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

Do đó, một số thí nghiệm được đề ra trong quá trình thực hiện đề tài là: – Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme naringinase và thời gian thủy phân đến hiệu quả thủy phân naringin trong

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

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYME NARINGINASE LÀM GIẢM VỊ ĐẮNG CỦA NƯỚC BƯỞI TƯƠI

Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

TS NGUYỄN CÔNG HÀ NGUYỄN THỊ THÙY TRANG MSSV: 2071847

Cần Thơ 11/2010

LỜI CAM ĐOAN

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

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Thùy Trang

LỜI CẢM TẠ

Xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Công Hà, người đã tận tình hướng dẫn, giúp

đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành đề tài này

Cô Bùi Thị Quỳnh Hoa đã giúp đỡ cho tôi thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn chị Nguyễn Kim Thiên, học viên cao học khóa 15 đã tận tình giúp

đỡ, hướng dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình nghiên cứu

Chị Trần Thị Thu Sương và tất cả các bạn, anh chị làm đề tài ở phòng D106, D109.… đã quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện cho tôi hoàn thành công việc

Một lần nữa xin gởi lời 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 Thầy Cô dồi dào sức khoẻ, thành công trong công việc Chúc các bạn thành công trong cuộc sống

Nguyễn Thị Thùy Trang

TÓM LƯỢC

Với mục đích nhằm khử vị đắng trong nước bưởi tươi bằng enzyme naringinase, nâng cao chất lượng sản phẩm, góp phần vào sự đa dạng hóa các sản phẩm sản xuất từ bưởi Mục tiêu nghiên cứu của đề tài này là tiến hành nghiên cứu ứng dụng enzyme naringinase làm giảm vị đắng của nước bưởi tươi Do đó, một số thí nghiệm được đề ra trong quá trình thực hiện đề tài là:

– Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme naringinase và thời gian thủy phân đến hiệu quả thủy phân naringin trong nước bưởi

– Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế đến giá trị cảm quan của nước bưởi đã xử lý chất đắng

– Khảo sát sự thay đổi hàm lượng naringin, vitamin C và vi sinh vật tổng số của nước bưởi tươi trong quá trình bảo quản lạnh ở 40C

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

– Quá trình thủy phân naringin trong nước bưởi đạt hiệu quả khử đắng tối ưu 69,7% với 7,5% (v/v) enzyme naringinase trong thời gian 60 phút

– Tỷ lệ phối chế thích hợp cho nước bưởi đã xử lý enzyme là 150Brix và 0,35% acid citric

– Thời hạn sử dụng tối ưu cho sản phẩm nước bưởi tươi là 2 ngày bảo quản ở 40C + Có sự khác biệt về hàm lượng naringin giữa mẫu đối chứng và mẫu xử lý enzyme trong quá trình bảo quản

+ Hàm lượng vitamin C giảm dần theo thời gian bảo quản

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM TẠ ii

TÓM LƯỢC iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH BẢNG vi

DANH SÁCH HÌNH vii

I MỞ ĐẦU 1

II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

II.1 Giới thiệu chung về bưởi 2

II.1.1 Đặc điểm và tên gọi 2

II.1.2 Cấu tạo của quả bưởi 2

II.1.3 Thành phần hóa học của bưởi 3

II.2 Enzyme naringinase 10

II.2.1 Hoạt động chuyển hóa của naringinase 10

II.2.2 Đặc tính của naringinase 11

II.3 Quy trình sản xuất 14

II.3.1 Sơ đồ quy trình sản xuất tham khảo 14

II.3.2 Thuyết minh quy trình 15

III PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16

III.1 Phương tiện nghiên cứu 16

III.1.1 Địa điểm nghiên cứu 16

III.1.2 Nguyên liệu và hóa chất thí nghiệm 16

III.1.3 Thiết bị và dụng cụ 16

III.2 Phương pháp nghiên cứu 17

III.2.1 Phương pháp phân tích 17

III.2.2 Phương tiện tính toán 17

III.2.3 Phương pháp lấy mẫu 17

III.3 Bố trí thí nghiệm 17

III.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 17

III.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 18

III.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát sự thay đổi hàm lượng naringin, vitamin C và vi sinh tổng số của nước bưởi tươi trong quá trình bảo quản lạnh ở 4 0 C 20

IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 23

V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 37

VI TÀI LIỆU THAM KHẢO 38

PHỤ LỤC 1: Các phương pháp phân tích và tính toán i

PHỤ LỤC 2: Thống kê ix

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1 Giá trị dinh dưỡng trong 100 g bưởi 3

Bảng 2 Hàm lượng amino acid trong 100 g bưởi 4

Bảng 3 Hàm lượng vitamin trong 100 g bưởi 5

Bảng 4 Hàm lượng chất khoáng trong 100 g bưởi 6

Bảng 5 Hàm lượng flavanone trong bưởi 7

Bảng 6 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme naringinase và thời gian thủy phân đến hiệu quả thủy phân naringin 23

