ứng dụng enzyme trong sản xuất bánh nướng

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (736.13 KB, 24 trang )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
Khoa Công nghệ sinh học & Kỹ thuật môi trường
Bộ môn Công nghệ sinh học

Tiểu luận Công nghệ enzyme

Đề tài:

1

MỤC LỤC

GIỚI THIỆU
Bánh mì và các loại bánh nướng là một trong những loại thực phẩm cung
cấp dinh dưỡng chính hiện nay. Hằng năm, sản lượng bột mì trên thế giới lên đến
600 triệu tấn. Người Châu Âu, nhận được gần một nửa nhu cầu carbohydrate và
gần một phần ba nhu cầu protein từ bột mì.
Trong suốt lịch sử làm bánh mì, các loại enzyme luôn đóng vai trò quan
trọng. Người Ai Cập cổ đại từ lâu đã sử dụng các enzyme nội sinh có sẵn trong bột
mì măc dù hoàn toàn chưa biết tác dụng của chúng. Mãi cho đến thế kỉ 20, con
người mới biết sử dụng enzyme để làm tăng chất lượng bột. Ứng dụng đầu tiên là
đưa α-amylase trong các hạt đại mạch nảy mầm vào bột làm bánh nướng. Sau đó,
amylase đại mạch được thay thế bằng amylase vi sinh vật có tính chịu nhiệt tốt
hơn. Đó là enzyme công nghiệp đầu tiên được sản xuất như một công cụ bù cho sự
biến đổi bột mì tự nhiên. Ngày nay, trong các sản phẩm bánh nướng người ta đã
thấy sự hiện diện của hàng loạt các loại enzyme khác nhau, chúng có khả năng làm
tăng giá trị các thành phần từ các hợp chất đơn giản trong bột mì, chính vì thế nó
có thể nâng cao chất lượng của bột mì.
Mặc dù vẫn có các loại hóa chất có hiệu quả tương tự enzyme như sodium
metabisulfate, cysteine, azodicarbonamide (ADA), potassium bromate,…Tuy

nhiên, thị trường thực phẩm ngày nay có xu hướng về các sản phẩm “xanh” nhiều
hơn, vì thế các enzyme xúc tác sinh học ngày càng được ưa chuộng.

2

CÁC LOẠI ENZYME DÙNG TRONG SẢN XUẤT
BÁNH NƯỚNG

1.1 Amylase
1.1.1 Định nghĩa

Enzyme amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác sự phân giải liên
kết glucoside nội phân tử trong các polysaccharide với sự tham gia của nước.
1.1.2

Phân loại

Enzyme amylase có 6 loại được xếp vào 2 nhóm: Endoamylase (enzyme
nội bào) và Exoamylase (enzyme ngoại bào)
1.1.2.1 Endoamylase
1.1.2.1.1 α-amylase (α-1,4-glucanhydrolase)

– α-amylase có khả năng cắt các liên kết 1,4-glucoside nằm bên trong phân tử cơ

chất (tinh bột, glycogen) một cách ngẫu nhiên và vì thế gọi là enzyme nội bào. αamylase không chỉ có khả năng phân hủy hồ tinh bột mà còn có khả năng phân
–

hủy các hạt tinh bột nguyên vẹn.
α-amylase là một metaloenzyme, trong phân tử có từ 1-6 nguyên tử C, chúng

tham gia vào sự hình thành và ổn định cấu trúc bậc 3 của enzyme, duy trì cấu
hình hoạt động của enzyme và quyết định tính bền với nhiệt.

– Đặc tính enzyme:

3

+ pH tối ưu: α-amylase nấm mốc 4,5-4,9, α-amylase vi khuẩn 5,9-6,1. Ở pH 2,5-2,8.
+ Có thể chiu độ cao, α-amylase có thể vẫn giữ được hoạt lực ngay cả khi đun sôi
trong

nước

một

thời

gian

ngắn.

Hình 1: α-Amylase
1.1.2.1.2

Oligo-1,6-glucosidase

hay

glucanhydrolase)

4

dextrinase

tới

hạn

(dextrin-6-

Hình 2: Oligo-1,6-glucosidase
Enzyme này thủy phân liên kết β-1,6-glucoside trong isomaltose, panose và
các dextrin tới hạn thành đường có thể lên men được. Chúng được tổng hợp từ các
loài nấm mốc Asp.Oryae, Asp.Awanori,…ngoài ra chúng còn tốn tại trong malt,
mô động vật và cả nấm men.
1.1.2.1.3

α-glucosidase hay maltase (α-D-glucozit-glucanhydrolase)

Có nhiều loại nấm mốc sinh tổng hợp ra enzyme này, tác dụng thủy phân
đường maltose thành đường glucose nhưng không thủy phân được tinh bột.

