Bài giảng Ứng dụng công nghệ sinh học trong công nghệ thực phẩm - Chương IV: Ứng dụng enzyme trong bảo quản và chế biến thực phẩm

 CHƢƠNG IV: 
ỨNG DỤNG ENZYME TRONG 
BẢO QUẢN 
VÀ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM 
MỤC LỤC 
1. Công nghệ sinh học protein và enzyme 
2. Ứng dụng enzyme trong bảo quản và 
chế biến thực phẩm 
3. Ứng dụng enzyme trong kiểm tra chất 
lượng thực phẩm 
 
 1. Công nghệ sinh học protein và enzyme 
Các protein và enzyme đã được con người sử dụng 
từ lâu, nhưng việc thu nhận chúng dễ dàng với số 
lượng lớn và nhiều chủng loại từng là ước mơ của 
các nhà khoa học. Trước đây, công nghệ protein và 
enzyme là phần chủ yếu của kĩ thuật hoá sinh 
(biochemical engineering). Ngày nay, nó phát triển 
mạnh, nhất là với sự ra đời của Genomics và 
Proteomics, với các đặc điểm : 
– Các phân tử protein có cấu trúc phức 
tạp nhất, nên để thu các chế phẩm có 
đầy đủ hoạt tính sinh học đòi hỏi không 
những các kĩ thuật chiết tách, tinh sạch 
tốt, mà còn bảo quản được lâu dài. 
– Nhiều ứng dụng trong trị liệu cho 
người và các lĩnh vực khác nhau. 
– Nhiều protein truyền thống được thay 
thế dần bằng các r-protein. 
1.1 PROTEIN 
1.1.1 Các bậc cấu trúc 
 Protein là polymer gồm các amino acid 
nối với nhau bằng cầu nối peptide và hình 
thành cấu trúc không gian 3 chiều khi ở 
dạng tự nhiên. 
 Tham gia thành phần cấu tạo protein có 
20 loại L-amino acid với các chữ viết tắt 
gồm ba chữ hoặc với chỉ một chữ. Ví dụ : 
Lysine (Lys - K), Arginine (Arg - R), 
Histidine (His - H),... 
Phân tử protein có thể có 4 bậc cấu trúc như 
sau : 
– Cấu trúc bậc một: Chuỗi polypeptide mạch 
thẳng. 
– Cấu trúc bậc hai : Chuỗi polypeptide mạch 
thẳng xoắn theo kiểu lò xo (xoắn alpha và 
beta). 
– Cấu trúc bậc ba : Chuỗi polypeptide cấu trúc 
bậc hai cuộn xếp theo kiểu đặc trưng tạo cấu 
trúc không gian ba chiều phức tạp (dạng sợi, 
cuộn hay khối cầu). 
– Cấu trúc bậc bốn : 2 hay nhiều chuỗi 
polypeptide cấu trúc bậc ba liên kết với nhau. 
1.1.2. Sự ổn định và gấp cuộn 
 Khi protein vừa đƣợc tổng hợp xong, nó gấp cuộn 
thành cấu trúc không gian ba chiều xác định chức 
năng sinh học, đồng thời ổn định cấu trúc. Trong 
nhiều năm, các nhà hoá sinh học cho rằng sự cuộn 
gấp của phân tử protein được xác định tự động bởi 
cấu trúc bậc một. Nhƣng thực tế cho thấy, trình tự 
này không đủ đảm bảo cho polypeptide tạo dạng 
hình có tính đặc hiệu cao để đáp ứng đúng chức 
năng của nó. Nhóm các protein chaperone giúp các 
polypeptide gấp cuộn đúng dạng hình không gian 
ba chiều có đủ hoạt tính sinh học và một số enzyme 
nhƣ disulfide isomerase giúp tạo cầu nối disulfide. 
1.1.3. Các biến đổi sau dịch mã 
 Nhiều polypeptide chịu những biến đổi hoá 
trị trong hoặc sau dịch mã trên ribosome. Các 
biến đổi này ảnh hưởng đến hoạt tính sinh 
học hoặc ổn định cấu trúc của polypeptide. 
