Đề tài: Ứng dụng enzyme trong công nghệ chế biến và bảo quản sữa

BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM
MƠN H A SINH HỌC THỰC PHẨM
----------

ĐỀ TÀI
NG

NG N
CH

M TRONG CÔNG NGHỆ

I N VÀ ẢO QUẢN S A

G ản v n ƣớn
Thực hiện: Nhóm 18
Lớp: 02DHTP2

Tp Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2013

n: NGU ỄN TH

HÀ


M C
ỜI M

C

Đ U ........................................................................................................................... 4

CHƢƠNG 1 .............................................................................................................................. 5
GIỚI THIỆU VỀ N

M .................................................................................................... 5

1.1.

Enzyme ......................................................................................................................... 5

1.2.

Va trò của enzyme tron côn n

ệp sản xuất sữa ............................................... 6

CHƢƠNG 2 .............................................................................................................................. 8
GI TR

INH Ƣ NG VÀ Đ C ĐIỂM VỆ SINH C A S A ........................................ 8

2.1.

K á n ệm về sữa ......................................................................................................... 8

2.2.

G á trị

n

ƣỡng ...................................................................................................... 9

2.2.1.

Protein ................................................................................................................... 9

2.2.2.

Lipit ..................................................................................................................... 11

2.2.3.

Glucid .................................................................................................................. 12

2.2.4.

Chất k oán ........................................................................................................ 13

2.2.5.

Vitamin ................................................................................................................ 13

2.3.

Đặc đ ểm vệ sinh của sữa.......................................................................................... 14

CHƢƠNG 3 ............................................................................................................................ 15

NG
3.1.

NG C A N

M TRONG CH BI N S A .................................................. 15

Một số enzyme đƣợc quan tâm n ều trong kỹ thuật chế biến sữa...................... 15

3.1.1.

Enzyme Lipase .................................................................................................... 15

3.1.2.

Enzyme Rennin ................................................................................................... 16

3.1.3.

Enzyme Phosphataza ......................................................................................... 17

3.1.4.

Enzyme Protease ................................................................................................ 17

3.1.5.

Enzyme Reductaza ............................................................................................. 19
2

3.2.

ng dụn enzyme tron đôn tụ sữa ...................................................................... 20

CHƢƠNG 4 ............................................................................................................................ 24
NG D NG C A ENZYME TRONG BẢO QUẢN S A ................................................ 24
4.1.

ng dụng của enzyme trong bảo quản sữa ............................................................ 24

4.1.1.

Bảo quản sữa bằng phức chất LPS ................................................................... 24

4.1.2.

nzyme oxy óa Glucose oxy ase – Catalase .................................................. 25

4.1.3.

Lysozyme ............................................................................................................. 26

CHƢƠNG 5 ............................................................................................................................ 27
K T U N ............................................................................................................................. 27
TÀI IỆU THAM KHẢO...................................................................................................... 28

3

ỜI M

Đ U

Sữa là một loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng rất cao. Cơ thể dễ dàng đồng hóa
được vì nó chứa một lượng lớn các acid amin cần thiết mà cơ thể không thể tổng hợp được
cùng với nhiều khoáng chất cần thiết cho các hoạt động sống của cơ thể như Kali, Phospho,
Calci, cùng với các vitamin như A, B1, B2…Vì vậy, sữa được sử dụng phổ biến như là một
nguồn dinh dưỡng không thể thiếu trong đời sống hằng ngày. Tuy nhiên, sữa là một loại thực
phẩm rất dể hỏng, nên địi hỏi ngành cơng nghệ thực phẩm phải tìm cách khắc phục yếu điểm
này, cũng như là đảm bảo được lượng dinh dưỡng cho sữa. Vì vậy, để có thể bảo quản sữa
được lâu cũng như là bảo vệ được các chất dinh dưỡng q có trong sữa người ta đã áp dụng
cơng nghệ enzyme trong quy trình chế biến và bảo quản sữa. Đây là một thành phần khơng
thể thiếu để góp phần tạo nên giá trị dinh dưỡng cho sữa cũng như là giúp cho loại thực phẩm
này ngày càng được sử dụng phổ biến hơn.
Chúng tôi đã chọn đề tài “ứng dụng của enzyme trong công nghệ chế biến và bảo
quản sữa” để giúp mọi người biết được rõ ràng hơn về các loại enzyme được ứng dụng trong
sữa và tác dụng mà nó mang lại. Đồng thời bài báo cáo này của chúng tơi sẽ giúp mọi người
có cái nhìn khách quan hơn về việc ứng dụng công nghệ enzyme trong công nghệ sản xuất và
bảo quản sữa.
Do thời gian có hạn nên thơng tin do nhóm tìm kiếm chưa được đầy đủ và cịn nhiều
thiếu sót. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cơ và các bạn để bài tiểu luận
của nhóm được hồn thiện hơn. Đồng thời, nhóm chúng tơi in gửi lời cảm ơn đến các thầy
cô khoa Công Nghệ Thực Phẩm đã hướng d n chúng tôi thực hiện tốt bài tiểu luận này.
in chân thành cảm ơn!

4


CHƢƠNG 1

GIỚI THIỆU VỀ N
1.1.

