Tài liệu Công nghệ sản xuất nước tương bằng phương pháp lên men

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÀI TIỂU LUẬN MÔN: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang SVTH: Lý Minh Tuấn 2205112205 Lê Mạnh Hùng 2205112215 Võ Minh Quốc 2205112212 Nguyễn Thị Kim Liên 2205112012 Tạ Thị Vui 2205112214 Nguyễn Thị Thúy Kiều 2205112010 TP.HCM 12/2013 Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU....................................................................................................................4 Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NƯỚC TƯƠNG............................................6 1.1.Giá trị dinh dưỡng của nước tương ...............................................................................7 1.2.Thành phần hóa học của nước tương ...........................................................................8 1.3.Acid amin.....................................................................................................................8 1.4.Đường ..........................................................................................................................9 1.5.Acid hữu cơ..................................................................................................................9 1.6.Chất màu ......................................................................................................................9 1.7.Chất mùi.......................................................................................................................10 Chương 2: KỸ THUẬT SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG ......................................................11 2.1.Cơ sở khoa học của công nghệ sản xuất nước tương.....................................................12 2.1.1.Công nghệ sản xuất nước tương bằng phương pháp hóa học ...........................12 2.1.2.Công nghệ sản xuất nước tương bằng phương pháp lên men...........................13 2.1.3. Công nghệ sản xuất nước tương bằng enzyme ...............................................14 2.2.Các phản ứng thủy phân tiêu biểu trong công nghệ sản xuất nước tương .....................15 2.2.1.Khái quát chung về phản ứng thủy phân .........................................................15 2.2.2.Phản ứng thủy phân protein trong công nghệ sản xuất nước tương..................17 2.2.3.Phản ứng thủy phân tinh bột trong công nghệ sản xuất nước tương.................22 2.3.Các phương pháp nuôi cấy nấm mốc ............................................................................29 2.3.1. Phương pháp nuôi cấy bề mặt ........................................................................29 2.3.2. Phương pháp nuôi cấy bề sâu.........................................................................31 Chương 3: GIỚI THIỆU CÁC LOẠI NGUYÊN LIỆU VÀ PHỤ GIA TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG.................................................................................34 3.1.Giới thiệu chung về đậu nành .......................................................................................35 3.1.1.Nguồn gốc và sự phát triển của đậu nành ........................................................35 3.1.2.Đặc điểm của đậu nành ...................................................................................35 -1- Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang 3.1.3.Thành phần hóa học của hạt đậu nành.............................................................37 3.2.Khô đậu nành ...............................................................................................................42 3.3.Bột mì ..........................................................................................................................43 3.4.Nấm mốc Aspergillus oryzae ........................................................................................45 3.4.1.Độ ẩm của môi trường ....................................................................................46 3.4.2.Độ ẩm tương đối của không khí ......................................................................46 3.4.3.Ảnh hưởng của không khí ...............................................................................46 3.4.4.