Bước đầu nghiên cứu sử dụng chế phẩm enzyme pectinase và hemicellulase trong quá trình chế biến nước dâu Hạ Châu trong, thanh trùng

21 3.4.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme và thời gian thủy phân đến hiệu suất trích ly và quá trình làm trong dịch quả dâu .... 28 4.2.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn

Ệ Ọ Ứ Ụ

Ệ Ẩ

UYỄ À MSSV: 2091776

Ớ ẦU Ê ỨU Ử Ụ Ế Ẩ ENZYME PECTINASE VÀ HEMICELLULASE QUÁ Ì Ế Ế ỚC DÂU

ÂU , Ù

LUẬ VĂ Ố Ệ Ỹ gành: Ệ Ẩ

ần hơ, 2013

Ệ Ọ Ứ Ụ

Ệ Ẩ

UYỄ À MSSV: 2091776

Ớ ẦU Ê ỨU Ử Ụ Ế Ẩ E ZY E PECTINASE VÀ HEMICELLULASE TRONG QUÁ TRÌNH

Ế Ế Ớ ÂU ÂU ,

THANH TRÙNG

LUẬ VĂ Ố Ệ Ỹ gành: Ệ Ẩ

iáo viên hướng dẫn

s UYỄ À

2013

Luận văn đính kèm sau đây, với đề tài “Bước đầu nghiên cứu sử dụng chế phẩm

enzyme pectinase và hemicellulase trong quá trình chế biến nước dâu Hạ Châu trong, thanh trùng”, do Nguyễn Hoài Thanh thực hiện và báo cáo đã đƣợc hội đồng

chấm luận văn thông qua

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2013

Chủ tịch hội đồng

………

LỜ

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình luận văn nào trước đây

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hoài Thanh

LỜ Ả

Đề tài thực hiện trong thời gian hơn ba tháng tại phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ Những thành quả đạt được như ngày hôm nay, bên cạnh sự nổ lực của bản thân còn nhận được rất nhiều sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô, các anh chị, bạn bè và sự hỗ trợ về vật chất cũng như tinh thần của gia đình

Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến các thầy cô Bộ môn Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng đã hết lòng truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian qua

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy Nguyễn Công Hà

đã dành cho em trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Chân thành cảm ơn các cán bộ trong phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm Cuối lời xin gửi lời cảm ơn đến cô cố vấn học tập Nguyễn Thị Thu Thủy và các bạn lớp Công nghệ thực phẩm K35 đã giúp đỡ em rất nhiều trong 4 năm qua

Xin chân thành cảm ơn

Ụ LỤ

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM TẠ ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH BẢNG v

DANH SÁCH HÌNH vi

TÓM LƯỢC vii

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1

1.1ĐẶTVẤNĐỀ 1

1.2MỤCTIÊUNGHIÊNCỨU 1

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1NGUYÊNLIỆU 2

2.1.1 Cây dâu miền dưới 2

2.1.2 Tổng quan về dâu Hạ Châu 2

2.1.3 Đường 5

2.1.4 Nước 6

2.2ENZYMEPECTINASEVÀHEMICELLULASE 6

2.2.1 Enzyme pectinase 6

2.2.2 Enzyme hemicellulase 10

2.3MỘTSỐCÔNGĐOẠNCHẾBIẾNCHÍNH 12

2.3.1 Chần 12

2.3.2 Bài khí 13

2.3.3 Thanh trùng 14

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

3.1PHƯƠNGTIỆNNGHIÊNCỨU 18

3.1.1 Địa điểm và thời gian thực hiện 18

3.1.2 Nguyên vật liệu thí nghiệm 18

3.1.3 Hóa chất 18

3.1.4 Thiết bị dụng cụ thí nghiệm 18

3.2PHƯƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU 19

3.2.1 Phương pháp lấy mẫu 19

3.2.2 Phương pháp thí nghiệm 19

3.2.3 Phương pháp phân tích 19

3.3QUYTRÌNHTHÍNGHIỆM 20

3.4BỐTRÍTHÍNGHIỆM 21

3.4.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn enzyme pectinase và hemicellulase đến hiệu suất trích ly và độ trong của dịch quả dâu 21

3.4.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme và thời gian thủy phân đến hiệu suất trích ly và quá trình làm trong dịch quả dâu 22

3.4.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế dịch quả và đường đến chất lượng của sản phẩm 23

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25

4.1 ẢNHHƯỞNG CỦATỶLỆ PHỐITRỘNCHẾPHẨMENZYME PECTINASE VÀ HEMICELLULASE, NỒNG ĐỘ ENZYME VÀ THỜI GIAN THỦY PHÂN ĐẾNĐẾNHIỆUSUẤTTRÍCHLYDỊCHQUẢDÂU 25

4.1.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn chế phẩm enzyme pectinase và hemicellulase đến hiệu suất trích ly dịch quả dâu 25

4.1.2 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme và thời gian thủy phân đến hiệu suất trích ly dịch quả dâu 26

4.2 ẢNHHƯỞNG CỦATỶLỆ PHỐITRỘNCHẾPHẨMENZYME PECTINASE VÀHEMICELLULASENỒNGĐỘENZYMEVÀTHỜIGIANTHỦYPHÂNĐẾN QUÁTRÌNHLÀMTRONGDỊCHDÂU 28

4.2.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn chế phẩm enzyme pectinase và hemicellulase đến độ trong của dịch dâu 28

4.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme và thời gian thủy phân đến độ trong của dịch dâu 30

4.3 ẢNHHƯỞNG CỦA TỶLỆ PHỐICHẾ DỊCHQUẢVÀ ĐƯỜNGĐẾN CHẤT LƯỢNGCỦASẢNPHẨM 31

4.3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế dịch quả và đường đến độ trong của sản phẩm 31

4.3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế dịch quả và đường đến giá trị cảm quan của sản phẩm 33

