... 30 V.4 Laøm meàm thòt baèng phöông phaùp söû duïng cheá phaåm enzyme .................... 31 VI. SAÛN XUAÁT BAÙNH MÌ 32 2
Coâng ngheä Protein & Enzyme KLMN VI.1 Giôùi thieäu chung......................................................................................... 32 VI.2 Ñieàu kieän thuyû phaân .................................................................................. 32 VI.3 Tính chaát, chöùc naêng cuûa saûn phaåm thuyû phaân gluten. .............................. 33 VI.3.1 Khaû naêng caûi thieän chaát löu bieán cuûa boät nhaøo VI.3.2 Tính tan cuûa saûn phaåm thuyû phaân gluten VI.3.3 Saûn phaåm thuyû phaân gluten coù tính taïo boït VI.4 Vai troø cuûa protease trong quaù trình saûn xuaát baùnh mì .............................. 35 VI.5 Thò tröôûng protease .................................................................................... 35 VII. COÂNG NGHIEÄP DA 36 VII.1 Giôùi thieäu chung ....................................................................................... 36 VII.2 Thaønh phaàn da ñoäng vaät ........................................................................... 36 VII.3 Enzyme trong cheá bieán da ñoäng vaät ......................................................... 38 VIII. SAÛN XUAÁT BIA 39 VIII.1 Giôùi thieäu chung ...................................................................................... 39 VIII.2 Vai troø cuûa protease ................................................................................ 40 IX. SAÛN XUAÁT RÖÔÏU VANG 41 IX.1 Giôùi thieäu chung......................................................................................... 41 IX.2 Vai troø cuûa protease ................................................................................... 41 X. TRONG Y HOÏC 42 XI. SAÛN XUAÁT BAÙNH KEÏO 42 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 43 3
Coâng ngheä Protein & Enzyme KLMN LÔØI NOÙI ÑAÀU Enzyme laø thaønh phaàn khoâng theå thieáu trong moïi teá baøo. Chuùng ñoùng vai troø quyeát ñònh trong moïi chuyeån hoaù vaät chaát trong teá baøo vaø quyeát ñònh moái quan heä giöõa cô theå soáng vaø moâi tröôøng soáng. Chính vì vaäy maø töø khi phaùt hieän ra enzyme vaø bieát ñöôïc khaû naêng chuyeån hoaù cuûa noù, con ngöôøi ñaõ nhanh choùng öùng duïng enzyme vaøo trong coâng nghieäp. Soá löôïng enzyme phaùt hieän ngaøy caøng nhieàu vaø khaû naêng öùng duïng enzyme vaøo saûn xuaát coâng nghieäp ngaøy caøng taêng. Trong soá ñoù caùc enzyme thuoäc nhoùm protease hieän ñang ñöôïc öùng duïng nhieàu nhaát trong nhieàu lónh vöïc khaùc nhau nhö: chaát taåy röûa, thuoäc da, phoâmai, laøm meàm thòt, nöôùc chaám,… Seminar cuûa nhoùm goàm coù hai phaàn: Phaàn A: Giôùi thieäu moät soá caùch phaân loaïi vaø tính chaát cuûa moät soá enzyme thuoäc heä protease. Phaàn B: Goàm moät soá öùng duïng cuûa caùc enzyme thuoäc heä protease. Trong phaàn naøy, nhoùm seõ giôùi thieäu coâng ngheä saûn xuaát moät soá saûn phaåm coù söï tham gia cuûa enzyme thuoäc heä protease. Ñaëc bieät laø vai troø vaø öùng duïng cuûa enzyme protease trong caùc quaù trình saûn xuaát. Trong quaù trình thöïc hieän, do laø laàn laøm ñaàu tieân neân khoâng traùnh khoûi nhöõng sai soùt. Nhoùm mong nhaän ñöôïc yù kieán ñoùng goùp cuûa coâ vaø caùc baïn veà noäi dung ñeà taøi ñeå nhoùm ngaøy caøng hoaøn thieän hôn. NhoùmSV KLMN 4
