Tác động của sóng siêu âm đến hoạt tính enzyme trong công nghê thực phẩm.

Tác động của sóng siêu âm đến hoạt tính enzyme trong công nghê thực phẩm. Đăng ngày: 23:36 07-08-2009 Sóng siêu âm là tên gọi của những sóng có tần số cao hơn 18 kHz. Sử dụng sóng siêu âm năng lượng cao trong công nghệ thực phẩm ngày càng được khảo sát tỉ mỉ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tác động của sóng siêu âm đến hoạt tính enzyme trong công nghê thực phẩm.Tác động của sóng siêu âm đến hoạt tính enzyme trong côngnghê thực phẩm.Đăng ngày: 23:36 07-08-2009 Sóng siêu âm là tên gọi của những sóng có tần số cao hơn18 kHz. Sử dụng sóng siêu âm năng lượng cao trong công nghệthực phẩm ngày càng được khảo sát tỉ mỉ. Phần lớn các nghiêncứu đều áp dụng tần số sóng trong khoảng từ 20 kHz đến 40kHz.Khi sóng siêu âm được truyền vào môi trường chất lỏng, cácchu trình kéo và nén liên tiếp được tạo thành. Trong điều kiện bìnhthường, các phân tử chất lỏng ở rất gần nhau nhờ liên kết hóahọc. Khi có sóng siêu âm, trong chu trình nén các phân tử ở gầnnhau nhau hơn và trong chu trình kéo chúng bị tách ra xa. Áp lựcâm trong chu trình kéo đủ mạnh để thắng các lực liên kết giữa cácphân tử và tạo thành những bọt khí nhỏ.Trong suốt chu trình kéo/nén bọt khí kéo giãn và kết hợp lại chođến khi đạt được cân bằng hơi nước ở bên trong và bên ngoài bọtkhí. Diện tích bề mặt bọt khí trong chu trình kéo lớn hơn trong chutrình nén vì vậy sự khuyếch tán khí trong chu trình kéo lớn hơn vàkích cỡ bọt khí cũng tăng lên trong mỗi chu trình. Các bọt khí lớndần đến một kích cỡ nhất định mà tại đó năng lượng của sóngsiêu âm không đủ để duy trì pha khí khiến các bọt khí nổ tung dữdội. Khi đó các phân tử va chạm với nhau mãnh liệt tạo nên sựsốc sóng trong lòng chất lỏng, kết quả là hình thành những điểmcó nhiệt độ và áp suất rất cao (50000C và 5x104kPa) với vận tốcrất nhanh 106 oC/s.Enzyme là một đối tượng quan trọng trong công nghệ thực phẩmdo khả năng xúc tác đặc hiệu, điều kiện phản ứng ôn hoà và antoàn. Nghiên cứu tác động cùa sóng siêu âm đến enzyme ngườita nhận thấy rằng: sóng siêu âm không chỉ có khả năng làm tănghoạt tính enzyme, vô hoạt enzyme mà trong một số trường hợphoạt tính enzyme không hề bị thay đổi.Ở năng lượng tương đối thấp, khi mà các tác động vật lý tỏ ra ưuthế hơn các tác động hoá học thì sóng siêu âm có tác dụng làmtăng hoạt tính của enzyme.Đối với chế phẩm enzyme, sóng siêu âm làm tăng hoạt tính củanhóm enzyme hydrolase do làm tăng sự đảo trộn từ đó:· Hình thành phức chất hoạt động enzyme-cơ chất.· Các chất khuyếch tán tốt hơn.· Giảm sự kết tụ enzyme.Đối với enzyme thuỷ phân ở dạng thô, sóng siêu âm có tác dụng· Phá vỡ tế bào, giúp enzyme thoát ra ngoài tế bào, tiếp xúcvới cơ chất dễ dàng hơn và do đó hiệu suất thuỷ phân sẽ cao hơn.