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 36

5.1KẾTLUẬN 36

5.2ĐỀNGHỊ 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 PHỤ LỤC

D Á Ả

Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng của dâu Hạ Châu trong 100 g ăn được 4

Bảng 2.2 Chỉ tiêu hóa lý của đường (saccharose) 5

Bảng 2.3 Tạp chất cho phép trong nước dùng làm nước uống 6

Bảng 2.4 Một số chế phẩm pectinase thương mại 10

Bảng 2.5 Xử lý nhiệt đề nghị cho các loại sản phẩm khác nhau 16

Bảng 3.1 Một số phương pháp phân tích 19

Bảng 3.2 Bảng bố trí thí nghiệm 2 22

Bảng 3.3 Bảng bố trí thí nghiệm 3 23

Bảng 4.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn chế phẩm enzyme đến hiệu suất trích ly dịch dâu 25

Bảng 4.2 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme và thời gian thủy phân đến hiệu suất trích ly dịch quả dâu, % 27

Bảng 4.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn chế phẩm enzyme đến độ truyền quang của dịch dâu, % 29

Bảng 4.4 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme và thời gian thủy phân đến độ truyền quang của dịch dâu, % 30

Bảng 4.5 Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế dịch quả và đường đến độ truyền quang của sản phẩm, % 32

Bảng 4.6 Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế dịch quả và đường đến giá trị cảm quan của sản phẩm 33

Bảng 4.7 Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế dịch quả đến giá trị cảm quan của sản phẩm 34 Bảng 4.8 Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế đường đến giá trị cảm quan của sản phẩm 34

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Cây dâu Hạ Châu 2 Hình 3.1 Dâu Hạ Châu 18 Hình 3.2 Quy trình thí nghiệm đề nghị 20 Hình 4.1 Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn chế phẩm enzyme đến hiệu suất trích ly dịch dâu 25 Hình 4.2 Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của nồng độ enzyme và thời gian thủy phân đến hiệu suất trích ly dịch quả dâu 27 Hình 4.3 Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn chế phẩm enzyme đến độ truyền quang của dịch dâu 29 Hình 4.4 Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của nồng độ enzyme và thời gian thủy phân đến độ truyền quang của dịch dâu 30 Hình 4.5 Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế dịch quả và đường đến độ truyền quang của sản phẩm 32 Hình 4.6 Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế dịch quả và đường đến giá trị cảm quan của sản phẩm 33 Hình 5.1 Sản phẩm nước dâu Hạ Châu trong, thanh trùng 36 Hình 5.2 Quy trình chế biến nước dâu Hạ Châu trong, thanh trùng 37

TÓ L Ợ

Đề tài thực hiện nhằm tìm ra những thông số kỹ thuật tối ưu nhất nhằm tạo ra sản

phẩm nước dâu Hạ Châu chất lượng và ổn định Vì vậy việc “Bước đầu nghiên cứu

sử dụng chế phẩm enzyme pectinase và hemicellulase trong quá trình chế biến nước dâu Hạ Châu trong, thanh trùng” được thực hiện bao gồm các khảo sát: (i) Ảnh

hưởng của tỷ lệ phối trộn enzyme pectinase và hemicellulase (pectinase:hemicellulase (%) là 0:0, 40:60, 50:50, 60:40) đến hiệu suất trích ly dịch quả và độ trong của dịch dâu; (ii) Ảnh hưởng của nồng độ enzyme (0, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4 ml/100g pure) và thời gian thủy phân (0, 40, 60, 80 phút) đến hiệu suất trích ly và quá trình làm trong dịch dâu; (iii) Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế dịch quả (30, 40, 50%) và đường (18, 20,

- Qua quá trình nghiên cứu thu nhận được kết quả:

Tỷ lệ phối trộn 2 chế phẩm enzyme pectinase và hemicellulase (%) là 50:50 cho hiệu suất trích ly và độ trong là cao nhất

Nồng độ enzyme sử dụng là 0,3ml/100g pure dâu và thời gian thủy phân 60 phút cho hiệu suất cao và độ trong của dịch dâu tốt nhất

hài hòa về vị, màu sắc, mùi tốt và độ truyền quang tương đối cao

1: Ớ ỆU

1.1 Ặ VẤ Ề

Đồng bằng sông Cửu Long là một vùng đất màu mỡ với nhiều loại cây trái phong phú

và đa dạng Vùng đất Phong Điền (Cần Thơ) thuộc vùng đồng bằng phù sa màu mỡ nên có nhiều loại trái cây thơm ngon: xoài, cam, nhãn, chôm chôm, mận…Và một loại trái cây rất đặc trưng của Phong Điền mà không nơi nào có được đó là dâu Hạ Châu Dâu Hạ Châu là một đặc sản độc đáo của huyện Phong Điền bởi chỉ có tại mảnh đất này thì cây dâu Hạ Châu mới cho những chùm trái ngọt khắp cành, nhánh với vị đặc trưng (vị ngọt thanh, chua nhẹ, mùi thơm) nên rất được ưa chuộng Tuy nhiên dâu Hạ Châu chủ yếu được sử dụng với dạng tươi, thời gian bảo quản tương đối ngắn nên thị trường tiêu thụ chưa rộng Để tận dụng nguồn nông sản dồi dào này, góp phần năng cao giá trị kinh tế và đáp ứng nhu cầu đa dạng của người tiêu dùng thì việc nghiên cứu đưa loại trái cây này vào chế biến các sản phẩm thực phẩm là cần thiết Dâu Hạ Châu chứa hàm lượng lớn chất dinh dưỡng như carbohydrate (10,5%), protein (0,7%), chất béo (0,3%)…hàm lượng vitamin và muối khoáng cao nên rất phù hợp để chế biến nước quả có giá trị dinh dưỡng cao có thể thay thế các loại nước giải khát pha chế bằng chất hóa học

