Nghiên cứu qui trình công nghệ chế biến nước uống từ cây nha đam

Để khắc phục hoặc loại bỏ những hạn chế này, việc sử dụng các chế phẩm enzym trong quá trình chế biến nước uống đang là một phương pháp tiên tiến có nhiều triển vọng.Trong công nghệ đồ u

TRỊNH THỊ MAI HƯƠNG

Tờn đề tài:

“NGHIấN CỨU QUI TRèNH CễNG NGHỆ CHẾ BIẾN

NƯỚC UỐNG TỪ CÂY NHA ĐAM”

KhóA LUậN TốT NGHIệP đạI HọC

Chuyờn ngành : Cụng nghệ Thực phẩm

Khoa : CNSH - CNTP Khoỏ học : 2010 - 2014

Thỏi Nguyờn, năm 2014

TRỊNH THỊ MAI HƯƠNG

Tờn đề tài:

“NGHIấN CỨU QUI TRèNH CễNG NGHỆ CHẾ BIẾN

NƯỚC UỐNG TỪ CÂY NHA ĐAM”

KhóA LUậN TốT NGHIệP đạI HọC

Chuyờn ngành : Cụng nghệ Thực phẩm

Khoa : CNSH - CNTP Khoỏ học : 2010 - 2014 Giảng viờn hướng dẫn: TS Hoàng Thị Lệ Hằng

Trưởng bộ mụn Bảo Quản Chế Biến - Viện nghiờn cứu Rau quả Việt Nam

Trong suốt quá trình thực tập tốt nghiệp tại Viện Nghiên cứu Rau Quả - Trâu Quỳ - Gia Lâm - Hà Nội, để hoàn thành được đợt thực tập tốt nghiệp ngoài sự nỗ lực của bản thân tôi đã nhận được sự giúp đỡ hết sức tận tình của các thầy cô trong khoa CNSH & CNTP cùng toàn thể các cô chú, anh chị cán bộ trong Viện Nghiên cứu Rau Quả

Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới T.S Hoàng Thị Lệ Hằng - Trưởng bộ môn Bảo Quản và Chế Biến, Viện Nghiên cứu Rau Quả đã tạo điều kiện cho tôi được thực tập và tận tính giúp đỡ tôi hoàn thành tốt bản khóa luận tốt nghiệp

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Th.S Phạm Thị Vinh - Giảng viên khoa CNSH & CNTP đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ tôi làm khóa luận này

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình tôi và các bạn bè của tôi đã giúp đỡ và động viên tôi rất nhiều những lúc tôi gặp khó khăn

Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên báo cáo tốt nghiệp của tôi không thể tránh khỏi những thiếu sót Kính mong các quý thầy cô trong khoa CNSH & CNTP thông cảm và đóng góp ý kiến giúp cho báo cáo tốt nghiệp của tôi được hoàn thiện hơn

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 06 tháng 6 năm 2014

Sinh viên

Trịnh Thị Mai Hương

xay nghiền 36 Bảng 4.2: Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzym gluzyme 10.000 BG đến sự biến màu của nha đam sau làm nhỏ 37 Bảng 4.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý chế phẩm enzym gluzyme 10.000 BG đến

sự biến màu của nha đam sau làm nhỏ 39 Bảng 4.4: So sánh chất lượng của pure nha đam thu được khi sử dụng các biện pháp

ổn định màu 41 Bảng 4.5: Ảnh hưởng của nồng độ enzym pectinex Ultra SP-L đến chất lượng và độ

