Ứng dụng enzyme trong sản xuất thực phẩm

B GIA O DU C VA A O TA Oĩ ẽ è è
A I HO C A N NG ĩ è ễ

TIU LUN MễN HC
Tón õóử taỡi:
V D NG DNG CH PHM VI SINH VT
TRONG SN XUT THC PHM

Ngổồỡi thổỷc hióỷn
: Ló Thở Thaớo Tión
Chuyón ngaỡnh
: Cọng nghóỷ Thổỷc phỏứm vaỡ ọử uọỳng
1
Năm 2006
2
TỔNG QUAN
I- Vi sinh vật và ứng dụng:
Vi sinh vật phân bố rất rộng rãi trong tự nhiên, là sinh vật nhỏ bé, có mặt
ở khắp mọi nơi, có những hoạt động sinh lý phong phú đa dạng hơn bất kỳ loại
sinh vật nào khác. Vi sinh vật có tính chất cấu tạo giản đơn, đồng nhất về hình
thái, phong phú về loại hình và chúng được sử dụng trong nhiều loại hình nghiên
cứu khác nhau. Trong số các vi sinh vật có nhiều loại có giá trị lớn nhờ việc sản
sinh ra các chất hoạt động sinh lý như men, chất kháng sinh, acid amin và
vitamin. [3]
Con người đã tận dụng những khía cạnh có lợi của vi sinh vật để ứng
dụng rộng rãi vào các mục đích khác nhau như sản xuất acid thực phẩm, tạo ra
các chế phẩm enzime, chế biến thức ăn gia súc, sử dụng trong công nghệ lên
men, thuỷ phân prôtêin động vật, thực vật, sinh tổng hợp prôtêin và xử lý môi
trường. Trong công nghiệp thực phẩm vi sinh vật càng được ứng dụng mạnh mẽ
để sản xuất rượu, bia, nước chấm, dấm, mì chính, đường … Người ta thường sử
dụng vi sinh vật như những tác nhân chuyên hoá và tinh vi khi tiến hành tổng

hợp các steroit và nhiều hợp chất hoá học khác. [3]
Công nghệ vi sinh là một trong những ngành mũi nhọn của công nghệ
sinh học. Những năm gần đây khi nền công nghiệp phát triển mạnh thì ngành vi
sinh ứng dụng đã trở thành công nghệ khá vững mạnh, đạt được nhiều thành tựu
đáng kể nhất là trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm. Công nghệ vi sinh phục vụ
việc sản xuất các chế phẩm enzyme cũng phát triển mạnh. Trong số gần 2000
enzyme xúc tác sinh học đã có hơn 50 enzyme được sản xuất từ công nghiệp với
qui mô khác nhau. Các chế phẩm enzyme này không phải là sản phẩm tiêu dùng
trực tiếp nhưng được sử dụng vào nhiều lĩnh vực công nghệ khác nhau như công
nghệ thực phẩm, công nghệ dệt tẩy, công nghệ dược phẩm, các quá trình thuỷ
phân prôtêin, thuỷ phân tinh bột, chất béo…[3]
II- Nguồn Chế phẩm enzyme từ Vi sinh vật:
Khoa học về nghiên cứu vi sinh vật chậm hơn khoa học nghiên cứu về động
vật và thực vật. Mãi thế kỷ 18 người ta mới biết về sự tồn tại của vi sinh vật
3
trong thế giới sinh vật, tuy nhiên việc ứng dụng các công nghệ có hoạt động của
vi sinh vật thì có từ rất lâu đời. Dựa trên nền tảng đó nên vi sinh vật ứng dụng đã
phát triển rất nhanh, đặc biệt là trong thế kỷ 20. Trong đó công nghệ enzyme từ
vi sinh vật đặc biệt phát triển mạnh ở thế kỷ 20 đầu thế kỷ 21. Nguồn enzyme
này dần dần thay thế enzyme từ động vật và thực vật do hàng loạt những ưu
điểm về sinh lý vi sinh vật và về kỹ thuật sản xuất. Những ưu điểm cơ bản của vi
sinh vật dùng để sản xuất enzime được tóm tắt như sau: [2]
- Hoạt tính enzyme từ vi sinh vật rất cao, chỉ một lượng nhỏ có thể chuyển hoá
một lượng cơ chất khá lớn, cường độ phản ứng xãy ra rất mạnh khi được xúc
tác bởi các enzyme loại này.
- Vi sinh vật có cường độ sinh sản cực mạnh và tổng hợp enzyme với tốc độ
rất nhanh chóng, trong một thời gian ngắn có thể thu được một lượng enzyme
rất lớn.
- Môi trường dinh dưỡng nuôi cấy vi sinh vật tạo enzyme rất dễ kiếm, rẻ tiền,
thường là những phụ liệu công nghiệp nên giá thành thu nhận sản phẩm