Trong công nghệ sản xuất nước quả tự nhiên nói chung, nước dâu Hạ Châu nói riêng, một điều gây ảnh hưởng không tốt đến chất lượng sản phẩm trong quá trình tồn trữ là nước quả “đục” trở lại hay bị phân lớp Nguyên nhân chính là do trong các loại quả chứa một lượng hợp chất pectin (Faigh, 1995; Tucker & Wood, 1991) Có nhiều phương pháp được đề xuất như dùng chất trợ lọc, xử lý nhiệt, sử dụng chế phẩm enzyme pectinase (Hohn, 1996), trong số đó giải pháp sử dụng các chế phẩm enzyme được coi là hiệu quả nhất Trong bài luận văn này trình bày các kết quả của việc bước đầu ứng dụng 2 chế phẩm enzyme là pectinex Ultra SP-L và viscozym L trong quá trình chế biến nước quả dâu Hạ Châu dạng trong

1.2 Ụ ÊU Ê ỨU

Bước đầu xây dựng quy trình chế biến nước dâu Hạ Châu trong, thanh trùng bằng việc ứng dụng 2 chế phẩm enzyme pectinase và hemicellulase bao gồm: Tìm ra các thông

số kỹ thuật về tỷ lệ phối trộn 2 chế phẩm enzyme pectinase và hemicellulase, nồng độ

và thời gian thủy phân của enzyme tối ưu nhất nhằm nâng cao hiệu suất trích ly và hiệu quả làm trong sản phẩm nước quả được chế biến từ quả dâu Hạ Châu; Tìm được tỷ lệ phối chế thích hợp để tạo ra sản phẩm nước dâu Hạ Châu thơm ngon và đảm bảo về chất lượng

2: L Ợ Ả À L ỆU

2.1 UYÊ L ỆU

2.1.1 ây dâu miền dưới

Cây dâu miền dưới có tên khoa học là Baccaurea ramiflora, thuộc họ Phyllanthaceae,

là một cây mọc chậm có lá không rụng khoảng 25m cao, với những tán rộng và lớp vỏ

mịn Thông thường được gọi Burmese grape (English); mafai setambun, tajam

molek (Indonesia); pupor, tampoi and tempui (Malaysia); kanazo (Myanmar); phnhiew

(Cambodia); f'ai (Laos); mafai (Thailand in general) somfai (southern Peninsular),

giâu gia đất, giâu tiên và dâu miền dưới, dâu Hạ Châu (Việt Nam)

Người ta tìm thấy sự phân phối ở vùng Á Châu, thường hay trồng ở Ấn Độ và Mã Lai Cây sống trong rừng già không thay lá trong một phạm vi diện tích rộng, đặc tính cây chịu bóng râm, chịu ẩm, mọc hoang trên độ cao trong khoảng 100m đến 1300m

Trái được thu hoạch tại địa phương, được sử dụng để ăn hoặc lên men biến chế thành rượu, đồng thời cũng được dùng trong y học để chữa trị những bệnh về da Những bộ phận của cây đều được sử dụng như dược thảo

Cây thường ra hoa vào tháng 2 - 3 và có quả chín tháng 6 - 8

2.1.2 ổng quan về dâu ạ hâu

2.1.2.1 Nguồn gốc và phân bố

Dâu Hạ Châu là một giống cây ăn trái đặc

sản được nhà vườn Phong Điền (Cần Thơ)

chọn lọc và nhân giống từ cây giống có

nguồn gốc Malaysia Trước đây dâu Hạ

Châu có tên là dâu miền dưới, đến năm

2005 mới được nhà vườn Phong Điền đăng

ký thương hiệu “dâu Hạ Châu” và được

Cục Sở hữu trí tuệ (Bộ Khoa học và công

nghệ) công nhận vào cuối tháng 11 năm

2006

Hiện nay, dâu Hạ Châu là cây trồng có giá trị kinh tế cao với gần 100 ha canh tác, tập trung ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long, nhiều nhất là ở thị trấn Phong Điền và xã Nhơn Ái (huyện Phong Điền, Cần Thơ)

ình 2.1 ây dâu ạ hâu

( guồn:http://mientaynet.vn/www/index.php?option

=mientay&view=chitiet&id=155)

2.1.2.2 Đặc điểm sinh thái

Cây: Cây thường xanh, khoảng 10 – 15m cao, cành cây phát triển cộng trụ tức nhánh phát triển bên hong nụ bên, nhánh non mảnh, không lông

Lá: Lá đơn, thường tập hợp ở ngọn nhánh, mọc cách và thành hình xoắn ốc Cuống lá phù lên ở dưới gốc và ở trên, kích thước 9 – 25 x 3 – 9cm, xếp theo vòng xoắn đều dọc theo chiều dài cành cây, hẹp dạng ellip, nhọn ở đỉnh, bìa lá nguyên hay hơi gợn sóng, màu đỏ nhạt lúc còn non, phủ lớp lông màu nâu, trở nên xanh lá cây đậm và sáng ở mặt trên, mịn khi trưởng thành Gân lá phẳng ở mặt trên, nổi rõ ở mặt dưới, gân lá thứ cấp xếp nghiêng so với gân chánh ở trung tâm, rộng và song song Lá kèm có lông ở mặt lưng rụng sớm

Hoa: Phát hoa hay hoa, nhỏ họp lại thành chùm, mọc trên nhánh thân, trên các sẹo lá, biệt chu, hoa đực và hoa cái trên những cây khác nhau Hoa đực rất nhỏ gắn trên chùm nhỏ yếu ở ngọn nhánh, khoảng 10cm, dài, đài hoa 4 – 5 hình chữ nhật 5 - 6mm, có lông ít bên ngoài, có cuống ngắn, 4 – 8 tiểu nhụy, nhụy cái hình ống thoái hóa vô sinh Hoa cái, hơi lớn hơn, chùm hoa 35cm dài, hợp thành chùm gắn trên nhánh già và trên thân chính, có lông bên ngoài, bầu noãn hình trứng hoặc hình cầu, 3 buồng, vòi nhụy rất ngắn 0,5mm, nướm nứt đôi ở đỉnh ngọn

