Tổng quan về enzyme làm sẫm màu thực phẩm

Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM – KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC – THỰC PHẨM
MÔN HỌC: Hóa Học Thực Phẩm
Đề tài: ENZYME LÀM SẪM MÀU TRONG THỰC PHẨM
Giảng viên hướng dẫn: ThS. Đặng Thị Ngọc Dung
Nhóm thực hiện:
STT Họ tên sinh viên MSSV
1 Đinh Ngọc Loan 12116043
2 Nguyễn Thị Thanh Trúc 12116084
3 Đặng Thanh Bình 12116006
4 Nguyễn Thị Ánh Tuyết 12116034
TP. Hồ Chí Minh
Tháng 04/2014
1
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
Trường Đại Học Sư Phạm – Kỹ Thuật Tp.Hcm
Khoa Công Nghệ Hoá Học – Thực Phẩm
MÔN HỌC: Hóa Học Thực Phẩm
Đề tài:
ENZYME LÀM SẪM MÀU TRONG THỰC PHẨM
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Đặng Mỹ Duyên
Nhóm thực hiện:
STT Họ tên sinh viên MSSV
1 Đinh Ngọc Loan 12116043
2 Nguyễn Thị Thanh Trúc 12116084
3 Đặng Thanh Bình 12116006
4 Nguyễn Thị Ánh Tuyết 12116034
TP. Hồ Chí Minh
Tháng 04/2014
2

Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN











TP.HCM, ngày… tháng… năm……
Chữ ký của giảng viên
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên nhóm xin cảm ơn Khoa công nghệ hóa học – thực phẩm đã mở
môn học Hóa Học Thực Phẩm để tạo điều kiện cho chúng tôi học hỏi và tổng hợp
những kiến thức, kỹ năng đã được học để có thể thực hiện một bài báo cáo hoàn
chỉnh.
3
Điểm số:
/
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
Đồng thời, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô ThS. Đặng Thị Ngọc
Dung viên bộ môn công nghệ chế biến lương thực. Cô đã mang đến cho chúng tôi
rất nhiều kiến thức và kinh nghiệm thực tế bổ ích. Hơn thế nữa, Cô rất nhiệt tình
giúp nhóm giải quyết những vấn đề, thắc mắc gặp phải và cho chúng tôi nhiều ý
kiến đánh giá, nhận xét rất quý giá. Nhờ đó, nhóm có thể thực hiện bài báo cáo này
một cách tốt nhất và hoàn thành đúng thời hạn.

Tuy nhiên, do kiến thức chuyên môn còn hạn chế và cách hành văn chưa tốt
nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, chúng tôi xin chân thành đón nhận ý
kiến đóng góp của giảng viên để cuốn báo cáo sau hoàn thiện hơn.
4
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
LỜI MỞ ĐẦU
Cuộc sống ngày càng phát triển thì nhu cầu về thực phẩm của con người
càng tăng lên. Nếu như trước kia, công nghệ bảo quản thực phẩm chỉ cần đảm bảo
chỉ thực phẩm không bị hư hỏng, đảm bảo hàm lượng chất dinh dưỡng là được thì
nay đòi hỏi công nghệ làm sao cho thực phẩm vẫn giữ chất lượng trong quá trình
bảo quản vận chuyển mà còn đảm quản về mặt cảm quan, hình thức tươi ngon.
Trong số các sản phẩm yêu cầu cần thiết là rau quả và hải sản phải tươi.
Nhưng các sản phẩm này thường có xu hướng sẫm màu nhanh chóng sau khi thu
hoạch. Có hai nguyên nhân dẫn đến sự sẫm màu đó là do sự oxi hóa bởi enzyme và
oxi hóa bỏi các tác nhân không bởi enzyme. Mà thực chất yếu tố chủ yếu là do
enzyme, bởi vì các phản ứng do enzyme nhanh, gây tác động tức thì.
Hiểu về bản chất, nguyên nhân và cách ức chế enzyme sẫm màu này là cần
thiết trong bảo quản. Qua bài này chúng ta sẽ biết được đó là enzyme gì, cơ chế và
ứng dụng chúng trong công nghệ thực phẩm và các ngành liên quan.
5
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Hóa sinh công nghiệp – Lê Ngọc Tú
www.fao.org
www.wikipedia.org
/> /> />www.wholefoodsmagazine.com
www.biomedcentral.com/1471-2164/13/395
MỤC LỤC
Contents
Chương 1: Giới thiệu về enzyme

