Apa saja faktor yang mempengaruhi efektivitas penggunaan enzim, dan aplikasinya dalam industri makanan?
Ketika orang semakin memperhatikan keamanan pangan, nutrisi, kesehatan, dan kelezatan, makanan tidak lagi hanya menjadi kebutuhan dasar untuk memenuhi kelangsungan hidup manusia, tetapi industri makanan berkembang ke arah yang lebih aman, lebih bergizi, dan lebih lezat. Dalam mengejar kehidupan hijau rendah karbon, persiapan enzim dengan efisiensi tinggi, keamanan, efek samping tidak beracun dan dampak kecil terhadap lingkungan dan karakteristik lainnya, menembus ke dalam semua aspek kehidupan kita. Seperti roti yang kita makan, roti kukus, jus minuman, minuman, bumbu tumis, tangan dengan dokumen kertas dapat digunakan dalam sediaan enzim.
Enzim sebagai katalis biologis yang sangat efisien, adalah keunggulan uniknya daripada bahan kimia tradisional, semakin banyak digunakan dalam industri makanan. Saat ini, industri enzim telah menjadi salah satu industri baru yang paling menjanjikan di Cina. Oleh karena itu, sangat penting untuk mengenali sifat kimiawi dari sediaan enzim untuk penggunaan sediaan enzim yang wajar dan benar. Kami secara singkat memperkenalkan beberapa faktor yang mempengaruhi efek katalitik dari sediaan enzim.
01 Faktor-faktor yang mempengaruhi penggunaan sediaan enzim
I. Pengaruh nilai PH
Setiap jenis enzim hanya menunjukkan vitalitas yang tinggi pada kisaran pH tertentu, yang merupakan nilai pH optimal untuk kerja enzim. Secara umum, enzim paling stabil pada nilai pH optimal, sehingga nilai pH kerja enzim juga merupakan nilai pH stabilnya. Jika nilai pH reaksi enzim terlalu tinggi atau terlalu rendah, enzim akan rusak secara permanen, dan stabilitas serta vitalitasnya akan menurun atau bahkan tidak aktif. Enzim yang berbeda memiliki rentang pH optimal yang berbeda, termasuk asam, netral, dan basa. Misalnya, menurut pH optimal aksi protease, sering dibagi menjadi protease asam, protease netral, dan protease basa. pH kerja enzim juga merupakan parameter yang diukur dalam kondisi tertentu. Suhu atau substrat yang berbeda, pH optimal aksi enzim berbeda, semakin tinggi suhunya, semakin sempit kisaran pH stabil aksi enzim. Oleh karena itu, dalam proses reaksi yang dikatalisis enzim, nilai pH reaksi harus dikontrol dengan ketat.
Pengaruh suhu
Dalam kondisi tertentu, setiap enzim memiliki suhu optimal, di mana aktivitas enzim paling tinggi, efeknya paling baik, dan enzim lebih stabil, kecepatan reaksi yang dikatalisis enzim meningkat dan hilangnya aktivitas enzim mencapai keseimbangan denaturasi termal, dan suhu ini merupakan suhu optimal kerja enzim. Setiap enzim memiliki suhu stabil di mana enzim stabil, dan enzim stabil pada waktu tertentu, pH dan konsentrasi enzim, tanpa atau sangat sedikit penurunan aktivitas, dan suhu ini adalah suhu stabil enzim. Di atas suhu stabil untuk beraksi, enzim akan dinonaktifkan secara tajam. Sensitivitas termal enzim ini dapat diekspresikan dengan suhu kegagalan kritis Tc, yang mengacu pada suhu di mana enzim kehilangan setengah dari kekuatannya dalam 1 jam. Oleh karena itu, umumnya hanya pada kisaran suhu efektif enzim, dapat melakukan aksi katalitik yang efektif, suhu naik setiap 10 ℃, laju reaksi enzim meningkat 1 ~ 2 kali lipat. Pengaruh suhu terhadap kerja enzim juga berkaitan dengan waktu panasnya, waktu reaksi diperpanjang, suhu optimal enzim akan berkurang. Selain itu, konsentrasi substrat dari reaksi enzim, jenis penyangga, aktivator dan kemurnian enzim serta faktor lainnya juga akan membuat suhu optimal enzim dan perubahan suhu stabilisasi.
