Công nghệ enzyme đưa các protein thiết yếu của sự sống vào hoạt động để cung cấp các giải pháp thực phẩm bền vững trên toàn cầu

Enzyme là gì?

Enzyme là protein cần thiết để duy trì sự sống. Có mặt trong mọi sinh vật, kể cả vi sinh vật, enzim là chất xúc tác, có nghĩa là chúng tăng tốc độ các loại phản ứng. Ví dụ, trong cơ thể, các enzym tham gia vào quá trình tiêu hóa sẽ chuyển hóa thức ăn, cung cấp năng lượng cho các quá trình sinh học quan trọng.

Chỉ riêng trong cơ thể con người, có hơn 3,000 loại enzym được tìm thấy ở khắp mọi nơi từ nước bọt đến dạ dày và gan. Một số có tác dụng phân hủy rượu, một số khác để duy trì các tế bào da. Mỗi loại enzym có một hình dạng riêng biệt quyết định loại chất hoặc cơ chất mà nó có thể phản ứng với. Để phản ứng xảy ra, các phân tử cơ chất phải khớp chính xác với hình dạng của vị trí hoạt động của enzim — như cách một chiếc chìa khóa khớp với một ổ khóa. Do tính chất chuyên biệt của chúng, hầu hết các enzym chỉ có thể xúc tác cho một loại phản ứng. Enzyme phân hủy là những enzyme phân tách các phân tử chất béo, protein hoặc carbohydrate như đường và tinh bột. Các loại enzym khác liên kết các phân tử cơ chất với nhau. Bởi vì các enzym không bị thay đổi bởi các phản ứng này, chúng có thể được sử dụng lại nhiều lần với điều kiện nhiệt độ và điều kiện pH tối ưu được duy trì. Thiếu những điều kiện tối ưu này, các enzym trở nên kém phản ứng hơn hoặc bị biến tính.

Nấm mốc Koji (Aspergillus oryzae) phát triển trên hạt gạo

Từ thời cổ đại, con người đã khai thác sức mạnh của các enzym giống như các enzym có trong vi sinh vật như nấm mốc để hỗ trợ sản xuất thực phẩm. Ví dụ, enzyme rất cần thiết cho quá trình lên men, giúp bảo quản thực phẩm và làm cho chúng trở nên bổ dưỡng và ngon hơn. Thông qua quá trình lên men, các thành phần thô như sữa, ngũ cốc và trái cây được chuyển đổi thành pho mát, sữa chua và nhiều loại đồ uống có cồn. Enzyme tăng tốc độ lên men bằng cách hóa lỏng và đường hóa tinh bột, cụ thể là phân hủy nó thành đường. Ở Nhật Bản, các enzym được tìm thấy trong nấm mốc koji – hình thành tự nhiên trên gạo và các loại ngũ cốc khác – đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ để làm nước tương, miso, rượu sake và các loại thực phẩm lên men khác từ gạo, lúa mạch và đậu nành. Với enzyme, nguồn thực phẩm hạn chế có thể được mở rộng ra xa hơn, tạo ra một loạt các sản phẩm cuối cùng.

Theo thời gian, khi công nghệ lên men phát triển, chức năng của các enzym cũng được hiểu rõ hơn. Cho đến gần đây, các enzym phân huỷ bao gồm phần lớn các enzym được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm, chẳng hạn như trong chế biến thịt, nơi các enzym phân huỷ protein từ lâu đã được sử dụng để làm mềm bít tết và bánh mì kẹp thịt. Nhưng nghiên cứu mới hơn đã mở ra một loạt các ứng dụng tận dụng khả năng của một số enzym để liên kết các phân tử với nhau và thúc đẩy độ đàn hồi và độ săn chắc trong một số loại thực phẩm. Chính vì lý do này mà Tập đoàn Ajinomoto đã chuyển sự chú ý sang transglutaminase.

Tìm hiểu thêm về cách lên men bảo quản và cải thiện thực phẩm

Transglutaminase là gì?

