Thạc Sĩ Nghiên cứu các đặc tính, ứng dụng và biện pháp kiềm chế tác hại của enzyme polyphenol oxidase từ thự

MỞ ĐẦU
Polyphenol oxidase (PPO) là enzyme phân bố rộng rãi trong tự nhiên, có nhiều trong các loài thực vật, động vật và vi sinh vật, xúc tác quá trình oxi hóa hợp chất phenol thành quinon với sự tham gia của oxi nguyên tử. Hiện nay có rất nhiều công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về PPO, các kết quả nghiên cứu cho thấy PPO thu nhận từ các nguồn khác nhau có nhiều tính chất khác nhau. PPO có nhiều ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, công nghiệp giấy và bột giấy, công nghiệp dệt may, công nghệ y học và môi trường.
Đặc biệt trong công nghiệp thực phẩm PPO có hai tác dụng chính: tác dụng có lợi của PPO là loại hợp chất phenolic trong bia, rượu và nước trái cây, tạo màu và tăng hương vị cho các sản phẩm cà phê, trà, cacao và đánh giá chất lượng thực phẩm. Tác dụng có hại là PPO xúc tác quá trình oxi hóa phenol thành quinon tạo màu nâu trong mô bị tổn thương được xem là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng hóa nâu ở nhiều loại trái cây và rau củ trong quá trình thu hoạch, bảo quản và chế biến, gây ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm và giảm khả năng chấp nhận của người tiêu dùng và do đó tác động đáng kể đến nền kinh tế, ảnh hưởng đến nhà sản xuất và ngành công nghiệp chế biến thực phẩm. Ước tính hơn 50% rau quả bị thiệt hại do enzyme gây hiện tượng hóa nâu, trong đó trái cây và rau củ vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới dễ xảy ra hiện tượng này.
Xuất phát từ thực tế trên chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu các đặc tính, ứng dụng và biện pháp kiềm chế tác hại của enzyme polyphenol oxidase từ thực vật” với mục tiêu là khảo sát các đặc tính của PPO trên cơ sở đó để ứng dụng tính chất có lợi của enzyme trong tạo màu cho thực phẩm và kiềm chế tác hại của enzyme gây hiện tượng sẫm màu ở rau quả.
Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm :
- Khảo sát các đặc tính và các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme PPO như nhiệt độ, pH, cơ chất, các chất ức chế enzyme, .
- Khảo sát ứng dụng của enzyme trong việc tạo màu cho sản phẩm thực phẩm.
- Khảo sát một số tác nhân kiềm chế tác hại của enzyme như nhiệt độ, pH, hóa chất, enzyme, .

MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Danh mục các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các biểu đồ, đồ thị và hình minh họa
Trang
Mở đầu 1
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU . 3
1.1. Giới thiệu chung về enzyme oxi hóa khử . 3
1.1.1. Các dehydrogenase . 3
1.1.1.1. Dehydrogenase – piridin . 3
1.1.1.2. Dehydrogenase – flavin . 4
1.1.1.3. Dehydrogenase – ubiquinon (UQ) 5
1.1.2. Các oxydase 6
1.2. Enzyme polyphenol oxidase . 8
1.2.1. Khái niệm 8
1.2.2. Nguồn thu nhận PPO 8
1.2.3. Phân loại . 8
1.2.3.1. Tyrosinase và catechol oxidase . 9
1.2.3.2. Laccase . 12
1.2.4. Tính chất của PPO 17
1.2.5. Một số công trình nghiên cứu về PPO . 22
1.2.6. Chức năng sinh học của PPO . 22
1.2.7. Ứng dụng của PPO 23
1.2.7.1. Trong công nghiệp thực phẩm 24
1.2.7.2. Trong các ngành công nghiệp khác 25
1.2.7.3. Trong công nghệ môi trường . 26
1.2.7.4. Trong y học và mỹ phẩm . 26
iii
1.2.7.5. Trong công nghệ sinh học nano 27
1.2.8. Sự ức chế PPO . 27
1.2.8.1. Phương pháp vật lý . 28
1.2.8.2. Phương pháp hóa học . 29
1.2.8.3. Phương pháp enzyme . 32
1.2.8.4. Phương pháp gen 32
