Tiểu luận Các phương pháp biến tính protein tạo cấu trúc thực phẩm

Tờn tiểu luận:Cỏc phương phỏp biến tớnh protein tạo cấu trỳc thực phẩmNhúm thực hiện:Đào Thị HiờnNguyễn Thị Xuõn NhungBonsatry MalisaTrần Văn HựngProteinThỏp dinh dưỡngCấu trỳc nội dung tiểu luậnGiới thiệu về cỏc cấu trỳc proteinKhỏi niệm biến tớnh proteinCỏc phương phỏp biến tớnh protein tạo cấu trỳc sản phẩm thực phẩmứng dụng biến tớnh protein tạo cấu trỳcKết luậnGiới thiệu về cấu trỳc ProteinCấu trúc bậc 1(liên kết peptit)CẤU TRÚC BẬC 2Là dạng sắp thớch hợp trong khụng gian của một chuỗi polypeptitCấu trỳc này được hỡnh thành nhờ liờn kết Hidrogen được tạo thành giữa cỏc liờn kết peptit gần nhauCẤU TRÚC BẬC 3Cỏc protein bậc 2 xoắn và cuộn khỳc thành khối trong khụng gian đặc trưng cho protein hỡnh cầu tạo nờn cấu trỳc bậc 3CẤU TRÚC BẬC 4Cỏc protein cấu trỳc bậc 3 tương tỏc với nhau trong khụng gian tạo nờn cấu trỳc bậc 4Biến tớnh ProteinLà dựng cỏc tỏc nhõn lý học, húa học hay enzym tỏc động lờnprotein làm thay đổi một phần cấu trỳc phõn tử do đú cỏc tớnh chất của nú cũng thay đổi theo.Mục đớch:Tạo dỏng và kết cấu thớch hợpLàm cho TP cú khẩu vị và hấp dẫnLàm cho TP cú chõt lượng vệ sinh, chất lượng cảm quan và giỏ trị dinh dưỡng cao.Làm cho TP thớch hợp với bảo quảnLàm tăng mặt hàng sản phẩmsự biến tính của proteinCỏc tớnh chất chức năng của Protein trong TPThực phẩmTớnh chất chức năngĐồ uốngHũa tan được ở pH khỏc nhau, bền nhiệt và cú độ nhớtCanh, xỳpCú độ nhớt, tạo nhũ tương và cú khả năng giữ nướcBột nhóoTạo được khuụn và màng cú tớnh nhớt, đàn hồi, bỏm dớnh, biến tớnh được bởi nhiệt và cú cấu trỳc gelSP từ bột mỡCú khả năng hấp thụ nước tạo nhũ tương, tạo bọt và tạo màu vàng nõuSP từ sữaTạo nhũ tương, giữ được chất bộo, tạo độ nhớt, tạo bọt, tạo gel, đụng tụSP từ thịtTạo nhũ tương, tạo gel, bỏm dớnh, hấp thu , giữ nước và chất bộoCỏc giả thịtHấp thụ và giữ nước, chất bộo, khụng hũa tan, tạo độ cứng, độ nhuyễn, biến tớnh bởi nhiệtMàng bao TPCố kết và bỏm dớnhKhả năng tạo gel của ProteinGel: là hệ phõn tỏn của ớt nhất 2 hợp phần trong đú pha phõn tỏn trong tỏc nhõn phõn tỏn sẽ tạo ra mạng lưới cố kết. Gel biến tớnh lưu thể, cú tớnh biến dạng, đàn hồiCần phõn biệt gel với cỏc hiện tượng tương tự khỏcGel protein được tạo thành khi cỏc phõn tử bị biến tớnh tập hợp lại thành một mạng lưới protein cú trật tự thỡ hiện tượng đú được gọi là sự tạo gel.Điều kiện tạo gel Protein-	Nhiệt độ cao biến tính protein, làm tăng nút mạng.-	Làm lạnh tạo nhiều liên kết hydro làm bền gel.-	Axit hóa hoặc kiềm hoá nhẹ đưa protein về điểm đẳng điện, triệt tiêu lực đẩy tĩnh điện trong gel, làm cho gel chắc hơn.-	Thêm muối sẽ tăng tốc độ tạo gel và tăng độ cứng cho gel.-	Thêm polysaccarit làm cầu nối giữa các hạt gel làm tăng độ cứng hoặc độ đàn hồi cho gel.Cơ chế tạo gel Protein+	Khi protein bị biến tính (to cao, to thấp, enzym...), cấu trúc bậc 2, bậc 3, bậc 4 bị phá huỷ, liên kết giữa các phân tử protein bị đứt. Các nhóm bên của axit amin (-OH, -NH2, -SH) trước ẩn ở bên trong nay xuất hiện ra ở bên ngoài. + Các chuỗi polypeptit bị duỗi ra gần nhau, tiếp xúc với nhau và liên kết với nhau tạo thành mạng lưới không gian 3 chiều vô định hình, rắn trong đó chứa đầy pha phân tán là H2O.