Công nghệ Protein & Enzyme KLMN
1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁN CÔNG TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG
NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH









SEMINAR
: ỨNG DỤNG CỦA HỆ PROTEASE

GVHD: ThS. NGUYỄN THỊ THU SANG

I.2 Thành phần và nguyên liệu 8
I.3 Quy trình sản xuất 9
I.4 Rennin trong sản xuất Phomai 10
I.5 Biến hình κ-casein 12
I.5.1 Cấu tạo và đặc tính của κ-casein 12
I.5.2 Cấu trúc của Micelle 14
I.6 Quá trình đông tụ 15
I.7 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình đông tụ 18
III. SẢN XUẤT NƯỚC MẮM TỪ THUỶ SẢN
19

III.1 Giới thiệu chung 19
III.2 Nguyên liệu 20
III.3 Quy trình công nghệ và vai trò của enzyme protease 20
III.3.1 Quá trình chuyển hoá Protein thành các acide amin 20
III.3.2 Quá trình tạo hương thơm 21
III.3.1.1 Công nghệ sản xuất nước mắm dài ngày
III.3.1.2 Công nghệ sản xuất nước mắm ngắn ngày
III.4 Thành phần hoá học của nước mắm 26
IV. SẢN XUẤT CHẤT TẨY RỬA 28
IV.1 Giới thiệu chung 28
IV.2 Sử dụng enzyme protease để tẩy sạch protein 28
V. BIẾN HÌNH COLLAGEN VÀ LÀM MỀM THỊT 29
V.1 Giới thiệu chung 29
V.2 Một số tính chất của thòt sau giết mổ 30
V.3 Các phương pháp làm tăng độ mềm của thòt 30
V.4 Làm mềm thòt bằng phương pháp sử dụng chế phẩm enzyme 31
VI. SẢN XUẤT BÁNH MÌ
32
Công nghệ Protein & Enzyme KLMN


Công nghệ Protein & Enzyme KLMN
4
LỜI NÓI ĐẦU

Enzyme là thành phần không thể thiếu trong mọi tế bào. Chúng đóng vai trò
quyết đònh trong mọi chuyển hoá vật chất trong tế bào và quyết đònh 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.
Trong số đó các enzyme thuộc nhóm protease hiện đang được ứng dụng nhiều
nhất trong nhiều lónh vực khác nhau như: chất tẩy rửa, thuộc da, phômai, làm mềm thòt,
nước chấm,…
Seminar của nhóm gồm có hai phần:
Phần A: Giới thiệu một số cách phân loại và tính chất của một số enzyme thuộc
hệ protease.
Phần B: Gồm một số ứng dụng của các enzyme thuộc hệ protease. Trong phần
này, nhóm sẽ giới thiệu công nghệ sản xuất một số sản phẩm có sự tham gia của
enzyme thuộc hệ protease. Đặc biệt là vai trò và ứng dụng của enzyme protease trong
các quá trình sản xuất.
Trong quá trình thực hiện, do là lần làm đầu tiên nên không tránh khỏi những
sai sót. Nhóm mong nhận được ý kiến đóng góp của cô và các bạn về nội dung đề tài
để nhóm ngày càng hoàn thiện hơn.

Dựa vào tính đặc hiệu với cơ chất , người ta chia protease làm 2 nhóm:
- Exopeptidase :thủy phân liên kết peptide ở đầu tận cùng của mạch, giải phóng
acide amin đầu –NH
+
hay –COO
-
.
+ Aminopeptidase :thủy phân liên kết peptide ở đầu N.
+ Carboxypeptidase (thủy phân liên kết peptide ở đầu C).
+ Dipeptidase :thủy phân liên kết peptide của các dipeptide.
- Endopeptidase :Thủy phân các liên kết peptide bên trong nội mạch của chuỗi
polypeptide.
+ Pepsin
+ Trypsin
+ Chymotrypsin
+ Elastase
+ Papain
Dựa vào nhóm chức trong trung tâm hoạt động của enzyme, người ta chia enzyme
làm 4 nhóm:
- Protease-serin (OH): Trypsin, chymotrypsin, alastase, subtilisin…
- Protease-thiol (SH): Papain, bromelin, ficine,…
- Protease-acide (COOH): Pepsin, rennin,…trong trung tâm hoạt động có chứa
asparagyl hay glutamyl.
Công nghệ Protein & Enzyme KLMN
6
- Protease-kim loại: collagenase,…
Dựa vào pH hoạt động có thể chia làm 3 loại:
- Protease acide: Pepsin, rennin,…
- Protease bazơ: Chymotrypsin, trypsin, elastase, colagenase, subtilisin,…
- Protease trung tính: Papain, bromelin,…

