Luận văn thạc sĩ Công nghệ thực phẩm: Nghiên cứu thu nhận bột Cellulose từ lá dứa (Ananas comosus)

Nghiên cứu đã khảo sát để có được các điều kiện thủy phântốt nhất của các enzyme này, đồng thời cũng đã xây dựng quy trình thu nhận bộtcellulose từ lá dứa, sản phẩm thu được có hàm lượng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS DONG THỊ ANH DAOCán bộ chấm nhận xét 1: TS TON NU MINH NGUYETCán bộ chấm nhận xét 2: TS LÊ THỊ HỎNG ÁNH

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường đại học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCMngày tháng năm 2014

Thành phan hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:1.

a FF mm

PGS.TS LE THI THU HUONGTS TON NỮ MINH NGUYETTS LE THI HONG ANHTS LAI QUOC DATTS VO DINH LE TAM

Xác nhận của chủ tịch hội đồng đánh gia LV và trưởng khoa quan lý

chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa ( neu có ).

CHỦ TỊCH HỘI DONG TRƯỞNG KHOA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨHọ tên học viên: PHAN NGUYÊN NGOC ĐỨC MSHV: 12144488 Ngày, tháng, năm sinh: 11/03/1988 <<<<<<<<<<2 Nơi sinh: LONG ANChuyên ngành: Công Nghệ Thực Pham và đồ uống Mã số : 605402 I TÊN ĐÈ TÀI: Nghiên cứu thu nhận bột Cellulose từ lá dứa (Ananas comosus) TI NHIỆM VU VÀ NỘI DUNGS 2-52 S555 22t EtErrerrerrred- Đề xuất quy trình thu nhận bột Cellulose từ lá dứa

- Khảo sát và tối ưu hóa quá trình thủy phân lá dứa bằng enzyme pectinase- Khảo sát điều kiện thủy phân lá dứa băng enzyme amylase

- Khảo sát quá trình thủy phân lá dứa băng cách kết hợp 2 enzyme: pectinase vàamylase

- Khảo sát quá trình tây trăng bã lá dứa sau khi thủy phânIll NGÀY GIAO NHIEM VU : Tháng 7/2014

IV NGAY HOAN THANH NHIEM VU: Thang 01/2015V CAN BO HUONG DAN : PGS.TS DONG THI ANH ĐÀO -. ce:

Tp HCM, ngày thang năm 2015.

CÁN BỘ HƯỚNG DÂN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

Dé hoàn thành luận văn này, ngoài sự no lực cô găng của bản thân, tôi cònnhận được sự hướng dân, giúp đỡ chỉ bảo rât tận tình của các tập thê và cá nhân.

Nhân dip này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới toàn thé các thay, côgiáo Trường Đại học Bách Khoa Thành Phố Hỗ Chí Minh, những người đã trang bịcho tôi kiến thức cơ bản và định hướng đúng đắn trong học tập và tu dưỡng đạođức Tôi đặc biệt biết ơn cô PGS TS Đống Thị Anh Đào, người đã dành thời gianquý báu nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu đến khi hoàn thành détài.

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong phòng thí nghiệm của trườngĐại học Bách Khoa Thành Phố Hỗ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện cho tôi được thựchành và nghiên cứu tại đây.

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôitrong thời gian học tập và rèn luyện tại trường.

Tôi xin chân thành cam on!

Tp.HCM,ngay thang năm 2014

Học viên

Phan Nguyễn Ngọc Đức

Lá dứa là phụ phẩm của quá trình chế biến và thu hoạch dứa Tuy nhiên, hiện nayviệc tận dụng nguồn phụ liệu này ở Việt nam còn rất hạn chế, chủ yếu dùng làmthức ăn gia súc, ứng dụng cho các lĩnh vực khác còn ít và không đáng kế Cho nênviệc khai thác tiềm năng của cây dứa chưa cao Trong nghiên cứu này, lá dứa tươiđược xay nhuyễn và được xử lý băng enzyme pectinase (nồng độ enzyme 0.45%v/w, thời gian thủy phân 179.76 phút, pH 5.06, nhiệt độ thủy phân 48.5°C), amylase(nồng độ enzyme 0.55% v/w, thời gian thủy phân 120 phút, pHó, nhiệt độ thủy phân85°C), và tay trang băng HO; (nồng độ HO, 6% v/v, thời gian tây trắng 120 phút)để thu nhận cellulose Nghiên cứu đã khảo sát để có được các điều kiện thủy phântốt nhất của các enzyme này, đồng thời cũng đã xây dựng quy trình thu nhận bộtcellulose từ lá dứa, sản phẩm thu được có hàm lượng chất xơ đạt 89.3% và màu sắccam quan tot.

ABSTRACTPineapple leaves is a by-product of pineapples processing and harvesting However,the utilization of this material is still limited in Vietnam They are used mainly asfeed for cattle Their applications in other areas are still few and insignificant aswell So, the potential exploitation of pineapple is not high In this study, the freshpineapple leaves were milled and treated with pectinase enzyme (enzyme content0.45 % viw, hydrolysis time: 179.76 min, pH 5.06, hydrolysis temperature 48.5°C),amylase (enzyme content: 0.55 % v/w, hydrolysis time: 120 min, pH6, hydrolysis

temperature 85°C), and bleached with HO; (HO, content 6% v/v, bleaching time:

120 min) to obtain cellulose The study surveyed the best hydrolysis conditions forthese enzymes A process to collect cellulose (firber) powder from pineapple leaf

LOI CAM 090 TOM TAT 0 iiMUC LUC lilDANH MỤC CAC BẢNG G1 111191 11 51110151111 111111211 1H11 ixDANH MỤC CAC HINH Gv 519191 1E 511111 1 1E 11111511 11g12 re xiDANH MỤC CÁC CHU VIET TAT wuc.cecccccccsessecececesessssscsceccsevevscscecsevevarsceceeaeecs xiiiMO DAU ieeccccsccccsssscscscscsscscsescscsscscscscssscsescsssssscscscsvsvssesesesssesesscsesssssessesessssseseseeseess XIVCHUONG 1: TONG QUAN TAI LLIỆU G2 + 6E EE+E#EE2EEeEeEeEeE+EEEEexei |1.1 TỐng quan V6 đỨa ¿+ + 5% SE+SSE E93 E231 121911212111 21 2111711111111 lLL.D Phân lOạI - - << + 99000109 l1.1.2 Nguồn gốc và phân bỐ ¿- + 22 SE +E+EEE£E£EEEEEEEEEEEEEEEErkrrrrrrrrree l1.1.3 Đặc điểm thực vật hỌC - s11 121v 111281 E1 gn ggvggeree 21.1.4 Thành phan hóa học của quả dứa và lá dứa - + + s+s+cscscs+¿ 31.1.5 Tình hình phát triển dita ở Việt Nam - ¿555 2 s+x+ecezrsrered 41.2 Enzyme D€CfITIAS€ -G G2 ọọ ọ ọ re 51.2.1 Phân loại và co chế tác động - - + 2+ +E+E+EEEEE2E£EEEEEErErErrrrrrees 51.2.2 Ung dụng của pectinase - ¿c6 56232 E32 1231112111211 re 71.2.2.1 Ứng dụng của pectinase để nâng cao hiệu suất trích ly và chất lượngsản phẩm ¿ - - c6 SE 2193 1 1915112191121 111121211111 111 1111111101111 1 11111111 r 7