5

Hình 3: α-glucosidase

1.1.2.1.4

Transglucosidase (α-1,4-Glucan: D-glucoza-4-glucozil transferaza)

Enzyme này thường tồn tại song song với glucoamylase, có vai trò thủy
phân maltose thành glucose mà còn tổng hợp nên isomaltose, isotriose và panose.

Hình 4: Cấu trúc α-1,4-Glucan
1.1.2.2 Exoamylase
1.1.2.2.1 β-amylase (β-1,4-glucan-maltohydrolase)

6

Hình 5: β-amylase

–

β-amylase xúc tác sự thủy phân các liên kết 1,4-glucan trong tinh bột, glucogen và

–

polysaccharide, phân cắt tuần tự từng nhóm maltose từ đầu không khử của mạch.
Hầu như không thủy phân hạt tinh bột nguyên mà chỉ thủy phân tinh bột hồ hóa.
Có khả năng thủy phân 100% amylase thành maltose và 54-58% amylopectin

–

thành maltose.
β-amylase là một albumin, là một enzyme ngoại phân, chỉ có trong malt, kém bền
ở nhiệt độ cao, bị vô hoạt hoàn toàn ở 70 oC. pHopt trong dịch tinh bột thuần khiết là
4,6 còn trong dịch nấu tinh bột là 5,6. Và nhiệt độ tối ưu trong dịch tinh bột thuần
khiết là 40-50oC còn trong dịch nấu tinh bột là 60-65oC.

1.1.2.2.2

γ-amylase (glucoamylase hay -1,4-glucan-glucohydrolase)
Hình 4: β-amylase

7

Hình 6: Cấu trúc γ-amylase

–

Glucoamylase có khả năng thủy phân liên kết -1,4- lẫn -1,6-glucoside, ngoài ra
còn có khả năng thủy phân các liên kết -1,2- và -1,3-glucoside và là enzyme ngoại

–

bào.
Glucoamylase có khả năng thủy phân hoàn toàn tinh bột, glucogen, amylopectin,

–

dextrin,…thành glucose mà không cần có sự tham gia của các loại amylase khác.
Đa số glucoamylase đều thuộc loại chịu acid, pH opt 3,5-5, nhiệt độ tối ưu 50-60 oC,

mất hoạt tính ở nhiệt độ trên 70oC.
1.1.3

Ứng dụng của enzyme amylase

1.1.3.1 Amylase để chuẩn hóa bột
Hầu hết enzyme dùng trong ngành bánh nướng đều có nguồn gốc từ vi nấm
như Taka-amylase từ Aspergillus oryzae. Việc bổ sung thêm lượng men để tối ưu
hóa hoạt động của enzyme α-amylase được sử dụng nhằm mục đích cải thiện thể
tích và cấu trúc ruột bánh. Đầu tiên enzyme sẽ có tác dụng phân hủy các hạt tinh
bột đã bị thương tổn, tạo ra maltose dưới tác động của β-amylase, nhờ đó đảm bảo
lượng khí tạo ra bên trong khối bột do maltose là loại đường nấm men có thể sử
dụng. Cơ chế này có thể hỗ trợ tích cực cho các loại bột kém chất lượng mà
không cần bổ sung thêm đường. Tuy nhiên, vai trò chính của amylase là làm giảm
độ nhớt của bột nhào trong quá trình hồ hóa tinh bột ban đầu, tạo tiền đề cho việc
8

tăng thể tích bánh trong giai đoạn nướng và tạo một cấu trúc đồng nhất ở ruột bánh
mì.
Taka-amylase là cái tên sau khi Takamine đạt được bằng sáng chế số 525
823 US về việc sử dụng nấm men để sản xuất enzyme amylase năm 1894. Enzyme
này bắt đầu được dùng trong qui trình làm bánh mì từ năm 1928 nhưng mãi đến
năm 1955 mới được thông qua tại Mỹ. Ưu điểm của Taka-amylase là ít lẫn
protease, chịu nhiệt tương đối nên enzyme bị vô hoạt ngay sau giai đoạn hồ hóa
tinh bột (ở 70-80%). Amylase thu từ đại mạch và lúa mì đều chứa một lượng khá
nhiều protease và chịu được nhiệt độ cao hơn nên rất dễ có tác dụng ngược khi sử
dụng quá liều.
1.1.3.2 Amylase làm giảm hiện tượng cứng bánh
Vai trò quan trọng thứ hai của enzyme amylase trong bánh mì là thực hiện