Ketiga, pengaruh konsentrasi enzim dan konsentrasi substrat
Konsentrasi substrat adalah faktor utama yang menentukan kecepatan reaksi yang dikatalisis oleh enzim, dalam kondisi suhu, pH dan konsentrasi enzim tertentu. Ketika konsentrasi substrat sangat rendah, kecepatan reaksi katalitik enzim dipercepat dengan cepat dengan peningkatan konsentrasi substrat, dan keduanya sebanding. Ketika konsentrasi substrat meningkat, laju reaksi melambat dan tidak lagi meningkat secara proporsional. Hubungan antara konsentrasi substrat dan laju reaksi yang dikatalisis enzim secara umum dapat dinyatakan dengan persamaan Mie. Terkadang konsentrasi substrat sangat tinggi, tetapi juga karena penghambatan substrat yang disebabkan oleh laju reaksi enzim menurun. Ketika konsentrasi substrat sangat melebihi konsentrasi enzim, laju reaksi yang dikatalisis enzim umumnya sebanding dengan konsentrasi enzim. Selain itu, jika konsentrasi enzim terlalu rendah, enzim terkadang gagal, sehingga reaksi tidak dapat dilanjutkan. Reaksi yang dikatalisis enzim yang dilakukan dalam pengolahan makanan, jumlah enzim umumnya jauh lebih sedikit daripada jumlah substrat, tetapi juga mempertimbangkan biaya faktor enzim.
Keempat, pengaruh inhibitor
Banyak zat yang dapat melemahkan, menghambat, atau bahkan menghancurkan peran enzim, zat-zat ini disebut inhibitor enzim. Seperti ion logam berat (Fe3+, Cu2+, Hg+, Pb+, dll.), karbon monoksida, hidrogen sulfida, kation organik, etilendiamin, dan asam tetraasetat. Dalam produksi aktual, untuk memahami dan menghindari dampak inhibitor pada katalisis enzim.
Kelima, efek aktivator
Banyak zat yang berperan melindungi dan meningkatkan aktivitas enzim, atau untuk meningkatkan protein enzim yang tidak aktif menjadi enzim yang aktif, zat-zat ini secara kolektif disebut sebagai aktivator enzim. Aktivator dapat dibagi menjadi tiga kategori: kategori pertama adalah ion-ion anorganik, seperti Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cu2+, Co2+, Zn2+ dan kation-kation lainnya, serta Cl-, NO3-, PO43-, SO42-, dan anion-anion lainnya. Kategori kedua adalah zat organik dengan molekul kecil, terutama vitamin B dan turunannya. Kategori ketiga adalah zat makromolekul dengan sifat protein. Pengaruh aktivator terhadap kecepatan reaksi yang dikatalisis enzim serupa dengan pengaruh konsentrasi substrat, tetapi jarang digunakan dalam produksi praktis.
Keenam, pengaruh lingkungan pelestarian
Sediaan enzim dalam lingkungan suhu rendah tidak aktif, untuk membuat pengawetan enzim jangka panjang tanpa kehilangan aktivitas, dalam 10 ℃ pengawetan kehilangan aktivitas enzim 5-10% / 6 bulan, pengawetan suhu kamar kehilangan aktivitas enzim 10-15% / 6 bulan. Jadi kuncinya terletak pada lingkungan yang kering dan suhu rendah. Panas dan cahaya mudah membuat enzim tidak aktif, sehingga sediaan enzim harus disimpan di tempat tertutup pada suhu rendah dan menghindari cahaya. Selain itu, semakin tinggi kadar air sediaan enzim, semakin mudah untuk dinonaktifkan, sehingga sediaan enzim bubuk umum mudah disimpan dan diangkut. Selain itu, beberapa ion logam juga dapat menyebabkan inaktivasi enzim atau menghambat vitalitas enzim, sebaiknya hindari pemilihan ion logam dalam wadah untuk menyimpan sediaan enzim.