1.1 Giới thiệu về enzyme
Trong cuộc sống sinh vật xảy ra rất nhiều phản ứng hóa học, với một hiệu suất rất cao, mặc dù ở
điều kiện bình thường về nhiệt độ, áp suất, pH. Sở dĩ như vậy vì nó có sự hiện diện của chất xúc tác sinh
học được gọi chung là enzym. Enzym là chất xúc tác sinh học có thành phần cơ bản là protein.
6
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
Như vậy, enzym là các protein xúc tác các phản ứng hóa học. Trong các phản ứng này, các phân
tử lúc bắt đầu của quá trình được gọi là cơ chất (substrate), enzym sẽ biến đổi chúng thành các phân
tử khác nhau. Tất cả các quá trình trong tế bào đều cần enzym. Enzym có tính chọn lọc rất cao đối với cơ
chất của nó.
Hầu hết phản ứng được xúc tác bởi enzym đều có tốc độ cao hơn nhiều so với khi không được
xúc tác. Có trên 4 000 phản ứng sinh hóa được xúc tác bởi enzym. Hoạt tính của enzym chịu tác động bởi
nhiều yếu tố. Chất ức chế là các phân tử làm giảm hoạt tính của enzym, trong khi yếu tố hoạt hóa là
những phân tử làm tăng hoạt tính của enzym.
− Tính chất của enzyme:
Enzym có bản chất là protein nên có tất cả thuộc tính lý hóa của protein. Đa số enzym có dạng hình cầu
và không đi qua màng bán thấm do có kích thước lớn.
+ Tan trong nước và các dung môi hữu cơ phân cực khác, không tan trong ete và các dung môi
không phân cực.
+ Không bền dưới tác dụng của nhiệt độ, nhiệt độ cao thì enzym bị biến tính. Môi
trường axít hay bazơ cũng làm enzym mất khả năng hoạt động.
+ Enzym có tính lưỡng tính: tùy pH của môi trường mà tồn tại ở các dạng: cation, anion hay
trung hòa điện.
+ Enzym chia làm hai nhóm: enzym một cấu tử (chỉ chứa protein) như pepsin, amylase và
các enzym hai cấu tử (trong phân tử còn có nhóm không phải protein)
− Trong phân tử enzym hai cấu tử có hai phần
+ Apoenzym: phần protein (nâng cao lực xúc tác của enzym, quyết định tính đặc hiệu)
+ Coenzym: phần không phải protein (trực tiếp tham gia vào phản ứng enzym), bản chất là những
hợp chất hữu cơ phức tạp.
− Trung tâm hoạt động của enzyme:

+ Trong quá trình xúc tác của enzym vùng cấu trúc không gian đặc biệt tham gia trực tiếp vào phản
ứng để kết hợp với cơ chất gọi là "trung tâm hoạt động".
+ Cấu tạo đặc biệt của trung tâm hoạt động quyết định tính đặc hiệu và hoạt tính xúc tác của enzym.
+ Trong "enzym 1 cấu tử", các acid amin thường phân bố trên những phần khác nhau của mạch
polypeptid nhưng nằm kề nhau trong không gian tạo thành trung tâm hoạt động. Sự kết hợp của
các nhóm chức của các acid amin, thường gặp là -SH của cysteine, -OH của serine, vòng imidazol
của histidine, w-COOH của aspartie và acid glutamic, -COOH của các acid amin cuối mạch
+ Trong "enzym hai cấu tử" ngoài mạch polypeptid mà các nhóm chức kết hợp để tạo trung tâm
hoạt động, còn có các nhóm chức coenzym và các nhóm ngoại khác kết hợp tạo thành trung tâm
hoạt động
+ Ở enzym chứa kim loại, các ion kim loại cũng tham gia vào việc tạo trung tâm hoạt động
7
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
+ Trong các nhóm chức tham gia tạo trung tâm hoạt động cần phân biệt hai nhóm: "tâm xúc tác"
(tham gia trực tiếp vào hoạt động xúc tác của enzym) và "nền tiếp xúc" (giúp enzym kết hợp đặc
hiệu với cơ chất)
+ Một enzym có thể có 2 hoặc nhiều trung tâm hoạt động, tác dụng của các trung tâm hoạt động
không phụ thuộc vào nhau.
− Các cơ chất kết hợp với trung tâm hoạt động tạo phức hợp enzym-cơ chất (ES)
E + S → ES->ES → E + P
S: cơ chất
P: sản phẩm
+ Yêu cầu: E và S phải bổ sung về mặt không gian và hợp nhau về mặt hóa học, có khả năng hình
thành nhiều liên kết yếu với nhau. Chúng liên kết sao cho có thể tạo ra và cắt đứt sự dính nhau được gây
nên do biến động nhiệt ngẫu nhiên ở nhiệt độ thường.
+ Trong một số enzym còn có "trung tâm dị không gian" - những phần enzym khi kết hợp với các
chất có phân tử nhỏ nào đó sẽ làm biến đổi cấu trúc bậc ba của toàn bộ phân tử enzym làm cấu trúc trung
tâm hoạt động thay đổi → biển đổi hoạt tính của enzym.
− Tính đặc hiệu của enzyme:
Enzym chỉ tác dụng lên một số cơ chất và một số kiểu nối hóa học nhất định trong phản ứng→tính đặc

hiệu
+ Đặc hiệu lập thể: chỉ tác dụng lên một dạng đồng phân quang học. Enzym cũng thể hiện tính đặc
hiệu với các đồng phân hình học: chỉ tác dụng lên một dạng đồng phân cis hoặc trans
+ Đặc hiệu tuyệt đối: Enzym chỉ có khả năng tác dụng lên một cơ chất nhất định. Cấu trúc trung
tâm hoạt động của enzym phải kết hợp chặt chẽ với cấu trúc của cơ chất, một khác biệt nhỏ về cấu
trúc của cơ chất cũng làm enzym không xúc tác được.
+ Đặc hiệu tương đối: enzym có tác dụng lên một kiểu nối hóa học nhất định trong phân tử cơ chất
mà không phụ thuộc vào bản chất hóa học của các cấu tử tham gia tạo thành liên kết đó
+ Đặc hiệu nhóm: Enzym có khả năng tác dụng lên một kiểu liên kết nhất định khi một hay hai cấu
tử tham gia tạo thành liên kết này có cấu tạo nhất định.
− Enzyme được chia thành 6 nhóm lớn:
+ Oxydoreductaza: Xúc tác cá phản ứng oxi hóa khử.
+ Transferaza: Chuyển vị một nhóm nào đó từ chất này sang chất khác.
+ Hydrolaza: Xúc tác phản ứng thủy phân
+ Isomeraza: Chuyển hóa giữa hai dạng đồng phân của một cơ chất.
8
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
+ Liaza: Xúc tác qua trình phân cắt một nhóm nào đó ra khối hợp chất mà không có sự tham gia của
H
2
O.
+ Ligaza: Xúc tác phản ứng kết hợp của hai phân tử kèm theo sự cắt đứt mối liên kết pirophosphat
cao năng lượng ATP.
1.2 Enzyem làm sẫm màu trong thực phẩm
Hình thức bề ngoài, hương vị, kết cấu và giá trị dinh dưỡng bốn thuộc tính được coi là
người tiêu dùng khi đưa ra lựa chọn thực phẩm. Trong đó hình thức bề ngoài, màu sắc là yếu tố
đầu tiên mà người tiêu dùng đánh giá chất lượng sản phẩm. Màu sắc có thể bị ảnh hưởng bởi các
sắc tố tự nhiên như chlorophyll, carotenoid và anthocyanin trong thực phẩm, hoặc bởi các các
phản ứng từ enzyme và các phản ứng không enzym. Sẫm màu do enzyme là một trong những
phản ứng màu quan trọng nhất ảnh hưởng đến các loại trái cây, rau quả và hải sản.