Trái: Quả mọng có 3 ngăn, mỗi ngăn có một hạt, bao quanh một lớp nạc nhiều thịt 2,5 – 3,5cm đường kính, dạng bầu dục hay ellip treo dài trên những nhánh và thân cây chánh và già Màu vàng nhạt, khi trưởng thành biến thành đỏ hay tím nhạt Đối với trái dâu miền dước đặc biệt có phần dưới nhọn, có vị thơm và ngọt, ở miền Nam tính từ Bến Tre trở xuống nhất là ở Phong Điền, thành phố Cần Thơ nơi sản xuất nổi tiếng

“Dâu miền dưới” hiện nay có tên là “dâu Hạ Châu” danh từ châu đây có nghĩa là

“Châu thổ” để chỉ “miền dưới” châu thổ sông Cửu Long

Dâu Hạ Châu có hai dạng trái là giống trái tròn và giống trái dài, trong đó giống trái tròn có vị ngọt thanh nên được nông dân ưa chuộng và trồng phổ biến (80%) Dâu Hạ Châu ra hoa chín vào đầu mùa mưa (tháng 4, 5) thu hoạch vào tháng 9, 10 có thể kéo dài đến tháng 11 (vụ muộn) và ra hoa sớm từ tháng 11-12 thu hoạch vào tháng 4-5 do điều khiển bằng phương pháp quản lý nước Dâu được trồng trên luống đôi, có kích thước từ 6-8m, trồng theo dạng tam giác với khoảng cách 4-6 x 4-6m Cây được trồng xen kẽ trong vườn hay tháp trên cây cái với tỷ lệ từ 5-20% Từ khi đậu trái đến khi thu hoạch là 130 ngày Vỏ trái có màu sắc đẹp (màu trắng ngà đặc trưng) độ ngọt cao (17,67%), độ chua (1,72%) và hàm lượng vitamin cao (8,07mg/100g thịt quả) (Trần Văn Hâu, 2012)

Cách bảo quản sau thu hoạch: bảo quản dâu Hạ Châu ở nhiệt độ mát (20o

C) bằng màng bao PP với độ dày khoảng 0,195mm đục lỗ 0,3% hoặc bao bì PSE + PVC kết hợp với thùng carton có thể kéo dài đến 17 ngày, giá trị thương phẩm của sản phẩm còn duy trì tốt (Trần Văn Hâu, 2012)

1.2.2.3 Thành phần và giá trị dinh dưỡng

Dâu Hạ Châu chứa khoảng trên 80% nước, có hàm lượng chất sắt cao (5,34mg/100g thịt quả) và nhiều khoáng chất khác như canxi, photpho, crome, potassium, magnesium… Các vitamin B, acid amine, vitamin C cũng tương đối cao (5,5mg/100g thịt quả) mặc dù vẫn được xem là loại trái cây nghèo nguồn vitamin này Hàm lượng dinh dưỡng trong trái phụ thuộc vào nhiều yếu tố: giống cây, địa điểm trồng, kỹ thuật canh tác…Nhưng nhìn chung thành phần của trái dâu thể hiện ở (bảng 2.1)

ảng 2.1 hành phần dinh dưỡng của dâu ạ hâu trong 100 g ăn được

- 0,3

- 5,34

(Nguồn: http://duocthaothucdung.blogspot.com)

Những tinh dầu, cây dâu Baccaurea ramiflora Lour:

- Rễ, lá, và những trái được ly trích và thành phần hóa học đã được phân tích bởi

GC-MS lần đầu tiên

- Tổng cộng 37 hợp chất trong trái dâu Baccaurea ramiflora Lour

- Tinh dầu nguyên chất đã được ly trích từ rể và 34 trong số đó đã được xác định và hiện diện hơn 98,46% trong tinh dầu nguyên chất

Những kết quả cho thấy rằng:

- 10 hợp chất của các loại tinh dầu của lá và rễ cây dâu Baccaurea ramiflora giống

nhau, có hàm lượng tương đối là 76,66%

- 7 hợp chất các loại tinh dầu của trái và rễ cây dâu Baccaurea ramiflora giống nhau,

+ Hình dạng: dạng tinh thể tương đối đồng đều, tơi khô, không vón cục

+ Mùi vị: vị ngọt, không có mùi lạ

+ Màu sắc: tinh thể có màu trắng sáng

- Chỉ tiêu hóa lý được cho ở (bảng 2.2):

ảng 2.2 hỉ tiêu hóa lý của đường (saccharose)

Hàm lượng đường saccharose > 99,5%

(Nguồn: Nguyễn Ngộ, 1984)

2.1.4 ước

Nước là thành phần chủ yếu của nước giải khát, vì thế chất lượng nước ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm Các tạp chất cho phép trong nước sử dụng cho thực phẩm được cho ở (bảng 2.3)

ảng 2.3 ạp chất cho phép trong nước dùng làm nước uống

2 mg/lít 0,06 mg/lít

5 mg/lít

5 mg/lít

50 mg/lít 0,2 mg/lít

< 100 cfu/ml

< 20

> 50

(Nguồn: Nguyễn Vân Tiếp và ctv, 2000)

2.2 ENZYME PECTINASE VÀ HEMICELLULASE

2.2.1 Enzyme pectinase

2.2.1.1 Giới thiệu

Enzyme pectinase là nhóm enzyme thủy phân pectin, sản phẩm tạo thành là các acid galacturonic, glactose, methanol

+ Nhiệt độ và pH tối ƣu của pectinase phụ thuộc vào nguồn thu nhận PE của nấm mốc

nguồn thực vật có pH tối ƣu từ 7,5 đến 8 và nhiệt độ tối ƣu 55-60oC Khả năng hoạt động của chúng phụ thuộc vào nguồn thu nhận, mức độ este hóa của pectin Chúng đƣợc hoạt hóa bởi Ca2+ và bị vô hoạt bởi các ion hóa trị 3 và 4 nhƣ thủy ngân, chì, nhôm hay sắt