Ảnh hưởng của nhiệt độ ..................................................................................47 3.4.5.Thời gian nuôi nấm mốc .................................................................................47 3.4.6.pH...................................................................................................................47 3.5.Nước ............................................................................................................................48 3.6.Muối ăn........................................................................................................................50 3.7.Phụ gia ........................................................................................................................51 3.7.1.Chất bảo quản Sodium Benzoate (211) ...........................................................51 3.7.2.Chất điều vị Monosodium Glutamate (621) ....................................................53 3.7.3.Caramel (150a) ...............................................................................................53 3.7.4.Acesulfame Kali (950) ....................................................................................54 3.7.5.Aspartame (951) .............................................................................................56 3.7.6.Xanthan gum (415) .........................................................................................58 3.7.7.Acid citric (330)..............................................................................................59 Chương 4: GIỚI THIỆU VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG.................................................................................................................62 4.1.Sơ đồ quy trình công nghệ ............................................................................................63 4.2. Thuyết minh quy trình công nghệ ................................................................................64 4.2.1.Rang (bột mì)..................................................................................................64 4.2.2.Nghiền ............................................................................................................64 4.2.3.Phối liệu và trộn nước.....................................................................................66 -2- Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang 4.2.4.Ủ.....................................................................................................................67 4.2.5.Hấp.................................................................................................................67 4.2.6.Đánh tơi, làm nguội ........................................................................................69 4.2.7. Cấy mốc giống...............................................................................................70 4.2.8. Nuôi mốc .......................................................................................................71 4.2.9.Đánh tơi..........................................................................................................74 4.2.10.Trộn..............................................................................................................74 4.2.11.Thủy phân.....................................................................................................75 4.2.12.Trích ly – Lọc ...............................................................................................79 4.2.13.Phối trộn .......................................................................................................80 4.2.14.Thanh trùng ..................................................................................................81 4.2.15.Lắng .............................................................................................................83 4.2.16.Vô chai, dán nhãn .........................................................................................84 CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA SẢN PHẨM ..................................................................86 MỘT SỐ SẢN PHẨM NƯỚC TƯƠNG TRÊN THỊ TRƯỜNG VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI ..........................................................................................................................89 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................93 -3- Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang LỜI MỞ ĐẦU Trong văn hóa ẩm thực của các nước phương Đông, nước tương là một loại nước chấm phổ biến, thường được sử dụng trong các bữa ăn hằng ngày và được xem như là thành phần bổ sung dinh dưỡng cho khẩu phần ăn. Hiện nay để sản xuất nước tương có 3 phương pháp công nghệ là công nghệ hóa học, công nghệ lên men và công nghệ enzyme. Ngày nay do nhu cầu ngày càng nhiều của người tiêu dùng, người ta đã chuyển cách làm nước tương bằng phương pháp thủ công sang quy mô công nghiệp bằng cách dùng HCl đậm đặc để thủy phân các chất đạm để rút ngắn thời gian sản xuất. Đây chính là nguyên nhân tạo ra chất 3 – MCPD trong sản phẩm nước tương, một chất gây ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe của con người. Trong khi đó, so với phương pháp sản xuất nước tương bằng phương pháp hóa học thì phương pháp lên men lại không sinh ra chất độc trên, mà các acid amin lại gần như được bảo toàn từ quá trình sản xuất tới sản phẩm cuối cùng đến tay người tiêu dùng. Còn nếu so với phương pháp sử dụng enzyme thì phương pháp lên men lại có chi phí thấp hơn nhiều. Sản xuất nước tương bằng hương pháp lên men chỉ có nhược điểm là thời gian sản xuất kéo dài và yêu cầu diện tích nhà xưởng phải lớn. Đời sống con người ngày càng được cải thiện nên ý thức về bảo vệ sức khỏe cũng ngày càng cao hơn. Do đó người tiêu dùng cũng ngày càng có xu hướng sử dụng những thực phẩm gần gũi với tự nhiên hơn. Đó cũng là lý do mà trong một thời gian không xa nữa, nước tương được sản xuất bằng phương pháp lên men sẽ ngày càng được ưa chuộng hơn. Để đáp ứng được thực tế này thì đòi hỏi các nhà sản xuất cũng như những sinh viên quan tâm đến loại gia vị nước chấm này cần phải nắm vững các vấn đề cơ bản liên quan đến quá trình lên men cũng như công nghệ sản xuất nước tương theo phương pháp này, từ đó làm nền tảng cho những nghiên cứu khoa học, áp dụng công nghệ mới nhằm hạn chế những nhược điểm -4- Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang còn tồn tại của phương pháp này, và đưa nó trở thành phương pháp sản xuất nước tương phổ biến trong tương lai. Đây cũng chính là mục đích mà nhóm sinh viên chúng tôi quyết định chọn đề tài “Công nghệ sản xuất nước tương bằng phương pháp lên men”. Đề này được chia làm các phần như sau: Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NƯỚC TƯƠNG Chương 2: KỸ THUẬT SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG Chương 3: GIỚI THIỆU CÁC LOẠI NGUYÊN LIỆU VÀ PHỤ GIA TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG Chương 4: GIỚI THIỆU VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG Dù đã hết sức cố gắng nhưng cũng không thể nào tránh khỏi những sai sót, rất mong cô và các bạn đọc giả đóng góp ý kiến để bài báo cáo được hoàn thiện hơn và trở thành tài liệu tham khảo có ích cho những ai nghiên cứu về “Công nghệ sản xuất nước tương bằng phương pháp lên men” này. -5- Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang Chương 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NƯỚC TƯƠNG -6- Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang Nước chấm là tên gọi chung cho tất cả các loại gia vị có nồng độ muối hơi cao, mặc dù có rất nhiều tên goi khác nhau như xì dầu, tàu vị yểu, nước tương,…. Ngoài vai trò làm tăng mùi vị thì nước chấm cũng cung cấp một lượng đạm nhất định cho cơ thể. Nguyên liệu dùng để sản xuất nước tương là các nguồn protein thực vật như đậu nành, đậu phộng, hay bánh khô dầu đậu nành, bánh khô dầu đậu phộng,… hoặc từ xương động vật như trâu, bò, heo, gà,… Nước tương là loại gia vị phổ biến trong bữa ăn hằng ngày 1.1.Giá trị dinh dưỡng của nước tương Khi đánh giá chất lượng nước tương, trước hết người ta chú ý đến hàm lượng đạm toàn phần, vì đây là chất có giá trị dinh dưỡng nhất của nước tương, tiếp theo là xem xét đến lượng đạm amin. Từ hai lượng đạm này suy ra tỷ lệ đạm amin/ đạm toàn phần thì biết được mức độ thủy phân protein trong nước tương, tỷ lệ càng cao càng tốt. Trung bình tỷ lệ này trong nước tương lên men khoảng 50÷60%. Hàm lượng đạm amin cao sẽ cho giá trị mùi vị của nước tương được nâng lên. -7- Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang 1.2.Thành phần hóa học của nước tương Chất lượng nước tương thay đổi tùy theo nguyên liệu, tỷ lệ phối chế, phương pháp chế biến,…Trong nước chấm lên men