Bảng 7 Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm ở các tỷ lệ phối chế khác nhau 25

Bảng 8 Hàm lượng naringin trong nước bưởi theo thời gian bảo quản 27

Bảng 9 Hàm lượng vitamin C trong nước bưởi theo thời gian bảo quản 29

Bảng 10 Tổng số vi khuẩn hiếu khí trong sản phẩm nước bưởi 30

Bảng 11 Nấm mốc – Nấm men tổng số trong sản phẩm nước bưởi 31

Bảng 12 Kết quả đánh giá cảm quan về vị của nước bưởi theo thời gian bảo quản 33 Bảng 13 Kết quả đánh giá cảm quan về mùi của nước bưởi theo thời gian bảo quản 34

Bảng 14 Kết quả đánh giá cảm quan về trạng thái của nước bưởi theo thời gian bảo quản 34

Bảng 15 Kết quả đánh giá cảm quan về màu sắc của nước bưởi theo thời gian bảo quản 35

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1 Cấu trúc của naringin 8

Hình 2 Cấu trúc của hesperidin 9

Hình 3 Limonin (đắng) trong môi trường acid chuyển thành limonoate A-ring lactone (không đắng) trong môi trường kiềm 10

Hình 4 Sơ đồ thủy phân naringin bởi enzyme naringinase 11

Hình 5 Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến tỷ lệ thủy phân 12

Hình 6 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme và thời gian thủy phân đến tỷ lệ thủy phân naringin 13

Hình 7 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme naringinase và thời gian thủy phân đến hiệu quả thủy phân naringin trong nước bưởi 24

Hình 8 Sự thay đổi hàm lượng naringin theo thời gian bảo quản 27

Hình 9 Sự thay đổi hàm lượng vitamin C theo thời gian bảo quản 29

Hình 10 Tổng số vi khuẩn hiếu khí theo thời gian bảo quản 30

Hình 11 Nấm mốc – Nấm men tổng số theo thời gian bảo quản 31

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYME NARINGINASE LÀM GIẢM VỊ ĐẮNG CỦA NƯỚC BƯỞI TƯƠI

đặc biệt là vào mùa nóng

Tuy nhiên, hiện nay việc sản xuất nước quả Citrus nói chung, đặc biệt là nưới bưởi đang

gặp nhiều khó khăn bởi vị đắng trong sản phẩm do sự hiện diện của các hợp chất: limonin, hesperidin, naringin… những hợp chất này có trong hầu hết các phần của bưởi Trong đó, naringin là thành phần gây đắng chủ yếu trong nước bưởi Nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới đã đưa ra một số phương pháp để khử vị đắng trong nước bưởi như dùng hóa chất, hấp thụ hay cột trao đổi ion Tuy nhiên, những phương pháp này có những mặt hạn chế như ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng, màu sắc, mùi vị của sản phẩm, đồng thời một số phương pháp hiệu suất thủy phân không cao Một số kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy có thể giảm vị đắng trong nước bưởi bằng việc sử dụng enzyme thủy phân, cụ thể là enzyme naringinase thủy phân naringin thành những hợp chất có vị đắng ít hơn, làm tăng giá trị cảm quan cũng như giá trị kinh tế cho sản phẩm nước bưởi tươi

Chính vì thế mục tiêu của bài nghiên cứu này là sử dụng enzyme naringinase thủy phân naringin để giảm vị đắng trong quá trình chế biến nước bưởi tươi sạch

II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

II.1 Giới thiệu chung về bưởi

II.1.1 Đặc điểm và tên gọi

Bưởi có tên khoa học là Citrus maxima hay Citrus grandis L, là loại quả thuộc chi Cam chanh (Citrus) Đường kính quả từ 15 – 20 cm, hình cầu dạng quả lê, vỏ dầy, màu sắc tùy

theo giống Cây bưởi chịu được tốt cả ở nhiệt độ thấp lẫn nhiệt độ nóng bức, có khả năng phát triển ở vùng đất thấp, khô khan Ở Thái Lan có giống bưởi Siamese có trái nhỏ dạng quả lê, được trồng trên những bờ mương cao bao quanh liên tục bởi nước mặn (Trần Thượng Tuấn, 1994)

Bưởi thường cho thu hoạch từ năm thứ năm trở đi Những cây 10 – 15 năm tuổi cho sản lượng 200 – 300 quả Quả bưởi nặng từ 350 – 600 gram, trong đó vỏ chiếm tới 30 – 45% (Hà Văn Thuyết – Trần Quang Bình, 2000)