quá trình khử để cải thiện độ tươi ngon của bánh mì. Qúa trình bánh bị cứng lại
khá phức tạp nhưng nói chung là do hiện tượng thoái hóa của amylopectin. Giai
đoạn giảm nhiệt độ trong vài giờ sau khi nướng bánh là giai đoạn hình thành nên
cấu trúc vỏ bánh mì nhờ amylose được gel hóa, tạo nên một mạng lưới trong đó có
chứa các hạt tinh bột đã hồ hóa. Qúa trình tái kết tinh các mạch nhánh amylopectin
sẽ làm cứng cấu trúc các hạt tinh bột, từ đó làm cứng vỏ bánh. Phương pháp giải
quyết là đưa vào các hạt amylose tái kết tinh trong quá trình bánh bị cứng lại.
Mỗi loại amylase khác nhau sử dụng sẽ có một tác động khác nhau. Các
amylase có hoạt tính vừa phải giúp tăng thể tích bánh. Các amylase phân cắt bên
trong mạch có tác dụng làm mạng lưới gel giữa các hạt amylose trở nên yếu ớt,
nhờ đó vỏ bánh ít bị cứng hơn sau khi nướng và trong thời gian bảo quản. Nếu
dùng endo-amylase chịu nhiệt thì có thể cho hiệu quả cao hơn. Một trong những
enzyme có tác dụng tốt nhất là amylase từ B.amyloliquefaciens được sử dụng ở
Mỹ từ thập niên 1950. Enzyme này giúp bảo quản được lâu hơn, tuy nhiên chỉ cần
dùng một lượng nhỏ, nếu dùng sẽ gây hiện tượng key-holding, hiện tượng vỏ bánh

9

có cấu trúc kết dính, giảm độ dai. Nếu dùng amylase chịu nhiệt sẽ hạn chế tác
dụng ngược này nhưng hiệu quả làm giảm hiện tượng bánh cứng có thể thấp hơn.
So với các amylase phân cắt nội mạch (endo-amylase) thì các amylase phân
cắt từ bên ngoài (exo-amylase) như G4 amylase (E.C.3.2.1.60) và maltogenic
amylase (E.C. 3.2.1.133) cho hiệu quả tốt hơn. Nhờ khả năng cắt ngắn bớt mạch
amylopectin, giải phóng maltooligosaccaride mà các enzyme này có thể giúp tránh
hiện tượng tái kết tinh của amylopectin, giúp vỏ bánh mềm hơn, dai hơn mà
không làm yếu quá mức mạng lưới amylose. Ngoài ra, các đoạn amylose kích
thước vừa phải được tạo ra nhờ tác động của exo-amylose có thể giúp quá trình kết
tinh amylose xảy ra nhanh hơn quá trình thoái hóa amylopectin, nhờ đó giảm hiện
tượng gắn kết quá mức làm cứng vỏ bánh.

1.2 Xylanase

1.2.1 Khái niệm

Hình 7: Cấu trúc xylanase

Xylanases (E.C. 3.2.1.8, b-1,4-D-xylan xylanohydrolase), tên truyền thống
là pentosanase hay hemicellulase, xúc tác thủy phân liên kết β-1,4-D-xylosidic
nằm bên trong phân tử xylan.
1.2.2 Đặc tính enzyme
10

–

Điểm đẵng điện pI từ 5,75 đến 4,69
pH hoạt động 5-6, pH tối ưu 5,5
Hoạt động ở nhiệt độ 35-60, nhiệt độ tối ưu 45oC

Hình 8: Cấu tạo của arabinoxylan

1.2.3 Ứng dụng của enzyme xylanase

Xylanase thường giúp giảm bớt các vấn đề phát sinh ở khối bột nhào làm từ
bột kém chất lượng, giúp ổn định khối bột, cải thiện cấu trúc ruột và thể tích bánh
mì.
Cơ chất chính của enzyme là arabinoxylan, một trong các polysaccharide
không phải tinh bột quan trọng trong ngũ cốc, chiếm 60-70% thành tế bào lúa mì
và 2–3% bột ngũ cốc.
Thông thường arabinoxylan được chia ra làm hai phần, phần không loại