– Sự cắt xén bởi protease : Cắt bớt một đoạn 
peptide của protein làm hoạt hoá chức năng 
protein hay enzyme. Biến đổi có tính đặc hiệu 
và không thuận nghịch. Thường gặp ở các 
tiền enzyme và các protein đích được đưa 
vào các bào quan hoặc xuất ra khỏi tế bào. Ví 
dụ, các enzyme tiêu hoá như trypsin, 
chymotrypsin và pepsin. 
– Glycosyl hoá : Gắn thêm các gốc hoặc chuỗi 
đƣờng. Thƣờng gặp ở các protein màng hoặc 
các protein ngoại bào ở Eukaryotae. Glycosyl 
hoá có nhiều năng lƣợng: trực tiếp làm trung 
gian cho các hiệu ứng sinh học của một số 
protein (hCG và erythropoetin), định hƣớng 
mục tiêu (các enzyme của lysosome), nhận biết 
(các thụ thể), ổn định cấu trúc, thay đổi độ hoà 
tan, tăng bán chu kì tồn tại của phân tử. 
– Phosphoryl hoá : Gắn thêm nhóm phosphate 
vào protein, mà chất cho chủ yếu là ATP. 
Quá trình có thể thuận nghịch nhờ hệ thống 
2 enzyme : kinase và phosphatase. Nó thay 
đổi hoạt tính sinh học hoặc tính chất hoá lí 
của polypeptide. 
 Ngoài ra, còn có nhiều kiểu biến đổi sau 
dịch mã khác như acetyl hoá (acetylation), 
acyl hoá (acylation), amid hoá (amidation), 
sulfate hoá (sulfation), hydroxyl hoá 
(hydroxylation), tạo nối S S,... 
1.2.1. Khái quát về enzyme 
 Từ hàng ngàn năm trƣớc đây, loài ngƣời đã 
sử dụng các enzyme trong chế biến thực 
phẩm và nƣớc giải khát. Năm 1897, 
E.Buchner thu dịch nấm men nghiền nát và 
thấy hoạt tính lên men rƣợu của nó. Ông gọi 
chúng là enzyme (tiếng Hi Lạp : en = trong, 
zyme = nấm men và enzyme có nghĩa trong 
nấm men). 
1.2. ENZYME 
Nhờ có enzyme các phản ứng hoá học được 
thực hiện trong tế bào sống với sự hoàn 
hảo trong điều kiện đẳng nhiệt (nhiệt độ 
không đổi), đẳng áp (áp suất không đổi) và 
có các đặc điểm sau: phản ứng có hiệu quả 
cao, nhiều phản ứng xảy ra đồng thời theo 
dây chuyền, không phải tinh sạch sản phẩm 
ở từng công đoạn, các phản ứng chịu sự 
điều hòa hợp lí và tiết kiệm nhất, lại ít tiêu 
tốn năng lượng. Chúng có tính đặc hiệu cao 
và có hiệu quả hơn gấp nhiều lần so với các 
chất xúc tác vô cơ. 
 Về cấu tạo, tất cả enzyme đều là protein. 
Ở nhiều enzyme, phần protein cần gắn 
một phân tử thứ hai như với cofactor 
(các ion kim lọai như Mg++, Zn++,) 
hoặc coenzyme (phân tử không phải 
peptid như coenzyme A) hay nhóm 
prosthetic (như các heme) mới có 
họat tính. Điều này cần tính đến khi 
chiết tách và tinh sạch enzyme và 
thường phải có biện pháp bổ sung các 
nhóm tương ứng để nhận enzyme có 
hoạt tính. Một biện pháp khác là sử 
dụng enzyme trong tế bào nguyên vẹn. 
 Tính đặc hiệu của enzyme gồm 2 dạng : 
– Đặc hiệu phản ứng chỉ biểu hiện với 
một loại liên kết hóa học nhất định như 
lipase chỉ cắt liên kết ester nối glycerol 
và acid béo của nhiều loại lipid khác 
nhau. 
– Đặc hiệu cơ chất thể hiện chuyên biệt 
cho những cơ chất nhất định như 
urease chỉ phân hủy urea thành 
ammonia và CO2, nhưng không tác 
dụng đối với các chất khác. 
Các enzyme có thể phân biệt được 
những cơ chất thậm chí rất giống nhau, 
như các đồng phân (isomer). Ví dụ : 
enzyme sucrase chỉ phân huỷ saccharose 
(sucrose) thành glucose và fructose, 
nhưng không tác dụng đối với 2 đồng 
phân khác là maltose và lactose. 
