Nghiên cứu ứng dụng các chế phẩm enzym thủy phân trong sản xuất nước ép Carro

Ngày nay, các loại thức uống như nước giải khát pha chế, nước rau quả, nước khoáng... ở nước ta khá phong phú và đa dạng. Người tiêu dùng ngày càng quan tâm nhiều hơn đến các loại thức uống có nguồn gốc thiên nhiên, đặc biệt là nước rau quả. Hiện có nhiều sản phẩm nước ép trái cây trên thị trường như nước táo, đào, xoài, cam, ổi, nho, khóm, bưởi...; nước rau như nước cà chua hay nước uống từ các loại thảo mộc... Nước rau quả có thể ở dạng trong hoặc dạng đục. Chúng tôi nhận thấy tại Việt Nam đã có sản phẩm nước carrot pha với nước khớm và táo, nước carrot pha với nước táo hoặc nước carrot pha với nước cam và táo nhưng chưa có sản phẩm nước carrot nguyên chất. Các hộ gia đình có thể ép carrot lấy nước dùng ngay, tuy nhiên sản phẩm nước carrot đóng hộp tiện lợi vẫn chưa có trên thị trường nước ta. Carrot ở nước ta hiện nay có thể trồng gối vụ quanh năm. Các giống carrot được trồng từ Đà Lạt, Hà Nội rồi thu hoạch và chở vào Thành Phố Hồ Chí Minh hay carrot nhập từ Trung Quốc đều cho củ tốt, màu đẹp, thành phần hóa học tương đương nhau. Loại cây nầy mang lại lợi ích kinh tế khá cao cho các hộ nông dân. Carrot cũng được xem là loại rau củ quý vì có hàm lượng caroten cao cùng với các vitamin và khoáng chất cần thiết cho sức khỏe như K, Ca, Fe, P, Cu. Nước carrot được khuyến cáo là 1 trong 8 loại nước ép rau quả tốt cho sức khỏe do nước carrot giúp tăng cường thị lực ban đêm, giảm nguy cơ bệnh đục thủy tinh thể; những chất chống oxy hóa thuộc nhóm carotenoid giúp giảm nguy cơ bị ung thư phổi, dạ dày và bàng quang, giúp tăng cường khả năng loại bỏ gốc tự do ra khỏi cơ thể. Do thị trường trong nước hiện chưa có sản phẩm nước carrot cùng với những lợi ích của sản phẩm nầy, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu ứng dụng các chế phẩm enzym thủy phân trong sản xuất nước carrot” Nội dung gồm có: Tổng quan tài liệu về carrot và các loại enzym thủy phân (Pectinase, Hemicellulase và Cellulase) được sử dụng trong quá trình xử lí nguyên liệu để làm tăng hiệu suất thu nhận dịch ép. Nghiên cứu thực nghiệm: Chọn chế phẩm enzym sử dụng phù hợp để quá trình thu nhận dịch quả đạt hiệu suất cao nhất: + Tiến hành khảo sát chọn pH, nhiệt độ, hàm lượng và thời gian xử lý của từng loại chế phẩm enzym. + Kết hợp sử dụng 2 hoặc 3 chế phẩm enzym. Trên cơ sở đó chọn phương thức sử dụng enzym cho hiệu suất thu nhận chất chiết cao nhất. Khảo sát và chọn công thức phối chế phù hợp với giá trị cảm quan về mùi vị, màu sắc cho sản phẩm nước carrot.

NGUYỄN KIM NGÂN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC CHẾ PHẨM ENZYM THỦY PHÂN TRONG SẢN XUẤT

NƯỚC ÉP CARROT

Chuyên ngành: Hoá sinh Mã số: 1.07.05

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS TS LÊ VĂN VIỆT MẪN

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2009

Để hoàn thành luận văn, trước hết em xin chân thành cám ơn Thầy PGS_TS Lê Văn Việt Mẫn, chủ nhiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm Trường

ĐH Bách Khoa TP HCM đã tận tình hướng dẫn, quan tâm giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Trong quá trình học tập, em xin gởi lòng biết ơn sâu sắc đến toàn thể Thầy Cô Khoa Sinh chuyên ngành Sinh hóa Trường ĐH Khoa học Tự nhiên

TP HCM: Cô PGS_TS Phạm Thị Ánh Hồng, Cô PGS_TS Đồng Thị Thanh Thu, Cô Lâm Thị Kim Châu, Cô Nguyễn Thị Huyên, Thầy Văn Đức Chín Những Thầy Cô đã giảng dạy kiến thức nền tảng cho em trong giai đoạn Đại học và cả giai đoạn Sau Đại học

Trong quá trình công tác, em xin chân thành cảm ơn Thầy Phạm Minh Thiện một đồng nghiệp đã quan tâm động viên em trong thời gian qua Em cũng xin cám ơn các anh chị nhóm Sinh Trường Hồng Bàng đã hỏi thăm và giúp đỡ

Trong tâm tình gia đình con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ba Mẹ Người đã nuôi dưỡng và yêu thương con

Cám ơn các bạn khóa 14_ Chị Uyên, Ngọc, Nhung, Dung, Tuấn đã cùng Ngân học nhóm và tìm tài liệu Các bạn khóa 15, 16 cùng các em phòng Sinh hóa đã giúp Ngân lạc quan khi thí nghiệm

Một lần nữa xin cám ơn tất cả mọi người, xin nhận ở nơi em lòng biết ơn chân thành và lời chúc tốt đẹp

- Lời cảm ơn

- Danh mục chữ viết tắt

- Danh mục các bảng

- Danh mục các hình

- Danh mục các sơ đồ

- PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1

- PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Giới thiệu về carrot: 3

2.1.1 Phân loại 3

2.1.2 Mô tả cây 3

2.1.3 Phân bố và tình hình xuất nhập khẩu carrot 5

2.1.4 Đặc tính sinh học carrot 7

2.1.5 Bảo quản carrot: 8

2.1.5.1 Bảo quản trong kho ở nhiệt độ thường 8

2.1.5.2 Bảo quản trong kho lạnh 8

2.1.5.3 Bảo quản bằng hóa chất 9

2.1.6 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của carrot 9

2.1.7 Công dụng của carrot và nước carrot 11

2.1.8 Chế biến carrot sau thu hoạch 13

2.1.8.1 Quy trình sản xuất nước carrot 13

2.1.8.2 Thuyết minh quy trình sản xuất nước carrot 15

2.2 Enzym pectinase 18

2.2.1 Định nghĩa 18

2.2.2 Cơ chất 19

2.2.3 Phân loại 20

2.3.2 Cơ chất 23

2.3.3 Phân loại 24

2.4 Enzym hemicellulase 25

2.4.1 Định nghĩa 25

2.4.2 Cơ chất 25

2.4.3 Phân loại 26

2.5 Một số nghiên cứu mới về công nghệ sản xuất nước carrot và ứng dụng enzym thủy phân trong công nghệ nầy 27

2.5.1 Công nghệ sản xuất nước carrot 27

2.5.1.1 Nghiên cứu sử dụng phương pháp trường điện từ cao áp (High voltage electrostatic field_HVEF) trong sản xuất nước carrot để kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm 27

2.5.1.2 Sử dụng xung điện trong quy trình thu nhận nước carrot để làm tăng hiệu suất thu hồi chất chiết 28

2.5.1.3 Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt đến quá trình chuyển hóa dạng cis-trans của β−caroten trong sản phẩm nước carrot 28