Coâng ngheä Protein & Enzyme KLMN Phaàn A PHAÂN LOAÏI VAØ TÍNH CHAÁT MOÄT SOÁ ENZYME THUOÄC HEÄ PROTEASE I. Phaân loaïi: Protease laø enzyme thuyû phaân caùc lieân keát peptide beân trong protein. Heä Protease ñöôïc chia ra moät soá loaïi döïa vaøo nhöõng ñaëc ñieåm cuûa chuùng cuõng nhö caáu taïo trung taâm hoaït ñoäng cuûa enzyme. Phaân loaïi Protease : Döïa vaøo tính ñaëc hieäu vôùi cô chaát , ngöôøi ta chia protease laøm 2 nhoùm: - Exopeptidase :thuûy phaân lieân keát peptide ôû ñaàu taän cuøng cuûa maïch, giaûi phoùng acide amin ñaàu –NH+ hay –COO-. + Aminopeptidase :thuûy phaân lieân keát peptide ôû ñaàu N. + Carboxypeptidase (thuûy phaân lieân keát peptide ôû ñaàu C). + Dipeptidase :thuûy phaân lieân keát peptide cuûa caùc dipeptide. - Endopeptidase :Thuûy phaân caùc lieân keát peptide beân trong noäi maïch cuûa chuoãi polypeptide. + Pepsin + Trypsin + Chymotrypsin + Elastase + Papain Döïa vaøo nhoùm chöùc trong trung taâm hoaït ñoäng cuûa enzyme, ngöôøi ta chia enzyme laøm 4 nhoùm: - Protease-serin (OH): Trypsin, chymotrypsin, alastase, subtilisin… - Protease-thiol (SH): Papain, bromelin, ficine,… - Protease-acide (COOH): Pepsin, rennin,…trong trung taâm hoaït ñoäng coù chöùa asparagyl hay glutamyl. 5
Coâng ngheä Protein & Enzyme KLMN - Protease-kim loaïi: collagenase,… Döïa vaøo pH hoaït ñoäng coù theå chia laøm 3 loaïi: - Protease acide: Pepsin, rennin,… - Protease bazô: Chymotrypsin, trypsin, elastase, colagenase, subtilisin,… - Protease trung tính: Papain, bromelin,… Döïa vaøo nguoàn thu nhaän enzyme coù theå chia ra laøm 3 loaïi: - Protease ñoäng vaät: Trypsin, chymotrypsin, pepsin, rennin,… - Protease thöïc vaät: Papain, bromelin, ficine,… - Protease vi sinh vaät: colagenase, protease acide, protease bazô, protease trung tính,… Döïa vaøo söï phaân boá enzyme coù theå chia enzyme laøm 2 loaïi: - Protease noäi baøo(endoprotease): Catepsin,… - Protease ngoaïi baøo(exoprotease): Pepsin, chymotrypsin,… II. Tính chaát cuûa moät soá enzyme thuoäc heä protease: II.1 Pepsin(EC.3.4.4.1): Pepsin ñöôïc thu nhaän töø maøng nhaày daï con cuûa heo con vaø beâ. Pepsin thöôøng ñöôïc söû duïng vôùi Rennin trong saûn xuaát phomai, laøm meàm thòt vaø laøm thuoác tieâu hoaù. Hoãn hôïp naøy hoaït ñoäng maïnh ôû pH 2-4 vaø nhieät ñoä khoaûng 500C. II.2 Rennin(EC.3.4.4.3): Rennin thöôøng ñöôïc saûn xuaát töø bao töû cuûa beâ, cöøu. Ñaây laø enzyme coù hoaït tính ñaëc bieät cao. Hoaït ñoäng maïnh ôû pH=3,7. Ñieåm ñaúng ñieän pI=4,5. Ngöôøi ta thöôøng phoái troän vôùi pepsin theo tyû leä 1:1 duøng trong coâng nghieäp cheá bieán söõa. II.3 Papain(EC.3.4.22.2): Thu nhaän baèng caùch saáy khoâ muû caây ñu ñuû carica papaya. Papain ñöôïc öùng duïng trong saûn xuaát baùnh, saûn xuaát bia, trong coâng nghieäp cheá bieán thòt, trong y hoïc ñeå laøm laønh caùc veát thöông ngoaøi da. Papain thoâ coù hoaït löïc 400-600mUI/g, papain tinh khieát coù hoaït löïc 100.000mUI/g. Papain hoaït ñoäng ôû khoaûng pH raát roäng (pH 4,5-10). PH toái öu laø 7-8, nhieät ñoä toái öu laø 55-600C. II.4 Bromelin(EC.3.4.22.5): Bromelin ñöôïc saûn xuaát töø voû vaø choài cuûa quaû thôm. Cheá phaåm thöông maïi coù hoaït löïc 5.000-10.000UI/g nhöng khoâng oån ñònh baèng papain. II.5 Ficine(EC.3.4.22.3): 6