enzyme rẻ hơn và dễ áp dụng cho các cơ sở sản xuất.
- Hệ enzyme của vi sinh vật rất phong phú, từ các loại vi sinh vật khác nhau ta
có thể thu nhận được nhiều hệ enzyme khác nhau và chính vì thế có thể thu
nhận được một số enzyme chuyên biệt.
- Vi sinh vật chịu ảnh hưởng rất lớn ở thành phần dinh dưỡng môi trường hoặc
các tác động của môi trường, do đó người ta có thể tác động những biện pháp
khác nhau hoặc thay đổi thành phần dinh dưỡng để tạo ra các enzyme có hoạt
tính cao và đạt khối lượng nhiều.
- Sản xuất enzyme từ vi sinh vật có thể thực hiện trên quy mô công nghiệp, tự
động hoá và cơ giới hoá.
Tóm lai, việc ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ thực phẩm nói riêng và
trong nền công nghiệp nói chung không chỉ dừng lại ở việc sử dụng trực tiếp vi
sinh vật vào trong sản xuất, chế biến mà nhờ sự phát triển của công nghệ
enzyme, ta có thể sử dụng các chế phẩm enzyme thu nhận từ vi sinh vật để
chuyển hoá các cơ chất thu nhận các sản phẩm mong muốn.
4
III- Việc Ứng dụng các chế phẩm enzyme :
Enzyme được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành khác nhau của nền kinh
tế quốc dân, đặc biệt là trong công nghệ thực phẩm. Ở nhiều nước trên thế giới ,
việc sản xuất chế phẩm enzyme đã trở thành một ngành công nghiệp lớn. Sở dĩ
enzyme được sử dụng phổ biến như vậy vì những lý do sau: [4]
- Enzyme có tính đặc hiệu cao; tính chất này rất quan trọng đặc biệt là khi chế
biến các nguyên liệu có nguồn gốc sinh vật, có thành phần hoá học rất phức
tạp.
- Enzyme đều có nguồn gốc tự nhiên, không độc hại. Đặc điểm này quan trọng
đối với ngành thực phẩm và y học.
Dựa trên những đặc tính đó mà trong công nghiệp có thể hợp lý hoá hoặc rút
ngắn các quá trình sản xuất, thay đổi triệt để một số qui trình kỹ thuật cũ, nâng
cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm, tiết kiệm nguyên vật liệu .. [4]
Bước đột phá đầu tiên đối với các enzyme thu nhận từ vi sinh vật ứng dụng

trong công nghiệp thực phẩm bắt đầu từ những năm đầu của thập kỷ 60 khi
glucoamylase được đưa ra giới thiệu. Từ đó, gần như toàn bộ việc sản xuất sản
phẩm đường glucose đã được thực hiện theo con đường thuỷ phân nhờ enzyme
thay thế thuỷ phân bằng acid theo truyền thống đã dùng. [6]
Từ năm 1973, công nghiệp chế biến tinh bột đã phát triển và đã trở thành một
thị trường lớn nhất sử dụng enzyme sau công nghiệp chất tẩy rửa. Thuỷ phân
nhờ enzyme được dùng để tạo các loại sirô qua các bước dịch hoá, đường hoá và
isomer hoá.
Một thị trường to lớn khác sử dụng enzyme là công nghiệp bánh nướng. Các
enzyme bổ sung được cho thêm vào bột nhào để nâng cao chất lượng bánh mỳ
về sự đồng đều của cấu trúc ruột bánh và thể tích bánh lớn hơn. Một số enzyme
đặc biệt cũng kéo dài thời hạn sử dụng bánh mỳ bằng cách bảo toàn độ tươi của
bánh lâu hơn.
5
NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG VÀ THỜI HẠN SỬ DỤNG BÁNH MỲ
BẰNG CÁC CHẾ PHẨM ENZYME TỪ VI SINH VẬT
I- Đặc tính của hệ enzyme bột mỳ và tác dụng của chúng:
Trong bột mỳ cũng có đủ các hệ enzyme như trong hạt mỳ nhưng hàm lượng
và hoạt độ thì khác tuỳ thuộc vào loại bột. Bột loại thấp thì hoạt độ và số lượng
enzyme bao giờ cũng cao hơn bột loại cao. Hoạt độ của các enzyme có ảnh
hưởng lớn đến tính chất nướng bánh của bột và chất lượng bánh. Hoạt độ quá
cao hoặc quá thấp đều gây khó khăn cho quá trình công nghệ, thậm chí gây hỏng
bánh. Trong số các enzyme thì enzyme thuỷ phân prôtêin và tinh bột có ảnh
hưởng nhiều nhất. [1]
Men thuỷ phân prôtêin gồm proteaza và polypeptidaza, nhưng trong sản xuất
bánh mỳ thì proteaza có ảnh hưởng đáng kể vì nó phân giải prôtêin cấu trúc bậc
ba, do đó gluten bị vụn nát làm giảm chất lượng bột nhào, ngược lại nó lại tạo ra
tính chất tơi xốp rất cần thiết đối với bột nhào bánh bích qui. Proteaza của bột
mỳ hoạt động thích hợp ở nhiệt độ 45-47
o

C và pH 4.5 –5.6; khi có chất khử thì
hoạt độ của proteaza tăng, nhưng với chất oxy hoá và muối ăn thì bị kìm hãm.
[1]
Men thuỷ phân tinh bột gồm α- amylaza và β- amylaza. β- amylaza phần huỷ
amyloza thành maltoze, giúp cho bột nhào lên men nhanh và tăng chất lượng
bánh vì bản thân lượng đường trong bột không đủ để đảm bảo chất lượng bánh.
α- amylaza lại làm giảm chất lượng bánh mỳ, nó phân huỷ tinh bột thành
dextrin, mà dextrin liên kết với nước kém nên ruột bánh mỳ bị ướt.
Ngoài hai loại men trên trong bột mỳ còn có enzyme lipaza, lipooxydaza và
tirozinaza cũng ảnh hưởng tới chất lượng bánh. Lipaza thuỷ phân chất béo thành
glixerin và acid béo, còn lipooxydaza oxy hoá chất béo chưa no tạo thành
peoxit. Peoxit là chất oxy hoá mạnh có ảnh hưởng tới gluten và trạng thái men
thuỷ phân prôtêin. Tirozinaza oxy hoá tirozin tạo thành melanin có màu đen, do
đó ruột bánh bị sẫm màu. [1]
II- Ảnh hưởng của bột đến chất lượng bánh và biện pháp nâng cao chất
lượng bột đã dùng:
6