· Thúc đấy quá trình trao đổi chất, sinh tổng hợp nhiềuenzyme hơn.Tuỳ vào bản chất của enzyme mà sóng siêu âm sẽ tăng hoạt tínhcủa chúng ở nồng độ cao hay thấp; các thông số tối ưu như nhiệtđộ, pH có thay đổi hay khôngỞ năng lượng cao, sóng siêu âm vô hoạt enzyme chủ yếu thôngqua tác động hoá học. Các gốc tự do tạo thành từ sự phân lynước tương tác với enzyme, chuyển enzyme thành gốc tự do mớivà do đó làm thay đổi cấu trúc của enzyme. Sự thay đổi đó khônghẳn chỉ diễn ra ngay tại trung tâm hoạt động mới làm vô hoạtenzyme mà nó có thể diễn ra tại một điểm nằm ngoài trung tâmhoạt động nhưng vẫn có khả năng vô hoạt enzyme như trườnghợp của α-chymotrypsin khi gốc tryptophan-215 bị phá huỷ còntrung tâm hoạt động vẫn nguyên vẹn. Tuỳ vảo đặc điểm của từngenzyme mà OH● sẽ tấn công vào nhóm –SH tự do của cystetin,vào amino acid có vòng thơm (phenylalanin, histidine, tryptophan,tyrosine) hay vào amino acid không có vòng thơm (proline,leucine, isoleucine, lysine, và glutamic).Bên cạnh đó, sóng siêu âm cũng gây ra những tác động vật lý làmvô hoạt enzyme. Các vi tia chất lỏng được tạo thành từ sự vỡ bấtđối xứng của bọt khí, lực kéo trong lòng chất lỏng và những vixoáy tạo thành đã làm xáo trộn môi trường xung quanh enzyme,phá vỡ tính nguyên vẹn trong cấu trúc protein. Gradient áp suấtcao có thể khiến cho phân tử protein bị vỡ ra thành từng mảnh vàgradient nhiệt độ lớn có thể bẽ gãy các liên kết hydro trong phântử protein, gây tương tác kỵ nước và biến tính nhiệt.Vô hoạt enzyme bằng sóng siêu âm phụ thuộc vào thời giantruyền sóng, pH môi trường, tần số và cường độ sóng, bộ phậntruyền sóng và hàm lượng khí tan trong môi trường. Khi sóng siêuâm kết hợp với xử lý nhiệt ở một nhiệt độ đủ lớn để gây vô hoạtenzyme thì sẽ diễn ra tác động tương hỗ giữa sóng và nhiệt độlàm cho sự vô hoạt trở nên hiệu quả hơn. Năm 1984, Ordónez,Sanz, Hernández và López-Lorenzo nghiên cứu sự kết hợp giữanhiệt độ và sóng siêu âm và đã nhận thấy rằng hiệu quả củaphương pháp này cao hơn so với tổng tác động mà từng yếu tốgây ra.Nó có khả năng vô hoạt được peroxidase, catalase, nhữngenzyme tự nhiên có trong sữa mà không hề làm casein biếntính[25]. Năm 1999, De Genaro, Cavella, Romano và Masi đã sửdụng kết hợp áp suất, nhiệt độ và sóng siêu âm để vô hoạtperoxidase, phương pháp này gọi là manothermosonication(MTS). MTS tỏ ra là một công cụ vô hoạt enzyme hiệu quả hơn sovới phương pháp chỉ sử dụng sóng siêu âm đơn thuần.MTS đượcứng dụng để vô hoạt nhiều enzyme như lypoxygenase,peroxidase, lipase và protease, pectinmethylesterase.Sóng siêu âm không chỉ vô hoạt được những enzyme thuộc nhómhydrolase mà còn cả những enzyme thuộc nhóm oxydoreductasevà lyase. Bên cạnh những enzyme đã trình bày, sóng siêu âm cònvô hoạt được những enzyme khác như alcohol dehydrogenase .Sóng siêu âm là tác nhân gây vô hoạt enzyme không thuậnnghịch. Sau một thời gian bảo quản, những enzyme đã được xử lýkhông tái hoạt trở lại.Sóng siêu âm không tác động đến hoạt tính enzyme là một hướngnghiên cứu mới từ năm 2007 đến nay. Khả năng gây kết tụenzyme trên những bong bóng khí đã khiến sóng siêu âm trờithành một phương pháp mới đơn giản và hữu ích trong việc chuẩnbị chế phẩm enzyme. Mặt khác, sóng siêu âm có thể được ứngdụng trong các quá trình chế biến thực phẩm để đảo trộn làm tăngtính đồng nhất mà không làm mất đi hoạt tính của những enzymecó lợi.Tóm lại, đối với một enzyme cụ thể, sóng siêu âm có khả nănglàm tăng hoạt tính nhưng cũng có khả năng vô hoạt và cũn ...