Coâng ngheä Protein & Enzyme KLMN Ficine ñöôïc thu nhaän töø nhöïa caây sung. Ficine öùng duïng nhieàu trong coâng nghieäp cheá bieán söõa. II.6 Trypsin(EC.3.4.21.4): Trypsin coù trong dòch tuî cuûa ngöôøi vaø ñoäng vaät. Trypsin hoaït ñoäng trong moâi tröôøng kieàm. PH toái öu laø 8, pH thích hôïp laø 7,8-9,5. Nhieät ñoä thích hôïp cho hoaït ñoäng cuûa trypsin laø 30-400C. II.7 Chymotrypsin(EC.3.4.21.1): Chymotrypsin laø prtotease ñöôïc tieát ra töø tuyeán tuî. Ñaây laø protease kieàm tính quan troïng sau trypsin. Chymotrypsin hoaït ñoäng ôû pH 7-9, ñieåm ñaúng ñieän pI=5,4. 7
Coâng ngheä Protein & Enzyme KLMN Phaàn B ÖÙNG DUÏNG CUÛA HEÄ PROTEASE I. TRONG SAÛN XUAÁT PHOÂ MAI : I.1 Giôùi thieäu chung : Phoâ mai laø moät saûn phaåm raát giaøu dinh döôõng ñöôïc cheá bieán töø söõa. Hieän nay treân theá giôùi coù haøng traêm loaïi phoâ mai. Caùc loaïi phoâ mai khaùc nhau veà caáu truùc, muøi vò, maøu saéc vaø caùc chæ tieâu hoaù sinh. Quy trình coâng ngheä cuõng raát khaùc nhau nhöng vaãn döïa treân nguyeân taéc chính ñoù laø ñoâng tuï casein coù trong söõa, sau ñoù taùch khoái ñoâng tuï thu ñöôïc ñeå cheá bieán tieáp thaønh phoâ mai. I.2 Thaønh phaàn vaø nguyeân lieäu: Baûng 1: Thaønh phaàn hoaù hoïc söõa cuûa moät soá ñoäng vaät vaø ngöôøi Ñoäng vaät Protein toång Casein Chaát beùo Carbonhydrat Khoaùng Boø 3,4 2,8 3,9 4,8 0,8 Deâ 3,6 2,7 4,1 4,7 0,8 Cöøu 5,8 4,9 7,9 4,5 0,8 Ngöïa 2,2 1,3 1,7 6,2 0,5 Ngöôøi 1,2 0,5 3,8 7,0 0,2 Trong soá ñoù caùc hôïp chaát chöùa nitô trong söõa boø laø raát quan troïng: Hình1: Caùc hôïp chaát chöùa nitô trong söõa boø Protein(95%) Caùc hôïp chaát chöùa nitô phi protein(5%) Acide amin töï do Nucleotide Casein(75-85%) Protein hoaø tan(15-25%) Ure 8
Coâng ngheä Protein & Enzyme KLMN αS-casein β-lactoglobulin Acide uric β-casein α-lactalbulin κ-casein Proteose-peptone γ-casein Serum-albumin Immunoglobulin Casein laø thaønh phaàn protein chuû yeáu trong söõa. Chuùng toàn taïi döôùi daïng micelle. Moãi micelle chöùa 65% nöôùc, phaàn coøn laïi laø caùc loaïi casein vaø khoaùng (goàm calcium, magie, phosphate,…) Nguyeân lieäu trong saûn xuaát Phoâ mai laø söõa boø, söõa deâ hoaëc söõa cöøu döôùi daïng söõa töôi, söõa ñaõ taùch moät phaàn chaát beùo hoaëc söõa gaày. Ngoaøi caùc chæ tieâu vi sinh nhö khaû naêng sinh baøo töû, khaû naêng chòu laïnh,…Ngöôøi ta coøn ñaëc bieät quan taâm tôùi haøm löôïng protein- casein, söõa nguyeân lieäu coù haøm löôïng casein caøng cao thì hieäu suaát thu hoài Phoâ mai trong saûn xuaát seõ cao. Baûng 2: Moät soá loaïi phoâ mai phoå bieán : Teân saûn phaåm Nöôùc saûn xuaát Blanc Phaùp Mascarpore ,Ricotta YÙ Quarg Moät soá nöôùc Taây Aâu vaø Ñoâng Aâu Cottage , bakers vaø Neufchatel Anh ,Myõ I.3 Quy trình saûn xuaát: Hình2: Sô ñoà quy trình coâng ngheä saûn xuaát phoâ mai Blanc 9
Coâng ngheä Protein & Enzyme KLMN Söõa töôi Chuaån hoaù Thanh truøng Gioáng vi Caáy gioáng khuaån lactic Leân men Ñoâng tuï Rennin Taùch huyeát Huyeát thanh söõa thanh söõa Khuaáy troän Roùt saûn phaåm Bao bì Phoâ mai Blanc 10