Theo nhiều tài liệu, bưởi có nguồn gốc từ Trung Quốc, Đông Nam Á hay quần đảo Mã Lai, sau này lan dần ra cả châu Á và đến châu Úc Con người sử dụng chúng vì giá trị thực phẩm nhưng có thể trước hết là mùi thơm của hoa, của tinh dầu và màu sắc của trái

Có rất nhiều giống bưởi khác nhau về màu sắc (ruột trắng, hồng, đỏ), vị chua ngọt Hiện nay, ở Việt Nam bưởi được trồng ở khắp các tỉnh từ Bắc tới Nam, với nhiều giống bưởi nổi tiếng như: bưởi đỏ Mê Linh (huyện Mê Linh), bưởi Đoan Hùng (Phú Thọ), bưởi Biên Hòa (Đồng Nai), bưởi Năm Roi (Vĩnh Long), bưởi Da Xanh (Bến Tre)…

II.1.2 Cấu tạo của quả bưởi

Trái bưởi gồm có 3 phần: ngoại quả bì, trung quả bì và nội quả bì

- Ngoại quả bì: Là phần vỏ ngoài của trái gồm có biểu bì với lớp cutin dày và các khí khổng Bên dưới lớp biểu bì là lớp tế bào nhu mô vách mỏng giàu lục lạp nên có thể quang hợp được khi trái còn xanh Trong giai đoạn chín, diệp lục tố sẽ phân huỷ, nhóm sắc tố màu xanthophyll và caroten trở nên chiếm ưu thế, màu sắc trái thay đổi từ xanh sang vàng hay cam Màu sắc của trái khi chín ở vùng khí hậu á nhiệt đới thường đẹp hơn

và tươi hơn ở vùng khí hậu nhiệt đới

- Trung quả bì: Là phần phía trong kế ngoại quả bì, đây là một lớp gồm nhiều tầng tế bào tạo thành, có màu trắng đôi khi có màu vàng nhạt hay hồng nhạt Các tế bào cấu tạo dài

với những khoảng gian bào rộng, chứa nhiều đường, bột, vitamin C và pectin Khi trái còn non hàm lượng pectin cao (20%) giữ vai trò quan trọng trong việc hút nước cung cấp cho trái Chiều dày của phần trung quả bì thay đổi theo giống

- Nội quả bì: Gồm có các múi trái được bao quanh bởi vách mỏng trong suốt Bên trong vách múi có những sợi đa bào phát triển và đầy mọng nước, chiếm đầy các múi chỉ chừa lại một số khoảng không để hạt phát triển Như vậy nội quả bì cung cấp phần ăn được của trái với dịch nước có chứa đường và acid

(Cây ăn trái đồng bằng sông Cửu Long tập I, 2003)

II.1.3 Thành phần hóa học của bưởi

Các loại quả có múi là thực phẩm tiêu dùng hằng ngày Trong thành phần của quả, nước chiếm đến 88,6% Quả có múi là loại quả không còn tinh bột khi sắp chín nên khi đã hái thì nó sẽ không chín tiếp, việc hái quả đúng thời gian là điều rất cần thiết Khi quả đã chín

mà chưa hái kịp thì chất lượng sẽ giảm, hàm lượng dịch quả hạ xuống dưới 50% (Hà Văn Thuyết – Trần Quang Bình, 2000)

Bảng 1 : Giá trị dinh dưỡng trong 100g bưởi

Thành phần Hàm lượng

Nước Protein Carbohydrate Lipid

88,4g 0,5g 10,6g 0,1g 41calo 16mg 16mg 0,4mg 135mg 12mg 1mg 80IU

Thiamin Riboflavin Niacin Vitamin C

0,04mg 0,02mg 0,2mg 38mg

(Nguồn: Cây ăn trái đồng bằng sông Cửu Long tập 1) II.1.3.1 Carbohydrate:

Glucose, fructose và sucrose là những loại đường chủ yếu trong bưởi

II.1.3.2 Acid:

Acid chủ yếu tìm thấy trong bưởi là acid citric, bên cạnh đó còn có một số acid khác như: acid tarparic, acid malonic, acid formic, …

II.1.3.3 Các acid amin và protein:

Trong thời gian quả chín, lượng protein trong quả tăng, làm quả mềm Dưới tác dụng của men pectinase tạo thành acid và các chất khác (Hà Văn Thuyết – Trần Quang Bình, 2000)

Nước bưởi chứa đủ bộ ba acid amin quan trọng không thể thay thế, đây là một nguồn cung cấp chất dinh dưỡng rất cần thiết Trong thịt quả chứa amino acid và protein chiếm một số lượng rất lớn Phân nửa các hợp chất nitơ hòa tan hiện diện ở dạng amino, tỷ lệ amino acid trong nước quả thay đổi tùy thuộc vào mức độ trưởng thành của quả Protein chiếm khoảng 1% trong nước bưởi

Bảng 2: Hàm lượng amino acid trong 100 g bưởi

Amino acid Giá trị (mg)