ổn định trạng thái của nước nha đam sau 7 ngày 43 Bảng 4.6: Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzym pectinex Ultra SP-L đến chất lượng

và độ ổn định trạng thái của nước nha đam sau 7 ngày 44 Bảng 4.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzym pectinex Ultra SP-L đến chất lượng

và độ ổn định trạng thái của nước nha đam sau 7 ngày 45 Bảng 4.8: Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế pure đến chất lượng nước nha đam 47 Bảng 4.9: Ảnh hưởng của tỷ lệ TSS/TA đến các chỉ tiêu cảm quan của nước nha đam 48 Bảng 4.10: Ảnh hưởng của nhiệt độ khi gia nhiệt đến chất lượng của nước nha đam 49 Bảng 4.11: Bảng đánh giá mức độ phù hợp các loại bao bì 50 Bảng 4.12: Bảng đánh giá thị hiếu người tiêu dùng trong một số lần dùng nước nha đam 51 Bảng 4.13: Ảnh hưởng của chế độ thanh trùng tới sự biến đổi hàm lượng vitamin C

và hàm lượng aloetin của nước nha đam 52 Bảng 4.14: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thanh trùng đến chất lượng cảm quan của nước nha đam 53 Bảng 4.15: Vi sinh vật hiếu khí tổng số trong mẫu nước nha đam ở các chế độ thanh trùng khác nhau (tế bào/ml) 53 Bảng 4.16 Chỉ tiêu lý hóa của sản phẩm nước nha đam 57 Bảng 4.17 Chỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm nước nha Đam 58

Hình 2.2: Quy trình sản xuất nước quả tươi [7] 17 Hình 4.1 Quy trình chế biến nước uống từ cây Nha đam 55

EDTA : Ethylendiamin Tetraacetic Acid

p-CMB : p-chloromercuribenzoate

pHopt : pH tối ưu

Topt : nhiệt độ tối ưu

1.2 Mục đích và yêu cầu của đề tài 2

1.2.1 Mục đích của đề tài 2

1.2.2 Yêu cầu của đề tài 2

PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Giới thiệu chung về cây nha đam 3

2.1.1 Nguồn gốc, phân loại của cây nha đam 3

2.1.2 Một số đặc điểm, thành phần hóa học của nha đam 4

2.1.3 Một số sản phẩm và công dụng của nha đam 5

2.2 Giới thiệu về enzym glucose oxidase( GOD) 6

2.2.1 Đặc điểm, cấu tạo của enzym GOD 6

2.2.2 Tính chất của enzym GOD 7

2.2.3 Chỉ tiêu chất lượng của một số chế phẩm GOD 8

2.2.4 Ứng dụng của enzym glucose oxidase 8

2.3 Giới thiệu về pectinase 10

2.3.1 Đặc điểm của enzym pectinase 10

2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới tác dụng của enzym pectinase 12

2.3.3 Một số chế phẩm enzym pectinase thường dùng trong chế biến nước quả 14

2.3.4 Ứng dụng của enzym pectinase 15

2.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước uống 15

2.4.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ các loại nước rau quả trên thế giới 15