M

Enzyme
Enzyme là chất úc tác sinh học có bản chất là protein, làm nhiệm vụ úc tác cho các

phản ứng hóa sinh, ảy ra trong cơ thể sinh vật. Enzyme tồn tại trong tất cả tế bào sống của
động vật, thực vật và vi sinh vật. Các phản ứng do enzyme úc tác có thể ảy ra ở ngay trong
cơ thể sống ho c ở ngoài cơ thể.
úc tác enzyme có nhiều hơn h n các úc tác thong thường như: cường lực úc tác
lớn, t nh đ c hiệu cao, khơng độc, có thể tác dụng trong điều kiện nh nhàng, đơn giản. Hầu
hết phản ứng được úc tác bởi enzym đều có tốc độ cao hơn nhiều so với khi khơng được úc
tác.
Song có thể sản uất enzyme t các nguyên liệu giá r nhưng mang lại hiệu quả kinh
tế cao, nhờ vậy enzyme được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực phẩm,
nơng nghiệp, y học,…

nh

.1.

t

enzyme

T n c ất


Enzym có bản chất là protein nên có tất cả thuộc t nh lý hóa của protein. Đa số

enzym có dạng hình cầu và khơng đi qua màng bán thấm do có k ch thước lớn.


Tan trong nước và các dung môi hữu cơ phân cực khác, không tan trong este và

các dung môi không phân cực.

5




Không bền dưới tác dụng của nhiệt độ, nhiệt độ cao thì enzym bị biến t nh. Một

trường a t hay bazơ cũng làm enzym mất khả năng hoạt động.


Enzym có t nh lưỡng t nh: tùy pH của mơi trường mà tồn tại ở các dạng: cation,

anion hay trung hịa 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 cịn có nhóm khơng phải protein)

1.2.

Va trị của enzyme tron cơn n

iệp sản xuất sữa

Các enzyme này có m t trong sữa t tuyến sữa, t vi sinh vật có trong khơng kh và t
nhiều nguồn khác. Con người còn chủ động đưa vào các loại vi khuẩn, nấm men ho c
enzyme của sữa.
Enzym do tuyến vú tiết ra ho c do vi sinh vật trong sữa tổng hợp nên. Sự có m t của
các enzym là nguyên nhân gây biến đổi thành phần hoá học của sữa trong quá trình bảo quản,
d n đến làm giảm chất lượng ho c hư hỏng sữa. Nhưng một số enzym trong sữa có vai trị
kháng khuẩn như lactopero ydase, lysozyme. Hàm lượng vi sinh vật càng nhiều thì thành
phần enzym càng đa dạng và hoạt t nh càng cao, có hơn 60 enzym trong sữa.
Các loại enzyme dùng trong chế biến sữa chia thành sáu nhóm:


Oxydoreductaza



Transpheraza



Hydolaza



Liaza



Izomeraza



Lagaza

Nguyên liệu sử dụng trong công nghệ thực phẩm là các sản phẩm nông sản, thực tế
chúng là các vật thể sống, do đó trong q trình bảo quản ho c chế biến chúng thành các sản
phẩm thực phẩm xảy ra hàng loạt các quá trình biến đổi sinh học mà các quá trình này được
úc tác tự nhiên bởi enzyme bản thể hay do nhà công nghệ đưa vào để đạt mục đ ch đ t ra.
Enzyme có 4 vai trị ch nh trong công nghệ thực phẩm:

6




Enzyme khắc phục khiếm khuyết tự n

n của n uy n l ệu: Trong thực tế

nếu chất lượng nguyên liệu quá kém người ta phải điều khiển các phản ứng úc tác bởi
enzyme để tạo nên các thành phần thiếu hụt trong nguyên liệu đưa vào sản xuất.


nzyme nân cao

á trị t ƣơn p ẩm của n uy n l ệu: Nhờ tác dụng của

enzyme mà giá trị thương phẩm cao hơn rất nhiều, chúng có thể là các sản phẩm khơng
những có giá trị dinh dưỡng cao mà cịn phục vụ được cho các mục đ ch khác ngoài thực
phẩm như y học....


nzyme là cơn cụ tron q trìn c uyển óa cơn n

ệ: Trong các nhà

máy chế biến thực phẩm thì enzyme được sử dụng như một cơng cụ của tồn bộ q trình
chuyển hóa ho c là tồn bộ q trình chuyển hóa trong dây chuyền chế biến. Nếu thiếu sự có
m t của nó thì q trình chế biến khơng thành cơng.


nzyme tăn t n c ất cảm quan của sản phẩm: Trong chế biến thực phẩm

sau khi áy ra các giai đoạn chuyển hóa ch nh, thông thường các sản phảm thực phẩm chưa
h n đã đạt chất lượng cảm quan tối ưu. Vì thế chúng có các giai đoạn hồn thiện sản phẩm,
trong giai đoạn này ho c là tạo nên những điều kiên mới cho các enzyme bản thể có lợi phát
huy tác dụng có lợi ho c bổ sung các enzyme t ngoài vào để làm tăng chất lượng cảm quan
như cải thiện mùi và vị của sản phẩm.
Vì vậy có thể nói enzyme đóng vai trị chủ chốt trong các q trình chế biến và bảo
quản thực phẩm.

7


CHƢƠNG 2

GI TR

INH Ƣ NG VÀ Đ C ĐIỂM VỆ SINH
C AS A

2.1.