- Polygalacturonase (PG)

PG Là enzyme tác dụng lên pectin, acid pectinic và acid pectic Các sản phẩm trung gian của quá trình thủy phân pectin bởi polygalacturonase có thể là acid penta, tetra, tri

và digalacturonic

+ Dựa vào cơ chế tác dụng có thể chia polygalacturonase thành 2 nhóm:

 Endopolygalacturonase phân cắt liên kết -1,4 ở phía trong mạch phân tử pectin cũng nhƣ ở phía trong phân tử acid polygalacturonic Chúng phân cắt polymer và làm giảm nhanh chóng độ nhớt của dung dịch pectin

 Exopolygalacturonase có khả năng cắt dần dần từng phân tử acid polygalacturonic ở đầu mạch của pectin

 Nhiệt độ và pH tối ƣu của các PG phụ thuộc vào nguồn thu và cơ chất

- Protopectinase (PP)

PP Là enzyme phân tách các thành phần nhƣ araban và galactan khỏi protopectin để tạo thành pectin hòa tan Đây là một trong những enzyme có vai trò quan trọng trong quá trình chín của quả

- Transeliminase (TE)

+ TE có khả năng cắt đứt liên kết -1,4 của phân tử pectin kết quả là tạo ra các đơn phân galacturonic có chứa nối đôi

+ TE tác dụng lên pectin cũng như acid pectic Dựa vào tính đặc hiệu và cơ chế tác dụng, có thể phân chia thành những nhóm enzyme sau:

+ Pectin transeliminase là những enzyme tác dụng lên pectin và acid pectinic

+ Polygalacturonat transeliminase là những enzyme tác dụng lên acid pectinic và acid pectic

+ TE từ nguồn khác nhau thì có cơ chế tác dụng và các thuộc tính khác nhau (Hoàng Kim Anh, 2007)

2.2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme

 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme

Nồng độ enzyme càng lớn bao nhiêu thì lượng cơ chất bị biến đổi càng nhiều bấy nhiêu Tuy nhiên khi lựa chọn nồng độ chế phẩm enzyme nên chọn lượng tối thiểu mà đảm bảo được các biến đổi cần thiết với thời gian mà công nghệ chế biến nước quả cho phép Không tùy thuộc vào hoạt độ của một chế phẩm hoặc của một enzyme, hiệu quả tác dụng của chế phẩm hoàn toàn phụ thuộc vào thành phần của enzyme và đặc điểm của nguyên liệu chế biến (Kretovits and Iarovenco, 1982)

 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Cũng như các phản ứng hóa học, thường vận tốc phản ứng của enzyme tăng khi nhiệt

độ tăng Thông thường đa số enzyme bị mất hoạt tính với nhiệt độ trên 70o

và cộng sự, 1982)

2.2.1.4 Cơ chế tác dụng của enzyme pectinase trong sản xuất nước quả

Trong chế biến nước quả người ta dùng chế phẩm enzyme pectinase nhằm hai mục đích cơ bản sau:

- Phá vỡ thành tế bào thực vật nhằm năng cao hiệu suất thu hồi dịch quả Tế bào thực vật được cấu tạo bằng vỏ tế bào (thành tế bào) Vỏ tế bào như một lớp thành bảo vệ rất

hữu hiệu và tạo hình cho tế bào Ở tế bào thực vật có nhiều chất pectin, chất pectin được xem như các xi măng gắn tế bào với nhau Phá vỡ sự gắn kết này sẽ tạo điều kiện cho các chất có trong tế bào thoát ra khỏi tế bào Các chế phẩm enzyme pectinase không chỉ chứa pectinase mà còn chứa các enzyme trong nhóm cellulose Các loại enzyme này sẽ phá vỡ thành tế bào

- Làm trong và ổn định chất lượng nước quả Dưới tác dụng của pectinase, pectin - một polysacharid được tạo thành từ sự liên kết giữa các mạch của phân tử axit galacturonic (C6H10O7) mà một phần (ở mức độ khác nhau) đã được este hoá với rượu metylic (CH3OH) bị phân huỷ hoặc bị phân cắt liên kết glucoside Pectin là 1 chất điện ly cao phân tử (polime) mang điện tích âm (-) dọc theo chiều dài của mạch phân tử có sự sắp xếp các nhóm diện tích cùng dấu (-COO-) nên mạch có xu hướng duỗi thẳng tạo nên bề mặt hấp phụ lớn trong toàn bộ dung dịch có chứa pectin

Nước quả đục là hệ huyền phù trong đó phần tử sắn (thịt quả) có kích thước nhỏ, bề mặt riêng lớn và có năng lượng rất lớn nên không bền vững về mặt nhiệt động học Mặt khác, chúng ta là những phân tử tích điện nên dưới tác dụng của lực hút phân tử chúng liên kết lại tạo thành những phân tử lớn dễ dàng sa lắng Trong nước quả, sự có mặt của hợp chất polyphenol (đặc biệt là tanin) tạo nên với pectin những kết tủa không tan v.v Sự có mặt của pectinase sẽ thúc đẩy nhanh quá trình cơ bản nêu trên (Lê Mỹ Hồng, 2006)

2.2.1.5 Giới thiệu chế phẩm pectinase thương mại

 Enzyme quyết định hiệu quả tác dụng của chế phẩm

 Enzyme có mặt trong chế phẩm cũng tốt nhưng không bắt buộc

 Enzyme không cần thiết nhưng có thể cho phép có mặt ở một lượng không đáng

kể trong chế phẩm

 Enzyme không được phép có mặt trong chế phẩm

- Căn cứ vào đặc điểm của nguyên liệu mà lựa chọn chế phẩm enzyme thích hợp Một

số chế phẩm pectinase thương mại được cho ở (bảng 2.4)