Coâng ngheä Protein & Enzyme KLMN I.4 Rennin trong saûn xuaát Phoâ mai: Vai troø chuû yeáu cuûa protease trong saûn xuaát Phoâ mai laø ñoâng tuï casein. Quaù trình ñoâng tuï dieãn ra nhö sau: I.4.1 Giôùi thieäu chung: - Ñoâng tuï casein trong söõa laø quaù trình chuyeån casein töø traïng thaùi keo vôùi caáu truùc sol sang traïng thaùi ñoâng vôùi caáu truùc gel. Ñaây laø moät trong nhöõng quaù trình quan troïng cuûa saûn xuaát phoâ mai. - Ñeå tieán haønh ñoâng tuï casein trong söõa, ngöôøi ta thöôøng söû duïng moät trong hai phöông phaùp sau: +Chænh giaù trò pH söõa veà ñieåm ñaúng ñieän cuûa casein: Phöông phaùp naøy duøng trong saûn xuaát moä soá loaïi phoâ mai nhö Cottage, Quarg,… +Söû duïng enzyme ñoâng tuï söõa: Chuùng ñuôïc thu nhaän vaø tinh saïch töø nhieàu nguoàn goác, ñöôïc thöông maïi hoaù vôùi nhieàu teân goïi khaùc nhau. Baûng3: Moät soá enzyme ñoâng tuï söõa söû duïng trong saûn xuaát Phoâ mai Nhoùm Nguoàn goác Teân enzyme Ñoäng vaät Daï daøy beâ Rennin A vaø B, Pepsin vaø gastriscin Daï daøy cöøu Rennin, pepsin Daï daøy deâ Rennin, pepsin Daï daøy heo Pepsin A, B vaø gastriscin Thöïc vaät Cynara Cyprosin 1 ,2 , 3 hoaëc cardosin A,B Vi sinh vaät Rhizomucor miehei Aspartic protease Aspartic protease Rhizomucor pusillus Aspartic protease Cryphonectria parasitica Vi sinh vaät Aspergillus niger Rennin B chuyeån gen Kluyveromyces latis Rennin B Rennin töø beâ Rennin(hay coøn goïi laø: men ñoâng tuï söõa, labenzim, chymiase, chymosin, rennase: Laø enzyme ñöôïc taùch chieát töø ngaên thöù tö cuûa daï daøy beâ. Thoâng thöôøng ôû ngaên thöù tö cuûa daï daøy beâ haøm löôïng Rennin chieám ñeám 80-90% vaø pepsin chæ chieám khoaûng 10-20%. Khi beâ tröôûng thaønh thì tyû leä thaønh phaàn enzyme trong ngaên thöù tö cuûa daï daøy coù söï thay ñoåi, haøm löôïng pepsin chieám tôùi 80-90%. Rennin laø enzyme coù hoaït tính ñoâng tuï söõa raát cao. 11
Coâng ngheä Protein & Enzyme KLMN Tuyø loaïi phoâmai maø löôïng enzyme rennin cho vaøo coù khaùc nhau. Ví duï nhö trong quaù trình saûn xuaát phoâmai Blanc thì vôùi hoaït tính ñoâng tuï söõa 1:10.000, löôïng cheá phaåm rennin caàn söû duïng trung bình 5-10g/100kg söõa, rennin ñöôïc hoaø tan vôùi nöôùc theo tyû leä 1:10 roài cho vaøo boàn ñoâng tuï. Nhöng vôùi quy trình saûn xuaát phoâmai Bleu des Causses thì vôùi hoaït tính ñoâng tuï 1:10.000, haøm löôïng rennin söû duïng laø 25-35ml cho 100 lít söõa nguyeân lieäu. Rennin chieát taùch töø ngaên thöù tö cuûa daï daøy beâ toàn taïi döôùi hai daïng A vaø B: Rennin A Rennin B -Vò trí acide amin thöù 244 trong maïch -Vò trí acide amin soá 244 trong maïch Protein laø aspartic. protein laø glycine. -Keùm beàn, deã bò phaân huyû thaønh -Beàn hôn, khoâng bò phaân huyû thaønh Rennin C ôû pH thaáp. Rennin C. -Hoaït tính rieâng cao hôn: 290 ñôn vò -Hoaït tính rieâng thaáp hôn: 233 ñôn vò IMCU/mg IMCU/mg (IMCU-International Milk Clotting Unit) Pepsin A, B: Pepsin A tìm thaáy trong heä tieâu hoaù cuûa ñoäng vaät coù vuù, Pepsin B tìm thaáy trong daï daøy heo vôùi haøm löôïng khaù thaáp. Nhìn chung khaû naêng ñoâng tuï cuûa pepsin keùm. gastiscin: laø enzyme thuoäc nhoùm aspartic protease vaø coøn ñöôïc goïi laø pepsin B, C, I, II, III, 6 hoaëc 7. Toùm laïi caùc cheá phaåm enzyme gaây ñoâng tuï casein trong söõa raát ña daïng. Trong coâng ngheä saûn xuaát phoâ mai hieän nay, nhoùm enzyme ñöôïc taùch chieát töø nguuoàn ñoäng vaät chieám tyû leä söû duïng cao nhaát. Tuy nhieân ngöôøi ta döï ñoaùn raèng cheá phaåm Rennin saûn xuaát baèng phöông phaùp leân men seõ ñöôïc söû duïng phoå bieán trong töông lai khoâng xa. I.5 Bieán hình κ-casein(κ :kappa): *Tröôùc khi ñi vaøo quaù trình ñoâng tuï casein, chuùng ta seõ tìm hieåu caáu taïo, vai troø cuøng nhöõng tính chaát caáu taïo cuûa κ-casein. I.5.1.Caáu taïo vaø ñaëc tính cuûa κ-casein: Phaân töû κ-casein do 196 acide amin taïo neân, coù khoái löôïng phaân töû 19007 dalton. Chuoãi polypeptide cuaûa κ-casein goàm naêm vuøng vôùi caáu truùc xoaén α (23%), baûy vuøng vôùi caáu truùc laù xeáp β (31%) vaø 10 vuøng vôùi caáu truùc voøng cung β (24%), Phaân töû κ-casein coù tính löôõng cöïc –moät ñaàu kî nöôùc, moät ñaàu haùo nöôùc: -Ñaàu cuoái C (ñaàu caseinoglucopeptide) hay (caseinomacropeptide) coù maïch giaõn, khoâng chöùa acide amin maïch voøng, giaøu acide amin alcol vaø taát caû caùc goác glucide 12