nước (WU-AX) và phần có loại nước (WE-AX). ). Vài AX có sự loại nước và các
11

loại AX khác không được nghiên cứu nhiều. Gỉa thuyết đơn giản giải thích sự
khác biệt của hai phần dựa trên cấu trúc được phân tích, để mô tả một mức độ sai
khác. Tuy nhiên, những quan điểm nghiên cứu gần đây miêu tả hai phần có nhiều
điểm tương đồng, nhưng khối lượng phân tử của hai phần AX khác nhau, WU-AX
có khối lượng phân tử cao hơn. Hơn nữa, nồng độ diferulate của hai phần khác
nhau. Nồng độ diferulate có thể giúp giải thích một phần khác nhau về khối lượng
phân tử và khả năng trích ly bởi nước của hai phần AX. WU-AX có nồng độ
diferulate cao hơn nên số liên kết chéo tạo giữa các phân tử AX cao hơn và khối
lượng phân tử cũng lớn hơn WE-AX. Điều này cũng lý giải một phần AX không
thể chiết được bằng nước.
Một số đặc điểm nổi bậc nhất của ngũ cốc AX là khả năng giữ nước của
WU-AX và khả năng tạo ra độ nhớt của các AX. Girhamer cho rằng WU-AX có
thể hấp thụ nước gấp 10 lần trọng lượng cơ thể, Izydorczyk và Biliaderis cho rằng
AX có độ nhớt nội tại rất cao. Đặc điểm này có lẽ là yếu tố chính quyết định chức
năng của xylanase trong ngành công nghiệp làm bánh mì. Trong các sản phẩm
bánh mì nướng hiện tượng này là có lợi, nhưng trong một số sản phẩm khác thì
không như thế.
Tùy vào sản phẩm mà AX trong bột sẽ có những ảnh hưởng khác nhau như
ảnh hưởng lên quá trình tạo bột nhão, đặc điểm bột nhão, chất lượng của sản
phẩm. Đã có bằng chứng cho rằng WU-AX ảnh hưởng xấu đến lên mạng lưới
gluten nên giảm tính ổn định của khối bột nhào, kết quả là làm thay đổi chất
lượng. Nếu không dùng xylase, sản phẩm sẽ bị giảm thể tích so với sản phẩm có
WU-AX thành các arabinoxylan hòa tan (S-AX), solubilized arabinoxylan) có thể
giúp chuyển chúng thành các polymer chức năng. S-AX khối lượng phân tử lớn có
thể hoạt động như chất tạo gel, tăng độ nhớt cho khối bột nhào, làm hệ thống khối
bột nhào ổn định hơn. Đã có nhiều chứng minh thực tế trong việc dùng xylanase

để cải tiến cấu trúc và tăng thể tích bánh lên 10-30%.
Các sản phẩm ngũ cốc khô như bánh mì giòn, bánh quy giòn,…AX làm
tăng độ nhớt của khối bột, ngăn trở quá trình bốc hơi nước trong giai đoạn nướng
12

bánh do khả năng giữ nước của AX. Điều này làm thời gian nướng bánh bị kéo
dài, sản phẩm bị sậm màu. Các enzyme xylanase dùng trong sản xuất các loại
bánh khô này cần phải có tính đặc hiệu với WE-AX và S-AX để làm giảm độ nhớt
cho khối bột nhào.
1.3 Oxidoreductases

Các enzyme oxy hóa có tác dụng mang lại lợi ích về phát triển và chất
lượng bột nhào. Chất lượng bột nhào sẽ trực tiếp làm thay đổi các tham số như thể
tích, cấu trúc bánh và cấu trúc vỏ bánh nướng. Trong quá trình nhào bột và đóng
khuôn, các liên kết disulfide sẽ đồng thời được hình thành và bị bẻ gãy bên trong
mạng lưới gluten. Nếu quá trình này xảy ra tối ưu sẽ giúp cho khối bột nhào có
mạng lưới gluten bền chắc. Ở nhiều nước, người ta đã sử dụng một số hóa chất
như acid ascorbic, bromated để tăng cường liên kết disulfide trong quá trình làm
bánh mì. Tuy nhiên ngày nay người tiêu dùng phương tây có khuynh hướng thích
các loại thực phẩm không chứa chất hóa học. Ngoài ra, theo quy định tại Mỹ và
các nước Châu Âu cũng giới hạn việc sử dụng bromated trong thực phẩm vì thế rất
cần có thành phần thay thế chất hóa học này. Các enzyme chính là một trong
những lựa chọn được đặt ra.
1.3.1