Sẫm màu do enzyme là một quá trình hóa học, thường xảy ra trong trái cây và rau quả vì
nhóm nhỏ enzyme polyphenol oxidase, thuộc nhóm lớn enzyme oxydoreductaza, có khả năng xúc
tác quá trình oxi hóa phenolic để tạo thành melanin, gây sẫm màu thực phẩm. Sự tác động sẫm màu do
enzyme này được nghiên cứu nhiều nhất trong trái cây, rau và hải sản. Ngoài ra, các nhà khoa học về thực
phẩm(rau quả, thực vật và sinh lý sau thu hoạch), vi sinh vật và thậm chí về cả sinh lý côn trùng và động
vật giáp xác đã và đang nghiên cứu phản ứng này vì sự tác động nhiều mặt của nó.
1.3 Cơ chất của phản ứng sẫm màu(Polyphenol)
Polyphenol , còn được gọi là hợp chất phenolic, là nhóm các chất hóa học có trong thực
vật (rau quả) đóng vai trò quan trọng trong quá trình nâu hóa bởi enzyme, bởi vì nó là chất nền
cho màu nâu.
Các hợp chất phenolic chịu trách nhiệm cho màu sắc của nhiều loài thực vật, chẳng hạn
như táo, nó là một phần của hương vị và hương vị của đồ uống (nước táo, trà), và rất quan trọng
chống oxy hóa trong các nhà máy.
Polyphenol là những chất hữu cơ thường phức tạp, có chứa nhiều nhóm phenol (acid
carbolic):
9
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
Cấu trúc 1: Phenol
Hình 4: Cấu trúc 2 Theaflavin, một polyphenol trong trà ( Nguồn )
Polyphenol có thể được chia thành nhiều loại phụ khác nhau, chẳng hạn
như anthocyans (màu sắc trong trái cây), flavonoid (catechin, tannin trong trà và rượu) và không
flavonoid thành phần (axit galic trong lá chè). Flavonoid được hình thành trong các nhà máy từ
các axit amin thơm phenylalanine và tyrosine.
Hình 5 : Màu sắc của táo là do polyphenol
10
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
Bảng 1:Cơ chất của phản ứng sẫm màu thực phẩm có trong các loại rau quả (Nguồn từ FAO)
Nguồn Chất phenolic
Táo axit chlorogenic (thịt), catechol, catechin (vỏ), axit caffeic, 3,4-
dihydroxyphenylalanine (DOPA), axit benzoic 3,4-dihydroxy, p- cresol, 4-methyl

catechol, leucocyanidin, p- coumaric axit, flavonol glycosides
Bơ 4-metyl catechol, dopamine, pyrogallol, catechol, acid chlorogenic, axit caffeic,
DOPA
Chuối 3,4-dihydroxyphenylethylamine (Dopamine), leucodelphinidin, leucocyanidin
Cacao catechin, leucoanthocyanidins, anthocyanins, tannin phức tạp
Hạt cà phê axit chlorogenic, axit caffeic
Cà tím axit chlorogenic, axit caffeic, axit coumaric, dẫn xuất của acid cinnamic
Nho catechin, axit chlorogenic, catechol, acid caffeic, DOPA, tannin, flavonol, axit
protocatechuic, resorcinol, hydroquinone, phenol
Tôm tyrosine
Xoài dopamine HCl, 4-methyl catechol, acid caffeic, catechol, catechin, axit chlorogenic,
tyrosine, DOPA, p- cresol
Nấm tyrosine, catechol, DOPA, dopamine, adrenaline, noradrenaline
Đào axit chlorogenic, pyrogallol, 4-methyl catechol, catechol, axit caffeic, axit galic,
catechin, dopamine
Lê axit chlorogenic, catechol, catechin, axit caffeic, DOPA, axit benzoic 3,4-
dihydroxy, p- cresol
Nho khô axit chlorogenic, catechin, axit caffeic, catechol, DOPA
Khoai tây axit chlorogenic, axit caffeic, catechol, DOPA, p- cresol, p- hydroxyphenyl axit
propionic, p- hydroxyphenyl acid pyruvic, m- cresol
Tôm tyrosine
Khoai lang Axit chlorogenic, axit caffeic, caffeylamide
Trà flavanol, catechin, tannin, dẫn xuất của acid cinnamic
11
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
1.4 Tác hại của enzyme làm sẫm màu
Sự hóa nâu do enzyme là một trong những phản ứng tác động nghiêm trọng đối với nhiều
loại trái cây và rau quả, đặc biệt là giống nhiệt đới và cận nhiệt đới. Người ta ước tính rằng hơn
50% tổn thất là kết quả của enzyme gây nâu hóa (Whitaker và Lee, 1995). Những sự tổn thất này
đáng quan ngại và khiến người ta muốn biết rõ về enzyme này và cách kiểm soát chúng trong