còn chứa khá nhiều đường do tác dụng của enzyme amylase trong nấm mốc lên tinh bột. Nước chấm còn chứa một lượng chất béo, một số vitamin, muối ăn và các nguyên tố vi lượng khác. Vì vậy các loại nước chấm nếu được sản xuất theo đúng quy trình kỹ thuật và được bảo quản tốt sẽ có màu sắc đẹp, hương vị thơm ngon và có vị ngọt của đạm, đường. Thành phần hóa học trung bình của nước tương Thành Hàm phần lượng lượng (g/l) (g/l) Đạm toàn phần (tính Thành phần Hàm 15÷21,6 Phenylalanin 7 8,5÷13 Methionin 3,32 Lysine 6,5 theo Nitơ) Nitơ Đường 14,5÷15,3 Lipid 17÷25 Muối ăn Acid (theo 200÷250 2÷8 acid acetic) NH3 Chất khô 325÷387 pH 5,9÷6,2 Khối lượng riêng (g/ml) 1÷2 1.3.Acid amin -8- 1,01÷1,04 Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang Trong nước tương có nhiều acid amin như Arginin, Methionin, Tryptophan, Tyrosin, Valin, Serin, Lysin, Histidin, Alanin, acid Glutamic, Asparagin,… Những acid amin này cùng với di, tri, tetra – peptid làm cho nước tương có vị ngọt của đạm. Nước tương sản xuất theo phương pháp lên men hầu như giữ được tất cả các aicd amin có trong đậu nành, còn nước tương sản xuất theo phương pháp hóa giải thì có tỷ lệ đạm amin/ đạm toàn phần cao hơn trong nước tương lên. Tuy nhiên trong nước tương hóa giải thì một số acid amin đã bị phân hủy, trước hết là Tryptophan, sau đó đến Lysin, Cystein, Arginin,… Nếu thủy phân bằng acid quá độ thì một số acid amin sẽ bị phân hủy thành các chất có mùi hôi như NH3, H2S,… 1.4.Đường Trong nước tương có các loại đường như Glucose, Maltose, Pentose, Dextrin. Đường có vai trò quan trọng trong việc hình thành màu sắc nước tương. 1.5.Acid hữu cơ Các acid hữu cơ trong nước tương có mối quan hệ mật thiết với nhau tạo nên hương vị đặc trưng cho nước tương, trong đó acid lactic chiếm hàm lượng nhiều nhất (khoảng 1,6%). Acid lactic tác dụng với nước tương tạo thành hợp chất lactate, chẳng hạn như lactate phenol. Ngoài ra còn có acid acetic (chiếm 0,2%), acid sucinic (chiếm 0,087÷0,16%), acid formic (chiếm 0,05%). Muối của các aicd này tham gia tạo vị cho nước tương 1.6.Chất màu Màu của nước tương chủ yếu do đường kết hợp với acid amin tạo nên. Màu của nước tương lên men được hình thành dần dần từ màu vàng đến màu nâu nhạt, cuối cùng là màu nâu đậm. -9- Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang Sự hình thành màu của nước tương phụ thuộc vào nồng độ đường, acid amin và nhiệt độ. Nếu tăng cường phản ứng giữa acid amin với đường thì không có lợi vì làm như vậy sẽ tạo ra Melanoid. Đây là chất mà cơ thể khó hâp thụ và khi nồng độ của nó cao sẽ làm giảm hương vị của sản phẩm. Mặt khác quá trình hình thành sản phẩm màu sẽ gây tổn thất lớn cho acid amin. Để hạn chế quá trình này, ta nên chọn nguyên liệu có hàm lượng đường thấp và tránh nâng cao nhiệt độ. 1.7.Chất mùi Mùi của nước tương là do tổng hợp của rất nhiều chất khác nhau tạo thành bao gồm acid hữu cơ, rượu, aldehyde, thành phần hương thơm có lưu huỳnh, phenol,… Cụ thể là các hợp chất như acetaldehyde, propandehyde, butaldehyde, valeraldehyde, alkyl mecaptan, methylen mecaptan, isobutan aldehyde, dimethyl mecaptan, rượu ethylic, acid acetic, acid petanoic, acid propinoic, acid benzoic, benzaldehyde… có hương thơm ngũ cốc rang. - 10 - Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang Chương 2 KỸ THUẬT SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG - 11 - Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang 2.1.Cơ sở khoa học của công nghệ sản xuất nước tương Cơ sở của công nghệ sản xuất nước tương chính là sự thủy phân protein. Bản chất của sự thủy phân protein là sự thủy phân liên kết peptid. Do liên kết peptid là một liên kết mạnh nên đòi hỏi sự thủy phân xảy ra trong điều kiện có xúc tác. Tác nhân xúc tác hóa học là acid hoặc kiềm, và tác nhân xúc tác sinh học là enzyme protease thuộc nhóm thủy phân protein. Trong chế biến, sự thủy phân protein được ứng dụng để thu nhận các sản phẩm thủy phân hoàn toàn hoặc thu nhận các sản phẩm thủy phân không hoàn toàn. Các sản phẩm thủy phân chưa hoàn toàn hay có vị đắng. Vị đắng liên quan đến các peptid chứa các amino acid kị nước. Sản phẩm thủy phân bị đắng thì sẽ chứng tỏ hiệu suất thủy phân thấp, chỉ đạt khoảng 4÷40%. Tuy nhiên vị đắng chỉ ảnh hưởng đến tính chất cảm quan mà không ảnh hưởng tới giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. 