Coâng ngheä Protein & Enzyme KLMN ñeàu ñöôïc dính ôû ñaây. Ñaàu naøy thöôøng bò ion hoaù taïo ra moät anion tích ñieän aâm lôùn (- 8,8 vôùi κA-casein,-7,8 vôùi κB-casein, pH=6,6), do ñoù raát haùo nöôùc vaø laø phaàn baûo veä cho caùc micelle beàn vöõng. -Ñaàu cuoái N (paracasein κ ) 1-105 vôùi caáu truùc raát coù traät töï, laø moät cation kî nöôùc. Hai vuøng laù xeáp β ôû vò trí 22-32 vaø 40-56 taïo thaønh caáu truùc ñoái song song. Vuøng laù xeáp 73-80 raát kî nöôùc, ñöùng bieät laäp vôùi caùc voøng cung β (58-61, 69-72, 85-88) vaø caùc vuøng voâ traät töï, do ñoù raát deã daøng tham gia vaøo caáu truùc micelle. -Vuøng nhaïy caûm vôùi Rennin (102- 109), maëc duø coù caáu truùc traät töï nhöng laïi ñöôïc vaây quanh bôûi caùc vuøng raát “chuøng”(voøng cung β ) neân enzyme Rennin coù theå tieáp caän vaø xen vaøo moät caùch deã daøng beà maët cuûa phaân töû. -Khaùc vôùi caùc Casein αS vaø casein β, κ - casein coù möùc ñoä phosphoryl hoaù thaáp nhaát, chæ chöùa duy nhaát moät goác phosphat ôû Ser 149, do ñoù ñoä hoaø tan cuûa noù khoâng bò aûnh höôûng khi coù maët Ca2+. -Do caáu truùc löôõng cöïc neân κ - casein coù khuynh höôùng taïo ra caùc Rennin micelle gioáng khuynh höôùng cuûa caùc chaát taåy röûa. Caáu truùc cuûa caùc micelle κ - casein laïi raát “chuøng” neân coù theå vuøi ñöôïc caùc casein khaùc vaøo loøng cuûa mình. -Trong caùc Casein α, β, γ vaø κ thì κ - casein laø cô chaát chính cuûa Rennin. So vôùi caùc casein khaùc, thì κ - casein coù ñaëc ñieåm chöùa nhieàu glucide (5%) nhöng laïi raát ít nhoùm phosphate (chæ coù moät nhoùm phosphate ôû serin-149) do ñoù noù raát haùo nöôùc vaø raát beàn khi coù maët ion calcium. Theâm vaøo ñoù κ - casein thöôøng phaân boá ôû maët ngoaøi cuûa moãi micelle, taïo neân moät lôùp voû baûo veä cho micelle khoâng bò keát tuï khi coù ion calcium. Vaäy quaù trình ñoâng tuï casein cuûa söõa döôùi taùc duïng cuûa rennin thöïc chaát laø quaù trình thuyû phaân haïn 13
Coâng ngheä Protein & Enzyme KLMN cheá κ - casein, voû haùo nöôùc bò phaù huyû do ñoù caùc ion calcium deã daøng tieáp caän vôùi caùc casein α, β vaø paracasein κ vaø laøm cho chuùng taïo gel. I.5.2 Caáu truùc cuaû Micelle: Micelle caáu taïo töø caùc tieåu micelle. Moãi micelle coù 400-500 tieåu micelle hôïp thaønh. Tieåu micelle coù daïng hình caàu, ñöôøng kính dao ñoäng töø 10-15nm, bao goàm khoaûng 10 phaân töû casein keát hôïp laïi vôùi nhau. Caùc αS vaø β-casein naèm taäp trung taïi taâm tieåu micelle taïo neân vuøng öa beùo, coøn caùc phaân töû κ-casein ñöôïc phaân boá ôû vuøng bieân tieåu micelle. Phaân töû κ-casein coù hai ñaàu: ñaàu öa beùo seõ töông taùc vôùi αS vaø β- casein ôû vuøng taâm tieåu micelle, ñaàu öa nöôùc seõ höôùng ra ngoaøi vuøng bieân micelle. Moãi tieåu micelle coù phaân töû löôïng trung bình khoaûng 250.000Dalton. Trong caáu truùc micelle, caùc tieåu micelle lieân keát vôùi nhau nhôø muoái phosphate calcium vaø söï töông taùc giöõa caùc goác kî nöôùc. Theo Schmidt, caùc micelle ñöôïc taïo neân theo nhöõng caùch nhö sau: -Caùc sieâu micelle ñöôïc taïo neân do phöùc hôïp giöõa caùc αS cuõng nhö cuûa β, coù ñöôøng kính khoaûng 20 nm, trong ñoù caùc ñaàu kî nöôùc thì ñöôïc xaép xeáp laïi ôû trong loøng coøn caùc nhoùm haùo nöôùc cuûa caùc casein vaø κ - casein thì bao phuû ôû beà maët. 14
