Sử dụng chế phẩm enzim pectinaza và gluco oxidaza trong quá trình chế biến nước thanh long nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi và chất lượng sản phẩm

100 (%) 1 2 x m m T  Sử dụng chế phẩm enzim pectinaza và gluco oxidaza trong quá trình chế biến nước thanh long nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi và chất lượng sản phẩm Nguyễn Khắc Trung 1 , Hoàng Thị Lệ Hằng 2 , Nguyễn Thị Thùy Linh 2 SUMMARY Utilization of pectinaza and gluco oxidaza preparations for Thanh long fruit juice processing to enhance the productivity and product quality Utilization of pectinaza and glucooxidaza enzymes for Thanh long fruit juice processing proved a high effect on quality and cost price of product. Treating the pulp of Thanh long fruit with Pectinex Ultra SP-L in 0,03% concentration for 120 minutes at 40 0 C increased the productivity of fruit juice extraction by 16%-17%. Beside, using Gluzym Mono 10.000BG enzym in 0,003% concentration at 50 0 C for 10 minutes restrained change the color of fruit juice during 6 months of storage. Từ khóa: dragon fruit juice, Pectinaza, Glucooxidaza 1. MỞ ĐẦU Thanh long là một trong những loại quả được trồng khá phổ biến ở Việt Nam có giá trị dinh dưỡng cao rất phù hợp cho chế biến nước quả. Tuy nhiên, việc sản xuất nước quả từ thanh long vẫn chưa được các nhà sản xuất quan tâm. Nguyên nhân chính là do chưa có công nghệ chế biến thích hợp nhằm mang lại sự hấp dẫn cho người tiêu dùng cả về mặt chất lượng và giá thành sản phẩm. Trong các phương pháp chế biến nước quả, phương pháp sử dụng enzym được coi là một phương pháp tiên tiến trên thế giới với triển vọng to lớn và những ưu điểm nổi trội của một chất xúc tác sinh học có khả năng thoả mãn được các yêu cầu công nghệ trong quá trình sản xuất các sản phẩm cụ thể. Vì vậy, các chế phẩm enzim đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong ngành sản xuất đồ uống không cồn, rượu vang và chế biến nước quả. Chính vì các lý do đó để tạo ra loại sản phẩm đồ uống từ quả Thanh Long đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng cả về mặt chất lượng cũng như giá thành chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu sử dụng 2 loại chế phẩm enzim pectinaza và gluco oxidaza với mục đích tăng hiệu suất thu hồi (giảm giá thành sản phẩm) và ổn định chất lượng sản phẩm (thông qua ổn định màu sắc sản phẩm). 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Nguyên liệu - Nguyên liệu chính: Thanh long ruột trắng (Hylocereus undatus) có độ già thu hái từ 28 đến 30 ngày kể từ khi đậu quả. - Chế phẩm enzim: Pectinex Ultra SP-L, Gluzyme Mono 10.000BG (Novozymes Đan Mạch). 2. Phương pháp nghiên cứu a. Bố trí thí nghiệm xác định điều kiện tối ưu cho chế phẩm enzim Pectinex Ultra SP-L nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi dịch quả theo ma trận DOEHLERT. Ma trận cho phép phân chia rất cân đối các điểm thí nghiệm và tìm được vùng tối ưu trong khoảng giới hạn công nghệ đã chọn như sau: Yếu tố công mghệ Mức dưới Mức giữa Mức trên Thời gian (phút) 30 90 150 Nồng độ (%) 0,01 0,025 0,04 Nhiệt độ ( 0 C) 20 40 60 Quá trình tính toán và kết quả được xử lý bằng máy tính theo chương trình NEMROD-New Efficient