02
Aplikasi berbagai sediaan enzim dalam makanan
I. Selulase
Gambaran umum tentang selulase
Selulase adalah istilah umum untuk sekelompok enzim yang dapat menghidrolisis selulosa menjadi glukosa. Sumber selulase sangat luas, selain jamur, berbagai protozoa, cacing gelang, moluska, cacing tanah, krustasea, serangga, ganggang, jamur, bakteri, dan aktinomisetes dapat menghasilkan selulase.
Penerapan selulase
01 Aplikasi dalam produksi bir
Dalam proses produksi bir, setelah penggunaan selulase, pati dan selulosa dapat diubah menjadi gula, dan kemudian oleh penguraian ragi semua diubah menjadi alkohol, laju alkohol dapat ditingkatkan sebesar 3% menjadi 5%, tingkat pemanfaatan pati dan selulosa hingga 90%.
Dengan menggunakan selulase untuk menghidrolisis ampas bir, larutan enzim dan residu dapat digunakan secara efektif secara terpisah, yang dapat meningkatkan manfaat ekonomi dan lingkungan dari ampas bir.
02 Aplikasi pembuatan kecap asin
Kecap asin adalah produk hidrolisis protease kedelai. Pembuatan kecap terutama menggunakan enzim seperti protease dan amilase untuk menghidrolisis bahan mentah secara enzimatis. Jika selulase digunakan kembali, dapat membuat membran sel kedelai dan bahan baku lainnya mengembang, melembutkan dan dihancurkan, sehingga protein dan karbohidrat yang terbungkus di dalam sel dapat dilepaskan, yang dapat mempersingkat waktu pembuatan bir, meningkatkan hasil, meningkatkan kualitas produk, dan membuat kandungan gula pereduksi asam amino produk meningkat.
03Aplikasi pengolahan buah dan sayuran
Dalam proses pengolahan buah dan sayuran, untuk membuat jaringan tanaman melunak dan mengembang, umumnya menggunakan pemanasan dan pengukusan, perlakuan asam dan alkali serta metode lainnya, yang akan menyebabkan hilangnya rasa dan vitamin buah dan sayuran. Pengolahan buah dan sayuran dengan selulase dapat menghindari kekurangan di atas, dan pada saat yang sama dapat membuat jaringan tanaman melunak dan mengembang, sehingga meningkatkan daya cerna dan meningkatkan rasa.
04 Penerapan pengolahan teh
Proses produksi tradisional teh instan adalah dengan menggunakan air mendidih untuk merendam teh untuk mengekstrak bahan aktif dalam sel teh, seperti asam amino, gula, kafein, saponin, polifenol teh, komponen aroma teh dan pigmen, dll., dan kemudian dibekukan-kering pada suhu rendah. Jika selulase digunakan untuk mengolah daun teh dengan benar terlebih dahulu, tidak hanya dapat mengurangi suhu produksi enzim imobilisasi, mempersingkat waktu ekstraksi, meningkatkan rasa teh instan, tetapi juga meningkatkan hasil.
05 aplikasi pengolahan tanaman minyak
Selulase juga memainkan peran yang sangat penting dalam pengolahan tanaman biji minyak. Secara tradisional, metode pengepresan atau metode pelarut organik telah digunakan untuk menghasilkan produk minyak, yang memiliki kualitas produk yang buruk, rendemen yang rendah, waktu operasi yang lama, dan pada saat yang sama residu pelarut organik yang tidak dapat dihindari.
Penggunaan perlakuan enzim sebagai pengganti metode pelarut organik, di satu sisi, dapat meningkatkan hasil dan kualitas minyak; di sisi lain, kontrol kondisi reaksi enzim, sehingga produksi dan pemrosesan dalam kondisi yang lebih ringan, Anda dapat menghindari dampak kondisi kekerasan pada kualitas produk. Oleh karena itu, penggunaan teknologi enzim di bidang pengolahan hasil pertanian tidak hanya dapat meningkatkan hasil produk utama, tetapi juga mengurangi timbulnya produk sampingan dan mengurangi biaya pembuangan limbah.