Coâng ngheä Protein & Enzyme KLMN -Caùc sieâu micelle naøy seõ töï lieân hôïp laïi thaønh caùc micelle nhôø canxi phosphate (ôû traïng thaùi keo döôùi daïng apatit) phaân taùn raát mòn, lieân keát vôùi caùc casein αS, β qua caùc nhoùm phosphate ñính treân chuoãi cuûa chuùng. Caùc sieâu micelle ngheøo κ - casein thì maèn ôû beân trong micelle vaø micelle seõ ngöøng lôùn theâm khi toaøn boä maët ngoaøi ñöôïc bao phuû bôûi κ - casein. Nhö vaäy κ - casein naèm beân ngoaøi laø caàn thieát cho micelle bôûi leõ ñoaïn caseinoglucopeptide (töø acide amin 86-169) cuûa ñaàu C raát haùo nöôùc, coù khaû naêng taïo ra moät chuøm nhaùnh töï do, raát meàm deûo, daøy khoaûng 7nm noåi treân lactoserum. - κ - casein coù vai troø baûo veä micelle. Do κ - casein chöùa ít phosphate nhöng laïi giaøu glucide neân raát haùo nöôùc vaø laøm beàn ñöôïc micelle. Haøm löôïng κ - casein caøng lôùn, kích thöôùc micelle caøng nhoû thì micelle caøng beàn. I.6 Quaù trình ñoâng tuï Casein: I.6.1 Giai ñoaïn 1: Casein trong söõa toàn taïi döôùi daïng micelle. Chuùng coù ñieåm ñaúng ñieän pI=4,6. Trong söõa caùc phaân töû κ - casein giöõ vai troø quan troïng trong vieäc oån ñònh caáu truùc micelle cuûa söõa. Ñaàu amino cuûa phaân töû κ - casein (ñaàu öa beùo ) ñöôïc lieân keát vôùi caùc phaân töû αs vaø β - casein trong micelle luoân höôùng veà phía taâm micelle, coøn ñaàu carboxyl (ñaàu öa nöôùc ) luoân höôùng ra ngoaøi vuøng bieân micelle. 15
Coâng ngheä Protein & Enzyme KLMN Rennin seõ xuùc taùc thuyû phaân lieân keát peptide taïi vò trí giöõa acide amin soá 105 (Phenilalanin) vaø acide amin soá 106 (Methionin) trong phaân töû κ - casein. 16
Coâng ngheä Protein & Enzyme KLMN Keát quaû laø phaân ñoaïn caseinomacropeptide (106-169) taùch khoûi phaân töû κ-casein vaø hoaø tan vaøo dung dòch. Rieâng phaân ñoaïn paracasein (1-105) vaãn coøn gaén laïi treân caùc goác micelle vaø laøm cho micelle deã “taäp hôïp” laïi vôùi nhau chuaån bò taïo khoái ñoâng. Trong giai ñoaïn thöù nhaát chæ coù caùc phaân töû κ-casein bò thuyû phaân bôûi enzyme rennin taïi vò trí lieân keát ñaëc bieät noùi treân. Caùc phaân töû αs vaø β-casein gaàn nhö khoâng thay ñoåi. Ñoä nhôùt söõa vaøo thôøi ñieåm ñaàu cuûa phaûn öùng thuyû phaân κ-casein bò giaûm nheï nhöng sau ñoù laïi taêng daàn cho ñeán khi caùc khoái ñoâng tuï baét ñaàu xuaát hieän. Phaûn öùng treân khoâng phuï thuoäc vaøo ion Ca2+. I.6.2 Giai ñoaïn 2: Ñoâng tuï casein Caùc micelle sau khi bò maát phaân ñoaïn caseinomacropeptide trong phaân töû κ- casein baét ñaàu lieân keát laïi vôùi nhau. Ñoù laø hieän töôïng giaûm söï tích ñieän beà maët cuûa micelle, töø ñoù löïc ñaåy tónh ñieän giöõa caùc micelle cuõng bò giaûm. Beà maët micelle trôû neân öa beùo hôn do chæ chöùa caùc phaân ñoaïn paracasein κ vaø chuùng cuûa theå lieân hôïp laïi vôùi nhau moät caùch deã daøng hôn. Ngoaøi ra phaàn tích ñieän döông cuûa phaân ñoaïn paracasein κ coù theå töông taùc