tối ưu hóa quá trình làm trong dịch nho ép bằng enzyme pectinase

i LỜI CÁM ƠN Trước tiên xin cám ơn trường đại học Nha Trang nói chung và khoa Chế Biến nói riêng đã truyền đạt những kiến thức và kĩ năng hữu ích trong suốt 4 năm qua để em hoàn thành chương trình đại học ngày hôm nay. Em xin gửi lời cám ơn tới TS Nguyễn Minh Trí đã nhiệt tình hướng dẫn em thực hiện đề tài. Cám ơn Ths Đặng Thu Hương, giáo viên chủ nhiệm lớp 49TP2, cô đã nhiệt tình giải đáp, hướng dẫn em khi thực hiện tính toán các số liệu, phương thức bố trí thí nghiệm trong quá trình thực hiện. Cám ơn cô Lê Thiên Sa, giáo viên phụ trách phòng thí nghiệm Công nghệ thực phẩm, luôn ủng hộ và giúp đỡ em trong quá trình thực hành ở phòng thí nghiệm. Cám ơn mẹ, gia đình, bạn bè đã ủng hộ và giúp đỡ để hoàn thiện được đề tài tốt nghiệp. ii MỤC LỤC 1.1 Giới thiệu chung về nho 3 1.1.1 Hình dạng, cấu tạo 3 1.1.2 Thành phần hóa học 5 1.1.2.1 Đường 6 1.1.2.2 Acid hữu cơ 6 1.1.2.3 Hợp chất phenol 7 1.1.2.4. Hợp chất nito 8 1.1.2.5. Hợp chất thơm 8 1.1.2.6. Chất khoáng 8 1.1.2.7. Hợp chất pectin 9 1.2. Tổng quan về enzyme 9 1.2.1 Đặc điểm của enzyme 9 1.2.2 Enzyme pectinase 13 1.2.2.1 Giới thiệu về enzyme pectinase 13 1.2.2.2 Ứng dụng của enzyme pectinase 16 1.2.2.3 Những nghiên cứu sử dụng enzyme pectinase làm trong dịch quả 25 1.3 Giới thiệu về phép thử cảm quan cho điểm 26 1.3.1 Giới thiệu về phép thử 26 1.3.2 Phương pháp tiến hành 27 1.3.3 Xử lý kết quả 27 CHƯƠNG 2 - NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Nguyên liệu 28 2.1.1 Nho 28 2.1.2 Enzyme pectinase 28 2.2 Phương pháp nghiên cứu 29 iii 2.2.1 Quy trình 29 2.2.2 Xác định các thông số biên 30 2.2.2.1 Bố trí thí nghiệm xác định giá trị biên về nhiệt độ 30 2.2.2.2 Bố trí thí nghiệm xác định giá trị biên về thời gian 31 2.2.2.3 Bố trí thí nghiệm xác định giá trị biên về nồng độ 31 2.2.3 Bố trí thí nghiệm tối ưu phương pháp làm trong dịch nho ép bằng enzyme pectinase 32 2.2.4 Đánh giá cảm quan khi sử dụng các phương pháp làm trong 33 2.2.4.1 Đánh giá cảm quan làm trong bằng phương pháp lọc 34 2.2.4.2 Đánh giá cảm quan làm trong bằng phương pháp ly tâm 34 2.2.4.3 Đánh giá cảm quan làm trong bằng phương pháp sử dụng enzyme pectinase 35 CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN … 36 3.1 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm trong dịch nho sử dụng enzyme pectinase 36 3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đối với quá trình làm trong 36 3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ủ trong quá trình làm trong 38 3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme trong quá trình làm trong 40 3.2 Xử lý kết quả quá trình tối ưu hóa theo phương pháp thực nghiệm 41 3.3 Kết quả đánh giá cảm quan của các phương pháp làm trong dịch nho ép 46 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 54 Kết luận 54 Đề xuất ý kiến 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 Phụ lục 1 62 Phụ lục 2 64 iv DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Nho Phan Rang 3 Hình 1.2 Cấu tạo nho 5 Hình 1.3 Cơ chế phản ứng của Pectinesterase và Polygalacturonase 16 Hình 1.4 Quy trình sản xuất nước táo ép 18 Hình 1.5 Quy trình sản xuất rượu vang 22 Hình 2.1 Quy trình thí nghiệm 29 Hình 2.2 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ đối với quá trình lọc trong dịch nho bằng enzyme pectinas 30 Hình 2.3 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của thời gian đối với quá trình lọc trong dịch nho bằng enzyme pectinase 31 Hình 2.4 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của nồng độ enzyme đối với quá trình làm trong dịch nho bằng enzyme pectinase 31 Hình 2.5 Đánh giá cảm quan đối với dịch ép làm trong bằng phương pháp lọc 34 Hình 2.6 Đánh giá cảm quan đối với dịch ép làm trong bằng phương pháp ly tâm34 Hình 2.7 Đánh giá cảm quan đối với dịch ép làm trong bằng phương pháp sử dụng enzyme 35 Hình 3.1:Biểu đồ ảnh hưởng của nhiệt độ đối với quá trình làm trong dịch nho bằng enzyme pectinase 37 Hình 3.2 : Biểu đồ ảnh hưởng của thời gian đối với độ đối với quá trình làm trong dịch nho bằng enzyme pectinase 39 Hình 3.3 Biểu đồ ảnh hưởng của nồng độ đối với độ đối với quá trình lọc trong dịch nho bằng enzyme pectinase 40 v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần hóa học của nho Phan Rang 5 Bảng 2.1: Bố trí thí nghiệm quy hoạch tối ưu hóa quá trình làm trong bằng enzyme pectinase 32 Bảng 2.2: Bố trí thí nghiệm tâm 33 Bảng 3.1: Số liệu tương ứng giữa độ đục với nhiệt độ khi làm trong dịch nho ép bằng enzyme pectinase 36 Bảng 3.2: Số liệu tương ứng giữa độ đục và thời gian trong quá trình làm trong dịch nho ép bằng enzyme pectinase 38 Bảng 3.3: Số liệu tương ứng giữa nồng độ và độ đục trong quá trình làm trong dịch nho ép bằng enzyme pectinase 40 Bảng 3.4: Kết quả bố trí thí nghiệm theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm 41 Bảng 3.5: Hệ số b j 42 Bảng 3.6: Kết quả thí nghiệm tâm 42 Bảng 3.7: Kết quả tính S bj 43 Bảng 3.8: Kết quả tính t j 43 Bảng 3.9: Kết quả kiểm định sự tương thích của phương trình theo tiêu chuẩn Fisher 44 Bảng 3.10: Bảng kết quả thí nghiệm tối ưu hóa 45 Bảng 3.11 Kết quả đánh giá của cảm quan viên về độ trong và màu sắc theo phương pháp cho điểm 46 Bảng 3.12: Bảng phân tích phương sai 48 Bảng 3.13: Bảng số điểm trung bình của các mẫu sắp xếp theo chiều giảm dần 49 Bảng 3.14: Kết quả đánh giá của cảm quan viên về mùi theo phương pháp cho điểm 50 Bảng 3.15: Xử lý kết quả 50 Bảng 3.16: Bảng phân tích phương sai 51 vi Bảng 3.17: Kết quả đánh giá của cảm quan viên về mùi theo phương pháp cho điểm 51 Bảng 3.18: Xử lý kết quả 52 Bảng 3.19: Bảng phân tích phương sai 52 1 LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay trên thị trường Việt Nam có khoảng 300 loại nước giải khát các loại, mỗi loại đều đánh vào những thị hiếu khác nhau như giải nhiệt, đẹp da, giảm béo, chữa bệnh Trước đây thị trường nước giải khát ở nước ta đa phần là sản phẩm nước uống có gas, rất ít những sản phẩm chiết xuất từ trái cây và không có gas. Nhưng mấy năm gần đây do xu hướng người tiêu dùng ưa chuộng các sản phẩm nước không gas nên doanh nghiệp kinh doanh nước giải khát đã mạnh dạn đầu tư dây chuyền mới để tung ra hàng loạt sản phẩm theo nhu cầu của khách hàng. Kết quả bán hàng năm 2004-2005 của Công ty nước giải khát hàng đầu Việt Nam Bidrico cho thấy, gần 50% người tiêu dùng thành phố đang chuyển sang các loại nước uống có chứa vitamine, ít ngọt, mùi vị tự nhiên. Năm 2010 các doanh nghiệp kinh doanh nước giải khát đã tăng sản lượng trên mức 20% so với năm 2009: