Nghiên cứu ứng dụng enzyme naringinase làm giảm vị đắng của nước bưởi thanh trùng

Sau khi nghiên cứu và tiến hành thí nghiệm, một số kết quả đạt được như sau:  Quá trình thủy phân naringin trong nước bưởi đạt hiệu quả khử đắng tối ưu 50,59% với 15% v/v enzyme naringi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BÙI THANH TÌNH

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYME NARINGINASE

LÀM GIẢM VỊ ĐẮNG CỦA NƯỚC BƯỞI

THANH TRÙNG

Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Cần Thơ, 2011

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYME NARINGINASE

LÀM GIẢM VỊ ĐẮNG CỦA NƯỚC BƯỞI

THANH TRÙNG

MSSV: 2071845 Lớp: CB0708A2

Cần Thơ, 2011

Luận văn đính kèm sau đây, với tựa đề tài là: “Nghên cứu ứng dụng enzyme

naringinase làm giảm vị đắng của nước bưởi thanh trùng”, do Bùi Thanh Tình

thực hiện và báo cáo đã được hội đồng chấm luân văn thông qua

Giáo viên hướng dẫn Giáo viên phản biện

Ts Nguyễn Công Hà

Cần Thơ, ngày….tháng….năm 2011

Chủ tịch hội đồng

LỜI CAM ĐOAN



Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của thầy hướng dẫn và bản thân Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai

công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào trước đây

Tác giả luận văn

Bùi Thanh Tình

Một lần nữa xin cảm ơn đến gia đình, các thầy cô Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm cùng tất cả các bạn lớp Công Nghệ Thực Phẩm khóa 33 đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian tiến hành thí nghiệm

Cuối lời xin kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe, thành công trong công việc Chúc các bạn thành công trong cuộc sống

Bùi Thanh Tình

Sau khi nghiên cứu và tiến hành thí nghiệm, một số kết quả đạt được như sau:

 Quá trình thủy phân naringin trong nước bưởi đạt hiệu quả khử đắng tối ưu 50,59% với 15% (v/v) enzyme naringinase, thời gian thủy phân 60 phút ở nhiệt độ 570C

 Nước bưởi sau khi xử lý đắng được pha loãng ở tỷ lệ bưởi : nước là 1:1,5 và phối chế đến 150Brix và 0,35% acid citric để tăng giá trị cảm quan, tạo vị chua ngọt hài hòa, vị đắng nhẹ, đặc trưng cho nước bưởi

 Trong thời gian bảo quản hàm lượng naringin luôn ổn định sau 42 giờ bảo quản

 Hàm lượng vitamin C đều giảm trong suốt quá trình bảo quản

 Theo kết quả phân tích vi sinh vật tổng số, sản phẩm nước bưởi thanh trùng có thể

sử dụng trong 3 tuần

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM TẠ ii

TÓM LƯỢC iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH BẢNG vii

DANH SÁCH HÌNH viii

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1

Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG 2

2.1.1 Nguyên liệu bưởi 2

2.1.2 Enzyme Naringinase 10

2.1.3 Nước 14

2.1.4 Đường 15

2.1.5 Acid 16

2.1.6 Đặc điểm chung và phân loại đồ hộp nước quả 16

2.1.7 Hệ vi sinh vật trong nước quả 17

2.1.8 Các dạng hư hỏng của đồ hộp nước quả 18

2.1.9 Bảo quản nước quả 18

2.2.QUY TRÌNH CHẾ BIẾN NƯỚC BƯỞI THÀNH TRÙNG 25

2.2.1 QUY TRÌNH 25

2.2.2 GIẢI THÍCH QUY TRÌNH 26

2.2.2.2 Phân loại, làm sạch 26

2.2.2.3 Bóc vỏ, tách múi 26

2.2.2.4 Trích ly dịch quả, lọc và bổ sung enzyme naringinase 26

2.2.2.5 Phối chế 26

2.2.2.6 Vô chai 26

2.2.2.7 Thanh trùng 27

2.2.2.8 Bảo ổn 27

2.2.2.9 Bảo quản 27

2.2.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 27

2.2.3.1 Nguồn nguyên liệu 27

2.2.3.2 Quá trình trích ly dịch quả 27

2.2.3.3 Hoạt lực của enzyme 27

2.2.3.4 Nhiệt độ và pH 27

Chương 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 29

3.1.1 Điạ điểm nghiên cứu 29

3.1.2 Nguyên liệu và hoá chất thí nghiệm 29

3.1.3 Thiết bị và dụng cụ 29

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

3.2.1 Phương pháp phân tích 30

3.2.2 Phương tiện tính toán 30

3.2.3 Phương pháp chuẩn bị mẫu 30

3.3 BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 31

3.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme naringinase và thời gian thủy phân đến hiệu quả thủy phân naringin trong nước bưởi 31 3.3.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế đến giá trị cảm quan của nước bưởi

đã xử lý chất đắng 32

3.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát sự biến đổi chất lượng của nước bưởi thanh trùng trong quá trình bảo quản 33

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36

4.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của nồng độ enzyme naringinase và thời gian thuỷ phân đến hiệu quả thuỷ phân naringin trong nước bưởi 36

4.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế đến giá trị cảm quan của nước bưởi đã xử lý chất đắng 37

4.3 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng sự biến đổi chất lượng của nước bưởi thanh trùng trong quá trình bảo quản 38

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

PHỤ LỤC 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TOÁN ix

PHỤ LỤC 2 THỐNG KÊ xvi

DANH SÁCH BẢNG

Trang

Bảng 1: Thành phần trong 100 gam nước bưởi 3

Bảng 2: Hàm lượng vitamin của bưởi so với một số trái cây có múi khác (mg/100g) .5

Bảng 3: Hàm lượng các flavonoid trong bưởi .7

Bảng 4: Các vi sinh vật sinh tổng hợp enzyme naringinase 11

Bảng 5: Tiêu chuẩn nước dùng trong công nghiệp thực phẩm 14

Bảng 6: Chỉ tiêu chất lượng Saccharose dùng trong chế biến nước uống 15

Bảng 7: Tiêu chuẩn acid sử dụng trong nước giải khát phải đạt yêu cầu 16

Bảng 8: Thành phần chủ yếu của môi trường nuôi cấy nấm mốc A.niger sinh tổng hợp enzyme naringinase 31

Bảng 9: Hiệu quả khử đắng ở các chế độ xử lý enzyme khác nhau 36

Bảng 10: Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm ở các tỷ lệ phối chế khác nhau 38

Bảng 11: Tổng số vi khuẩn hiếu khí và nấm môc, nấm men của sản phẩm nước bưởi 41

Bảng 12: Các giá trị thanh trùng ở nhiệt độ 850C, 6 phút 41

Bảng 13: Kết quả đánh giá cảm quan về vị của nước bưởi theo thời gian bảo quản 42

Bảng 14: Kết quả đánh giá cảm quan về mùi của nước bưởi theo thời gian bảo quản 43

Bảng 15: Kết quả đánh giá cảm quan về trạng thái của nước bưởi theo thời gian bảo quản .43