1.3 Enzyme aImyÏiS€ - - - - - «G1000 0 re 91.3.1 œ— AmylAS€ Q Ọ ọ v 9

1.3.2 Ga, 11

1.3.3 y - amylase (hay GÏucoamyÌas€) - ch 121.3.4 Vai trò của amylase trong công nghiệp thực phẩm - 13

1A Cellulose ô | 15

1.5 Các công trình và phương pháp nghiên cứu thu nhận chất xo gần đây 17

CHUONG 2: NGUYEN LIEU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

2.[ Nguyên lIỆU - - - G G0 nọ 18QLD ẽ na 18

2.1.2 Enzyme De€CITIAS€ - - - < 000 nọ nọ kh 182.1.3 Enzyme aimyÌ4S€ - - <0 nọ kh 192.2 Các thiết bi dụng cụ và hóa chat sử dụng trong quá trình - -: 192.2.1 Thiết bị dụng CỤ: - 5-6-5523 1 E2 1112111511111 1101111111 110111111 re 192.2.2 Hóa chất: vo eseeceesseesseesseesseessessceseceseessesseesseesseesseesseesseesseesseeeseenneensetsees 192.3 Nội dung va phương pháp nghién CỨU 5G Ă S11 9 re 192.3.1 Quy trình công nghệ sản xuất bột cellulose - 2 2-5552 192.3.2 Thuyết minh quy trinh ceccccccccscscsscsesscsssessescsesscsesessesesessssessssssseeeeseseees 212.3.2.1 Phân lOạI - œ1 00019900 re 21

"6.9 cành), ha ỶSỶ 21

2.3.2.5 Thủy phân ¿- - ¿2+ SE 21239 1232121121111 2111121111111 212.3.2.6 Lọc va rita bã lần Í -c-s k1 1121211 1111 11x xi 212.3.2.7 Tay trang veecccccccccccccscsssscsscscsesscsesesscsssessescsesscsescsssesssesssessssesesssseeeeess 212.3.2.8 Lọc va rita bã lần 2 - co k1 1121111 11111111111 1kg rrrki 222.3.2.0 SẤY Q.11 1111 nga 222.3.2.10 Nghiễn 6c c2 1 2321211111111 111111 1101110101111 cke 222.3.3 Sơ đồ nội dung nghiên cứu - ¿2 + 2+*+E££+E+EeEe+xeEererrererered 222.4 Bố trí thí nghiệm -¿-¿- - + 2 SESE‡E+E9EE E1 111515 1211111511111 71151111 x 6 24

2.4.1 Bồ trí thí nghiệm khảo sát quá trình thủy phân bằng chế phẩm enzymeP2900 .Ả 24

2.4.1.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ lá dứa tươi : nước đếnhiệu suất thu hOi chất Khô - - ¿6 E5 E911 Eề 318v E111 1 2113 E118 cxe 24

2.4.1.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của pH ««- 242.4.1.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng cua thời gian thủy phân 242.4.1.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của nông độ chế phẩm enzyme

2.4.2 Bồ trí thí nghiệm khảo sát quá trình thủy phân bằng chế phẩm enzyme2005 0527017 25

2.4.2.2 Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thủy phân 252.4.2.3 Thí nghiệm 8: Khảo sát ảnh hưởng của nông độ chế phẩm enzyme

2.4.3 So sánh hiệu quả thủy phan của 2 loại enzyme: pectinase và amylase 262.4.4 Tối ưu hóa các điều kiện thủy phân lá dứa của enzyme cho hiệu suất thuhồi chất khô cao nhất ở mục 2.5 Â - + 11x S9 919191 1 3 5111915811 5 18 1 3 xxx 27

2.4.5 Khảo sát quá trình thủy phân khi kết hợp cả hai enzyme pectinase và5ì) (LL sPct:tẠđđađaiadđdđiidđddđddiiiidididiẦẠẦẠẦẠẢẢ 27

2.5 Khảo sát quá trình tay trắng bã lá dứa sau thủy phân bằng H;O 272.5.1 Thí nghiệm 10: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ HO, đến quá trình taytrăng bã lá dứa sau thủy phân ¿6 5£ 2E+E+EE E239 E212 2321212111121 1 1xx cxee 27

2.5.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tây trắng đến quá trình tây trăng bã ládứa sau thủy phân - - << s00 0 0 nọ re 27

2.6 Các phương pháp phân tÍch - <1 1999900010 ng vn 282.6.1 Phương pháp hóa Ìý - - << c0 ngờ 282.6.2 Phương pháp vật LY SH ng 282.6.3 Phương pháp hóa hỌC - G100 ngờ 282.6.4 Phương pháp phân tích xác xuất thống kê và xử lý tối ưu - 28CHƯƠNG 3: KET QUA VA BAN LUẬN -cccccecrieerirrrirrrirrrirrrei 29

3.1.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát tỷ lệ Nguyên liệu : Nước đến hiệu suất thu hồi00185 277 :::1 29

3.1.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất thu hồi chấtkhô bang enzyme DeCfiTISe ¿- - ¿56 5222 2ES2 2E E9EE21239E1 2311121111211 1111 31

3.1.3 Thí nghiệm 3: Khao sát ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất thu hồichất khô bằng enzyme pectinase ¿- - 256 S2 SE 3922232322123 2111121211111 xe 32

3.1.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của nông độ enzyme đến hiệu suấtthu hồi chất khô bang enzyme pectiTiaSe ¿5-5 2522252 SE‡E+EE2E£EEEEeExrrrrerres 34

3.1.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất thu hồichất khô bằng enzyme pectinase ¿- - 256 S2 SE 3922232322123 2111121211111 xe 37

3.2 Khảo sát quá trình thủy phân lá dứa bằng enzyme amylase - 393.2.1 Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất thu hồi chấtkhô bang enzyme AMylase - ¿2 5222252 SE2E9EEEEEE9 123211121121 21 1.1111 xe, 39

3.2.2 Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất thu hồichất khô bằng enzyme amyÌaS€ ¿+ - 252 S2 SE‡E+EESE£E#EEEEEEEEEEEEEEEEEErErkrrkrrrreee 40

3.2.3 Thí nghiệm 8: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme amylase đếnhiệu suất thu hOi chất Khô - - ¿6 E5 E911 Eề 318v E111 1 2113 E118 cxe 42

3.2.4 Thí nghiệm 9: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất thu hồichất khô bằng enzyme amyÌaS€ ¿+ - 252 S2 SE‡E+EESE£E#EEEEEEEEEEEEEEEEEErErkrrkrrrreee 45

3.3 So sánh hiệu suất thu hồi chất khô giữa pectinase và amylase 473.4 Tối ưu hóa quá trình xử lý lá dứa băng chế phẩm enzyme amylase 463.5 Khảo sát quá trình thủy phân khi kết hợp cả hai enzyme pectinase và amylase

vii

3.6.1 Thí nghiệm 10: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ HO, đến quá trình taytrăng bã lá dứa sau thủy phân ¿6 5£ 2E+E+EE E239 E212 2321212111121 1 1xx cxee 60

