Luận văn thạc sĩ Công nghệ thực phẩm: Nghiên cứu thu nhận chất xơ và dịch từ phế liệu dứa

Nghiên cứu đã khảo sát để có được cácđiều kiện thủy phân tốt nhất của các enzyme này, đồng thời cũng đã xây dựng quytrình thu nhận chất xơ từ bã dứa, sản phẩm thu được có hàm lượng chất

ĐẠI HOC QUOC GIA TP.HCM

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

LE BAO HOANG LONG

NGHIEN CUU THU NHAN CHAT XO VA DICH

TU PHE LIEU DUA

Chuyén nganh: CONG NGHE THUC PHAM VA DO UONGMã số: 60 54 02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2013

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS DONG THỊ ANH ĐÀOCán bộ chấm nhận xét 1: TS NGUYÊN HỮU PHÚC

Cán bộ cham nhận xét 2: TS LÊ QUANG TRÍ

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tai Truong đại học Bach Khoa, DHQG Tp.HCM ngay thang nim 2013.

Thanh phan hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:(Ghi r6 họ, tên, học ham, học vi của Hội đồng cham bảo vệ luận văn thạc sĩ)

1 GS.TS Dương Thanh Liêm2.TS Nguyễn Thị Thủy Tiên3 TS Nguyễn Hữu Phúc

4 TS Lê Quang Trí

5 PGS.TS Đống Thị Anh ĐàoXác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý

chuyên ngành sau khi luận văn đã được sữa chữa (nêu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

ĐẠI HỌC QUÓC GIA TPHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập — Tự Do — Hạnh Phúc

NHIEM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: LE BẢO HOANG LONG MSHV: 11116042 Ngày, thang, năm sinh: 30/03/1988 Nơi sinh: Khánh Hòa Chuyên ngành:Công nghệ thực phẩm & đồ uống Mã số: 605402

I TÊN DE TÀI: Nghiên cứu thu nhận chất xơ và dịch từ phế liệu dứa .NHIỆM VU VÀ NỘI DUNG: 52 S2 ST TT re- Thu nhận bã dứa khô và dịch từ phế liệu dứa

- Khao sát và tôi ưu hóa quá trình thủy phân xơ hòa tan trong bã dứa bang

IV.CÁN BỘ HUONG DAN: PGS.TS DONG THỊ ANH ĐÀO

Tp.HCM, ngày tháng năm 2013

CÁN BỘ HƯỚNG DÂN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRUONG KHOA

LOI CAM ON

Tôi xin chân thành cảm ơn quý thay cô trong bộ môn Công Nghệ Thực Phẩmđã giúp đỡ cho tôi rất nhiều trong thời gian thực hiện luận văn Kiến thức mà cácthay cô truyền dat sẽ là hành trang giúp tôi vững bước trên con đường đời sau nảy

Xin gửi lời tri ân và lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Đống Thị Anh Đào đãtận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tôi; cũng xin được chân thành cảm ơn emNguyễn Huy Lộc đã hỗ trợ và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ cả về vật chất lẫn tỉnhthan, tạo mọi điều kiện thuận lợi dé tôi có thể hoàn thành luận văn này

Cuối cùng, xin chúc quý thay cô va các bạn luôn mạnh khỏe, bình an và thànhđạt trong cuộc sống

Xin chân thành cảm ơnLÊ BẢO HOÀNG LONG

Tom tat luận văn

TÓM TAT

Bã dứa là phụ phẩm của quá trình chế biến dứa Tuy nhiên, hiện nay, việc tậndụng nguồn phụ liệu này ở Việt Nam vẫn còn hạn chế, chủ yếu dùng làm thức ăncho gia súc, ứng dụng trong các lĩnh vực khác còn ít và không đáng kể Trongnghiên cứu này, bã dứa tươi được xay và lọc để thu nhận dịch, phan ba con lai saukhi loc được xử lý bang các enzyme pectinase (ham lượng enzyme 0,4%; pH4;nhiệt độ thủy phân 45°C; thời gian thủy phân 7 giờ), amylase (hàm lượng enzyme0,55%; pH 5,5; nhiệt độ thủy phân 85°C; thời gian thủy phân 3,5 giờ), protease(hàm lượng enzyme 0,6%; pH7; nhiệt độ thủy phân 60°C; thời gian thủy phân 6 giờ)và tay trăng bang côn dé thu nhận chat xơ Nghiên cứu đã khảo sát để có được cácđiều kiện thủy phân tốt nhất của các enzyme này, đồng thời cũng đã xây dựng quytrình thu nhận chất xơ từ bã dứa, sản phẩm thu được có hàm lượng chất xơ đạt62,03% và mau sắc cảm quan tốt

ABSTRACT

Pineapple residue is a by-product of pineapple processing However, theutilization of material is still limited in Vietnam They are used mainly as feed forcattle Their applications in other areas are still few and insignificant as well In thisresearch, the fresh pineapple residue was milled and filtered to collect pineapplejuice The filtered product was then treated with pectinase (pectinase content: 04%;

pH4; hydrolytic temperature: 45°C; hydrolytic time: 7 hours), amylase (amylasecontent: 0,55%; pH 5,5; hydrolytic temperature: 85°C; hydrolytic time: 3,5 hours),and protease (amylase content: 0,6%; pH7; hydrolytic temperature: 60°C; hydrolytic

time: 6 hours), and bleached by alcohol to collect fiber This research surveyed thebest hydrolytic conditions for these enzymes A process to collect fiber frompineapple residue was also built up The obtained product has a high fiber content(62,03%) and good colour.

MỤC LỤCLOT CAM 0/0nn0nẺ088 n8 h i

r8 0n nn ii

MUTT LUC Loic cccce ccc cee cece eee e eee ee sent teeta eeeeeaeaaaasaaaaaaaaaaaaeaaaaaeaaeeseceeeeeees il

DANH MỤC CAC BANG cccccccscscssccsescsssssccscsvevscsesessvecscscsesvevsessesvavscneeees viiDANH MỤC CÁC HINH Quụ.cccccccccscssscsesesssvsssscscsvscsesecsvevecscsssvevavsceevsvecseees viiiDANH MỤC CHU VIET TAT cccccccccccssccssestscssesescecevsescsecsvssssvevsceevsvscneseaes xMO DAU woe cecseesecssessessesnesnesnecesecsesecseceecuesucsesescscceseeseeseeseesnseneeneaneeneenee ]CHƯƠNG 1: TONG QUUAIN <1 123 SEEE1511111211 5111111111111 tẹ 2

LD DWC Ằ ốỐốỐỔỐỔỐỔỐ 2LL.D PháH OQÌ GÍÚỨfŒ - cc cv cv se 2

1.1.2 Đặc điểm sinh học và thành phân hóa học CUA dứạ 31.1.3 Các loại sản phẩm tit đÌỨ 4 - «Set k SE Eếtskstrrkrrterrkeo 5

h1 nanốố.ố.ố.Ố Ả 5

D2 CAL XỌ nh 51.2.1 Giới thiệu chung VỆ CHAtXO ceccccceccssccesssscssssssvecectscevsctevevscnevevees 61.2.2 Phân loại CUAL XOvccccccccccccsccscssccssesscssccssessessccsccsscsscsssessessesseessesss 61.2.3 Tinh chất chung của Chế XO ceccccccccccccscssscscssssvevecssvevsctevevscnevevees 91.2.4 Nguồn cung Cấp CHẤT XƠ cà kt SĐT re 91.2.5 Tác dụng của CHẤT XƠ Sát 1T TT HT gu 101.3 Quá trình thủy phân bã dứa thu nhận chất xơ -¿ 121.3.1 Cấu tạo chung CUA CNZVME vecceccccccesseccscerscssesvscecsevscsctetsvaveseevees 12

