Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm enzyme pectinase để làm trong và tăng hiệu suất thu hồi dịch quả từ táo Malus dometica phục vụ cho lên men rượu Cider”

đề tài "Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm enzyme pectinase để làm trong và tăng hiệu suất thu hồi dịch quả từ táo Malus dometica phục vụ cho lên men rượu Cider” Hy vọng tài liệu này sẽ hữu ích cho các bạn !

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM o0o KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: “Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm enzyme pectinase để làm trong và tăng hiệu suất thu hồi dịch quả từ táo Malus domestica phục vụ cho lên men rượu Cider” Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Hậu Lớp : BQCB B-K52 Giáo viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Thị Thanh Thủy Khoa Công nghệ thực phẩm HÀ NỘI – 2011 http://www.ebook.edu.vn 2 PHẦN THỨ NHẤT- MỞ ĐẦU 1.1 . ĐẶT VẤN ĐỀ Táo (tây) - một trái cây được xếp vào loại quý tại Việt Nam và phổ biến tại các quốc gia Âu, Mỹ, có tên khoa học là Malus domestica, thuộc họ hoa hồng. Táo được biết đến như những sản phẩm tốt cho sức khỏe (ngăn ngừa và làm giảm các bệnh ung thư, tim mạch, tiểu đường, mỡ máu…), nhờ nguồn vitamin (vitamin nhóm B, C), khoáng chất phong phú (K, Mg, Ca, Na, Zn, Mn, Cu, Fe, B, Se, Mo…) và các chất chứa hoạt tính sinh học có sẵ n trong nguyên liệu (các hợp chất polyphenol chống oxy hóa).[16] Cider – rượu từ táo Malus domestica – là loại rượu lên men dịch táo không qua chưng cất. Loại rượu này có độ cồn từ 3-12 0 tùy thuộc vào cách thức lên men. Nó được bắt nguồn từ Mỹ, sau đó tới châu Âu, phát triển mạnh mẽ và được tiêu thụ rộng khắp. Cider thu được có hương thơm của táo, là loại đồ uống giàu chất bổ dưỡng đặc biệt rất thích hợp với phái nữ. Ngày nay khi xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu của con người ngày càng cao, trong các bữa tiệc luôn cần có rượu khai vị - Cider là một sự lựa chọn rất thích hợp. Trong tất cả những loại quả mà chúng ta ăn hàng ngày như cam, quýt, thì táo được xếp hàng đầu về hàm lượng pectin. Pectin trong táo sẽ giúp điều trị các bệnh táo bón, giảm các bệnh đường ruột. Lượng pectin trong táo đặc biệt tốt cho những người đang thực hiện giảm cân, giúp đẩy lượng LDL cholesterol ra khỏi cơ thể. Tuy vậy, trong quá trình trích ly dịch táo để sản xuất cider thì các pectin hoà tan được giải phóng vào trong dịch quả, kết hợp v ới acid hữu cơ và đường tạo gel gây khó khăn cho quá trình lọc. Hàm lượng pectin trong táo sẽ gây đục cho sản phẩm cider tạo thành. Vì vậy việc xác định biện pháp kỹ thuật để làm trong dịch quả và tăng hiệu suất thu hồi dịch trước lên men là rất cần thiết.[18] Trong số các biện pháp kỹ thuật đang được sử dụng nhằm tăng chất lượng sản phẩm đồ uống từ trái cây thì phươ ng pháp sử dụng enzyme được coi là một hướng rất có triển vọng của công nghệ sinh học ứng dụng vào ngành sản http://www.ebook.edu.vn 3 xuất nước quả, rượu vang và nước uống không cồn. Sử dụng enzyme sẽ làm tăng hiệu suất thu hồi dịch quả, trích ly được các chất màu, tanin và những chất hoà tan khác một cách triệt để hơn. Mặt khác, việc sử dụng enzyme đặc hiệu cho quá trình loại bỏ pectin và các chất gây đục khác trong dịch quả sẽ góp phần giải quyết được hiện tượng đục lại của