+	Mỗi vị trí tiếp xúc của chuỗi polypeptit là một nút mạng. Các nút mạng có thể được tạo ra do:Tương tác ưa béo giữa các nhóm kị nước với nhau.Liên kết hydro giữa các nhóm peptit với nhau, giữa nhóm –OH (Ser, thr, Tyr) với nhóm –COOH (Asp, Glu).Liên kết tĩnh điện, liên kết ion, liên kết disulfua.Cỏc phương phỏp biến tớnh Protein tạo cấu trỳc gelPhương phỏp dựng nhiệtPhương phỏp húa họcPhương phỏp enzymPhương phỏp dựng nhiệtXử lý nhiệt là phương pháp biến hỡnh quan trọng và phổ biến đối với protein thực phẩm nói chungVD: Phương phỏp biến hỡnh protein đậu tương bằng xử lý nhiệtĐậu tương sau khi tách vỏ, ngâm và chần trong dung dịch NaHCO3 và gia nhiệt 90oC sẽ loại bỏ được các yếu tố đầy hơi, vị chát, mùi hăng của đậu. Xay bằng nước nóng và gia nhiệt dịch sữa 90oC, phá huỷ một phần antitripxin.Khi sấy phun thu được protein đậu tương có chất lượng cao, không còn vị đắng, chát, mùi ngái và chất antitripxin.Phương phỏp húa họcXử lý bằng cỏch sử dụng phương phỏp oxy húaXử lý bằng cách gắn thêm nhóm phosphatXử lý bằng cách tạo liên kết ngang- Xử lý bằng axitPhương phỏp enzymSử dụng protease (papain, pepxin...) thuỷ phân sẽ là thay đổi cấu trúc protein, dẫn đến sự thay đổi một số tính chất:	VD: Thuỷ phân hạn chế làm tăng khả năng hoà tan của protein đậu tương ở tất cả các pH, ngay cả ở điểm đẳng điện. Khả năng nhũ hoá và tạo bọt cũng tốt hơn.Tuy nhiên thuỷ phân hạn chế tạo vị đắng, do giải phóng ra các peptit kỵ nước có đính gốc Leucin hoặc phenylalanin. (Để loại bỏ vị đắng phải dùng phản ứng Plastein)Phản ứng Plastein là một phản ứng tái tổng hợp một protein từ dịch thuỷ phân nhờ tác dụng một protease.Phản ứng này có 2 giai đoạn:Giai đoạn 1: Thuỷ phân hạn chế protein ở nồng độ thấp (<5%), đến peptit có M= 10-20 KDaGiai đoạn 2: Dịch thuỷ phân được cô đặc đến độ khô 30-40% và tái tổng hợp bằng một protease để tạo Plastein nâng cao giá trị dinh dưỡng và cảm quan, đặc biệt giải quyết được vấn đề mùi vị của đậu tương.Nhược điểm: giá thành cao.Sản phẩm ứng dụngBiến tớnh protein tạo gel trong sản xuất surimi từ thịt cỏ Biến tớnh Protein tạo gel trong sản xuất một số sản phẩm từ đậu tương(Soybean protein concentrates(SPC), ISOLATED SOYBEAN PROTEIN(ISP)SurimiSurimi là dạng thịt cỏ xay nhỏ, được xử lý để loại bỏ protein hũa tan, mỡ, chất màu rồi trộn với chất phụ gia, sau đú được bao gúi, cấp đụng và bảo quản đụng.Sơ đồ quy trỡnh CB chả cỏ và xỳc xớch cỏTỏch xương, daXay Cỏ nguyờn liệuPhi lờRửaXỳc xớch cỏĐịnh hỡnhỦPhối trộnGia nhiệtLàm lạnhRửaSurimiĐịnh hỡnhRỏnPhối trộnLàm nguộiChả cỏĐiều kiện hỡnh thành gel. Sự ra nhiệt, trong đa số trường hợp là rất cần thiết cho quỏ trỡnh tạo gel. Việc làm lạnh sau đú cũng cần thiết và đụi khi một sự axit hoỏ nhẹ nhàng cũng cú ớch.Thờm muối đặc biệt là ion canxi cú thể cũng cần, hoặc là để tăng tốc độ tạo gel hoặc là để tăng độ cứng cho gel. Cơ chế tạo gel Hỗn hợp thịt cỏ sau khi xay trở thành