II.4 Bromelin(EC.3.4.22.5):
Bromelin được sản xuất từ vỏ và chồi của quả thơm. Chế phẩm thương mại có hoạt
lực 5.000-10.000UI/g nhưng không ổn đònh bằng papain.
II.5 Ficine(EC.3.4.22.3):
Công nghệ Protein & Enzyme KLMN
7
Ficine được thu nhận từ nhựa cây sung. Ficine ứng dụng nhiều trong công nghiệp
chế biến sữa.
II.6 Trypsin(EC.3.4.21.4):
Trypsin có trong dòch t của người và động vật. Trypsin hoạt động trong môi
trường kiềm. PH tối ưu là 8, pH thích hợp là 7,8-9,5. Nhiệt độ thích hợp cho hoạt động
của trypsin là 30-40
0
C.
II.7 Chymotrypsin(EC.3.4.21.1):
Chymotrypsin là prtotease được tiết ra từ tuyến t. Đây là protease kiềm tính quan
trọng sau trypsin. Chymotrypsin hoạt động ở pH 7-9, điểm đẳng điện pI=5,4.



Bảng 1: Thành phần hoá học sữa của một số động vật và người
Động vật Protein tổng Casein

Chất béo Carbonhydrat Khoáng
Bò
Dê
Cừu
Ngựa
Người
3,4
3,6
5,8
2,2
1,2
2,8
2,7
4,9
1,3
0,5
3,9
4,1
7,9
1,7
3,8
4,8
4,7
4,5
6,2
7,0

khả năng sinh bào tử, khả năng chòu lạnh,…Người ta còn đặc biệt quan tâm tới hàm
lượng protein- casein, sữa nguyên liệu có hàm lượng casein càng cao thì hiệu suất thu
hồi Phô mai trong sản xuất sẽ cao. Bảng 2: Một số loại phô mai phổ biến :
Tên sản phẩm Nước sản xuất
Blanc Pháp
Mascarpore ,Ricotta Ý
Quarg Một số nước Tây u và Đông u
Cottage , bakers và Neufchatel Anh ,Mỹ

I.3 Quy trình sản xuất:
Hình2: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất phô mai Blanc
Công nghệ Protein & Enzyme KLMN
10

Phô

mai

Blanc

Bao bì

Rót sản
phẩm
Khuấy trộn
Huyết
thanh sữa

- Để tiến hành đông tụ casein trong sữa, người ta thường sử dụng một trong hai
phương pháp sau:
+Chỉnh giá trò pH sữa về điểm đẳng điện của casein: Phương pháp này
dùng trong sản xuất mộ số loại phô mai như Cottage, Quarg,…
+Sử dụng enzyme đông tụ sữa: Chúng đïc thu nhận và tinh sạch từ nhiều
nguồn gốc, được thương mại hoá với nhiều tên gọi khác nhau.
Bảng3: Một số enzyme đông tụ sữa sử dụng trong sản xuất Phô mai
Nhóm Nguồn gốc Tên enzyme
Động vật Dạ dày bê
Dạ dày cừu
Dạ dày dê
Dạ dày heo
Rennin A và B, Pepsin và gastriscin
Rennin, pepsin
Rennin, pepsin
Pepsin A, B và gastriscin
Thực vật Cynara Cyprosin 1 ,2 , 3 hoặc cardosin A,B
Vi sinh vật
Rhizomucor miehei
Rhizomucor pusillus
Cryphonectria
parasitica
Aspartic protease
Aspartic protease
Aspartic protease
Vi sinh vật
chuyển gen
Rennin từ bê