Bảng 16: Kết quả đánh giá cảm quan về màu sắc của nước bưởi theo thời gian bảo quản 44

DANH SÁCH HÌNH

Trang

Hình 1: Bưởi năm roi 2

Hình 2: Bưởi Da Xanh 2

Hình 3: Cấu tạo hợp chất Naringin 8

Hình 4: Cấu tạo hợp chất Hesperidin 9

Hình 5: Limonin (đắng) trong môi trường acid chuyển thành limonoate A-ring lactone (không đắng) trong môi trường kiềm .9

Hình 6: Sơ đồ thủy phân naringin thành prunin, rhamnose, naringenin và glucose bởi naringinase gồm hai enzyme là α-L-rhamnosidase và β-D-glucosidase 12

Hình 7: pH và nhiệt độ tối ưu cho mức độ hoạt động của enzyme Naringinase 13

Hình 8: Sự tiêu diệt vi sinh vật theo thời gian và thời gian tiêu diệt vi sinh vật theo quan hệ logarite .20

Hình 9: Đồ thị thanh trùng tổng quát 22

Hình 10: Thiết bị thanh trùng hơi dạng đứng và dạng nằm ngang .23

Hình 11: Quy trình sản xuất nước bưởi thanh trùng 25

Hình 12: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 32

Hình 13: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 33

Hình 14: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 35

Hình 15: Sự thay đổi hàm lượng naringin của nước bưởi thanh trùng theo thời gian bảo quản (nhiệt độ thường) .39

Hình 16: Sự thay đổi hàm lượng vitamin C nước bưởi thanh trùng theo thời gian bảo quản (nhiệt độ thường) 40

Chương 1 MỞ ĐẦU

Bưởi là loại trái cây nhiệt đới rất được ưa thích vì có nhiều công dụng khác nhau Không những trái bưởi ngon, hoa bưởi tạo nên mùi thơm nhẹ thường được dùng nấu chè hoa bưởi, mà lá, hoa, vỏ quả bưởi đều chứa tinh dầu nên thường được dùng để xông giải cảm Ngày nay, khoa học còn khám phá thêm những đặc tính trị liệu mới của bưởi như một lượng lớn các chất chống oxy hóa có sẵn trong nước quả họ citrus, có

chức năng bảo vệ cơ thể chống bệnh lão hóa (Polydera, Stoforos, and Taoukis, 2005),

làm giảm cholesterol, ngăn ngừa cao huyết áp, giảm tai biến tim mạch, làm lành vết loét dạ dày, phòng chống ung thư và có tác dụng làm đẹp làn da Ngoài ra, khi nước bưởi hồng tươi được hoà chung với dầu olive, còn có khả năng tẩy trừ những viên sạn gan và mật So với các loại nước uống khác, nước bưởi ép là sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, có tính chất giải nhiệt tốt Hiện nay, việc sản xuất các sản phẩm từ nước quả citrus đặc biệt là nước bưởi đang gặp phải khó khăn do sản phẩm có vị đắng bởi

sự hiện diện của các thành phần gây đắng như neohesperidin, limonin và naringin và là những hợp chất đắng nhất trong quả họ citrus (Kefford, 1959), Marwaha et al, 1994)

Do vậy, vấn đề nan giải nhất là làm sao để khử độ đắng trong nước bưởi ép Nếu làm theo cách truyền thống, đánh lừa vị giác bằng đường, thì coi như thất bại

Các công trình nghiên cứu được tìm ra và áp dụng để làm giảm vị đắng trong nước bưởi như: công nghệ lọc chất đắng, các công nghệ như hút bám (Grif-fith, 1969), Johnson và Chandler, 1988), phương pháp hóa học (Kimball, 1987), Pritchet, 1957), điều trị bằng styrene divinyl benzen polystyrene (DVB) nhựa (Kimball, 1991), Puri,

1984), và β-cyclodextrin (Shaw và Wilson, 1983), Wagner et al, 1988) Tuy nhiên,

những công nghệ trên không được hiệu quả vì còn nhiều hạn chế Với sự tiến bộ của Công nghệ sinh học, việc sử dụng enzyme naringinase (Habelt and Pittner, 1983),

Ting, (1958) để thủy phân naringin trong nước bưởi làm giảm vị đắng của nước bưởi

một cách hiệu quả

Do vậy, để có thể làm giảm hoặc có thể loại bỏ vị đắng tạo vị hài hòa và nâng cao chất lượng cho sản phẩm thì việc ứng dụng enzyme naringinase vào nước bưởi thanh trùng

là điều hết sức cần thiết

Vì vậy, mục tiêu của nghiên cứu này là sử dụng enzyme naringinase thủy phân naringin để giảm vị đắng trong quá trình chế biến nước bưởi thanh trùng

Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG

2.1.1 Nguyên liệu bưởi

Nguồn gốc, đặc tính sinh học và các giống bưởi ở Việt Nam:

Tên khoa học của bưởi là Citrus grandis (L) Osb var Grandis,có nguồn gốc từ Đông Nam Á, quần đảo Mã Lai (Alphonse de Candolle, 1886)

Cây cao khoảng 5 ÷ 15 m, thường có gai lớn, nhánh non có lông tơ Bưởi chịu đựng tốt nhiệt độ cao và cả nhiệt độ thấp Có nhiều giống bưởi có màu sắc, vị chua ngọt khác nhau Trái lớn, hình cầu dạng quả lê, đường kính 10 ÷ 40 cm, có màu xanh vàng nhạt khi chín, vỏ dày, có tép lớn màu vàng nhạt hay hồng, vị ngọt Trái nặng trung bình 1 ÷

2 kg, hột lớn và đơn phôi

Ở miền Bắc có bưởi Phúc Trạch (Hà Tĩnh), bưởi Đoan Hùng (Phú Thọ), bưởi đỏ Mê

Linh (Hà Nội), bưởi Sơn-Từ Liêm (Hà Nội) (Đường Hồng Dật, 2002) Ở các tỉnh phía

Nam có các giống: bưởi Biên Hòa, bưởi Ổi, bưởi Thanh Trà, bưởi Đường Núm, bưởi Đường Cam, bưởi Năm Roi, bưởi Da Xanh, …

Hình 1 Bưởi Năm Roi Hình 2 Bưởi Da Xanh Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của bưởi

Nước chiếm tỉ lệ rất cao trong múi bưởi, do tính chất này mà bưởi có tính chất giải khát rất tốt Bên cạnh đó, còn có một tỉ lệ đường nhỏ và chất khoáng tập trung hầu hết trong phần dịch quả nên bưởi còn là nguồn cung cấp năng lượng và một số thành phần dinh dưỡng khác Trong dịch bưởi có chứa nhiều vitamin C rất cần thiết cho cơ thể

Vỏ trái giàu pectin được chế biến thành nhiều dạng sản phẩm nước giải khát, sirô,