1.3.2 Enzyme PLOteASC co KT KT cán ớ 141.3.3 Enzyme P€CEIH(IS© SG KT KT chớ 17N52 ) 7n nen 20

CHUONG 2: NGUYEN LIEU HÓA CHAT VÀ PHUONG PHÁP NGHIÊNCUU /00PPP.0 5®ệ 24

Oe ET 20866 ằạ 24

2.4.2 So GO MQHIEN CUA TERREAAẠAẠAIAA 29

2.5 Các phương pháp pHan tich nh ren 36

CHUONG 3: KET QUA VA BAN LUẬN Sectsrtsrskerrrree 403.1 Khảo sát tỷ lệ thu hôi bã dứa từ nguyên liệu dứa ban dau và một số

thành Phan CU Đã AW eee eee ST HH nhà 40

3.1.1 Khao sát tỷ lệ thu hồi bã dita tươi từ trải dứa ban đầu 403.1.2 Khảo sát thành phân của bã đứa lIƠï sec tersesereed 413.1.3 Khảo sát thành phần bã và dịch đứa sau khi xay, lọc bã dứa tươi3.2 Khảo sát quá trình thủy phân bã dứa bang chế phẩm enzyme

A PALL XAG LLY 8 0nn8858 Ề Ầằ.ằằẳằẳằ 49

3.2.5 Xác định hiệu suất của quá trình thủy phân bằng enzyme

3.3.3 Anh hưởng cua nhiệt độ đến quá trình thủy phân của enzyme

7/3/1275 59

3.3.4 Anh hưởng của thời gian đến quá trình thủy phân bã dứa bang

A VALLI LAY (CA 0n <a sa 61

3.3.5 Xác định hiệu suất cua quá trình thủy phân bang enzyme

7/7182///27/8528:/7.20 n8 ggạa1aắ eEEEeEtea nae 68

3.4.2 Anh hưởng của hàm lượng enzyme protease đến hiệu quả của

quá trình thuy phân DG (đĨứŒ Ă c cv nen vế 70

3.4.3 Anh hưởng cua pH đến hiệu quả quá trình thủy phân bã dứabằng CNZVME DFOf€Q§€ se 55c CS CS EEE1EE1111211102T 10.11011011 xee 713.4.4 Anh hưởng của nhiệt độ đến hiệu quả của quá trình thủy phânbằng CNZVME DFOf€(S€ 55-5 CS 111271122111 111 T11 T110 1011k 723.4.5 Anh hưởng của thời gian đến quá trình thủy phân bã dứa bang

A VALLI ELKO] KALA eee 74

3.4.6 Xác định hiệu suất cua quá trình thủy phân bang enzyme

[27491275Y-NẢẦ 75

3.5 Tiến hành thủy phân bã dứa sử dung kết hop ba chế phẩm enzyme

Pectinase, AMYLASE, DFOÍC(S© BQT TT cv vớ 77

3.6 Khảo sát quá trình tay trăng bã sau thủy phân bằng côn SO3.6.1 Anh hưởng cua nông độ côn đến quá trình tay trắng bã dita sau

KIẾN ND occ cceccccecccccsscescecsscscscescevscsevecsecevscueevscesvscsecsvscsecsvasavavseevanseeeves 89

Mục lục

TAI LIEU THAM KHAO

DANH MỤC CÁC BANG

Bảng 1.1: Thành phan dinh dưỡng của thịt dứa (tính trên 1008) - 5c: 4Bảng 1.2: Các loại chất xơ và nguôn cung cấp Chất XG c- se cscsesecsesecee 10

Bang 1.3 Phân loại protease theo VỊ tri thủ DHẲH -c c1 1x3 16

Bang 3.1 Khảo sát hàm lượng phế liệu dita thu hôi từ trái đứa -ccecscses«: 40Bảng 3.2 Một số thành phan hóa học của bã đứa tươi ding trong nghiên cứu 4]Bang 3.3 Thanh phan hóa hoc cua dich thu nhán từ bã dưa tươi 4]Bang 3.4 Một số thành phân hóa học của bã dứa thu nhận được sau khi xay, lọc và

42Bang 3.5 Giá trị tâm và bước nhảy của các yếu tô trong thí nghiệm toi wu hóa quátrình thủy phân bằng ENZYME D€CHÏHI4S€ -.- + 3S ESE SE ri 53Bang 3.6 Xây dựng phương trình hoi quy trong toi wu hóa quá trình thủy phân

bằng ENZYME D€CfÏHIGS€ + SE EE SE SE E111 111111511111 111111 1e 53Bang 3.7 Kết quả các gid trị trong phương trình hồi quy thé hiện quá trình thủy

phân bằng ENZYME PECTINASE St ESESEEEEEEEESEESErkrkeserkree 54Bảng 3.8 Giá trị tâm và bước nhảy của các yếu tô trong thí nghiệm tối uu hóa qua

trình thủy phân bằng enzyme I1AÌđS€ <6 SE St EsE+EEeEskekreesees 64Bảng 3.9 Xây dựng phương trình hồi quy trong toi wu hóa quá trình thủy phân bang

A VALLI AY (LAY 7888 ÔồỎ.ồ 65

Bang 3.10 Kết qua các giá trị trong phương trình hôi quy thé hiện quá trình thủy

phân bằng enzyme ŒIHIVÌđAS€ St SEStE$ESEESESEEEEEEEEEEEskrkrkeserkree 66Bang 3.11 Kết qua do các chỉ tiêu hóa lý của mẫu sản xuất thử sec ss¿ Š4Bang 3.12 Điểm trung bình các yếu tố cảm quan của mẫu sản xuất thử Š4

Danh mục các hình

HìnhHìnhHìnhHìnhHình

HìnhHình

Hình

Hình

HìnhHình

1.4 Cấu tao một don vị chuỗi DCÍÏHI Gv vớ ổ1.5 Vi trí thủy phân của endopeptidase và exopeptidase trên cơ chất protein¬ ố.ố ố.ố.ố.Ố.Ố 15

1.6 Pectin Và pectate Ï[VŒS€ _ Ặ Ăn TH KT KT vn 19

2.1 Quy trình thu nhận bã dứa khô từ trái dứa ban đâu dé làm nguyên liệuthủy phân thu nhận Chất XXƠ -.- + - ket SxEk SE TT TT kg reu 26

2.2 Quy trình thủy phan bã dứa khô (sử dụng từng enzyme pectinase,

amylase, protease để thuy phẲh)) St EEEEkrksrskeerred 262.3 Quy trình thu nhận chất xơ từ bã dứa khô (thủy phân sử dụng kết hợp 3

ENZYME PECLINASE, AMYLASE, DFOÍC(S©)) ẶẶQQQ Gv va 27

2.4 Sơ đồ tiến trình nghiÊH Củ .-cSc EkSxEkS SE SE SE, 303.1 Anh hưởng của hàm lượng enzyme pectinase tới quá trình thủy phân bã

3.5 Biểu diễn phương trình hồi quy của quả trình thủy phân bang enzymepectinase lên hệ trục không gian ba CHICU c5 + Sex setsesecee 553.6 Anh hưởng của hàm lượng enzyme amylase đến hiệu quả của quá trình

Hình 3.9 Anh hưởng cua thời gian đến hiệu quả quá trình thủy phân bang enzyme

/7/a/I25YPPEEEEREREEEEEE ẳả 62

Hình 3.10 Biéu diễn phương trình hồi quy của quá trình thủy phân bang enzyme

amylase trên hệ trục không gian ba ChiÊM -c «St seEsesereesees 67Hình 3.11 Quá trình thủy phân bã đứa với các chế phẩm enzyme protease khácHình 3.12 Anh hưởng của hàm lượng enzyme protease tới quá trình thủy phân bã