3.6.2 Thí nghiệm 11: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tay trang đến quá trìnhtây trang bã lá dứa sau thủy phân ¿+ + 2 6 +E+SzSE+E+EEE£ESEEEEEEEErErkrkrrkrrrreee 62CHUONG 4: KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, 5 - 6 SE £EsEsesesesecee 65AL K@t LUA coe cccccccecsccecesscescscscecescsvscscececesevscacececsevavacasecsevevacacesesesavacaceevavacees 654.2 Kiến nghi c.cecccccccccccccscscsscscscscssescscscscsssscsescscsssscsescsssssscsescsssssessesssssssssessseeseess 68TAI LIEU THAM KHAO

Bảng 1.1: Thành phan hóa học của quả dứa - ¿+ + 2s 25+ +*+E££+x+xe£ezxexersceee 3Bảng 1.2: Thành phần hóa học của lá đỨa - ¿+ + + +*+++£££E+E+E+ezxerezxrrereee 4Bảng 1.3: Ứng dụng của pectinase để thu nhận một số sản phẩm từ thực vật SBảng 3.1: Ảnh hưởng tỷ lệ Nguyên liệu : Nước đến hiệu suất thu hồi chất khô 29Bang 3.2: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất thu hồi chất khô băng enzyme pectinase

Bang 3.11: Ảnh hưởng của các biến độc lập đến hiệu suất thu hồi chất khô 49Bảng 3.12: Ảnh hưởng nông độ enzyme amylase đến hiệu suất thu hồi chất khô khikết hợp với điều kiện thủy phân tối ưu của pectinase - + 2 55+ s+s+see: 58Bang 3.13: Anh hưởng của nông độ H,O, đến quá trình tay trang bã lá dita sau thủy

Hinh 1.1: Qua 00.0 1Hình 1.2: Vị trí phân cat của enzyme pectinase c.ccccccccsessesesessesesessesesessesesesseseeeeees 6Hình 1.3: Vị trí phân cat của enzyme O-aMylase c.ccccesesesessesesessesesesseseseeseseeeeees 11Hình 1.4: Công thức cau tạo của CelUlOSe ceceescssssessssssessesesesesesessesesessesseesseseeeeees 15Hình 2.1: Quy trình công nghệ sản xuất bột cellulose -. - + 5552: 20Hình 2.2: Sơ đỗ nội dung nghiên cứu ¿2-5 255252 +E+E+EE£E£EeEzxrxererererreee 23Hình 3.1: Ảnh hưởng của ty lệ Nguyên liệu - Nước đến hiệu suất thu hồi chất khô

Hình 3.7: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất thu hồi chất khô băngENZYME AMYLASE 22000ẺẺẺ8 e 42

xi

Hình 3.9: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi chất khô băng enzyme2005 0527017 46Hình 3.10: So sánh hiệu suất thu hồi chất khô của quá trình thủy phân lá dứa sửdụng pectinase và AMYLASE - G999 9900 000 ng 47Hình 3.11: Khảo sát ảnh hưởng nông độ enzyme amylase đến hiệu suất thu hồi chấtkhô khi kết hợp với điều kiện thủy phân tối ưu của pectinase - 58Hình 3.12: So sánh hiệu suất thu hồi chất khô thu được khi thủy phân sử dụng từngloại enzyme và kết hợp của pectinase và AMYLASE ¿2-52 s2s+csecxvecreceee 59Hình 3.13: Ảnh hưởng của nồng độ HạO› đến độ trắng của bã lá dứa thu được 61Hình 3.14: Ảnh hưởng của thời gian tay trăng đến độ trang của bã lá dứa thu duoc

PHopttop

TCVNHSTGdd

xiii

AspergillusBacillusHiéu suatpH tối ưuNhiệt độ tối ưuTiêu chuẩn Việt NamHiệu suất

Thời giandung dịch

Dứa là cây ăn qua nhiệt đới và là một trong các cây ăn quả có giá trị kinh tếcao tại Việt Nam Ở nước ta, dứa được trồng ở nhiều vùng, ngoài việc sử dụng đểăn tươi, dứa còn được chế biến thành các loại dé hộp làm rượu, nước ép côdac, trong đó có một lượng lớn được dùng dé xuất khẩu, là nguồn thu ngoại tệ ratđáng kể Tuy nhiên, phế liệu từ cây dứa (lá dứa) sau khi sản xuất và thu hoạch vẫnchưa có hướng sự dụng hợp lý, chủ yếu dùng cho thức ăn gia súc gây lãng phí lớncho doanh nghiệp và nông dân khi hang năm thải ra hàng trăm tan lá dứa.

Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu thu nhận bột cellulose từ lá dứa (Ananascomosus)” nhằm mục đích tận thu nguồn phế liệu dứa để chế bién thành chất xơ(cellulose) được thu dưới dạng bột — một chất mà chúng ta phải đi nhập từ nướcngoài Rõ ràng kết quả của nghiên cứu thu được sẽ góp phan đáng kế vào việc đadạng hơn các sản phẩm ché biến từ dứa, nâng cao hiệu quả kinh tế, mở ra một bướcphat triên mới cho cây dứa nói riêng và ngành cây ăn quả Việt Nam nói chung

CHUONG 1: TONG QUAN TÀI LIEU

1.1 Tổng quan về dứa [11], [12]1.1.1 Phân loại

- _ Tên khoa hoc: Ananas comosus- GIỚI: Plantae

- Bo: Poales

- Ho: Bromeliaceae- Chi: Ananas- Loai: A comosus -

Hình 1.1: Quả dứa1.1.2 Nguồn gốc và phân bố

Dứa hay còn gọi là Thơm, hoặc trái Huyền Nương Cây dứa có nguén gốc ởvùng nhiệt đới Châu Mỹ Braxin hay Paragoay thích hợp về nhiệt độ và độ âm cao,không chịu rét và sương muối Hiện nay trên thế giới, cây dứa được trồng hau hếtcác nước nhiệt đới và một số nước á nhiệt đới có mùa sông tương đối âm như đảoHawai, Dai Loan Dứa có thé trồng tới vĩ tuyến 38° bắc, trong đó các nước Châu Achiếm trên 60% sản lượng dứa cả thế giới Các nước trồng nhiều là Philippines,Thái Lan, Malaysia, Hawai, Brazil, Mexico, Cuba, Uc, Nam Phi

Ở nước ta, dứa trồng từ Bac đến Nam, diện tích trồng cả nước hiện khoảnggan 50.000 ha với sản lượng khoảng 500.000 tấn trong đó 90% là phía Nam Các tỉnhtrông dứa nhiều ở miền Nam là Kiên Giang, Tiền Giang, Cà Mau, Cần Thơ, LongAn miền Bac có Thanh Hóa, Ninh Bình, Tuyên Giang, Phú Tho mién Trung cóNghệ An, Quảng Nam, Bình Định, Năng suất quả bình quân một năm ở các tỉnhphía Bắc khoảng 40 tan, phía Nam 45 tan/ha

Các địa phương có diện tích dứa tập trung lớn nhất cả nước là Tiền Giang,Kiên Giang ở miền Nam, Thanh Hóa, Nghệ An ở Bắc Trung bộ, Ninh Bình ở miễnBắc, Quảng Nam ở duyên hải Nam Trung bộ Trong đó, năm 2008, sản lượng dứacủa Kiên Giang có xu hướng giảm, mặc dù diện tích trông dứa đang tăng, ở mức độ

nhẹ Do đó, theo Bộ NN&PTNT, năm 2008, Tiền Giang vượt lên là tinh có sảnlượng dứa lớn nhất trong cả nước (121 nghìn tấn dứa tươi), sau đó đến Kiên Giang(75 nghìn tan dứa tươi), Ninh Bình (50.700 tan dứa tươi) và Nghệ An (39000 tan).Trong thời gian qua, dứa là một trong 3 loại cây ăn quả chủ đạo được khuyến khíchđầu tư phát triển nhằm phục vụ xuất khẩu Chính vì vậy mà diện tích gieo trồngluôn được mở rộng, mức độ đầu tư tăng năng suất cây trồng cũng được quan tâm rõrệt.