Bảng 1 Thành phần trong 100 gam nước bưởi

8

9

129

0 0,07 0,044 0,010

38,1 0,034 0,020 0,191 0,283 0,042

36 0,00 0,00

(Nguồn: http://www.juicingbook.com/fruits/grapefruit/)

Carbohydrates: Ting và Deszyck (1961) cho rằng D-glucose, D-fructose và

saccharose là các loại đường chủ yếu trong bưởi Hàm lượng đường ở bưởi khác nhau tùy vào loại, giai đoạn chín cũng như điều kiện trồng trọt Nghiên cứu của Gerbinskii (1940) cho thấy hàm lượng đường saccharose của bưởi lớn nhất trong giai đoạn thuần thục và giảm ngay ở giai đoạn sau đó cũng như trong quá trình tồn trữ do bị thủy phân thành glucose và fructose

Acid hữu cơ: Acid chủ yeeuss tìm thấy trong bưởi là acid citric, bên cạnh đó còn có

một số acid khác như: acid tarparic, acid malonic, acid formic,… Hầu hết những acid này hiện diện trong không bào Sự giảm nồng độ acid kèm theo sự tăng tỷ lệ chất khô hòa tan/acid xác định mức độ thuần thục và quyết định vị ngon của quả (Walton,

2001) Bên cạnh đó, acid hữu cơ còn có vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng

và bảo quản các loại trái cây có múi

Protein và các acid amin: Trái cây có múi không phải là nguồn cung cấp protein cơ

bản do chứa hàm lượng rất thấp Hàm lượng protein tăng trong quá trình phát triển của quả, hàm lượng protein ở vỏ và thịt quả đạt trạng thái cân bằng trong giai đoạn thuần thục (Watt và Merill, 1963) Nước bưởi chứa đủ bộ ba acid amin quan trọng không thể thay thế, tỷ lệ amino acid trong nước quả thay đổi tùy thuộc vào mức độ trưởng thành của quả, đây là một nguồn cung cấp chất dinh dưỡng rất cần thiết

Vitamin: Giá trị dinh dưỡng của bưởi có liên quan mật thiết với hàm lượng các

vitamin mà đặc biệt là hàm lượng acid ascorbic giúp tăng cường sức đề kháng của cơ

thể Việc bổ sung 5 mg vitamin C/ngày có thể ngăn chặn bệnh scurvy ở người lớn

(Mapson, 1967) Liều lượng 30 ÷ 60 mg vitamin C/ngày đáp ứng đủ nhu cầu phát triển toàn diện của con người Hàm lượng acid ascorbic trong bưởi là 20 ÷ 50 mg/100 g (Ting et al, 1971) Bên cạnh đó, bưởi còn chứa nhiều vitamin A, folate và vitamin B5rất cần thiết cho hoạt động sống của cơ thể

Bảng 2 Hàm lượng vitamin của bưởi so với một số trái cây có múi khác (mg/100g)

Trái cây Vitamin A Vitamin B 1 Vitamin B 2 Vitamin PP Vitamin C

0,08 0,04 0,08 0,05

0,03 0,01 0,03 0,01

0,2 0,01 0,03 0,01

48

50

55

42

(Nguồn: Trần Thượng Tuấn 1994)

Chất khoáng: Các loại trái cây có múi chứa khoảng 0,4 % chất khoáng với tỷ lệ

Natri/Kali hoàn hảo về phương diện dinh dưỡng (Stevens, 1954) Kali chiếm tỷ lệ cao nhất trong tổng hàm lượng chất khoáng của trái cây có múi Trái lại, natri chiếm tỷ lệ rất thấp (hầu như bằng 0) trong các loại trái cây này nên rất tốt đối với những người cao huyết áp, ngăn ngừa bệnh đột quỵ Trong thịt quả nó chiếm gần 40 % tổng chất khoáng nhưng trong vỏ chứa kali ít nhất Canxi chiếm gần 20 % tổng chất khoáng của

vỏ, 8 % tổng chất khoáng của thịt quả và 2,5 % tổng chất khoáng của dịch ép Hàm lượng magie luôn chiếm thấp hơn 5 % tổng chất khoáng của quả (Ladaniya, 2008) Phosphorus là một phần của nucleic acids và phospho-proteins Phosphorus bao gồm phospho vô cơ, phospholipid, ethanol-phospho và tỷ lệ của những phần này có thể dùng như một chỉ số về đặc tính của nước ép từ các loại trái cây có múi trong thương mại (Vandercook và Guerrero, 1969)

Lipid: Nước bưởi là một thực phẩm rất ít chất béo tự nhiên Chất béo được tìm thấy

thường là oleic, linoleic, palmitic và stearic acid, glycerol, 1-phytosterol trong dịch và

mô quả Swift và Veldhuis (1951) nhận định lipid là nguồn năng lượng trong các loại

hạt và trái cây Lipid (phospholipids và glycolipids) tham gia vào thành phần của màng

tế bào thực vật Đặc biệt, lipids và waxes góp phần quan trọng tạo mùi và chất lượng của bưởi (Walton, 2001) Hàm lượng acid béo chưa bão hòa tăng trong suốt quá trình thuần thục của quả (Hendricson and Kerterson, 1963b) Ngoài ra, còn có sự hiện diện của mono, di, tri acid béo chưa no, các acid béo chiếm 97 ÷ 99% tổng số acid, acid béo chưa no chiếm 25 ÷ 31%

Các sắc tố: Các sắc tố cơ bản tạo màu trong trái cây có múi là chlorophylls,

carotenoids, anthocyanins và lycopenes Song song với quá trình phân hủy chlorophylls là sự tổng hợp carotenoid trong suốt quá trình chín của quả Nồng độ anthocyanins tăng nhanh khi quả gần đạt trạng thái thuần thục (Todd et al, 1961) Nhiệt độ tối ưu cho quá trình tổng hợp carotenoid và lycopen lần lượt là 10 ÷ 150C và

16 ÷ 210C Nhiệt độ trên 300C ngăn chặn sự tổng hợp lycopene (Tomes et al, 1956)

Các hợp chất mùi: Thành phần hóa học của các chất mùi hòa tan trong nước bưởi rất

phong phú và ảnh hưởng đến mùi vị của sản phẩm Chúng là những hợp chất thuộc các nhóm terpene, alcohols, esters, aldehydes, ketones, acid hữu cơ…Các hợp chất dễ bay hơi trong trái cây có múi gồm hơn 500 thành phần Terpene bị oxi hóa tạo thành mùi đặc biệt (Stanley, 1962) Mức độ mùi của trái cây có múi tăng khi tăng mức độ thuần thục và nhiệt độ bảo quản Sự giải phóng mùi tăng khi vỏ quả bị tổn thương và các túi dầu bị vỡ (Moshonas và Shaw, 1979) Trong nước bưởi có một số chất mùi như tangeretin (5,6,7,4’-penta methoxylfavone), tetra-o-methyl-scutellarein (5,6,7,4’-tetra-methoxylflavone),… Trong đó, sáu chất mùi điển hình nhất tạo sự hấp dẫn cho nước bưởi khi tách bỏ vỏ quả là nobitelin, sinnestin, tetra-oscutellarein, hepta methoxyl flavones, tangertin Ngoài ra, rượu cũng là một trong những thành phần tạo mùi cho trái cây có múi Hai loại rượu quan trọng góp phần tạo mùi trong trái cây có múi là 4-terpinenol và α-terpinol (Attaway et al, 1962)