ảng 2.4 ột số chế phẩm pectinase thương mại

Petinex Schweizerische Ferment Basel, Switzerland

Pectinol Rohament Rohm, Gmbh Darmstadt, West Germany

(Nguồn: Kashyap, D.R and ctv, 2002)

- Pectinex Ultra SP-L

Petinex là chế phẩm của công ty NOVO NORDISK FERMENT A.G là enzyme pectolytic, còn có tên là Novoferm 14, có nguồn gốc từ nấm mốc Aspergillus aculeatus Chế phẩm Pectinex Ultra SP-L ở dạng dịch lỏng, có màu nâu và mùi nhẹ của sản phẩm lên men Enzyme này hoạt động ở khoảng pH 4,5 và ở 50o

C Khi enzyme này tồn trữ ở nhiệt độ 20o

C thì có thể bảo quản trong thời gian 3 tháng tuy nhiên nếu thời gian tồn trữ dài hơn thì khả năng hoạt động giảm từ 1-2% mỗi tháng Khi tồn trữ ở nhiệt độ 0-10o

C thì thời gian tồn trữ tối thiểu là 1 năm (Lê Ngọc Tú, 2007)

2.2.2 Enzyme hemicellulase

2.2.2.1 Giới thiệu

Enzyme hemicellulase là nhóm enzyme thủy phân hemicellulose, sản phẩm tạo thành

là các monosaccharide nhƣ manose, galatose, xylose hay arabinose Quá trình thủy phân hemicellulose cũng đƣợc thực hiện nhờ các enzyme endo- và exo-hydrolase Tính đặc hiệu của enzyme phụ thuộc vào thành phần và dạng liên kết của các monosaccharide trong phân tử cơ chất, nhƣ endo-1,4--D-xylanase, endo-1,5--L-arabinase (Nguyễn Đức Lƣợng, 2004)

2.2.2.2 Phân loại

Enzyme hemicellulase là một phức hợp gồm nhiều enzyme và đƣợc thu nhận từ thực

vật, vi khuẩn, nấm sợi Aspergllus, Trichoderma và nấm men (Nguyễn Đức Lƣợng

2004)

 Dextranase (EC.3.2.1.11)

Enzyme này được thu nhận từ Penicilium Chúng phân hủy liên kết 1,6-D-glucoside

của dextrin Chúng hoạt động mạnh ở pH 5-5,5 và ở nhiệt độ 45-55o

Enzyme này thu nhận từ Aspergillus niger và Penicillium emersonii Các chế phẩm

thương mại của enzyme này có chứa cả -amylase

-glucanase của Asp.oryzae hoạt động mạnh ở pH 4-6 và nhiệt độ 60oC -glucanase

của Penicillium emersonii hoạt động mạnh ở 70o

ở 80o

C

 Xylanase và pentosanase

Người ta đã sản xuất xylanase và pentosanase theo quy mô công nghiệp từ Aspergillus

ssp và Tricgoderma Xylanase và pentosanase hoạt động ở pH 3,5-6,0 Các enzyme

này còn được phối trộn với pectinase dùng trong sản xuất nước quả

2.2.2.3 Ứng dụng của enzyme hemicellulase

Hiện nay, các enzyme hemicellulase đang đóng vai trò quan trọng trong vấn đề xử lý rác thải, bảo vệ môi trường và nhiều lĩnh vực khác Chúng cũng được sử dụng để thuỷ phân thành phần cellulose giúp tăng chất lượng thực phẩm và thức ăn gia súc (Hoàng Kim Anh, 2007)

Trong sản xuất bia, dưới ảnh hưởng của hệ enzyme xitase (chủ yếu gồm bốn enzyme cellulose, hemicellulase, enzyme thuỷ phân chất gôm và cellobiose) thành tế bào của đại mạch bị phá huỷ, khiến cho các enzyme protease và amylase tác dụng được dễ dàng với protein và tinh bột chứa trong hạt đại mạch Khi đó lượng đường, dextrin và

các chất hoà tan khác tăng lên, tạo điều kiện để khi gia nhiệt sau này hình thành nên các vật phẩm có màu và mùi thơm đặc trưng của malt và bia (Lê Ngọc Tú, 2007) Tài liệu cho thấy, do ảnh hưởng của enzyme hemicellulase mà các chất mật, gôm… Vốn không bị tác dụng của pectinase cũng bị thuỷ phân một cách mạnh mẽ, nên kết quả là ngăn chặn được sự glatin hoá khi chế biến các dạng cà phê cô đặc (Lê Ngọc Tú, 2007)

2.2.2.4 Giới thiệu chế phẩm hemicellulase thương mại

Chế phẩm Viscozym L là tên thương mại của enzyme hemicellulase có xuất xứ từ hãng Novo Đan Mạch do công ty Nam Giang cung cấp

Viscozym L được sản xuất từ loài Aspergillus aculeatus Sản phẩm gồm nhiều enzyme

khác nhau như: -glucanase, arabanase, xylanase, cellulose và hemicellulase

Enzyme có pH tối ưu trong khoảng 4,5-5,5, nhiệt độ 40-50oC, hoạt tính của chế phẩm

700 UI/ml Nhiệt độ bảo quản ở 0-10o

C (Nguyễn Kim Ngân, 2009)

+ Giảm tỷ lệ tổn thất nguyên liệu và nâng cao hiệu suất chế biến

+ Đuổi khí có trong gian bào của nguyên liệu

+ Làm cho rau quả có màu sáng hơn do phá huỷ một số chất màu

+ Làm giảm lượng vi sinh vật bám trên bề mặt của nguyên liệu

- Mức độ tổn thất chất dinh dưỡng phụ thuộc vào thời gian, nhiệt độ và lượng nước chần Nhiệt độ càng cao, thời gian càng dài và lượng nước chần càng nhiều thì tổn thất dinh dưỡng càng nhiều (Lê Mỹ Hồng, 2006)