2.4.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước quả ở Việt Nam 16

2.5 Giới thiệu quy trình sản xuất nước rau quả nói chung 16

2.6 Hiện tượng biến đổi màu trong quá trình chế biến nước quả 19

2.7 Các phương pháp ổn định màu nước quả 20

2.7.1 Phương pháp vật lý 20

2.7.2 Phương pháp hóa học 20

2.7.3 Phương pháp sinh học 21

PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

3.1 Đối tượng và nguyên vật liệu 22

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 22

3.1.5 Phạm vi nghiên cứu 22

3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 22

3.3 Nội dung nghiên cứu 23

3.4 Phương pháp nghiên cứu 23

3.4.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 23

3.4.2 Phương pháp xác định chỉ tiêu nghiên cứu 30

3.4.3 Phương pháp xử lý số liệu 35

PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 36

4.1 Nghiên cứu biện pháp nhằm ổn định màu sắc của lá nha đam trong quá trình chế biến 36

4.1.1 Nghiên cứu sử dụng phương pháp hóa học 36

4.1.2 Nghiên cứu sử dụng phương pháp sinh học 37

4.1.3 So sánh chất lượng của pure nha đam thu được khi sử dụng các biện pháp ổn định màu 40

4.2 Nghiên cứu sử dụng chế phẩm enzym pectinex Ultra SP-L nhằm ổn định trạng thái sản phẩm nước nha đam 42

4.2.1 Nghiên cứu xác định nồng độ enzym pectinex Ultra SP-L thích hợp 42

4.3.3 Xác định thời gian xử lý enzym pectinex Ultra SP-L 45

4.3 Nghiên cứu xác định công thức phối chế thích hợp cho mục đích chế biến nước uống từ nha đam 46

4.3.1 Nghiên cứu xác định tỷ lệ pure 46

4.3.2 Xác định tỷ lệ TSS/TA (hàm lượng chất khô hoà tan/acid tổng số) 47

4.4 Nghiên cứu xác định chế độ gia nhiệt thích hợp cho sản phẩm nước nha đam 49

4.5 Nghiên cứu xác định lọai bao bì và phương pháp bảo quản thích hợp cho sản phẩm 50

4.5.1 Phân tích đánh giá đặc tính của các loại bao bì thích hợp cho đóng gói nước quả 50

4.5.2 Nghiên cứu dung tích rót chai cho một đơn vị sản phẩm 51

4.5.3 Nghiên cứu xác định chế độ thanh trùng thích hợp 51

4.6 Đề xuất quy trình hoàn thiện chế biến nước uống từ cây nha đam 54

4.6.1 Nguyên liệu: 56

4.6.9 Xử lý enzym pectinex Ultra SP-L (nhằm ổn định trạng thái sản phẩm) 56

4.6.10 Phối chế 56

4.6.11 Gia nhiệt 56

4.6.12 Rót - ghép nắp 56

4.6.13 Thanh trùng 57

4.7 Chất lượng sản phẩm 57

PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 59

5.1 Kết luận 59

5.2 Kiến nghị 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

PHẦN 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Khi đời sống con người ngày càng được nâng cao thì các sản phẩm được chiết xuất từ tự nhiên đang được người tiêu dùng chú ý đến Hiện nay các nhà nghiên cứu cũng như các nhà sản xuất đã và đang tìm ra các loại nước uống mà không cần bổ sung phẩm màu hay chất phụ gia nhưng vẫn đảm bảo tính tươi ngon và bổ dưỡng Trong số các loại sản phẩm nước giải khát thì nước quả tươi là sản phẩm tốt nhất vì nó giữ nguyên được giá trị dinh dưỡng cũng như hương vị đặc trưng của sản phẩm Nước quả tươi không chỉ là sản phẩm hấp dẫn người tiêu dùng bởi hương vị, màu sắc mà còn cung cấp nhiều vitamin, muối khoáng và các vi chất dinh dưỡng cần thiết cho sức khỏe

Từ lâu cây nha đam được sử dụng làm thuốc ở nhiều nước trên thế giới, nó còn được dùng trong nhiều loại mỹ phẩm, dưỡng da… Hoạt chất chủ yếu của cây nha đam là “aloetin” bao gồm nhiều “antraglucoside” dưới dạng tinh thể, vị đắng có tác dụng tẩy độc tố, giải độc cơ thể Đây là cây thuốc quý được trồng rất đơn giản,

nó có nhiều ứng dụng rộng rãi trong công nghệ mỹ phẩm và y học ở nước ta Trong khi đó ngành công nghệ thực phẩm vẫn chưa được thúc đẩy phát triển