Hình 3.16 Độ brix cua hỗn hợp thủy phân thu được khi sử dung kết hop các enzyme

PECTINASE, AMNYIASE, VA DFOÍC(IS€ Ă Ăn KH vn vn 78Hình 3.17 So sánh ham lượng xơ không tan trong bã dứa khô sau các quá trình thủy

phân: sử dung từng enzyme và kết hợp cả 3 €HZVIH€ - «se sec: 79Hình 3.18 Anh hưởng của nông độ côn đến độ trắng cua bã dứa thu được SOHình 3.19 Anh hưởng của thời gian tay trắng bang côn đến độ trắng của bã dứa thu

TUDO ciecccccccccccssccscccucccusccsccusccucccusccusccucccusccusccusccusceusseueccusccusceeeccusccusceues S]

Hình 3.20: Quy trình sản xuất thir dé thu nhận chất xơ không tan từ bã dứa tươi 83Hình 3.21: Cấu trúc chất xơ được xác định bằng phương pháp SEM ŠZ

Danh mục chữ viết tắt

DANH MỤC CHU VIET TAT

A AxitDa DaltonDP2 MaltoseDP3 MaltotrioseDP6 Maltohexaose

H GIỜ

ES Phức chất enzyme-co chattoot Nhiệt độ tối ưuPHopt pH tối ưuAsp Aspergillus

SEM Scanning Electron Microscope

(kính hiển vi điện tử quét)

MO DAU

Dứa là cây ăn quả nhiệt đới và là một trong ba loại cây ăn quả hang dau củaViệt Nam (chuối-dứa-cam.,quýt) hiện nay O nước ta, dứa được trồng ở nhiều vùng,ngoài việc sử dụng để ăn tươi, đứa còn được chế biến thành các loại đồ hộp, làmrượu, làm dim, nước ép cô đặc, bột dứa dùng cho giải khát trong đó có một lượnglớn được dùng để xuất khẩu, là nguồn thu ngoại tệ rat đáng kế Tuy nhiên, phế liệudứa (còn gọi là bã dứa) sinh ra từ quá trình chế biến dứa là rất lớn; hiện nay, vẫnchưa có biện pháp hiệu quả dé tiêu thụ nguồn phụ phẩm này, chỉ có một số nơi sửdụng bã dứa dé làm thức ăn gia súc, nhưng số này không nhiều và chưa pho biến,vẫn còn một lượng không nhỏ bã dứa phải đồ đi gây ô nhiễm môi trường và lãngphí rất lớn

Vì vậy, dé tài “Nghiên cứu thu nhận chất xơ và dịch từ phế liệu dứa ” nhằmmục đích tận thu phế liệu dứa để chế biến thành chất xơ — một thành phan được bổsung vào thực phẩm với mục đích mang lại lợi ích cho sức khỏe con người, đồngthời thành phần dịch dứa thu nhận được từ bã dứa tươi cũng có thể sử dụng trongquá trình chế biến nước dứa cô đặc, hoặc là nguồn co chất để bố sung vào các quátrình lên men Kết quả của nghiên cứu thu được sẽ góp phần đa dạng hơn các sảnphẩm được chế biến từ dứa, nâng cao hiệu quả kinh tế, cũng như giải quyết van dé

môi trường trong sản xuât và chê biên dứa.

Cây dứa có thân ngăn, lá cứng, dài, ở mép có răng như gai nhọn (khóm), có khirất ít (thom) Khi cây trưởng thành, từ chùm lá đó mọc ra một thân dài 20-40cm,mang một bông hoa, tận cùng băng một chùm lá bắc màu tím Khi hình thành quảthì các bắc mọng nước tụ họp với trục của bông hoa thành một quả mọng kép cómàu vàng hay màu gạch tôm, các quả thật thì nằm trong các mắt dứa.

1.1.1 Phân loại dứa!”°'°®'Dứa có tất cả khoảng 60 — 70 giống, nhưng có thể gộp chung thành 3 nhóm

Hình 1.2: Các loạt dứa

Ở Việt Nam, hiện có 4 giống dứa sau:

e Dua ta(Ananas comosus spanish hay Ananas comosus sSOMSVvdar red

spanish) là cây chịu bóng tốt, có thé trồng ở dưới tán cây khác Quả to

nhưng vi ít ngọt.e Dứa mật (Ananas comosus sousvar Singapor spanish): có qua to, thơm,

ngon, trồng nhiều ở Nghệ An

e Dứa tây hay dứa hoa (Ananas comosus queen): được nhập nội từ năm

1931, trồng nhiều ở các đôi vùng trung du Quả bé nhưng thơm, ngọt.e Dứa không gai (Ananas comosus cayenne): được trồng ở Nghệ An, Quảng

Trị, Lạng Sơn Cây không ưa bóng Quả to hơn các giống trên.1.1.2 Đặc điểm sinh học và thành phần hóa học của dứal°°°HŠ!

Về phương diện thực vật, dứa là một quả kép, gồm 100 - 150 quả nhỏ hợp lại(mỗi mắt dứa là một quả đơn), phân thịt quả ma chúng ta ăn được là do sự phát triển

của các mô ở gôc lá bac, lá đài và gôc vòi nhụy tạo thành.

Kích thước và trọng lượng quả dứa tùy thuộc vào giống, mật độ và lượngphân bón Dứa trồng cảng thưa, bón phân cảng nhiều thì quả càng nặng cân Quảdứa có nhiều hình dạng: dạng quả lê, hình trụ hay tháp tùy thuộc vào giống và kỹthuật canh tác, chăm sóc Màu sắc của thịt quả phụ thuộc vào giống và các sắc t6

carotenoic.

Chương 1: Tổng quanDua có vi chua ngọt, tùy thuộc vào lượng đường (saccharose) và lượng axit

hữu cơ (chủ yếu là axit citric và maleic) Hương thơm của quả dựa vào 2 thành phân

etyl butyrat va amyl butyrat.

Dứa chứa các thành phan dinh dưỡng tốt cho sức khỏe, là nguồn dinh dưỡngphong phú, cung cấp nhiều năng lượng cho cơ thé

Bảng 1.1: Thành phan dinh dưỡng của thịt dứa (tính trên 100g)”

Thành phan Đơn vị Dứa tây Dứa ta

Năng lượng Kcal 36 29

Thành phân chính

Nước G 89,7 91,5

Gluxit G No) 6,5

Protein G 0,5 0,8Cellulose G 0,4 0,8Tro G 0,5 0,4

Muối khoángCa Meg 32 15

Fe Meg 0,3 0,5

Vitamin8- carotene ug 34 40

C Mg 26 24Bị Mg 0,08 0,08

Bz Mg 0,03 0,02

1.1.3 Các loại sản phẩm từ dural!) "4È HSÌỞ nhiều nước, người ta dùng trái dứa để chế biến thành bánh ngọt, kết hợphoặc không kết hợp với các loại trái cây khác để làm kem, yaourt Ở nước ta, dứathường dùng dưới dạng nước giải khát Trong những năm gan đây, nhiều loại sản

phẩm chiết xuất từ trái dứa đã ra đời phục vụ nhu cầu tiêu thụ trong nước và xuất

khẩu Dita được chế biến thành các dạng đồ hộp làm rượu, làm giấm, làm nước

ép-cô đặc, làm bột dứa dùng cho giải khát.1.1.4 Ba dứa”!