hệ sol nhớt dớnh hay bột nhuyễn (paste). Hỗn hợp bột nhuyễn khụng thể hỡnh thành được nếu thiếu sự cú mặt của muối. Trong hỡnh 1.1 là ảnh chụp trờn kớnh hiển vi điện tử phúng to của hai loại bột nhuyễn làm surimi khi cú và khụng cú mặt NaCl để so sỏnh. 1.MIOZIN Miozin gồm 6 dưới đơn vị tạo thànhPhần hỡnh trụ cú chiều dài 120nm, đường kớnh 1,5nm. Phần đầu cú cấu trỳc xoắn ốc dài 15nm, đường kớnh 4,5nm, chuỗi polypeptit cú 55% cấu trỳc xoắn ỏ.Miozin cú hoạt tớnh ATPase, cú khả năng tự liờn kết thuận nghịch với actin thành phức Miozin-actin.Actin Actin cú 374 axit amin, chỉ gồm một chuỗi polypeptit cú cấu trỳc bậc 3 (G-actin)G-actin chứa 1 phõn tử ATP và 1 ion Ca+2G-actin tự trựng hợp thành F-actin, khi đú cỏc sợi được cuộn lại thành xoắn kộp chứa 13 monome (G-actin)/1 vũng xoắn/1 sợi.F là cấu trỳc bậc bốn của actinSự co cơ diễn ra do sự trượt giữa cỏc sợi mảnh Actin với sợi to Miosin	Protein cơ thịt cỏ cũng giống cơ thịt động vật mỏu núng, chỉ khỏc một số điểm sau:	+ Protein mụ liờn kết thấp hơn thịt: chiếm 3-10% tổng protein.	+ Nhiệt độ gelatin húa colagen cỏ thấp hơn thịt hàng chục độ.	+ Cỏc sợi cơ thịt cỏ ngắn hơn sợi cơ thịt vài cm.	+ Miozin chiếm 40% protein tổng, protein này dễ biến tớnh bởi nhiệt và thuỷ phõn bởi protease hơn miozin thịt động vật mỏu núng.	+ Hiện tượng cứng và chớn của thịt cỏ xảy ra nhanh hơn.Cấu trỳc vi mụ của cỏc sợi tơ cơ hoàn toàn biến mất ở ảnh đầu tiờn, trong khi đú chỳng vẫn nguyờn ở ảnh thứ hai. Điều này giải thớch bởi việc thờm muối vào hỗn hợp làm cỏc protein của tơ cơ hoà tan vào nước. Đồng thời, cỏc myosin trong dung dịch liờn kết với cỏc sợi actin để tạo nờn cỏc phõn tử lớn actomyosin Myosin + actin cho muối actomyosin	Cả hai loại myosin và actomyosin đều đúng vai trũ chủ đạo trong việc hỡnh thành hệ gel của surimi và tạo nờn cỏc tớnh chất tương ứng với đặc tớnh của hệ gel Vậy điều kiện bắt buộc của quỏ trỡnh tạo gel là cho muối, mục đớch:+ Hũa tan phõn tỏn đều protein tơ cơ+ Tạo actomysin là cơ chất của quỏ trỡnh tạo gel (tăng khả năng tạo gel).Chả cỏXỳc xớch cỏISOLATED SOYBEAN PROTEIN(ISP)1-Giới thiệu - Protein đậu tương chiết ly hoặc sản phẩm chiết ly từ protein cũng chỉ là một cách gọi của ISP. Chúng coi là những sản phẩm thương mại của protein đậu tương. Chúng có chứa hơn 90% protein ở độ ẩm bình thường.Sản phẩm đã được biết đến và ứng dụng trong sản xuất từ trước chiến tranh thế giới thứ II cho công nghiệp sản xuất giấy bởi nó làm nên lớp keo phủ bên ngoài . Nhưng ngày nay chúng sản xuất với mục đích công nghiệp thực phẩm.Nguyên tắc rất đơn giản. ban đầu bột đậu đã tách béo đem hoà tan vào trong nước,dung môi phân cực này có nhiệm vụ phân tách phần dung dịch và phần chất cặn. ngay lập tức protein bị làm tủa phân tách sau đó đem sấy phun. Có sự khác biệt rõ ràng trong sản phẩm ISP dùng trong công nghệ thực phẩm và cho mục đích công nghiệp là chú ý sự mất mát tính chất hoá học nhỏ, yêu cầu phải giữ nguyên lượng protein trong nguyên liệu ban đầu.Khi yêu cầu về sản phẩm tinh sạch protein ngày càng cao ,ISP là chất không màu ,vị ,không sắc,loại đi hoàn toàn các yếu tố không mang giá trị dinh dưỡng, đặc bịêt không chứa chất béo. Ngoài ra chúng có khả năng tạo hình khối cao,độ nhớt đặc biệt là tạo nhũ tương. Chính vỡ vậy giá thành của ISP , SPC cao hơn rất nhiều so với bột đậu tương chưa qua xử lý thậm chí cao hơn từ 5-7 lần bởi và lượng protein trong chúng cao hơn gấp 3 lần .Thành phầnTỷ lệ phần trăm(%)Protein90Chất béo0.5Chất khô 4.5Tổng cacbonhydrate0.3Thành phần khác4.7Phương pháp tối ưu cho sản xuất ISP cơ bản dựa vào khả năng hoà tan của protein ở dung môi trung tính hoặc axit yếu,nó ở khoảng pH=4-5.Do vậy nhiều khi gọi là “ISP đẳng điện”.nó có khả năng hoà tan kém trong nước và một số tính chất bất hoạt.Sau đó đem sấy phun để thu được sản phẩm ở dạng bột. ở dạng này sản phẩm có thể sử dụng tiện ích nhất.3-Quy trỡnh sản xuấtĐây là quy trinh sản xuất được giới thiệu trong tài liệu tham khảo và đã đem thảo luận nhiều bởi các nhà cung cấp thiết bị và nhà máy trực tiếp tham gia vào quá trình sản xuất3.1Nguyên liệu ban đầu Các loại đậu tương có hàm lượng protein cao đều được sử dụng như: đậu tương thô tách vỏ, tách béo. Các loại bột đã qua tách béo hoặc vụn nhỏ dạng mịn sau chiết tách dầu. Mặc dù tỷ lệ protein trích ly ở bột cao hơn các nguyên liệu thô khác bởi nó cho phép lọc tách thu sản phẩm nhanh và tối ưu nhất. Bởi quá trình chiết ly là gián đoạn,kích thước phân tử không ảnh hưởng đến sản lượng tạo thành nếu ta thực hiện trong thời gian không quá 30 phút 3.2 Chiết ly protein.Nguyên liệu được khuấy trộn cùng với H20 trong thùng lớn. Trong đó có bổ xung một lượng nhỏ một trong các chất sau NaOH.Ca(OH)2,NH3 . các thành phần trên có mang lại pH trung tính cho phản ứng. Dưới tất cả các điều kiện trên sẽ có một lượng lớn protein đi vào dung dịch trong khi đường và các chất hoà tan khác không hề bị hoà tan. A. nồng độ kiềm nhiều loại protein chiết ly ở pH cao hơn. tuy nhiên ít khi người ta dùng môi trường kiềm mạnh bởi sản phẩm tạo ra bị biến tính mạnh mẽ do cấu trúc bậc của protein bị phá vỡ một cách không thuận nghịch.ngoài ra có một nhược điểm là tạo điều kiện cho phản ứng Maillard kết quả là màu của sản phẩm sẽ xẫm màu, kèm theo đó là một lượng lớn acidamin và đường bị mất làm giảm giá trị cảm quan,giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Hơn nữa trong chiết ly kiềm quá cao protein tủa sẽ có mang một lượng nước khá lớn,nó không tốt cho quá trình sấy và tạo sản phẩm. Vậy nên trong thực nghiệm rất ít khi dùng khoảng pH=7.5-9.Một số phản ứng hoá học của kiềm và amino acid kéo theo sự tham gia của hàng loạt các hạt nhỏ. Việc này dẫn đến thay đổi cấu trúc aminoacid cystine tạo thành dehydroalanine. Gây mất không chỉ một lượng lớn amonoacid mà còn sinh độc tố có tên gọi là lysinoalanine B- Thời gian chiết lyYếu tố gây đầy hơi ở đậu tương chính là các hợp chất nito. Lượng nitơ có thể được chiết ly hoàn toàn bằng cách sử dụng Ca(OH)2. Lượng nitrogen chiết ly được tăng đều đặn trong 30’ đầu tiên,sau đó giữ nguyên không đổi sau 45’. Vậy nên để đảm bảo toàn bộ lượng protein có thể thu được