Lipase
Gambaran umum tentang lipase
Lipase adalah sejenis triasilgliserol asil hidrolase, yang dapat mengkatalisis penguraian trigliserida menjadi di-gliserida, mono-gliserida, gliserol dan asam lemak, dan ini adalah jenis hidrolase ikatan ester khusus. Lipase mengambil asam amino sebagai unit penyusun dasar, dan hanya ada satu rantai polipeptida, dan aktivitas katalitik hanya ditentukan oleh struktur protein. Lipase ditemukan pada hewan, tumbuhan, dan mikroorganisme.
Sebagai sejenis katalis biologis, lipase memiliki keunggulan umum yaitu efisiensi tinggi, selektivitas tinggi, dan kondisi reaksi ringan dari katalis umum, dan merupakan katalis hijau, yang sangat penting untuk pengembangan ilmiah biokimia, makanan, dan bidang kehidupan serta produksi lainnya.
Aplikasi lipase dalam pengolahan makanan mie
Rasa produk mie terutama terkait dengan protein, pati dan lemak dalam tepung terigu, terutama melalui orientasi protein dan pembentukan struktur jaring untuk menghasilkan elastisitas dan meningkatkan viskoelastisitas mie. Dalam pengolahan makanan mie, menguleni dan menekan ke berbagai arah di sepanjang arah kalender dengan tangan atau kalender dalam jangka waktu yang lama di sepanjang satu arah dengan cara mekanis akan meningkatkan elastisitas mie dan meningkatkan kualitas makanan mie, tetapi penggunaan 2 metode di atas relatif memakan waktu.
Dalam produksi pasta, air dengan lipase yang dilarutkan di dalamnya dapat ditambahkan langsung ke tepung dan kemudian dibiarkan pada suhu kamar untuk jangka waktu tertentu untuk proses kalender. Dibandingkan dengan penambahan protein dan polisakarida serta bahan peningkat tepung lainnya, penambahan lipase akan sangat meningkatkan kualitas produk, khususnya pada aspek-aspek berikut ini: meningkatkan dan mempertahankan elastisitas, meningkatkan hasil, memperbaiki kerak.
Aplikasi lipase dalam industri minyak dan lemak
01Hidrolisis enzimatik lemak dan minyak
Reaksi menghasilkan asam lemak dan gliserol dengan menggabungkan minyak dan air bersama-sama di bawah aksi katalis disebut reaksi hidrolisis lemak, yang banyak digunakan dalam industri asam lemak dan sabun. Reaksi hidrolisis minyak dan lemak tradisional menggunakan asam anorganik, alkali dan oksida logam dan bahan kimia lainnya sebagai katalis, yang membutuhkan suhu tinggi, tekanan sedang dan tinggi, waktu yang lama dan peralatan yang tahan korosi, dan biayanya tinggi, konsumsi energi tinggi, keamanan operasi buruk, dan warna asam lemak produk gelap atau terjadi polimerisasi termo. Hidrolisis enzimatik menggunakan enzim biologis sebagai katalis, di sisi lain, justru dapat mengatasi kelemahan di atas, dan dapat bersifat selektif, sehingga kondusif untuk mengurangi reaksi samping dan meningkatkan kualitas dan hasil asam lemak produk target.
02 Transesterifikasi enzimatik
Reaksi di mana ester dicampur dengan asam lemak atau alkohol atau ester lain dan disertai dengan pertukaran asil untuk menghasilkan ester baru disebut reaksi pertukaran ester. Diantaranya, reaksi pertukaran ester-asam dan ester-ester dapat mengubah komposisi asam lemak dan gliserida dari lemak dan minyak, sehingga mengubah sifat lemak dan minyak, yang merupakan cara penting yang biasa digunakan oleh industri lemak dan minyak untuk modifikasi lemak dan minyak.
Proses pertukaran ester tradisional mengadopsi metode kimia, dan katalis yang umum digunakan adalah logam natrium atau natrium hidroksida, asam anorganik, dll. Meskipun dapat meningkatkan sifat migrasi gugus subasil trigliserida, hal itu akan mengakibatkan keacakan pertukaran dan distribusi gugus asil dalam sistem reaksi, yang akan menyebabkan peningkatan produk sampingan. Jika lipase non-spesifik digunakan untuk mengkatalisis transesterifikasi trigliserida, hasil yang serupa dengan metode kimia transesterifikasi diperoleh.