thực phẩm.
Rau diếp, khoai tây, khoai lang, nấm, táo, lê, chuối, nho, đào,… và một loạt các loại trái
cây và rau quả nhiệt đới và cận nhiệt đới khác, rất nhạy cảm với màu enzyme gây nâu hóa và do
đó gây ra thiệt hại kinh tế cho nông học. Màu nâu cũng có thể ảnh hưởng xấu đến hương vị và
giá trị dinh dưỡng. Vì vậy sự kiểm soát của màu nâu từ thu hoạch đến người tiêu dùng là rất quan
trọng để giảm thiểu thiệt hại và duy trì giá trị kinh tế trong nông học và thực phẩm.

Hình 1: Quả bị sẫm màu do enzyme
Ngoài ra sự hóa nâu do enzyme còn xảy ra trong các loại thủy sản đặc biệt là động vật
giáp xác như tôm, cua,… Đặc biệt như các sản phẩm có giá trị cao như tôm hùm thì càng dễ bị
tác động xấu bởi enzyme này. Mặc dù các sản phẩm bị nâu hóa này không có hại và không ảnh
hưởng đến hương vị và mùi hương, nhưng người tiêu dùng sẽ không chon các sản phẩm này, vì
họ thường nghỉ nó bao hàm sự hư hỏng.
Có rất nhiều ví dụ về các sản phẩm thủy sản nhập khẩu vào Hoa Kỳ, trị giá hàng triệu đô
la, bị giảm đáng kể hoặc mất hoàn toàn giá trị do enzyme gây nâu. Thật không may, đa số các ản
phẩm này có nguồn gốc ở các nước đang phát triển, nơi mà thiếu cả khoa học kỹ thuật lẫn cơ sỡ
hạ tầng để ngăn chặn, ức chế enzyme này.
12
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
1.5 Lợi ích của enzyme làm sẫm màu
Khi nhắc tới enzyme gây sẫm màu trong thực phẩm, người ta thường có cái nhìn tiêu cực
về nó và thường suy nghĩ tới những ảnh hưởng có hại. Tuy nhiên, một số phản ứng enzyme gây
sẫm màu rất có lợi cho các sản phẩm trà, café, cacao,… và các sản phẩm trái cây khô như nho,
mận. Các sản phẩm này sau khi enzyme polyphenol oxidase kích hoạt phản ứng phát triển màu
nâu đặc trưng, đến một ngưỡng màu theo yêu cầu, sau đó sẽ cho ức chế enzyme để giữ màu nâu,
giảm thiểu mất màu.
Hình 2: Màu nâu đặc trưng của socola.
Ngoài ra, có nhiều nghiên cứu đã khẳng định rằng sản phẩm melanin của quá trình oxy
hóa các hợp chất phenolic nhờ enzyme PPO có khả năng kháng khuẩn, chống ung thư và là chất
chống oxy hóa. Vì vậy theo các chuyên gia thì khuyến khích chúng ta sử dụng các sản phẩm có

các hợp chất phenolic và các sản phẩm oxi hóa từ nó nhờ enzyme PPO.
Chương 2: Tính chất, cơ chế và phân loại enzyme làm sẫm màu
2.1 Tính chất và cơ chế
Polyphenol oxidase là một tetramer có chứa bốn nguyên tử đồng trên mỗi phân tử, liên
kết giữa chất thơm và oxy. Enzyme xúc tác quá trình o-hydroxyl của monophenols (phân tử
phenol trong đó vòng benzen có chứa một nhóm thế hydroxyl đơn) tạo thành o-diphenols (phân
tử phenol có chứa hai nhóm thế hydroxyl). Chúng tiếp tục xúc tác quá trình oxy hóa của o-
13
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
diphenol để tạo ra o-quinon. Đây là quá trình polyme hoá nhanh o-quinon để tạo ra sắc tố đen,
nâu hoặc đỏ (polyphenol) là nguyên nhân của màu nâu trái cây.
Axit amin tyrosine có chứa một vòng phenolic duy nhất mà có thể bị oxy hóa do tác động
của PPO để hình thành o-quinone. Do đó, PPO cũng có thể được gọi là tyrosinases.(Nguồn
Wikipedia)
PPO là được phát hiện đầu tiên ở nấm và phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Chúng có trong
plastic và lục lạp của thực vật, mặc dù tồn tại tự do trong tế bào chất của senesing hoặc trái cây
chín. PPO được đóng vai trò quan trọng trong việc đề kháng chống vi khuẩn, virus và điều kiện
khí hậu bất lợi. Ngoài ra, PPO cũng được tìm thấy ở động vật và được cho là làm tăng khả năng
kháng bệnh ở côn trùng và động vật giáp sát.
Hình 2: Hình thành màu nâu
Khi sự có mặt của oxy không khí, các enzyme xúc tác những bước đầu tiên trong việc
chuyển đổi sinh hóa của phenol để sản xuất quinon và trải qua trùng hợp để mang lại một dạng
polyme màu tối, không hòa tan gọi là melanin. Các melanin hình thành rào cản và có đặc tính
kháng khuẩn, ngăn chặn sự lây lan của sự nhiễm trùng hoặc bầm tím trong mô thực vật. Ở thực
vật, những giống chịu được điều kiện khắc nhiệt có mức PPO cao hơn rất nhiều so với các giống
mẫn cảm hơn.
Một ví dụ về sự hình thành của melanins từ một polyphenol đơn giản, tyrosine, được thể hiện
trong hình bên dưới:
14
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm

Hình 3 : Hình thành melanins từ tyrosine (nguồn Hình ảnh Nguồn: fao.org).
Polyphenoloxidase xúc tác hai phản ứng cơ bản: hydroxyl hóa và quá trình oxy hóa. Cả
hai phản ứng sử dụng oxy phân tử (không khí) như là một đồng chất nền.Phản ứng không chỉ
phụ thuộc vào sự hiện diện của không khí, mà còn về độ pH (độ axit). Phản ứng không xảy ra tại
acid (pH <5) hay kiềm (pH> 8) điều kiện.
2.2 Phân loại
PPO bao gồm monophenol oxidase, diphenol oxidase bao gồm o-diphenol oxidase và p-
diphenol oxidase(laccase). Monophenol oxidase giúp thủy phân gốc monophenol tạo thành gốc
o-diphenol. Oxidase diphenol oxy hóa diphenol để cho benzoquinones. Tỉ lệ của oxidase
monophenol và diphenol trong cây thường là 1:10 hoặc thấp hơn 1:40.
2.3.1 Monophenol oxidase(Tyrosinase)
Monophenol oxidase xúc tác quá trình thủy phân o-diphenols tạo thành
monophenols. Enzyme được gọi là tyrosinase ở động vật, L-tyrosine là chất nền monophenolic
15
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
lớn. Trong cây, các enzyme đôi khi được gọi là cresolase do khả năng của các enzyme để sử
dụng oxi hóa các chất nền monophenolic, cresol.
2.2.2 O -d iphenol oxidase(Catechol oxidase)
Quá trình oxy hóa của chất diphenolic để tạo quinon với sự có mặt của oxy được xúc tác
bởi diphenol oxidase. Oxidase diphenol đã nhận được nhiều sự chú ý do tỷ lệ xúc tác cao và liên
kết của nó với sự hình thành của quinon, để hình thành các sắc tố màu nâu, melanin.
Khi sự có mặt của đủ ba yếu tố oxi, diphenol và enzyme diphenol oxidase thì một quá
trình phản ứng xảy ra tạo thành quion(màu sẫm), tiếp tục qua quá trình trùng hợp tạo thành
melanin. Cơ chế của phản ứng oxidase diphenol vẫn còn chưa biết vì không có trung gian các
gốc tự do được hình thành và oxy liên kết với các enzyme trước khi ràng buộc của o chất nền-
diphenolic.
2.2.3 Laccase
Laccase ( p -diphenol oxidase, EC 1.10.3.2) (DPO) là một loại có chứa đồng polyphenol
oxidase. Nó có khả năng độc đáo của oxy hóa p -diphenols, do đó cho phép nó được phân biệt
với o- diphenol oxidase như catechol oxidase. Laccases là màu xanh đậm màu trong trạng thái

tinh khiết. Laccases là các glycoprotein có trọng lượng phân tử khác nhau, từ 60 đến 80 kDa, và
một hàm lượng carbohydrate khác nhau từ 15-41%.
Laccases tìm thấy trong nhiều loại nấm phytopathogenic và trong một số thực vật bậc cao
(Mayer và Harel, 1991). Laccases từ thực vật bậc cao và laccases từ nấm được biết đến có trong
tế bào chất. Ngoại trừ đào (Harel et al . 1970) và mơ (Dijkstra và Walker, 1991), laccases không
xảy ra trong trái cây và rau quả.
Laccase là một thành phần của hệ thống tổng hợp lignin trong mô gỗ (Bảo et al .
1993). Tuy nhiên nó là không liên quan đến ligninolysis trong một số nấm. Laccase
từ Aspergillus nidulans có liên quan đến sự tổng hợp sắc tố (Hermann et al . 1983). Laccase sản
xuất bởi các loại nấm Botrytis cinerea cũng liên quan đến bệnh tật truyền nhiễm mà dẫn đến
nhiễm trùng thối mềm trong dưa chuột (Viterbo et al . 1993).
Chương 3: Vai trò sinh lý của enzyme làm sẫm màu(PPO)
Để cho các nhà khoa học thực phẩm để hiểu rõ hơn làm thế nào để ngăn chặn enzyme
nâu hóa, điều quan trọng là phải hiểu lý do tại sao polyphenol oxidase hiện diện trong mô thực
vật và động vật. Mặc dù biết và giả thuyết một số chức năng của PPO trong các mô, các nhà
nghiên cứu vẫn đang cố gắng giải đáp chức năng của enzyme này trong cả hai hệ thống động vật
và thực vật.
16
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
3.1 Đối với thực vật
Polyphenol oxidase lần đầu tiên được phát hiện ở nấm và thực tế thì chúng phân bố rộng
rãi trong tự nhiên. Chúng được tồn tại trong platid và lục lạp của thực vật, đồng thời tồn tại tự do
trong tế bào chất quả trái cây chín(Vaughn và Duke, 1984).
PPO đóng vai trò quan trọng giúp cho cây phòng chống bị nhiễm trùng do vi khuẩn, virus
và điều kiện khí hậu bất lợi. Phenolics như axit chlorogenic, axit caffeic và scopolin,… các chất
nền của enzyme này đã được chứng minh có biểu hiện tính diệt nấm.
PPO tồn tại trong lục lạp còn hợp chất phenolic tích lũy trong không bào, khi cây bị tổn
thương các chất này kết hợp với nhau, dưới sự có mặt của oxi không khí tạo quion và sau đó là
tạo melanin giúp đông tụ mủ cây, tạo thành rào cản và có đặc tính kháng khuẩn, ngăn chặn sự lây
lan của nhiễm trùng hoặc bầm tím trong mô thực vật.