Transglutaminase là một enzym liên kết các protein trong cơ thể thành các polyme, làm cho nó không thể thiếu để tạo ra các rào cản và cấu trúc ổn định như da. Không giống như các enzym khác đã được biết đến trong nhiều thế kỷ, nó lần đầu tiên được mô tả và đặt tên chỉ vào cuối những năm 1950.

Năm 1980, một trong những nhóm nghiên cứu và phát triển của Ajinomoto đã bắt đầu nghiên cứu một dạng thịt thực vật ban đầu được làm từ protein đậu nành. Một thách thức để phát triển thịt từ protein đậu nành luôn là khó khăn trong việc tạo lại cấu trúc của protein động vật. Trong khi tìm kiếm một chất có khả năng mang lại độ đàn hồi và độ săn chắc cần thiết cho protein đậu nành, các nhà nghiên cứu của Tập đoàn Ajinomoto đã phát hiện ra một loại enzyme gọi là transglutaminase. Điều này dẫn đến việc tiết lộ tiềm năng của enzyme này để hình thành liên kết cộng hóa trị giữa các chuỗi bên còn lại của axit amin glutamine và lysine. Phản ứng này cho phép các protein đông lại thành các protein lớn hơn và có thể tạo ra protein đậu nành được đặc trưng bởi các sợi protein đàn hồi, bền chắc tương tự như các sợi protein động vật.

Vì transglutaminase phản ứng với nhiều loại protein nên nó rất hữu ích trong nhiều ứng dụng thực phẩm. Ví dụ, dung dịch natri caseinat — một loại protein có trong sữa có khả năng chống tạo gel ngay cả khi đun nóng — có thể tạo thành gel ở nhiệt độ phòng khi xử lý bằng transglutaminase. Điều này có ý nghĩa quan trọng đối với sản xuất sữa chua và pho mát. Hơn nữa, vì transglutaminase hoạt động ở nhiệt độ trên 0 ° C và có phạm vi pH tối ưu rộng từ 5.0 đến 8.0, nên nó có thể được sử dụng trong các ứng dụng thực phẩm khác nhau, từ xúc xích và chả thịt đến mì, đậu phụ và thực phẩm chế biến sẵn.

ACTIVA®️ — chế phẩm transglutaminase đầu tiên trên thế giới cho các ứng dụng thực phẩm

Năm 1987, Tập đoàn Ajinomoto và đối tác nghiên cứu lần đầu tiên thành công trong việc sản xuất hàng loạt transglutaminase thông qua quy trình lên men sử dụng vi sinh vật thông thường. Điều này đã dẫn đến việc thương mại hóa ACTIVA® vào năm 1993, dòng chế phẩm transglutaminase vi sinh vật đầu tiên trên thế giới cho các ứng dụng thực phẩm.

Tiếp thị ACTIVA® dưới dạng các chế phẩm transglutaminase — hỗn hợp của enzyme với các nguyên liệu thực phẩm khác — thay vì ở dạng enzyme tinh khiết, đã giúp các công ty dễ dàng áp dụng công nghệ enzyme thực phẩm trong chế biến thực phẩm của họ. Hơn nữa, vì khả năng phản ứng của transglutaminase thay đổi tùy thuộc vào loại chất nền protein — phản ứng tốt hơn với sữa, thịt và protein đậu nành so với lòng trắng trứng — tốc độ phản ứng và hiệu suất chi phí của ACTIVA® đã được nâng cao hơn nữa bằng cách kết hợp các chất phụ được chọn, hoặc nguyên liệu thực phẩm, được tối ưu hóa cho từng loại ứng dụng thực phẩm. Tương tự, các chỉ số đo lường hiệu suất khác như kết cấu, độ ẩm mốc và khả năng ngăn chặn sự hư hỏng của thực phẩm theo thời gian cũng được cải thiện bởi công nghệ chuẩn bị enzyme này. ACTA® có thể được chà xát lên bề mặt của thịt cắt và thịt vụn hoặc trộn với thịt xay trước khi được phép đông cứng. Bằng cách này, một lượng nhỏ thịt có thể được xếp thành từng lớp, tạo hình hoặc đóng khuôn thành các sản phẩm như giò, chả hoặc chả và cốm.