K á n ệm về sữa
Sữa là một chất lỏng màu trắng đục tạo ra bởi các loài động vật có vú. Độ đục của sữa

là do các chất béo, protein, một số khoáng tạo nên. Màu sắc của sữa chủ yếu phụ thuộc vào
hàm lượng  -caroten tạo nên.
Sữa nhân tạo là sữa do con người chế biến lại t sữa tươi. Có nhiều dạng sữa nhân tạo:


Sữa đ c không đường (evaporated) là loại sữa được sấy cho đến khi lượng nước

trong sữa bay hơi tới 60%.


Carrageenin (một dạng gôm thực vật) được thêm vào sữa trước khi nó được ử

lý để ổn định các protein casein.


Sữa đ c có đường là sữa đã loại bỏ 50% nước và cho thêm 1 lượng đường bằng

44% trọng lượng của sản phẩm cuối cùng. Hàm lượng đường cao sẽ giúp ức chế sự phát triển
của vi khuẩn trong sữa đ c.


Sữa bột là loại sữa tươi đã được tách nước hồn tồn.

Có một số sản phẩm sữa lên men như phomat, kem chua (sour cream) và sữa chua là
sản phẩm sữa tươi.
Sữa là loại thức uống đ c biệt, cung cấp nhiều chất dinh dưỡng và có mùi vị thơm
ngon. Không những thế, sữa là loại thực phẩm chứa các chất các chất dinh dưỡng đầy đủ và
cân đối nhất. Các sản phẩm t sữa là rất đa dạng và phổ biến. T nguyên liệu sữa, người ta đã
cho ra vơ vàn các sản phẩm có cấu trúc, trạng thái và hương vị khác nhau.
Sữa chứa hầu hết các men có trong tự nhiên. Các men này vào sữa theo tuyến sữa và
t các vi sinh vật trong không kh hay dụng cụ chứa sữa như lipase, protease.

8


2.2.

G á trị

n

ƣỡng

2.2.1. Protein
Protein của sữa rất quý, rất đ c biệt; có chứa nhiều và hài hịa các acid amin cần thiết
và có sự đồng hóa cao. Cơ thể con người sử dụng protein sữa để tạo thành hemoglobin dễ
dàng hơn bất cứ protein của thực phẩm nào khác. Độ tiêu hóa của protein sữa đạt 96 – 98%.
Protein của sữa gồm 3 nhóm chủ yếu: casein, lactoalbumin, lactoglobulin và cịn vài
loại protein khác nhưng hàm lượng khơng đáng kể.


Casein: là thành phần cơ bản của protein sữa, do lượng casein chiếm hơn 75%

tổng số protein trong sữa động vật, là một loại photphoprotit, có nhiều Lysin rất cần thiết cho
sự phát triển của tr em.

nh 2 2

Cấu trúc micelle của casein

Chú thích: A: dưới micelle; B: chuỗi bề m t; C: Phosphat canxi; D: κ – casein; E:
nhóm phosphat
Casein trong sữa bao gồm nhiều loại casein khác nhau,
casein là thể phức hợp phosphoryl gồm có

,

,

,

,

casein,
,

casein, κ casein,

- casein.

– casein là

thành phần chủ yếu có trong sữa bị nhưng lại là thứ yếu trong sữa người. κ – casein là một
glycoprotein và nó hiện diện khắp nơi trong thể mi en casein. Ch nh vì vậy mà mi en ở trạng
thái ổn định.
– casein và

– casein không tan trong sữa tươi. Các protein này chứa nhóm

phosphate (phosphor chiếm khoảng 0,8% trong tồn casein) và nhóm phosphate này kết hợp

9


với ion Ca2+. Sự trung hòa một phần lớn các điện t ch âm ngăn ng a

– casein và

– casein

kết khối và kết tủa.
Hai phân tử casein có thể tồn tại một cách ổn định trong sữa là do có sự hiện diện của
– casein. Casein không tồn tại tự do trong sữa nhưng tồn tại dưới dạng các hạt mi en có
k ch thước t 0,003 – 0,3 m. Trung bình mỗi hạt chứa hàng ngàn phân tử
casein. Hiệu quả bảo vệ của

– casein và

–

– casein có thể là do nó góp phần gia tăng điện t ch âm của hạt

mà không kết hợp với ion Ca2+.
Mỗi hạt casein chứa khoảng 70% nước và 30% chất khô. Trong thành phần chất khô
casein chiếm khoảng 93% và muối (chủ yếu là can i phosphate) chiếm khoảng 7%


Lactoalbumin: còn gọi là albumin của sữa. Hàm lượng lactoalbumin trong sữa

không nhiều khoảng 0,5 – 1,0% tùy t ng loại sữa. Lượng casein chiếm khoảng 12% ( t hơn
75%) tổng số protein trong sữa động vật
Trong sữa non có nhiều lactoalbumin hơn sữa thường. Sữa m thuộc loại sữa albumin.
Lactoalbumin khác với casein là khơng chứa phosphor nhưng có nhiều lưu huỳnh và
tryptopan (0,7%) làm cho sữa có mùi vị khó chịu.
Ngồi ra, lactoalbumin ở trong sữa dưới dạng hòa tan. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao,
lactoalbumin bị đông tụ. Trong môi trường acid, khi tăng nhiệt độ thì mức độ đơng tụ nhanh
và mau. Các enzyme làm đông tụ casein không có khả năng làm đơng tụ lactoalbumin. Sau
khi đơng tụ, lactoalbumin mất khả năng hịa tan lại trong nước, nó chỉ có thể hịa tan lại trong
một vài loại dung mơi.