rượu, nâng cao chất l ượng của cider. Hiện nay các chế phẩm enzyme thường được sử dụng đó là Pectinex Ultra SP-L, Pectinex 3XL, Pectinex AR Chế phẩm Pectinex Ultra SP-L được thêm vào quả nghiền nát dẫn đến sự tăng mạnh hiệu suất ép, sản lượng nước quả cao hơn và việc trích ly chất khô, hương vị, màu sắc là cao nhất mà vẫn có thể giữ nguyên tất cả các hệ thống ép thông thường tức là không làm thay đổi thiết bị của hệ thố ng ép thông thường. Chế phẩm enzyme pectinex 3XL được sử dụng để làm trong dịch quả. Pectinex 3XL là dạng dung dịch sẫm mà với hương vị nhẹ, đặc trưng của sản phẩm lên men. Xuất phát từ những thực tế trên, chúng tôi đã chọn và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm enzyme pectinase để làm trong và tăng hiệu suất thu hồi dịch quả từ táo Malus dometica phục vụ cho lên men rượu Cider” 1.2. MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU 1.2.1. Mục đích Xác định được các điều kiện thích hợp cho enzyme Pectinex Ultra SP-L, enzyme Pectinex 3XL hoạt động để làm trong và tăng hiệu suất trích ly dịch táo. Bước đầu lên men thử nghiệm ruợu táo (cider) từ dịch táo đã xử lý enzyme. 1.2.1. Yêu cầu - Xác định được điều kiện thích hợp (nồng độ, nhiệt độ, thời gian tác động) cho chế phẩm enzyme Pectinex Ultra SP-L hoạt động trong quá trình trích ly dị ch quả. - Xác định được điều kiện thích hợp cho chế phẩm enzyme Pectinex 3XL hoạt động trong quá trình làm trong dịch quả. - Lên men thử nghiệm được rượu táo (cider) từ dịch táo đã xử lý enzyme - Đánh giá được chất lượng rượu thành phẩm. http://www.ebook.edu.vn 4 PHẦN HAI – TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUYÊN LIỆU TÁO MALUS DOMESTICA 2.1.1. Nguồn gốc, phân loại, tình hình sản xuất và tiêu thụ táo 2.1.1.1. Nguồn gốc Táo tây có tên khoa học là Malus domestica. Cây táo thuộc loại tiểu mộc thuộc họ hoa hồng(Rosaceae) [19]. Cây táo tây có nguồn gốc ở Trung Á sau đó được nhân giống và trồng rộng rãi ở Châu Âu, Trung Quốc Ở Việt Nam táo Malus domestica đã và đang được trồng thử nghiệm ở một số tỉnh vùng núi phía Bắ c như Lạng Sơn, Lào Cai, Hà Giang… 2.1.1.2. Phân loại Căn cứ vào đặc điểm, thành phần và công dụng của táo mà người ta chia quả táo Malus domestica thành bốn nhóm chính: • Nhóm táo đậu: là nhóm táo có hàm lượng acid cao, nhiều chất chát thường được sử dụng để sản xuất rượu (Cider Apples). Một số giống táo dùng để sản xuất rượu như: Baldwin, Ben David, Cortland, Cox’s Orange Pippin, Delicious, Golden Russet, Jonathan, McIntosh, …[20]. • Nhóm táo ăn tươi: là nhóm táo có thịt quả giòn, nhiều nước, thơ m và ngọt. Ví dụ như: Paula Red, Empire, Ida Red…[20]. • Nhóm táo nấu (Cooking Apples): là nhóm quả táo chua, hàm lượng đường thấp, thịt quả cứng sau khi chế biến nhiệt. Nhiều nước có riêng những loại táo để nấu như Pháp có loại Calvilli Blanc D’hiver; Anh có Bramley’s Seedling ; Đức có Glockenapfel. • Nhóm táo dùng chung: có thể ăn tươi hay nấu cũng được ví dụ Golden Delicious, Granny Smith thường dùng nấu ngon khi http://www.ebook.edu.vn 5 còn non và chua, nhưng nên ăn sống khi quả chín hơn. 2.1.2. Thành phần hóa học – Vai trò - Ứng dụng của táo 2.1.2.1. Thành phần hóa học của táo Bảng 2.1. Thành phần các chất hóa học có trong 100g táo Thông số Giống táo BECC BESC MF MS PP Gala STK FJ GG Nước(g) 81,38 83,50 78,12 82,50 82,26 83,25 81,64 