Nha đam có độ nhớt rất cao đây là vấn đề lớn còn tồn tại ảnh hưởng đến trạng thái sản phẩm Nguyên nhân chính là do trong thành phần của cây nha đam có chứa hàm lượng pectin lớn Để khắc phục hoặc loại bỏ những hạn chế này, việc sử dụng các chế phẩm enzym trong quá trình chế biến nước uống đang là một phương pháp tiên tiến có nhiều triển vọng.Trong công nghệ đồ uống (như rượu vang, và các loại

sản phẩm nước quả) người ta thường sử dụng chế phẩm enzym pectinase với mục

đích ổn định trạng thái sản phẩm

Ngoài ra, vấn đề màu sắc sản phẩm cũng được chú trọng Trong quá trình chế biến, màu sắc nguyên liệu có thể bị giảm hay mất đi, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Một trong những nguyên nhân gây biến màu nha đam trong quá trình chế biến và tồn trữ sản phẩm là sự oxi hoá các chất có bản chất phenol tạo ra những chất

quinol (có màu sẫm) dưới tác dụng của oxi và xúc tác của các enzym peroxidase hoặc enzym polyphenoloxidase Để khắc phục hiện tượng này, người ta đã sử dụng

nhiều biện pháp như: biện pháp vật lý (xử lý nhiệt), biện pháp hóa học (sử dụng chất chống oxi hoá như acid ascorbic, các chất có gốc lưu huỳnh), biện pháp sinh

học (sử dụng các chế phẩm enzym như enzym glucosidase, ) Do đó, vấn đề đặt ra

là phải tìm ra biện pháp tối ưu nhất vừa đảm bảo mục đích ổn định màu sắc sản phẩm, vừa đảm bảo mục đích kinh tế

Việc nghiên cứu nhằm tạo ra sản phẩm nước nha đam có chất lượng dinh dưỡng cao, có khả năng chữa bệnh tốt là rất cần thiết Qua đó, nó giải quyết đầu ra cho loại cây trồng tiềm năng này

Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên

cứu qui trình công nghệ chế biến nước uống từ cây nha đam”

1.2 Mục đích và yêu cầu của đề tài

1.2.1 Mục đích của đề tài

Hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm nước uống từ cây nha đam

1.2.2 Yêu cầu của đề tài

- Nghiên cứu được phương pháp nhằm ổn định màu sắc của lá nha đam trong quá trình chế biến

- Nghiên cứu xác định được công thức phối chế thích hợp cho mục đích chế biến nước uống từ cây nha đam

- Nghiên cứu sử dụng được chế phẩm enzym pectinex Ultra SP-L nhằm ổn

định trạng thái sản phẩm nước nha đam

- Nghiên cứu xác định được chế độ gia nhiệt thích hợp cho sản phẩm nước nha đam

- Nghiên cứu xác định được loại bao bì và phương pháp bảo quản thích hợp cho sản phẩm

- Đề xuất được quy trình hoàn thiện chế biến nước uống từ cây nha đam

- Đánh giá chất lượng sản phẩm nước uống từ cây nha đam sau khi chế biến

và sau 3 tháng bảo quản

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu chung về cây nha đam

2.1.1 Nguồn gốc, phân loại của cây nha đam

2.1.1.1 Nguồn gốc

Cây nha đam có nguồn gốc từ Châu Phi còn có tên gọi là lô hội, lưỡi hỗ, long

tụ, tên tiếng Anh là Aloe Vera, Aloe Barbadebsis, Aloe Vulgaris Lamk, Vào thời

xa xưa, người Châu Phi thường dùng nha đam để chữa lành vết thương, vừa hiệu quả lại không để lại sẹo Người Châu Phi còn dùng nha đam làm thức ăn chăn nuôi,

chữa bệnh cho gia súc, kết quả cũng khả quan

Nha đam ở Trung Quốc đã có mấy ngàn năm lịch sử Từ trước thời nhà Đường, nha đam đã trở thành một loại dược liệu được sử dụng phổ biến

Ở Việt Nam, nha đam được trồng từ lâu để làm cảnh và làm thuốc, nhất là ở các tỉnh miền Trung Trước năm 1945, vùng Ninh Thuận, Bình Thuận có trồng nha đam lấy nhựa xuất khẩu, mỗi năm khoảng 500 - 600kg Hiện nay, ở nhiều nơi có trồng nha đam để làm dược liệu, hoặc để ăn Nha đam đã được đưa vào “ Từ điển bách khoa dược học Việt Nam” xuất bản năm 1999 [5]