Methodology For Research Using Optimal Design. b. Bố trí thí nghiệm xác định điều kiện tối ưu cho chế phẩm enzim Gluzyme Mono 10.000BG để ổn định mầu sắc và chất lượng nước quả thanh long trong quá trình bảo quản. Các công thức nước quả được phối chế với tỷ lệ dịch quả, đường, axit citric nhất định và được xử lý enzim ở các điều kiện công nghệ khác nhau, cụ thể: nồng độ enzim (%): 0,001, 0,002, 0,003, 0,004, 0,005; nhiệt độ ( 0 C): 40, 50, 60; thời gian xử lý enzim (phút): 10, 20, 30. Sau phối chế, các mẫu thí nghiệm được gia nhiệt lên 85 0 C để vô hoạt enzim, rót chai, thanh trùng và theo dõi sự biến đổi màu sắc sản phẩm trong 6 tháng bảo quản với tần suất kiểm tra 1 tháng/lần. c. Các chỉ tiêu đánh giá 1. Tỉ lệ thu hồi dịch quả thanh long (%): Tính theo công thức 1 ThS. Viện Nghiên cứu Rau quả 2 TS. Viện Nghiên cứu Rau quả Trong đó: - T: phần trăm tỉ lệ dịch quả (%) ; m 2 : khối lượng dịch quả (g) ; m 1 : khối lượng nguyên liệu quả (g) 2. Màu sắc của nước quả được xác định bằng máy đo màu Minota: Kết quả đánh giá theo hệ thống so màu CIE (L*a*b*, E) 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 1. Xác định điều kiện hoạt hóa tối ưu cho enzim Pectinex Ultra SP-L hoạt động nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi dịch quả thanh long Từ kết quả thí nghiệm xác định được phương trình hồi quy thực nghiệm biểu thị mức độ ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ tới quá trình trích ly dịch thanh long bởi enzim Pectinex Utra-SPL (Y). Y = 55,267 + 3,825X 1 + 4,330X 2 + 1,837X 3 – 2,617X 1 2 – 3,984X 2 2 – 8,5X 3 2 + 2,483X 1 X 2 - 0,898X 1 X 3 +1,956X 2 X 3 . Từ hàm hồi quy biết được sự phụ thuộc của hiệu suất và chất lượng dịch thanh long vào 3 thông số công nghệ: nồng độ enzim, nhiệt độ xử lý, và thời gian xử lý. Căn cứ vào các hàm này ta có thể xác định được chế độ công nghệ tối ưu bằng cách vẽ bề mặt đáp ứng của hiệu suất thu hồi . Bảng 1: Kết quả thí nghiệm theo ma trận DOEHLERT Biến mã hóa Biến số thực Kết quả thí nghiệm TT X 1 X 2 X 3 Thời gian (phút) Nồng độ (%) Nhiệt độ ( 0 C) Hiệu suất thu hồi dịch quả(%) Độ nhớt (cp) 1 0 0 0 90 0,025 40 55,2 150 2 1 0 0 150 0,025 40 58,2 132 3 -1 0 0 30 0,025 40 47,1 196 4 0,5 0,866 0 120 0,038 40 59,2 124 5 -0,5 -0,866 0 60 0,012 40 46,2 203 6 0,5 -0,866 0 120 0,012 40 48,5 192 7 -0,5 0,866 0 60 0,038 40 52,6 168 8 0,5 0,288 0,816 120 0,029 56 51,9 174 9 -0,5 -0,288 -0,816 60 0,021 24 47,7 194 10 0,5 -0,288 -0,816 120 0,021 24 46,0 205 11 0 0,577 -0,816 90 0,034 24 47,3 192 12 -0,5 0,288 0,816 60 0,029 56 50,7 181 13 0 -0,577 0,816 90 0,016 56 47,4 191 14 0 0 0 90 0,025 40 55,4 151 15 0 0 0 90 0,025 40 55,2 150 Hình 1: Biểu đồ bề mặt đáp ứng hiệu suất trích ly dịch quả thanh long theo thời gian, nhiệt độ xử lý enzim Hình 2: Biểu đồ bề mặt đáp ứng hiệu suất trích ly dịch thanh long theo thời gian, nồng độ xử lý enzim Hình 3: Biểu đồ bề mặt đáp ứng hiệu suất trích ly dịch quả thanh long theo nồng độ nhiệt độ xử lý enzim Qua các bề măt đáp ứng trên chúng tôi thấy được sự tác động tương tác của các yếu tố công nghệ tới hiệu suất thu hồi dịch quả tạo thành vùng tối ưu nhưng để dễ dàng trong việc điều khiển các yếu tố công nghệ trong quá trình