آنزیم در صنعت لبنیات
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه:115
پایان نامه مقطع کارشناسی
مهندسی علوم و صنایع غذایی
فهرست مطالب :
فصل اول : اصول فعالیت آنزیم ها
1-1 مقدمه: 2
1-2 آنزیم چیست؟ 2
1-2-1 اصول کلی واکنش های آنزیمی: 4
1-3 نامگذاری آنزیم ها 6
1-4 خالص سازی و سنجش آنزیم. 7
1-5 کنتیک آنزیم ها 9
1-5-1 غلظت آنزیم. 10
1-5-2 غلظت سوبسترا 11
1-5-3 شرایط محیطی. 12
1-5-4 بازدارنده ها، فعال کننده ها و کوفاکتورها 13
فصل دوم آنزیم ها در صنعت غذا
2-1 مقدمه. 15
2-2 تجاری سازی فرآیندهای آنزیمی: 16
2-3 روش های جایگزین برای استفاده از آنزیم ها: 16
2-4 دسترسی سوبسترا به آنزیم. 17
2-5 انواع واکنش... 18
2-6 شرایط واکنش... 18
2-7 منشا آنزیم ها 19
2-8 چگونگی کار با آنزیم ها 20
2-9 نکات ایمنی و قانونی. 21
2-10 قوانین و مقررات استفاده از آنزیم ها در مواد غذایی. 22
فصل سوم آنزیم ها در صنعت لبنیات
3-1 مقدمه. 25
3-2چگونگی انتقال آنزیم ها به فرآورده های لبنی. 27
3-3مهمترین آنزیم های طبیعی شیر 28
3-4 عوامل مهمی که در تخمیر و رساندن فرآورده های لبنی موثر هستند: 28
3-5 pH اپتیمم برای فعالیت فسفاتازها و پراکسیدازها و پروتئازها 31
3-6 آیا غیر فعال کردن حرارتی آنزیم ها در تکنولوژی شیر و آزمایشات آن کاربرد دارد؟ 33
3-7 محصولاتی از بو ( آروما) و بافت.. 33
3-8 فسفاتازها 34
3-8-1 توضیح اندیس فسفاتاز 35
3-8-2 انواع فسفاتاز در فرآورده های لبنی. 35
3-8-3 تفاوت فسفاتاز طبیعی و میکروبی. 35
3-9 کاتالاز 36
3-10 لیزوزیم ها 36
3-11 سولفیدریل اکسیداز 37
3-12 اهیمت لاکتاز در شیر 37
3-13 β- 1 و 4 گالاکتوزیدازها 38
3-14 آنزیم های نگهدارنده 39
3-15 پراکسیدازها 41
3-15-1 تفاوت بین پراکسیداز طبیعی: 41
3-16 آمیلاز: 42
3-17 لیپاز: 42
3-17-1 بعضی از اثرات لیپولیز: 44
3-17-2 کدام فرآورده های شیر سرشار از لیپاز میکروبی می باشند: 46
3-18 پروتئازها: 46
3-18-1 تقسیم بندی پروتئازها در فرآورده های لبنی. 46
3-18-2 خصوصیات پروتئازهای طبیعی در شیر: 47
3-18-3 نقش پروتئازها در صنایع لبنیات.. 47
3-18-4 استفاده از پروتئازهای تثبت شده برای تهیه پنیر: 51
3-18-5 تفاوت پنیرهای حاصل از عمل رنت و حاصل از عمل اسید: 52
3-18-6 رسیدن پنیر 53
3-19 آنزیم هایی از رنت و جایگزین های آن. 55
3-19-1 آنزیم رنت.. 55
3-19-2 جایگزین های رنت.. 56
فصل چهارم نقش آنزیم ها در صنعت لبنیات
4-1 نقش آنزیم ها در تولید شیر 60
4-1-1 نقش آنزیم ها در نگهداری شیر 60
4-1-2 هیدرولیز لاکتوز 63
4-1-3 کاربرد آنزیم ها در تعیین کیفیت شیر 68
4-1-3-1 آزمایش های مستقیم با استفاده از آنزیم ها 68
4-1-3-2 آزمایش های غیر مستقیم با استفاده از آنزیم ها 71
4-1-4 نقش آنزیمهای داخلی در کیفیت تولید شیر 76
4-2 نقش آنزیم ها در تولید پنیر 82
4-2-1 آنزیم های میکروبی درون زا 82
4-2-2 تکنولوژی دلمه. 83
4-2-3 آنزیمهای برونزا 86
4-2-4 نقش آنزیم ها در نگهداری پنیر 105
نتیجه گیری و پیشنهادات: 109
منابع و مآخذ 111
مقدمه :
اهمیت آنزیم ها در صنایع غذایی با در نظرگرفتن دامنه وسیع کاربرد تجاری آنها در این پروژه مورد بحث و بررسی قرار می گیرد.