2.1.1.2 Phân loại

Nha đam có tất cả trên 300 loại: Aloe ở đảo Socotra, Aloe ở Cape Town bên Nam Phi, Aloe saponaria, Aloe sinensis của vùng Natale, Aloe forox, Aloe barbadensis, Aloe perfoliata, (ở nước ta thường gặp loài Aloa Ferox, miền Bắc có Aloe Perfoliatab L)

Nha đam Vera tức Nha đam Mỹ (Aloe vera L): Thân thảo, lá hình lưỡi mác màu xanh lam, lá có đốm trắng

Nha đam Acbore tức nha đam Nhật Bản (A.arborescens Mill): Phiến lá cong

về phía ngoài, có rãnh sâu, lá màu tro

Nha đam Nguyên Giang tức nha đam Trung Quốc (A.vera L.var chinensis Berger) Theo Phạm Hoàng Hộ, (2006) thì chi Aloe ở nước ta chỉ có một loài là Aloe barbadensis Mill.var.sinensis Haw tức là cây nha đam (có nơi gọi là nha đam, lưu hội, long thủ ) [5] Ở nước ta nha đam mọc nhiều ở các vùng Phan Thiết, Phan Rang thuộc các tỉnh Bình Thuận, Ninh Thuận

2.1.2 Một số đặc điểm, thành phần hóa học của nha đam

Thành phần hóa học trong nha đam đã được nghiên cứu nhiều có khoảng 100 loại, trong đó các thành phần hữu hiệu có hàm lượng lớn nhất là aloin, aloetin, aloe-emodin, aloesin, polysacaride, alosesoponol glucoside Ngoài ra còn có amino acid, vitamin, các chất hoạt tính, enzym, các nguyên tố vi lượng Đến nay đã phát hiện 60

- l70 loại chất dinh dưỡng (gồm polysacaride, amino acid), 20 acid hữu cơ, 20 khoáng chất, trên 30 loại alkane, 10 loại men, [3] Ngoài ra hàm lượng nước trong

lá nha đam tươi chiếm từ 95 - 98% trọng lượng lá

- Hợp chất Anthraquinon: Đây là thành phần quan trọng của nha đam bao gồm:

+ Aloe - modin (chất này không có trong dịch tươi nha đam) Trong nhựa khô, aloe - emodin chiếm 0,05% - 0,5% chất này tan trong ether, cloroform, benzen

+ Barbaloin (aloin): Chiếm 15 - 30% thành phần nhựa của nha đam, công thức được nghiên cứu và sửa đổi nhiều lần Hiện nay công thức được xác định là 1,8- dyhydroxy-3-hydroxymethyl-10-b-D-glucopyranosyl anthrol Phần aglycon là anthron tương ứng của aloe emodin, phần đường là glucose nối với carbon số 10 theo dây nối C -glycosid

+ Aloin [Reynolds, Aloes - Các chi Aloe, 2004], là một hoạt chất chủ yếu, có

vị đắng, có tác dụng tẩy xổ, giải độc cho cơ thể, có màu vàng-nâu chiếm 0,1 - 6,6% trọng lượng lá

- Amino acid: Kết quả phân tích các loại amino acid trong nha đam gồm có:

Lysine, Isoleucin, Phenylalanin, acid glutamic, acid asparagic, leucin, tryptophan, phenylalanine, alanin, C-alanin, prolin, arginin cystin, histidin, methionin, Trong

đó hàm lượng arginin, acid glutamic và arparagine tương đối cao

- Các acid hữu cơ: Các acid hữu cơ trong nha đam gồm: Succinic, malic, lactic,

P.coumaric, isocitric, oxalate canxi, lactate magnesi, acetic, oleic, linoleic

- Các loại đường: Đường đơn (monosacaride): Glucose, D-glucose,

mannitose, L- rhamnose, Đường đa (polysacaride): Polysacaride trong nhựa nguyên nha đam vera đạt mức 34,82 mg/100ml