Lactoglobulin: cịn gọi là globulin của sữa. Hàm lượng lactoglobulin trong sữa

khoảng 0,1%. Lượng casein chiếm khoảng 6% tổng số protein sữa động vật
Globulin sữa có nhiều trong sữa non, thuộc loại protein đơn giản và là protein hoàn
thiện. Trong sữa, globulin tồn tại dưới dạng keo và có độ phân tán kém hơn so với albumin
sữa khoảng 18000.
Globulin có 3 dạng đồng phân:

- glactoglobulin, epglobulin, pseudogglobulin.

Chúng khác nhau về khả năng hòa tan trong nước và t nh kháng trùng.

10


– glactoglobulin khơng tan trong nước, hịa tan tốt trong dung dịch muối lỗng,
epglobulin tan trong nước khi có m t muối. Pseudogglobulin hòa tan trong nước nguyên chất.
Gần giống với lactoalbumin, lactoglobulin khơng chứa phospho nhưng có lưu huỳnh
làm cho sữa có mùi vị khó chịu.
2.2.2. Lipit
Lipid là một trong những thành phần quan trọng nhất của sữa. Lipid sữa có giá trị sinh
học và dinh dưỡng cao:


Ở trong trạng thái nhũ tương và có độ phân tán cao



Có nhiều acid béo chưa no cần thiết



Có nhiều lecithin là một phosphatide quan trọng



Có độ tan chảy thấp và dễ đồng hóa

nh 2 2 2

Thành phần chất béo trong ữa

Hàm lượng chất béo của sữa thay đổi trong một phạm vi khá rộng. Có loại sữa t béo,
khoảng 3g trong 100ml sữa, có loại sữa nhiều chất béo khoảng 5 – 6g trong 100ml sữa.
Chất béo của sữa dưới dạng những hạt hình cầu rất nhỏ. K ch thước của những hạt
chất béo phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: loài giống, tùy t ng con vật, thời gian khác nhau
trong thời kì tiết sữa,…Các hạt chất béo k ch thước lớn thì dễ tách ra khỏi sữa hơn là những
hạt chất béo có k ch thước nhỏ. Khi để sữa yên l ng một thời gian, các hạt chất béo của sữa sẽ
nổi lên trên m t thành một lớp váng mỏng gọi là váng sữa.
11


Trong thành phần chất béo của sữa có tới 20 loại acid béo khác nhau, trong đó 2/3 là
acid béo no và cịn lại là các acid béo khơng no cần thiết. Trong số những acid béo trong sữa
có khá nhiều acid béo dễ hòa tan trong nước (v dụ acid caproic).
Ngồi chất béo thuộc nhóm lipid của sữa cịn có phosphatide và một số chất khác
nhưng hàm lượng khơng nhiều, phosphatide có khoảng 0,5 – 0,7g / lit sữa, trong đó chủ yếu
là lecithin.
2.2.3. Glucid
Glucide có trong sữa chủ yếu là lactose - một loại đường kép. Hàm lượng lactose
trong sữa khoảng 4,5 – 5,1% tùy theo t ng loại sữa. Đối với sữa bò hàm lượng này khoảng
2,7 – 5,5%, thường là 4,9%; trong sữa m là 7%. Lactose trong sữa ở dưới dạng hòa tan.

nh 2 2 3

Cấu tạo khơng gian của lactose

Lactose khó bị thủy phân hơn các loại đường khác. Lactose bị thủy phân sẽ cho một
phân tử glucose và một phân tử galactose.

C12H22O11

C6H12O6

Lactose

Glucose

+

C6H12O6
Galactose

Ở nhiệt độ cao, lactose bị biến thành caramen. Vì vậy khi khử trùng sữa một phần
lactose bị caramen hóa nên màu của sữa sau khi đã khử trùng thường s m hơn lúc chưa khử
trùng, đồng thời lactose cịn có thể kết hợp với các nhóm amin của protein sữa (casein) để tạo
thành hợp chất melanoidin có màu s m.

12


Dưới tác dụng của vi khuẩn lactic, lactose bị lên men thành acid lactic gọi là quá trình
lên men lactic. Dưới tác dụng của vi khuẩn propionic, acid lactic có thể chuyển hóa thành
acid propionic, acid acetic và kh cacbonic. Phản ứng này là cơ sở của quá trình chế biến một
số loại phomat.
Sự lên men lactic được ứng dụng rộng rãi vào việc sản xuất ra các sản phẩm chế biến
của sữa như: sữa chua, phomat,…
2.2.4. Chất k oán
Nhiều cơng trình nghiên cứu đã ác nhận lượng chất khống của sữa có thể thỏa mãn
đầy đủ nhu cầu về chất khoáng cho cơ thể.