Ba dứa là phụ phẩm sinh ra từ quá trình chế biến các sản phẩm từ thịt dứa nhưtừ các nhà máy sản xuất dứa đóng hộp, nước dứa cô đặc, dứa khoanh, mứtdứa Thanh phan chủ yếu của bã dứa chủ yếu là vỏ, mắt, lõi dứa Ba dứa có chứahàm lượng nước cao nên khó có thé phơi khô và rất mau lên men thối nếu dé ở dạngtươi Đã có một số nơi sử dụng bã dứa để làm thức ăn cho gia súc, nhưng số nàykhông nhiều và chưa phổ biến Một số nhà máy chế biến trái dứa như công ty rauquả Tiền Giang hàng ngày phải đồ đi một lượng bã dứa rất lớn (15-16 tan/ngay) gâyô nhiễm môi trường và rất lãng phí

Vì vậy mà dé tài: “Nghiên cứu thu nhận chất xơ và dịch từ phế liệu dua”được thực hiện nhằm đáp ứng cho việc giải quyết những phụ phẩm từ dứa trở nênhữu ich hơn nữa, giúp giải quyết vấn dé môi trường, da dạng hóa nguôn thực phẩmcung cấp từ dita, qua đó góp phan nâng cao hơn nữa hiệu quả kinh tẾ trong sảnxuất và chế bién dita

1.2 Chất xơ

Chat xơ là thành phan quan trọng trong khẩu phan ăn, giúp cho hệ tiêu hóa luônkhỏe mạnh, đồng thời tham gia vào nhiều quá trình chuyển hóa khác của cơ thé.Theo Tổ chức Y tế thế giới, tầm quan trọng của chất xơ thực phẩm với sức khỏe conngười có thé so sánh ngang băng với vai trò của vitamin, các nguyên tố vi lượng vàkhoáng chất

Chương 1: Tổng quan1.2.1 Giới thiệu chung về chất xo!!!) 14) 28! I32i, be!

Xo là một phan của thực phẩm không thể chuyền hoá được bởi hệ tiêu hoá của

con người, hay là phân còn lại sau quá trình tiêu hoá.Chât xơ có bản chât là các cellulose, hemicellulose, pectin, các chât keo, các

chất nhay inulin, oligosaccharide.Trong thực vật có rất nhiều chất xơ Các sản pham sữa, có nguồn gốc động vậtnhư thịt, cá, trứng hầu như không chứa chất xơ Các sản phẩm chứa nhiều chất béochứa hàm lượng chat xơ rat ít và ngược lại, những sản phẩm chứa nhiều chất xơ haunhư không chứa chất béo

Chất xơ được tìm thay trong vo va thanh tế bào thực vật như hạt ngũ cốc, rau,quả, củ Chất xơ không phải là nguồn cung cấp năng lượng, vitamin hay khoángchất

1.2.2 Phân loai chất xơ [6], [14], [28], [41], [42], [45], [46], [55]

Chat xo chia làm 2 loại : chat xơ không hòa tan và chất xơ hòa tan (trong

Hình 1.3: Công thức hóa học cua cellulose

Các mạch cellulose được liên kết với nhau nhờ liên kết hydro và liên kết VanDer Waals, hình thành hai vùng cấu trúc chính là tinh thể và vô định hình Trong

vùng tỉnh thể, các phân tử cellulose liên kết chặt chẽ với nhau, vùng này khó bịxâm nhập bởi enzyme cũng như hóa chất; và ngược lại, đối với vùng vô định hình,cellulose liên kết không chặt với nhau nên dễ bị xâm nhập hơn.

Cellulose có cấu tạo tương tự các carbohydrate phức tạp như tinh bột vaglycogen Các polysaccharide này đều được cấu tao từ các đơn phân là glucose.Cellulose là glucan không phân nhánh, trong đó các gốc glucose kết hợp với nhauqua liên kết B-1,4- glycoside, đó chính là sự khác biệt giữa cellulose và các phân tửcarbohydrate phức tạp khác Giống như tỉnh bột, cellulose được cấu tạo thành chuỗidài gồm ít nhất 500 phân tử glucose Các chuỗi cellulose này xếp đối song song taothành các vi sợi cellulose có đường kính khoảng 3,5nm Các vi sợi lại liên kết với

nhau tạo thành vi sợi lớn hay còn gọi là bó mixen có đường kính 20nm, giữa các sợi

trong mixen có những khoảng trống lớn Khi tế bào còn non, những khoảng nàychứa đây nước, ở tế bào già thì chứa đây lignin và hemicellulose

v Hemicellulose

Hemicellulose là một loại polymer phức tạp và phân nhánh, độ trùng hợp

khoảng 70 đến 200 đơn phân Thành phan cơ bản của hemicellulose là BD xylopyranose, liên kết với nhau bằng liên kết B-1,4- glycoside

-Hemicellulose là polysaccharide trong màng tế bào, tan trong dung dịch kiềmvà có liên kết chặt chẽ với cellulose, là một trong ba sinh khối tự nhiên chính Cùngvới cellulose va lignin, hemicellulose tạo nên thành tế bào vững chắc ở thực vật

Tùy theo trong thành phan của hemicellulose có chứa monosaccharide nào

mà nó sẽ có những tên tương ứng như manan, galactan, glucan va xylan Các

polysaccharide như manan, galactan, glucan hay xylan đều là các chất phổ biếntrong thực vật, chủ yếu ở các thành phần của màng tế bào của các cơ quan khác

nhau như go, rơm rạ,

% Chất xơ hoà tan: Chủ yếu là pectin, ngoài ra còn có các thành phần khácnhư chất dịch nhay, pentozan Chat xơ hòa tan khi di qua ruột sẽ tạo ra thé đông

Chương 1: Tổng quanlàm chậm quá trình hấp thu một số chất dinh dưỡng vào máu, và cũng làm tăng độxốp, mềm của bã thải tiêu hóa.

⁄“ Pectin

Pectin là một heteropolysaccharide được tìm thấy trong phiến giữa và thành tếbảo cơ bản của thực vật bậc cao, là chất kết dính để giữ polysaccharide khác củathành tế bào, như là cellulose và hemicellulose , pectin cũng có chức năng kết dính

Hình 1.4: Cau tao một don vị chuỗi pectinCau trúc chính của pectin bao gồm một polymer của D-galacturonic axit Têngọi pectin dùng để chỉ các chuỗi polygalacturonic methyl hoá 100% Tên gọi axitpectinic dé chỉ chat được methyl hoá thấp hon 100% Tên gọi axit pectic chỉ chấthoàn toàn không chứa nhóm methoxyl Tỷ lệ methyl hoá được biểu hiện bang chỉ số

methoxyl.Phan loai pectin:- Theo % nhóm methoxy! có trong phan tử+ HMP (High Methoxyl Pectin): DE > 50% hay MI > 7%.+ LMP (Low Methoxyl Pectin): DE < 50% hay MI < 7%.Ghi chu:

Chi số methoxyl (MI): biéu hiện Ty lệ methyl hoá la phân trăm khối lượng nhómmethoxyl (- OCH;) trên tổng khối lượng phân tử

Chi số ester hoá (DE): thê hiện mức độ ester hoá cua pectin là phan trăm về solượng cua các gốc axit galacturonic được ester hoá trên tong sô lượng gốc axitgalacturonic có trong phân tư.

- Theo khả năng hoa tan trong nước:+ Pectin hoà tan: Methoxyl polygalacturonIc.

+ Pectin không hoa tan (Protopectin): là dạng kết hợp giữa pectin và araban ởthành tế bào

Pectin là tác nhân tạo gel quan trọng được sử dụng để tạo ra cấu trúc gel chothực phẩm, chủ yếu là những thực phẩm có nguồn gốc từ rau quả Phân tir pectin daivà dễ vướng vào nhau làm dung dịch có độ nhớt nên pectin còn có khả năng tạođặc.