2.5.1.4 Nghiên cứu sự thay đổi hàm lượng amino acid trong nước carrot cô đặc trong quá trình bảo quản 30

2.5.1.5 Nghiên cứu sử dụng các phụ gia để làm giảm độ đục, độ nhớt và các chất cặn trong nước carrot 30

2.5.2 Nghiên cứu ứng dụng enzym trong quá trình sản xuất nước carrot 31

2.5.2.1 Nghiên cứu sử dụng pectinase cố định để xử lí puree carrot 32

2.5.2.2 Sử dụng chế phẩm cellulase và pectinase để làm tăng hiệu suất trích li carotenoid từ carrot 32

- PHẦN 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP: 34

3.1.2 Chế phẩm enzym 34

3.1.2.1 Pectinase: Pectinex Ultra SP_L 34

3.1.2.2 Hemicellulase: Vizcozym L 34

3.1.2.3 Cellulase: Cellulast 1.5L 35

3.2 Phương pháp phân tích 35

3.2.1 Phương pháp xác định độ ẩm (phương pháp sấy khô) 35

3.2.2 Phương pháp xác định đường tổng 35

3.2.3 Định lượng đường khử theo phương pháp Miller 37

3.2.4 Phương pháp xác định pectin 38

3.2.5 Phương pháp xác định cellulose 39

3.2.6 Phương pháp xác định lipid 40

3.2.7 Xác định protein theo phương pháp Bradford 41

3.2.8 Phương pháp xác định độ tro 42

3.2.9 Xác định vitamin C: bằng phương pháp chuẩn độ iod 43

3.2.10 Phương pháp xác định độ chua 44

3.2.11 Phương pháp xác định pH 45

3.2.12 Xác định nồng độ chất khô bằng phương pháp khúc xạ kế 45

3.2.13 Phương pháp đánh giá cảm quan 45

3.3 Sơ đồ nghiên cứu 46

3.3.1 Nội dung nghiên cứu 47

3.3.2 Phân bố thí nghiệm 48

3.3.2.1 Sử dụng 1 chế phẩm enzym 48

+ Thí nghiệm 1: Sử dụng chế phẩm pectinase 48

+ Thí nghiệm 2: Sử dụng chế phẩm hemicellulase 50

+ Thí nghiệm 3: Sử dụng chế phẩm cellulase 51

hemicellulase 52

+Thí nghiệm 5: Sử dụng kết hợp chế phẩm pectinase và cellulase 53

+Thí nghiệm 6: Sử dụng kết hợp chế phẩm hemicellulase và cellulase 54

3.3.2.3 Thí nghiệm 7: Sử dụng kết hợp 3 chế phẩm pectinase, hemicellulase và cellulase 56

3.3.2.4 Thí nghiệm 8: Xác định công thức phối chế 57

- PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN: 59

4.1 Nguyên liệu 59

4.2 Nghiên cứu quá trình xử lí carrot đã xay với từng loại chế phẩm enzym 60

4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của chế phẩm pectinase đến quá trình thu nhận nước carrot 60

4.2.1.1 Khảo sát ảnh hưởng pH xúc tác của enzym Pectinex Ultra SP_L đến quá trình thu nhận nước carrot 60

4.2.1.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ xúc tác của enzym Pectinex Ultra SP_L đến quá trình thu nhận chất chiết 63

4.2.1.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng của enzym Pectinex Ultra SP_L đến quá trình thu nhận nước carrot 65

4.2.1.4 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm Pectinex Ultra SP_L sử dụng đến quá trình thu nhận nước carrot 67

4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của chế phẩm hemicellulase đến quá trình thu nhận nước carrot 70

4.2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ xúc tác của enzym Viscozym L

đến quá trình thu nhận nước carrot 73

4.2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian xúc tác của enzym Viscozym L đến quá trình thu nhận nước carrot 75

4.2.2.4 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm enzym Viscozym L xúc tác đến quá trình thu nhận nước carrot 78

4.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của chế phẩm cellulase đến quá trình thu hồi nước carrot 81

4.2.3.1 Khảo sát ảnh hưởng pH xúc tác của enzym Cellulast 1.5 L đến quá trình thu hồi nước carrot 81

4.2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ xúc tác của enzym Cellulast 1.5 L đến quá trình thu hồi nước carrot 83

4.2.3.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian xúc tác của enzym Cellulast 1.5 L đến quá trình thu hồi nước carrot 85

4.2.3.4 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm Cellulast 1.5 L đến quá trình thu hồi nước carrot 88

4.2.4 Tóm tắt kết quả khảo sát xử lí nguyên liệu carrot khi sử dụng chế phẩm enzym dạng đơn 90

4.3 Nghiên cứu quá trình xử lí nước ép carrot khi sử dụng tổ hợp 2 chế phẩm enzym 91

4.3.1 Sử dụng kết hợp 2 chế phẩm enzym: pectinase và hemicellulase 91

4.3.1.1 Chọn hàm lượng 2 chế phẩm khi sử dụng kết hợp 91

4.3.1.2 Chọn thời gian thủy phân 93

4.3.2 Sử dụng kết hợp 2 chế phẩm enzym: pectinase và cellulase 94

4.3.2.1 Chọn hàm lượng 2 chế phẩm khi sử dụng kết hợp 94

4.3.3.1 Chọn hàm lượng 2 chế phẩm khi sử dụng kết hợp 97

4.3.3.2 Chọn thời gian thủy phân 98

4.3.4 Kết luận chung 99

4.4 Nghiên cứu quá trình xử lí carrot khi sử dụng tổ hợp 3 chế phẩm enzym 100

4.4.1 Chọn hàm lượng 3 chế phẩm enzym thủy phân khi sử dụng kết hợp 100

4.4.2 Chọn thời gian thủy phân khi sử dụng kết hợp 3 chế phẩm enzym 101 4.5 Xác định công thức phối chế tạo sản phẩm nước carrot 103

4.5.1 Xác định hàm lượng đường saccharose cần bổ sung cho sản phẩm nước carrot 103

4.5.2 Xác định hàm lượng acid citric cần bổ sung vào sản phẩm nước carrot 104

- PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ: 106

5.1 Kết luận chung 106

5.2 Đề nghị 108

- PHẦN 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO: 109

- PHẦN 7: PHỤ LỤC 117

CMC: sodium carboxymethylcellulose

FNU: formazin nephelometric unit

E-group: Electrostatic group

GA: guar

GE: gellan

HSTHCC: Hieäu suaát thu hoài chaát chieát

HVEF: High-voltage electrostatic field

LAA: Leading amino acid

NTU: Nephelometric turbidity units

P: Pressing

PEF: Pulsed electric field

PS: pulp sediment

P-W-P: Pressing-washing-pressing

R-group: Refrigerator group

TAA: Total amino acid

W: Washing

W-P: Washing-pressing

WS: white sediment

XA: xanthan

Bảng 2.1: Sản lượng carrot của một số nước trên thế giới năm 2006 6

Bảng 2.2: Thành phần hóa học carrot 10

Bảng 2.3: Thành phần dinh dưỡng của nước carrot 18

Bảng 2.4: Kết hợp nồng độ chế phẩm pectinase và cellulase 33

Bảng 3.1: Dựng đồ thị chuẩn glucose 37

Bảng 3.2: Dựng đường chuẩn định lượng protein 42

Bảng 3.3: Tóm tắt thí nghiệm sử dụng chế phẩm hemicellulase trong quá trình sản xuất nước carrot 50