Hàm lượng chất khoáng trong sữa khoảng 0,6-0,8% tùy t ng loại sữa. Hàm lượng
khoáng trong sữa bị khoảng 0,7%. Chất khống trong sữa có rất nhiều loại như: kali, can i,
natri, magiê, sắt, mangan, iốt, nhơm, crơm,… Trong đó kali và can i chiếm nhiều nhất nên
sữa là thức ăn gây kiềm. Canxi trong sữa đồng hóa rất tốt vì nó ở dạng liên kết với casein
(caseinat canxi).
Sữa là nguồn thức ăn cung cấp can i đ c biệt quan trọng đối với tr em và không thể
thay thế được. Mỗi ngày chỉ cần cho tr uống 0,5 lit sữa đã đủ nhu cầu canxi cho tr
(500mg/ngày).
Trong sữa có nhiều loại muối khống, phổ biến là muối photphat, clorua, citrat,
caseinat…Hàm lượng muối can i và phosphor trong sữa cao giúp cho quá trình tạo thành
ương và các hoạt động của não. Các muối khống có tỉ lệ Ca/P hài hòa phù hợp với đ c
điểm tiêu hóa.
2.2.5. Vitamin
Sữa là thức ăn có chứa rất nhiều loại vitamin cần thiết cho cơ thể, nhưng hàm lượng
các vitamin không cao lắm. Số lượng và hàm lượng các loại vitamin trong sữa phụ thuộc vào
nhiều yếu tố như thức ăn, điều kiện chăn ni, giống lồi và tuổi của các loại gia súc,…
Trong sữa bị có rất nhiều loại vitamin tan trong chất béo (vitamin A, D, E, K…),
nhóm vitamin tan trong nước (vitamin B1, B2, B12, C, PP…). Trong đó chủ yếu là vitamin A,
B1, B2; cịn các vitamin khác không đáng kể.
13


2.3.

Đặc đ ểm vệ sinh của sữa
Sữa tươi có chất lượng tốt phải có màu trắng ngà, hơi vàng, mùi thơm đ c hiệu của

sữa. Khi sữa có dấu hiệu kết tủa thì chắc chắn sữa đã bị nhiễm khuẩn. Ðể đánh giá chất lượng
vệ sinh của sữa người ta thường dựa vào các chỉ tiêu sau:
 Tỷ trọng sữa: là biểu hiện các thành phần dinh dưỡng (protein, lipit, glu it) có trong

sữa. Với sữa tươi nguyên chất, tỷ trọng dao động t 1,029 đến 1.034. Nếu sữa bị pha
lỗng thì tỷ trọng sẽ hạ thấp và nếu bị lấy mất bơ thì tỷ trọng sẽ tăng lên
 Độ chua của sữa: là phản ánh độ tươi tốt của sữa. Ðộ chua của sữa tươi dao động t
18-20o Thorner, nếu tăng quá 22o Thorner kèm theo có hiện tượng kết tủa của casein
nữa thì sữa đó chắc chắn đã bị nhiễm khuẩn. Nếu vắt sữa theo đúng yêu cầu vệ sinh thì
sữa mới vắt ra là vơ khuẩn.
Thời gian vơ khuẩn có thể kéo dài nếu sữa được bảo quản ở nhiệt độ thấp. Nếu như
trong quá trình vắt sữa, bảo quản, vận chuyển, chế biến và mua bán sữa không tuân thủ
nghiêm ng t những yêu cầu vệ sinh của nó thì sữa có thể truyền một số bệnh cho người tiêu
dùng như bệnh lao, bệnh sốt sẩy thai súc vật, bệnh than,...

14


CHƢƠNG 3

NG
3.1.

NG C A N

M TRONG CH BI N S A

Một số enzyme đƣợc quan tâm n ều trong kỹ thuật chế biến sữa

3.1.1. Enzyme Lipase
Lipase là enzyme thủy phân các glycerid với sự có m t của các acid béo tự do và các
gly erol. Lipase không bền nhiệt với nhiệt độ ấp ỉ 70 0C trong thời gian vài giây cũng có
thể làm nó mất hoạt t nh. Tuy vậy, có một vài loại lipase của vi sinh vật tồn tại được ở nhiệt
độ khá cao (800C và hơn nữa).

nh 3 1.1.1. Enzyme Lipase
Trong điều kiện môi trường acid cao kìm hãm hoạt động của lipase cũng như sự kìm
hãm ảy ra khi mơi trường có m t của một vài loại kim loại n ng (Cu, Fe,…).

nh sáng M t

trời phá hủy nhanh chóng chúng. pH tối ưu cho hoạt động của lipase là 9,4.
Lipase là một enzym tan được trong nước, úc tác cho quá trình thủy phân liên kết
ester trong cơ chất triglycerid ở dạng nhũ tương tại bề m t tiếp úc pha giữa chất béo và
nước, làm t ch luỹ các a it béo tự do trong sữa, quá trình phân giải tiếp theo các a it béo này
làm cho sữa và sản phẩm t sữa có vị đắng, mùi ơi khét và mùi kim loại. Lipase thực hiện
chức năng cần thiết trong việc tiêu hóa,vận chuyển và ử lý các chất béo. Gen mã hóa cho
lipase thậm ch hiện diện ở các virus.


Chức năn



Hầu hết lipase giữ một vị tr đ c biệt “cột sống” glicerol của chất béo.
15




Là enzym ch nh để phân nhỏ mỡ trong hệ tiêu hóa người.



Biến đổi triglyceride trong dầu ăn thành monoglyceride và các a it béo tự do.



Sử dụn tron côn n



Lipase t vi khuẩn và nấm có vai trị quan trọng trong viêc lên men yogurt và

ệp:

phomat.