1.2.3 Tính chất chung của chất xo !SÈ 8) H4} 28) 621 bo)Nhìn chung, các chất xơ có những tính chất sau:

- Bén với nhiệt, ôn định khi chế biến ở nhiệt độ cao.- Bén vững trong môi trường axit, ứng dụng bố sung trong nước ép hoa quả.- Ôn định sau thời gian tàng trữ

- Không làm thay đối trang thái, màu sắc, mùi vị khi được bố sung vào các sảnphẩm

1.2.4 Nguồn cung cấp chất xo!!!) H4b 28) beNhìn chung:

- Các loại rau quả có chứa nhiêu chat xơ.- Thực phẩm có nguồn gốc động vật như sữa, thịt, cá, trứng không có chất xơ

- Thực phâm giàu chat béo có rat ít sợi xơ, ngược lại, các loại thực phâm giàu

chất xơ thì thường nghèo chất béo

Chương 1: Tổng quan

Bang 1.2: Các loại chất xơ và nguồn cung cấp chất xơ [14], [55]

Phan loaiNguồn cung cap

Chất xơ hoà tan Rau họ đậu : đậu đỗ, đậu tương và các loại

đậu khác

Các loại yến mạch, kiểu mạch, lúa mạchCác loại trái cây, đặc biệt là táo, chuối, họ

đậuCác loại rau xanh như bông cải xanh, carotCác loại rau củ như khoai tây, khoai mỡ và

hành; vỏ của những rau xanh này cung cấpchất xơ không tan

Vỏ hạt mã dé- chất xơ hoà tan dang nhayChất xơ không hoà tan Các thực phẩm nguyên hạt

Cám của các loại ngũ cốc

Các loại quả hạch và các loại hạt

Các loại rau xanh như súp lơ, đậu xanh, cần

tâyCác loại vo trai cây bao gôm cả cà chua

1.2.5 Tác dụng của chất xơ [6], [8], [14], [28], [51], [53], [54], [5Š]

Chat xơ làm mém chat thai ran va đào thai chúng ra ngoài qua đường tiêuhóa Ngoài ra, chat xơ còn là nguôn nguyên liệu quan trọng cho các vi khuan có

lợi đang sống trong đường tiêu hóa Các vi khuẩn có lợi này giúp tiết ra các chất

đinh dưỡng khác dé cơ thê hap thụ và ngăn ngừa các vi khuân có hại sinh sôinảy nở trong đường tiêu hóa.

Chat xơ có chức năng ket nôi với các chat có nguy cơ có hại trong đườngtiêu hóa và đào thải chúng ra ngoài.

Một sô công dụng của chât xơ:

Chống táo bón: chất xơ vào cơ thé có tác dụng thâm thau nước, nở to ra làm

tăng khói lượng bã thải Mặt khác, nó kích thích nhu động ruột non, ruột già co

bóp mạnh làm cho tiêu hóa dễ hơn và dễ tong phân ra ngoài.Điêu trị bệnh đái tháo đường: thực phẩm giàu chất xơ làm chậm lại quá trìnhhấp thu đường vào máu, qua đó giữ cho mức đường trong máu không bị tăng độtngột ngay sau bữa ăn, ma tiêu hóa hấp thu từ từ

Y Chất xơ với bệnh tim mach: Chất xơ giúp phòng ngừa các bệnh tim mạchbăng cách làm giảm cholesterol có hại và tăng cholesterol có ích

VY Phòng ngừa ung thư: nhiều nghiên cứu cho thấy, những người dùng nhiềuchất xơ ít có nguy cơ bị ung thư đường tiêu hóa Chất xơ hòa tan dễ dàng lênmen trong ruột tạo một môi trường có tính khử cao, có khả năng ức chế quátrình oxy hóa và giúp nuôi dưỡng hệ vi khuẩn có ích sống tại ruột Hệ vi khuẩnnày tạo ra các axIt béo dễ bay hơi, tác động trực tiếp lên tế bào thành ruột kíchthích sự phân chia của tế bào bình thường, ức chế sự phát triển của tế bào ungthư Còn chất xơ không hòa tan tuy ít có khả năng lên men nhưng lại đóng vaitrò tích cực trong việc bài xuất các chất có khả năng gây ung thư trước khichúng có đủ thời gian để gây hại thành ruột

Y Chống béo phì: chế độ ăn giàu chất xơ tuy làm giảm năng lượng của khẩuphan, nhưng vẫn đảm bảo cảm giác no, rất có lợi cho việc giảm cân

Y Điều trị sỏi mật: Khi kết hợp với axIt mật, các chất xơ tự nhiên ngăn chặn

nguy co tao ra sỏi mật.

' Giảm mỡ máu: Khi các chất xơ không hòa tan hút nước, chúng giữ luôn mộtphần muối mật nên kích thích cơ thể tăng cường sản xuất muối mật để bù vàolượng thiếu hụt, vì thế mà tăng sử dụng cholesterol

+ Nhu cau khuyến nghị sử dụng chất xơ:

Nhu câu chât xơ tuy thuộc vào tuôi tác, giới tính, thói quen ăn uông của từng

quốc gia.T6 chức Y tế Thế giới khuyến cáo nên dùng 20-30g chat xơ mỗi ngày

Chương 1: Tổng quan

1.3 Quá trình thủy phân bã dứa thu nhận chất xơ

Quá trình thủy phân bã dứa dé thu nhận chất xơ là quá trình chuyển hóa được

thực hiện với sự tham gia của các enzyme protease, pectinase va amylase

1.3.1 Cấu tạo chung của enzymeÊtHllSlH6]

Enzyme là một trong những protein có phân tử lượng từ 20000- 1.000.000 Da.

Các enzyme được cau tạo từ L - axit amin Các axit amin này liên kết với nhaubởi liên kết peptide Khi thủy phân protein — enzyme, ta sẽ thu nhận được các axitamin Trong một số trường hợp, ngoài những axit amin, người ta còn thu nhận đượcmột số thành phần khác

1.3.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzymea Ảnh hưởng của nông độ cơ chất đến hoạt tinh của enzyme:

Cơ chế tác động của enzyme vào cơ chất gôm 3 giai đoạn sau:+ Giai đoạn 1: Enzyme tương tác với cơ chất tạo thành phức enzyme — cơ chất

ES.

+ Giai đoạn 2: Phức enzyme — cơ chất sẽ tách ra.+ Giai đoạn 3: Enzyme sẽ được giải phóng, cơ chất sẽ chuyển thành sản phẩm.Như vậy, ở giai đoạn đầu, nếu cơ chất có nồng độ thấp thì tốc độ phản ứng củaenzyme sẽ phụ thuộc tuyến tính với nồng độ cơ chất

Vận tốc phản ứng được tính như sau:

b Anh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tinh của enzymeTrong các phản ứng hóa học, nhiệt độ phản ứng cảng tăng, tốc độ phản ứng

xúc tác càng tăng Trong các phản ứng sinh học, nhiệt độ tăng, khả năng xúc tác của

enzyme sẽ tăng Nhưng khả năng tăng của tốc độ phản ứng có một giới hạn nhiệt độnhất định Quá giới hạn nhiệt độ đó, phản ứng enzyme sẽ giảm và giảm rất nhanh

Hiện tượng đặc biệt này ở enzyme có liên quan đến bản chất hóa học củaenzyme Các enzyme là những protein thường không bên nhiệt Trường hợp ta tăngnhiệt độ trong giai đoạn đầu của phản ứng enzyme sẽ làm tăng khả năng tạo cấutrúc không gian của enzyme cho phù hợp với cau trúc không gian của cơ chất Khivượt quá giới hạn về nhiệt độ, do sự biến đôi về cau trúc của chuỗi polypeptide làmcho cau trúc không gian của trung tâm hoạt động trong enzyme không còn phù hợpvới cầu trúc không gian của cơ chất nữa, khi đó, hoạt tính của enzyme cũng sẽ matdan và đi đến triệt tiêu

Vì vậy, trong kỹ thuật, người ta thường dùng nhiệt độ như là một biện pháp

làm tăng khả năng hoạt động của enzyme Biện pháp này thường rất có ý nghĩa cảtrong bao quản và trong chế biến thực phẩm

c Anh hưởng của pH đến hoạt tính của enzymeTrong những thí nghiệm nghiên cứu về ảnh hưởng của pH đến hoạt tính củaenzyme, các nhà khoa học quan sát thấy hiện tượng: nếu tăng hoặc giảm giá trị pHtới một điểm xác định nao đó, vận tốc phản ứng enzyme sẽ tăng dần và đạt đếnđiểm cực đại gọi là pH tối ưu cho enzyme hoạt động Vượt quá giới hạn này, hoạt

động của enzyme sẽ giam.