Bảng 3.4: Tóm tắt thí nghiệm sử dụng chế phẩm cellulase trong quá trình sản xuất nước carrot 51

Bảng 3.5: Bố trí thí nghiệm chọn hàm lượng chế phẩm pectinase và hemicellulase 52

Bảng 3.6: Bố trí thí nghiệm chọn hàm lượng chế phẩm pectinase và cellulase 54

Bảng 3.7: Bố trí thí nghiệm chọn hàm lượng chế phẩm hemicellulase và cellulase .55

Bảng 3.8: Bố trí thí nghiệm chọn hàm lượng chế phẩm pectinase, hemicellulase và cellulase 56

Bảng 4.1: Thành phần hóa học của hai loại carrot xuất xứ từ Đà Lạt và Trung Quốc 59

Bảng 4.2: Ảnh hưởng pH xúc tác của enzym Pectinex Ultra SP_L đến quá trình thu hồi chất chiết 61

Bảng 4.3: Ảnh hưởng nhiệt độ xúc tác của enzym Pectinex Ultra SP_L đến quá trình thu hồi chất chiết 63

Bảng 4.4: Ảnh hưởng thời gian xúc tác của enzym Pectinex Ultra SP_L đến quá trình thu hồi chất chiết 65

Bảng 4.6: Ảnh hưởng pH xúc tác của enzym Viscozym L đến quá trình thu hồi chất chiết 71 Bảng 4.7: Ảnh hưởng nhiệt độ xúc tác của enzym Viscozym L đến quá trình thu hồi chất chiết 73 Bảng 4.8: Ảnh hưởng thời gian hoạt động của enzym Viscozym L đến quá trình thu hồi chất chiết nước carrot 76 Bảng 4.9: Ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm Viscozym L đến quá trình thu hồi chất chiết 78 Bảng 4.10: Ảnh hưởng pH xúc tác của enzym Cellulast 1.5 L đến quá trình thu hồi chất chiết 81 Bảng 4.11: Ảnh hưởng nhiệt độ xúc tác của enzym Cellulast 1.5 L đến quá trình thu hồi chất chiết 84 Bảng 4.12: Ảnh hưởng thời gian xúc tác của enzym Cellulast 1.5 L đến quá trình thu hồi chất chiết 86 Bảng 4.13: Ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm Cellulast 1.5 L đến quá trình thu hồi chất chiết 88 Bảng 4.14: Kết quả hoạt động xúc tác của các chế phẩm enzym thủy phân khi sử dụng ở dạng đơn 91 Bảng 4.15: Ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm Pectinex Ultra SP_L và Viscozym L đến hiệu suất hồi chất chiết 92 Bảng 4.16: Ảnh hưởng thời gian hoạt động của Pectinex Ultra SP_L và Viscozym L đến hiệu suất thu hồi chất chiết 93 Bảng 4.17: Ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm Pectinex Ultra SP_L và Cellulast 1.5L đến hiệu suất thu hồi chất chiết 95

Bảng 4.19: Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác của Viscozym L và Cellulast 1.5L đến hiệu suất thu hồi chất chiết 97 Bảng 4.20: Ảnh hưởng thời gian hoạt động của Viscozym L và Cellulast 1.5L đến hiệu suất thu hồi chất chiết 99 Bảng 4.21: Tóm tắt kết quả xử lý nguyên liệu carrot khi sử dụng tổ hợp 2 chế phẩm enzym 100 Bảng 4.22: Ảnh hưởng hàm lượng 3 chế phẩm enzym khi sử dụng kết hợp đến hiệu suất thu hồi chất chiết của dịch carrot 101 Bảng 4.23: Ảnh hưởng thời gian thủy phân khi sử dụng kết hợp 3 chế phẩm enzym đến hiệu suất thu hồi chất chiết 102 Bảng 4.24: Kết quả đánh giá cảm quan theo độ đường 103 Bảng 4.25: Kết quả đánh giá cảm quan theo độ chua 104

Hình 2.1: Củ carrot 4

Hình 2.2: Hoa carrot 4

Hình 2.3: Các loại carrot khác nhau 4

Hình 2.4: Sản lượng carrot trung bình ở các nước trên thế giới giai đoạn 2003 - 2005 6

Hình 2.5: Cấu tạo vách tế bào thực vật 10

Hình 2.6: Công thức cấu tạo của pectin 19

Hình 2.7: Vị trí xúc tác của PE 20

Hình 2.8: Vị trí xúc tác của Endo_PMG I 21

Hình 2.9: Vị trí xúc tác của Exo_PMG III 21

Hình 2.10: Vị trí xúc tác của Endo_PG II 21

Hình 2.11: Vị trí xúc tác của Exo_PG IV 21

Hình 2.12: Vị trí tác động của hệ enzym pectinase 23

Hình 2.13: Công thức cấu tạo cellulose 23

Hình 2.14: Cơ chế xúc tác của cellulase 25

Hình 2.15: Hiệu quả xử lí pectinase và cellulase đến hiệu suất trích li sắc tố carrot 33

Hình 4.1: Ảnh hưởng pH xúc tác của enzym Pectinex Ultra SP_L đến hiệu suất thu hồi chất chiết 62

Hình 4.2: Ảnh hưởng pH xúc tác của enzym Pectinex Ultra SP_L đến độ brix củûa dịch carrot thu được 62

Hình 4.3: Ảnh hưởng pH xúc tác của enzym Pectinex Ultra SP_L đến độ nhớt tương đối củûa dịch carrot thu được 62

Hình 4.5: Ảnh hưởng nhiệt độ xúc tác của enzym Pectinex Ultra SP_L đến độ brix của nước carrot thu được 64 Hình 4.6: Ảnh hưởng nhiệt độ xúc tác của enzym Pectinex Ultra SP_L đến độ nhớt tương đối của nước carrot thu được 64 Hình 4.7: Ảnh hưởng thời gian xúc tác của enzym Pectinex Ultra SP_L đến hiệu suất thu hồi chất chiết 65 Hình 4.8: Ảnh hưởng thời gian xúc tác của enzym Pectinex Ultra SP_L đến độ brix của nước carrot thu được 66 Hình 4.9: Ảnh hưởng thời gian xúc tác của enzym Pectinex Ultra SP_L đến độ nhớt tương đối của nước carrot thu được 66 Hình 4.10: Ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm Pectinex Ultra SP_L đến hiệu suất thu hồi chất chiết 68 Hình 4.11: Ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm Pectinex Ultra SP_L đến độ brix tương đối của nước carrot thu được 68 Hình 4.12: Ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm Pectinex Ultra SP_L đến độ nhớt tương đối của nước carrot thu được 68 Hình 4.13: Ảnh hưởng pH xúc tác của enzym Viscozym L đến hiệu suất thu hồi chất chiết của nước carrot 72 Hình 4.14: Ảnh hưởng pH xúc tác của enzym Viscozym L đến độ brix của nước carrot thu được 72 Hình 4.15: Ảnh hưởng pH xúc tác của enzym Viscozym L đến độ nhớt tương đối của nước carrot thu được 72 Hình 4.16: Ảnh hưởng nhiệt độ xúc tác của enzym Viscozym L đến hiệu suất thu hồi chất chiết của nước carrot 74