Glucose oxidase

Hình 9: Glucose oxidase xúc tác phản ứng oxy hóa

13

Glucose oxidase (E.C.1.1.3.4) thường được thu nhận từ Aspergillus
niger. Nó phân bố giữa dich ngoại bào, vách tế bào và trong dịch nhầy nấm
mốc.với trọng lượng phân tử 192000 dalton, là một protein lưỡng phân hình thành
2 tiểu đơn vị giống nhau. Mỡi tiểu đơn vị hoặc monomer, cuộn vào trong 2
domain: một domaim gắn với cơ chất, β-D-glucose, trong khi đó domain khác lien
kết không đồng hóa trị với một nhân tố phụ, flavin adenine dinucleotide (FAD),
mà nó sử dụng như là một chất oxi hóa mạnh. FAD là một thành phần phổ biến
trong các phản ứng oxi hóa – khử sinh học, cho và nhận từ từ một phân tử. Trong
glucose oxidase, FAD hoạt động như một chất nhận điện tử mà làm nó khử thành
FADH2, FADH2 sau đó bị oxi hóa bởi chất nhận điện tử cuối cùng và khử thành
H2O2. Glucose oxidase hoạt động trong khoảng pH = 2,7 – 8,5. Nếu nâng nhiệt độ
lên 800C trong 2 phút thì chúng sẽ biến tính.Nó được sử dụng thay thế chất oxy
hóa học như là bromat, azodicacbon amit và axit ascorbic.
Glucose oxidase xúc tác phản ứng oxy hóa glucose để tạo thành
gluconolactone và hydrogen peroxide. Hydrogen peroxide sinh ra sẽ phản ứng với
nhóm thiol tự do trong gluten để hình thành các liên kết disulfide, làm tăng tính
bền vững gluten. Glucose oxidase giúp khối bột nhào khô, ít bị dính. Chính vì các
đặc điểm này mà glucose oxidase nên được sử dụng kết hợp với xylanase vì
enzyme xylanase thường tạo ra độ dính nếu chỉ dùng một mình.

14

Một cuộc khảo sát ảnh hưởng nồng độ enzyme đến độ nở bánh mì
hambuger ta thấy độ nở bánh mì đạt giá trị cao nhất là 312,7 cm2 tương ứng với tỉ
lệ Glucose oxidase bổ sung là 0,003%. Nếu hàm lượng enzyme đưa vào tỉ lệ
0,035% – 0,04% thì độ nở bánh mì giảm.

1.3.2 Hexose oxidase
Hexose oxidase (EC 1.1.3.5) là một enzyme có nguồn gốc từ tảo biển chứa
carrageenan, Crispus Chondrus. Enzyme này có tính đặc hiệu cơ chất rất rộng, có
khả năng oxy
hóa10:
glucose,
galactose,
vv…
Các enzyme
Hình
Ảnh hưởng
nồng maltose,
độ enzyme
glucose
oxidase oxy
bổ hóa cơ chất
đếnbột,
thể tích
hambuger
có sẵnsung
trong
chủ bánh
yếu làmìglucose
và maltose, sử dụng oxi tạo lactones tương
ứng và sự hình thành của hydrogen peroxide. Các peroxide hydrogen được hình
thành sẽ oxy hóa nhóm thiol trong các protein gluten hình thành liên kết disulfide.
Hexose oxidase xúc tác quá trình oxy hóa β-D-glucose thành D-Glucono-δlacton và làm giảm số lượng oxy đồng thời hình thành phân tử hydrogen peroxide.
Hexose oxidase ảnh hưởng đến bột nhào và chất lượng sản phẩm bánh mì từ thành
phần hóa học của bột được sử dụng.
β-D-glucose + O2  D-glucono-1,5-lactone + H2O2

1.3.3 Lipoxygenase
Lipoxygenase (EC 1.13.11.12) cho vào sản xuất bánh mì thông qua việc sử
dụng bột đậu nành hoặc các loại bột từ đậu (Pháp) mà chưa được xử lý nhiệt, tức
là, vẫn còn enzyme hoạt động. Chúng làm vỏ bánh mì trắng hơn. Lipoxygenase
xúc tác quá trình oxy hóa các axit béo không no chứa nhóm cis-cis-1,4pentadiene. Kết quả tạo ra các hydroperoxide từ acid béo có thể làm mất màu các
carotenoid trong bột nhào. Theo CASEY cơ sở phân tử của sự cải thiện chất lượng