2.3.2 Bài khí

Bài khí là quá trình đuổi bớt khí ra khỏi đồ hộp trước khi ghép mí nhằm giảm bớt áp suất bên trong khi thanh trùng, tránh bật nắp, hạn chế quá trình oxy hóa, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật hiếu khí tồn tại trong sản phẩm…Có nhiều phương pháp bài khí: bài khí bằng nhiệt độ (đun nóng 80 – 90oC), bằng cơ khí, bằng bơm chân không…

2.3.2.1 Bài khí bằng nhiệt

Cơ sở khoa học: Nhờ được đun nóng, không khí (nếu có) trong thực phẩm sẽ thoát ra, hơi nước từ thực phẩm bay lên thay thế chỗ của một phần không khí trên khoảng không đỉnh hộp, kết quả là phần lớn không khí đã được đuổi ra khỏi hộp trước khi ghép mí Sau khi bày khí các hộp được ghép mí ngay, khi đồ hộp nguội hơi nước trong hộp ngưng tụ tạo ra độ chân không

Phương pháp: Thực phẩm được xếp vào bao bì sau đó thực hiện gia nhiệt bài khí Phương pháp này có nhược điểm là thực phẩm có thể trào ra ngoài khi gia nhiệt và các bao bì thủy tinh dễ nứt vỡ

Phương pháp đơn giản và thuận lợi hơn là cho thực phẩm đã được gia nhiệt nóng vào bao bì Nếu thực phẩm là thể đồng nhất như nước rau quả, tương quả, mứt mịn…thì có thể đun nóng đến nhiệt độ 60 – 80oC hoặc hơn rồi rót vào bao bì và ghép kín ngay Nếu thực phẩm là thể không đồng nhất như đồ hộp thịt cá, rau muối,… Thì phần cái được xếp vào hộp trước, sau đó rót nước sốt nóng (80 – 90o

C) vào để bài khí bằng nhiệt (Nguyễn Trọng Cẩn và Nguyễn Lệ Hà, 2009)

2.3.2.2 Bài khí bằng thiết bị chân không

Người ta thường dùng bơm chân không để hút không khí ra khỏi hộp trong một ngăn kín của máy ghép mí và lập tức ghép kín hộp Phương pháp này được sử dụng cho cả bao bì sắt tây và thủy tinh

- Đây là phương pháp đơn giản và dễ thực hiện, tuy nhiên nó có một số nhược điểm: + Hiệu quả bài khí lớn nhất chỉ đạt 85,5%

+ Chịu ảnh hưởng bởi hiện tượng giãn nở chân không và hấp phụ chân không (Nguyễn Trọng Cẩn và Nguyễn Lệ Hà, 2009)

Ngoài hai phương pháp trên, người ta còn tiến hành bài khí bằng phun hơi Dùng nước nóng phun vào khoảng không đỉnh hộp trước khi ghép kín, hơi nước sẽ đẩy không khí

ra ngoài, sau khi ghép kín và làm nguội, hơi nước đó sẽ ngưng tụ và tạo độ chân không trong hộp

Phương pháp này chỉ áp dụng cho đồ hộp lỏng, nếu dùng cho thực phẩm đặc sẽ làm xấu hình thức trên mặt của sản phẩm (Lê Mỹ Hồng, 2006)

2.3.3 Thanh trùng

Thanh trùng bằng nhiệt độ cao của nước nóng và hơi nước nóng là phương pháp phổ biến nhất trong sản xuất đồ hộp rau quả

2.3.3.1 Cơ sở của quá trình thanh trùng

Từ thực nghiệm đã chỉ ra rằng tại một nhiệt độ đã cho, sự tiêu diệt vi sinh vật được thể hiện bởi phương trình động học bậc nhất:

dN

kN

dt   (1) Trong đó:

N: Lượng vi sinh vật trong sản phẩm sau khi thanh trùng ở thời gian t

k: Hệ số vận tốc tiêu diệt vi sinh vật, tuỳ theo loại vi sinh vật và tích chất của đồ hộp

mà trị số này thay đổi

dN

dt : Vận tốc tiêu diệt vi sinh vật, tức là biến đổi vi sinh vật theo thời gian

Lấy tích phân của phương trình (1) trong khoảng giới hạn từ điều kiện ban đầu N0 ở thời điểm t = 0 đến điểm cuối N ở thời điểm t = t được:

Giá trị D là thời gian cần thiết tại một nhiệt độ xác định để tiêu diệt 90% lượng vi sinh vật ban đầu Được gọi là “thời gian tiêu diệt thập phân”

Thông thường các nhà khoa học và công nghệ trong lĩnh vực thực phẩm thường sử dụng DT (thời gian giảm mật số vi sinh vật 10 lần) thay vì sử dụng kt (hằng số tốc độ

 Chọn nhiệt độ thanh trùng

Để chọn một chế độ thanh trùng thích hợp, cần xác định được nhiệt độ và thời gian thanh trùng Cách xác định được tiến hành như sau:

Phân tích thành phần hoá học của thực phẩm mà chủ yếu là độ acid và đường

Chọn nhiệt độ thanh trùng căn cứ vào độ acid:

Nếu pH < 4,6 thì nhiệt độ thanh trùng trong khoảng 80 – 100o

C

Nếu pH > 4,6 thì nhiệt độ thanh trùng là 105 – 121o

C

Đối với nước trái cây do có pH dưới 4,6 nên chỉ cần thanh trùng ở nhiệt độ dưới 100o

C Khi xác định nhiệt độ thanh trùng, phải chú ý nhiệt độ đó phải là nhiệt độ tâm của khối sản phẩm Nhiệt độ tâm đối với sản phẩm lỏng thì thường ở vị trí 2/3 của chai nếu thực phẩm đựng trong chai thuỷ tinh