 Các enzyme có bản chất protein, nên 
chúng nhạy cảm với các tác động của 
môi trường như nồng độ cơ chất, nồng 
độ enzyme, nhiệt độ, pH và các chất ức 
chế (kìm hãm). 
 Cĩ khoảng 3000 enzyme đã đƣợc biết và đƣợc phân loại 
thành 6 nhĩm dựa vào loại phản ứng mà chúng xúc tác : 
1) Oxi hĩa - khử (Oxido-reductase); 2) Transferase 
(chuyển các nhĩm chức năng cĩ chứa C , N , hay S ) ; 3) 
Hydrolase (tách các liên kết C C, C O, C N, C S, 
C halogen) ; 4) Lyase (thêm vào các nối đơi) ; 5) 
Isomerase ; 6) Ligase. 
 Rõ ràng các enzyme cĩ khả năng xúc tác rất nhiều 
loại phản ứng hố học khác nhau. Sự đa dạng này cịn tăng 
lên đáng kể khi nĩ kết hợp với các nhĩm chất bổ sung nhƣ 
coenzyme. Do vậy, một xu hƣớng quan trọng trong phát 
triển cơng nghệ hố học hiện nay là sử dụng chúng trong 
tổng hợp hố học để vừa giảm ơ nhiễm mơi trƣờng, lại vừa 
ít tiêu tốn năng lƣợng hơn. 
1.2.2. Các enzyme và protein cực đoan 
 Việc phát hiện nhiều VSV cực đoan 
(extremophlies) đã mở ra khả năng thu 
nhận các enzyme để ứng dụng vào thực 
tiễn. Phần lớn các VSV cực đoan chƣa 
nuôi đƣợc, nhƣng sử dụng KTDT hứa 
hẹn sẽ chinh phục đƣợc các enzyme và 
protein từ các VSV. 
– Các enzyme từ sinh vật chịu nhiệt cao là mục 
tiêu cần hướng tới trong các quy trình chế 
biến công nghiệp, vì thực hiện ở nhiệt độ 
cao sẽ giảm nhiễm bởi nhiều VSV khác và có 
phản ứng nhanh hơn. Hiện DNA polymerase 
chịu nhiệt được sử dụng rộng rãi. Ngoài ra, 
nhiều amylase, protease, chịu nhiệt cao 
(có thể đến 118OC) đã được phát hiện. 
– Các glycoprotein "chống đông đá" ức chế sự 
hình thành các tinh thể nước đá ở các sinh 
vật chịu lạnh như cá ở các cực của Trái đất 
chịu được nhiệt độ 1,8OC liên tục mà dịch 
cơ thể không đông đặc. 
– Các enzyme cực đoan trong dung môi hữu cơ : Mãi 
đến gần đây có quan niệm phổ biến là khi cho enzyme 
vào các dung môi hữu cơ (bezene, acetone, toluene,), 
chúng sẽ mất hoạt tính. Thực tế cho thấy, nhiều 
enzyme khi bổ sung vào các dung môi hữu cơ khác 
nhau, chúng vẫn có hoạt tính xúc tác dù trong hệ 
thống có ít hoặc không có nƣớc. Việc sử dụng các 
enzyme trong những điều kiện nhƣ vậy hứa hẹn một 
tiềm năng lớn, vì có nhiều lợi thế : tăng tính hoà tan 
của các chất phản ứng (reactants) hoặc các sản 
phẩm ; tăng tính chịu nhiệt của enzyme ; dễ thu hồi 
sau sử dụng nhờ lọc và li tâm ; các dung môi hữu cơ 
ngăn chặn các VSV gây nhiễm. 
1.3. CỐ ĐỊNH ENZYME VÀ TẾ BÀO 
 Các enzyme thƣờng sử dụng trong dung 
dịch và sau đó không thu hồi đƣợc, mà việc 
chiết tách chúng rất tốn kém làm giá thành cao. 
Để sử dụng enzyme nhiều lần và hiệu quả hơn, 
kĩ thuật cố định enzyme hay giữ im (enzyme 
immobilisation) ra đời mở rộng khả năng ứng 
dụng chúng. 