Aspergillus niger

IMCU/mg
-Vò trí acide amin số 244 trong mạch
protein là glycine.
-Bền hơn, không bò phân huỷ thành
Rennin C.
-Hoạt tính riêng thấp hơn: 233 đơn vò
IMCU/mg
(IMCU-International Milk Clotting Unit)
Pepsin A, B: Pepsin A tìm thấy trong hệ tiêu hoá của động vật có vú, Pepsin B tìm
thấy trong dạ dày heo với hàm lượng khá thấp. Nhìn chung khả năng đông tụ của
pepsin kém.
gastiscin: là enzyme thuộc nhóm aspartic protease và còn được gọi là pepsin B, C, I,
II, III, 6 hoặc 7.
Tóm lại các chế phẩm enzyme gây đông tụ casein trong sữa rất đa dạng.
Trong công nghệ sản xuất phô mai hiện nay, nhóm enzyme được tách chiết từ nguuồn
động vật chiếm tỷ lệ sử dụng cao nhất. Tuy nhiên người ta dự đoán rằng chế phẩm
Rennin sản xuất bằng phương pháp lên men sẽ được sử dụng phổ biến trong tương lai
không xa.
I.5 Biến hình κ
κκ
κ-casein(κ
κκ
κ :kappa):
*Trước khi đi vào quá trình đông tụ casein, chúng ta sẽ tìm hiểu cấu tạo, vai trò
cùng những tính chất cấu tạo của
κ-casein.
I.5.1.Cấu tạo và đặc tính của
κ
κκ
κ

Khác với các Casein α
S
và casein
β, κ - casein có mức độ phosphoryl
hoá thấp nhất, chỉ chứa duy nhất
một gốc phosphat ở Ser 149, do đó
độ hoà tan của nó không bò ảnh
hưởng khi có mặt Ca
2+
.
-Do cấu trúc lưỡng cực nên κ -
casein có khuynh hướng tạo ra các
micelle giống khuynh hướng của
các chất tẩy rửa. Cấu trúc của các
micelle κ - casein lại rất “chùng”
nên có thể vùi được các casein
khác vào lòng của mình.
-Trong các Casein α, β, γ và κ thì
κ - casein là cơ chất chính của
Rennin. So với các casein khác, thì
κ - casein có đặc điểm chứa nhiều
glucide (5%) nhưng lại rất ít nhóm
phosphate (chỉ có một nhóm
phosphate ở serin-149) do đó nó
rất háo nước và rất bền khi có mặt
ion calcium. Thêm vào đó κ - casein thường phân bố ở mặt ngoài của mỗi micelle, tạo
nên một lớp vỏ bảo vệ cho micelle không bò kết tụ khi có ion calcium. Vậy quá trình
đông tụ casein của sữa dưới tác dụng của rennin thực chất là quá trình thuỷ phân hạn
Rennin


nhóm phosphate đính trên chuỗi của chúng. Các siêu micelle nghèo κ - casein thì mằn
ở bên trong micelle và micelle sẽ ngừng lớn thêm khi toàn bộ mặt ngoài được bao phủ
bởi κ - casein. Như vậy κ - casein nằm bên ngoài là cần thiết cho micelle bởi lẽ đoạn
caseinoglucopeptide (từ acide amin 86-169) của đầu C rất háo nước, có khả năng tạo
ra một chùm nhánh tự do, rất mềm dẻo, dày khoảng 7nm nổi trên lactoserum.
- κ - casein có vai trò bảo vệ micelle. Do κ - casein chứa ít phosphate nhưng lại
giàu glucide nên rất háo nước và làm bền được micelle. Hàm lượng κ - casein càng
lớn, kích thước micelle càng nhỏ thì micelle càng bền.

I.6 Quá trình đông tụ Casein:

I.6.1 Giai đoạn 1:
Casein trong sữa tồn tại dưới dạng micelle. Chúng có điểm đẳng điện pI=4,6.
Trong sữa các phân tử κ - casein giữ vai trò quan trọng trong việc ổn đònh cấu trúc
micelle của sữa. Đầu amino của phân tử κ - casein (đầu ưa béo ) được liên kết với các
phân tử α
s
và β - casein trong micelle luôn hướng về phía tâm micelle, còn đầu
carboxyl (đầu ưa nước ) luôn hướng ra ngoài vùng biên micelle.

Công nghệ Protein & Enzyme KLMN
16
Rennin sẽ xúc tác thuỷ phân liên kết peptide tại vò trí giữa acide amin số 105
(Phenilalanin) và acide amin số 106 (Methionin) trong phân tử κ - casein.