Hình 4.18: Ảnh hưởng nhiệt độ xúc tác của enzym Viscozym L đến độ nhớt tương đối của nước carrot thu được 74 Hình 4.19: Ảnh hưởng thời gian xúc tác của enzym Viscozym L đến hiệu suất thu hồi chất chiết nước carrot 77 Hình 4.20: Ảnh hưởng thời gian xúc tác của enzym Viscozym L đến độ brix nước carrot thu được 77 Hình 4.21: Ảnh hưởng thời gian xúc tác của enzym Viscozym L đến độ nhớt đối nước carrot thu được 77 Hình 4.22: Ảnh hưởng thời gian xúc tác của enzym Viscozym L đến hiệu suất thu hồi chất chiết 79 Hình 4.23: Ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm Viscozym L đến độ brix nước carrot thu được 79 Hình 4.24: Ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm Viscozym L đến độ nhớt tương đối của nước carrot thu được 79 Hình 4.25: Ảnh hưởng pH xúc tác của enzym Cellulast 1.5L đến hiệu suất thu hồi chất chiết 82 Hình 4.26: Ảnh hưởng pH xúc tác của enzym Cellulast 1.5L đến độ brix nước carrot thu được 82 Hình 4.27: Ảnh hưởng pH xúc tác của enzym Cellulast 1.5L đến độ nhớt tương đối của nước carrot thu được 82 Hình 4.28: Ảnh hưởng nhiệt độ xúc tác của enzym Cellulast 1.5 L đến hiệu suất thu hồi chất chiết 84 Hình 4.29: Ảnh hưởng nhiệt độ xúc tác của enzym Cellulast 1.5 L đến độ brix nước carrot thu được 84

Hình 4.31: Ảnh hưởng thời gian xử lí của enzym Cellulast 1.5 L đến hiệu suất thu hồi chất chiết 87 Hình 4.32: Ảnh hưởng thời gian xúc tác của enzym Cellulast 1.5 L đến độ brix của nước carrot thu được 87 Hình 4.33: Ảnh hưởng thời gian xúc tác của enzym Cellulast 1.5 L đến độ nhớt tương của nước carrot thu được 87 Hình 4.34: Ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm Cellulast 1.5 L đến hiệu suất thu hồi chất chiết 89 Hình 4.35: Ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm Cellulast 1.5 L đến độ brix của nước carrot thu được 89 Hình 4.36: Ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm Cellulast 1.5 L đến độ nhớt tương đối của nước carrot thu được 89 Hình 5.1: Sản phẩm nước carrot 117

Sơ đồ 1: Quy trình sản xuất nước carrot 14

Sơ đồ 2: Quy trình nghiên cứu tổng quát 46

Sơ đồ 3: Sơ đồ thu nhận nước carrot 47

Sơ đồ 4: Tổng kết quy trình sản xuất nước carrot sử dụng các loại enzym thủy phân 107

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

Ngày nay, các loại thức uống như nước giải khát pha chế, nước rau quả, nước khoáng ở nước ta khá phong phú và đa dạng Người tiêu dùng ngày càng quan tâm nhiều hơn đến các loại thức uống có nguồn gốc thiên nhiên, đặc biệt là nước rau quả Hiện có nhiều sản phẩm nước ép trái cây trên thị trường như nước táo, đào, xoài, cam, ổi, nho, khóm, bưởi ; nước rau như nước cà chua hay nước uống từ các loại thảo mộc Nước rau quả có thể ở dạng trong hoặc dạng đục Chúng tôi nhận thấy tại Việt Nam đã có sản phẩm nước carrot pha với nước khớm và táo, nước carrot pha với nước táo hoặc nước carrot pha với nước cam và táo nhưng chưa có sản phẩm nước carrot nguyên chất Các hộ gia đình có thể ép carrot lấy nước dùng ngay, tuy nhiên sản phẩm nước carrot đóng hộp tiện lợi vẫn chưa có trên thị trường nước ta

Carrot ở nước ta hiện nay có thể trồng gối vụ quanh năm Các giống carrot được trồng từ Đà Lạt, Hà Nội rồi thu hoạch và chở vào Thành Phố Hồ Chí Minh hay carrot nhập từ Trung Quốc đều cho củ tốt, màu đẹp, thành phần hóa học tương đương nhau Loại cây nầy mang lại lợi ích kinh tế khá cao cho các hộ nông dân

Carrot cũng được xem là loại rau củ quý vì có hàm lượng caroten cao cùng với các vitamin và khoáng chất cần thiết cho sức khỏe như K, Ca, Fe, P, Cu Nước carrot được khuyến cáo là 1 trong 8 loại nước ép rau quả tốt cho sức khỏe

do nước carrot giúp tăng cường thị lực ban đêm, giảm nguy cơ bệnh đục thủy tinh thể; những chất chống oxy hóa thuộc nhóm carotenoid giúp giảm nguy cơ bị ung thư phổi, dạ dày và bàng quang, giúp tăng cường khả năng loại bỏ gốc tự do ra khỏi cơ thể

Do thị trường trong nước hiện chưa có sản phẩm nước carrot cùng với những lợi ích của sản phẩm nầy, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài:

“ Nghiên cứu ứng dụng các chế phẩm enzym thủy phân trong sản xuất

nước carrot”

Nội dung gồm có:

Tổng quan tài liệu về carrot và các loại enzym thủy phân (Pectinase, Hemicellulase và Cellulase) được sử dụng trong quá trình xử lí nguyên liệu để làm tăng hiệu suất thu nhận dịch ép

Nghiên cứu thực nghiệm:

ƒ Chọn chế phẩm enzym sử dụng phù hợp để quá trình thu nhận dịch quả đạt hiệu suất cao nhất:

+ Tiến hành khảo sát chọn pH, nhiệt độ, hàm lượng và thời gian xử lý của từng loại chế phẩm enzym

+ Kết hợp sử dụng 2 hoặc 3 chế phẩm enzym

Trên cơ sở đó chọn phương thức sử dụng enzym cho hiệu suất thu nhận chất chiết cao nhất

ƒ Khảo sát và chọn công thức phối chế phù hợp với giá trị cảm quan về mùi vị, màu sắc cho sản phẩm nước carrot

PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu về carrot:

2.1.1 Phân loại:

Carrot được phân loại thực vật như sau:

Ngành: Thực vật hạt kín

Lớp: Hai lá mầm

Bộ: Hoa tán Apiales Họ: Hoa tán Apiaceae Chi: Daucus

Loài: D.carota Tên khoa học: D.carota L

Tên khác: Hồ La Bặc

Tên nước ngoài: Carrot (Anh)

2.1.2 Mô tả cây:

- Carrot là cây thảo sống 2 năm, rễ trụ, nhẵn, phồng nhiều hay ít

- Lá mọc so le, không có lá kèm, xẻ 2-3 lần, lá có mùi thơm, bẹ khá phát triển, phiến lá xẻ lông chim, càng gần phía đầu càng hẹp

- Cụm hoa mọc thành tán kép, nhỏ, mang hoa trắng, hồng hoặc tía, lá bắc của tổng bao cũng xẻ lông chim, lá bắc của tiểu bao đơn xẻ ba, đế hoa khum lõm

Hình 2.1: Củ carrot

Hình 2.2: Hoa carrot

Hình 2.3: Các loại carrot khác nhau

- Lá đài nhỏ ba cạnh, cánh tràng mọc so le Trong tán hoa, hoa ở chính giữa bất thụ có màu tía, còn các hoa ở chung quanh thì màu trắng hoặc màu hồng [1]