Các phƣơng pháp cố định enzyme 
 Có 4 phƣơng pháp cố định enzyme : 
– Phương pháp gắn cơ học hay hấp phụ 
(Absortion) : Sử dụng các vật liệu chất nền (matrix 
material) xốp có nhiều lỗ hỏng nhƣ chất trao đổi ion, 
nhựa resin, than hoạt tính, đất sét, oxide nhôm, sợi 
thủy tinh xốp, sành, sứ, ...có thể làm cho các enzyme 
hoặc tế bào gắn vào những khe và khi sử dụng 
enzyme không bị mất. 
Cơ chất gắn cơ học 
vào chất nền và chất 
trao đổi ion 
– Phương pháp liên kết chéo (Cross-linking) : Dùng 
các chất trung gian nhƣ glutaraldehyde, bisisocyanate, 
bisdiazobenzidine, BSA (bovine serum albumin) để 
gắn enzyme vào chất nền. Hoạt tính enzyme thƣờng 
mạnh và ổn định hơn nếu liên kết chéo với 
glutaraldehyde hay với BSA. 
– Liên kết cộng hoá trị (Covalent coupling) : agarose, 
cellulose, PVC (polyvinyl chloride), chất trao đổi ion, 
sợi thủy tinh xốp (porous glass) là các chất nền. 
Phƣơng pháp này rất phức tạp, nhƣng nó làm cho 
hoạt tính của enzyme đƣợc khôi phục và ổn định hơn. 
– Phương pháp nhốt (Entrapment): Sử dụng cho cả 
enzyme và tế bào. Các chất nền có acid alginic 
(C6H8O6)n , carageenan, collagen, polyacrylamide, 
gelatin, silicon rubber, polyurethans. Các chất nhốt 
bao bên ngoài, nhƣng vẫn cho các cơ chất cần biến 
đổi có thể ra vào qua màng. Alginat, carageenan chiết 
tách từ tảo thƣờng đƣợc sử dụng. 
Nhốt trong 
mạng gel và 
trong chất nền 
 Cĩ thể sử dụng các enzyme cố định nhiều lần, thậm 
chí trong nửa năm hoặc cả năm. Hiện nay, phƣơng 
pháp này đƣợc sử dụng nhiều hơn cả. 
 Phƣơng pháp nhốt đƣợc ứng dụng cho tế bào 
nguyên vẹn. Khi cố định tế bào, phải tạo điều kiện 
để tế bào chết đƣợc thay thế bằng tế bào mới. Cĩ 
định tế bào nguyên vẹn cĩ nhiều ƣu điểm : 
– Đơn giản hơn, vì khơng phải tốn kém nhiều cho 
chiết tách tinh sạch enzyme, nên giá thành thấp. 
– Các enzyme hồn chỉnh đƣợc hình thành trong tế 
bào nên khơng cần bổ sung các cofactor hay 
coenzyme nhƣ enzyme tinh chế ngồi tế bào. 
1.4 Bốn vai trò chính của enzyme 
trong công nghiệp thực phẩm: 
a) 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. 
• 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 amylase như 
Termamyl 120L hoặc SC , hệ enzyme protease như 
Neutrase 0,5L. 
• Dứa , cà chua khi đưa vào sản xuất có độ chín khác 
nhau, 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 acetic, cellulose, 
galactose,rhamnose... --> tạo nên cấu trúc cứng 
của các loại quả) về dạng pectin hòa tan nhờ 
enzyme pectinase. Hoặc sau khi chà sẽ đưa enzyme 
pectinase 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. 
b) 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 phẩm 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. 
c) 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 khuếch 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 hoà tan dưới tác dụng của nhiều 
hệ enzyme khác nhau. 
d) 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: làm trong rượu vang nhờ chủ yếu là pectinase , 
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. 
2. Ứng dụng enzyme trong bảo quản và chế 
biến thực phẩm 
2.1 Thị trường các enzyme công nghiệp 
chủ yếu 
 Trừ protease papain lấy từ nhựa cây 
đu đủ và bromelain lấy từ quả dứa (thơm, 
khóm), hầu hết các enzyme khác được 
sản xuất công nghiệp đều có nguồn gốc 
vi sinh vật nhờ công nghệ lên men. Giá 
bán phụ thuộc vào mức độ tinh sạch và 
nồng độ. 