Lipase úc tác phản ứng thuỷ phân triglyceride ở giao diện cơ chất và nước

được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như bột gi t, sữa, chế biến dầu …

3.1.2. Enzyme Rennin
Chymosin hay rennin là 1 aspartic acid, protease enzyme được tìm thấy trong chất
rennet. Nó được sản xuất bởi con bị, trong phần màng lót của dạ dày múi khế túi. Ngày nay
chymosin được sản xuất tái tổ hợp nhờ E.coli, Aspergillus niger var awmori và K.lactis như
một nguồn thay thế cho nguồn duy nhất t bò.

nh 3.1.2.1. Enzyme Rennin


Phản ứng enzyme:



Nó gây nên sự phân tách của liên kết peptid giữa phenylalanine và methionin

trong k – casein.


Nếu phản ứng này được áp dụng vào trong sữa, liên kết đ c biệt giữa nhóm

hydrophobic (para – casein) và nhóm hydrophylic của casein trong sữa sẽ bị b gãy.


Nhóm hydrophobic sẽ kết hợp với nhau và hình thành nên 1 mạng lưới 3D để

cản nước của sữa.Sản phẩm kết quả là calcium phosphocaseinate.

16




Dựa vào phản ứng này rennin được sử dụng để gây ra sự kết tủa và cục đông

trong việc làm ra phơ mai

3.1.3. Enzyme Phosphataza
Phosphataza

thủy

phân

các

loại

este

phosphate

như

gly erophosphat,

phenylphosphat,...Chúng bị phá hủy hồn toàn ở chế độ thanh trùng 720C trong thời gian 15 –
20 phút ho c 630C trong 30 phút. Một vài loại vi sinh vật có thể sản sinh enzyme này, đ c
biệt là nấm men và nấm mốc. Vì vậy, enzyme này thông thường thuộc loại bền nhiệt, đ c biệt
là ở môi trường trung t nh.

nh 3 1.3.1. Pho phataza A và Pho phataza B
Lợi ch chủ yếu của enzyme phosphataza kiềm t nh (pH = 9 – 10) được sử dụng như
một yếu tố để kiểm tra hiệu quả thanh trùng sữa. Ngồi ra, trong sữa có enzyme phosphataza
acid có hoạt động tối ưu ở pH = 4,2 và 5,5 nhưng những enzyme này khơng có biểu hiện lợi
ch thực tế.
Đây là enzyme bền nhiệt nhất trong sữa. Để vơ hoạt hồn tồn cần gia nhiệt đến 960C
trong t nhất 5 phút và cũng bị vô hoạt bởi NaF.

3.1.4. Enzyme Protease
Protease rất cần thiết cho các sinh vật sống, phân bố rất rộng rãi trên nhiều đối tượng
t vi sinh vật, đến thực vật và động vật.

17


nh 3 1.4.1. Enzyme Protease
Protease tham gia vào quá trình thủy phân protein tạo thành các sản phẩm như pepton,
acid amin,...Một số peptone được hình thành có thể gây vị đắng trong sữa. Protease được hình
thành tự nhiên trong sữa và chúng khơng bị phân hủy hồn tồn khi thanh trùng ở nhiệt độ 76
– 780C.
Khi điều kiện vệ sinh không tốt, một số men tạo ra t các nguồn vi sinh vật âm nhập
vào gây tác hại đến sữa. Chúng có thể làm giảm nghiêm trọng chất lượng của sữa ban đầu. Sự
có m t một số men trong sữa được dùng làm chi tiêu trong kiểm tra chất lượng sữa.
Các sản phẩm t sữa có thể ở dạng rắn như các fomat với kết cấu hình thù và t nh cảm
vị đ c trưng, dạng hạt đơn điệu như trong các sữa bột, dạng đ c mịn màng như trong các sữa
chua, dạng lỏng như trong các sữa cơ đ c với đường.
Trong đó, mảng sản phẩm lên men truyền thống t sữa vô cùng phong phú và chiếm
một vị tr quan trọng trong ngành công nghiệp chế biến các sản phẩm sữa. Có thể kể ra đây là
bơ, fomat, kefir, yoghurt,...do đó các enzyme sử dụng trong công nghiệp sữa ngày càng được
nghiên cứu và ứng dụng, có thể kể đến như rennin (chymosin), pepsin có thể làm đông tụ sữa
được dùng trong sản xuất fomat, sữa đông tụ...


Tron côn n

ệp sữa:

Protease được dùng trong sản xuất phomat nhờ hoạt t nh làm đông tụ sữa của chúng.
Proteaza vi khuẩn: Proteaza vi khuẩn được tổng hợp t các vi khuẩn trong sữa, về hoạt
t nh, tương tự như tri in.

18


Điều kiện tối ưu cho enzyme này là môi trường kiềm nh , nhiệt độ 37 – 420C. Proteaza
sữa bị phá huỷ hoàn toàn ở 750C.
Protease t 1 số vi khuẩn như A.candidus, P.roquerti, B.mesentericus… được dùng
trong sản xuất phomat.
Các vi khuẩn này âm nhập vào sữa t không kh ho c do con người chủ động đưa vào
khi sản xuất.
3.1.5. Enzyme Reductaza
Trong thực tế sự hiện diện của enzyme này d n đến sự mất màu nhanh chóng của hợp
chất anh metylen được cho vào ban đầu trong sữa tươi (do sự hình thành hợp chất Leucoderive khơng màu). Ở nhiệt độ 700C trong 3 phút ho c 800C trong 10 phút loại enzyme này bị
phá hủy hoàn toàn reductaza sinh ra do vi sinh vật.
nghĩa thức tế của enzyme này rất đáng kể: sự làm mất màu anh của metylen do mối
liên quan giữa tốc độ làm mất màu của anh metylen cho vào trong sữa với lượng vi sinh vật
có trong sản phẩm. Vì enzyme này do vi khuẩn tiết ra, lượng vi sinh càng nhiều thi enzyem
tiết ra với số lượng càng lớn.
Qua đây, ta nhận thấy, nếu số lượng enzyem reductaza bị phá hủy hoàn tồn thì chất
lượng sữa tạo sẽ rất tốt và ngược lai.

nh 3.1.5.1. Enzyme Reductaza

19


ng dụng enzyme trong đôn tụ sữa

3.2.