2.1.1.Công nghệ sản xuất nước tương bằng phương pháp hóa học Cơ sở hóa sinh của phương pháp này là thủy phân protein động vật hay thực vật thành các acid amin với tác nhân xúc tác là acid mạnh (HCl, H2SO4) hay kiềm mạnh (NaOH). Sau quá trình thủy phân, người ta sẽ tiến hành trung hòa dung dịch bằng kiềm (hoặc acid) tùy thuộc vào tác nhân xúc tác là aicd hay kiềm để đưa pH về khoảng 6,5÷7. Sau đó sẽ bổ sung NaCl đến khi nước tương đạt nồng độ 23÷ 25%. Ưu điểm + Thời gian và quy Nhược điểm + Độc hại với công nhân trình sản xuất được rút sản xuất do sử dụng acid ngắn. mạnh, kiềm mạnh, áp + Hiệu suất thủy phân suất cao, nhiệt độ cao. cao, giàu acid amin, + Sinh ra chất 3MCPD - 12 - Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang hương vị thơm ngon. với hàm lượng cao, gây độc cho người tiêu dùng. + Phá hủy 1 số aicd amin trong quá trình thủy phân như Lysin, Arginin, Cystein, Tryptophan. 2.1.2.Công nghệ sản xuất nước tương bằng phương pháp lên men Đối với phương pháp sản xuất nước tương lên men, cơ sở khoa học của nó là tận dụng hệ enzyme của vi sinh vật bằng cách cho vi sinh vật phát triển trên nguyên liệu giàu đạm, sau đó sử dụng hệ men này để thủy phân protein có trong nguyên liệu thành nước tương. Enzyme này có thể tạo ra bằng cách nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường riêng rồi đưa vi sinh vật vào nguyên liệu. Dưới tác dụng của enzyme vi sinh vật, thành phần của nước chấm thu được chủ yếu là acid amin, peptone, peptid trọng lượng phân tử nhỏ, giúp cơ thể dễ đồng hóa và hấp thu. Ưu điểm Nhược điểm + Thiết bị đơn giản, dễ + Hiệu suất thủy phân chế tạo, giá thành không không cao. cao, phù hợp với điều + Thời gian và quy trình kiện sản xuất ở địa sản xuất kéo dài hơn phương, vốn đầu tư ban phương pháp hóa giải, cần đầu không lớn, không thêm công đoạn nuôi mốc cần sử dụng thiết bị chịu giống để thủy phân. nhiệt, chịu kiềm, chịu áp suất và nhiệt độ cao… + Không độc hại với - 13 - Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang công nhân. + Điều kiện sản xuất nhẹ nhàng, ôn hòa như nhiệt độ không quá cao, pH trung tính hoặc aicd yếu, áp suất thường. + Không tổn hao acid amin trong quá trình sản xuất. 2.1.3. Công nghệ sản xuất nước tương bằng enzyme Khi sản xuất nước tương bằng cách sử dụng enzyme, cần lưu ý đến các điều kiện sử dụng và đặc tính của chế phẩm enzyme như: + pH của môi trường phản ứng phải tương ứng với pHopt của enzyme. + Nhiệt độ liên quan đến hoạt lực của enzyme. + Nếu thời gian tác dụng của enzyme nhanh, sau khi thực hiện phản ứng phải nhanh chóng vô hoạt hóa enzyme. Nếu thời gian tác dụng lâu thì nên sử dụng enzyme có độ bền hoạt lực cao. + Lưu ý đến các chất hoạt hóa hoặc kiềm hãm enzyme trong môi trường. Điều kiện để ứng dụng enzyme: + Nguồn cung cấp enzyme phải thường xuyên và ổn định nếu việc sử dụng enzyme làm thay đổi lớn tới công nghệ sản xuất. + Nên lấy tỷ lệ giàu giá trị và chất lượng enzyme làm tiêu chuẩn xem xét trong việc lựa chọn nhà cung cấp. Ưu điểm Nhược điểm + Qúa trình sản xuất đơn + Phải sử dụng nhiều loại - 14 - Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang giản. enzyme. + Không không cần sử + Chi phí sản xuất cao. dụng thiết bị chịu nhiệt, chịu kiềm, chịu áp suất và nhiệt độ cao… + Không độc hại với công nhân. + Điều kiện sản xuất nhẹ nhàng, ôn hòa. + Không tổn hao acid amin trong quá trình sản xuất. 2.2.Các phản ứng thủy phân tiêu biểu trong công nghệ sản xuất nước tương 2.2.1.Khái quát chung về phản ứng thủy phân Phản ứng thủy phân là phản ứng phân giải các chất có sự tham gia của nước. Phản ứng thủy phân là phản ứng phổ biến và khá quan trọng trong công nghiệp thực phẩm. Người ta đã ứng dụng phản ứng thủy phân để sản xuất ra hàng loạt sản phẩm mới có tính chất khác xa với tính chất của nguyên liệu ban đầu, ví dụ như sản xuất Glucose, mạch nha, tương, chao,… từ protid của động vật và thực vật. Những sản phẩm này sẽ giúp chùng ta ăn ngon miệng, dễ tiêu hóa hơn. Như vậy, sau khi thực hiện phản ứng thủy phân thì tính chất cảm quan, tính chất dinh dưỡng của thực phẩm sẽ tăng lên. Trong đa số trường hợp thì phản ứng thủy phân là có lợi, tuy nhiên trong một số trường hợp thì phản ứng thủy phân cũng gây ra sự hư hỏng thực phẩm khi bảo quản như trong bảo quản thịt cá, trứng, dầu mỡ... Phản ứng thủy phân thường là phản ứng mở đầu cho hàng loạt các phản ứng khác tiếp diễn. Ví dụ như protid sau khi thủy phân thành acid amin, sau đó acid - 15 - Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang amin sẽ bị phân giải sâu xa hơn như decarboxyl hóa, dezamin hóa… cuối cùng là tạo ra những sản phẩm có hại về mặt cảm quan và dinh dưỡng cho sản phẩm. Polysaccharide sau khi thủy phân tạo monosaccharide thì các monosaccharide này sẽ tiếp tục bị oxy hóa sâu xa hơn tạo một loại sản phẩm trung gian, sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O. Lipid sau khi bị thủy phân sẽ tạo ra acid béo và glycerin, sau đó acid béo tiếp tục bị oxy hóa tạo sản phẩm có mùi vị khó chịu (còn gọi là sự ôi của chất béo). Ngày nay phản ứng thủy phân ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất, đặc biệt là trong công nghiệp thực phẩm. Trong công nghiệp thực phẩm, thông thường tác nhân thủy phân có thể là acid, kiềm hay enzyme, trong đó được sử dụng rộng rãi và hiệu quả là enzyme thủy phân từ vi sinh vật. Nhóm enzyme thủy phân được gọi tên chung là Hydrolase. Phương trình tổng quát của phản ứng thủy phân R1R2 + H2O R1OH + R2H Hydrolase được chia thành bốn nhóm tùy theo bản chất, cơ chất mà nó tác dụng như Esterase, Glucosidase, Peptidase, Amidase và ứng với bốn phương trình phản ứng như sau: - 16 - Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang Esterase R1 – COO – R2 + H2O Các ester R1 – COOH + R2OH Glucosidase R – O – R3 + H2O Glucid, Peptid R – OH + R3OH Peptidase R4 – CO – NH – R5 + H2O R4– COOH + R5 – NH2 Protid, Peptid Amidase R – CO – NH2 + H2O Amid R – COO – NH4 2.2.2.Phản ứng thủy phân protein trong công nghệ sản xuất nước tương 2.2.2.1.Đặc điểm của liên kết peptid trong phân tử protein Protein là hợp chất cao phân tử, được tạo ra từ nhiều loại acid amin. Acid amin là những hợp chất hữu cơ mạch thẳng hoặc mạch vòng mà trong phân tử có chứa ít nhất một nhóm amin (–NH2) và một nhóm cacboxyl (–COOH). Từ nhiều loại acid amin, theo nhiều phương án kết hợp sẽ tạo ra một số lượng cực kỳ phong phú protein. Protein có nhiều tính chất và khả năng hết sức kỳ diệu. Có được điều này là do phân tử protein tồn tại dưới bốn dạng cấu trúc rất đặc biệt mà không hề thấy ở bất kỳ một dạng hợp chất hữu cơ nào khác. Trong bốn dạng cấu trúc của protein, như ta đã biết là cấu trúc bậc 1, cấu trúc bậc 2, cấu trúc bậc 3 và cấu trúc bậc 4, thì cấu trúc bậc 1 là cấu trúc phổ biến và quan trọng hơn cả. Cấu trúc bậc 1 của protein là thành phần và trình tự sắp xếp acid amin trong mạch polypeptide. - 17 - Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang Liên kết peptid (– CO – NH –) được tạo thành do phản ứng kết hợp giữa nhóm α – cacboxyl của một acid amin này với nhóm α – amin của một acid amin khác, loại đi một phân tử nước, ví dụ: O CH3–CH–COOH+H2N–CH2–COOH CH3–CH–C–N–CH2–COOH NH2 NH2 H Liên kết peptid do các electron δ định vị của liên kết đơn và một hệ thống lectron π linh động tạo nên. Hệ thống đó gồm bốn electron, trong đó hai electron của nối kép C = O và hai electron của cặp không chia của nitơ . Bốn electron này tạo thành một hệ thống cộng hưởng và theo quy tắc chung: khi ở nguyên tử dị mạch nằm kề liền với nối kép có cặp electron không chia thì sẽ xảy ra sự chuyển dịch một phần điện tích của cặp không chia từ nguyên tử dị mạch tới nguyên tử cuối của nối kép. Như vậy sự phân bố điện tích trong liên kết peptid được biểu diễn như sau: O– R1 – C+ – N+ – R2 H Khi đó nguyên tử nitơ tích điện dương, nghĩa là thay cho hai electron của cặp không chia, nó sẽ chỉ giữ lại một phần nào đó của hai electron này thôi. Ngoài ra do sự khác nhau về độ âm điện của nguyên tử cacbon và oxy trong liên kết C = O mà nguyên tử cacbon cũng phải có điện tích tổng dương. Như vậy các nguyên tử cacbon và nitơ góp vào hệ thống electron π ít hơn một electron π. - 18 - Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang Còn nguyên tử oxy góp vào hệ thống ít hơn một electron π, do đó có điện tích tổng âm. Nếu biểu diễn các phần điện tích đó bằng δ thì sự phân bố điện tích trong liên kết peptid sẽ được biểu diễn nhu sau: O– δ3 R1 – C+δ2 – N+δ1 – R2 H Về sự cân bằng điện tích ta có thể viết: δ3 = δ1 + δ2 ↔ (1+ δ3) + (1– δ2) + (2– δ1) = 4 Bằng phương pháp quỹ đạo phân tử, người ta đã tính được sự phân bố bốn electron của hệ thống như sau: O1,397 R1 – C0,744 – N1,859 – R2 H Còn điện tích của hệ thống là: O–0,397 R1 – C0,250 – N1,859 – R2 H - 19 -