2.1.1 Các enzyme biến đổi carbohydrate 
– Alpha-amylase (1,4 -D-glucan 
glucanohydrolase) là enzyme nội thuỷ giải 
(endo-hydrolysis) cắt phân tử bột tạo dextrin 
(chứa 3 hay nhiều hơn các đơn vị glucan). 
Tác động của nó làm giảm nhanh khối lượng 
phân tử của bột và độ nhớt. Các chủng sản 
xuất là Aspergillies niger và A. oryzae (tác 
động ở 40 – 70OC, pH = 6,0 – 6,5), còn 
Bacillus licheniformis và B. 
amyloliquefaciens tạo ra -amylase chịu 
nhiệt (90 – 105OC, pH = 6,0 – 6,5). Các -
amylase chịu nhiệt được dùng tẩy hồ bột 
trong công nghiệp dệt. 
– Glucoamylase còn gọi amyloglucosidase 
(exo -1,4 D-glucosidase) là exo-hydrolase 
cắt rời từng glucose từ đầu ngắn -1,4 mạch 
glucan của dextrin, nhờ đó phân hủy bột 
đến tận cùng thành glucose. Chủng sản xuất 
là Aspergillies niger và Rhizopus sp. (40 – 
700C, pH = 6,0 – 6,5), được chọn giống làm 
mất sự ức chế ngược của glucose. 
 Các amylase được sử dụng rộng rãi trong 
công nghiệp rượu bia, bánh mì, sản xuất 
glucose từ bột. Do nhu cầu ngày càng cao 
nên sản xuất enzyme tăng nhanh, đạt doanh 
số lớn nhất. 
– Glucose isomerase (D-xylose ketol-isomerase) 
đƣợc tạo ra do nhiều chủng VSV như Bacillus. 
coagulans, Streptomyces olivaceus, 
Microbaclerium arborescens,... Chọn giống đã 
tạo ra các chủng sản xuất enzyme liên tục, 
thậm chí trên môi trƣờng có chứa glucose. 
Các glucose isomerase cố định là thành phần 
chủ yếu trong sản xuất chất ngọt từ bột, tạo ra 
sirop gluco-fructose ngọt hơn đƣờng thƣờng 
saccharose. 
– Pullulanase là enzyme phân giải bột nhận từ 
Klebsiella aerogenes. 
 2.1.2. Các protease 
– Rennin (cịn gọi chymosin) là enzyme từ dạ dày bê non 
(chƣa cai sữa), dùng đơng tụ sữa trong sản xuất 
phơmai (tiếng Pháp là fromage và tiếng Anh là cheese). 
Rennin là một aspartic proteinase (cắt ở aspartic acid) 
đƣợc tổng hợp ở dạng preprorennin. Dịch chiết thơ từ 
dạ dày bê gọi là rennet cĩ chứa 2 – 3% rennin. Rennin 
cĩ 2 ƣu điểm đặc biệt là đơng tụ sữa nhanh và casein bị 
nĩ phân hủy tạo nên phơmai cĩ hương vị thơm ngon. Do 
vậy, trong thời gian dài khĩ tìm protease khác thay thế. 
Sau này, đã tìm ra các chủng mốc Mucor miehei và 
Mucor pusillus sản sinh protease cĩ hoạt tính tƣơng tự 
rennin. 
 Cơng nghiệp sản xuất phơmai phát triển mạnh với 
doanh số gần 30 tỉ USD, nên rennin cĩ sản lƣợng lớn 
thứ hai sau các amylase. 
– Protease acid từ chủng Aspergillus sp. Dùng thay 
thế rennin. 
– Protease kiềm (alkaline) từ các chủng Aspergillus 
oryzae và Bacillus sp., dùng trong bột giặt (chất tẩy 
rửa). Sản lƣợng enzyme này tăng nhanh. 
– Protease trung tính (neutral) từ các chủng Bacillus 
amyloliquefaciens, Bacillus thermoproteoliticus dùng 
dịch hố các chất phụ gia cho bia. 
– Papain, bromelain và ficin là các protease thực vật 
đƣợc sử dụng làm mềm thịt, làm trong rƣợu bia và 
dịch nƣớc trái cây. 