آنزیم ها قادرند به طور اختصاصی در تغییر همه ماکرومولکولهای بیولوژیکی اصلی، پروتئین ها، هیدراتهای کربن، چربیها و اسیدهای نوکلئیک و نیز مولکولهای کوچکتر نظیر اسیدهای آمینه، قندهاا و ویتامین ها دخالت نمایند. این دلیل اصلی اهمیت آنزیم ها در صنایع غذایی است. مواد خام در ابتدای هر خط فرآیند غذایی حاوی دامنه ی گسترده ای از آنزیم های با منشا درونی است. برخی از آنزیم ها در طی فرآیند و پس از آن فعال باقی می مانند که می توانند نقش مفید یا مضر در فرآوری داشته باشند. بسیاری از تولید کنندگان محصولات غذایی برای بهبود کیفیت محصول نهایی از آنزیم های با منشا خارجی نیز استفاده می کنند.
به منظور به کارگیری و کنترل موثر آنزیم های داخلی و خارجی، داشتن یک سری اطلاعات پایه در مورد این که آنزیم ها چه هستند، چه کاری انجام می دهند و چگونه می توان آنها را به کار گرفت ضروری است. در ادامه به بررسی مفاهیم کلی فعالیت آنزیم و کم کیف آن می پردازیم.
1-2 آنزیم چیست؟
بهترین تعریف موجود عبارتی است که در مقدمه کتاب دیکسون و وب(1979) ارائه شده که در آن آنزیم به عنوان یک پروتئین با خواص کاتالیزوری ناشی از قدرت فعالیت ویژه آن تعریف گردیده است. این عبارت یک تعریف مفید کاربردی است که منجربه بررسی در خصوص مبانی فعالیت آنزیم به ویژه این که چگونه آنزیم ها در صنعت غذا در حال و آینده مورد استفاده قرار می گیرند شده است. امروزه مشخص شده که همه ماکروملکولهای بیولوژیکی که قادر به انجام واکنش های کاتالیتیکی می باشند، الزاماً پروتئین نیستند. در واقع ثابت شده است که مولکولهای کوچک اسید نوکلئیک ، هر چند در گسترده بسیار محدودی از واکنش ها، قادرند به عنوان کاتالیزورهای بیولوژیکی عمل نمایند. در هر صورت این که اصطلاحاً « آنزیم ها» در کاربرد کلی به خصوص برای توصیف کاتالیزورهای بیولوژیکی با منشا پروتئین همچنان مورد استفاده قرار گیرد، مورد قبول می باشد. به ویژه همه آنزیم هایی که تاکنون شناخته شده اند و در صنایع غذایی کاربرد دارند پروتئین هستند.
در قسمت دوم تعریف دیکسون و وب بی شک واقعیت این است که آنزیم ها به خاطر قابلیت آنها به عنوان کاتالیست های بیولوژیکی مورد توجه هستند. آنزیم ها به عنوان کاتالیست واقعی در انتهای واکنش بدون تغییر باقی می مانند. این امر بدین معنا نیست که آنزیم ها نقش خنثی و بی اثری داشته و در طی واکنش تغییر نمی یابند، بلکه بدین معناست که هر گونه تغییر حالت فیزیکی یا شیمیایی در آنزیم برگشت پذیر است، در واقع اغلب واکنش های آنزیمی کمپلکس های حداواسط برگشت پذیر را در بر
می گیرند. بنابراین یک آنزیم در طی واکنش مصرف نمی شود، بلکه می تواند بارها و بارها مورد استفاده قرار گیرد.
1-2-1 اصول کلی واکنش های آنزیمی:
- عدد تبدیل[1] آنزیم یعنی تعداد مولکولهای سوبسترایی که در حضور آنزیم کاملاً اشباع در واحد زمان به فرآورده تبدیل می شوند، می تواند فوق العاده بالا باشد. این رقم در مورد اغلب آنزیم ها در حدود 104×1 در هر ثانیه است.
- نکته ی مهم دیگر در خصوص واکنش های کاتالیز شده آنزیمی این است که این سری واکنش ها نظیر همه ی واکنش های شیمیایی باید از قوانین ترمودینامیکی پیروی نماید. به ویژه واکنش تنها در صورتی پیش می رود که با یک کاهش سطح انرژی آزاد اصلی همراه باشد به عبارت دیگر ΔG ( انرژی آزاد گیبس)[2] منفی باشد.