1.1.3 Đặc điểm thực vật học

Dứa là một loại cây thảo lâu năm: sau khi thu hoạch quả các mam nách ởthân tiếp tục phát triển và hình thành một cây mới giống như cây trước, cũng chomột quả; quả thứ hai thường bé hơn quả trước Các mầm nách của cây con lại chophát triển và cho một qua thứ ba Cây dứa trưởng thành cao 1,0 - 1,2 m, tán cây xoèrộng Rễ thường là bất định và mọc ngang mặt đất

Rễ: dứa thuộc loại ăn nông, phan lớn do nhân giống bang chồi (nhân giốngvô tính) nên mọc từ thân ra, nhỏ và phân nhiều nhánh Ở tầng đất dày rễ có thể ănsâu 0,9 m Nhưng bộ rễ dứa thường tập trung ở tang đất 10 - 26 cm và phát triểnrộng đến 1 m

Thân: cây dứa trưởng thành dài 20 - 30 cm, đường kính 3 — 7 cm, trọnglượng 200 — 400 g Ở trung tâm thân là một mô rỗng, mềm, chứa các chất dinhdưỡng chứa nhiều tinh bột ở giữa, nối tiếp là một lớp bó mạch có nhiều xơ, và ngoàicùng được bao bọc bởi một lớp biểu bì và gốc lá

Lá: mọc trên thân cây theo hình xoăn ốc Lá thường day, không có cuống,hẹp ngang và dài Mặt lá và lung lá thường có một lớp phan trăng hoặc một lớp sápcó tác dụng làm giảm độ bốc hơi nước cho lá Hình dạng lá không có gai, trừ mộtvải cai gai ở ngọn, màu xanh thâm với dém nâu đỏ, lá dài từ 80 — 100 cm, rộng 5 —8 cm, khi trưởng thành có khoảng 60 - 80 lá.

Hoa, quả, hạt: Dứa trung bình có 150 hoa ,với lá bắc dưới hoa gồm có 3 lá

hoa có những vảy Trong một năm dứa ra hoa nhiều vụ thường vảo tháng 2 — tháng3 và thu hoạch quả vào tháng 6 — tháng 7.

1.1.4 Thành phần hóa học của quả dứa và lá dứa

Quả dứa là một nguồn vitamin và khoáng chất phong phú Một quả dứa chíncó thể cung cấp 16,2% nhu câu về vitamin C Một số thành phân dinh dưỡng nhưtinh bột, đường tổng, đường khử, protein, vitamin C, chất xơ có mặt trong nước quảvà lá dứa.

Bang 1.1: Một số thành phan hóa học của quả dứa [1], [17]

Thành phân Hàm lượngCacbohydrat (g) 12,63Duong (g) 926Chat xo thuc pham (g) 14Chat béo (g) 0,12Protein (g) 0.54Vitamin BI (mg) 0.079Vitamin B2 (mg) 0.031Vitamin B3 (mg) 0.489Vitamin B5 (mg) 0,205Vitamin B6 (mg) 0,110Acid folic (ug) 15Vitamin C (mg) 36,2Canxi (mg) 13Sat (mg) 0,28Magie (mg) 12Phospho (mg) 8Kali (mg) 115Kém (mg) 0,10

Bảng 1.2: Thành phân hóa học của lá dứa

Thành phân Hàm lượngĐộ am (%) 83.35Hàm lượng tinh bột (g/100g) lHàm lượng xơ thô (g/100g) 6,1Ham luong protein (g/100g) ]

1.1.5 Tình hình phát triển dứa ở Việt Nam

Quả dứa được coi là một trong những cây ăn quả nhiệt đới hàng đâu, loại quả“vua”, rất được ưa chuộng ở các nước phương Tây Quả dứa có mùi thơm mạnh,chứa nhiều đường lượng calo khá cao, giàu chất khoáng, nhất là Kali, có đủ cácloại vitamin cần thiết như A, Bị, Bo, PP, C đặc biệt trong cây và quả dứa có chấtBromelin là một loại men thủy phân protein (giống như chất Papain ở đủ đủ), có thểchữa được các bệnh rối loạn tiêu hóa, ức chế phù nề và tụ huyết, làm vết thươngmau thành sẹo Trong công nghiệp, chất Bromelin dùng làm mém thịt dé chế biếnthực phẩm, nước chấm Ngoài ăn tươi, quả dứa chế biến thành dứa hộp và nướcdứa, là những mặt hàng xuất khẩu lớn Xác bã quả dứa sau khi chế biến dùng làmthức ăn gia súc va phân bón Thân lá dứa làm bột giấy

- Giống: Ở Việt Nam hiện biết có trông 4 giống sau:+ Dua ta (Ananas comosus spanish hay Ananas comosus sousvar red spanish) làcây chịu bóng tốt, có thé trồng ở dưới tán cây khác Qua to nhưng vi ít ngọt

+ Dua mat (Ananas comosus sousvar Singapor spanish) có quả to, thơm,ngon, trong nhiều ở Nghệ An

+ Dua tây hay dứa hoa (Ananas comosus queen) được nhập nội từ 1931,trồng nhiều ở các đôi vùng trung du Quả bé nhưng thơm, ngọt

- Mùa vụ

Trong năm cây dứa ra hoa nhiêu vụ O miên Bac vụ chính ra hoa tháng 2-3,

thu hoạch tháng 6-7, vụ trái ra hoa tháng 6-8, thu hoạch tháng 10-12 Ở miền Nam,dứa có thé ra hoa quanh năm, song thường tập trung vào thang 4-5 và tháng 9-10.Từ khi ra hoa đến thu hoạch trung bình khoảng 4-5 tháng

1.2 Enzyme pectinase1.2.1 Phân loại và cơ chế tac động

-Theo Kashyap va cộng sự (2001), enzyme pectinase được phân thành ba loạichính:

Y Pectinesterase (PE): nhóm enzyme thủy phân liên kết ester của pectinhình thành acid pectic, làm thay đổi mức độ ester hóa của pectin

Y Depolymerizing enzymes: nhóm enzyme depolymer hóa mach pectin,

gôm enzyme thủy phân liên kết glycoside va enzyme phân cắt liên kếtglycoside

Y Protopectinase: nhóm enzyme thủy phân protopectin.

- Theo Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự ( 2011), hệ pectinase được chia làm 4 nhóm:

v Pectinesterase (EC.3.1.1.11): enzyme này xúc tác phản ứng thủy phân

ester trong phân tử pectin, làm giảm mức độ ester hóa cua co chat vàgiải phóng ra methanol.

* Nhóm emzyme thủy phân liên kết ø-1 4 glycoside bao gồm:

Polygalacturonic (PG): tác dụng lên các phân tử acid pectic hayacid pectinic, xúc tác thủy phân các liên kết a-1,4 glycoside ởcác vị trí giữa mạch (Endo PG) hay từ đầu không khử của phântử cơ chất (Exo PG)

Polymethylgalacturonases (PMG): tac dụng lên pectin, xúc tacthủy phân các liên kết a-1,4 glycoside ở các vị trí giữa mach(Endo PMG) hay từ đầu không khử của phân tử pectin (ExoPMG).

* Nhóm pectin transeliminase: enzyme xúc tác phản ứng phân cắt liênkết ơ-1 4 glycoside và không có sự tham gia của phân tử nước Tươngtự như nhóm enzyme thủy phân liên kết a-1,4 glycoside, nhómenzyme này cũng được chia thành 2 loại:

= Polygalacturonatelyase (PGL): xúc tác trên cơ chất là acidpectic hay acid pectinic, phân cat liên kết a-1,4 glycoside ở cácvị trí giữa mạch ( Endo PGL) hay từ đầu không khử của phântử cơ chất (Exo PGL)

= Polymethylgalacturonatelyse (PMGL): xúc tác trên cơ chất làpectin, phân cat liên kết ở các vị trí giữa mach (Endo PMGL)hay từ dau không khử của phân tir pectin (Exo PMGL)

v Ngoài ra, hệ pectinase còn có những enzyme thủy phân hoặc phân cắtliên kết a-1,4 glycoside trong các oligo-D-galacturonate

COOR OH COOR | OH

oO O— —> —o Oo OHOH OH OH OH

1.2.2 Ứng dụng của pectinase

Enzyme pectinase được sử dụng phố biến trong nhiều ngành công nghiệpkhác nhau như dệt may, giấy, trích ly dau, cà phê, trà, xử lý nước thải côngnghiệp trong lĩnh vực thực phẩm, enzyme pectinase thường được sử dụng đểnâng cao hiệu suất trích ly, cải thiện chất lượng sản phẩm hoặc trích ly và thu nhậnmột số hợp chất từ thực vật [6] [8] [9] [13] [36]

1.2.2.1 Ứng dụng của pectinase để nâng cao hiệu suất trích ly và chất lượngsản phẩm

Trần Thị Định và cộng sự ( 2012) đã sử dụng chế phẩm pectinex Ultra SP-L( hoạt độ 26,000 PG/ml) nhăm tăng hiệu quả thu hồi dịch bưởi trong việc nghiêncứu quy trình chế biến đồ uống từ bưởi và lô hội Kết quả cho thấy với nồng độenzyme là 0.03% so với khối lượng dịch quả, nhiệt độ xử lý 40°C, trong 60 phút cóhiệu suất thu hồi lớn nhất (82.9%) so với điều kiện trích ly bình thường là 66.67%

Một nghiên cứu khác của Ngô Xuân Mạnh và cộng sự (2005) đã kết hợp cácchế phẩm enzyme pectinex là Pectinex Ultra SP-L va Pectinex 3XL để nâng caohiệu suất trích ly và chất lượng nước quả dứa tự nhiên Kết quả cho thay sử dụngPectinex Ultra SP-L lam tăng hiệu suất trích ly dịch dứa lên 91,4% so với dịchkhông sử dung enzyme là 71,5% tăng 19,9% Còn Pectinex 3XL được sủ dụng đểcải thiện độ trong của sản phẩm, độ quang tăng từ 13,5% đến 84,3%

Nghiên cứu của Nguyễn Khắc Trung và cộng sự (2010) cũng có sự kết hợpgiữa enzyme pectinase và gluco-oxidase nham nâng cao hiệu suất thu hồi và chatlượng sản phẩm trong quy trình chế bién nước thanh long Kết quả cho thấy hiệusuất thu hồi dịch quả tăng 16-17% so với mẫu không sử dụng chế phẩm enzyme

D.R.Kashyap và cộng sự (2001) đã có bai tong hợp về ứng dụng củapectinase trong việc nâng cao hiệu suất thu hồi cũng như là cải thiện chất lượng sảnphẩm

Bang 1.3: Ung dung cua pectinase dé thu nhận một số sản phẩm từ thực vậtSản phâm Nguôn nguyên liệu Enzyme sử dụng Tác giả

Dầu Olive Pectinase West, 1996` DeMaria, L vàDau Hat nho Cellulase, protease

cong su (2007)` Ethel E Perez vaDau Hoa hướng dương Pectinase

cộng sự (2013)Pectinase và Wilkins và cộngĐường Bưởi tây

cellulase sự (2005)Hạt cam, khoai Pectinase và

Carotenoid , Inci Cinar (2005)

lang, ca rot cellulase

cellulose va cOng su

Sheetal M.Pectinase va

Lycopene Ca chua Choudhari va

cellulase

cong su (2007)Jan OszmianskiHop chat phenolic Ba tao Pectinase và cộng sự

(2011)1.2.2.2 Một số ứng dụng khác của pectinase

Khử keo trong sản xuất sợi libe (sợi vỏ) từ thực vật: sợi libe là một loại sợimềm, nam ngoài xylem (chất gỗ) chứa gum va gum phải được loại bỏ trước khi sửdụng sợi cho dêt may Sử dụng phương pháp hóa học để loại kheo sẽ gây ô nhiễm,độc hại và không phân hủy được Vì vậy, phương pháp hóa học đã được thay thếbăng phương pháp sinh học là sử dụng pectinase kết hợp với xylanase nhằm tạo lợiích vê kinh tê, thân thiện với môi trường và giải quyét được các van đề trên.

Xử lý nước thải: các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm từ rau sẽ thảipectin vào nước thải Việc tiền xử lý nước thải đó bang các enzyme pectinolyticnhằm mục đích loại bỏ pectin va dé xtr ly hon so với bùn hoạt tính

Lên men cà phê và trà: sử dụng pectinase sẽ thúc đây quá trình lên men tràvà phá hủy bọt băng cách phá hủy pectin Phương pháp nảy còn được sử dụng choquá trình lên men cả phê để loại bỏ lớp nhây của hạt cà phê

Thức ăn gia súc: xử lý thức ăn gia súc với pectinase nhăm giảm độ nhớt vàgiải phóng các chất dinh dưỡng

Tóm lại: Enzyme pectinase được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực Đối vớingành công nghiệp thực phẩm enzyme pectinase được sử dụng với mục đích chủyếu là làm tăng hiệu suất thu hồi chất khô, giảm độ đục, cải thiện độ trong và tríchly thu nhân một số hợp chất mà hau hết là hợp chất sinh học

1.3 Enzyme amylase1.3.1 a — Amylase

a-amylase (endo-l,‡-œ-D-glucan glucohydrolase, EC 3.2.1.1) hay con cótên gọi khác là glycogenase; endoamylase; Taka-amylase A; 1I,l-a-D-glucanglucanohydrolase, là enzyme ngoại bào thủy phân liên kết 1,4-a-D-glucoside củaphân tử amylose một cách ngẫu nhiên Đây là những endo-enzyme phân cắt bêntrong mạch tinh bột Các a-amylase được phân loại theo hoạt động và tính chất củatừng loại enzyme Nếu enzyme a-amylase khi thủy phân tinh bột tạo sản phẩm là

các đường tự do được xêp vào nhóm “đường hóa”; còn nêu ơ-amylase khi thủyphân tinh bột không tạo ra các đường đơn được xếp vào nhóm “dịch hóa”.