2.1.3. Các enzyme khác 
– Pectinase : Phần lớn các chế phẩm pectinase nhận 
từ các loài Aspergillus và Penicillinum. Chúng làm 
tăng hiệu suất chiết tách và làm trong dịch nƣớc trái 
cây trong công nghiệp nƣớc ép quả. 
– Cellulase dùng trong chất tẩy rửa, sản xuất thức 
uống có cồn và glucose. 
– Lipase dùng trong chất tẩy rửa, chế biến phômai và 
các chế phẩm tạo hƣơng. 
– Catalase và glucose oxidase dùng chống oxi hoá 
thực phẩm. 
– Các enzyme trong nghiên cứu đƣợc sản xuất với số 
lƣợng rất ít nhƣ DNA polymerase, restriction 
endonuclease, ligase... 
2.2 Một số ứng dụng cụ thể của enzyme 
trong chế biến thực phẩm 
Enzyme: là chất xúc tác sinh học, xúc tác cho 
tất cả các phản ứng hoá sinh trong toàn bộ quá 
trình trao đổi chất. Khác với chất xúc tác vô cơ 
là enzyme mang bản chất protein nên không 
chịu đƣợc nhiệt độ cao. 
2.2.1 Enzyme tác động trên tinh bột: amylase 
(gồm - amylase còn gọi là enzyme dextrin hoá 
hay hồ hoá, - amylase hay enzyme đƣờng hoá, 
glucoamylase). 
- Tinh bột gồm hai thành phần: amylose 
và amylosepectin, là polymer của phân 
tử đường C6H12O6. 
- Amylose là polymer của phân tử 
đường theo mạch thẳng. 
- Amylosepectin là polymer của phân tử 
đường theo mạch nhánh. 
Căn cứ vào tỉ lệ của hai thành phần này 
sẽ quyết định độ dẽo của tinh bột. 
- Tác động của amylase: 
- - amylase cắt mạch một cách ngẫu nhiên 
không theo quy luật, cho ra các phân tử 
dextrin. 
- - amylase cắt mạch theo quy luật 
- Đối với mạch thẳng amylose, nó cắt 
từng đôi một từ đầu tận cùng cho ra chủ 
yếu là maltose và một ít là glucose. 
- Đối với mạch nhánh amylopectin, nó cắt 
từng đôi một từ đầu tận cùng của mạch 
nhánh đến chổ rẻ nhánh, sản phẩm chủ 
yếu là maltose. 
- Protease: enzyme phân giải các hợp 
chất hữu cơ chứa Nitơ. Protease chia 
làm hai nhóm: 
- Proteinase tác động lên polymer ban 
đầu của protein để được dạng trung 
phân tử. 
- Peptidase: tác động lên các protein 
trung phân tử để cho ra sản phẩm 
cuối cùng là acid amin. 
 1 2 3 4 5 6 
t (giờ) 
Lọc 
0C 
100 
90 
80 
70 
60 
50 
40 
30 
20 
10 
0 
 30’ 30’ 
Nồi thế liệu- hồ hóa 
Nước+ 
Thế liệu + 
Malt lót 
Nước+Malt 
Đạm 
hóa 
Đường 
hóa 
Dịch 
hóa 
Nồi đường hóa 
– Ngâm - Malt 
Sử dụng enzyme trong giai đoạn đƣờng hoá của quy trình sản xuất bia 
2.2.2. Enzyme trong chế biến nước ép trái cây 
• Pectinase được dùng trong chế biến nước 
ép trái cây từ năm 1930. Trải qua nhiều năm, 
enzyme nầy được dùng trong chế biến hầu 
hết các loại trái cây. 
• Mục đích việc sử dụng enzym nầy vào chế 
biến nước ép trái cây là: 
– cải thiện sản lượng nước ép. 
– làm hoá lỏng toàn bộ trái cây, làm tối đa hoá việc 
sử dụng nguyên liệu. 
– cải tiến màu và hương vị. 
– làm trong nước ép. 
– phân cắt nhỏ những carbohydrat không hoà tan 
như pectin, hemicellulose và tinh bột. 
* Nước ép và nước cô đặc táo và lê 
Trong chế biến nước táo và lê, enzyme được 
sử dụng ở các bước: 
• Xử lý khối quả nghiền: 
Việc xử lý enzym trong giai đoạn nầy nhằm 
mục đích tăng lượng nước ép và tăng khả 
năng chiết rút các thành phần quan trọng 
của trái cây như hương vị và màu sắc cũng 
được cải thiện tốt hơn. Bã nghiền tạo thành 
sẽ khô ráo hơn, giảm được tác động của áp 
suất ép và năng lượng cơ học. 