82,0 82,24 Protein (g) 0,09 0,08 0,08 0,06 0,10 0,07 0,07 0,08 0,08 Đường (g) 11,90 11,44 12,55 12,19 10,80 9,99 11,24 12,87 11,0 Glucose (g) 1,37 1,27 1,95 1,23 1,50 1,48 1,63 1,95 0,73 Fructose (g) 5,62 5,37 4,50 5,37 4,47 4,34 4,81 5,22 4,23 Malic acid (mg) 170,6 150,6 143,2 137,0 276,4 273,9 227,8 347,4 349,8 Citric acid (mg) 2,80 2,80 3,10 2,80 4,30 7,50 2,90 5,00 3,90 Chất xơ (g) 0,31 0,49 0,36 0,36 0,46 0,35 0,38 0,41 0,51 Vitamin C (g) 3,10 2,20 3,30 4,10 25,00 6,00 5,00 6,60 21,00 B-Caroten (µg) 23,41 13,39 5,09 1,16 18,04 1,29 1,60 20,30 0,82 Tocopherol (µg) 120,52 107,27 99,08 144,75 341,45 128,65 161,36 229,20 103,75 Vitamin B1 (µg) 5,00 6,00 7,00 9,00 1,70 7,00 9,00 7,00 7,00 http://www.ebook.edu.vn 7 Vitamin B2 (µg) 2,00 1,40 1,40 2,50 3,00 3,00 1,70 2,20 1,50 Vitamin B3 (µg) 123,0 116,0 106,0 148,0 108,0 123,0 119 161,0 75,0 Vitamin B6 (µg) 22,0 20,0 45,0 47,0 23,0 51,0 23,0 35,0 27,0 K (mg) 115,02 80,15 107,86 111,32 69,39 111,82 86,38 102,76 107,55 P (mg) 9,11 5,16 6,98 7,89 9,64 10,98 10,55 10,23 10,04 Mg (mg) 4,21 2,55 4,41 3,76 3,21 3,98 3,20 3,63 3,13 Ca (mg) 2,46 1,26 3,10 2,28 2,06 2,90 3,27 3,05 4,37 S (mg) 3,44 1,99 2,70 3,47 2,75 4,06 2,49 2,73 1,88 Na (mg) 1,33 1,28 0,87 0,60 0,49 0,43 0,79 0,79 1,72 Si (mg) 0,97 0,95 0,54 0,38 0,53 0,33 0,39 0,36 0,20 B (mg) 0,60 0,36 0,24 0,43 0,40 0,66 0,40 0,27 0,32 Fe (mg) 0,16 0,14 0,19 0,12 0,121 0,15 0,18 0 ,14 0,10 Al (mg) 0,13 0,27 0,16 0,11 0,13 0,07 0,12 0,09 0,04 Cu (mg) 44,48 29,37 39,94 146,34 35,67 38,30 36,27 39,29 3092 Mn (µg) 37,35 22,06 46,61 31,20 26,41 48,87 37,98 28,43 45,17 Zn (µg) 30,05 30,00 28,14 19,92 30,10 21,50 25,15 26,03 29,79 http://www.ebook.edu.vn 8 Mo (µg) < 0,9 < 0,9 1,82 < 0,9 2,97 5,58 1,08 4,26 0,96 2.1.2.2. Vai trò của táo  Ngăn ngừa lão hóa và nguy cơ ung thư Trong nghiên cứu đăng tải trên tạp chí Hóa chất nông nghiệp và Thực phẩm, các nhà nghiên cứu Mỹ đã phân tích thành phần các chất hóa học có trong vỏ táo và tìm thấy nhóm chất phytochemical được chứng minh là có khả năng chống lại ít nhất 3 loại tế bào ung thư ở người là ung thư vú, ung thư ruột kết và ung thư gan. Nhiều nghiên cứu gần đây tập trung vào các chất ch ống ung thư được biết đến dưới cái tên phytochemical (hay còn gọi là phenolic), được tìm thấy rất nhiều trong các loại hạt, vỏ quả và các loại rau.Trong đó, táo có nguồn phenolic dồi dào nhất, gần 22% lượng phenolic mà người Mỹ hấp thụ là từ táo không gọt vỏ. Táo cũng được xem là nhóm thực phẩm giàu chất chống oxy hóa nổi tiếng, các nhà khoa học đã so sánh 1500mg vitamin C với một quả táo kết quả là quả táo và hàm lượng vitamin C này có lượng chất ch ống ôxy hóa như nhau và các nhà khoa học cũng khẳng định rằng táo tươi có hàm lượng chất chống oxy hóa gấp 15 lần so với lượng vitamin C cần dùng mỗi ngày.  Giảm bệnh tim mạch Lượng magie và kali trong táo giúp điều chỉnh áp suất máu và giữ cho nhịp đập tim ở mức ổn định, chất chống oxy hoá tự nhiên bảo vệ thành mạch máu ổn định. Ăn táo trong chế độ ăn hàng ngày giúp giảm nguy cơ mắc các b ệnh tim mạch. Các nghiên cứu thấy rằng những phụ nữ Nhật ăn nhiều hoa quả chứa quercetin sẽ ít bị các bệnh tim mạch hơn đồng thời giảm lượng cholesterol.  