Công nghệ Protein & Enzyme KLMN
17

s
vàβ-casein. Cầu calci
phosphate sẽ xuất hiện giữa các micelle và góp phần làm tăng kích thước khối đông tụ.
Trong quá trình liên hợp lại với nhau để tạo nên kh ối đông, các micelle sẽ kéo
theo một số phân tử lipide và các hợp chất khác có trong sữa như lactose,
vitamin,…Như vậy trong cấu trúc gel của khối đông, ngoài casein là thành phần chính,
người ta còn tìm thấy lipide, lactose, nước và một số chất khác.
Công nghệ Protein & Enzyme KLMN
18
Sự đông tụ sữa chỉ xảy ra khi có hơn 85%κ-casein trong micelle bò thuỷ phân
bởi enzyme và nhiệt độ cao hơn 15
0
C. Khi sử dụng rennin để đông tụ, hàm lượng
casein thu được trong khối đông có thể lên đến 95% tổng lượng casein ban đầu có
trong sữa. Ngược lại khi sử dụng các protease từ nấm sợi để đông tụ, hiệu suất thu hồi
casein trong khối đông tụ chỉ đạt 40-45%. Bên cạnh đo, quá trình thuỷ phân protein
diễn ra mạnh mẽ và làm tăng đáng kể hàm lượng nitơ trong huyết thanh sữa.
I.6.3 Giai đoạn 3: Kết thúc quá trình đông tụ và tách huyết thanh sữa.
Khi casein đã đông tụ hoàn toàn, người ta thực hiện giai đoạn tách khối đông tụ
ra khỏi huyết thanh sữa. Ở giai đoạn này, nhìn chung sự xúc tác của enzyme rennin
không làm thay đổi đáng kể cấu trúc khối đông. Hàm lượng nitơ amin trong sữa døng
như không thay đổi. Nếu dùng các protease vi sinh vật làm tác nhân đông tụ sữa, độ
cứng của khối đông thu được sẽ bò giảm và hàm lượng nitơ amin trong khối đông tiếp
tục tăng.
I.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đông tụ:
I.7.1 Hàm lượng enzyme rennin sử dụng:
Hàm lượng rennin sử dụng càng nhiều thì tốc độ phản ứng thuỷ phân κ-casein
sẽ càng lớn, số micelle giải phóng được phân đoạn caseinomacropeptide trên bề mặt
chúng sẽ càng nhiều và chúng va chạm vào với nhau làm cho tốc độ đông tụ sẽ nhanh
hơn. Trong thực tế sản xuất, với rennin có hoạt lực 1:10.000 – 1:15.000, người ta

) để bổ sung vào sữa
trước khi thực hiện quá trình đông tụ, hàm lượng dùng khoảng 5 – 20g cho 100kg sữa
tươi.
I.7.5 CO
2
:
Bổ sung CO
2
vào sữa sẽ làm giảm pH tự nhiên của sữa xuống 0,1 – 0,3 đơn vò.
Khi đó thời gian đông tụ sẽ được rút ngắn, ngoài ra còn tiết kiệm được một lượng nhỏ
enzyme đông tụ sữa mà thời gian đông tụ không thay đổi.

III SẢN XUẤT NƯỚC MẮM TỪ THUỶ SẢN:
III.1 Giới thiệu chung:
Nước mắm là sản phẩm được lên men từ các loại cá, là sản phẩm truyền thống
của dân tộc Việt Nam. Các nhà nghiên cứu người Pháp như Matxna, Krem, Ghibec đã
nghiên cứu thành phần hoá học và công nghệ sản xuất nước mắm ở Phú Quốc và Bình
Thuận:
-Nước mắm là hỗn hợp các acide amin. Các acide amin này được tạo thành do sự
thuỷ phân của protease, các protease này do vi sinh vật tổng hợp nên.
-Muốn có tác dụng ức chế vi sinh vật gây thối, tỷ lệ muối thích hợp là 20 – 25%.
-Tác dụng làm ngấu và tạo hương ngoài protease của vi sinh vật còn do các
enzyme tiêu hoá cơ trong nội tạng cá.
-Nhiệt độ có tác dụng lớn đến hoạt động của enzyme trong quá trình sản xuất
nước mắm. Nhiệt độ thích hợp là 36 – 44
0
.
-Trong quá trình thuỷ phân độ acide tăng.
III.2 Nguyên liệu :
Nguyên liệu để sản xuất nước mắm là các loại cá. Tuy nhiên chất lượng nước mắm