(Nguồn: juices/1906/2)

http://nutritiondata.self.com/facts/fruits-and-fruit-II.1.3.4 Vitamin:

Bưởi được đánh giá là loại quả có giá trị dinh dưỡng cao thể hiện ở hàm lượng vitamin phong phú trong bưởi Bưởi là một nguồn vitamin C tuyệt vời, giúp tăng cường sức đề kháng của cơ thể Những thực phẩm giàu vitamin C như bưởi có thể làm giảm những triệu chứng cảm lạnh Bên cạnh đó, bưởi còn chứa nhiều vitamin A, folate và vitamin B5 rất cần thiết cho hoạt động sống của cơ thể

Bảng 3: Hàm lượng vitamin trong 100 g bưởi

Vitamin A 259 IU Vitamin C 38,1 mg Niacin 0,2 mg Folate 12,0 mcg Pantothenic acid 0,3 mg

(Nguồn: juices/1906/2)

http://nutritiondata.self.com/facts/fruits-and-fruit-II.1.3.5 Chất khoáng:

Chất khoáng được tìm thấy trong bưởi tương đối đa dạng Trong đó, Kali chiếm hàm lượng tương đối cao và không chứa Natri nên rất tốt đối với những người cao huyết áp, ngăn ngừa bệnh đột quỵ Hàm lượng chất khoáng trong dịch quả gần như tùy thuộc vào chế độ phân bón của cây

Bảng 4: Hàm lượng chất khoáng trong 100 g bưởi

Chất khoáng Giá trị (mg)

Calcium (Ca) 11 Iron (Fe) 0,1 Magnesium (Mg) 9 Phosphorus (P) 12 Potassium (K) 147

(Nguồn: juices/1906/2)

http://nutritiondata.self.com/facts/fruits-and-fruit-II.1.3.6 Chất béo:

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 Trong vỏ quả có leryl alcohol nhưng không có trong dịch quả và pentacosane hiện diện trong dịch quả nhưng không có trong vỏ quả Chính các lipid biến đổi sinh mùi vị lạ trong sản phẩm khi bảo quản Các chất chống oxy hóa cho vào trong nước bưởi để tồn trữ không ngăn được biến đổi về mùi vị 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%

II.1.3.7 Các chất dễ bay hơi:

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 thuộc các nhóm aldehydes, ketenes, esters, alcohols, Tuy nhiên, tính chất và vai trò của những chất này chưa được xác định rõ ràng, hợp chất dư thừa nhất là rượu ethylic và người ta cho rằng ethyl-butyrate là chất đóng vai trò quan trọng trong việc phân loại nước quả Các aldehyde và acid dễ bay hơi có mùi vị rất dễ nhận biết và tạo mùi cho sản phẩm

II.1.3.8 Mùi vị:

Trong nước bưởi có một số chất mùi như tangeretin (5,6,7,4’-penta methoxylflavone), 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 flavone, tangertin Tổng trung bình của các chất mùi

là 244 ppm và các chất mùi của vỏ quả không ảnh hưởng mùi của nước bưởi vì chúng là

hợp chất dễ bay hơi

II.1.3.9 Flavanone glycoside:

Các flavanone 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 flavonoid 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) Flavanone glycoside chứa nhiều trong trái cây có múi, chủ yếu là hesperidin, naringin và neohesperidin

Các flavonoid chứa nhiều trong trái cây có múi dưới dạng những dẫn xuất glycosyl Những aglycone xuất hiện ít hơn trong nước quả do độ hòa tan thấp trong nước Sự hiện

diện một lượng lớn những flavonoid trong nước quả Citrus là do sự liên kết giữa những

polyhydroxyl aglycone và các mono- và disaccharide (Giuseppe Gattuso và cộng sự, 2007)

Tổng hàm lượng flavanone trong bưởi là 27 mg aglycones/100g trái ăn được và flavanone glycoside chủ yếu là naringin Tổng hàm lượng flavanone trong bưởi đỏ (và bưởi hồng) thấp hơn so với bưởi trắng nhưng không có sự khác biệt đáng kể về những glycoside giữa bưởi trắng và bưởi đỏ theo như phương pháp phân tích Kruskal-Wallis (Peterson và cộng

(Nguồn: Peterson và cộng sự, 2006)

Naringin:

Vị đắng trong nước ép và vỏ quả Citrus là do sự hiện diện của naringin (4, 5, 7-trihydroxy

flavone-7-rhamnoglucoside) Trong suốt quá trình trưởng thành của bưởi, nồng độ naringin giảm, nhưng cả prunin và naringenin đều không thể tìm thấy trong toàn bộ quả chín (Gerald Reed, 1966)