Môi một loại enzyme có một khoảng pH tôi ưu và điêm pH tôi ưu Dựa vàotính chat này, các nhà khoa học mới phan loại ra enzyme axit, enyme trung tính vàenzyme kiêm.

Nhìn chung pH có ảnh hưởng rat lớn đền trạng thái ion hóa của các nhómchức trong trung tâm hoạt động của protein, trạng thái ion hóa của cơ chât và phức

chất ES Đặc tính này rất có ý nghĩa trong việc làm tăng phản ứng enzyme, cũng

Chương 1: Tổng quannhư làm giảm hoặc triệt tiêu phản ứng enzyme Đồng thời, nó còn có ý nghĩa rất lớntrong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm, cũng như trong ứng dụng enzymevào sản xuất các chất tây rửa, trong công nghiệp nhẹ và trong y học.

d Ảnh hưởng của chất kìm hãm đến hoạt động của enzyme

Hoạt tính của enzyme có thể bị kìm hãm bởi những chất kìm hãm Nhữngchất kìm hãm là những chất hóa học có khả năng làm giảm hoạt tính hoặc làmngưng hoạt tinh của enzyme Các chất kìm hãm (Inhibitor) thường là những ion, cácphân tử vô cơ, hữu cơ và cả protein, thường tham gia vào quá trình kiểm tra, điềuhòa quá trình trao đôi chất Các chất kìm hãm được chia ra làm hai loại:

* Nhóm các chất kìm hãm cạnh tranh: thường có cau trúc không gian tương tựcầu trúc không gian của cơ chất Do đó, chúng có khả năng kết hợp với enzyme ởtrung tâm hoạt động của enzyme Chúng chiếm vị trí của cơ chất trong trung tâmhoạt động của enzyme, kết qua là enzyme không thé kết hợp được với cơ chat dé

tạo thành phức ES.

* Nhóm các chất kìm hãm không cạnh tranh: tham gia kết hop với enzyme

không phải ở trung tâm hoạt động cua enzyme mà là ở một vi tri ngoài trung tâmhoạt động của enzyme Người ta còn gọi vị trí này là trung tâm kìm hãm của

enzyme Khi chất kìm hãm kết hợp với enzyme ở vùng ngoài trung tâm hoạt độngcủa enzyme sẽ làm thay đối cau trúc không gian của trung tâm hoạt động củaenzyme Như vậy, chúng sẽ làm giảm tốc độ phản ứng của enzyme

e Anh hưởng của chất hoạt héa đến hoạt tính của enzyme

Các chất hoạt hóa (activator) là những chất làm tăng khả năng xúc tác củaenzyme Các chất hoạt hóa có bản chất hóa học khác nhau: các anion, các chất hữu

cơ có cầu trúc hóa học khác nhau.

Khả năng làm tăng hoạt tính enzyme của những chất này có một giới hạnnhất định, vượt quá giới hạn này, rất có thé lại làm giảm hoạt tính của enzyme

1.3.2 Enzyme protease [7], HH], [16], [35], [40], [44], [48]

1.3.2.1 Giới thiệu chung về proteaseProtease (EC.3.4) được phát hiện vào khoảng cuối thé ki 18 Protease còn cónhiều tên gọi khác là peptidase, proteinase, proteolytic enzyme, peptide hydrolaselà nhóm enzyme xúc tác sự thủy phân liên kết peptide (— CO —NH -), là liên kết chủyếu trong phân tử protein và polypeptide.

1.3.2.2 Phân loại proteaseCó 3 cách phân loại protease: dựa vào vi trí thủy phân của enzyme, dựa vào

bản chất trung tâm hoạt động và khoảng pH tối ưu mà enzyme xúc tác.* Phân loại protease dựa vào vị trí thủy phân của protease

Protease được chia thành 2 nhóm chính là exopeptidase và endopeptidase tùy

theo vị trí thủy phân của chúng trên cơ chất protein Exopeptidase thủy phân ở 2 đầumạch protein và endopeptidase cắt ở giữa mạch protein

Chương 1: Tổng quan

Bang 1.3: Phan loại protease theo vị trí thủy phan [40]

Exope ptidases

Aminopeptidases @-0-0-0-0. 3.4.11Dipeptidyl peptidase 0@-@ = 0-0-O - 3.4.14

Tripeptidyl peptidase 0-0-0 -0-0 - 3.4.14

Carboxy peptidase -O-O0-0-0-0-@ 3.4.16-3.4.18

Serine type protease 3.4.16

Metalloprotease 3.4.17

Cysteine type protease 3.4.18

Peptidyl dipeptidase -O-0-0-0-@-@ 3.4.15Dipeptidases e9 3.4.13Omega peptidases +-®-C).C - 3.4.19

Endopeptidases O-O-O-0-0-0 - — 3.4.21—3.4.34

Serine protease 3.4.21

Cysteine protease 3.4.22Aspartic protease 3.4.23

e Protease axit: pepsin, renin hoạt động ở vùng pH axit.

eProtease kiêm: trypsin, chymotrypsin hoạt động ở vùng pH kiêm

e Protease trung tinh: papain hoạt động ở vung pH trung tinh.

1.3.2.3 Cơ chế xúc tác của proteaseProtease thủy phân protein thành các sản phẩm trung gian như polypeptide,peptide, pepton và đến sản phẩm cuôi cùng là các amino axit

—HN-CHR¡:-CO_-NH-CHR;- + HạO-—> —NH-CHR:-COOH + HạN-CHR;-

CO-Tùy theo trung tâm hoạt động của từng loại enzyme mà cơ chế của phản ứng

thủy phân protein sẽ khác nhau.

1.3.2.4 Ung dụng của chế phẩm protease trong công nghiệp thực phẩmProtease là enzyme được ứng dụng rộng rãi trong nhiêu lĩnh vực như côngnghiệp thực phẩm, mỹ phẩm, chat tay rửa, công nghiệp thuộc da, công nghiệp dệt, yhọc, hóa phân tích, dùng để xác định cau trúc của protein và polypeptide Lượngprotease tiêu thụ trên thé giới ước tính khoảng 500 tân mỗi năm

Protease được sử dụng rộng rãi trong hau hét các lĩnh vực của công nghệ thựcphâm như trong chê biên hải sản và thịt, công nghiệp bánh, nước quả, sữa và cácsản phâm từ sữa

1.3.3.1 Định nghĩa va phan loại Pectinase

Pectinase là enzyme thủy phan pectin, được sản sinh bởi một số vi khuẩn, nammen, nam mốc, côn trùng, giun tròn và thực vật Pectinase có thé được phân loại tùytheo loại liên kết mà chúng tấn công, thành esterase xà phòng hóa cơ chất, vàdepolymerase Depolymerase có thé phân nhỏ hơn dựa trên cơ chế loại bỏ liên kếtthành nhóm hydrolase và nhóm lyase (khử B) Pectinase có tính đặc hiệu cơ chấtkhác nhau, nhưng cơ bản có thê phân thành một nhóm đặc hiệu homogalacturonan

và một nhóm đặc hiệu rhamnogalacturonan Ngoài những enzyme phân cat mạch

Chương 1: Tổng quanpectin chính, còn có những enzyme “phụ”, tân công trên chuôi bên cua pectin, canthiệt đê phan cat hoàn toàn phân tử pectin Tuy nhiên cũng có một nhóm enzymekhác phân cat pectin được định nghĩa bởi một sô tác gia, được gọi là protopectinase,

chuyên những protopectin không tan thành pectin hòa tan.* Những enzyme phân cat homogalacturonan:

Asp niger sản sinh một số enzyme hoạt động trên phần homogalacturonancủa phân tử pectin Chúng bao gôm pectin methyl- and acetyl-esterase (EC 3.1.1.1

va EC 3.1.1.6), endopolygalacturonase (EC 3.2.1.15), exopolygalacturonase (EC3.2.1.67), pectate lyase (EC 4.2.2.2) va pectin lyase (EC 4.2.2.10) Pectin lyase có

thé sử dung pectin bi methylester hóa có trong tự nhiên, còn pectin methylesterasethì cân thiết dé tạo ra pectin (pectate) có mức độ methylester hóa thấp, thành cơ chat

cho polygalacturonase va pectin lyase.