- Vỏ hạt carrot có lớp lông cứng che phủ rất khó thấm nước, trong hạt có chứa tinh dầu ngăn cản nước thấm vào phôi nên carrot rất khó nảy mầm.[8]

- Quả bế đôi, mỗi đôi gồm hai nửa, mỗi nửa dài 2-3 mm hình trứng, hai phân liệt, quả dính với nhau ở mặt giáp nhau Hạt có phôi nhũ sừng.[7]

- Theo nghiên cứu của Beille thì cây carrot mọc hoang không có củ Loại

hiện nay ta trồng là loại lai của hai loài Daucus carota L và Daucus maximus L

[7]

2.1.3 Phân bố và tình hình xuất nhập khẩu carrot:

- Carrot gồm 22 lồi phân bố ở Châu Âu, Địa Trung Hải, Tây Nam, Trung Á

và một số ở các vùng nhiệt đới Châu Phi, Châu Úc, Châu Mỹ Lồi carrot xuất xứ từ Châu Âu là một trong những loại rau được trồng rộng rãi và lâu đời nhất trên thế giới.[7]

- Vào thế kỷ XVII, carrot ở các nước châu Âu thường có màu trắng, vàng và tím Sau đó carrot màu cam đã được người Hà Lan cấy trồng để tôn vinh màu quốc gia, do đó Hà Lan là nước đầu tiên trồng carrot màu cam Trải qua nhiều thế kỷ, carrot du nhập tới các quốc gia khác trên khắp trái đất Hiện nay, Trung Quốc đứng đầu về sản lượng carrot, tiếp theo là Mỹ, Ba Lan, Nhật Bản, Anh, Pháp, Đức Mỗi năm Mỹ thu hoạch trên 1.5 triệu tấn carrot.[67]

- Ở Việt Nam, carrot là một trong những cây trồng đặc trưng của Đà Lạt và các vùng phụ cận Huyện Đức Trọng có thể trồng carrot quanh năm với năng suất cao gấp 2 - 3 lần các vùng khác Miền Bắc trồng carrot ở các tỉnh như Hải Dương, Bắc Ninh.[68]

Hình 2.4 : Sản lượng carrot trung bình ở các nước trên thế giới giai đoạn

2003 -2005.[78]

Bảng 2.1: Sản lượng carrot của một số nước trên thế giới năm 2006 [78]

Xếp hạng Nước Tấn

- Theo tài liệu tham khảo thì các xã của tỉnh Bắc Ninh như Minh Tân, Hòa Đình có diện tích trồng carrot cao và mang lại nguồn lợi lớn cho nông dân Minh Tân là xã có hơn 1000 hộ trồng carrot (chiếm 90%), đạt năng suất bình quân 1 - 1.5 tấn/sào Giá trị thu nhập từ cây carrot chiếm 70% tổng giá trị cây trồng của địa phương Xã Hòa Đình có 27/43 hecta trồng carrot đạt được năng suất 2 - 2.5 tấn/hecta và thu được 15-17 triệu/sào.[68]

- Carrot ở nước ta ngoài tiêu thụ trong nước còn xuất khẩu sang Trung Quốc và một số nước khác

- Ở nước ta trồng hai loại carrot phổ biến: loại có củ màu đỏ tươi và loại có củ màu đỏ ngả sang vàng da cam.[7]

- Loại vỏ đỏ được nhập trồng từ lâu, nay nông dân tự giữ giống, loại nầy có đặc điểm là củ to nhỏ không đều, lõi to, nhiều xơ, hay phân nhánh và kém ngọt.[7]

- Loại vỏ màu đỏ ngã sang màu da cam là carrot nhập từ Pháp, loại nầy sinh trưởng nhanh hơn loài vỏ đỏ, tỉ lệ củ trên 80% có da nhẵn, lõi nhỏ, ít bị phân nhánh nhưng củ hơi ngắn, mập hơn, ăn ngon, được thị trường ưa chuộng.[7]

- Màu carrot cũng phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường: nóng quá hay lạnh quá đều làm giảm màu Nếu thu hoạch vào mùa xuân, hạ thì carrot có màu sậm hơn khi thu hoạch vào mùa thu, đông Tướùi nước quá nhiều và nhiều ánh sáng cũng làm giảm màu carrot.[66]

- Hiện nay có thể trồng carrot thành nhiều vụ như vụ sớm, vụ chính và vụ muộn, chính vì vậy mà ta thấy carrot xuất hiện trên thị trường quanh năm.[69]

2.1.5 Bảo quản carrot:

- Từ nhiều thế kỷ qua, con người đã biết bảo quản các nguyên liệu như rau, hoa, quả tươi bằng các phương pháp thông thường như rẩy nước, để chỗ thoáng mát, vùi trong cát ẩm, để trong hầm tối hay trong bao kín…[9]

- Nhưng những phương pháp này chỉ có tính chất bảo quản tạm thời, thời hạn bảo quản và chất lượng nguyên liệu bảo quản không ổn định và tùy thuộc vào điều kiện khí hậu bên ngoài.[9]

- Từ những năm cuối thế kỷ XX xuất hiện những nghiên cứu về biến đổi của thực vật và chế độ bảo quản tối ưu đã đem lại những thay đổi đáng kể Ngày nay đã có các kho bảo quản lớn, sức chứa hàng ngàn tấn nguyên liệu có trang bị máy lạnh và hệ thống điều khiển tự động các thông số tối ưu của khí quyển trong phòng bảo quản.[9]

- Hiện có các phương pháp bảo quản carrot như sau:

2.1.5.1 Bảo quản trong kho ở nhiệt độ thường:

- Carrot rất chóng bị héo, nhất là ở phần đuôi củ, nơi có diện tích riêng nhỏ nhất và mô che chở mỏng nhất Theo mức độ héo và nảy mầm, khả năng miễn dịch của carrot bị giảm Vì vậy carrot cần được bảo quản trong môi trường nhiệt độ thấp và độ ẩm cao Carrot chóng lên sẹo ở nhiệt độ 20 - 250C.[8]

- Khi bảo quản carrot trong kho tự nhiên, có thể xếp carrot trong túi polyetylen, túi giấy hoặc thùng gỗ có lót polyetylen, dung lượng 50kg/thùng.[8]

- Nếu chỉ cần bảo quản trong 2 tháng, rải carrot lên giàn dày 30-40 cm

Nếu carrot không có vật bao gói, cần rải một lớp cát dày 3 - 4 cm lên trên.[38]

2.1.5.2 Bảo quản trong kho lạnh:

- Hiện nay rau quả thường được bảo quản trong các kho có điều kiện nhiệt độ, độ ẩm không khí và chế độ thông gió phù hợp Khi bảo quản ở nhiệt độ thấp

thì các phản ứng sinh hóa xảy ra chậm, sự tiêu hao chất dinh dưỡng trong rau quả sẽ giảm do ức chế quá trình hô hấp.[27]

- Khi bảo quản carrot trong kho lạnh, carrot được đổ thành đống 5-7 tấn, cao 1,5-2 m, duy trì nhiệt độ bảo quản 0-10C, độ ẩm không khí ở 90-95%, chế độ thông gió mở Sau 6 tháng, độ nguyên vẹn chiếm 93,6% Để giảm hao hụt, có thể cho carrot trong bao polyetylen 30-35kg hoặc bọc sáp Waxol -12.[8, 27, 35]

