Vai trò của enzyme trong công nghiệp thực phẩm

Vai trò của enzyme trong công nghiệp thực phẩm Nguyên liệu sử dụng trong CN thực phẩm là các sản phẩm nông sản thực tế chúng là các vật thể sống, do đó trong quá trình bảo quản hoặc 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 xúc tác tự nhiên bởi enzyme bản thể hay do nhà công nghệ đưa vào để đạt mục đích đặt ra. Vì vậy có thẻ nói enzym đóng vai trò chủ chốt trong các quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm. Xin giới thiệu khái quát 4 vai trò chính của enzyme trong CNTP: 1) Enzyme khắc phục khiếm khuyết tự nhiên của nguyên liệu: Các sản phẩm nông sản có chất lượng về dinh dưỡng, thành phần hóa học, tính chất cảm quan phụ thuộc nhiều vào: giống, loại nông sản, điều kiện canh tác, điều kiện thu hái và vận chuyển, điều kiện bảo quản. Do vậy chất lượng sản phẩm được tạo ra từ nguyên liệu dao động rất lớn. Trong thực tế nếu chất lượng nguyên liệu quá kém người ta phải điều khiển các phản ứng xúc tác bởi enzyme để tạo nên các thành phần thiếu hụt trong nguyên liệu đưa vào sản xuất. Ví dụ: trong sản xuất bia, nguyên liệu chính là malt đại mạch. Để khắc phục malt đại mạch chát lượng kém ( không có khả năng chuyển hóa hết tinh bột thành dextrin, đường lên men...) thường dùng các chế phẩm enzyme thủy phân thuộc hệ amilaza như Termamyl 120L hoặc SC , hệ enzyme proteaza như Neutrase 0,5L. Ví dụ: dứa , cà chua khi đưa vào sản xuất có độ chín khác nhua, phải qua giai đoạn ủ chín để chuyển hóa protopectin ( 1 hợp chất pectin có cấu tạo phức tạp, ngoài các chuỗi polygalacturonic còn có các thành phần khác như axit axectic, xenluloza, galactoza,rhamnoza... --> tạo nên cấu trúc cứng của các loại quả) về dạng pectin hòa tan nhờ enzyme pectinaza. Hoặc sau khi chà sẽ đưa enzyme pectinaza vào để phá vỡ màng tế bào thực vật giúp tạo ra các vết nứt trên quả tạo thành rãnh thoát dịch chiết ra ngoài --> làm tăng hiệu suất chiết dịch quả. 2) Enzyme nâng cao giá trị thương phẩm của nguyên liệu: Trong thực tế có rất nhiều các nguyên liệu nông sản có giá trị thương phẩm thấp. Sau khi được chuyển hóa bởi tác dụng của enzyme thì giá trị thương phẩm cao hơn rất nhiều, chúng có thể là các sản phẩm không những có giá trị dinh dưỡng cao mà còn phục vụ được cho các mục đích khác ngoài thực phẩm như y học... Ví dụ:trong công nghiệp chế biến tinh bột, mục đích của nhà máy chế biến tinh bột là chuyển hóa tinh bột từ một hợp chất có phân tử lượng cao, hệ số hấp thu kém, giá trị thương phảm thấp thành các sản phẩm mới có hệ số hấp thu cao hơn, đa dạng hơn , giá trị thương phẩm cao, ứng dụng nhiều trong công nghiệp chế biến các sản phẩm khác. -Trước đây ở các nhà máy người ta dùng phương pháp axit: môi trường axit mạnh,HCl; nhiệt độ cao; áp suất cao - > nhược: + phải xử lí nguyên liệu đầu vào nhằm mục đích loại các thành phần khác không phỉa là tinh bột do axit không có tính đặc hiệu + sản phẩm tạp, lẫn nhiều tạp chất từ thành phần nguyên liệu và từ các sản ứng tổng hợp bởi các thành phần vừa được giải phóng ra ( caramen hóa, axit amin+đừong --> phản ứng melanoidin...) --> màu của sản phẩm sẫm, mùi khét, độ nhớt cao -> quá trình tinh lọc khó khăn. + thiết bị sử dụng trong quá trình chế biến phải có độ bèn cao, chịu áp suất, chịu nhiệt --> giá thành thiết bị cao. + hiêu suất thu hồi thấp --> gái thành cao - Với sự phát triển của ngành CN enzyme , đặc biệt là CN enzym amilaza thì hầu hết các nhà máy chế biến tinh bột trên thế giới đã chuyển sang sử dụng phương pháp enzyme mà CN mới này đã khắc phục đựoc toàn bộ nhược điểm trên của pp axit. Thêm vào đó, trong quá trình chế biến tạo ra nhiều sản phẩm có giá trị cao như: + maltodextrin: * chất phụ gia để chế tác các sản phẩm thực phẩm cho trẻ em, thực phẩm truyền trực tiếp cho bênh nhân. * tác nhân tạo cấu trúc: tạo độ đặc, độ nhớt cho nước sốt; chất