15

bánh mì thông qua các hoạt động của lipoxygenase có khả năng liên quan đến sự
hình thành cầu disulfide giữa phân tử trong mạng lưới gluten.
Linoleate + O2  (9Z,11E)-(13S)-13-hydroperoxyoctadeca-9,11-dienoate
1.3.4 Sulfhydryl oxidase
Sulfhydryl oxidase (EC 1.8.3.2) thường được thu nhận từ A. niger, xúc tác
quá trình oxy hóa nhóm sulfhydryl tự do làm giảm nhóm disulfide trong các hệ
thống thiol. Một vấn đề được đặt ra là liệu sulfhydryl oxidase chỉ có ái hoạt tính
giới hạn đối với nhóm SH trong cơ chất có khối lượng phân tử như gluten hay
không?. SZALKUCKI đã viết:” thử nghiệm thêm lần nữa là cần thiết để chứng
minh lợi ích thương mại của sulfhydryl oxidase trong quá trình sản xuất bánh
nướng ”
1.3.5 Peroxidase
Peroxidase (EC 1.11.1.7, horseradish peroxidase) là tên chung của một
nhóm nhiều enzyme có độ đặc hiệu cơ chất không như nhau. Hầu hết các peroxide
phản ứng với hydrogen peroxide như một chất nhận điện tử và oxy hóa được
nhiều chất cho khác nhau. Trong quá trình phản ứng, các gốc tự do sẽ được sinh ra
và chúng sẽ tiếp tục phản ứng với các thành phần khác có trong khối bột mà không
cần đến enzyme xúc tác. Cơ chế phản ứng được nhiều tác giả đưa ra không giống
nhau mặc dù đã có rất nhiều tài liệu nghiên cứu về enzyme này. Nhiều nghiên đã
chứng minh vai trò của peroxidase trong việc cải thiện tính chất của bột nhào. Có

thể peroxidase tạo các cầu acid diferulic giúp hình thành các liên kết chéo giữa các
arabinoxylan. Qúa trình oxy hóa acid ferulic và cysteine/tyrosine trong phân tử
protein đã hình thành liên kết cộng hóa trị giúp gắn kết các cặp arabinoxylanprotein. Peroxidase cũng tạo các liên kết chéo giữa các phân tử protein-protein
thông qua gốc lysyl hoặc gốc sulfhydryl.
Hydrogen-peroxide

oxidoreductase

oxidoreductase đã bị oxy hóa + 2H2O
16

+

H 2 O2



Hydrogen-peroxide

1.3.6 Polyphenol oxidase
Polyphenol oxidase oxi hóa nhóm diphenolic thành quinon. Nhóm
polyphenol oxidase có ba loại enzyme là tyrosinase (monophenol oxygenase đơn,
EC 1.14.18.1), diphenol oxidase hoặc catechol oxidase (EC 1.10.3.1), và laccase
(EC 1.10.3.2). Hai cơ chế xúc tác của polyphenol oxidase trong bột được công
nhận. Cơ chế thứ nhất có liên quan đến quá trình oxy hóa của acid ferulic (liên kết
este với arabinoxylan), nhờ đó hình thành liên kết chéo giữa các phân tử AX. Cơ
chế thứ hai cho rằng liên kết chéo hình thành giữa các protein trong gluten thông
qua quá trình oxy hóa các nhóm tyrosyl hoặc gắn kết các nhóm tyrosyl và thiol lại

với nhau.
1.4 Lipase

Hình 11:Triglyceride lipase
Lipase (EC 3.1.1.3) được xem như là carboxylesterase xúc tác cho quá trình
thủy phân các acylglycerols mạch dài thành glycerol, acid béo tự do, mono và
diglyceride. Trong lúa mì lipase nội sinh chiếm 2-3%. Các thành phần của các chất
17

béo tự do (chiết với butanol bão hòa nước tại nhiệt độ phòng) được thể hiện trong
hình 12.

Hình 12: Thành phần các chất béo tự do

Chất béo làm tăng chất lượng bánh mì đã được biết đến rất lâu, trong khi đó
việc sử dụng lipase như một chất làm tăng chất lượng bánh mì tương đối mới.
Chức năng lipase được nghiên cứu liên tục, nhưng chủ yếu là dựa trên kiến thức
về tác động của chất béo trong bột nhào và quá trình nướng bánh. Sử dụng lipase
giúp cho khối bột nhào bền chăc hơn, đảm bảo quá trình hình thành lỗ khí trong
bánht, cấu trúc vỏ bánh đồng nhất và tăng thể tích bánh.
Lipase làm biến đổi lipid trong bột hoặc lipid thêm vào, việc thêm lipase
hiệu quả tùy thuộc vào sản phẩm cuả quá trình thủy phân. Các sản phẩm thủy phân
thường có khả năng hoạt động bề mặt tương đối tốt hoặc có tính hoạt động bề mặt
nhiều hơn so với lipid chưa biến đổi, và do đó ổn định các bọt khí bên trong bột
nhào, làm cấu trúc vỏ bánh được cải thiện, tăng tính ổn định bột, và thể tích bánh
tăng lên. Trong số các sản phẩm phản ứng tiềm năng, monoglycerides là chất làm

18

mềm trong nấu nướng, chúng tạo thành một phức hợp với tinh bột và do đó làm
giảm thoái hóa.
Phospholipases là một nhóm các enzyme thủy phân các liên kết đặc biệt
trong trong phospholipid, bao gồm 4 loại (Xem hình 32): Phospholipase A1 (EC
3.1.1.32), phospholipase A2 (EC 3.1.1.4), phospholipase C (EC 3.1.4.3), và
phospholipase D (EC 3.1.4.4). Lysolecithin là một chuỗi acyl béo tạo thành từ
phosphatidylcholine 1-acylglycerophosphorylcholine, là chất nhũ tương mang lại
hiệu quả tích cực trong lò nướng.