Mức độ nhiều hay ít PPO thể hiện tính chống chịu của cây đó trước những điều kiện bất
lợi. Ở các cây mà sự chống chọi với những điều kiện bất lợi có chứa PPO nhiều hơn gấp nhiều
lần so với các giống cây mẫn cảm hơn. Hệ thống các enzyme khác trong cây như chitinase,
peroxidase, lipoxygenase, phenylalanine ammonia lyase, b -1,3-glucanase,… cũng có biểu hiện
tăng khi cây bị stress.
3.2 Đối với động vật
Nguồn: />Polyphenol oxidase tồn tại trong cả côn trùng và động vật giáp xác như một zynogen
hoặc hình thức propolyphenol oxidase và cũng được cho là có khả năng kháng bệnh. Enzyme
này cho là liên quan tới miễn dịch và nhận thức.
Khi xâm nhập vào cơ thể động vật, các vi sinh vật tiết protease, gây phân hủy protein,
gây bệnh cho cơ thể. Khi đó, propolyphenol oxidase được kích hoạt bởi protease tạo thành PPO,
chống lại sự xâm nhập của các vi sinh vật này. Chất chuyển hóa thứ cấp khác được sản xuất bởi
các vi sinh vật, chẳng hạn như glucans, glycoprotein, laminarins, lipopolysaccharides,… cũng có
thể gây ra sự kích hoạt propolyphenol oxidase.
Ngoài tác dụng là kháng khuẩn, PPO trong động vật giáp xác và côn trùng cũng liên quan
tới quá trình làm cứng lớp vỏ kitin trong chu trình tăng trưởng. Các enzyme này còn nằm trong
lớp biểu bì và hemolymph dưới dạng propolyphenol oxidase. Khi lột xác, lúc đó cơ thể yếu nhất,
các prophenol oxidase được kích hoạt cho PPO. Các diphenols bị oxy hóa để tạo các quion tương
ứng. Quinon hình thành phản ứng với các nhóm phân tử protein liền kề liên kết chúng lại với
nhau tạo một màng cứng, giúp bảo vệ cơ thể trước những tác động xấu từ bên ngoài.
PPO trong động vật giáp xác phân bố chủ yếu trong các mai, tiếp theo là bộ xương ngoài
bụng, đầu ngực,… PPO có liên quan đến sự hình thành đốm đen của động vật giáp xác sau khi
chết. Hình thành đốm đen là một trong những các vấn đề quan trọng của động vật giáp xác, nó
17
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
làm giảm đáng kể thị hiếu của người tiêu dùng và chất lượng sản phẩm. Cường độ hắc tố hình
thành trong động vật giáp sát thay đổi theo loài, do sự khác biệt của chất nền và nồng độ enzyme.
Do đó, cần có một sự hiểu biết rõ ràng đặc tính sinh hóa và động học của PPO là cần thiết để
kiểm soát và hạn chế hoạt động của nó.
Chương 4: Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình sẫm màu của

enzyme
Phản ứng sẫm màu do enzyme xúc tác là phản ứng rất thường xảy ra
trong quá trình chế biến các sản phẩm thực phẩm có nguồn gốc thực vật như
rau quả các sản phẩm đồ hộp rau quả, các sản phẩm chè thuốc lá Có nhiều
yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng này như các nhân tố sau :
• Nồng độ cơ chất phenol
• Hàm lượng và trạng thái của polyphenoloxydase
• Nồng độ oxy
• Nồng độ quinon
• pH
• Nhiệt độ
• …
3.1 Nhiệt độ
- Tỷ lệ phản ứng của các enzyme polyphenoloxydase được kiểm soát bởi nhiệt
độ
- Khi nhiệt độ tăng, tăng năng lượng động học ( tần số va chạm phát triển) tần
số phức hợp enzyme - cơ chất phát triển trên một đơn vị thời gian do đó tốc
độ phản ứng tăng  quá trình sẫm màu của enzyme diễn ra nhanh hơn.
- Khi nhiệt độ tăng đến khoảng 100
0
C sẽ làm bất hoạt enzyme
polyphenoloxydas  hạn chế quá trình làm sẫm màu của enzyme.
- Ví dụ ở quả vải: Hoạt động polyphenoloxidase cao nhất ở 20 º C,
và giảm liên tục khi nhiệt độ tăng cao cho đến khi ngừng hoạt động hoàn
toàn ở 60 º C. PPO vẫn còn hoạt động trong thời gian 120 phút ở 40 và
50 º C và đã được bất hoạt sau 10 phút ở 60 º C
18
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
Biểu đồ nhiệt độ hoạt động của enzyme PPO trong quả vải
Bảng 2: nhiệt độ bất hoạt của một số enzyme