vôùi phaàn tích ñieän aâm cuûa phaân töû αs vaøβ-casein. Caàu calci phosphate seõ xuaát hieän giöõa caùc micelle vaø goùp phaàn laøm taêng kích thöôùc khoái ñoâng tuï. Trong quaù trình lieân hôïp laïi vôùi nhau ñeå taïo neân kh oái ñoâng, caùc micelle seõ keùo theo moät soá phaân töû lipide vaø caùc hôïp chaát khaùc coù trong söõa nhö lactose, vitamin,…Nhö vaäy trong caáu truùc gel cuûa khoái ñoâng, ngoaøi casein laø thaønh phaàn chính, ngöôøi ta coøn tìm thaáy lipide, lactose, nöôùc vaø moät soá chaát khaùc. 17
Coâng ngheä Protein & Enzyme KLMN Söï ñoâng tuï söõa chæ xaûy ra khi coù hôn 85%κ-casein trong micelle bò thuyû phaân bôûi enzyme vaø nhieät ñoä cao hôn 150C. Khi söû duïng rennin ñeå ñoâng tuï, haøm löôïng casein thu ñöôïc trong khoái ñoâng coù theå leân ñeán 95% toång löôïng casein ban ñaàu coù trong söõa. Ngöôïc laïi khi söû duïng caùc protease töø naám sôïi ñeå ñoâng tuï, hieäu suaát thu hoài casein trong khoái ñoâng tuï chæ ñaït 40-45%. Beân caïnh ño, quaù trình thuyû phaân protein dieãn ra maïnh meõ vaø laøm taêng ñaùng keå haøm löôïng nitô trong huyeát thanh söõa. I.6.3 Giai ñoaïn 3: Keát thuùc quaù trình ñoâng tuï vaø taùch huyeát thanh söõa. Khi casein ñaõ ñoâng tuï hoaøn toaøn, ngöôøi ta thöïc hieän giai ñoaïn taùch khoái ñoâng tuï ra khoûi huyeát thanh söõa. ÔÛ giai ñoaïn naøy, nhìn chung söï xuùc taùc cuûa enzyme rennin khoâng laøm thay ñoåi ñaùng keå caáu truùc khoái ñoâng. Haøm löôïng nitô amin trong söõa duôøng nhö khoâng thay ñoåi. Neáu duøng caùc protease vi sinh vaät laøm taùc nhaân ñoâng tuï söõa, ñoä cöùng cuûa khoái ñoâng thu ñöôïc seõ bò giaûm vaø haøm löôïng nitô amin trong khoái ñoâng tieáp tuïc taêng. I.7 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình ñoâng tuï: I.7.1 Haøm löôïng enzyme rennin söû duïng: Haøm löôïng rennin söû duïng caøng nhieàu thì toác ñoä phaûn öùng thuyû phaân κ-casein seõ caøng lôùn, soá micelle giaûi phoùng ñöôïc phaân ñoaïn caseinomacropeptide treân beà maët chuùng seõ caøng nhieàu vaø chuùng va chaïm vaøo vôùi nhau laøm cho toác ñoä ñoâng tuï seõ nhanh hôn. Trong thöïc teá saûn xuaát, vôùi rennin coù hoaït löïc 1:10.000 – 1:15.000, ngöôøi ta thöôøng söû duïng 30 ml enzyme rennin cho 100kg söõa töôi. Ta caàn hoaø löôïng enzyme vaøo moät theå tích nöôùc toái thieåu gaáp hai laàn theå tích enzyme roài cho vaøo boàn ñoâng tuï ñaõ chöùa saün nguyeân lieäu söõa töôi, sau ñoù khuaáy ñeàu trong thôøi gian 2 – 3 phuùt. I.7.2 pH : Hoaït tính enzyme phuï thuoäc vaøo pH. Giaù trò pH toái öu cuûa rennin laø 6,0. Khi giaûm pH söõa töø giaù trò töï nhieân 6,6 – 6,7 veà 6,0 thì toác ñoä ñoâng tuï seõ taêng ñaùng keå vaø phosphate calci bò taùch khoûi caáu truùc micelle laøm giaûm ñieän tích micelle, nhôø ñoù thôøi gian ñoâng tuï seõ ruùt ngaén. I.7.3 Nhieät ñoä : Khi nhieät ñoä nhoû hôn 150C thì enzyme rennin vaãn xuùc taùc thuyû phaân lieân keát peptide trong phaân töû κ-casein ñeå giaûi phoùng caseinomacropeptide nhöng caùc phaân töû β - casein töø vuøng trung taâm seõ nhoâ ra beà maët ngoaøi micelle vaø laøm cho caùc micelle khoâng taäp hôïp laïi vôùi nhau ñöôïc, traïng thaùi keo cuûa micelle trong söõa trôû neân oån ñònh vaø beàn vöõng. Khi taêng nhieät ñoä thì phaûn öùng thuyû phaân seõ dieãn ra nhanh hôn vaø taàn soá va chaïm giöõa caùc micelle ñaõ giaûi phoùng ñöôïc caùc phaân ñoaïn caseinomacropeptide treân beà maët cuûa chuùng seõ taêng laøm cho söõa ñoâng tuï nhanh choùng. Nhieät ñoä toái öu cho quaù trình ñoâng tuï casein laø 42,5 – 45,00C. 18