ta nên để thời gian chiết ly là 1h.C-. nhiệt độ chiết ly Nhiệt độ càng tăng khả năng chiết ly càng ổn định tối ưu ở 800C. D-. Tỷ lệ rắn lỏng.Hàm lượng protein sẽ cao khi chất lượng của dung môi chiết ly tăng lên. sau khi chiết tiến hành phân tách bằng máy li tâm. quá trình chiết ly là gián đoạn.nếu càng có nhiều chất lỏng tham gia trong quá trình chiết ly thì nồng độ protein thu được càng thấp. Việc chọn tỷ lệ rắn /lỏng trong môi trường chiết ly là yếu tố qua trọng mang lại hiệu quả kinh tế cao cho công nghiệp và họ thường chọn tỷ lệ này là 1:10 hoặc 1:20. E-. Quá trình khuấy trộn. Trong bất kỳ một quá trình chiết ly nào khuấy trộn càng cao thì tỷ lệ hoà tan protein càng lớn. Tuy nhiên thực nghiệm lại cho thấy rằng khuấy càng mạnh là nguyên nhân phần lớn các hạt bị phá vỡ do vậy khiến cho công việc tách khó hơn nhiều vậy nên thời gian chiết tách nên khuấy trộn một cách liên tục nhưng giữ tốc độ vừa phải không quá cao .3.3 Quá trỡnh phân tách lỏng rắn sau chiết lyDịch chiết ly có chứa một lượng lớn các hạt mịn của bột. trên quy mô công nghiệp có thể tiến hành theo các bước sau: Sàng( sàng rung, sàng quay hoặc các thiết bị tương tự như vậy) để tách toàn bộ các chất rắn sau khi lọc ly tâm. Sau đó chất rắn ẩm có thể bị loại đi như trong cách chiết . Tất cả các bước trên tiến hành trong một bước sử dung thiết bị ly tâm có tên là’decanter centrifuges’. Dưới đây là một sơ đồ đơn giản nhất cho quá trình chiết tách rắn lỏngSơ đồ sản xuất ISP sử dụng decanter cenfuge3.3.-Xử lý chiết lyDịch lọc chiết ly loại đi ngay các chất không tinh sạch,nó sẽ làm cho sản phẩm thực sự cải thiện màu sắc.mùi vị và giá trị dinh dưỡng. Quá trình xử lý chiết ly bao gồm:Ion hoá để loại đi phytate.Giảm lượng chất khô.Xử lý với cacbon hoạt tính để loại phenolic hoặc loại đi các chất có khối lượng phân tử thấpĐây là những cách được biết đến khá nhiều về nguyên tắc nhưng các nhà sản xuất luôn có những cách lam riêng mang lại đặc trưng cho sản phẩm. đôi khi sử dụng cả màng lọc3.4 Làm tủaSau tất cả các bước tiến hành ở trên protein làm tủa ra khỏi dung dịch chiết ly bằng cách đem hạ thấp pH xuống tới điểm đẳng điện. Các loại acid hay dùng và nhiệt độ của quá trình kết bông này hầu như không ảnh hưởng đến sản lượng và độ tinh sạch của sản phẩm . 3.5-Phân tách và xử lý kết bôngProtein sau kết bông sẽ phân tách khỏi bằng lọc trong hay li tâm. Tuy nhiên máy li tâm là thiết bị thông dụng nhất và phù hợp cho sản xuất liên tục.Đây là bước quan trọng nhất để thu được protein có độ tinh sạch và chất lượng tốt.3.6. Nghiền và thành phẩm Xử lý nhiệt sau đó tiến hành sấy phun, đóng gói và tiến hành hoàn thiện sản phẩm.Tài liệu tham khảo1. Lê Ngọc Tú,La Văn Chứ, Đặng Thị Thu,Nguyễn Thị Thịnh .Hoá sinh công nghiệp.Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội năm 20052. Lê Ngọc Tú, Đặng Thị Thu,Nguyễn Thị Thịnh.. Hoá học thực phẩm. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội năm 2003.3. New protein food in human healthy, nutrition,prevention.tác giả Fred H.Steinke. Nhà xuất bản khoa học Pháp năm 1991