Theo Bravenman 1949, vị đắng của naringin có thể được phát hiện khi 1 phần glycoside này được hòa tan trong 50000 phần nước Naringin xuất hiện ở nồng độ thấp trong nước bưởi thuần thục, nhưng ở nồng độ cao trong vỏ và lõi quả (Walton, 2001)

Poore (1934) đã tìm được 0,06% naringin trong nước ép bưởi

Davis (1947) đã đưa ra phương pháp so màu để xác định những flavanone trong quả

Citrus Bằng phương pháp này, ông đã tìm ra 0,041 gram naringin/1 ml nước bưởi tươi,

trong đó có 0,038 gram trong dịch trong và 0,003 gram trong bã

Naringin là glycoside bao gồm aglycone naringenin và disaccharide neohesperidose

(2-0-α-lramnopyranosyl-D-glucosepyranose) Aglycone và neohesperidose không đắng khi

hiện diện ở trạng thái đơn lẻ Khi quả chưa chín naringin gây vị rất đắng

Hình 1 Cấu trúc của naringin

Naringin hòa tan trong rượu, aceton và nước nóng, nhưng chỉ tan khoảng 1/2000 trong nước ở 200C Khi kết tinh trong nước, naringin ngậm 6 phân tử nước và tan ở 830C (Walton, 2001)

Fellers (1929) đã nhấn mạnh rằng những tinh thể naringin đôi khi xuất hiện trong nước quả đóng hộp, đặc biệt là khi sử dụng quả chưa chín lắm Ông còn cho rằng, quả càng chín thì càng ít nguy cơ hình thành naringin trong suốt quá trình chế biến

Naringin 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

Hesperidin:

Hesperidin là một flavanone glycoside tan rất chậm trong nước Tuy nhiên, cùng với những hợp chất không tan như: dầu, pectin và protein, nó có thể làm đục một số nước quả

Citrus Hesperidin cũng có thể bị thủy phân bằng acid hoặc enzyme tạo thành rhamnose

và hesperidin glucoside Tuy nhiên, enzyme thủy phân chậm do độ hòa tan của hesperidin chậm (Ashok Pandey, 2004)

Hesperidin ảnh hưởng rất ít hoặc không ảnh hưởng đến mùi vị của nước bưởi vì nó là hợp chất không hòa tan Hesperidin có thể bị biến đổi thành hesperidin chalcone nhưng không bền, thường bị phá hủy thành rhamnose, glucose, aglycone hesperidin

Hesperetin flavanone

β-rutinose

Hình 2 Cấu trúc của hesperidin

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 là khi dùng phối hợp với vitamin C có tác dụng cộng hưởng và hỗ trợ hấp thụ

vitamin C rất tốt (http://www.vinachem.com.vn)

Limonin:

Limonin là chất đắng, nhưng vị đắng khác với naringin, tiền thân của nó là limonin monolactone không đắng và chất tiền thân này sẽ chuyển thành limonin trong môi trường acid Ở nồng độ 50 ppm, limonin monolactone không gây vị đắng, trong khi limonin gây

đắng ở nồng độ khoảng 2,7 ppm và rất đắng ở nồng độ 15-20 ppm

Hình 3: Limonin (đắng) trong môi trường acid chuyển thành

limonoate A-ring lactone (không đắng) trong môi trường kiềm (Nguồn: Fayoux et

II.2 Enzyme naringinase (EC 3.2.1.40)

II.2.1 Hoạt động chuyển hóa của naringinase

Naringinase là enzyme thủy phân naringin, chất đắng chủ yếu trong nước bưởi 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) Enzyme naringinase thủy phân naringin

qua 2 bước Đầu tiên, α – rhamnosidase hoạt động trước thủy phân naringin thành prunin

và rhamnose Sau đó, enzyme β – glucosidase thủy phân prunin thành glucose và naringenin 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)

II.2.2 Đặc tính của naringinase

Naringinase từ những nguồn khác nhau có những đặc tính rất khác nhau Enzyme

naringinase thô có thể thu được từ Penicillium sp hoặc Aspergillus sp với hoạt động của

α-L-rhamnosidase và β-D-glucosidase, được ứng dụng rộng rãi để thủy phân naringin thành naringenin Tsen và Tsai (1988) đã báo cáo rằng pH tối ưu của naringinase từ

Penicillium sp là 3,7 và enzyme này hoạt động tối đa khoảng 75 – 85% trong nước trái

cây tự nhiên (pH 3 – 3,4) Naringinase từ Penicillium sp được cho là hoạt động tốt hơn

Ting (1955) đã tìm ra những chế phẩm enzyme pectic thương mại như Pectinol 10-M và Pectinol 100-D chứa enzyme thủy phân naringin thành glucose, rhamnose và naringenin