Phenols, flavonoids và limonoids

(i) Phenols

Phenols có vai trò quan trọng đối với việc cải thiện sức khỏe con người do chúng có đặc tính chống oxi hóa, bảo vệ tuyến thượng thận, điều trị bệnh thấp khớp và nhiều bệnh khác Nó là một loại hợp chất mùi hữu cơ, có chứa một hoặc nhiều nhóm hydroxyl (OH) gắn vào vòng benzene Độ hòa tan của các hợp chất phenol phụ thuộc vào số lượng nhóm hydroxyl Số nhóm hydroxyl càng nhiều thì sự hòa tan càng cao (Kefford và Chandler, 1970) Các hợp chất phenols có vai trò quan trọng đối với sự cân bằng hormone, màu sắc, mùi vị cho thực vật Do vậy, sự thay đổi của các hợp chất này cũng kéo theo sự thay đổi về tính chất cảm quan cũng như khả năng chịu tác động vật lý, mầm bệnh của quả (Neish, 1964)

(ii) Flavonoids

Các flavonoid glycoside thường tạo vị đắng và làm hạn chế khả năng phát triển các sản phẩm từ trái cây có múi Thông thường, nồng độ của các flavonoids giảm khi trái đạt trạng thái thuần thục Theo nghiên cứu của Pandey (1984) chúng chiếm khoảng 5

% ở quả thuần thục và 30 % ở quả chưa thuần thục (tính theo trọng lượng khô) Flavonoid glycoside chứa nhiều trong trái cây có múi, chủ yếu là hespiridin, naringin

và neohespiridin Thành phần và hàm lượng các flavonoid trong bưởi được Peterson

và ctv (2006) nghiên cứu và trình bày trong bảng 3

Bảng 3 Hàm lượng các flavonoid trong bưởi

Naringin (Naringenin-7-neohesperidoside) có công thức phân tử C27H32O14 Naringin

là hợp chất flavonoid chủ yếu trong bưởi Naringin chiếm khoảng 0,017-0,025 % trong nước bưởi Ngưỡng phát hiện của naringin trong dịch quả là 50 mg/l (Kimball, 1999) Bưởi chưa thuần thục có vị rất đắng do có nồng độ naringin cao Naringin có trong vỏ, cùi và trong dịch quả bưởi Naringin là glycoside bao gồm aglycon naringenin và disaccharide neohespiridose (2-0-α-L-rhamnopyranosyl-D-glucosepyranose) Aglycones và neohespiridose sẽ không đắng khi hiện diện ở trạng thái đơn lẻ Neohesperidose chứa hàm lượng lớn trong bưởi non (Ladaniya, 2008) Naringin hòa tan trong rượu, acetone và nước nóng, nhưng chỉ tan rất ít (khoảng 1/2000) trong nước

ở 200C, nóng chảy ở 1710C (Maier và Metzler, 1967a) Hàm lượng naringin thay đổi trong suốt quá trình sinh trưởng, chế biến và tồn trữ Naringin chứa hàm lượng lớn trong quả chưa thuần thục nhưng giảm trong suốt quá trình chín (Ladaniya, 2008) Trong quá trình thanh trùng, hàm lượng naringin trong nước bưởi phụ thuộc vào nhiệt

độ và thời gian giữ nhiệt Nhiệt độ cao và thời gian dài làm tăng vị đắng của nước bưởi (Trần Thị Cẩm Tú, 2007) Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Minh Trang (2009) về

sự phân bố naringin trong các phần khác nhau của bưởi Năm Roi cho thấy hàm lượng naringin giảm dần theo thứ tự: vỏ bao (124,494 mg%); vỏ trắng (98,47 mg%); vỏ xanh (28,4 mg%); thịt quả (6,249 mg%) Bên cạnh đó, hàm lượng naringin trong dịch quả trích ly còn phụ thuộc vào phương pháp tác dụng cơ học: máy xay sinh tố (7,27 mg%), máy ép (3,66 mg%)

Naringin còn có nhiều tác dụng dược lý như hoạt động chống oxy hóa, giảm lipid trong máu Naringin có thể được dùng như để ức chế các hợp chất gây ung thư

Hình 3 Cấu tạo hợp chất Naringin Hesperidin

Hesperidin (Hesperetin-7-rutinoside) có nhiều trong cùi cam, chanh, quýt, bưởi, vị đắng ít, có hoạt tính Vitamin P Hespiridin có thể dẫn đến sự kết tủa hoặc làm giảm độ hòa tan của các sản phẩm từ cam (Hendrickson và Kesterson, 1964b) Hesperidin ảnh hưởng rất ít hoặc không ảnh hưởng đến mùi vị của nước bưởi vì là hợp chất không hòa tan, nó thường tồn tại ở dạng kết tinh trong nước bưởi Hesperidin có thể bị biến đổi thành hesperidin chalcone nhưng không bền thường bị thủy phân thành rhammose,

glucose, aglucon hesperidin (Nguyễn Minh Thủy, 2008)

Hesperidin có tác dụng kháng viêm, chống oxi hóa, chống dị ứng, chống ung thư, kháng vi sinh vật (vi khuẩn, nấm, virut ), giảm đau, hạ sốt, chống độc, chống loãng xương và đặc biệt khi dùng phối hợp với vitamin C có tác dụng cộng hưởng và hỗ trợ

hấp thụ vitamin C rất tốt (hppt://www.vinachem.com.vn)

C50H60O27 + 2H2O = C10H12O5 + 2C6H12O6 + 2C16H14O6

Hình 4 Cấu tạo hợp chất Hesperidin

(iii) Limonoids

Limonin là một limonoid được tìm thấy với lượng lớn trong các loại trái cây có múi Hàm lượng limonin giảm khi trái đạt trạng thái thuần thục Limonin là chất đắng, nhưng chất tiền thân của nó là limonin monolactone không đắng và chất tiền thân này

sẽ chuyển thành limonin khi gặp môi trường acid Ở nồng độ 50 ppm limonin monolactone không gây đắng, trong khi limonin gây đắng ở nồng độ khoảng 2,7 ppm

và rất đắng ở nồng độ 15 ÷ 20 ppm Vị đắng xuất hiện khi nước ép ổn định trong vài giờ hoặc sau quá trình gia nhiệt Sau khi trích ly nước bưởi, trong môi trường acid (pH dưới 6,5), monolactone (A-lactone và D-lactone) không đắng chuyển thành dilactone (limonin) đắng (Maier và Beverly, 1968) Bưởi khi bị tổn thương cơ học, gây ra sự phá

vỡ tế bào, tạo môi trường acid cho enzyme hoạt động, gây đắng dịch quả (Cabral, 1994)