sản xuất và tính hiệu quả kinh tế chúng tôi tiến hành thu hẹp khoảng tối ưu ở nồng độ enzim là 0,03% và thời gian xử lý là 120 phút ở nhiệt độ từ 35- 40 0 C, tương ứng với các thông số này hiệu suất thu hồi dịch quả sẽ đạt là 58,5% (tăng 16-17% so với mẫu đối chứng – không sử dụng chế phẩm enzim) 2. Xác định điều kiện hoạt hóa tối ưu cho Gluzym Mono 10.000BG hoạt động nhằm ổn định màu sắc nước quả thanh long Bảng 2: Ảnh hưởng của chế phẩm enzim đến màu sắc nước quả thanh long sau 6 tháng bảo quản (theo ∆E) Chế độ xử lý enzim Thời gian bảo quản (tháng) Công thức Nồng độ (%) Nhiệt độ ( 0 C) Thời gian (phút) 0 1 2 3 4 5 6 ĐC 0 0 0 0 1.07 2.98 4.21 6.29 8.75 11.20 CT1 0,001 40 10 0 0.13 0.74 1.71 3.60 6.58 9.38 CT2 0,001 50 10 0 0.33 0.81 1.46 3.11 5.79 9.18 CT3 0,001 60 10 0 0.15 0.73 1.42 2.90 5.48 8.90 CT4 0,002 40 10 0 0.25 1.19 1.72 2.52 4.93 6.76 CT5 0,002 50 10 0 0.50 1.10 1.41 2.41 3.67 6.02 CT6 0,002 60 10 0 0.58 0.83 1.19 2.16 4.11 7.23 CT7 0,003 40 10 0 0.11 0.88 1.78 2.59 4.11 5.57 CT8 0,003 50 10 0 0.10 0.68 1.60 2.54 3.99 4.89 CT9 0,003 60 10 0 0.40 0.86 1.74 3.61 5.30 7.44 CT10 0,004 40 10 0 0.16 0.47 1.17 2.29 3.40 5.34 CT11 0,004 50 10 0 0.37 0.71 1.63 2.58 4.03 5.00 CT12 0,004 60 10 0 0.53 0.87 1.51 2.71 4.89 8.05 CT13 0,005 40 10 0 0.30 0.70 1.43 2.83 4.04 5.70 CT14 0,005 50 10 0 0.54 0.82 1.75 2.68 3.74 4.83 CT15 0,005 60 20 0 0.52 0.87 1.72 4.48 6.78 9.25 CT16 0,001 40 20 0 0.49 0.93 1.75 3.68 5.86 8.14 CT17 0,001 50 20 0 0.33 0.61 1.16 2.59 5.14 8.55 CT18 0,001 60 20 0 0.53 0.82 1.58 4.14 6.26 8.92 CT19 0,002 40 20 0 0.23 1.11 1.64 2.45 4.84 6.67 CT20 0,002 50 20 0 0.30 0.96 1.64 2.60 5.02 6.85 CT21 0,002 60 20 0 0.45 0.91 1.70 4.00 6.29 9.21 CT22 0,003 40 20 0 0.54 1.01 1.59 2.25 3.44 5.51 CT23 0,003 50 20 0 0.67 1.29 1.59 2.38 3.35 4.92 CT24 0,003 60 20 0 0.64 1.02 1.59 3.59 6.33 8.75 CT25 0,004 40 20 0 0.49 0.97 1.68 3.18 4.18 5.88 CT26 0,004 50 20 0 0.33 0.90 1.65 2.76 3.75 4.99 CT27 0,004 60 20 0 0.49 0.98 1.71 4.12 6.95 9.18 CT28 0,005 40 20 0 0.44 0.80 1.40 3.05 4.32 5.72 CT29 0,005 50 20 0 0.58 0.97 1.43 3.01 4.12 4.95 CT30 0,005 60 20 0 0.54 1.00 1.85 3.88 6.03 8.05 CT31 0,001 40 30 0 0.14 0.66 1.32 2.79 5.36 8.77 CT32 0,001 50 30 0 0.28 0.62 1.19 2.63 5.18 8.59 CT33 0,001 60 30 0 0.23 0.99 1.94 3.83 5.97 8.19 CT34 0,002 40 30 0 0.42 1.05 1.57 3.34 4.36 6.30 CT35 0,002 50 30 0 0.49 1.12 1.57 3.46 4.46 6.49 CT36 0,002 60 30 0 0.55 0.65 1.03 2.42 4.92 8.33 CT37 0,003 40 30 0 0.26 0.94 1.51 2.69 4.03 5.05 CT38 0,003 50 30 0 0.15 0.72 1.52 2.50 3.87 4.93 CT39 0,003 60 30 0 0.25 0.91 1.51 2.09 4.38 7.43 CT40 0,004 40 30 0 0.53 1.04 1.72 3.64 5.23 5.99 CT41 0,004 50 30 0 0.40 0.92 1.55 2.85 4.12 4.85 CT42 0,004 60 30 0 0.18 0.64 1.27 2.73 5.29 8.71 CT43 0,005 40 30 0 0.34 0.98 1.74 3.48 4.74 6.13 CT44 0,005 50 30 0 0.26 0.84 1.52 2.70 3.69 4.95 CT45 0,005 60 30 0 0.36 0.61 1.14 2.57 5.11 8.52 So sánh ảnh hưởng của chế độ xử lý enzim giữa các công thức cho thấy: + Nồng độ enzim càng tăng thì giá trị E càng nhỏ tức là màu sắc nước quả thanh long càng ít biến đổi trong thời gian bảo quản. + Nhiệt độ xử lý enzim cho giá trị E đạt nhỏ nhất ở 50 0 C, lên đến 60 0 C giá trị E ở các công thức tăng nguyên