Vinamilk tăng 30% sản lượng nước trái cây nhãn hiệu Fresh; Pepsi tăng 30% sản lượng nước giải khát không gas. Các nhà nhập khẩu cũng làm đa dạng thêm thị trường bằng những mặt hàng cùng loại có thương hiệu: Ligo, Welch"s, Regain, Berri, Drwitt Công ty Delta cũng khẳng định sẽ sản xuất nhiều sản phẩm nước trái cây, đặc biệt là các loại sử dụng nguyên liệu có tác dụng thanh nhiệt: atisô, mía lau, sâm, bí đao Nhờ ưu thế là một nước nhiệt đới có nhiều loại trái cây đa dạng, hiện nay nước giải khát sản xuất từ trái cây đang được nhiều doanh nghiệp Việt Nam quan tâm khai thác. Theo công bố nhu cầu tiêu thụ nước giải khát không gas, đặc biệt là nước trái cây tại Việt Nam tăng rất mạnh, đạt gần 30%/năm. Nắm bắt được xu hướng đó, việc tính nghiên cứu phát triển sản phẩm mới và nâng cao chất lượng nước trái cây được đẩy mạnh ở từng doanh nghiệp thực phẩm. Thường trong các công đoạn sản xuất nước quả có sử dụng các enzyme để nâng cao chất lượng và hiệu suất sản xuất. Ứng dụng của các enzyme đã được chứng minh tính hiệu quả cao từ lâu. Những enzyme thường được sử dụng như amylase, protease, pectinase… ứng dụng khá nhiều, đặc biệt là pectinase trong công nghệ chế 2 biến nước giải khát. . Vì thế việc sử dụng enzyme trong ngành công nghệ giải khát là cần thiết để nâng cao chất lượng sản phẩm. Trong lĩnh vực thức uống, enzyme pectinase có tác dụng là một chất làm trong dịch quả nhằm tránh tình trạng sản phẩm bị phân tầng trong thời gian bảo quản. Những nghiên cứu về enzyme pectinase cho thấy enzyme này hoạt động tốt ở khoảng nhiệt độ 30-60 o C với thời gian ủ 60-120 phút và ứng dụng với dịch chuối nhiệt độ tối ưu là 43,2 o C với thời gian ủ 80 phút [69], dịch sapoche ở nhiệt độ tối ưu là 40 o C, thời gian ủ 120 phút [28]. Trong luận văn này tôi nghiên cứu sâu hơn quá trình lọc trong dịch nho ép bằng enzyme pectinase để tìm ra nhiệt độ, thời gian ủ và nồng độ tối ưu. Mục tiêu đề tài Mục tiêu của đề tài nhằm xác định các thông số về nồng độ enzyme pectinase nhiệt độ ủ, thời gian xử lý trong quá trình làm trong dịch nho ép. Nội dung nghiên cứu của đề tài  Xác định các thông số trong quá trình làm trong dịch nho ép - Xác định khoảng nghiên cứu của nhiệt độ ủ, thời gian xử lý, nồng độ enzyme pectinase - Tối ưu hóa các thông số của nhiệt độ ủ, thời gian xử lý, nồng độ enzyme pectinase trong quá trình làm trong dịch nho  So sánh chất lượng cảm quan của dịch nho ép giữa các phương pháp làm trong khác nhau 3 CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung về nho Nho là nguyên liệu thô quan trọng để làm rượu và dịch quả vì thế khi hiểu rõ tính chất vật lý và thành phần hóa học sẽ cải thiện tốt hơn chất lượng sản phẩm. Hình 1.1 Nho Phan Rang Nguồn: http://vi.wikipedia.org 1.1.1 Hình dạng, cấu tạo Nho là loại quả mọng, mọc thành chùm trên các cây dạng dây leo thân gỗ, sinh trưởng lớn hơn 2 năm và rụng lá theo mùa. . Nho khi chín có thể được sử dụng trực tiếp hoặc dùng làm mứt, nước ép, thạch, dấm, rượu, chiết xuất dịch từ hạt, nho khô, mật đường và chiết xuất dầu từ hạt. Nho thường được sử dụng nhiều trong sản phẩm có chứa nhiều đường. Nó có hình dạng cầu và elips đặc trưng. Các phần chính trong quả nho là vỏ, thịt và hạt. Vỏ nho Nho có lớp vỏ mỏng được xem như là lớp vỏ ngoài bao xung quanh trái, gồm