amylase có thê thu nhận từ vi khuân, nam men va nam moc Tuy nhiên amylase từ vi khuân vân được sử dụng nhiêu hơn so với a-amylase từ nam moc domột sô đặc diém ưu việt của nó.

a-ø-amylase vi khuan — Nhóm Bacillus là nhóm vi sinh vật quan trọng nhấtđược sử dụng dé sản xuất amylase trong công nghiệp bằng phương pháp nuôi caybể mặt và nuôi cay bề sâu Đã có nhiều nghiên cứu dé cập đến sản xuất ơ-amylasebên nhiệt từ các chủng B amyloliquefaciens và B licheniformis; enzyme thu được

từ các chủng này có khả năng chịu được nhiệt độ cao 105°C Phương pháp SSF

(Solid State Fermentation — lên men trên môi trường răn hay bán rắn) được sử dụngnhư một công cụ hữu hiệu để đạt hiệu suất kinh tế cao trong sản xuất amylase.Trong canh trường của vi khuẩn thường chỉ tạo thành ơ-amylase, trong phân tửamylase có chứa nhiều canxi và khi có mặt ion Zn”” thì phân tử ở dang dimer pHtối ưu của a-amylase vi khuẩn là 5 9-6,1

ơ-Amylase từ nắm mốc — Nhóm nam mốc Aspergillus được coi là những visinh vật chủ yếu trong sản xuất các enzyme ngoại bào Trong đó A oryzae là chủngnắm mốc quan trọng để sản xuất amylase, œ-amylase của chủng nam mốc này cóphân tử lượng khoảng 45.000, là một metaloenzyme Hoạt động của nó liên quanmật thiết với sự có mặt ion canxi trong phân tử vì canxi giúp duy trì hình thể hoạtđộng của enzyme Chủng nắm mốc A oryzae sinh tổng hợp 3 loại amylase: Takaamylase (TAA), glucoamylase (GA), va a-glucosidase (AGL), được mã hóa bởi cácgen tương ứng là amyB, glaA và agdA Các enzyme này được tạo ra bang cảm ứngvới tỉnh bột và các oligosaccharide như maltose, maltotriose, và isomaltose.Hiệu suất sinh tong hop enzyme amylase có thé tăng lên nhờ thay đổi điều kiện nuôivà thành phan dinh dưỡng của môi trường Phương pháp SSF cũng thường được sửdụng để sản xuất amylase từ nắm mốc Ngoài ra người ta cũng sử dụng phươngpháp lên men chìm dé nuôi cây bê sâu các chung nam moc sinh tông hợp amylase.

Bên cạnh một sô chủng truyền thông, ơ-amylase còn được san xuât từ một sô chungnam moc bên nhiệt Thermomyces lanuginose, Pycnoporus sanguineus.

CH,OH CH,OH CH,OH

À H TT H H O H

H HOH H

OH H OH H OH H

x oO 0 OHH | OH H OH H OH

Branch œ(1——>4)

point linkage

Hình 1.3: Vị trí phân cắt của enzyme ơ-amylasePhan lớn các enzyme thủy phân tinh bột đều thuộc họ ø-amylase Cau trúc cơbản của a-amylase gồm 3 tiểu đơn vị A là tiêu don vị lõi có cầu trúc đặc trưng helix(a/B)8-barrel, được nối với tiểu đơn vị C (C-terminal) có cau trúc 8 đoạn B-sheetsong song Tiểu đơn vi B gồm 2 đoạn B-sheet được lồng vào giữa đoạn B-sheet thứ3 và a-helix thứ 3 của tiểu đơn vi A Tiểu đơn vị B quyết định độ bền hoạt tínhenzyme và liên kêt enzyme-cơ chat.

a-amylase từ nam men — So với ơ-amylase từ nầm môc và vi khuân thì cácnghiên cứu về a-amylase từ nam men còn rat ít Tuy nhiên, a-Amylase bên nhiệt vàcó khả năng thủy phân hạt tinh bột sông từ nam men Crytococcus sp đã được thunhận và tinh sạch.

1.3.2 B - amylase

B-amylase (a-1,4-glucan maltohydrolase, EC 3.2.1.2) các tên gọi khácsaccharogen amylase; glycogenase; 1,4-a-D-glucan maltohydrolase, là một exo-enzyme thủy phân từ đầu không khử của mach amylose, amylopectin va glycogen,chúng cắt lần lượt các liên kết glucoside tạo ra maltose (dạng B-anomeric) Do

11

enzyme này không thủy phân được liên kết a-1,6-glucoside ở amylopectin nên kếtquả thủy phân cuối cùng thường gồm 50-60% maltose dạng B-anomeric và dextringiới hạn (B-limit dextrin) Nhìn chung B-amylase từ vi sinh vật có độ bên nhiệt caohơn so với B-amylase có nguồn sốc từ thực vật Một số vi sinh vật có khả năng sinhtong hợp B-amylase như Bacillus sp., Pseudomonas sp (hiéu khí) và Clostridiumsp (ky khí); Streptomyces sp., nam mộc Rhizopus sp Tuy nhiên các nghiên cứu vềsản xuất B-amylase không nhiều Maltose là sản phẩm chính của quá trình thủyphân.

1.3.3 y - amylase (hay Glucoamylase) [7], [12].

Glucoamylase (a-14-glucan glucohydrolase EC 3.2.1.3) các tên gọi khác

Glucan 1,4-a-glucosidase; amyloglucosidase; Exo-1,4-a-glucosidase;

glucoamylase; lysosomal a-glucosidase; 1,4-a-D-glucan glucohydrolase, là enzymethủy phân liên kết a-1,4 và a-1,6 glucoside từ dau không khử của mach tinh bột taora đường glucose Glucoamylase có thể nhận được từ nhiều nguồn như thực vật,động vật và vi sinh vật Tuy nhiên enzyme vi sinh vật vẫn được sử dụng chủ yếutrong công nghiệp Nam mốc Aspergillus là chủng chính được dùng dé thu nhậnglucoamylase Kỹ thuật nuôi cây gồm các phương pháp nuôi cấy bề sâu, nuôi caybê mặt trên môi trường răn hay bán răn.

Glucoamylase tinh khiết tồn tại ở hai dạng glucoamylase I và glucoamylaseII Thành phần hydrat carbon chiếm 3% với glucoamylase từ Mucor rouxianus vaPenicillium oxalum, chiém 20% đối với glucoamylase từ Asp oryzae Các thànhphan protein và hydrate carbon gắn với nhau bang liên kết glucoside giữa phân tửhydrate carbon và các acid amin như Treonine, Serin Glucoamylase bị v6 hoạtmạnh bởi ion Hg””, trong khi MnTM* và FeTM lại có khả năng hoạt hóa Hydrate carbonkhông những làm bên hoạt tính glucoamylase mà còn ảnh hưởng đến hoạt độglucoamylase một cách khá rõ rệt Khi loại bỏ thành phan hydrate carbon bởi cácchất oxy hóa, hoạt độ glucoamylase giảm ty lệ thuận với lượng hydrate carbon bị

oxy hóa Glucoamylase nói chung hoạt động trong vùng acid, pHạ„ 4,5-5,0, top

40-60°C Tuy nhiên cũng có một vài ngoại lệ Glucoamylase I và glucoamylase II là 2

isoform từ nắm mốc ưa nhiệt Humicola lanuginose có PHop là 6,0 và glucoamylaseII có thé chịu được pH tới 11,0 Glucoamylase của Corticum rolfsii có 5 isoform,giữ được hoạt tính ở pH 9,0 và có khả năng thủy phân hat tinh bột sống Khi sosánh vận tốc thủy phân cơ chất khác nhau băng glucoamylase tinh thể, người tanhận thấy các polysaccharide phân tử lớn thường được thủy phân nhanh hơn so vớicác polysaccharide phân tử nhỏ.