Namun, jika 1,3-directional lipase digunakan sebagai katalis, migrasi dan pertukaran gugus asil dibatasi pada posisi 1 dan posisi 3, sehingga produk target spesifik yang tidak dapat diperoleh dengan transesterifikasi kimiawi dapat diproduksi, yang justru merupakan daya tarik unik dari metode transesterifikasi enzimatik.
Pektinase
Gambaran umum tentang pektinase
Pektinase adalah istilah umum untuk berbagai enzim yang dapat menguraikan zat pektin. Poondla et al. menunjukkan bahwa pektinase memiliki efek mendegradasi pektin dinding sel, yang banyak digunakan dalam pengolahan buah, industri makanan.
Pektinase dalam industri makanan
01Klarifikasi jus
Sebagian besar jus buah yang digunakan sebagai bahan dasar minuman, kecuali jus jeruk, umumnya diklarifikasi selama pemrosesan untuk menghindari kekeruhan dan pengendapan pada produk akhir.
Inti dari klarifikasi pektinase terdiri dari dua bagian: hidrolisis enzimatik pektin dan flokulasi elektrostatik non-enzimatik. Ketika pektin dalam jus di bawah aksi pektinase terhidrolisis sebagian, yang asli dibungkus dengan sebagian partikel protein bermuatan positif terpapar, dan partikel bermuatan negatif lainnya bertabrakan, yang menyebabkan terjadinya flokulasi, flokulan dalam proses pengendapan, adsorpsi, belitan partikel tersuspensi lainnya di dalam jus, melalui sentrifugasi, penyaringan dapat dihilangkan, untuk mencapai tujuan klarifikasi.
02 Meningkatkan hasil sari buah dan jus sayuran
Dinding sel buah dan sayuran secara umum mengandung sejumlah besar pektin, selulosa, pati, protein, dan zat lainnya. Setelah dihancurkan, daging buahnya sangat kental, sehingga pengepresan sari buahnya sangat sulit dan rendemen sari buahnya rendah, dan teknologi enzimatik dapat mengatasi kekurangan di atas. Pektinase biasanya digunakan untuk mempercepat ekstraksi jus dan rasa serta menghilangkan pektin. Pektinase tidak hanya dapat mengkatalisis depolimerisasi pektin, secara efektif mengurangi viskositas, meningkatkan kinerja pengepresan, meningkatkan hasil jus dan kandungan padatan terlarut, tetapi juga meningkatkan komponen aromatik dalam jus, mengurangi produksi ampas, tetapi juga kondusif untuk prosedur pemrosesan selanjutnya.
03Meningkatkan kualitas anggur
Penggunaan pektinase dalam industri pembuatan wine dapat meningkatkan ekstraksi pigmen alami, meningkatkan warna dan rasa wine, meningkatkan aroma wine, dan menghasilkan wine bersoda, yang memiliki peran penting dalam meningkatkan kualitas wine.
IV. Protease
Gambaran umum tentang protease
Protease adalah sediaan enzim industri penting yang dapat mengkatalisis hidrolisis protein dan polipeptida, dan banyak ditemukan pada buah-buahan, batang dan daun tanaman, organ hewan, dan mikroorganisme.
Dalam pengolahan makanan, terdapat tiga sumber enzim yang berbeda yang mengkatalisis degradasi protein makanan: protease endogen, protease yang disekresikan oleh mikroorganisme, dan sediaan protease yang ditambahkan secara artifisial. Beberapa aplikasi protease yang lebih penting dalam pengolahan makanan meliputi reaksi hidrolisis protein, reaksi transproteinasi, dan reaksi pengikatan silang.
Aplikasi dalam industri daging
Dalam pengolahan daging, daging hewan yang sudah tua akan menjadi kasar dan keras setelah direbus, dan rasa produk yang dihasilkan sangat buruk, penggunaan protease dapat membuat daging ini menjadi lunak.