Hình 13: Các loại phospholipase
Gần đây, một số enzyme lipase mới có khả năng xúc tác phản ứng đối với
cơ chất lipid phân cực đã có mặt trên thị trường như triglycerides. Các lipase mới
hoạt tính trên galactolipid và phospholipid mạnh hơn cả triglyceride. Qúa trình
biến đổi phospholipid và galactolipid thành lysolipid tương ứng (ví dụ, lecithin tạo
thành

lysolecithin

và

digalactosyl

diglyceride

tạo

thành

digalactosyl

monoglyceride), sẽ tạo ra các chất có hoạt tính hoat động bề mặt rất mạnh. Do đó
lipase mới cung cấp cơ hội để tạo ra các chất hoạt động bề mặt ngay trong chế
biến và có thể giảm bớt hoặc thay thế việc sử dụng các chất nhũ hoá trong sản
phẩm bánh mì. Các chất béo phân cực hình thành một lớp lipid tại bề mặt tiếp xúc
pha khí-lỏng giúp ổn định của các bọt khí và cải thiện khả năng giữ khí của khối

19

bột. Hơn nữa, sự tương tác giữa lipid phân cực và gluten có thể đóng một vai trò
quan trọng trong việc giữ khí trong bột nhào.
1.5 Protease

Hình 14: Cấu trúc protease

Protease (EC 3.4.XX) xúc tác thủy phân liên kết peptide trong protein. Tùy
thuộc vào loại protease được sử dụng mà khối bột nhào trở nên nở to hơn hay mất
hẳn tính chất dính dẻo (trong trường hợp thủy phân quá mức làm hỏng cấu trúc
gluten). Ngoài các tác động trên tính chất vật lý và tính lưu biến của bột, một số
protease được biết ảnh hưởng đến hương vị và màu sắc của sản phẩm.
Do protein là loại phân tử không đồng nhất, cấu tạo từ 20 amino acid khác
nhau, cho nên enzym có khả năng thủy phân protein cũng rất đa dạng. Các
protease được chia thành hai nhóm nhỏ: các peptidase và polypeptidases (đồng
nghĩa với protease). Các peptidase cắt protein từ đầu mạch (đầu C hoặc N) còn
protease thì cắt ở bên trong mạch.
20

Bột mì khi trộn với nước có khả năng tạo thành mạng lưới gluten. Gluten

có thể giữ khí trong bột, làm cho bột mì hiệu suất nướng cao. Do đó, chất lượng và
hàm lượng của protein là các thông số đánh giá chính cho bột mì.
Nếu chất lượng bột không phù hợp sẽ ngăn cản quá trình nở bánh, bánh
không đạt thể tích mong muốn. Sử dụng các loại protease đặc hiệu (thường là một
protease nấm) để làm biến đổi mạng lưới gluten sẽ giúp bánh nở tốt hơn, phát triển
nhanh hơn, và do đó cấu trúc và khối lượng sản phẩm cuối cùng tốt hơn. Các chức
năng tương tự có thể đạt được bằng cách sử dụng hóa chất khử, ví dụ như Lcysteine hoặc natri metabisulfit (Hình 33). Tuy nhiên, chất xúc tác sinh học không
bắt buôc ghi trên nhãn khi sử dụng-vẫn được ưa chuộng hơn.

Hình 15: Các loại phospholipase

21

Trong bánh bích quy, bánh xốp, và bột bánh pizza các loại bột ít dính dẻo
được ưa thích hơn. Một mạng lưới gluten bền vững sẽ ngăn cản tạo thành hình
dạng và kết cấu của sản phẩm theo mong muốn. Việc sử dụng protease ít đặc hiệu
hơn(thường là vi khuẩn Bacillus protease) giúp các nhà sản xuất không bị lệ thuộc
vào chất lượng bột mì. Nó có thể có được các tính chất lưu biến bột mong muốn
bằng cách sử dụng hầu hết các loại bột kết hợp với protease. Một lần nữa, giải
pháp này cũng có thể đạt được với hóa chất khử, nhưng nhu cầu về các giải pháp
sinh học và đánh dấu enzyme tự do được ưu thích hơn.
Ứng dụng của peptidase có thể ảnh hưởng đến hương vị và màu sắc lớp vỏ
sản phẩm bánh mì. Các sản phẩm của peptidase, axit amin hoặc peptide ảnh hưởng
đến hương vị của sản phẩm. Các axit amin là sản phẩm trung gian trong sản xuất
tinh dầu, và peptide là chất oxy hóa tiềm năng, chất hỗ trợ hương vị, chất ngọt, và
chất đắng. Hơn nữa, các axit amin tạo thành từ protein gluten có thể phản ứng với
đường khử thông qua các phản ứng Maillard, qua đó góp phần tạo ra hương vị và
màu sắc vỏ bánh mì.
1.6 Transglutaminase