Enzyme Ảnh hưởng đến
thực phẩm
Nhiệt độ bất hoạt của enzyme
(
0
C)
Lipolityc acyl
hydrolase
Gây mùi hôi ~ 75
Lipoxygenase Gây mùi hôi ~ 80
Polyphenoloxidase Làm sẫm màu ~ 100
Peroxidase Gây hư hỏng ~ 135
- Nếu nhiệt độ thấp > quá trình sẫm màu của enzyme diễn ra chậm hơn.
3.2 pH
- pH môi trường ảnh hưởng rõ rệt đến quá trình sẫm màu của enzyme vì nó
ảnh hưởng đến mức độ ion hóa của cơ chất, sự hoạt động của enzyme
polyphenol oxydase và ảnh hưởng đến độ bền protein enzyme.
19
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
- Hạ thấp độ pH đến 4,0 sẽ làm ức chế hoạt động của enzyme polyphenol
oxydase.
Sự ảnh hưởng của pH tới PPO trong quả vải
3.3 Nồng độ oxy
- Nồng độ oxy càng cao phản ứng oxy hóa polyphenol xúc tác bằng enzyme
polyoxydase xảy ra càng nhanh. Việc ngăn chặn sự tiếp xúc giữa oxy với bề
mặt cắt của trái cây hoặc rau hạn chế các phản ứng sẫm màu do enzyme.
Chương 5: Các biện pháp công nghệ kiềm hãm sự sẫm màu do tác
dụng của enzyme trong quá trình chế biến và bảo quản
(nguồn tài liệu tham khảo : “chương trình công nghệ thực phẩm và an toàn thực phẩm” của Đại
học Wageningen , Hà Lan và các trường đại học đối tác ; “Enzymatic Browning in Fruits,

Vegetables and Seafoods” Maurice R. Marshall
1
, Jeongmok Kim
2
and Cheng-I Wei
3
)
20
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
- Sự sẫm màu do tác dụng của enzyme không xảy ra khi tế bào thực vật còn
nguyên vẹn, điều này xảy ra khi tế bào bị tác động như cắt,nghiền,gọt vỏ, hư
hỏng. Sự sẫm màu xảy ra do sự oxy hóa chất hợp phenolic có trong không
bào của tế bào thực phẩm với xúc tác là enzyme polyphenol oxydase có mặt
trong tế bào chất của tế bào thực phẩm.
- Đặc tính cảm quan và hóa sinh của trái cây và rau quả chịu ảnh hưởng bởi sự
hình thành sắc tố. Tỷ lệ enzyme gây hiện tượng hóa nâu trong trái cây và
rau được điều chỉnh bởi các hoạt động polyphenol oxidase trong thành phần
của các mô, thành phần phenolic của mô, pH, nhiệt độ và hoạt tính của oxy
trong mô.
- Như mô tả trong Chương 1, enzyme polyphenol oxidase xúc tác quá trình
oxy hóa của phenol o-quinon, đó là các hợp chất có hoạt tính cao. O-quinon,
theo cách đó được hình thành thông qua quá trình trùng hợp tự nhiên để tạo
ra các hợp chất cao phân tử hoặc các chất màu nâu (melanins) Các
melanins có thể phản ứng với axit amin và protein tạo ra màu nâu.
- Nhiều nghiên cứu đã tập trung vào việc ức chế hoặc ngăn chặn hoạt động
oxidase polyphenol trong thực phẩm. Kỹ thuật và cơ chế khác nhau đã được
phát triển trong những năm qua để kiểm soát các hoạt động enzyme không
mong muốn. Những kỹ thuật này cố gắng để loại bỏ một hoặc nhiều thành
phần thiết yếu (oxy, enzyme, Cu, hoặc chất nền) từ phản ứng.
o Việc ngăn chặn sự tiếp xúc của Oxy với bề mặt cắt của trái cây hoặc

rau sẽ lầm hạn chế các phản ứng hóa nâu. Sự sẫm màu do tác dụng
của enzyme xảy ra nhanh chóng khi tiếp xúc với oxy. Hạn chế sự tiếp
xúc với oxy có thể bằng cách ngâm trong nước, xi-rô, ngâm nước
muối, hoặc bằng cách xử lý chân không.
o Enzyme polyphenol oxidase là một tetramer có bốn nguyên tử đồng.
Việc loại bỏ đồng sẽ làm thay đổi cấu trúc của enzyme PPO, từ đó làm
mất khả nắng xúc tác của nó => hạn chế sự sẫm màu do tác dụng của
enzyme . Cách hiệu quả nhất trong việc loại bỏ đồng là dùng các chất
tạo phức.
o Bất hoạt oxidase polyphenol bằng xử lý nhiệt như chần hơi nước được
áp dụng trong việc kiểm soát hiện tượng hóa nâu trong trái cây và rau
được đóng hộp hoặc đông lạnh. Tuy nhiên xử lý nhiệt không được áp
dụng trong việc bảo quản các sản phẩm tươi sống.
o Polyphenol oxidase xúc tác quá trình oxy hóa của chất phenolic như
axit caffeic, axit protocatechuic, axit chlorogenic, và tyrosine. Tuy
nhiên thay đổi tính chất hóa học của các chất có thể ngăn chặn quá
trình oxy hóa.
o Một số hợp chất hóa học phản ứng với các sản phẩm của hoạt động
oxidase polyphenol và ức chế sự hình thành của hợp chất màu được
21
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
sản xuất tại các bước phản ứng không men thứ cấp dẫn đến sự hình
thành của hắc tố melanin.
- Kiểm soát sự hóa nâu bởi enzyme là một trong những vấn đề quan trọng
nhất trong ngành công nghiệp thực phẩm vì màu sắc là một thuộc tính quan
trọng của thực phẩm ảnh hưởng đến quyết định của người tiêu dùng. Đối với
người tiêu dùng thực phẩm có các màu nâu (đặc biệt là trái cây) được xem
như là hư hỏng.Một số phương pháp có thể được áp dụng để tránh sự hóa
nâu bởi enzyme là bất hoạt các enzym hoặc hạn chế sự tiếp xúc giữa oxy với
thực phẩm