Limonin cũng là một chất chống ung thư Một số thử nghiệm đối với tế bào ung thư người cho thấy limonin có hoạt tính đối với ung thư vùng miệng, vòm họng, phổi, dạ dày, đường ruột, da, gan và vú

Hình 5: Limonin (đắng) trong môi trường acid chuyển thành limonoate A-ring lactone (không

đắng) trong môi trường kiềm (Nguồn: Fayoux et al, 2007)

Dược tính của bưởi

Các nghiên cứu gần đây đã phát hiện một tác dụng vô cùng quan trọng của quả bưởi

đó là chống ung thư Các nhà khoa học đã chứng minh chất calcium có trong các loại thức ăn có nguồn gốc từ thiên nhiên có thể phòng được ung thư đại tràng mà một trong những nguồn cung cấp calcium tốt nhất chính là từ quả bưởi Bưởi còn có chức năng bảo vệ cơ thể chống bệnh lão hóa, làm giảm cholesterol, ngăn ngừa cao huyết

áp, giảm tai biến tim mạch, làm lành vết loét dạ dày, giúp giảm cân và phòng chống

bệnh tiểu đường, phòng chống và giảm bệnh viêm lợi, có tác dụng làm đẹp làn da 2.1.2 Enzyme Naringinase

Giới thiệu về enzyme Naringinase

Naringinase là một enzyme được sử dụng trong sản xuất thương mại của nước trái cây

có múi Những hợp chất đắng được tìm thấy trong tất cả các bộ phận của quả bưởi như

neohesperidin, limonin và naringin (Kefford, 1959), Marwaha et al, 1994) Naringin là

thành phần chính trong bưởi và nó là chất đắng nhất Ngưỡng vị của nó trong nước là khoảng 20 ppm, nhưng mức độ 1,5 ppm có thể được phát hiện Naringin có nhiều trong trái cây chưa trưởng thành nhưng nồng độ của nó giảm khi quả chín ( Yusof et al, 1990) Enzyme này thủy phân các hợp chất naringin, hợp chất có vị đắng trong nước bưởi Enzyme này chứa cả α-L-rhamnosidase (EC 3.2.1.40) và β-D - glucosidase (EC 3.2.1.21) Naringin có thể được thủy phân bởi α-L-rhamnosidase tạo ra rhamnose và prunin (4,5,7-trihydroxyflavonone-7-glucopy - ranoside), cũng có thể thu được prunin bởi β-D-glucosidase (Park and Chang, 1979) Lực đắng của dịch quả ép sau khi đã xử

lý bằng enzyme giảm đi rất nhiều do tính đắng của prunin nhỏ hơn naringin khoảng 1/3 Nhờ vậy mà nước bưởi mang lại vị hài hòa hơn, tăng giá trị cảm quan của sản phẩm

Nguồn thu nhận enzyme naringinase

Trong lịch sử, naringinase đã được phân lập từ nguồn thực vật như: hạt cần tây (Hall, (1938) và lá bưởi (Hall, 1938), Thomas et al., 1958); Ting, 1958) Tuy nhiên, chỉ có các quy trình dựa trên vi sinh tạo ra naringinases là khả thi, và loài nấm mốc Aspergillus Niger được ứng dụng rộng rãi Naringinase là một trong sản phẩm chính

yếu của nấm loài Aspergillus và Penicillium (Ono et al, 1978)

Bảng 4 Các vi sinh vật sinh tổng hợp enzyme naringinase

Aspergillus niger Kishi, 1955

Cochiobolus miyabeanus Ito and Takiguchi, 1970

Coniothyrium diplodiella Nomura, 1965

Penicilium decumbens Fukumoto and Okado, 1973

Rhizotonia solani Ito and Takiguchi, 1970

Rhizopus nigricans Shanmugam and Yadav, 1995

Các ứng dụng của enzyme naringinase

Enzyme này có thể được sử dụng để tạo ra các tiền hợp chất quan trọng trong thực phẩm và y học

Trong y học

Chloropolysporin C

Chloropolysporin A, B, và C có thể được chuyển đổi thành các dẫn xuất enzyme

deglycosylated (Sankyo, 1988) Sự kết hợp của chloropolysporin C và β-lactame có

tác dụng chống lại các vi khuẩn gram dương như Staphylococcus aureus Và các kháng sinh này cũng ức chế các vi khuẩn gram dương kỵ khí Enterobacteria

Rhamnose

Naringinases (α-L-rhamnosidases) thủy phân naringin để sản xuất L-rhamnose Rhamnose là một chất trung gian trong tổng hợp các hợp chất hữu cơ và nó được sử dụng như là một dược phẩm và thuốc bảo vệ thực phẩm

Prunin

Prunin có hoạt động kháng viêm và có thể được sử dụng cho bệnh nhân tiểu đường

(Roitner et al, 1984) Các glycoside flavonone tự nhiên của naringenin cũng đã được

báo cáo để ngăn chặn loét niêm mạc dạ dày trong các mô hình động vật

(Horowitz and Gentili, 1963)

Ngoài ra, các hoạt động rhamnosidase của naringinase kết hợp với β-glucosidase và Arabinosidase được xem là phù hợp để nâng cao hương thơm trong rượu vang

Hoạt động chuyển hóa của naringinase

Naringinase là một enzyme gồm sự kết hợp của hai thành phần là α-L- rhamnosidase (EC 3.2.1.40) và β-D-glucosidase (EC 3.2.1.21) Naringinase phân cắt naringin thành naringenin qua hai công đoạn sau:

Hình 6 Sơ đồ thủy phân naringin thành prunin, rhamnose, naringenin và glucose bởi naringinase gồm hai enzyme là α-L-rhamnosidase và β-D-glucosidase

Bước thủy phân đầu tiên là quan trọng hơn vì nó làm giảm đáng kể vị đắng của nước bưởi Prunin cơ bản là ít đắng hơn naringin (Ashok Pandey, 2004) Naringenin là một thành phần không đắng trong nước bưởi (Munshi et al, 1996)

Xác định hoạt tính naringinase

Việc xác định hoạt tính của naringinase dựa trên việc xác định quang phổ của flavonones theo phương pháp kiềm glycol diethylene của Davis (1947) Các phản ứng naringin với thuốc thử để tạo ra một màu vàng được đo ở bước sóng 420 nm Phương

Naringin α-L-rhamnosidase

Prunin + rhamnose Prunin β-D-glucosidase

Naringenin + Glucose

định hoạt tính naringinase (Horuichi et al, 1985) Phương pháp HPLC xác định hoạt tính của naringinase bằng cách đo sự thay đổi nồng độ α-rhamnoside (Romero et al, 1985), bằng cách sử dụng p-nitrophenyl-L-rhamnopyranoside để đo hoạt động L-rhamnosidase của naringinase ở bước sóng 280 nm