Y Polygalacturonase

Polygalacturonase cùng với rhamnogalacturonase thuộc họ glycosyl

hydrolase Polygalacturonase có thé được chia thành 3 nhóm:- Endopolygalacturonase tan công ngẫu nhiên vào liên kết a-1,4-glycoside của

chuỗi polysaccharide tạo ra một số oligome axit galacturonic

- Exopolygalacturonase loại I (galacturonan [,4-øalacturonosidase) thủy phan

axit D-galacturonic từ đầu không khử

- Exopolygalacturonase loại II (exo-poly-galacturonosidase) giải phóng

digalacturonate từ dau không khử của axit poly galacturonic.Endopolygalacturonase và exopolygalacturonase loại I được tìm thấy trongnam Cho đến bây giờ chỉ có hai enzyme exopolygalacturonase loại II được trích lytừ vi khuẩn Erwinia chrysanthemi, chủng EC16 và 3937

Y Pectate lyase va pectin lyase

Lyase xúc tác phân cắt dau khử của liên kết a-1,4 - glycoside giữa dau axit

galacturonic (methylester hóa) trong pectin hoặc pectate.

Pectin lyase là enzyme duy nhất có khả năng depolymer phân tử pectin mà

không cân hoạt động trước của các enzyme khác.

Pectin and Pectate Lyases

Reaction

oO oO

CO-x CO-x

oO a oOHO HO

Hình 1.6: Pectin và pectate lyase

Pectate lyase có trong những loài nam khác nhau, như là Colletotrichum

gloeosporioides va Mycosphaerella pinodes; trong thực vật như là Nicotina

tabacum và Lycopersicon esculentum Pectin lyase thường hoạt động ở pH thấp hơn8.0 và pectate lyase ở pH 8-10 Pectate lyase thường phải đòi hỏi có ion CaTM* để xúctác Trong khi cơ chất tốt nhất cho pectin lyase là pectin có mức độ ester hóa cao thìpectate lyase thường hoạt động trên pectate hoặc pectin có mức độ ester hóa thấp

Chương 1: Tổng quan

>,

* Enzyme phân cat rhamnogalacturonan I (RG DNhững enzyme nay đại diện cho một nhóm pectinase được hình thành gan đây,được mô tả bởi Schols cùng cộng sự Cho đến bây giờ, có 4 enzyme với hoạt tínhđặc hiệu lên phan RG I của phân tử pectin được trích ly từ Aspergillus, như là

rhamnogalacturonan hydrolase (RG-hydrolase) từ Asp aculeatus va Asp niger,rhamnogalacturonan lyase tu Asp aculeatus, rhamnogalacturonan rhamnohydrolase

(RG-rhamnohydrolase) từ — Asp aculeatus va rhamnogalacturonan

galacturonohydrolase (RG-galacturonohydrolase) từ Asp aculeatus.

>,

“* Những enzyme phụ

Pectin được tạo liên kết ngang đến các thành phan khác của thành tế bào thôngqua liên kết ester của axit ferulic và axit coumaric và những nhóm chức hydroxyl ởCạ và Cs của arabinose va galactose trong chuỗi bên Những enzyme phân cắt cautrúc của pectic ở các vị trí này, được gọi là enzyme phụ, bao gdm

arabinofuranosidase, endoarabinase, galactosidase, endogalactanase, feruloyl vàcoumaroyl esterase.

1.3.3.2 Ứng dụng của pectinase trong công nghệ thực phẩmTrong những năm vừa qua, pectinase được dùng trong nhiều qui trình côngnghiệp thông thường như là công nghiệp dệt, sợi thực vật, trà, cà phê, trích ly dầu,xử lý nước thải, nguyên liệu chứa pectin Chúng cũng được dùng để tinh sạchvirus và trong sản xuất giấy

1.3.4.1 Giới thiệu chung

Hệ enzyme amylase là một trong những hệ enzyme được sử dụng rộng rãi

nhất trong công nghiệp thực phẩm, y học và nhiều lĩnh vực kinh tế quốc dân khác

Các enzyme amylase có trong nước bọt, dịch tiêu hóa của con người và động

vật, trong hạt nảy mam, nắm mốc, nắm men và vi khuẩn Hiện nay, người ta chủ

yêu sản xuât amylase từ vi khuân va nam moc.

1.3.4.2 Định nghĩa và phân loại

a) Định nghĩa: Amylase thuộc nhóm hydrolase, phân giải liên kết glycoside,enzyme này làm nhiệm vụ phân giải tinh bột thành các phân tử có chiều dài mạchngăn hơn như dextrin, oligosaccharide, glucose

b) Phân loại

Dựa theo tính chat và cách thức tác dụng lên tính bột, có thé chia amylase thanh

các loại sau:

> 0-dImmylÌasc:

e a-amylase(a-1,4-glucan-4glucanohydrolase) là một endo enzyme Nó xúc

tác phản ứng thủy phân liên kết a-1,4-glycoside năm bên trong phân tử của các cơchat amylose, amylopectin và glycogen

e ơ- amylase được tim thay trong co thé của dong vat, thuc vat va té bao vi

sinh vat.

Tùy theo nguồn gốc mà phan tử lượng của enzyme sé thay đối, thường dao dongtrong khoảng 45-60kDa Có một số trường hợp đặc biệt như a- amylase từ loài visinh vật Bacillus macerans có phân tử lượng lên đến 130kDa

Dựa trên quá trình thủy phân tinh bột thành đường glucose, người ta tam thờichia œ- amylase thành hai nhóm: enzyme dich hóa và enzyme đường hóa.

Y g- amylase địch hóa: sản pham thủy phân tinh bột bởi các amylase dịch hóachủ yếu là các dextrin Enzyme này thường được sử dụng trong giai đoạn đầu củaquá trình thủy phân tinh bột, nhăm hỗ trợ cho quá trình hồ hóa và dịch hóa

Y g- gmylase đường hóa: sản phẩm thủy phân tinh bột bởi a- amylase đường

hóa là các đường oligosaccharide.

Tùy theo nguôn gốc của enzyme mà những sản phẩm tỉnh bột sẽ có mức độpolymer hóa khác nhau Ví dụ như a- amylase từ Aspergillus oryzae cho sản phẩm

thủy phân là đường maltose (DP2) và maltotriose (DP3) Còn a- amylase từ

Bacillus subtilis tạo sản phẩm thủy phân chủ yêu là đường maltohexaose (DP6)

a-Chương 1: Tổng quanamylase cua nam moc Aspergillus oryzae bền vững đơi với axit hon a- amylase cua

malt và vi khuân Bacillus subtilis.Như vay, tùy thuộc vào thành phan các đường mong muốn trong dịch thủy phânmà ta cân lựa chọn chế phẩm a- amylase thích hợp dé thực hiện quá trình thủy phân

tinh bột.