Hình 16: Cấu trúc transglutaminase
22

Transglutaminase (protein-glutamine γ-glutamytransferase, E.C.2.3.2.13)
giúp hình thành các liên kết chéo đồng hóa trị giữa các protein thông qua liên kết
giữa lysine và glutamine. Nhờ tính chất này mà transglutaminase được sử dụng để
làm chắc khối bột nhào trong sản xuất bánh mì và các loại bánh nướng khác.
Enzyme này cũng giúp tăng khả năng liên kết với nước. Ngoài ra,
transglutaminase còn giúp cải thiện tính chất của bánh nướng khi sử dụng kết hợp
bột mì với các loại vật liệu khác không phải bột mì. Tuy nhiên, Gerrard và Sutton
đã đề nghị đình chỉ sử dụng transglutaminase trong các sản phẩm ngũ cốc bao gồm
cây lúa mì, lúa mạch, lúa mạch đen hoặc yến mạch quý có nguy cơ tạo ra các thụ
thể gây bệnh phủ tạng.

23

KẾT LUẬN
Sử dụng enzyme trong công nghiệp sản xuất bánh nướng là rất cần thiết,
những enzyme giúp quá trình chuyển hóa cơ chất diễn ra nhanh hơn, quá trình lên
men hiệu quá hơn, tạo ra sản phẩm bánh thơm ngon hơn. Hiểu được bản chất, vai
trò của từng loại enzyme giúp cho nhà sản xuất có thể kiểm soát từng giai đoạn
làm bánh, khắc phục những nhược điểm và tân dụng những ưu điểm của enzyme
một cách hiệu quả nhất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Enzymes in industry (2007), Wolfgang Achle, trang 99-109
[2] Công nghệ enzyme (2004), Nguyễn Đức Lượng, Cao Cường, Nguyễn
Ánh Tuyết, Lê Thị Thủy Tiên, Tạ Thị Thu Hằng, Huỳnh Ngọc Oanh, Nguyễn

Thúy Hương, Phan Thị Huyền, NXB Đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh, trang
398-405.
[3] Ứng dụng enzyme trong công nghiệp thực phẩm (2012), Hoàng Kim
Anh, Trần Ngọc Hiếu, NXB Khoa học kỹ thuật, trang 5-25.

24

nhiên, thị trường thực phẩm ngày này có khuynh hướng về những loại sản phẩm “ xanh ” nhiềuhơn, do đó những enzyme xúc tác sinh học ngày càng được ưu thích. CÁC LOẠI ENZYME DÙNG TRONG SẢN XUẤTBÁNH NƯỚNG1. 1 Amylase1. 1.1 Định nghĩaEnzyme amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác sự phân giải liênkết glucoside nội phân tử trong những polysaccharide với sự tham gia của nước. 1.1.2 Phân loạiEnzyme amylase có 6 loại được xếp vào 2 nhóm : Endoamylase ( enzymenội bào ) và Exoamylase ( enzyme ngoại bào ) 1.1.2. 1 Endoamylase1. 1.2.1. 1 α-amylase ( α-1, 4 – glucanhydrolase ) – α-amylase có năng lực cắt những link 1,4 – glucoside nằm bên trong phân tử cơchất ( tinh bột, glycogen ) một cách ngẫu nhiên và do đó gọi là enzyme nội bào. αamylase không chỉ có năng lực phân hủy hồ tinh bột mà còn có năng lực phânhủy những hạt tinh bột nguyên vẹn. α-amylase là một metaloenzyme, trong phân tử có từ 1-6 nguyên tử C, chúngtham gia vào sự hình thành và không thay đổi cấu trúc bậc 3 của enzyme, duy trì cấuhình hoạt động giải trí của enzyme và quyết định hành động tính bền với nhiệt. – Đặc tính enzyme : + pH tối ưu : α-amylase nấm mốc 4,5 – 4,9, α-amylase vi trùng 5,9 – 6,1. Ở pH

Source: https://bem2.vn
Category: Ứng dụng hay