Hình 5 Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến tỷ lệ thủy phân

Ông ấy sử dụng Pectinol để làm giảm vị đắng của nước bưởi bởi enzyme thủy phân naringin trong dịch quả Ting (1958) cũng đã tìm ra tỉ lệ thủy phân cao nhất của naringinase là ở 600C, nhưng sẽ bị ức chế ở 700C và hoạt động của enzyme sẽ ngưng hoàn toàn ở 900C trong 15 giây Nồng độ của ion kim loại không ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme, nhưng glucose và naringenin làm giảm tỉ lệ thủy phân

Theo Thomas và cộng sự (1958) việc làm giảm chất đắng của nước bưởi đã đạt được khi chuyển naringin thành rhamnose và prunin, những chất này tương đối không đắng và quá trình thủy phân tạo naringenin là không cần thiết

Ngoài ra, theo nghiên cứu của Olsen và Hill (1977) chất đắng trong nước bưởi sẽ giảm khi nồng độ naringinase, nhiệt độ và thời gian tồn trữ tăng

Bên cạnh đó, nhiệt độ, pH và nồng độ enzyme và cơ chất cũng ảnh hưởng đến tỷ lệ thủy phân của enzyme naringinase 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 ở nồng độ 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

Nguồn: Walson, 2001

Ngoài ra, áp suất cũng có tác động đến hoạt tính tủy phân naringin của enzyme naringinase Vấn đề này được Helder và cộng sự 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)

Hình 6 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme và thời gian thủy phân đến tỷ lệ thủy

phân naringin

II.3 Quy trình sản xuất

II.3.1 Sơ đồ quy trình sản xuất tham khảo

Bổ sung enzyme

Phối chế

Vô chai Lọc

Sản phẩm

Bảo quản

II.3.2 Thuyết minh quy trình

II.3.2.1 Nguyên liệu

Bưởi được chọn mua ngoài chợ hoặc tại vườn Bưởi dùng để chế biến là bưởi Năm Roi,

có độ chín tương đương nhau, vỏ bưởi có màu vàng xanh Bưởi năm roi có nước ngọt ít

đắng, không hạt hoặc có rất ít hạt thích hợp để chế biến nước bưởi có chất lượng tốt

áp suất ép Nguyên liệu có nhiều dịch bào thì cho hiệu suất ép cao, quả chín có nhiều dịch bào hơn quả xanh

II.3.2.4 Bổ sung enzyme

Dịch bưởi sau khi ép sẽ rất đắng do naringin hình thành nhiều làm làm giảm tính chấp nhận của sản phẩm Do đó, bổ sung enzyme naringinase thủy phân naringin, chất gây

đắng trong nước bưởi để giảm vị đắng nhằm làm tăng giá trị cảm quan của sản phẩm

II.3.2.5 Phối chế

Dịch bưởi sau khi trích ly do nồng độ đường và acid trong dịch quả thấp, vị chua ngọt không hài hòa, chất lượng về mặt cảm quan kém, do đó dịch bưởi phải được phối chế thêm nước, đường và acid với một tỷ lệ thích hợp

III PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

III.1 Phương tiện nghiên cứu

III.1.1 Địa điểm nghiên cứu:

Địa điểm: Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoa Nông nghiệp và Sinh

học ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ

Thời gian thực hiện: từ 08/2010 đến 12/2010

III.1.2 Nguyên liệu và hóa chất thí nghiệm:

 Bưởi Năm Roi

Các dụng cụ phân tích thông thường của phòng thí nghiệm

III.2 Phương pháp nghiên cứu

III.2.1 Phương pháp phân tích:

 Xác định hàm lượng naringin: Phương pháp Davis - 1947

III.2.2 Phương tiện tính toán:

Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại Kết quả được phân tích tính toán, thống kê và phân tích phương sai, kiểm định LSD, vẽ biểu đồ bằng chương trình Exel

III.2.3 Phương pháp lấy mẫu:

Nguyên liệu bưởi năm roi được chọn ở độ chín phù hợp, đồng đều về kích thước và màu sắc, không có dấu hiệu hư hỏng

III.3 Bố trí thí nghiệm:

III.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

Mục đích: Tìm được nồng độ enzyme bổ sung và thời gian thủy phân thích hợp để

nâng cao hiệu quả của việc giảm vị đắng trong nước bưởi tươi

Tiến hành thí nghiệm: Sau khi trích ly dịch quả, lọc và tiến hành bổ sung enzyme

naringinase ở các nồng độ như bố trí thí nghiệm

Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên 2 nhân tố với 3 lần lặp lại

Nhân tố A: Nồng độ enzyme bổ sung (%v/v)

Tổng số đơn vị thí nghiệm: 4 x 4 x 3 = 48

Sơ đồ bố trí thí nghiệm:

Chỉ tiêu theo dõi:

- Tỷ lệ naringin bị thủy phân

III.3.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế đến giá trị cảm quan của nước bưởi