1.2.9. Cơ chất của PPO: Phenol . 33
1.3. Cây trà và các sản phẩm từ trà 34
1.3.1. Giới thiệu chung về cây trà 34
1.3.2. Các sản phẩm từ trà 36
CHƯƠNG 2 : VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 39
2.1. Vật liệu 39
2.1.1. Nguyên liệu . 39
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị 39
2.1.3. Hóa chất 39
2.2. Phương pháp nghiên cứu . 39
2.2.1. Phương pháp xác định độ ẩm của lá trà . 39
2.2.2. Phương pháp thu nhận PPO từ nguyên liệu . 40
2.2.3. Phương pháp xác định hoạt độ của PPO 40
2.2.4. Phương pháp xác định hàm lượng protein trong mẫu phân tích . 41
2.2.5. Xác định hoạt độ riêng của PPO 42
2.2.6. Phương pháp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của PPO 43
2.2.6.1. Phương pháp xác định pH tối ưu cho hoạt động của PPO . 43
2.2.6.2. Phương pháp xác định ảnh hưởng của pH đến độ bền của PPO 43
2.2.6.3. Phương pháp xác định nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của PPO 43
iv
2.2.6.4. Phương pháp khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền của PPO 44
2.2.6.5. Phương pháp khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền của PPO theo thời gian 44
2.2.6.6. Phương pháp khảo sát ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến hoạt động của PPO 45
2.2.6.7. Phương pháp khảo sát động học phản ứng PPO theo thời gian . 45
2.2.6.8. Phương pháp xác định ảnh hưởng của chất ức chế đến hoạt động của PPO 45
2.2.7. Phương pháp nghiên cứu ứng dụng PPO trong tạo màu cho trà trong công nghệ chế biến trà . 46
2.2.7.1. Phương pháp nghiên cứu sự thay đổi màu dung dịch do sự oxi hóa hợp chất polyphenol thành quinon trong công nghệ chế biến trà 46
2.2.7.2. Phương pháp chế biến trà đen 46
2.2.7.3. Phương pháp chế biến trà xanh . 47
2.2.8. Phương pháp nghiên cứu một số biện pháp kiềm chế tác hại của PPO gây sẫm màu rau củ, trái cây . 48
2.2.9. Phương pháp thu nhận chế phẩm PPO thô từ nguyên liệu . 49
CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 50
3.1. Khảo sát các đặc tính của lá trà nguyên liệu . 50
3.1.1. Xác định độ ẩm của lá trà nguyên liệu . 50
3.1.2. Xác định hoạt độ của PPO trong nguyên liệu 50
3.1.3. Xác định hàm lượng protein trong nguyên liệu 51
3.1.4. Xác định hoạt độ riêng của PPO trong nguyên liệu . 51
3.2. Khảo sát các điều kiện tối ưu cho hoạt động của PPO trong lá trà nguyên liệu 52
3.2.1. Khảo sát pH tối ưu cho hoạt động của PPO . 52
v
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến độ bền của PPO . 53
3.2.3. Khảo sát nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của PPO . 54
3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền của PPO . 56
3.2.5. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền của PPO theo thời gian . 57
3.2.6. Xác định nồng độ cơ chất tối ưu cho hoạt động của PPO . 59
3.2.7. Khảo sát động học phản ứng của PPO theo thời gian 60
3.2.8. Khảo sát ảnh hưởng của chất ức chế đến hoạt độ của PPO . 62
3.3. Ứng dụng PPO trong tạo màu cho trà trong công nghệ chế biến trà 63
3.3.1. Sự thay đổi màu dung dịch do sự oxi hóa hợp chất polyphenol thành quinon trong công nghệ chế biến trà 63
3.3.2. Sản phẩm trà xanh 66
3.3.3. Sản phẩm trà đen 67
3.4. Một số biện pháp kiềm chế tác hại của PPO trong sẫm màu rau quả 68
3.4. 1. Ảnh hưởng của nhiệt độ 69
3.4.2. Ảnh hưởng của pH . 69
3.4. 3. Sử dụng hóa chất . 70
3.4. 4. Sử dụng enzyme 70
3.5. Thu nhận chế phẩm PPO thô từ nguyên liệu . 71
CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ . 73
Tài liệu tham khảo 75
CHƯƠNG 5 : PHỤ LỤC . 82