 Chọn thời gian thanh trùng

Trong quá trình thanh trùng, sản phẩm trong hộp không được đun nóng tức thời tới nhiệt độ thanh trùng cần đạt, mà nhiệt lượng phải chuyển dần từ môi trường đun nóng qua bao bì và lớp sản phẩm bên ngoài rồi vào tới tâm đồ hộp Quá trình này phải mất một thời gian truyền nhiệt (t1)

Khi đạt được nhiệt độ tâm xác định, vi sinh vật không bị tiêu diệt tức thời, mà phải có một khoảng thời gian nhất định để tiêu diệt vi sinh vật gọi là thời gian tiêu diệt hay thời gian giữ nhiệt (t2)

Sau đó, đồ hộp cần một thời gian để làm nguội nhanh gây hiện tượng sốc nhiệt, nên ta

có thời gian sốc nhiệt hay hạ nhiệt (t3)

Vậy, tổng thời gian thanh trùng cho quá trình là:

t = t1 + t2 + t3 (phút) Đối với quá trình thanh trùng, dùng giá trị thanh trùng PU là đơn vị để đánh giá hiệu quả của một quá trình thanh trùng

Để chọn được một chế độ thanh trùng hợp lý, có nghĩa là đảm bảo yêu cầu tiêu diệt vi sinh vật có hại trong đồ hôp, đồng thời các chất dinh dưỡng ít bị tổn thất nhất, phẩm chất sản phẩm tốt nhất Chế độ xử lý nhiệt đề nghị cho các loại sản phẩm khác nhau được thể hiện ở (bảng 2.5)

ảng 2.5 Xử lý nhiệt đề nghị cho các loại sản phẩm khác nhau

Loại sản phẩm Vi sinh vật liên quan Quá trình tác động

cần thiết (phút) Qui ước

Vi khuẩn yếm khí Butyric

Vi khuẩn yếm khí Butyric

Vi khuẩn yếm khí Butyric

Ghi chú: NFPA: Natinal Food Processors Asociation

(Nguồn: In-Pack thermal Processing of Foods, 1999)

Phân lập vi sinh vật để xác định loại vi sinh vật nguy hiểm nhất bao gồm loại gây bệnh, loại sinh độc tố, loại chịu nhiệt…

Từ các mẫu hộp đã thanh trùng theo các chế độ khác nhau, người ta kiểm tra chất lượng đồ hộp về cảm quan, vi sinh vật, sau đó xét đến hiệu quả kinh tế của các chế độ thanh trùng, để chọn ra một chế độ thanh trùng tốt nhất

2.3.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thanh trùng

- Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian truyền nhiệt:

+ Tính chất vật lý của sản phẩm

+ Tính chất của bao bì

+ Ảnh hưởng nhiệt độ ban đầu của hộp

+ Ảnh hưởng trạng thái chuyển động của đồ hộp khi thanh trùng

- Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian tiêu diệt vi sinh vật:

+ Ảnh hưởng của nhiệt độ thanh trùng

+ Ảnh hưởng của thành phần hóa học của sản phẩm

+ Ảnh hưởng của loại và số lượng vi sinh vật (Lê Mỹ Hồng, 2006)

3: Ệ VÀ Á Ê ỨU

3.1 Ệ Ê ỨU

3.1.1 ịa điểm và thời gian thực hiện

- Địa điểm: phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm – khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng trường Đại học Cần Thơ

- Thời gian thực hiện: từ ngày 07/01/2013 đến 28/04/2013

3.1.2 Nguyên vật liệu thí nghiệm

- Dâu Hạ Châu được trồng ở huyện Phong Điền,

- Máy quang phổ spectrophotometer

- Chiếc quang kế ATAGO, nhiệt kế

- Máy đo pH ECO Testr pH 2

3.2 Á Ê ỨU

3.2.1 hương pháp lấy mẫu

Nguyên liệu dâu Hạ Châu được mua từ nhà vườn ở huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ Sau đó được đưa về trữ lạnh ở thiết bị lạnh đông -86o

C ở phòng thí nghiệm

3.2.2 hương pháp thí nghiệm

Các thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên Mỗi thí nghiệm lặp lại 2 lần, kết quả phân tích, đánh giá cảm quan được xử lý, thống kê theo chương trình Statgraphics Plus 15.2 và Excel

3.2.3 hương pháp phân tích

Một số phương pháp phân tích được thể hiện ở (bảng 3.1)

ảng 3.1 ột số phương pháp phân tích

Chất khô hòa tan Dùng chiết quang kế cầm tay (ATAGO, Nhật)

Độ truyền quang Máy quang phổ (Infrared Spectrophotometer, Nhật), bước

sóng 370 nm Màu sắc, mùi vị Đánh giá cảm quan bằng phương pháp cho điểm mô tả

Đo độ ẩm Sấy đến khối lượng không đổi

Đo độ acid toàn phần Phương pháp thể tích định phân

3.3 QUY Ì Í Ệ

Hình 3.2 Quy trình thí nghiệm đề nghị

Thành phẩm

Rót bao bì, ghép mí Làm trong

Thủy phân (ở 35o

C) Chà

Chần (90oC trong 90 giây)

Dâu Hạ Châu

Xử lý sơ bộ (rửa, bóc vỏ, tách múi)

Thanh trùng (90oC, 10 phút)

Làm nguội

Lọc

Phối chế

Ngâm acid citric (0,15%)

Nâng nhiệt bài khí

Nồng độ enzyme đƣợc sử dụng là 0,1% tính trên khối lƣợng quả

Nhân tố A: Tỷ lệ phối trộn 2 chế phẩm enzyme pectianase và hemicellulase (%)

C trong 90 giây và đem chà Sau đó đem cân mỗi mẫu 200g và tiến hành thủy phân với các tỷ lệ phối trộn theo các tỷ lệ phối trộn ở trên và ủ ở 35o

C trong 60 phút, lọc thu đƣợc dịch quả và làm trong Tiến hành đánh giá kết quả thu đƣợc

3.4.1.5 Chỉ tiêu đánh giá

- Chỉ tiêu vật lý: độ truyền quang (%)