Mô tả đặc tính của naringinase

Các naringinase thương mại của Aspergillus Niger cũng có cả α-rhamnosidase và các hoạt động β-D-glucosidase (Roitner và cộng sự, 1984) Tỷ lệ của các hoạt động này

thay đổi tùy theo nồng độ protein và độ pH Hai enzyme này hoạt động gần như độc lập với nhau: rhamnosidase hoạt động ở pH trong khoảng 3 ÷ 7, trong khi glucosidase cho thấy hoạt động tối ưu ở pH thay đổi giữa 4 và 6 Hai enzyme này được tách ra bằng công nghệ lọc gel

Naringinase tinh khiết được cố định từ Aspergillus hoạt động ở nhiệt độ tối ưu

được xác định là 50°C, pH tối ưu cho hoạt động naringinase đã được xác định là 4, mặc dù ở pH 3 và 5 nó vẫn còn tương đối tích cực, có bị mất chỉ 14% hoạt động tối đa

của nó (Manjon et al, 1985)

Hình 7 pH và nhiệt độ tối ưu cho mức độ hoạt động của enzyme Naringinase

Tsen và Tsai (1988) đã báo cáo rằng pH tối ưu của naringinase từ Penicillium là 3,7 và

enzyme này hoạt động tối đa khoảng 75 ÷ 85% trong nước trái cây tự nhiên (3 ÷ 3,4)

Naringinase từ Penicillium sp chứa cả α-L-rhamnosidase và β-D-glucosidase pH tối

ưu cho hai enzyme này lần lượt là 4,5 và 3,0 (Gabor and Pittner, 1984).

Enzyme naringinase bị ức chế cạnh tranh bởi rượu và glucose, nồng độ ion không ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme Nồng độ cồn 12 % (v/v) làm giảm 20 % hoạt tính của enzyme này Hoạt tính thủy phân của naringinase giảm 15 % khi có sự hiện diện của 21 % (w/v) glucose Tuy nhiên, tốc độ thủy phân của enzyme này không bị ảnh hưởng khi có SO2 ở nồng độ 50 ppm (Gallego et al, 2001)

Theo Thomas và cộng sự (1958) việc làm giảm chất đắng của nước bưởi đã đạt được khi chuyển naringin thành rhamnose và pruning, những chất này tương đối không đắng

và quá trình thủy phân tạo naringenin là không cần thiết

Nghiên cứu của Ladaniya (2008) còn cho thấy các yếu tố nhiệt độ, pH, nồng độ

enzyme và thời gian thuỷ phân cũng có ảnh hưởng đến hiệu quả thủy phân naringin Khả năng thủy phân của naringinase tăng khi tăng nhiệt độ Tuy nhiên, mối quan hệ này không tuyến tính Ở nồng độ enzyme thấp, khả năng thủy phân tỷ lệ với thời gian thuỷ phân Tuy nhiên, ở nồng độ enzyme cao hơn thì khả năng thủy phân ít phụ thuộc vào thời gian

Theo Walson (2001), nhiệt độ tốt nhất cho quá trình thủy phân là 600C, enzyme hoạt động tối đa ở pH 4, nhưng hoạt động của enzyme không có sự khác biệt ở pH 3,5 đến 4,5 Kết quả nghiên cứu của Ting cho thấy, nồng độ enzyme thấp thì hiệu quả thủy phân tỷ lệ thuận với thời gian, trong khi nồng độ enzyme cao hơn thì tỷ lệ thủy phân giảm theo thời gian phản ứng Nguyên nhân có thể là do sự có mặt của những enzyme khác và những chất ức chế như glucose và ảnh hưởng của sản phẩm cuối

Ngoài ra, áp suất cũng có tác động đến hoạt tính thủy phân naringin của enzyme naringinase Vấn đề này được Helder và ctv nghiên cứu vào năm 2006 Kết quả cho thấy, ở cùng một nhiệt độ (303 K), hoạt động của enzyme cao hơn ở áp suất 160 MPa (Vmax = 2,7 mM/phút) so với áp suất khí quyển (Vmax = 0,06 mM/phút)

2.1.3 Nước

Nước là thành phần chủ yếu trong dịch quả và cũng là thành phần quan trọng trong sản xuất các loại nước giải khát, vì thế chất lượng nước có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm Tuy nhiên, nước trong tự nhiên không ở dạng tinh khiết mà thường

có lẫn nhiều tạp chất, vi sinh vật…

Bảng 5 Tiêu chuẩn nước dùng trong công nghiệp thực phẩm

Chỉ tiêu Tiêu chuẩn

5 độ

6,0 – 7,8

50 – 100 mg/l

50 mg/l 0,3 mg/l 0,2 mg/l

Chỉ số Coli (số Coli/1lits nước)

Chuẩn số Coli (số ml nước có 1 Coli)

Vi sinh vật gây bệnh

1,2 – 2,5 mg/l 0,5 mg/l 0,1 – 0,3 mg/l không không 0,1 mg/l 0,05 mg/l 2,0 mg/l 5,0 mg/l 0,3 – 0,5 mg/l

<100 cfu/ml

<20

>50 không có

(Nguồn: Nguyễn Vân Tiếp và ctv, 2000)

2.1.4 Đường

Đường Saccharose là thành phần quan trọng trong các loại nước giải khát, được sản xuất từ mía hoặc từ củ cải đường Saccharose là một loại carbonhydrate, công thức phân tử là C12H22O11, disaccharide do hai monosaccharide là D-Glucose và D-Fructose tạo thành Các loại quả chứa từ 8-15% hàm lượng đường tổng số Đường liên kết chặt chẽ với nước làm giảm độ hoạt động của nước trong sản phẩm và do vậy nó góp phần ngăn cản sự phát triển của vi sinh vật Ngoài tác dụng ngăn cản sự phát triển của vi sinh vật, trong quá trình sản xuất nước giải khát người ta còn bổ sung lượng đường nhầm mục đích điều vị cho sản phẩm

Bảng 6 Chỉ tiêu chất lượng Saccharose dùng trong chế biến nước uống

(Nguồn: Lê Mỹ Hồng, 2006)

2.1.5 Acid

Thường dùng trong phối chế là acid citric Việc bổ sung acid thực phẩm nhằm:

−Điều vị, làm tăng thêm hương vị cho sản phẩm

−Làm cho sản phẩm có vị chua ngọt hài hòa, kích thích tiêu hóa

−Tạo cảm giác giải khát cho người uống

−Tạo phức với kim loại nặng, giúp ngăn chặn sự oxy hóa và phản ứng hóa nâu

−Tạo ra môi trường có pH thấp giúp bảo quản sản phẩm

Bảng 7 Tiêu chuẩn acid sử dụng trong nước giải khát phải đạt yêu cầu

(Nguồn: Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2006)

2.1.6 Đặc điểm chung và phân loại đồ hộp nước quả

Đặc điểm chung đồ hộp nước quả

Nước quả là nước được chiết từ dịch quả, có giá trị dinh dưỡng cao và nó đã trở thành nhu cầu thiết yếu của người tiêu dùng Những chất có giá trị dinh dưỡng cao nhất trong quả như glucid, acid hưu cơ, vitamine đều tập trung ở dịch quả Sản phẩm đóng hộp nước quả có chứa đầy đủ và cân đối các chất đó nên có giá trị dinh dưỡng cao