5.1 Các phương pháp vật lý
5.1.1 Phương pháp chần
- Xử lý nhiệt là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để ổn định các loại
thực phẩm vì nó có khả năng tiêu diệt các vi sinh vật và làm bất hoạt các
enzym. Chần là một trong những phương pháp được áp dụng có hiệu quả
nhất của xử lý nhiệt để kiểm soát sự hóa nâu bởi enzyme trong trái cây và
rau quả đóng hộp hoặc đông lạnh. Tuy nhiên trong thực tế ta không dùng
phương pháp chần để kiểm soát sự hóa nâu bởi enzyme trong thực phẩm
tươi sống.
- Ngoài ra phương pháp chần cũng có một số nhược điểm như: Sản phẩm tẩy
trắng thường đòi hỏi một bước làm mát trước khi đóng băng, bước làm mát
này được thực hiện bằng cách ngâm sản phẩm trong nước lạnh dẫn đến làm
tổn thất chất dinh dưỡng, vitamin, hương vị, màu sắc, kết cấu, carbohydrate
và các thành phần hòa tan trong nước khác; Phương pháp chần yêu cầu một
lượng lớn nước và năng lượng, cùng với vấn đề xử lý chất thải.
- Thiết bị sử dụng: Máy chần hơi nước nóng kiễu trục vít, Belzhytse, Máy
chần hơi nước nóng kiễu chạy qua
22
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
Máy chần hơi nước nóng kiễu trục vít, Belzhytse
Máy chần hơi nước nóng kiễu chạy qua
- Nhiệt độ áp dụng trong việc xử lý nhiệt bằng phương pháp chần là khác
nhau đối với từng loại thực phẩm, tùy thuộc vào nhiệt độ bất hoạt của các
enzyme có trong thực phẩm, cũng như bản chất của sản phẩm thực phẩm.
Thanh trùng thường được thực hiện ở nhiệt độ từ 60
o
C và 85
o
C, trong khi
các kỹ thuật chần thường hoạt động ở nhiệt độ từ 70

o
C và 105
o
C hoặc cao
23
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
hơn. Nói chung, tiếp xúc của oxidase polyphenol với nhiệt độ trong khoảng
70-90
o
C sẽ làm mất hoạt tính xúc tác của chúng (Vamos-Vigyázó, 1981).
Bảng 2: nhiệt độ bất hoạt của một số enzyme
Enzyme Ảnh hưởng đến
thực phẩm
Nhiệt độ bất hoạt của enzyme
(
0
C)
Lipolityc acyl
hydrolase
Gây mùi hôi ~ 75
Lipoxygenase Gây mùi hôi ~ 80
Polyphenoloxidase Làm sẫm màu ~ 100
Peroxidase Gây hư hỏng ~ 135
- Các phương pháp chần:
• Chần trong hơi nước và nước sôi;
Chần trong hơi nước hoặc chần trong nước sôi là một loại xử lý nhiệt để
kiểm soát sự hóa nâu của enzyme trong trái cây và rau đóng hộp hoặc đông
lạnh. Trụng các loại rau hoặc thực phẩm trong nước sôi hoặc hơi nước cho
một khoảng thời gian ngắn. Chần hơi dài hơn chần nước sôi 1,5 lần.
Chần trong hơi nước và chần trong nước sôi được áp dụng rộng rãi trong

việc bất hoạt các enzym và tạo tính ổn định cho rau đông lạnh, do ít ảnh
hưởng đến hương vị hay gây mất dinh dưỡng và rối loạn sắc tố vì nó là một
quá trình tương đối ngắn. Chần cũng ngăn ngừa chất diệp lục và carotenoid
sắc tố trải qua quá trình phân hủy bởi enzym. Thời gian và nhiệt độ phải
được kiểm soát trong cả hai chần. Thời gian bất hoạt nhiệt hoàn toàn
oxidase polyphenol là khác nhau với các sản phẩm thực phẩm. Chần nước
sôi ngăn chặn sẫm màu trong khoai lang đông lạnh bằng cách giảm đáng kể
các hoạt động oxidase polyphenol (Ma et al. 1992).
• Chần bằng lò vi sóng
Chần bằng lò vi sóng có thể không có hiệu quả, vì nghiên cứu cho thấy một
số enzyme có thể không bị bất hoạt. Điều này có thể ảnh hưởng đến hương
vị làm mất kết cấu và màu sắc.
24
Enzyme làm sẫm màu trong thực phẩm
5.1.2 Phương pháp làm lạnh
- Làm lạnh liên quan đến việc lưu trữ tạm thời các loại thực phẩm ở nhiệt độ
cao hơn nhiệt độ đông. Lạnh và làm lạnh được sử dụng để ngăn chặn sự hư
hỏng của các loại rau và hoa quả trong phân phối và bán lẻ. Làm lạnh được
áp dụng thường xuyên cho bông cải xanh, quả, rau bina, đậu, chuối, xoài,
bơ, cà chua
- Tỷ lệ phản ứng của các enzyme xúc tác được kiểm soát bởi nhiệt độ. Ở
nhiệt độ thấp, giảm động năng của các phân tử trong các chất phản ứng sẽ
làm giảm tính di động và "khả năng va chạm " cần thiết cho sự hình thành
các phức hợp enzyme-chất nền và các sản phẩm của chúng. . Ở nhiệt độ
dưới 7 ° C hoạt động của enzym polyphenoloxidase bị ức chế, nhưng các
enzyme không bất hoạt.
- Quá trình lạnh thường được thực hiện bằng hơi nước, nước (hydrocooling),
nước đá, hoặc chân không (làm mát chân không).
5.1.3 Phương pháp đông lạnh
T

ủ đông tiếp xúc
- Thiết bị đông lạnh : Băng chuyền cấp đông, Băng chuyền tái đông, Tủ đông
tiếp xúc
25