• Xử lý nước ép: 
Nếu dùng áp suất ép, một phần hương liệu 
cũng bị mất đi. Quá trình ép nầy lại phải trải 
qua một giai đoạn ngắn xử lý bằng nhiệt (980 
C trong 30 giây.Việc sử dụng pectinase làm 
giảm khối nhầy và giúp cho dịch ép trong 
hơn, đồng thời cũng làm giảm được những 
chất trợ lọc phải thêm vào, sự lọc sẽ dễ dàng 
hơn và sản phẩm sẽ ổn định hơn. 
Khi trái cây chưa hoàn toàn chín được dùng để 
làm nước ép, nó vẫn còn chứa một lượng 
tinh bột. Lượng tinh bột nầy sẽ bị gelatin hoá 
trong quá trình chế biến nước ép và gây ra 
nhiều vấn đề. Để tránh hiện tượng nầy, 
amyloglucosidase cần được thêm vào. 
• Ổn định nước ép: 
Ngăn chặn những nguy cơ do tác nhân 
hoá lý là vấn đề chủ yếu trong sản xuất 
nước trái cây ép. Enzym laccase làm 
giảm hàm lượng các hợp chất phenolic 
của nước ép trái cây do sự oxy hoá tạo 
thành và làm cho màu sắc đẹp hơn. 
* Nước ép Citrus 
• Quá trình chế biến nước ép citrus là một quá trình 
cơ học. Trái cây được lựa chọn ,nghiền, xay, ép 
bằng máy móc. Chất lượng của thiết bị quyết định 
đến sản lượng và chất lượng của nước ép. Rất 
nhiều sản phẩm được chế tạo ra từ trái cây họ Citrus 
như nước ép, nước quả cô đặc, tinh dầu, hương liệu, 
pectin, sắc tố thiên nhiên 
• Công nghệ enzym đã can thiệp vào nhằm hạ giá 
thành trong quá trình chế biến, nâng cao lượng 
nước ép, cải tiến tốc độ lọc Người ta dùng hỗn 
hợp enzyme pectinase và cellulase để ủ vào trái cây 
từ 20-50 phút ở 400C (tùy loại cam hay bưởi).Dung 
dịch enzym dùng để ngâm trái cây cần bóc vỏ : 2g 
pectinase+1g cellulase/kg + citrat sodium 0,02mol/L 
ở 400C, pH=4-5. Nồng độ quá cao sẽ ảnh hưởng 
không tốt cho trái cây. 
* Nước ép carrot 
Vách tế bào carrot chứa hơn 80% 
polysaccharid gồm pectin, dạng methyl 
hoá và acetyl hoá của cellulose. Hỗn 
hợp enzym pectinase và một 
endoglucanase, sẽ làm hoá lỏng 90% 
và depolymer hoá 70% polysaccharid 
của vách tế bào. 
* Chuối 
• Trong hầu hết các nước trồng chuối, một lượng lớn 
bị mất đi hằng năm vì các phương tiện vận chuyển, 
dự trữ kém cũng như một lượng lớn dư thừa bị loại 
bỏ. Do vậy lượng dư thừa nầy cần được tận dụng để 
làm nước trái cây ép hay nước chuối cô đặc. Chuối 
có hàm lượng đường cao, hương vị ngon nên là một 
loại thực phẩm có giá trị cao. Nhưng bên cạnh đó, 
độ nhày cao, sự nâu hoá và một số khó khăn khác 
cũng xảy ra trong quá trình chế biến. Một phương 
pháp hiệu quả là người ta dùng một hỗn hợp các 
enzym gồm pectinase, hemicellulase và cellulase. 
Chuối chín cũng chứa tinh bột, ảnh hưởng đến khối 
nhầy và độ trong của dịch ép. Những enzym trên làm 
giảm độ nhầy cũng như giúp cho việc lọc nước ép 
được dễ dàng. 
• Ở purée chuối,điều quan trọng là gelatin hoá và 
phân hủy hoàn toàn tinh bột. Để thực hiện việc nầy 
cần sử dụng enzyme fungal -amylase và 
amyloglucosidase. 