2.1.5.3 Bảo quản bằng hóa chất:

- Ngoài hai phương pháp trên, ta còn có thể dùng hóa chất trong quá trình bảo quản rau quả để chống mọt, mối, mốc, thối và chống nẩy mầm và kéo dài

thời gian bảo quản Hóa chất thông dụng hiện nay là ozone[27]

- Carrot sau khi thu hoạch có thể được xử lí như sau: carrot được rửa sạch, đem ngâm trong dung dịch nước ozone nồng độ 1400ppm, thời gian 5 phút, sau đó vớt ra để ráo nước, đem bảo quản trong kho lạnh ở điều kiện nhiệt độ từ 0 đến 20C, độ ẩm không khí từ 90 đến 95%, rải đều trên carrot các túi vải thưa có chứa bột khử ethylen (KMnO4-CaSiO3), mỗi túi 3g, tỷ lệ 0.1% Sau 3 tháng bảo quản, tỷ lệ củ bị hư hỏng là 4%, tỷ lệ giảm khối lượng 5% và độ brix tăng từ 10.23% đến 15.14%.[75]

2.1.6 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của carrot:

- Carrot là một trong những loại rau quý nhất được các thầy thuốc trên thế giới đánh giá cao về giá trị dinh dưỡng và chữa bệnh đối với con người do carrot giàu đường, vitamin và năng lượng.[1]

- Cấu tạo tế bào carrot cũng như các tế bào thực vật khác có màng tế bào, chất nguyên sinh và không bào Màng tế bào được cấu tạo bởi cellulose, pectin và hemicellulose [8,9]

Hình 2.5: Cấu tạo vách tế bào thực vật

- Thành phần hóa học trong 100g carrot ăn được có tỉ lệ như ở bảng 2.2 [7]:

Bảng 2.2 : Thành phần hóa học carrot

Nước 88.5 Protein 1.5 Glucid 8.8 Cellulose 1.2 Tro 0.8

- Trong carrot có những dạng vitamin sau:[27]

+Vitamin A (9mg%): tạo thành từ ß-caroten, sẽ bị phân hủy trong cơ thể Vitamin A không bị phân hủy khi chế biến ở nhiệt độ thường, nhưng có thể bị phá hủy khi ở nhiệt độ cao

C40H56 (ß-caroten)+ 2H2O => 2 C20H29OH (vitamin A)

+Vitamin B2 (riboflavin) trong carrot chiếm 20mg%

+ Vitamin B3 (acid pantotenic) có trong carrot 0,1-0,3mg%, là yếu tố cần thiết cho quá trình trao đổi glucid trong cơ thể

+Vitamin H (biotin) chiếm 400-1000μg/g chất khô carrot

- Hàm lượng caroten trong carrot cao hơn trong cà chua Carotenoid có sắc tố tạo nên màu đỏ của carrot và gấc Màu sắc của carrot sẽ thay đổi tùy theo hàm lượng và thành phần carotenoid Carotenoid là chất chống oxy hóa tốt cho sức khỏe Nồng độ carotenoid cao trong máu giúp giảm nguy cơ bị thiếu máu cơ tim.[1,10]

- Carrot có một ít tinh bột, chất đạm, chất béo, pectin, các enzym pectinase, oxydase Ngoài ra còn chứa một lượng insulin có tác dụng làm giảm lượng đường của máu.[1]

- Trong thành phần chất đạm của carrot, có asparagin, trong chất béo có acid palmitic và oleic Trong carrot có chứa tinh dầu (0.8-1.6%) với thành phần chủ yếu là pinen, limonen, daucola (1glycol).[1]

2.1.7 Công dụng của carrot và nước carrot:

Carrot trong y học:

- Củ carrot dùng trong thuốc bổ Đông y, dùng trong thuốc uống trị suy nhược (rối loạn sinh trưởng, thiếu chất khoáng, còi xương, sâu răng) trị thiếu máu, một số trường hợp kém thị lực.[1]

- Carrot trong tiêu hóa: carrot trị tiêu chảy ở trẻ em và người lớn, bệnh trực trùng Coli, viêm ruột non, kiết, bệnh đường ruột, táo bón, loét dạ dày, tá tràng, xuất huyết dạ dày và ruột, bệnh phổi (ho gà, ho gà mãn tính, hen) lao hạch, thấp khớp, thống phong, sởi vàng da, xơ vữa động mạch, suy gan mật, giảm sữa nuôi con.[1]

- Carrot dùng trị bệnh ngoài da (eczema, nấm, chốc, lở tại chỗ), kí sinh trùng đường ruột (sán xơ mít), dự phòng các bệnh nhiễm trùng và thoái hóa, đề

phòng sự lão hóa và các vết nhăn Carrot còn được dùng ngoài để chữa vết thương, loét bỏng nhọt, dùng đắp apxe và ung thư vú, ung thư biểu mô [7]

- Carrot và thị giác: Carrot không ngăn ngừa hoặc chữa được cận thị hay viễn thị nhưng khi thiếu vitamin A, mắt sẽ không nhìn rõ trong bóng tối Carrot có nhiều ß-caroten, tiền thân của vitamin A Ở võng mạc, vitamin A biến đổi thành chất rhodopsin, cần cho mắt khi nhìn ban đêm ß-caroten còn là một chất chống oxy hóa mạnh có thể ngăn ngừa võng mạc thoái hóa và đục thủy tinh thể.[68]

Carrot trong đời sống:

- Củ carrot được sử dụng để ăn sống (làm nộm, trộn dầu giấm) xào, nấu canh hầm thịt.[1]

- Các nhà khoa học Anh tại trường Đại học York đã phân tách từ carrot một loại chất đạm đặc biệt dùng để chế biến chất chống đông, nếu thành công nó có thể ứng dụng trong phòng thí nghiệm dùng lưu trữ tế bào thực vật không bị đông giá khi nuôi trồng thực vật.[71]

- Theo nghiên cứu mới vào năm 2008, các nhà khoa học Mỹ đã tạo ra loại carrot biến đổi gen cung cấp thêm nhiều canxi, do biến đổi gen nên canxi có thể truyền qua dễ dàng màng tế bào carrot Các nhà nghiên cứu cho biết ăn loại carrot mới nầy sẽ hấp thu được thêm 41% canxi so với loại truyền thống Tuy nhiên các nhà khoa học vẫn còn tiếp tục nghiên cứu thêm về vấn đề nầy.[68]

Nước carrot:

- Carrot là nguyên liệu để chế biến nước carrot Nước carrot giàu caroten được cơ thể hấp thu và chuyển hóa thành vitamin A Vitamin A có ảnh hưởng đến thị lực, cấu trúc xương, các bao dây thần kinh, hệ thống tái sinh sản, sự phát triển các màng nhầy cơ thể.[71]

ß Ngoài ra, các vitamin B, D, H, A, K có trong nước carrot còn giúp con người ăn ngon miệng và hỗ trợ tiêu hóa, giúp xương, răng tăng trưởng, chắc hơn.[71]

2.1.8 Chế biến carrot sau thu hoạch:

- Sau thu hoạch, carrot có thể sử dụng làm thực phẩm dạng tươi (nấu canh, nấu món, làm dưa chua hoặc trang trí…) Carrot cũng có thể dùng làm đồ hộp rau hay đồ hộp nước ép

- Trong luận văn nầy, chúng tôi chỉ trình bày phần quy trình sản xuất nước carrot