Táo làm giảm nguy cơ đột quỵ Học viện Quốc gia về cây ăn quả Nhật đã công bố một công trình nghiên cứu, theo đó ăn mỗi ngày 1 - 2 quả táo (400g táo) có thể giúp hạ thấp lượng chất béo trong máu (chấ t này gây xơ cứng động mạch làm tăng nguy cơ đột qụy và http://www.ebook.edu.vn 10 gây tăng huyết áp). Ngoài ra ăn táo còn làm tăng lượng vitamin C có tác dụng gia tăng sức bền thành mạch máu và sức đề kháng của cơ thể.  Giảm nguy cơ mắc các bệnh hen suyễn ở trẻ em Theo các nhà khoa học nghiên cứu của Viện Phổi và Tim Quốc gia. Đây là cuộc nghiên cứu mới nhất có liên quan đến táo và sức khỏe của phổi. Thai phụ ăn một quả táo mỗi ngày có thể giúp đứa trẻ sinh ra ít có nguy cơ bị bệnh suyễn và thở khò khè. Theo Báo The Times of India, đó là kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học thuộc ĐH Aberdeen (Anh) sau khi theo dõi chế độ dinh dưỡng của 1.253 cặp mẹ con. Các nhà khoa học nhận thấy con cái của những bà mẹ ăn nhiều táo trong thời kỳ mang thai đã giảm đáng kể nguy cơ mắc bệnh suyễn và thở khò khè khi chúng lên 5 tuổi. Nghiên cứu trước đây cũng cho thấy những trẻ m ắc chứng thở khò khè nếu được uống nước ép từ táo đã giảm đáng kể triệu chứng này. Theo nhóm chuyên gia, các chất chống oxy hóa có nhiều trong quả táo và nước ép từ táo đã góp phần đem lại tác dụng nói trên [21]  Táo có tác dụng làm giảm lượng cholesterol trong máu Làm tăng sự bài tiết dung dịch mật và acid dung dịch mật nên tránh được tình trạng lắng đọng cholesterol hình thành sỏi mật. Khi ăn táo, chất cellulose trong táo có tác dụng nhuậ n tràng, kích thích nhu động dạ dày và ruột, làm cho việc đại tiểu tiện dễ dàng. Mặt khác, mùi thơm đặc trưng của táo có tác dụng giải tỏa sự căng thẳng, làm cho tinh thần thoải mái, vui vẻ. 2.1.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ táo trên thế giới và tại Việt Nam Hiện nay có khoảng 7.500 giống táo được trồng trên khắp thế giới, 2.500 giống táo được trồng tại Hoa Kỳ. Các nhà sản xuất táo đứng đầu thế gi ới là Trung Quốc, Hoa Kỳ, Thổ Nhĩ Kỳ, Ba Lan và Italy. Trung Quốc là nước xuất khẩu và tiêu thụ táo tươi lớn nhất trên thế giới. Trong năm 2009-2010 Trung Quốc đã xuất khẩu 1.46 triệu tấn táo tươi. Đây là lần đầu [...]... cũng như trong sản xuất rượu táo, nước quả và đồ uống không cồn đều có sử dụng enzyme pectinase một cách có hiệu quả Nhờ có tác dụng của pectinase mà các quá trình ép, lọc và làm trong dịch quả rất dễ dàng do đó làm tăng hiệu suất thu hồi sản phẩm Theo các nhà nghiên cứu, đưa enzyme pectinese vào khâu nghiền dịch quả sẽ làm tăng hiệu suất ép lên 15÷25% Điều đó được giải thích: Trong khối quả nghiền... 35 Kết quả ở bảng 4.2 và đồ thị 4.1 cho thấy: tại các ngưỡng tỷ lệ enzyme khác nhau thì hiệu suất thu hồi dịch quả cũng khác nhau, khi tỷ lệ enzyme tăng thì hiệu suất thu hồi càng cao Hiệu suất thu hồi ở các công thức thí nghiệm cao hơn hẳn so với công thức đối chứng (75,2%) Tại tỷ lệ enzyme 0,02% hiệu suất thu được là 80,2% và khi tỷ lệ enzyme tiếp tục tăng thì hiệu suất thu hồi dịch cũng tăng theo... dụng chế phẩm enzyme cũng phải nghiền nhỏ, sau khi xử lý enzyme được ép hoặc ly tâm để thu dịch quả Hiệu suất quá trình ép dịch quả sử dụng enzyme phụ thu c vào lượng enzyme, nhiệt độ, thời gian hoạt động cuả enzyme[ 7] Tuy nhiên, với mỗi loại quả khác nhau cần xác định các điều kiện này bằng thực nghiệm để hiệu suất thu hồi dịch quả khi ép cao nhất 2.3.5.2 Sử dụng enzyme trong quá trình làm trong dịch. .. sẽ gây ức chế mạnh đối với enzyme pectinase [3] http://www.ebook.edu.vn 23 2.3.3.6 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme pectinase Căn cứ vào độ phân giải pectin chung của enzyme, người ta tính toán được lượng chế phẩm enzyme pectinase cần đưa vào nguyên liệu rau quả và nước rau quả Khi sử dụng các chế phẩm enzyme nhằm mục đích tăng hiệu suất thu hồi và làm trong nước quả, hiệu quả tác dụng của chế phẩm có thể... lượng pectin trong táo khá cao (0.4%), nó là nguyên nhân gây ra những cản trở lớn đến công nghệ sản xuất dịch quả rượu táo Pectin không hòa tan trong thành tế bào giữ dịch quả lại trong suốt quá trình ép làm giảm hiệu suất ép nên hiệu suất thu hồi dịch quả không cao Còn pectin hòa tan có trong dịch quả sẽ đi vào dung dịch làm cho độ nhớt dịch táo tăng lên, cản trở quá trình lọc nên rượu thành phẩm bị đục... màng tế bào thực vật làm tăng khả năng trích ly dịch quả Để thu hồi được lượng dịch quả lớn nhất, thời gian chế biến rút ngắn và giảm giá thành sản phẩm, chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố: tỷ lệ enzyme, thời gian và nhiệt độ xử lý enzyme đến hiệu suất thu hồi dịch quả và một số tính chất khác của dịch quả 4.2.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến hiệu suất thu hồi dịch quả Chúng tôi tiến... thịt quả và tạo điều kiện cho dịch bào thoát ra dễ dàng Hơn nữa, do sự phá vỡ mô quả bằng enzyme nên các chất màu, tanin và các chất hòa tan khác được chiết rút một cách triệt để, nhờ đó mà tăng them chất lượng thành phẩm Phương pháp trích ly dịch quả sử dụng chế phẩm enzyme làm tăng đáng kể năng suất và hiệu suất trích ly, tránh được các biến đổi xấu cho dịch quả và cho hiệu quả kinh tế cao[15] Dịch quả. .. pectin có hiệu quả nhất hiện nay đó là sử dụng các chế phẩm enzyme pectinase 4.2 ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ ENZYME, NHIỆT ĐỘ VÀ THỜI GIAN ĐẾN HIỆU QUẢ TÁC ĐỘNG CỦA CHẾ PHẨM ENZYME PECTINEX ULTRA SP-L TRONG QUÁ TRÌNH TRÍCH LY DỊCH TÁO Chế phẩm enzyme Pectinex Ultra SP-L là một loại enzyme đặc hiệu cho xử lý dịch quả, có thành phần là pectinase và một phần cellulase và hemicellulase, có tác dụng thu phân màng... Biên vào chính vụ (tháng 10-tháng 11) Táo được mua một lần, bảo quản trong kho lạnh ở nhiệt độ 8-10 độ C và dùng cho cả đợt thí nghiệm Quả được lựa chọn phân loại, rửa sạch và ép dịch quả 3.1.2 Chế phẩm enzym Chúng tôi ứng dụng hai chế phẩm enzyme, đó là: Pectinex Ultra SPL Novozymes (Đan Mạch) trong chiết tách dịch nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi dịch quả Pectinex 3XL Novozymes (Đan Mạch) là enzyme làm. .. thí nghiệm lên 800C để vô hoạt enzyme, tiến hành ép để thu dịch quả và xác định hiệu suất thu hồi CT1: 30 phút CT4: 60 phút CT2: 40 phút CT5: 70 phút CT3: 50 phút 3.3.2 Xác định ảnh hưởng của các yếu tố nồng độ enzyme, nhiệt độ và thời gian đến khả năng làm trong dịch quả của chế phẩm enzyme Pextinex 3XL Dịch quả thu được sau khi dùng enzyme trích ly được đưa đi làm trong bằng phương pháp enzyme Chuẩn . Vì vậy mỗi loại rau quả khác nhau, mỗi độ chín khác nhau thì tỉ lệ protopectin/pectin hoà tan trong rau quả là khác nhau. Trong quá trình bảo quản người. kết luận này, nhóm đã đo nồng độ phenolic có trong 19 loại rượu táo khác nhau của Anh và 35 loại rượu táo khác. Họ cũng phát hiện một số loại rượu táo