Coâng ngheä Protein & Enzyme KLMN I.7.4 Calci : Ion calci seõ laøm giaûm ñieän tích cuûa caùc casein do chuùng taïo lieân keát vôùi caùc nhoùm tích ñieän trong phaân töû casein, do ñoù seõ laøm giaûm löïc ñaåy tónh ñieän giöõa caùc micelle vôùi nhau vaø giuùp cho quaù trình ñoâng tuï söõa dieãn ra nhanh vaø deã daøng hôn. Trong quaù trình saûn xuaát, ngöôøi ta thöôøng söû duïng muoái clorua calci (CaCl2) ñeå boå sung vaøo söõa tröôùc khi thöïc hieän quaù trình ñoâng tuï, haøm löôïng duøng khoaûng 5 – 20g cho 100kg söõa töôi. I.7.5 CO2 : Boå sung CO2 vaøo söõa seõ laøm giaûm pH töï nhieân cuûa söõa xuoáng 0,1 – 0,3 ñôn vò. Khi ñoù thôøi gian ñoâng tuï seõ ñöôïc ruùt ngaén, ngoaøi ra coøn tieát kieäm ñöôïc moät löôïng nhoû enzyme ñoâng tuï söõa maø thôøi gian ñoâng tuï khoâng thay ñoåi. III SAÛN XUAÁT NÖÔÙC MAÉM TÖØ THUYÛ SAÛN: III.1 Giôùi thieäu chung: Nöôùc maém laø saûn phaåm ñöôïc leân men töø caùc loaïi caù, laø saûn phaåm truyeàn thoáng cuûa daân toäc Vieät Nam. Caùc nhaø nghieân cöùu ngöôøi Phaùp nhö Matxna, Krem, Ghibec ñaõ nghieân cöùu thaønh phaàn hoaù hoïc vaø coâng ngheä saûn xuaát nöôùc maém ôû Phuù Quoác vaø Bình Thuaän: -Nöôùc maém laø hoãn hôïp caùc acide amin. Caùc acide amin naøy ñöôïc taïo thaønh do söï thuyû phaân cuûa protease, caùc protease naøy do vi sinh vaät toång hôïp neân. -Muoán coù taùc duïng öùc cheá vi sinh vaät gaây thoái, tyû leä muoái thích hôïp laø 20 – 25%. -Taùc duïng laøm ngaáu vaø taïo höông ngoaøi protease cuûa vi sinh vaät coøn do caùc enzyme tieâu hoaù cô trong noäi taïng caù. -Nhieät ñoä coù taùc duïng lôùn ñeán hoaït ñoäng cuûa enzyme trong quaù trình saûn xuaát nöôùc maém. Nhieät ñoä thích hôïp laø 36 – 440 . -Trong quaù trình thuyû phaân ñoä acide taêng. III.2 Nguyeân lieäu : Nguyeân lieäu ñeå saûn xuaát nöôùc maém laø caùc loaïi caù. Tuy nhieân chaát löôïng nöôùc maém laïi phuï thuoäc raát nhieàu vaøo caùc loaïi caù. Chính vì theá maø vieäc löïa choïn caù nguyeân lieäu laø raát caàn thieát. 19
Coâng ngheä Protein & Enzyme KLMN Thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa moät soá loaïi caù: Baûng4: Thaønh phaàn hoaù hoïc caù nöôùc ngoït Thaønh phaàn hoaù hoïc (%khoái löôïng) STT Nöôùc Protein Lipid Teân loaïi caù 1 Dieác 85 13,0 1,1 2 Cheùp 79 18,1 1,5 3 Traém ñen 77 17,9 3,8 4 Meø hoa 82 14,5 0,6 5 Meø traéng 86 10,0 1,0 6 Loøng canh 76 15,6 2,3 Baûng5: Thaønh phaàn hoaù hoïc caù bieån Thaønh phaàn hoaù hoïc (% khoái löôïng) STT Nöôùc Protein Lipid Teân loaïi caù 1 Nuïc soà 76,8 21,75 0,85 2 Moái thöôøng 77,5 19,26 1,8 3 Trích 75,9 21,76 3,15 4 Pheøn hai soïc 76,2 20,35 2,20 5 Löôn ngaén 79,3 19,03 1,21 6 Côm 75,14 11,25 2,10 7 Moøi 76,6 9,37 14,4 8 Leïp 81,84 10,00 1,40 9 Chuoàn 76,17 9,75 7,4 III.3 Quy trình coâng ngheä vaø vai troø cuûa protease: Nöôùc maém laø dung dòch acide amin, natriclorua,caùc chaát thôm taïo ra trong quaù trình leân men. Baûn chaát cuûa quaù trình saûn xuaát nöôùc maém goàm coù hai quaù trình chuyeån hoaù cô baûn: III.3.1 Quaù trình chuyeån hoaù protein thaønh caùc acide amin : Ñaây laø quaù trình quan troïng trong quaù trình saûn xuaát nöôùc maém. Quaù trình naøy xaûy ra do taùc ñoäng cuûa enzyme protease töø vi sinh vaät vaø enzyme protease coù trong 20