kết dính cho sản xuất thức ăn chính * có khả năng tạo gel thuận nghịch có cấu trúc giống chất béo: thay thế chất béo trong các sản phẩm bơ, mỡ gầy. + Socbitol: * khả năng giữ nước cao : tạo độ đặc sánh cho mật ong * độ ngọt nhẹ : sử dụng nhiều hơn mà không cảm thấy khso chịu * độ nhớt thấp : dễ thao tác trong sản xuất * tạo phức với kim loại nặng: cải thiện việc bảo quản các sản phẩm béo * scobitol tinh thể có entzpi hàon tan trong nước rất lớn : có khả năng tạo cảm giác mát --> sản xuất kẹo mứt * không làm tăng lượng glucoza trong máu lên cao sau khi ăn : sản xuất thức ăn kiêng cho người bị bệnh đái đường. + Manitol: * sử dụng chủ yếu làm chất tạo ngọt không hút nước * có gái trị hấp thu thấp: bổ sung vào thực phẩm chức năng * tác động phá hủy răng thấp : sx kẹo cao su 3) Enzyme là công cụ trong quá trình chuyển hóa công nghệ: trong các nhà máy chế biến thực phẩm thì enzyme được sử dụng như một công cụ của toàn bộ quá trình chuyển hóa hoặc là toàn bộ quá trình chuyển hóa trong dây chuyền chế biến. Nếu thiếu sự có mặt của nó thì quá trình chế biến không thành công. Ví dụ: trong sản xuất bia, quá trình chế biến dịch đường có mục tiêu là tìm điều kiện tối ưu chuyển nhiều nhất có thể các chất có trong nguyên liệu đi vào dịch trở thành chất chiết của dịch đường. Để đạt được mục đích này thì ngoài quá trình khuyếch tán đơn giản của các thành phần mà chủ yếu là quá trình chuyển hóa các hợp chất cao phân tử không hòa tan thành các chất thấp phân tử hàon tan dưới tác dụng của nhiều hệ enzyme khác nhau. * tinh bột + alpha-amliza, beta-amilaza --> dextrin : tạo độ sánh và giữ bọt cho bia --> maltoza, glucoza: cung cấp đường cho quá tình lên men * protein + proteaza --> peptit phân tử lượng thấp: tăng khả năng giữ bọt do chứa nhóm chức tích điện , liên kết với CO2 --> axit amin: - đảm bảo độ bền sinh học do ngăn chặn sự tạo thành kết tủa tạo cặn của protein trong quá trình thanh trùng ở nhiệt độ cao (sẽ làm thay đổi hằng số điện môi) - nguồn cung cấp N đảm bảo quá trình lên men và chống thoái hóa giống - tăng giá trị dinh dưỡng cho bia * Araban ( 1 hợp chất glucan cao phân tử làm dịch đường rất nhớt) + arabanaza --> hợp chát thấp phân tử: - giảm độ nhớt - cải thiện quá trình lọc - tăng năng suất dây chuyền * Hợp chất chứa P + sitaza, photphataza --> giải phóng P: - hợp chất quang trọng trong chu trình Kreb - hợp chất vi lượng cần cho hoạt động sống của nấm men - cân bằng pH trong môi trường lên men 4) Enzyme tăng tính chất cảm quan của sản phẩm: Trong chế biến thực phẩm sau khi xáy ra các giai đoạn chuyển hóa chính, thông thường các sản phảm thực phẩm chưa hẳn đã đạt chất lượng cảm quan tối ưu. Vì thế chúng có các giai đoạn hoàn thiện sản phẩm , trong giai đoạn này hoặc là tạo nên những điều kiên mới cho các enzyme bản thể có lợi phát huy tác dụng có lợi hoặc bổ sung các enzyme từ ngoài vào để làm tăng chất lượng cảm quan của sản phẩm như cải thiện mùi và vị của sản phẩm Ví dụ: quá trình thủy phẩn lipit nhờ lipaza --> hợp chất azzetal, xeton có mùi đặc trưng của sản phẩm Ví dụ: làm trong rượu vang nhờ chủ yếu là pectinaza , đây là chỉ tiêu chất lượng quan trọng nhất của rượu vang.Với mục đích làm trong rượu các chế phẩm enzyme sử dụng phải có khả năng chịu được nồng độ rượu rừ 10-12% và không chứa các enzyme oxi hóa làm ảnh hưởng đến màu sắc và mùi vị của sản phẩm. TRên thị trường có 3 chế phẩm sử dụng để làm trong dịch quả là: - Pectinex 3XL,Pectinex AR: chịu được nồng độ rượu cao - Viscozyme 120L : chịu được nồng độ rượu thấp nhưng chịu được nồng độ đường cao hơn --> sử dụng để làm trong dịch quả cô đặc. Tóm lại, đối với mỗi quá trình sản xuất muốn sử dụng các chế phẩm enzyme một cách hiệu quả nhất ta phải xét đầy đủ đến các tiêu chí lựa chọn như: độ hoạt động của enzyme, độ đặc hiệu của enzyme và sự có mặt của các chất ảnh hưởng.