Tập đoàn Ajinomoto kể từ đó đã tiếp tục phát triển các ứng dụng sâu hơn và các chế phẩm enzym mới nhằm tăng cường chức năng của transglutaminase để đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp thực phẩm. Nó hiện đang phát triển một loạt các sản phẩm trên toàn thế giới để cải thiện kết cấu, ngăn chặn sự xuống cấp theo thời gian và nâng cao khả năng tạo thành của nhiều loại sản phẩm thịt, sữa và hải sản, ngoài bánh mì, mì và các sản phẩm protein từ thực vật.

Cung cấp sức khỏe và dinh dưỡng mà không ảnh hưởng đến các giải pháp tổng thể, bền vững

Tập đoàn Ajinomoto đã và đang mở rộng các giải pháp enzyme thực phẩm bằng cách kết hợp không chỉ transglutaminase mà còn các enzyme khác với các nguyên liệu thực phẩm khác nhau. Trong khi các enzym phân hủy thông thường thường phá hủy kết cấu tự nhiên của thịt bằng cách phá vỡ các protein, Tập đoàn đã phát triển các phương pháp xử lý bằng enzym độc quyền giúp làm mềm thịt mà không làm mất kết cấu tự nhiên của nó, tạo ra các sản phẩm chất lượng cao với các đặc tính vật lý như cảm giác ngon miệng mà các nhà sản xuất thực phẩm và người tiêu dùng yêu cầu. Các sản phẩm khác có tác dụng phá vỡ chuỗi tinh bột trong gạo để tăng khả năng giữ nước mà không làm mất kết cấu, vừa nâng cao năng suất sản xuất vừa kéo dài thời hạn sử dụng bằng cách ngăn chặn sự phân hủy ngược của tinh bột trong quá trình bảo quản.

Những công nghệ enzyme tiên tiến này đang góp phần vào việc nâng cao năng suất thực phẩm, giảm chi phí và sử dụng hiệu quả hơn các nguồn thực phẩm. Đặc biệt, Tập đoàn Ajinomoto đã đi tiên phong trong công thức kết dính đang cách mạng hóa cách sản xuất thịt định hình cho các ứng dụng như nướng và nướng thịt. Thông thường, việc thái những miếng thịt lớn sẽ tạo ra một lượng đáng kể thịt vụn mà cuối cùng sẽ bị lãng phí. Nhưng sử dụng phương pháp xử lý bằng enzyme để kết dính các miếng thịt với nhau trong khuôn trước khi chế biến sẽ tạo ra các lát thịt đồng đều hơn, giảm thất thoát thực phẩm và tăng hiệu quả sản xuất. Enzyme thực phẩm hiện cũng được sử dụng trong các ứng dụng ít phổ biến hơn, chẳng hạn như các sản phẩm thủy sản như cá viên, và mở ra một loạt các khả năng khác.

Nhưng sức mạnh của các enzym không kết thúc ở đó. Cùng với những thay đổi của xã hội như dân số già đi, các giải pháp enzyme thực phẩm của Ajinomoto đang phát triển và tìm ra các ứng dụng thực phẩm mới như philê cá không xương dễ ăn, đang có nhu cầu cao tại các bệnh viện. Các chế phẩm enzyme cũng đang được sử dụng để phát triển các loại thực phẩm có lợi cho sức khỏe hơn, vì chúng có thể bù đắp cho sự mất kết cấu thường xảy ra khi muối hoặc phốt phát bị giảm trong thịt và cá.

Kết hợp với các ứng dụng hương vị và hương vị sử dụng độc quyền của Tập đoàn Ajinomoto umami và Kokumi
 các ứng dụng, công nghệ enzyme của Tập đoàn có vai trò quan trọng trong việc đưa ra các giải pháp thực phẩm toàn diện nhằm thúc đẩy sức khỏe và dinh dưỡng toàn cầu mà không ảnh hưởng đến khẩu vị. Ngoài ra, chúng ngày càng được sử dụng làm vật liệu nhãn sạch trong sản phẩm protein từ thực vật và thu hút sự chú ý vì khả năng đóng góp vào sự bền vững của họ.