Ví dụ: Khi thủy phân tinh bột sẽ tạo được 15 mg glucose/mg enzyme/phút Trong khi thủy phân cơ chất maltose chỉ tạo 0,6 mg glucose/mgprotein-enzyme/phut (larovenko Resinko, 1975).

protein-Ngoài glucoamylase được phat hiện và tách chiết từ vi sinh vật,glucoamylase còn được tìm thấy ở nhiều mô động vật khác nhau như gan và cochuột (Toreces và Clavarria, 1965); ở gan, cơ tim và xương người (Hers, 1963).Trong đó glucoamylase ở người có hoạt tính cao nhất Ở cơ thé động vậtglucoamylase làm nhiệm vụ phân giải glycogen dé tạo thành glucose, nếu văng mặtenzyme này sé gây ra những rôi loạn nghiêm trọng.

Glucoamylase cũng duoc tìm thay ở nam men Saccharomyces,Endomycopsis va vi khuân Tuy nhiên hiện nay glucoamylase từ nam mộc đượcnghiên cứu nhiều nhất

1.3.4 Vai trò của amylase trong công nghiệp thực phẩm

Amylase được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là côngnghệ chế biến thực phẩm, như công nghiệp sản xuất đường, sản xuất nước giảikhát, bánh kẹo; trong lĩnh vực y dược và các ngành công nghiệp khác

Trong công nghiệp thực phẩm, amylase thủy phân tinh bột dé thu các sanphẩm có giá tri kinh tế cao như dextrin, maltodextrin, xi-r6 maltose, xI-rô glucose,hay xi-r6 giàu fructose (high fructose syrup — HFS).

13

Người ta sử dụng a-amylase trong phân tích cyclodextrin Ngoài ra, amylase và glucoamylase con được sử dụng để chuẩn bị màng chitosan (Pandey,2000).

p-Trong các công nghệ thủy giải tinh bột gan đây, dé nâng cao giá tri sử dungcủa amylase, cũng như khắc phục các hạn chế không mong muốn trong sản xuấtnhư: khó loại bỏ enzyme trong dung dịch sau phản ứng, giá thành enzyme cao,không tái sử dụng được người ta đã nghiên cứu và sử dụng enzyme cô định.Người ta cho dung dịch tính bột 35% chảy liên tục qua cột phản ứng có chứaenzyme amylase cô định, sau 22,6 ngày, ở 45°C, hoạt độ enzyme trong cột vẫn còn50% Người ta nhận thay mô hình này hầu như đã khắc phục gần như toan bộnhững nhược điêm của enzyme hòa tan và thời gian sản xuât cũng nhanh hơn.

Trong công nghệ sản xuât rượu côn, các enzyme đường hóa có vai trò đặcbiệt quan trọng Mười năm trở lại đây, chê phâm amylase của ndm moc đã hoàntoàn thay thế malt và kết quả đem lại là:

- - Để đành được hàng chục tan hạt có chất lượng cao.- Tang được hiệu suất rượu, do khả năng thủy phân sâu của phức hệ enzyme

nắm mốc.- _ Thời gian sản xuất giảm được nhiễu lần (sản xuất dùng malt cần 7 — 8 ngày,

sản xuất dùng enzyme nắm mốc chỉ vài chục giờ).- _ Giảm được diện tích sản xuất, lao động và điện năng.- _ Chế phẩm enzyme dùng trong sản xuất rượu thường ở dạng thô, không cần

phải qua tinh chế.- Nguôn enzyme thường là A awamori, A oryzae, A usamii.

Trong công nghệ sản xuất bia ở nhiều nước trên thé giới hiện nay người tathay thế 25 — 50% malt băng nguyên liệu phi malt như đại mạch chưa nay mam loạihai và loại ba, ngô đã lay hết chất béo, Trong trường hợp nảy, người ta phải dùngchế phẩm amylase để có được mức độ đường hóa cần thiết cho chất lượng bia Déđạt mục đích này, người ta dùng chế phẩm của A oryzae, khi dùng 50% nguyên liệu

phi malt thì phải cho khoảng 1% canh trường A oryzae khô và một ít acid lactic đểtạo pH cân thiết cho enzyme hoạt động.

Ở một số nước như Đan Mạch, Pháp, Nhật Bản, Mỹ, để đường hóa cácnguyên liệu phi malt người ta thường dùng chế phẩm amylase của vi khuẩn

Ngày nay, Glucoamylase cố định đã được sử dụng trong các dây chuyểncông nghệ hiện dai sản xuất bia có hàm lượng calori thấp Ở dây chuyển truyềnthống, một lượng lớn tinh bột được chuyển thành dextrin mà không được lên men ởgiai đoạn sau, do đó lượng lớn dextrin này sẽ đi vào sản phẩm Nhưng ở quy trìnhlên men hiện đại, quá trình lên men bia được tiễn hành trong bình phản ứng có chứaglucoamylase cô định cho phép thủy phân các dextrin này thành glucose, và sau đóđược lên men hoàn toàn Tính chất ưu việt hơn nữa là trong sản phẩm bia khôngchứa enzyme.

Ngoài ra glucoamylase còn được sử dụng rộng rãi ở Mỹ, phối hợp vớiglucoisomerase không tan đê sản xuât các loại si rô giàu fructose.

1.4 Cellulose (chất xơ)

Cellulose là thành phần chính của tế bào thực vật Cellulose là mộthomopolymer được cấu tạo bởi một chuỗi dài các gốc a-D-glucose thông qua liênkết a-1,4-D-glycoside, mach thang, không phân nhánh

15

Vai trò của cellulose (chất xơ)

Với ruột già: Cellulose là chất xơ không tan có thể hút nước và trươngnở Chất xơ có tác dụng chống táo bón nhờ khả năng giữ nước làm phân mềmvà tăng khối lượng phân làm kích thích nhu động ruột Ngoài ra, chất xơ ởruột già có tác dụng tăng khả năng lên men của vi khuẩn ruột già với cácpolysaccharides vì chúng là nguồn carbohydrat cần thiết cho vi khuẩn

probiotic đường ruột.