Phân loại đồ hộp nước quả

Người ta có thể phân loại nước quả theo nhiều cách

- Nước quả pha đường: để tăng thêm vị ngon ngọt, mốt số nước quả như chanh, cam, quýt…người ta có pha thêm đường

- Nước quả cô đặc: chế biến bằng cách cô đặc nước quả tự nhiên theo phương pháp đun nóng (bốc hơi ) hay phương pháp lạnh đông

Tùy theo phương pháp bảo quản người ta chia nước quả thành các dạng sau:

- Nước quả thanh trùng: là dạng sản phẩm được đóng vào bao bì kín và được thanh trùng bằng nhiệt (có thể thanh trùng trước hoặc sau khi rót vào bao bì)

- Nước quả bảo quản lạnh: được bảo quản lạnh hay lạnh đông

- Nước quả nạp khí: khí nạp là CO2 có tác dụng ức chế sự hoạt động của vi sinh vật và tăng tính giải khát

Tùy theo trạng thái sản phẩm người ta phân loại nước quả thành các dạng:

- Nước quả dạng trong: được chế biến bằng cách tách dịch bào ra khỏi mô quả bằng phương pháp ép Sau đó được lắng lọc triệt để như nước quả trong hoặc không triệt để như nước quả dạng đục

- Nước quả nghiền: dạng sản phẩm này được chế biến bằng cách nghiền mịn

mô quả cùng với dịch bào rồi pha thêm đường, acid thực phẩm cùng với các phụ gia khác

2.1.7 Hệ vi sinh vật trong nước quả

Các hệ vi sinh vật tồn tại trong đồ hộp nguy hiểm nhất là các loại vi khuẩn, sau đó là nấm men và nấm mốc

Vi khuẩn

Loại hiếu khí: Bacillus mesentericus, Bacillus subtilis

Loại kỵ khí: Clostridium sporogenes, Clostridium putrificum

Loại vừa hiếu khí vừa kỵ khí: Bacillus thermophillus, Staphylococcus pyrogenes

aureus

Loại gây bệnh, gây ra ngộ độc do nội độc tố: Bacillus botulinus, Salmonella

Nấm men, nấm mốc

Nấm men chủ yếu là Saccharomyces ellipsoids, hiện diện khắp trong thiên nhiên Nấm men thường thấy trong đồ hộp có chứa đường Bào tử nấm men không có khả năng chịu được nhiệt độ cao, chúng có thể bị chết nhanh ở nhiệt độ 600C Nấm mốc ít thấy trong đồ hộp

2.1.8 Các dạng hư hỏng của đồ hộp nước quả

Đồ hộp hư hỏng do vi sinh vật

Các loại đồ hộp bị hư hỏng vì vi sinh vật sinh ra các chất khí có thể gây ra phồng nắp hoặc không sinh khí và không phồng nắp, nhưng có dấu hiệu thực phẩm bị hư hỏng như nước vẩn đục, vữa nát, có bọt, có mùi lạ ( chua, thối)…do các nguyên nhân như: thanh trùng không đúng chế độ, phương pháp làm nguội không thích hợp, mối ghép bị

hở, vi sinh vật phát triển nhiều trước khi thanh trùng, bảo quản ở nhiệt độ cao

Đồ hộp bị hư hỏng do hiện tượng hóa học

Hiện tượng ăn mòn lớp mạ của bao bì hộp sắt sinh ra khí hidro có thể làm cho hộp bị phồng, dẫn đến biểu hiện kim loại đã nhiễm vào sản phẩm Các phản ứng hóa học giữa các thành phần thực phẩm, giữa thực phẩm với bao bì tạo thành các chất làm giảm phẩm chất của đồ hộp về giá trị dinh dưỡng và cảm quản của sản phẩm

Đồ hộp bị hư hỏng do tác dụng cơ lý

Trong các giai đoạn ghép mí, thanh trùng, bảo quản và vận chuyển, đồ hộp có thể bị hỏng do phồng, bẹp, méo và gỉ Đồ hộp bị hư hỏng do tác dụng cơ lý chỉ mất giá trị về mặt thương phẩm, mà không mất giá trị về mặt dinh dưỡng, thực phẩm không bị biến đổi, có thể chế biến lại, hoặc dùng để chế biến thành các sản phẩm khác

2.1.9 Bảo quản nước quả

Thanh trùng

Cơ sở của quá trình thanh trùng đồ hộp thực phẩm

Thanh trùng là một quá trình quan trọng, có tác dụng quyết định tới khả năng bảo quản

và chất lượng của sản phẩm Đây là biện pháp cất giữ thực phẩm theo nguyên lý tiêu diệt mầm móng gây hư hỏng thực phẩm (nguyên tắc đình chỉ sự sống) bằng nhiều phương pháp khác nhau: dùng dòng điện cao tần, tia ion hóa, siêu âm, lọc thanh trùng

và tác dụng của nhiệt độ

Thanh trùng bằng nhiệt độ cao của nước nóng và hơi nước nóng là phương pháp thanh

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

bị đông tụ làm cho vi sinh vật bị chết Quá trình đông tụ protid này không thuận nghịch, nên hoạt động của vi sinh vật không phục hồi sau khi hạ nhiệt

Động học của quá trình tiêu diệt vi sinh vật bằng nhiệt

Từ thực nghiệm đã chỉ sự tiêu diệt vi sinh vật được thể hiện bởi phương trình

n

k

= dt

dN

.

Trong đó :

N : lượng vi sinh vật trong sản phẩm sau thời gian t (cfu/ml)

kT: hệ số vận tốc tiêu diệt vi sinh vật ở nhiệt T, tùy theo loại vi sinh vật và tính chất của đồ hộp mà trị số k thay đổi

= dt

Với phương trình vi phân (3) có thể được lấy tích phân theo các điều kiện

ở thời điểm ban đầu t = 0 thì N = No

ở thời điểm t = t thì N = N

∫

N0

N dN

= N N

dN

0 0

Trong đó N : lượng vi sinh vật trong sản phẩm ở thời điểm t (cfu/ml)

No: lượng vi sinh vật ban đầu (cfu/ml)

kT : hệ số vận tốc tiêu diệt vi sinh vật ở nhiệt độ T

t : Thời gian gia nhiệt (phút)

Ở nhiệt độ tiêu diệt vi sinh vật không đổi, lượng vi sinh vật giảm theo hàm số mũ theo thời gian Điều này có nghĩa tổng số vi sinh vật không thể giảm đến 0 Vì vậy, không thể đảm bảo tuyệt đối rằng tất cả vi sinh vật sẽ bị tiêu diệt bởi một quá trình nào đó

Ta có thể viết:

t

k

= N

N

2,303

lg 0

Hình 8 Sự tiêu diệt vi sinh vật theo thời gian và thời gian tiêu diệt vi sinh vật theo quan hệ

logarite (Nguồn: Lê Mỹ Hồng, 2006).