Lòng canh
86
76
10,0
15,6
1,0
2,3

Bảng5: Thành phần hoá học cá biển

STT

Thành phần hoá học

(% khối lượng)Tên loại cá
Nước Protein Lipid
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Nục sồ
Mối thường

2,10
14,4
1,40
7,4
III.3 Quy trình công nghệ và vai trò của protease:
Nước mắm là dung dòch acide amin, natriclorua,các chất thơm tạo ra trong quá
trình lên men. Bản chất của quá trình sản xuất nước mắm gồm có hai quá trình chuyển
hoá cơ bản:
III.3.1 Quá trình chuyển hoá protein thành các acide amin :
Đây là quá trình quan trọng trong quá trình sản xuất nước mắm. Quá trình này
xảy ra do tác động của enzyme protease từ vi sinh vật và enzyme protease có trong
Công nghệ Protein & Enzyme KLMN
21
t tạng cá. Quá trình thuỷ phân xảy ra chòu ảnh hưởng chính bởi nhiệt độ và quá trình
thuỷ phân thường xảy ra chậm. Cơ chế của quá trình này như sau: Protein

Nếu quá trình thuỷ phân diễn ra mạnh mẽ thì sẽ dẫn đến sản phẩm cuối cùng là acide
amin và một số loại khí có mùi khó chòu như NH
3
, H
2
S, mercaptan… Các khí này có
thể tan trong nước mắm tạo ra mùi bay hơi rất khó chòu. Do đó trong quá trình sản xuất
nước mắm người ta rất hạn chế quá trình này xảy ra.
III.3.2 Quá trình tạo hương thơm:
Trong nước mắm không chỉ có acide amin, natriclorua mà còn phải có các loại
hương thơm đặc trưng của nó. Sự chuyển hoá các hợp chất hữu cơ tạo thành hương

polypeptide

Acide amin

Công nghệ Protein & Enzyme KLMN
22 Cá muối
Phương pháp gài nén khu bốn

Phương pháp bổ sung nước

Phương pháp của vùng Phú Quốc Phương pháp khuấy trộnLên men

Chiết rút lần 1
Nước mắm nguyên chất

Bã chợp chín

Chiết rút lần 2 Pha đấu Thành phẩm nước
mắm các loại
Bã


Sau một tuần lên men, nếu cá nổi lên thì cần bổ sung muối. Thời gian cho muối lần hai
cách lần một từ 3-7 ngày và lần ba cách lần thứ hai 2-7 ngày.
-Bổ sung nước khi cần thiết nhằm làm cho nồng độ muối loãng ra nên ít ảnh
hưởng đến hoạt động của enzyme protease thuỷ phân protein.
-Như ta đã biết khả năng xúc tác của enzyme protease phụ thuộc vào nhiệt độ
nên trong quá trình sản xuất người ta đem phơi nắng tự nhiên nhằm tăng khả năng thuỷ
phân của protease.
-
Đánh khuấy đònh kỳ nhằm tăng sự tiếp xúc của thòt cá với enzyme protease.
III.3.2.1.2 Phương pháp gài, nén của miền Trung :
Hình3: Công nghệ sản xuất nước mắm theo phương pháp gài, nén.
Cá tươi

Loại tạp chất

Phân loại

Cho vào thùng để ướp muối

Lên men
(gài nén, phơi nắng)Tháo nước bổi

Bã dùng chăn nuôi

hoặc
làm phân bón
Nước bổi

Cá

Rửa

Phân loại

Cho vào thùng gỗ trộn muối

Lên men

Chiết rút nước bổi nhiều lần

Chiết rút Bã dùng làm phân bón hoặc
làm thực phẩn cho gia súc
Pha đấu

Thành phẩm nước mắm các loại
Công nghệ Protein & Enzyme KLMN
25
*
Một số điểm chú ý:
-Trong giai đoạn trộn cá và muối người ta cho thêm trái cây theo cách: Cho vào
thùng gỗ một lớp cá, một lớp trái cây (đứa, mít), một lớp thính gạo, một lớp muối.
Trung bình mỗi hỗn hợp dày từ 8-10cm. Trên cùng phủ một lớp muối dày 3 cm.
-Lượng nguyên liệu đưa vào: 100kg cá, 25kg muối, 1kg thính gạo, 10 trái dứa
hoặc 1-2 trái mít.