Với cholesterol máu: Chất xơ có tác dụng làm giảm cholesterol máu dolàm giảm hấp thu cholesterol vào máu nhờ tác dụng sắn với acid mật trongruột làm giảm nhũ tương hóa chất béo của thức ăn Đồng thời chất xơ làm

tăng thải acid mật nên lại kích thích tạo acid mật từ cholesterol, do đó giảm

cholesterol trong cơ thể (acid mật được tạo từ cholesterol)

Với đường máu: Chất xơ làm giảm đáp ứng đường máu sau khi ăn nhờtính nhây và thé tích phân tử lớn Chất xơ bao quanh thức ăn ở ruột làm chocác enzyme thành ruột khó tiếp xúc với thức ăn, và thức ăn không được tiêuhóa khó được hấp thu Đông thời chất xơ lưu lại trong dạ dày lâu tạo cảm giác

no lam cho ăn it di.

Với sự điêu chỉnh cân nặng: Chat xơ có tác dụng giảm cân nhờ nhữngtính chất trên: giảm hấp thu chất béo, tạo cảm giác no lâu giúp ta ít thèm ăn vàức chế men tiêu hóa giảm tốc độ tiêu hóa thức ăn Cellulose có tác dụng lausạch bé mặt tá tràng vì chúng lôi cuốn chất không thấm qua thành tá tràngbám ở bé mặt tá trang

1.5 Các công trình và phương pháp nghiên cứu thu nhận chất xơ gan

đầy

- _ Nghiên cứu thu nhận chat xo và dich từ phế liệu dứa của tác giả Lê BảoHoàng Long Tác giả sử dụng 3 loại enzyme gồm pectinase, amylase vàprotease để thủy phân thu được sản phẩm có hàm lượng chất xơ đạt 62%

(w/w)

- Bang sang chế - Fiber obtained from fruit or vegetable by-products cua nhasáng chế Teresa Marie Paeschke et al với số hiệu xuất bản phẩm: US20120135109Al cho biết quá trình thu nhận chất xơ bằng phương pháp vật lý (sóng siêu âm, ápsuất) hoặc kết hợp phương pháp vất lý với phương pháp thủy phân bằng enzymetrên các loại quả có múi.

17

2.1 Nguyên liệu

2.1.1 Lá dứa

Sử dụng lá dứa Queen được lay từ khu vực Đức Hòa - Long An được dùngtrong nghiên cứu này Lá lớn có chiều dài 50 cm, chiêu rộng 2 em, lá nhỏ có chiềudài là 30 cm, chiều rộng 2 cm Ty lệ lá lớn : lá nhỏ là 6 : 4

2.1.2 Enzyme pectinase

Chế phẩm enzyme thương mai được sử dung trong nghiên cứu là enzymePectinex Ultra SP-L dang lỏng Đây là chế phẩm có nguồn gốc từ nắm mốcAspergillus aculeatus, của công ty Novozymes (Đan Mạch) Chế phẩm pectinexUltra SP-L là một hỗn hợp nhiều enzyme với thành phan chính là polygalacturonase(PG), pectin methyl esterase (PME), ngoài ra còn có một lượng nhỏ hemicellulose.Chế phẩm này có hoạt độ xấp xi 3800 PGNU/ml, có màu nâu và mùi thơm đặc

trưng của sản phẩm lên men dạng dung dịch Hoạt độ hiện tại dùng cho thí nghiệmcủa chế phẩm là 300UI/ml, trong đó một đơn vi hoạt tính pectinase được định nghĩalà lượng pmol acid D-galacturonic được giải phóng khi sử dụng Iml enzyme trongmột phút ở nhiệt độ 45°C, pH = 5.

2.1.3 Enzyme amylase

Enzyme a-amylase: sử dung enzyme thương phẩm Termamyl-SC (hãngNovo, Đan Mạch) Đây là enzyme có hoạt tính rất mạnh, được tách chiết từ vikhuẩn Bacillus Chế phẩm này có hoạt độ xap xi 120 KNU-S/g Enzyme hoạt độngở điều kiện 85-95°C, pH 5.6 — 6.2

2.2 Các thiết bị dụng cụ và hóa chất sử dụng trong quá trình2.2.1 Thiết bị dụng cu:

- Máy xay sinh tố - Dia petri- Nhiệt kế - Tủ say- Máy đo pH - Bề điều nhiệt- Tủ cây - Thiết bị lọc chân không- Becher

2.2.2 Hóa chất:

Các hoá chất đã sử dụng trong nghiên cứu gồm: Acid Citric, NazCOa, cồn96°, HạO; là những hóa chat được sử dung rộng rãi trong phòng thí nghiệm, cónguôn gốc từ Trung Quốc

2.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu2.3.1 Quy trình công nghệ sản xuất bột cellulose

19

Enzyme —>pectinase

Enzyme ——amylase

2.3.2 Thuyết minh quy trình

2.3.2.1 Phân loại

Mục đích: nham lựa ra những lá dứa không bị sâu, bệnh, bị thối Đảm bảo nguyênliệu sử dụng đạt chất lượng không ảnh hưởng đến kết quả sau này

2.3.2.2 RiraMục đích: tách các tạp chất còn lẫn trong lá như cát, bụi ban dam bảo cho quátrình thủy phân sau này đạt hiệu suất cao nhất

2.3.2.3 Cắt nhỏMục đích: Phá vỡ các liên kết không mong muốn và giúp cho quá trình xay tiếptheo được cat nhuyễn dễ dàng

Tiến hành: Những lá dứa đã được làm sạch ta cắt thành những đoạn nhỏ có kíchthước lcm.

2.3.2.4 Xay nhuyễnMục đích: Làm giảm kích thước của lá, giúp làm tăng diện tích tiếp xúc của lá vớinước và enzyme trong quá trình thủy phân.

Tiến hành: Những đoạn lá dứa được cho vào máy xay sinh tô dé xay nhuyễn datkích thước Imm.

Tiến hành: Lá dứa sau khi thủy phân được lọc qua thiết bị lọc chân không dé táchdịch và bã riêng Bã dứa được rữa sạch để qua công đoạn tây trắng

2.3.2.7 Tay trangMục đích: Loại di những chất màu không mong muốn anh hưởng đến cảm quansản phâm

21

Tiến hành: Ba dứa được ngâm trong HO; ở các nồng độ và thời gian xác định.2.3.2.8 Lọc và rữa bã lần 2

Mục đích: Rửa lại H;O› và các tạp chất còn sót lại trong quá trình tay trang.2.3.2.9 Say

Mục đích: Lam cho ham âm của san phẩm giảm xuống đến mức thích hợp với yêucầu bảo quản

Tiến hành: Ba sau khi tây trang được đem vào sấy ở nhiệt độ 85°C trong 3h2.3.2.10 Nghiền

Mục đích: Làm nhỏ kích thước của sản phẩm để phù hợp cho mục đích b6 sungvào thực phẩm

Tiến hành: Ba dứa sau khi sấy là những mảng lớn can nghiền nhỏ ra bằng máy xaydé cho sản phẩm đạt kích thước như yêu câu

2.3.3 Sơ đồ nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu

Khảo sát quá trình xử lý lá dứa băngchế phẩm enzyme pectinase

Khảo sát quá trình xử lý lá dứa băngchế phẩm enzyme amylase

Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng:

- - ITylệNL,Nước: 1:6, 1:8, 1:10,1:12, 1:14

- pH:3.5,4,4.5,5,5.5- Thời gian: 60, 120, 180, 240,

băng H;O›: Nông độ HO; và thời gian tây trăng

Sản xuất thử bột Cellulose từ quy trình sản xuất

Hình 2.2: Sơ đồ nội dung nghiên cứu

23