- علی رغم این که ΔG منفی است ولی به تنهایی نمی تواند واکنش را پیش ببرد انرژی آزاد قابل دسترس از این واکنش ΔG بستگی زیادی به غلظت نسبی سوبسترا و فرآورده دارد. لازم به ذکر است چون واکنش های مذکور معمولاً در محیط آبی پیش می روند. نقش آب در این واکنش نادیده گرفته شده است. بنابراین غلظت آب را می توان ثابت فرض کرد. البته این نکته نمی تواند همیشه صحیح باشد. از آنجا که مطلوبترین حالت از نظر انرژی برای هر سیستم زمانی است که ΔG= 0 باشد، نسبتی از فرآورده به سوبسترا که ΔG=0 را نتیجه دهد پایدارترین حالت است. بنابراین واکنش ها به سمت این تعادل پیش می رود. نسبت فرآورده ها به مواد اولیه در حالت تعادل را می توان با قرار دادن ΔG=0 در معادله ی
محاسبه کرد. ثابت به دست آمده، ثابت تعادل نامیده می شود(Keq)
Keq در اغلب آنزیم های غذایی به گونه ای است که واکنش بتواند تقریباً کامل شود.
- اثر دما بر keq واکنش تنها در محدوده ی دماهای مورد استفاده در اغلب واکنش های کاتالیزور شده آنزیمی ( حدود 293 تا 333) درجه کلوین یک اثر جانبی است. بنابراین از نظر ترمودینامیکی، دما یک عامل مهم به شمار نمی آید. هر چند از نظر سرعت واکنش دما یک عامل کلیدی و مهم محسوب می شود.
- هر مولکول برای اینکه به طور انفرادی واکنش نماید. ابتدا باید مولکول انرژی کافی برای غلبه بر این مانع انرژی را به دست آورد. و به حالت واسطه برسد. مقدار انرژی مورد نیاز، انرژی فعالسازی یا اکتیواسیون نام دارد. در وانش های شیمیایی انرژی فعالسازی را می توان با حرارت دادن مواد واکنش دهنده فراهم کرد. با این حال حرارت بالا و طولانی در صنایع غذیی اغلب نامطلوب بوده و استفاده از آنزیم ها توصیه می شود. یکی از نتایج اتصال مولکول سوبسترا به سطح یک آنزیم کاهش انرژی فعال سازی است. بنابراین امکان پیشرفت واکنش با یک سرعت بیشتر و در دمای پایین تر میسر می گردد. مکانیسم دقیق شیمیایی یا فیزیکی کاهش انرژی فعال سازی مشخص نیست.
- جنبه ی دیگر عمل آنزیم که مزیت مهمی برای صنعت غذا به شمار می رود، اختصاصی عمل کردن آن است. در ساده ترین شکل آن، مانند نظریه قفل و کلید، یک جایگاه فعال به شکلی کاملاً متناسب با مولکول سوبسترا بر روی سطح آنزیم وجود دارد. این بدان معنی است که اغلب آنزیم ها برای سوبسترا هایشان و به موجب آن برای واکنش هایی که کاتالیز می کنند کاملاً اختصاصی هستند.
1-3 نامگذاری آنزیم ها
آنزیم ها را می توان بر طبق نوع واکنش که عموماً کاتالیز می کنند طبقه بندی نمود. آنزیم هایی که از نظر صنایع غذایی اهمیت دارند در چندین دسته طبقه بندی یافت می شوند ولی هیدرولازها بیشترین آنزیم های مربوط به غذا را تشکیل می دهند.
روش نامگذاری آنزیم در سال 1971 طی یک توافق بین المللی در نشستی از کمیسیون آنزم (EC) استاندارد گردید. مجموعه کامل نامگذاری به وسیله اتحادیه بین المللی بیوشیمی در سال 1978 ارائه شده که توسط دیکسون و وب خلاصه گردیده است.
در حدود دو دهه قبل در اتحادیه بین المللی شیمی و بیو شیمی ، آنزیمها را از نظر نحوه عمل در شش گروه به صورت زیر طبقه بندی کردند:
1- اکسیدوردوکتازها: اینها در اکسیداسیون سیستمهای بیولوژیک شرکت دارند و شامل آنزیم هایی هستند که متداولاً دهیدژناز ، ردوکتاز، اکسیداز، اکسیژناز، هیدروکسیلاز و کاتالاز نامیده می شوند.