2.1.8.1 Quy trình sản xuất nước carrot:

- Theo tài liệu của tác giả Nguyễn Văn Tiếp và cộng sự, việc sản xuất nước carrot được tiến hành theo quy trình sau:[35]

Chọn lọc

Sơ đồ 1: Quy trình sản xuất nước carrot

2.1.8.2 Thuyết minh quy trình sản xuất nước carrot:

Chọn lọc: nhằm loại bỏ các thành phần nguyên liệu không đủ quy cách

để chế biến như bị sâu, thối, hỏng, màu sắc không thích hợp

Có thể lựa chọn rau quả bằng phương pháp thủ công ngay trên băng tải

nguyên liệu [14, 38]

Phân loại: nhằm phân chia nguyên liệu đồng đều về kích thước, hình

dáng, màu sắc hoặc độ chín

- Việc phân loại nguyên liệu có thể tiến hành bằng phương pháp thủ công hoặc phương pháp cơ giới hóa [14, 38]

Rửa: nhằm mục đích loại trừ các tạp chất, bụi, đất cát bám trên nguyên

liệu Khi rửa tránh để nguyên liệu tiếp xúc với nước lâu, không bị dập nát, ít tổn thất dinh dưỡng Nước rửa nguyên liệu phải tuân theo các tiêu chuẩn vật lý, hóa học và vi sinh.[14]

- Trong sản xuất người ta thường dùng máy rửa bơi chèo để rửa nguyên

liệu carrot [27]

Gọt vỏ: là quá trình nhằm loại bỏ các thành phần không ăn được hoặc

có giá trị kém như rễ, cuống.[14]

- Đối với carrot, để bóc vỏ có thể tiến hành bằng phương pháp hóa học như sử dụng NaOH có độ tinh khiết 95% Nồng độ NaOH thường sử dụng là 1.5 - 2%, nhiệt độ là 70 - 800C [14,27]

- Việc tách vỏ carrot có thể thực hiện bằng máy, quá trình dựa trên nguyên tắc là tạo nên sự va chạm và chà xát nguyên liệu lên bề mặt nhám của thiết bị, làm cho lớp vỏ bề mặt bị tróc ra rồi dùng nước xối đi.[14]

Rửa lại: sau khi gọt vỏ carrot bằng phương pháp hóa học hay bằng

phương pháp cơ học thì carrot được rửa lại nhằm làm sạch hóa chất hay lớp vỏ tách ở giai đoạn trước.[27]

Cắt lát: là quá trình sử dụng hệ thống lưỡi dao lắp đặt trong máy để

cắt carrot thành miếng hoặc thành khoanh Giai đoạn nầy giúp cho quá trình

chần, xay có kết quả tốt hơn.[38]

Chần: là quá trình nhúng nguyên liệu vào nước nóng hay dung dịch

muối ăn, đường hoặc acid nóng.[27]

- Theo tài liệu tham khảo, nhiệt độ của quá trình chần carrot là 90 - 1000C trong thời gian 10 phút.[27,38]

- Mục đích của quá trình chần là:[28]

+ Đình chỉ các quá trình sinh hóa xảy ra trong nguyên liệu, để hạn chế những biến đổi xảy ra khi chế biến

+ Tránh hiện tượng làm đen sản phẩm do dưới tác dụng của nhiệt độ thì hệ thống enzym oxi hóa khử peroxidase và poliphenoloxidase bị phá hủy

+ Tiêu diệt một phần vi sinh vật bám trên bề mặt nguyên liệu

+ Làm tăng độ thẩm thấu của chất nguyên sinh giúp dịch bào thoát ra dễ dàng

Chà: là quá trình nhằm làm nhỏ và đồng nhất khối nguyên liệu

Nguyên liệu sau khi chà được chia thành 2 phần: phần lỏng qua rây để sản xuất sản phẩm chính và phần bã còn lại trên rây.[27]

- Chà carrot dùng máy chà có đường kính lỗ 1 - 1.5 mm.[38]

- Theo tài liệu của tác giả Nguyễn Văn Tiếp, pha pure carrot với nước đường theo tỉ lệ 1:1 Pha thêm acid ascorbic với nồng độ 0.015 - 0.02%.[9]

- Để sản xuất 1 tấn sản phẩm, cần sử dụng 850kg carrot, 50kg đường kính và 0.3kg acid ascorbic.[35]

Đồng hóa: là phương pháp làm cho sản phẩm được đồng nhất, bằng

cách làm nhỏ các phần tử của sản phẩm tới vài chục micromet Sản phẩm sau khi đồng hóa có độ mịn cao, không bị phân lớp sau nầy.[27]

Đun nóng: là quá trình nhằm nâng nhiệt độ của nguyên liệu để chuẩn

bị cho quá trình bài khí tiếp theo.[27,38]

Bài khí: là quá trình loại bỏ không khí ra khỏi sản phẩm Oxy trong

không khí là nguyên nhân gây ra các phản ứng oxy hóa trong quá trình bảo quản

sản phẩm, đồng thời tạo điều kiện cho nhóm vi sinh vật hiếu khí phát triển Người ta thường sử dụng phương pháp bài khí bằng nhiệt độ cao kết hợp với áp

suất chân không.[27]

Rót nóng: trong công nghệ sản xuất đồ hộp rau quả hay nước ép rau

quả, sản phẩm sau khi được bài khí sẽ được rót nóng Phương pháp nầy giúp đuổi phần không khí bên trong bao bì trước khi rót sản phẩm.[27,9]

Thanh trùng: là một quá trình quan trọng có ảnh hưởng quyết định tới

khả năng bảo quản và chất lượng của thực phẩm Có nhiều phương pháp thanh trùng khác nhau như dùng dòng điện cao tần, tia ion hóa, siêu âm, vi lọc và sử

dụng nhiệt độ cao [3]

- Thanh trùng bằng cách sử dụng tác nhân nhiệt là nước nóng hoặc hơi nước là phương pháp thanh trùng phổ biến nhất trong sản xuất đồ hộp nước rau quả.[14]

- Khi nâng nhiệt độ môi trường quá nhiệt độ tối thích của vi sinh vật thì hoạt động của vi sinh vật chậm lại Ở nhiệt độ cao, protein của chất nguyên sinh

vi sinh vật bị đông tụ làm cho vi sinh vật bị chết Quá trình đông tụ protein

không thuận nghịch, nên hoạt động của vi sinh vật không phục hồi sau khi hạ

Bảng 2.3: Thành phần dinh dưỡng nước carrot

Thành phần Hàm lượng (%)

2.2.2 Cơ chất:

- Enzym pectinase sẽ tác động lên các hợp chất pectin có khối lượng phân tử khác nhau và cấu trúc hóa học không đồng dạng và thủy phân các liên kết α-glycoside trong phân tử pectin Trong thực vật, pectin tồn tại dưới ba dạng: pectin hòa tan, acid pectinic và protopectin.[9]

Pectin:

- Pectin là một polysaccaride dị thể, mạch thẳng, cấu tạo từ sự kết hợp

của các acid D-galacturonic liên kết với nhau bằng liên kết α - 1,4-D-glycoside Pectin hòa tan là ester methylic của acid polygalacturonic của pectin, trong tự nhiên có khoảng 2/3 nhóm carboxyl của polygalacturonic acid được ester hóa bằng methanol Mặt khác, các nhóm carboxyl của acid galacturonic có thể được ester hóa một phần bởi các ion Na+, K+ hay nhóm NH4+ hoặc bị decarboxyl hóa.[16]