nhân là do nhiệt độ này bắt đầu ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt tính của enzim. Thứ 3, thời gian xử lý enzim ở cả 3 thời điểm thí nghiệm (10, 20, 30 phút) đều cho giá trị E tương đương nhau ở tất cả các công thức. Như vậy, sau quá trình bảo quản, chúng tôi chọn ra được 9 công thức có giá trị E thấp nhất nghĩa là màu sắc ít biến đổi nhất sau 12 tháng bảo quản đó là: CT8 (E = 4,89), CT11 (E = 5,00), CT14 (E = 4,83), CT23 (E = 4,92), CT26 (E = 4,99), CT29 (E = 4,95), CT38 (E = 4,93), CT41 (E = 4,85), CT44 ( E = 4,95). Tuy nhiên, xét về hiệu quả trong sản xuất thực tế chúng tôi chọn công thức CT8 (được xử lý ở nồng độ enzim 0,003% với thời gian 10 phút nhiệt độ 50 0 C đây là công thức được xử lý với nồng độ enzim thấp nhất và thời gian ngắn nhất). 4. KẾT LUẬN Các kết quả nghiên cứu thu được cho phép đi đến các kết luận: 1. Hiệu suất thu hồi của dịch quả Thanh Long tăng 16% - 17% khi sử dụng chế phẩm enzim Pectinex Ultra SP- L ở nồng độ 0,03% trongthời gian 2 giờ ở nhiệt độ 40 0 C. 2. Việc sử dụng chế phẩm enzym Gluzym Mono 10.000BG ở nồng độ 0,003%, nhiệt độ xử lý 50 0 C, thời gian xử lý 10 phút đã ổn định được màu sắc nước quả thanh long sau 6 tháng bảo quản. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt 1. Hoàng Thị Lệ Hằng “Nghiên cứu sử dụng enzim để làm tăng hiệu suất thu hồi dịch quả, làm trong, ổn định và nâng cao chất lượng nước quả mơ” Luận án thạc sĩ, 1999. 2. To Le Van, Ngu Nguyen, Duc Nguyen D. & Trinh Dang T. K “Quality assurance system for dragon fruit”, 2000. 3. Johnson G. I., Le Van To, Nguyen Duy Duc & Webb M. C. (eds) “Quality assurance in agricultural produce” Proceedings of the 19th ASEAN/1st APEC seminar on postharvest technology, Ho Chi Minh City, Vietnam, 9-12 nov. 1999, pp 101-114. Tài liệu tiếng Anh 1. Barbeau G “La pitahaya rouge, un nouveau fruit exotique”. Fruits, 45(2): 141-147, 1990. 2. Hopkins W. G, Wiley, N.Y “Introduction by plant physiology”, 1995. 3. Nerd A. & Mizrahi Y “Fruit development and ripening in yellow pitaya” J.Am. Soc. Hort. Sci., 123 : 560-562, 1998. 4. Nerd A., Gutman F. & Mizrahi Y “Ripening and postharvest behaviour offruits of two Hylocereus species (Cactaceae)”. Postharvest Biology and Technology, 17: 39-45, 1999. 5. Novo-Handbook of practical biotechnology, Apulication of the Bioindustrial Group Novo Industri A/S, Bagsverd, Denmark, edited by C.LO.L. Boyce, Ph.D, 1986. 6. SeymourG.B., Taylor J. E. & Tucker G. A. (eds) “Texture changes. Biochemistry of fruit ripening” Chapman & Hall, London SE1 8HN,pp 17-23, 1993. Người phản biện: Ngô Xuân Mạnh . 100 (%) 1 2 x m m T  Sử dụng chế phẩm enzim pectinaza và gluco oxidaza trong quá trình chế biến nước thanh long nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi và chất lượng sản phẩm Nguyễn Khắc Trung 1 ,. cứu sử dụng 2 loại chế phẩm enzim pectinaza và gluco oxidaza với mục đích tăng hiệu suất thu hồi (giảm giá thành sản phẩm) và ổn định chất lượng sản phẩm (thông qua ổn định màu sắc sản phẩm) điều kiện tối ưu cho chế phẩm enzim Gluzyme Mono 10.000BG để ổn định mầu sắc và chất lượng nước quả thanh long trong quá trình bảo quản. Các công thức nước quả được phối chế với tỷ lệ dịch quả,