Enzym được ứng dụng trong q trình lên men làm đơng tụ sữa của công nghệ sản

xuất phomat là enzyme protease. Phomat được coi là cách để duy trì giá trị dinh dưỡng trong
sữa được lâu hơn.

nh 3 2.1. Phomat


Côn n



Côn đoạn 1: sữa được lên men nhờ vi khuẩn lactic nhằm làm giảm pH tới

ệ sản xuất phomat hiện đại gồm 2 côn đoạn c n

điểm đ ng điện của casein và khiến chúng đông tụ.


Côn đoạn 2: loại bỏ dịch trong và làm đ c phần sữa đông tụ.



Kết tủa và đôn tụ sữa



Sữa được chuyển thành cấu trúc gel thông qua hoạt động của các enzyme gây

đông tụ. Các enzyme gây động tụ thương mại được sử dụng trong công nghệ sản xuất phomat
bao gồm rennet động vật và các enzyme gây động tụ vi sinh vật khác. Rennet thu nhận t dạ
dày của động vật non (thường là bê).



Kết tủa sữa bằng enzym (rennet) rất hiệu quả và rất khác so với kết tủa bằng

a it. Ngày nay phần lớn phomat được sản xuất theo công nghệ này. Trong sản xuất phomat,
mục đ ch của việc sử dụng rennet là loại ho c hạn chế tác dụng của k – casein trong sữa.
Rennet là hỗn hợp của chymosine và pepsin, trong đó chủ yếu là chymosine, là các protease
có khả năng phân hủy hạn chế tác dụng của k – casein trong sữa. Khi mất thành phần hiếu
nước, các hạt keo casein có thể liên kết với nhau và kết tủa. Song song với việc sử dụng
rennet, các tác nhân khác như Ca2+ ho c lên men lactic có thể được sử dụng.
20




Đơng tụ sữa là q trình quan trọng trong q trình sản xuất phomat. Rennet sẽ

cắt bề m t thấm nước của casein và làm đơng phần tử casein có trong protein sữa. Trong phân
tử phomat khô, lượng hơi nước phải được hạ t 87% xuống còn 37%.


Dưới tác dụng của rennin, casein chuyển thành paracasein rồi paracasein kết

hợp với canxi tạo thành quện sữa (gel). Những ion hóa trị 2 như Ca2+ ảnh hưởng t ch cực tới
quá trình đông tụ sữa thông qua việc tạo các cầu nối liên kết giữa phân tử protein.
Việc sử dụng Chymosin (rennin hay rennet kĩ thuật di truyền) để làm phomat là ứng
dụng thương mại đầu tiên của công nghệ sinh học thực phẩm (1988).
Vào năm 1960 hiệp hội nông nghiệp và thực phẩm của liên hợp quốc đã dự báo một sự
thiếu trầm trọng của men dịch vị rennet lấy ở dạ dày bê. Đốn trước có một sự gia tăng nhu
cầu về thịt nên sẽ d n đến càng nhiều bê đang được ni trưởng thành và vì vậy sẽ càng t

rennet có thể dùng được. Hơn 30 năm qua đã có rất nhiều sự thay thế cho rennet của bê cho
phép nguồn cung cấp các enzyme để giữ tốc độ phát triển của sản xuất phomat.
Chymosin đầu tiên là vào đầu năm 1980 bắt nguồn t

vi khuẩn biến đổi gen

(Escherichia coli, Kluyveromyces lactis and Aspergillus niger). Ngày nay khoảng 90%
phomat cứng được làm bằng cách sử dụng chymosin t các vi khuẩn biến đổi gen.
Chymosin giống hệt với enzyme thu được t động vật. Chymosin này có thể được sử
dụng để sản xuất phomat chất lượng cao hơn rennet t nấm hay động vật khác (không phải t
bê). Các enzyme công nghệ sinh học này hoạt động theo đúng như hoạt động của rennin bê
nhưng hoạt động của chúng có thể dự đốn được và chúng tinh sạch hơn. Các enzyme như
thế nhận được sự ủng hộ của tổ chức những người an chay và của một vài người có thẩm
quyền trong tơn giáo. Chymosin thu được t các sinh vật biến đổi gen đã được giám sát để
kiểm tra nghiêm ng t để bảo đảm sự tinh sạch.


actaza tron quá trìn l n men sữa chua

Quá trình chủ yếu trong lên men sữa chua là đường lactose chuyển hóa thành glucose
và galactose dưới tác dụng của enzym lactaza sau đó các sản phẩm đường này chuyển hóa
thành a it pruvic. T axit pruvic sẽ khử hydro tạo thành a it lactic làm sữa bị acid hóa và sau
đó bị đông tụ lại.