Với 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”

=

lg (6) Tính toán ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt (Giá trị thanh trùng F)

Để xác định mức độ tiêu diệt vi sinh vật, cần phải biết trị số D và z biểu thị cho loài vi sinh vật cần tiêu diệt

Một cách tổng quát, gía trị F được biểu thị : z

T T t

= F

ref z

Tref

−

.10Tref : nhiệt độ “tham chiếu” tương ứng với quá trình xử lý nhiệt (ví dụ đối với quá trình tiệt trùng thì nhiệt độ đó là 121,10C đối với quá trình thanh trùng thì nhiệt độ đó

T : Nhiệt độ xử lý nhiệt (0C)

z : tùy thuộc vào loại vi sinh vật cần tiêu diệt và tính chất của sản phẩm Nói

chung, người ta chọn loài sinh bào tử Clostridium botulinum là mục tiêu của quá trình

thanh trùng và đại diện cho loài chịu nhiệt, có z = 100C

Trong trường hợp nhiệt độ thay đổi theo thời gian, người ta ghi nhận T(t), khi đó giá trị

F được tính như sau : z dt

T T

= F

ref (t) z

đó vào khoảng 105 ÷ 1210C, được gọi là quá trình tiệt trùng

Nhóm sản phẩm đồ hộp chua có pH <4,6 có thể thanh trùng nhiệt độ 1000C hoặc thấp hơn, khoảng 800C

Khi xác định nhiệt độ thanh trùng, phải chú ý nhiệt độ đó phải là nhiệt độ của cả khối sản phẩm cần được thanh trùng, phải là nhiệt độ ở vị trí trung tâm của hộp

Chọn thời gian thanh trùng

Thời gian thanh trùng tổng quát của đồ hộp (hay thời gian đồ hộp chịu tác dụng nhiệt) bao gồm thời gian truyền nhiệt (t1) và thời gian tiêu diệt (t2)

t = t1 + t2 (phút) Nhưng trong thực tế, ngay trong thời gian truyền nhiệt, một số vi sinh vật có trong đồ hộp cũng bị tiêu diệt, do tác dụng của nhiệt độ cao hơn nhiệt độ phát triển của vi sinh vật đó Vì vậy thời gian thanh trùng thực tế nhỏ hơn tổng của thời gian truyền nhiệt và thời gian tiêu diệt

t < t1 + t2 Muốn xác định được chính xác thời gian thanh trùng t, cần phải khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới thời gian truyền nhiệt t1 và thời gian tiêu diệt t2 đối với đồ hộp cần thanh trùng

Áp suất đối kháng

Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, các áp suất riêng phần và sự dãn nở của các cấu tử trong hộp tăng lên, làm cho áp suất chung trong bao bì đựng sản phẩm tăng lên Áp suất này (có thể tới 2 atm) có thể làm cho bao bì sắt tây bị biến dạng, bao bì thủy tinh

bị nứt, vở Vì vậy ta cần tạo ra áp suất trong thiết bị thanh trùng (căn cứ vào tính chất của bao bì, thành phần của sản phẩm đựng trong hộp và nhất là nhiệt độ thanh trùng) bằng hay gần bằng áp suất dư đã tăng lên trong hộp, áp suất này gọi là áp suất đối kháng, thường vào khoảng 0,4 ÷ 1,4 atm

Hình 9 Đồ thị thanh trùng tổng quát(Nguồn: Lê Mỹ Hồng, 2006)

Các yếu tố ảnh hưởng đền thời gian thanh trùng

Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian truyền nhiệt trong quá trình thanh trùng

+ Tính chất vật lý của sản phẩm + Tính chất của bao bì

+ Ảnh hưởng của nhiệt độ ban đầu của đồ hộp + Ảnh hưởng của trạng thái chuyển động của đồ hộp khi thanh trùng Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian tiêu diệt vi sinh vật trong quá trình thanh trùng:

+ Ảnh hưởng của nhiệt độ thanh trùng + Ảnh hưởng thành phần hóa học của sản phẩm + Ảnh hưởng của loại và số lượng vi sinh vật

Giới thiệu thiết bị thanh trùng

Hình 10 Thiết bị thanh trùng hơi dạng đứng và dạng nằm ngang

(Nguồn: Lê Mỹ Hồng, 2006)

Bảo quản bằng cách rót nóng

Nước quả có độ acid cao nên là môi trường hoạt động của nấm men và nấm mốc nhưng chúng lại chịu nhiệt kém Do đó có thể bảo quản nước quả bằng cách rót nóng, đun nóng nước quả lên nhiệt độ 90 ÷ 950C trong 30 ÷ 40 giây rồi rót ngay vào chai lọ thủy tinh lớn đã sát trùng và đem đi ghép nắp ngay

Người ta nạp khí CO2 với tỷ lệ 1,5% so với khối lượng nước quả Độ hòa tan của CO2trong nước quả phụ thuộc vào áp suất khí quyển ( trên bề mặt nước quả) và nhiệt độ của nước quả Nhiệt độ càng thấp, áp suất càng lớn thì độ hòa tan của CO2 càng nhiều Nếu bảo quản nước quả ở 15 ÷ 200C, cần có áp suất cao thì gặp khó khăn khi thực hiện Nếu bảo quản ở nhiệt độ quá thấp thì nước quả bị đóng băng và tốn chi phí để làm lạnh Tốt nhất là bảo quản nước quả bằng CO2 ở 0 ÷ 50C

Bảo quản bằng cách lọc thanh trùng

Có thể thanh trùng nước quả bằng cách lọc qua amiăng ép và xenluloza có lỗ đủ nhỏ

để giữ lại vi sinh vật Nước quả qua lọc cần đóng hộp ngay trong điều kiện vô trùng

Bảo quản bằng hóa chất

Người ta còn bảo quản nước quả bán chế phẩm bằng rượu etylic, khí SO2, natri

benzoate và acid sorbic

Sau khi pha rượu với tỉ lệ 25 ÷ 30% ( so với thể tích nước quả) sau 15 ÷ 25 ngày đem gạn cạn Lượng cạn còn lại trong nước quả không quá 0,1%

Sunfit hóa nước quả bằng cách nạp khí SO2 hay cho hóa chất có chứa SO2 với hàm lượng hưu hiệu của SO2 là 0,1 ÷ 0,15% Trước khi sử dụng phải desunfit hóa bằng

cách đun nóng sản phẩm Thông thường người ta dùng Kali metabisunfit hoặc Natri bisunfit để bảo quản sản phẩm có pH < 3,5 các muối này có tác dụng với các acid hữu

cơ trong quả sinh ra SO2

Natri benzoate cho vào nước quả với tỉ lệ 0,1% ( tính theo khối lượng nước quả), còn acid sorbic chỉ cần ở tỉ lệ 0,05 ÷ 0,1%

2.2.QUY TRÌNH CHẾ BIẾN NƯỚC BƯỞI THÀNH TRÙNG

2.2.1 QUY TRÌNH SẢN XUẤT THAM KHẢO

Brix = 15%

Acid = 0,35%

Nhiệt độ 850C, 6 phút

pH = 4,3 ÷ 4,4