có 6-10 lớp tế bào, nó được bao phủ bởi láp sáp gọi là cutin. Không giống như các loại thực vật khác, cấu trúc của vỏ nho rất ít các lỗ khí. Vì thế hàm lượng nước muốn thoát ra phải qua lớp sáp cutin và thường thì tốc độ thoát hơi nước rất chậm. Dưới lớp vỏ mỏng bên ngoài thì nho còn một lớp mỏng gọi là lớp dưới da gồm các tế bào hình dạng phẳng. Những tế bào này có xu hướng tạo ra hợp chất 4 phenol nồng độ cao khi nho chín, đây cũng là hợp chất ảnh hưởng tới mùi, vị, màu sắc của nho đồng thời các yếu tố cảm quan của sản phẩm từ nho như nước ép, rượu vang. Thành phần chính của lớp vỏ: yếu tố tạo màu, tannin, hợp chất thơm, kiềm và các chất khoáng. Thịt quả Tế bào chủ yếu trong thịt quả thường có kích thước lớn và hình cầu khác so với tế bào ở vỏ. Những tế bào này thưòng có kích thước không bào lớn, nơi này sẽ bị thay thế bởi các hợp chất đường, acid, hợp chất phenol khi nho chín. Những tế bào thịt quả phân chia rất nhanh sau ba tuần nho ra hoa, và tỉ lệ phân chia còn phụ thuộc vào yếu tố môi trường. Sau giai đoạn phân chia thì các tế bào hoạt động chậm lại, và thường có xu hướng tổng hợp để tăng kích thước. Kích thước thịt quả thường được quyết định bởi số lượng và kích thước của các tế bào bên trong. Tế bào thịt quả chứa nhiều khoảng không bào lớn bên trong có dịch hoặc chất dinh dưỡng. Khi nho bị dập, những tế bào trong thịt quả thường bị phá vỡ và làm thoát dịch ra ngoài. Hạt nho Hạt nho thường có lớp vỏ bao ngoài, nội nhũ, phôi, thường khi mới phát triển, nội nhũ sẽ là nguồn dinh dưỡng để nuôi phôi của hạt. Kích thước của nho cũng bị ảnh hưởng bởi số hạt có bên trong nó. Vỏ hạt cũng chứa hàm lượng tannin cao, cũng như hợp chất phenol. Tuy nhiên hợp chất phenol này giảm dần khi nho chín và phenol thì thường tạo vị đắng chát nếu sử dụng hạt nho. [...]... các đám vẩn đục to hơn 21 Enzyme được sử dụng nhiều trong suốt quá trình làm rượu vang và nước giải khát từ nho như: - Làm dập và chín nho - Làm lắng và làm trong dịch nước nho trước khi làm rượu - Sử dụng đối với dịch nho ở cuối quá trình lên men Enzyme được bổ sung vào bằng nhiều phương pháp khác nhau Một số phương pháp thực tế như: - Phun dịch enzyme lên nho - Đưa dịch enzyme vào hệ thống bơm trực... loại dịch quả mong muốn 1.2.2.2.1 Nước quả trong Trong trường hợp sản xuất nước quả trong, enzyme được thêm vào nhằm tăng lượng dịch thu được trong quá trình ép và làm trong dịch bằng cách làm lắng các 17 yếu tố gây đục Mục tiêu là thu được tối đa dịch quả và dịch quả không bị đục sau đó Một số sản phẩm ứng dụng enzyme pectinase a Nước táo Nước táo được sản xuất theo cách tự nhiên, không lọc, không làm. .. pectinase thủy phân pectin sẽ làm cho dịch ép nho trong 2.2.1 Quy trình Nho Ép dịch Ly tâm Làm trong Đo độ đục Đánh giá Hình 2.1 Quy trình thí nghiệm 30 Thuyết minh Nho sau khi được sơ chế sẽ đem đi tiến hành thí nghiệm Dùng máy ép Phillips ép nho lấy dịch, sau đó ly tâm với vận tốc 3500 vòng/phút trong thời gian 15 phút để tách các cặn lớn Sau đó tách dịch lọc với cặn riêng, đem dịch lọc đi tiến hành theo... nhiều dịch hơn, bên cạnh đó enzyme cũng được sử dụng nhằm tạo kết tủa các chất lơ lửng, và hỗ trợ cho quá trình lắng cặn hoặc ly tâm Xử lý bằng enzyme với pectinase diễn ra từ 15 phút cho đến 2h tùy vào loại dịch ép và nồng độ của enzyme, thời gian, nhiệt độ [38] Trong suốt quá trình ủ, enzyme pectinase sẽ cắt các mạch của pectin hòa tan trong trong thịt quả vì pectin này có thể làm giảm chất lượng dịch. .. sự hoạt động của enzyme, thực tế là cồn chỉ ảnh hưởng tới βglucanase sử dụng cho việc giải phóng hương thơm 22 Nho Làm dập Nho Pectinase Làm dập Hemicellulase Ép dịch Làm trong Lên men Pectinas e Lên men Ủ chín Ép dịch Làm trong Pectinase Ủ chín Β-glucanases Lọc dịch Lọc dịch Rượu vang trắng Rượu vang màu Hình 1.3 Quy trình sản xuất rượu vang [25] Tăng vốn hiểu biết về ảnh hưởng của enzyme đối với polysaccharide... ép [25] Làm trong dịch: Sự làm trong dịch quả bằng enzyme bị ảnh hưởng bởi các yếu tố nhiệt độ, thời gian ủ, nồng độ enzyme Dịch quả với pH thấp sẽ làm trong dễ dàng hơn là làm với pH cao cũng như nhiệt độ càng tăng thì hiệu quả cao hơn, miễn là xử lý enzyme trong khoảng nhiệt độ 40-60oC [38] Nhìn chung thì thời gian xử lý sẽ nghịch đảo với nồng độ enzyme trong khoảng nhiệt độ 5-50oC [36] 19 Nếu dịch. .. bị oxi hóa bởi các enzyme polyphenol oxidase có sẵn trong quả Vì polyphenol là một chất kìm hãm enzyme pectinase nên có thể bổ sung enzyme polyphenol oxidase vào hoặc thêm chất polyvinyl pyrolidone (PVP) giúp oxi hóa hợp chất phenol từ đó tạo điều kiện cho sự hoạt động của enzyme pectinase [20] Enzyme pectinase được sử dụng trong quá trình ép dịch táo nhằm tạo điều kiện cho quá trình được thực hiện... dịch ép Thứ nhất, những phân tử pectin có tính nhớt nằm trong dịch quả nên gây khó khăn trong quá trình ép dịch từ 18 thịt quả Thứ hai là pectin làm bít các đường thoát dịch ép từ trong thịt quả ra ngoài nên tỉ lệ dịch ép không cao[36] Bên cạnh đó nếu thịt quả không bị nghiền nhiều thì hiệu suất ép cũng không cao Xử lý enzyme sẽ đạt hiệu quả cao với táo chín và được bảo quản lạnh [60] Hình 1.2 Quy trình. .. men Trong suốt quá trình lên men, nấm men sẽ chuyển hóa đường thành rượu và CO2 Hàm lượng alcohol sản sinh ra có liên quan tới hàm lượng đường ban đầu trong dịch ép, vì thế để khống chế hàm lượng alcohol trong dịch thì nên khống chế hàm lượng đường ban đầu Có thể tham khảo thêm công thức giữa lượng đường và alcohol trong rượu: o Brix x 0,55 = % alcohol trong rượu Hàm lượng đường trong dịch nho ép thường... trực tiếp ở công đoạn nén - Thêm dịch enzyme vào tank trước khi làm trong Vì có nhiều đặc điểm riêng biệt nên enzyme giải phóng các phân tử đóng vai trò quan trọng trong cảm quan (màu sắc, mùi vị, cấu trúc) hay phá vỡ phân tử của các chất mà làm giảm hiệu quả quá trình xử lý kỹ thuật như nén, làm trong, lọc Xử lý tốt quá trình lên men và sử dụng enzyme hiệu quả sẽ làm giảm sự có mặt của cinnamyl esterase . và thời gian trong quá trình làm trong dịch nho ép bằng enzyme pectinase 38 Bảng 3.3: Số liệu tương ứng giữa nồng độ và độ đục trong quá trình làm trong dịch nho ép bằng enzyme pectinase 40 . độ enzyme đối với quá trình làm trong dịch nho bằng enzyme pectinase 31 Hình 2.5 Đánh giá cảm quan đối với dịch ép làm trong bằng phương pháp lọc 34 Hình 2.6 Đánh giá cảm quan đối với dịch. đến quá trình làm trong dịch nho sử dụng enzyme pectinase 36 3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đối với quá trình làm trong 36 3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ủ trong quá trình làm