> -amylasee D-amylase là một exoenzyme, thủy phân từ đầu khơng khử của machamylose, amylopectin và glycogen Chúng phân cắt liên kết a-1,4- glycoside từ dau

khơng khử của mạch tinh bột tao ra maltose.

e Enzyme này khơng thủy phân được liên kết a-1,6- glycoside ở amylopectinnên sản phẩm cuối cùng thường gồm 50-60% maltose và B-dextrin

e -amylase khơng tác dụng lên tinh bột nguyên thể nhưng tác dụng lên tinhbột đã hồ hĩa, enzyme này vẫn giữ được hoạt tính khi khơng cĩ Ca'”

B-amylase bên trong mơi trường axit (kế cả pH 3-4), enzyme này hoạt độngmạnh trong mơi trường cĩ pH 4,5-5,5 B-amylase kém bên dưới tác dụng của nhiệtđộ cao, bị vơ hoạt hồn tồn dưới tác dụng của nhiệt độ 70°C, nhung trong dich nấu,nhiệt độ tối thích (tạ) là 60-65°C

> Glucoamylase

e Glucoamylase (a-glucanglucohydrolase, EC 3.2.1.3) là một exoenzyme.

Enzyme nay xúc tác thủy phân cả 2 loại liên kết a-1,4- glycoside va ølycoside từ đâu khơng khử trong phân tử amylose và amylopectin tạo ra sản phẩm

a-1,6-là đường glucose Người ta cịn gọi glucoamylase a-1,6-là amyloglucosidase hoặc amylase.

y-Enzyme này được tìm thay trong co thé động vật và ở các tế bào vi sinh vật, đặcbiệt là ở nắm men va nam mốc Hau hết các glucoamylase là những glycoprotein,thành phân gluxit chiêm từ 5-35% trọng lượng phân tử enzyme Phân tử lượng củàlucoamylase năm trong khoảng từ 48-210kDa

Đa số các chế phẩm glucoamylase của vi sinh vật ( vi khuẩn, nằm men, nammốc) và của mô động vật déu có pH tôi ưu ở vùng axit: pH3,5-5,5 Nhiệt độ tối ưutop: của glucoamylase là 50-60°C, nhưng hau hết các glucoamylase bị mat hoạt tínhkhi đun nóng trên 70°C So với ơ- amylase, glucoamylase bên axit hơn, nhưng lại

a A ye? 24 2 ` A 2 A ` 2

kém bên hơn dưới tác dụng của rượu, acetone, và không được bảo vệ băng Ca “”.

> Một so amylase khácBên cạnh 3 loại amylase nói trên, các enzyme thủy phân liên kết nhánh cũngđược sử dụng nhiều trong công nghiệp thủy phân tinh bột

e glucosidase thủy phân từ dau không khử các liên kết 1,4-glycoside và 1,6-ølycoside của các gốc glucopyranose dé tạo ra ø-D-glucose Enzyme này thủyphân rat tốt đường đôi va các oligosacchride, có tiêm năng ứng dụng trong nhiềulĩnh vực, đặc biệt trong chuyển hóa syrup giàu maltose sang syrup giàu glucose

a-e Enzyma-e thủy phân liên kết a-1,6-glycosida-e trong phân tử amylopa-ectin,ølycogen và một số polymer khác như pullulanase, exopullulanase, iso maltose.Enzyme này thường được sử dụng kết hop với B-amylase , glucoamylase trong sanxuất một số sản phẩm syrup hay glucose với mục dich tăng hiệu suất thủy phân

Chương 2:Nguyên liệu hóa chất và phương pháp nghiên cứu

CHUONG 2: NGUYEN LIEU HÓA CHAT VÀ

PHƯƠNG PHAP NGHIÊN CỨU2.1 Nguyên liệu

2.1.1 DuwaDứa được sử dung trong nghiên cứu là giỗng dứa Queen, được mua từ các tiêuthương tại chợ Ba Chiéu- Quận Bình Thạnh, thành phô Hồ Chí Minh

Ba dứa được thu nhận ở trạng thái tươi, thành phân gồm vỏ, mắt, lõi của quả

dứa.

2.1.2 _ Chế phẩm enzyme protease

Các chế phẩm protease sử dụng trong quá trình nghiên cứu:

e Alcalase 2,4L- FG: là endoprotease phân giải protein của hãng Novozyme,được thu nhận từ chung Bacillus licheniformis Hoạt tính > 2,4 AU/g.

e Protamex: là endoprotease của hãng Novozyme, được thu nhận từ các chủngBacillus licheniformis va Bacillus amyloliquefaciens Hoạt tinh > 1,5 AU/g.e Neutrase 0,8L: là endoprotease cũng cua hang Novozyme, được thu nhận từ

chung Bacillus amyloliquefaciens Hoat tinh > 0,8 AU/g.

Cac ché pham enzyme nay duoc bao quan trong diéu kién lanh truéc khi duoc

su dung.

2.1.3 Chế phẩm enzyme pectinase: Pectinex Ultra SPL

La chế phẩm pectinase ( polygalacturonase) của hãng Novozyme, dang dung

dịch mau nau, được thu nhận từ chung Aspergillus aculeatus Hoạt tính riêng >3800 PGNU/ml

2.1.4 Chế phẩm enzyme amylase: Ternamyl 120L

Là chế phẩm enzyme ơ-amylase dạng nước của Novozyme, chịu được nhiệt độcao và được sản xuất bởi chung Bacillus licheniformis Hoạt độ > 120 KNU-T/g

2.1.5 Nước

Nguồn nước dùng trong thí nghiệm là nguồn nước thủy cục tại thành phố HỗChí Minh, đã qua chưng cất.

2.2 Hóa chất sử dụng trong thí nghiệmCác hoá chất đã sử dụng trong nghiên cứu gồm: NaOH, H;SOx., HCl, cồn 96°,

là những hóa chất được sử dung rộng rãi trong phòng thí nghiệm, có nguồn gốctừ Trung Quốc

Hóa chất dùng dé pha dung dịch đệm: Natri photphat hai lần thế (Na;HPO¿ )

va axit citric.

2.3 Dung cu va thiét bi

2.3.1 Dung cụ

Các dung cụ được sử dung trong nghiên cứu là những dung cụ thường được sử

dụng trong phòng thí nghiệm như pipet, erlen, buret, becher, ống dong, bình địnhmức, ông nghiệm, cốc sứ, đũa thuỷ tinh, phễu thuỷ tinh và một số dụng cụ khác

2.3.2 Thiết bị

Các thiết bị đã được sử dụng trong nghiên cứu thuộc phòng thí nghiệm côngnghệ thực phẩm 2, bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, trường Đại học Bách KhoaThành phô Hỗ Chí Minh

2.4 Nội dung nghiên cứu2.4.1 Quy trình nghiên cứu : Chúng tôi tiễn hành nghiên cứu theo các

quy trình sau:

Chương 2:Nguyên liệu hóa chất và phương pháp nghiên cứu

Hình 2.1: Quy trình thu nhận bã dứa khô từ trái dứa ban đầu để làm

nguyên liệu thủy phân thu nhận chất xơ

Bã dứa khô

Thủy phân băng Thủy phân băng Thủy phân băng

pectinase amylase protease

Loc , rua ba

Ba dứa khô sau thủy phân

Hình 2.2: Quy trình thủy phan bã dứa khô (sử dụng từng enzyme pectinase,

amylase, protease để thủy phân)

Bã dứa khô

PectinaseAmylaseProtease

Thúy phân kết hợp 3 enzyme

L

Lọc , rửa bã lần 1Tay trắngLọc, rửa bã lần 2

ì

Chat xơ từ bã dứa

Hình 2.3: Quy trình thu nhận chất xơ từ bã dứa khô ( thủy phân sử dụng

kết hợp 3 enzyme pectinase, amylase, protease)2.4.1.1 Giải thích quy trình nghiên cứu thu nhận chat xơ và dich từ phế liệu