TRÁI CÂY Giai đoạn xử lý Enzyme 
Apple – Pear Khối quả nghiền pectinase 
Nƣớc ép pectinase 
amyloglucosidase 
Ổn định nƣớc ép laccase 
Citrus Bóc vỏ pectinase + 
cellulase 
Carrot Xử lý vách tế bào pectinase + 
endoglucanase 
Chuối Giảm độ nhày pectinase 
+hemicellulase 
+cellulase 
Phân hủy tinh bột fugal - amylase 
MỘT 
SỐ 
ENZYME 
DÙNG 
TRONG 
CHẾ 
BIẾN 
NƯỚC 
TRÁI 
CÂY ÉP 
2.2.3 Lên men cà phê 
Nhờ hoạt động của các enzyme, hạt cà 
phê có những thay đổi rất sâu sắc về tính 
chất vật lý và tính chất hoá học. Các 
enzyme này không chỉ có trong hạt cà 
phê mà còn do các vi sinh vật tự nhiên 
có trên bề mặt hạt cà phê. 
Thời gian lên men dài ngắn phụ thuộc 
vào nhiệt độ, độ chín của hạt cà phê, pH. 
Thực tế cho thấy: 
Lên men hiếu khí nhanh và tốt hơn lên 
men hiếm khí. 
Trong quá trình lên men, nếu thêm Ca++ 
sẽ làm tăng hoạt tính enzyme. 
Hiện nay có 1 số enzyme công nghiệp 
đƣợc dùng để lên men cà phê nhƣ: 
benefax, pectozyme, cofepec. Các chế 
phẩm này đều chứa các enzyme 
pectinase, hemicellulosase và cellulase. 
3. Ứng dụng enzyme trong kiểm tra chất 
lƣợng thực phẩm 
3.1 Kiểm tra hoạt tính các enzyme thƣờng sử dụng 
trong thực phẩm: 
-Các enzyme trong dịch tiêu hoá: pepsin, trypsin, 
amylase. 
- Enzyme làm mềm thịt: papain 
- Các enzym có ý nghĩa trong chế biến, bảo quản 
thức ăn:peroxidase, catalase 
Nguyên lý: 
• Pepsin: Casein hoà tan trong một dung dịch 
sẽ bị kết tủa bởi natri acetat. Nhưng nếu 
dùng pepsin để phân giải casein thì casein 
sẽ không bị kết tủa bởi acetat nữa. 
• Trypsin:Trong dung dịch loãng, nếu casein 
chưa tiêu hoá bởi trypsin sẽ bị kết tủa bởi 
acid acetic 10/00. 
• Amylase: Dưới tác động của enzyme 
amylase, tinh bột bị thủy phân và cho ra các 
loại đường khử. 
• Papain: Chuẩn độ acid amin hình thành 
từ gelatin, sau khi bị tác dụng của 
papain, bằng KOH với thymo phtalein 
làm chỉ thị màu. 
• Peroxidase và catalase: Rất có ý nghĩa 
trong quá trình sản xuất, chế biến, bảo 
tồn lương thực, thực phẩm và các 
nguyên liệu sinh hoá học khác. Nhiệm 
vụ của 2 enzyme này là phá hủy (bằng 
phản ứng oxy hoá) H2O2 có thể hình 
thành trong các quá trình trên. 
3.2 Một vài ví dụ về sử dụng enzyme 
trong kiểm tra chất lượng thực phẩm 
• Xác định sữa tươi bị đun sôi trước khi 
bán: Trong sữa tươi có enzyme 
photphatase, peroxidase, 
aldehydooxidase, khi đun nóng một 
thời gian nhất định và ở một nhiệt độ 
nhất định nào đó, các loại enzyme trên 
sẽ bị phá hủy. Photphatase bị phá hủy 
ở nhiệt độ trên 600C, peroxidase bị phá 
hủy ở nhiệt độ trên 800C 
 • Kiểm tra enzyme trong malt tươi (ngũ 
cốc lên mầm) để đưa vào chế biến 
bia:tính chỉ số WK (Windich-
Kolbach) của malt (0WK: đơn vị 
hoạt động chung của hai enzyme 
protease và amylase trong malt). 
Thông thường 0WK= 350 – 450.