Dalam proses pelunakan, protease memasuki intermuskular dengan larutan, memecah protein dalam jaringan ikat intermuskular dan serat kolagen, menghancurkan struktur molekulnya, dan membuat kualitas daging menjadi lembut, enak, berair, dan mudah dikunyah.
Pada saat yang sama, protease juga dapat bekerja pada serat otot, pembelahan bagian dari kombinasi protein miosit, sehingga daging asam amino yang larut dalam air dan kalsium yang larut dalam air, fosfor, seng, tembaga, zat besi sangat meningkat, sehingga rasa daging dan kesegaran daging meningkat secara efektif. Daging yang diolah dengan enzim masih dapat mempertahankan kesegaran kelas satu dan menormalkan pH dan indeks sensorik.
Aplikasi dalam tepung
Protease adalah sejenis protease netral, pH optimalnya adalah 5,5 ~ 7,5, dan suhu optimalnya sekitar 65 ℃. Protease dapat menghidrolisis protein gluten, memotong ikatan peptida molekul protein, melemahkan gluten, membuat adonan menjadi lembut, meningkatkan viskoelastisitas, ekstensibilitas, fluiditas dan sifat-sifat lain dari adonan, sehingga dapat meningkatkan sifat mekanik dan kualitas pemanggangannya, yang terutama digunakan dalam kue dan tepung khusus roti.
03Prospek Aplikasi Masa Depan dari Berbagai Persiapan Enzim
Enzim telah banyak digunakan dalam industri pangan. Diharapkan dengan pesatnya perkembangan bioteknologi itu sendiri, terutama penerapan teknologi rekayasa genetika, variasi sediaan enzim yang dapat digunakan dalam makanan akan sangat meningkat.
Di satu sisi, kebutuhan masyarakat akan varietas dan kualitas makanan terus meningkat, penerapan enzim akan membuat kemajuan besar, di mana penggunaan enzim untuk menghasilkan makanan fungsional dengan efek kesehatan akan menjadi bidang penelitian yang penting.
Di sisi lain, ekspektasi masyarakat terhadap keamanan pangan juga semakin tinggi, yang membawa peluang baru untuk penerapan teknologi enzim dalam pengujian makanan dan diharapkan dapat membuat perkembangan baru di masa depan.
Saat ini, sediaan enzim dengan aktivitas tinggi yang digunakan di bidang pengolahan makanan umumnya tidak mahal, dan promosinya dibatasi sampai batas tertentu. Oleh karena itu, bagaimana menghasilkan sediaan enzim dengan aktivitas tinggi dan harga murah akan menjadi arah penelitian di masa depan; dan penggunaan jangka panjang atau daur ulang sediaan enzim yang diwakili oleh enzim yang diimobilisasi juga merupakan arah untuk mengurangi biaya sediaan enzim.
Hubungi Kami Sekarang!
Jika Anda membutuhkan Harga, silakan isi informasi kontak Anda di formulir di bawah ini, kami biasanya akan menghubungi Anda dalam waktu 24 jam. Anda juga bisa mengirim email kepada saya info@longchangchemical.com selama jam kerja (8:30 pagi hingga 6:00 sore UTC+8 Senin-Sabtu) atau gunakan obrolan langsung situs web untuk mendapatkan balasan secepatnya.
| Senyawa Glukoamilase | 9032-08-0 |
| Pullulanase | 9075-68-7 |
| Xilanase | 37278-89-0 |
| Selulase | 9012-54-8 |
| Naringinase | 9068-31-9 |
| β-Amilase | 9000-91-3 |
| Glukosa oksidase | 9001-37-0 |
| alfa-Amilase | 9000-90-2 |
| Pektinase | 9032-75-1 |
| Peroksidase | 9003-99-0 |
| Lipase | 9001-62-1 |
| Katalase | 9001-05-2 |
| TANNASE | 9025-71-2 |
| Elastase | 39445-21-1 |
| Urease | 9002-13-5 |
| DEXTRANASE | 9025-70-1 |
| L-Laktat dehidrogenase | 9001-60-9 |
| Dehidrogenase malat | 9001-64-3 |
| Kolesterol oksidase | 9028-76-6 |