Hình 2.6 : Công thức cấu tạo của pectin

Protopectin: Các pectin tự nhiên trong thành tế bào có thể liên kết với

cấu trúc polysaccharide và protein để tạo thành các protopectin không tan Khi thủy phân giới hạn protopectin sẽ được pectin hoặc acid pectinic.[9]

2.2.3 Phân loại:

- Hệ enzym phân giải pectin gồm có nhiều enzym khác nhau Các nhà khoa học hiện chưa thống nhất cách phân loại các enzym nầy Theo Koller và Newkom (1966), tất cả các enzym xúc tác phân giải pectin có thể phân thành hai nhóm chính: hydrolase và transeliminase Dù ở nhóm thứ nhất hay nhóm thứ hai, các enzym phân giải pectin đều có đặc điểm chung là làm giảm độ nhớt của dung dịch pectin và làm giảm khối lượng phân tử của các sản phẩm tạo thành.[6]

Nhóm Hydrolase:

Bao gồm enzym pectinesterase và enzym polygalacturonase

Pectinesterase (PE): có tên gọi hệ thống là pectin methylesterase hay

pectin methoxylase Mã số: EC 3.1.1.11.[2]

PE xúc tác thủy phân liên kết ester giữa gốc methoxyl và gốc carboxyl trong phân tử pectin Sự thủy phân chỉ xảy ra ở liên kết ester kề liền với nhóm carboxyl tự do Khi toàn bộ các nhóm methoxyl đều bị tách ra khỏi cơ chất thì sản phẩm tạo thành là methanol và các acid polygalacturonic.[16]

COOH COOCH3 COOH COOCH3 COOH COOCH3 COOH

Hình 2.7: Vị trí xúc tác của PE

Polygalacturonase (PG): có tên hệ thống Poly α-1,4-galacturonic glucanohydrolase Mã số: EC.3.2.1.15 Là enzym xúc tác cho phản ứng thủy phân liên kết glycoside trong phân tử pectin Có nhiều loại polygalacturonase với tính đặc hiệu khác nhau.[2]

+ Polymethyl galacturonase (PMG): PMG xúc tác cho phản ứng thủy

phân cơ chất pectic có mức độ methoxyl hóa rất cao (pectin) Do đó, nó không thủy phân acid pectic, các dẫn xuất của pectate hay acid pectinic.[16]

- PMG được chia thành 2 nhóm là endo_PMG và exo _PMG Sự phân chia nầy dựa vào vị trí phủy phân liên kết glycosdie trên mạch Endo_PMG I sẽ

thủy phân ngẫu nhiên liên kết glycoside nội mạch của pectin Exo_PMG III sẽ thủy phân lần lượt liên kết glycoside từ đầu không khử của mạch pectin, kết quả là từng gốc acid galacturonic sẽ được tách ra khỏi phân tử pectin.[2]

COOH COOCH3 COOCH3 COOCH3 COOH COOCH3 COOH

Hình 2.8: Vị trí xúc tác của Endo _ PMG I

COOCH3 COOCH3 COOCH3 COOCH3

Hình 2.9: Vị trí xúc tác của Exo _ PMG III

+ Polygalacturonase là các enzym xúc tác cho phản ứng thủy phân cơ

chất acid pectic và acid pectinic Các enzym nầy cũng được chia thành 2 nhóm là endo_PG II và exo_PG IV Sự phân chia nầy dựa vào vị trí phủy phân liên kết glycoside trên mạch Endo_PG II (EC 3.2.1.15) thủy phân liên kết glycoside nằm ở giữa mạch phân tử acid pectic và acid pectinic gần nhóm carboxyl tự do, tạo sản phẩm là các đoạn oligogalacturonate Exo_PG IV (EC 3.2.1.67) thủy phân liên kết glycoside đầu mạch gần với nhóm carboxyl tự do của phân tử acid pectic và acid pectinic, tạo sản phẩm là di và mono galacturonate.[2,16]

COOH COOH COOCH3 COOH COOH COOCH3 COOH

Hình 2.10: Vị trí xúc tác của Endo _ PG II

COOH COOH COOCH3 COOH COOH COOCH3 COOH

Hình 2.11: Vị trí xúc tác của Exo _ PG IV

Nhóm Transeliminase (TE):

- Sự phá vỡ liên kết α-1,4-glycoside có thể tiến hành bằng con đường phi thủy phân chất pectin Kết quả của sự phân cắt nầy là tạo nối kép trong gốc acid galacturonic giữa C4 và C5 vì khi đứt liên kết α-1,4-glycoside bởi transeliminase thì hidro của nguyên tử carbon thứ 5 thuộc gốc acid galacturonic nầy sẽ chuyển

đến C1 của gốc acid galacturonic khác Các enzym xúc tác phản ứng nầy được gọi là Transeliminase (Lyase)[2]

- Transeliminase tác dụng trên pectin và acid pectic làm giảm độ nhớt dung dịch pectin Dựa vào tính đặc hiệu và cơ chế tác dụng, có thể phân thành các nhóm enzym sau:

Pectin transeliminase: hay pectin lyase hay polymethylgalacturonate lyase Tên hệ thống: poly α-1,4-galacturonic methylesterglucanolyase Mã số

EC 4.2.2.10 Enzym nầy phân cắt mạch chính của phân tử pectin và acid pectinic

ở vị trí bất kỳ.[17]

Pectate transeliminase: hay pectate lyase hay polygalacturonate

lyase (PGL) Tên hệ thống : poly α-1,4-D-galacturonic lyase Mã số EC 4.2.2.2 Enzym xúc tác cho phản ứng phân giải mạch polygalacturonate theo cơ chế trans-elimination Cơ chất thích hợp cho enzym tác dụng là acid pectic hay muối pectate và các pectin có mức độ methoxyl hóa thấp Trong tự nhiên, người ta tìm thấy 2 loại PGL ở dạng endo và exo Trong đó, dạng endo_PGL (EC 4.2.2.2) phong phú và phổ biến hơn so với dạng exo_PGL (EC 4.2.2.9).[16]

Rhamnogalacturonase: là enzym có khả năng thủy phân liên kết

glycoside trong các vùng phân nhánh nhiều của phân tử pectin (vùng rhamnogalacturonan) Sản phẩm cuối cùng của phản ứng thủy phân là các oligomer chứa các đơn vị rhamnose và galacturonic acid Enzym nầy thường có mặt trong các chế phẩm enzym thương mại.[16,17]

Hình 2.12: Vị trí tác động của hệ enzym pectinase

2.3 Enzym cellulase:

2.3.1 Định nghĩa:

Cellulase thuộc nhóm enzym thủy phân Enzym thủy phân cellulose thành cellobiose rồi thành glucose thông qua xúc tác thủy giải liên kết ß-1,4-glycoside trong cellulose.[6,16]

2.3.2 Cơ chất:

- Cơ chất chủ yếu của enzym cellulase là cellulose Cellulose là một homopolymer được cấu tạo bởi một chuỗi dài các gốc β-D-glucose không phân nhánh, các gốc glucose liên kết với nhau bằng liên kết β -1,4 - D -glycoside.[6]

Hình 2.13: Công thức cấu tạo cellulose

- Trong tự nhiên, cellulose thường ở dạng kết hợp với hemicellulose và lignin hình thành nên một cấu trúc bền vững, giúp chống đỡ các tế bào thực vật