Lọc

Tiến hành thí nghiệm: Chọn kết quả tối ưu ở thí nghiệm trước nồng độ enzyme bổ

sung và thời gian thủy phân thích hợp Dịch ép bưởi sau khi xử lý enzyme tiến hành pha loãng với tỷ lệ bưởi : nước là 1:1,5 Sau đó, phối chế với các tỷ lệ đường và acid khác nhau như bố trí thí nghiệm

Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên 2 nhân tố với 3 lần lặp lại

Nhân tố C: Độ Brix của dịch quả (%)

Sơ đồ bố trí thí nghiệm

Chỉ tiêu theo dõi:

Đánh giá cảm quan sản phẩm sau phối chế

III.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát sự thay đổi hàm lượng naringin, vitamin C và vi sinh vật

tổng số của nước bưởi tươi trong quá trình bảo quản lạnh ở 4 0 C

Mục đích: Tìm được thời hạn sử dụng tốt nhất của sản phẩm Bên cạnh đó, giá trị cảm

quan của sản phẩm cũng được đánh giá nhằm xem xét tính khả thi của quá trình xử lý enzyme naringinase

Tiến hành thí nghiệm: Sau khi trích ly dịch quả, lọc, tiến hành bổ sung enzyme để khử

đắng Sau đó pha loãng nước bưởi và phối chế ở tỷ lệ tối ưu đã chọn ở thí nghiệm trên

Sản phẩm được bảo quản lạnh ở 40C Lấy mẫu để tiến hành thí nghiệm

Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên 1 nhân tố với 3 lần lặp lại

Nhân tố E: Thời gian bảo quản (ngày)

Chỉ tiêu theo dõi:

- Hàm lượng naringin còn lại trong sản phẩm

- Vi sinh vật tổng số

- Đánh giá cảm quan sản phẩm trong quá trình bảo quản sản phẩm ở 40C

IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

IV.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của nồng độ enzyme naringinase và thời gian thủy phân

đến hiệu quả thủy phân naringin nước bưởi

Sản phẩm nước bưởi tươi có giá trị cảm quan cao do không sử dụng nhiệt độ trong quá trình sản xuất Tuy nhiên, hạn chế về nhiệt độ cũng là nguyên nhân chính làm giảm hiệu quả thủy phân naringin của enzyme naringinase trong nước bưởi Enzyme naringinase hoạt động tốt ở nhiệt độ 600C (Ting, 1958) Bên cạnh đó, nồng độ naringin trong nước bưởi thường ở mức thấp ngay sau khi trích ly và sự hiện diện của một số chất ức chế enzyme có trong nước bưởi cũng làm giảm hiệu quả thủy phân Vì vậy, việc xác định nồng độ enzyme bổ sung và thời gian thủy phân naringin có vai trò quan trọng trong việc khử đắng nước tươi bằng enzyme

Thí nghiệm được thực hiện bằng cách bổ sung enzyme naringinase vào nước bưởi với các nồng độ khác nhau (2,5%; 5,0%; 7,5%; 10% v/v), phản ứng thủy phân được thực hiện ở các khoảng thời gian từ 10 đến 90 phút ở nhiệt độ phòng Kết quả về sự ảnh hưởng của hai nhân tố này được minh họa ở bảng 6

Bảng 6 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme naringinase và thời gian thủy phân đến hiệu quả thủy phân naringin

Thời gian thủy phân (phút) Nồng độ enzyme

Trung bình theo nồng độ enzyme (%)

2,5 5,71 44,97 62,08 67,21 44,28c

5 12,86 46,70 65,54 65,24 47,59b7,5 20,45 48,80 69,29 69,72 52,07a

Hình 7 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme naringinase và thời gian thủy phân đến

hiệu quả thủy phân naringin trong nước bưởi

Kết quả thí nghiệm cho thấy hiệu quả thủy phân tăng khi tăng nồng độ enzyme, do khi nồng độ enzyme cao thì sự tương tác giữa enzyme và cơ chất tăng Trong khoảng thời gian đầu, từ 10 đến 30 phút, tỷ lệ thủy phân tăng nhanh (24,63% lên 50,73% ở cùng nồng

độ enzyme 10%) do ban đầu nồng độ cơ chất còn cao nên khả năng thủy phân của

enzyme tăng nhanh Tuy nhiên, ở các khoảng thời gian dài hơn (60 và 90 phút) thì phần trăm naringin bị thủy phân ít có sự khác biệt giữa các mẫu Sau 60 phút, lượng cơ chất còn lại trong nước bưởi thấp, tốc độ hình thành naringin từ aglycon naringenin và disaccharide neohespespiridose ở nhiệt độ phòng thấp nên tốc độ thủy phân naringin giảm Hiệu quả thủy phân hầu như ít khác biệt trong khoảng thời gian từ 60 – 90 phút Bên cạnh đó, nồng độ enzyme cũng ảnh hưởng đến quá trình thủy phân Hiệu quả thủy phân tăng tuyến tính với nồng độ enzyme naringinase bổ sung ở những khoảng thời gian