21


nh 3 2.2. Sữa chua


Enzyme trong sản xuất sữa k ôn có lactose

Lactose là một loại đường có nhiều trong sữa nên gọi là đường sữa. Một số người sử
dụng sữa không thể hấp thu được sữa này. Đây là một chứng bệnh khiến bạn khơng thể tiêu
hóa được đường lactose, một loại đường tự nhiên có trong sữa. Và đây là căn bệnh thường
uyên ảy ra do cơ thể khơng có khả năng sản xuất ra enzyme lactase giúp hòa tan lượng
đường lactose.

nh 3 2 3 M t s h nh ảnh sữa
Như vậy nếu thủy phân lactose và galactose sẽ mang lại hiệu quả to lớn. Enzyme thủy
phân lactose có tên lactose thuộc nhóm β – galactosidase. β – galactosidase cho phép sản xuất
sản phẩm chứa hàm lượng lactose thấp. Khi đó, lactose t hịa tan và t ngọt, sự thủy phân các
lactose làm giảm các tinh thể lactose ở sản phẩm giàu lactose trong quá trình bảo quản và
tăng độ ngọt. Enzyme này có hoạt t nh chủ yếu là thủy phân liên kết β – 1,4 – glucosidie của
phân tử đường đôi lactose để tạo thành 2 phân tử đường đơn có độ ngọt cao hơn đường
22


lactose. Do vậy, enzyme lactose chủ yếu được sử dụng trong công nghiệp các sản phẩm t
sữa để giảm hàm lượng lactose, một thành phần cacbonhydrat ch nh trong sữa mà phần lớn
người trưởng thành có khả năng dung nạp rất kém và đ c biệt một số t người lớn kể cả tr sơ
sinh có dị ứng mạnh với đường lactose. Lúc đó sữa sẽ có chất lượng cao hơn, loại bỏ hiện
tượng sạn sữa nâng cao độ tiêu hóa.

23


CHƢƠNG 4:

NG D NG C A ENZYME TRONG BẢO QUẢN S A

4.1.

ng dụng của enzyme trong bảo quản sữa
Trong mỗi gia đình thường có vài hộp sữa. Tuy nhiên, t người chú ý đến bảo quản

khiến cho sữa hay bị hỏng. Chúng ta nên lưu ý cách sau đây:


Mùa hè sữa thường lên men. Nếu bạn cho vào một t muối vào sẽ kéo dài thời

gian sử dụng của sữa.


Cho một t đường cát vào sữa đun sôi cũng là cách bảo quản hay.

Trong công nghiệp, bên cạnh việc ứng dụng enzym trong sản xuất phomat, sản xuất
sữa chua, sản xuất sữa khơng có lactose…enzyme cịn được dùng trong bảo quản sữa.
4.1.1. Bảo quản sữa bằng phức chất LPS
Phức chất Lactopero ydaza (LPS) là phương tiện bảo vệ tự nhiên có sẵn trong sữa.

nh 4

. Enzyme Lactoperoxydaza

Nó bao gồm 1 enzym LPS liên kết với 1 anion và 1 lượng nhỏ peroxyde. Phức chất
này o y hóa các chất đ c trưng trên màng tế bào, d n đến quá trình trao đổi chất và kết quả là
vi khuẩn có thể bị chết.
Trong thực tế, để k ch th ch hệ thống kháng khuẩn trong sữa và kéo dài thời gian an
toàn cho sữa, người ta bổ sung một lượng nhỏ (8,5 ppm). Hydrogen peroxyde (H2O2) và 15
ppm Thiocyanate. Lượng bổ sung này rất nhỏ và hồn tồn khơng độc hại đối với người tiêu

24


dùng sữa, nhưng có tác dụng kháng khuẩn 5 – 6 ngày (đối với loại sữa được làm lạnh) và tăng
thời gian an toàn cho sữa tươi 3 – 5 giờ (đối với sữa ở nhiệt độ môi trường 300C).
Liên đoàn sữa Quốc tế (IDF) đã tiến hành khảo nghiệm và giám định biện pháp bảo
quản sữa bằng phức chất IPS. Theo IDF thì biện pháp này có hiệu quả, dễ thực hiện phù hợp
với điều kiện của các nước đang phát triển. T tháng 7/1991 phương pháp bảo quản này cũng
đã được

y ban tiêu chuẩn thực phẩm của FAO/ HO chấp nhận. Hiện nay, FAO đang đề ra

những biện pháp ứng dụng rộng rãi công nghệ này để thúc đẩy sản uất sữa ở các nước đang
phát triển.
4.1.2.

nzyme oxy óa Glucose oxy ase – Catalase
Glucose o ydase được tạo ra bởi nấm thuộc họ Penicillium và Aspergillus. Glucose

oxydase nấm mốc hoạt động trong khoảng pH 2.5 – 7.5 và ở nhiệt độ 30 – 400C.
Glucose o ydase là enzyme o y hóa khử, chỉ tác dụng lên glucose khi có m t o y, nó
o y hóa glucose thành acid gluconic và H2O2.
Glucose oxydase
C6H12O6 + ½ O2 + H2O

C6H12O7 + H2O2

Dưới tác dụng của catalase – một ezyme hay đi cùng với glucose oxydase – H2O2 sẽ
khử thành H2O và kh O2.

nh 4

2

Enzyme catala e

Hệ enzyme này có tác dụng ức chế với các vi khuẩn gram dương và cả vi khuẩn gram
âm, thậm ch đến các loài vi khuẩn kháng penicillin ho c các kháng sinh khác.
25