2- ترانسفرازها : انتقال گروههای مختلف شیمیایی نظیر متیل، استیل، آلدهید، کتون، آمین و فسفات را از یک سوبسترا به سوبسترای دیگر کاتالیزه می کنند.
3- هیدرولازها: اینها سبب شکسته شدن پیوندها از طریق هیدرولیز می شوند.
4- لیازها: این گروه نیز شکسته شدن پیوندها را کاتالیزه می کنند اما نه از طریق هیدرولیز، مثل دکربوکسیلاز و آلدولاز
5-ایزومرازها: اینها سوبسترا را از یک شکل به شکل ایزومری آن تبدیل می کنند. راسماز و اپی مراز برخی از آنزیم های این گروه می باشند.
6- لیگازها: گروهی از آنزیم ها هستند که برخی از انواع سنتزها را کاتالیزه می کنند. به طور کلی آنزیم ها به صه طریق نامگذاری و شناسایی می شوند؛ که یکی نام سیستماتیک، دیگری شماره سیستماتیک و بالاخره یک اسم متداول می باشد. مثلاً آنزیمی که متداولاً آلفا – آمیلاز نامیده می شود. نام سیستماتیک آن
α-1,4 glucan 4- glucanohydrolase است و شماره سیستماتیک آن EC3.2.1.1 می باشد. EC مخفف نام« کمسیون آنزیم » است و چهار عدد بعدی هر کدام مشخص کننده یک ویژگی خاصی در مورد آنزیم می باشند.
1-4 خالص سازی و سنجش آنزیم
با در نظر گرفتن کاربرد آنزیم ها در صنایع غذایی، غالباً دو سئوال کلیدی ذیل مطرح می گردد: « یک آنزیم با چه خلوصی مورد نیاز است؟» و « آنزیم به چه مقدار باید اضافه شود؟»
معمولاً سطح خلوص مورد نیاز برای یک آنزیم فقط از یک نکته مهم تاثیر می پذیرد، این که آیا آنزیم به صورت خام حاوی سایر آنزیم ها یا عواملی نظیر تانن ها که برای فرآیند مضر می باشند هست یا نه. در بسیاری از موارد استفاده از عصاره های استخراج شده نسبتاً خام مناسب و حتی مفید به نظر می رسد.
به دلایل اقتصادی همیشه بهتر است تا حد ممکن از داشتن آنزیم های خالص صرفنظر کرد عصاره های آنزیمی معمولاً حاوی فعالیت های آنزیمی متفاوتی بوده و جداسازی آنها اغلب مشکل و گران تمام می شود. روش های مختلفی برای خالص سازی آنزیم وجود دارد. این روش ها عبارتند از رسوب دهی انتخابی به کمک نمک های سنگین یا حلال های آلی، جداسازی یا تفکیک اجزاء بر اساس اندازه به کمک کروماتوگرافی ( کروماتوگرافی با ژل نفوذپذیر)[3]، بار ( کروماتوگرافی تعویض یون)[4]، یا گرایش به یک ترکیب به خصوص ( کروماتوگرفای افینیته)[5].
با انتخاب دقیق ارگانیسم منبع می توان به آنزیمی با خلوص کافی و ارزان دست یافت. بنابراین منابع قارجی و باکتریایی اغلب مورد استفاده قرار می گیرند. چرا که استخراج آنزیم های حاصل از این منابع ارزان بوده و اغلب حاوی آلوده کننده های نسبتاً کمی هستند.
مطلب اخیر به ویژه در مورد آنزیم های خارج سلولی که بدون توسل به شکستن سلولها جداسازی آنها امکان پذیر است، صادق می باشد.
ارزیابی کمی فعالیت آنزیمی برای آگاهی از مقدار آنزیم اضافه شده در طی یک فرآیند و نیز برآورد سطوح آنزیم درون زایی مفید یا مضر در طی فرآوری اهمیت دارد. روش های بسیار برای پایش فعالیت آنزیم وجود دارند. این روش ها بر اساس اندازه گیری کمی محصول یا سوبسترا به روش های فیزیکی یا شیمیایی و در برخی حالات پایش تغییرات در یک ویژگی سوبسترا مانند تغییر دو ویسکوزیته بنا شده است.
به طور کلی سنجش آنزیم ها در شرایط pH و قدرت یونی بهینه و دمای معین انجام می پذیرد و نتایج بر مبنای تعداد مول سوبسترای کاتالیز شده در دقیقه بیان می شود. طبق نظر کمیسیون آنزیم میزان یک میکرومول بر دقیقه به عنوان یک واحد فعالیت آنزیم تعریف شده است.
و...
دانلود پایان نامه آنزیم در صنعت لبنیات