đầu (từ 10 đến 30 phút) Tuy nhiên, ở 60 và 90 phút thì không có sự khác biệt về phần

trăm naringin bị thủy phân giữa hai nồng độ enzyme 7,5% và 10%

Như vậy, mẫu bổ sung 7,5% enzyme naringinase và thời gian thủy phân 60 phút (hàm lượng naringin còn lại 59,19%, hiệu quả thủy phân 69,72%) được chọn làm mẫu tối ưu cho các thí nghiệm tiếp theo

IV.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế đến giá trị cảm quan của nước bưởi

đã xử lý chất đắng

Giá trị cảm quan là một chỉ tiêu quan trọng đối với mọi sản phẩm thực phẩm, ảnh hưởng trực tiếp đến sự lựa chọn sản phẩm của người tiêu dùng Trong quá trình chế biến các sản phẩm nước quả, phối chế là một công đoạn không thể thiếu nhằm cải thiện giá trị cảm quan của sản phẩm Nước bưởi sau khi trích ly có giá trị cảm quan kém do vị đắng rất

đậm, để nước bưởi có hương vị đậm đà, vị chua ngọt hài hòa và vị đắng đặc trưng, cần

tiến hành phối chế sản phẩm Theo nghiên cứu của Nguyễn Kim Như (2009), tỷ lệ phối chế thích hợp cho sản phẩm nước bưởi tươi là 170Brix và 0,35% acid citric Do sản phẩm chưa được xử lý đắng nên tỷ lệ trên là thích hợp tạo vị hài hòa cho sản phẩm Tuy nhiên, sản phẩm nước bưởi ở đây đã được xử lý chất đắng nên tỷ lệ phối chế trên không còn phù hợp Do đó, thí nghiệm được thực hiện nhằm tìm ra tỷ lệ phối chế tối ưu cho sản phẩm nước bưởi tươi đã xử lý chất đắng

Nước bưởi sau khi trích ly được lọc, xử lý đắng với 7,5% enzyme naringinase trong thời gian 60 phút ở nhiệt độ phòng Nước bưởi sau khi xử lý đắng được pha loãng với tỷ lệ bưởi : nước là 1:1,5 và phối chế theo các công thức đường và acid citric khác nhau Kết quả đánh giá cảm quan của nước bưởi tươi được trình bày trong bảng 7

Bảng 7 Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm ở các tỷ lệ phối chế khác nhau Mẫu Đường ( 0 Brix) (%) Acid citric (%) Điểm cảm quan

Kết quả này có sự khác biệt so với kết quả đạt được từ những nghiên cứu trước Theo Nguyễn Kim Như (2009), tỷ lệ phối chế thích hợp là 170Brix và 0,35% acid Tỷ lệ này

được chọn là do nước bưởi chưa có biện pháp khử đắng thích hợp nên phải nhờ vị ngọt

của đường để lấn át vị đắng trong nước bưởi Ở đây, nước bưởi đã được loại đắng bằng enzyme nên tỷ lệ đường 170Brix không phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng do vị quá ngọt

IV.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát sự thay đổi hàm lượng naringin, vitamin C và vi sinh vật

tổng số của nước bưởi tươi trong quá trình bảo quản lạnh ở 4 0 C

IV.3.1 Sự thay đổi hàm lượng naringin trong quá trình bảo quản lạnh nước bưởi tươi

Naringin bao gồm hai thành phần aglycon naringenin và disaccharide neohespespiridose Hai thành phần này không đắng khi ở trạng thái đơn lẻ Sự cân bằng giữa phức hệ naringin và tiền chất của nó thay đổi trong suốt quá trình trích ly dịch quả và bảo quản sản phẩm (Ladanya, 2008) Hàm lượng naringin tăng trong thời gian bảo quản sản phẩm, nhiệt độ bảo quản càng cao hàm lượng naringin tăng càng nhiều (Nguyễn Minh Trang, 2009) Hàm lượng naringin thay đổi có liên quan mật thiết đến vị của nước bưởi cũng như khả năng chấp nhận sản phẩm Vì thế, khảo sát sự thay đổi của naringin trong suốt quá trình bảo quản nước bưởi là rất cần thiết

Theo Nguyễn Kim Như (2009), nhiệt độ thích hợp để bảo quản sản phẩm nước bưởi là

40C, nhiệt độ này được chọn để tiến hành thí nghiệm Thí nghiệm được thực hiện bằng cách bổ sung enzyme naringinase vào nước bưởi với nồng độ 7,5%, thời gian thủy phân

60 phút ở nhiệt độ phòng Nước bưởi sau khi khử đắng, được pha loãng, phối chế đến