- Các vitamin: Nha đam có rất nhiều vitamin với hàm lượng cao: Gồm B1,

B2, B6 và acid folic Đặc biệt hàm luợng vitamin A (B-caroten), C và E đều cao

Một hàm lượng nhỏ vitamin B3, B12,

- Các Enzym: Các loại enzym chủ yếu trong nha đam là oxydase, lipase,

amilase, catalase, allnilase, cellulase, peroxi - dase,

- Các loại muối vô cơ: Trong nhựa cây nha đam có chứa 19 nguyên tố

khoáng là: B, Al, Ba, Ca, Cu, Fe, Mg, Na, trong đó các nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể người là Zn, Ca, Fe, Cu có hàm lượng khá cao

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của nha đam Chỉ tiêu Hàm lượng

Nguồn: Viện Nghiên cứu Công Nghiệp Bắc Kinh và Viện Nghiên cứu Thực vật Côn

Minh, Viện Khoa học Trung Quốc (2005)

2.1.3 Một số sản phẩm và công dụng của nha đam

2.1.3.1 Trong dược phẩm và thực phẩm

- Tác dụng kháng khuẩn, làm lành vết thương: Nha đam có chứa nhiều khoáng chất như Calci, Potassium, Kẽm, có chứa nhiều vitamin C và E Các chất này là tiền chất cơ bản để đẩy nhanh tiến trình làm lành da Calci giữ vai trò quan trọng trong hệ thống thần kinh và mô cơ, nó cũng là chất xúc tác chính trong tất cả các quá trình chữa lành vết thương

- Tác dụng chống viêm nhiễm dị ứng: Nha đam có tác dụng làm lành vết đứt, vết loét, vết phỏng hay vết sưng do côn trùng cắn đốt trên da vì nó có chứa những hợp chất hữu cơ gồm vitamin, các hormon, chất Magnesium lactate, có tác dụng

ức chế phản ứng Histamin, ức chế và loại trừ Bradykinin là những thành phần gây phản ứng dị ứng và viêm

- Tác dụng chống sự lão hóa tế bào: Do nha đam có chứa Calci có liên quan đến tân tạo dịch trong tế bào cơ thể, duy trì sự cân bằng giữa trong và ngoài tế bào, tạo ra các tế bào khỏe mạnh

- Tác dụng giải độc cho cơ thể: Do có chứa Potassium nên nha đam có tác dụng cải thiện và kích thích chức năng gan, thận, hai cơ quan chủ yếu của việc loại trừ chất độc trong cơ thể Ngoài ra, nó còn chứa Uronic acid - đây là chất có tác dụng loại trừ chất độc trong tế bào, đồng thời thành phần chất xơ có trong nha đam còn có tác dụng cuốn sạch các thành phần chất thải nằm kẹt trong các nếp gấp của ruột

- Tác dụng sinh năng lượng và dinh dưỡng: Trong thành phần của nha đam

có chứa Vitamin C thúc đẩy quá trình trao đổi chất, sinh năng lượng cần thiết và duy trì hoạt động miễn dịch giúp phòng được nhiều bệnh [9]

2.1.3.2 Trong mỹ phẩm

- Tác dụng chống nắng của nha đam: Chiết xuất nha đam có tác dụng hấp thụ ánh sáng có bước sóng dài dưới 290nm Ngoài ra nha đam còn có tác dụng phòng ngừa và chữa trị bệnh giảm sút bạch cầu do chiếu xạ tia X quang gây nên

- Tác dụng giữ nước của nha đam: Đường mannan và glucose có tác dụng phòng lão hóa, phòng nhăn da, gia tăng tính đàn hồi của da [8]

2.2 Giới thiệu về enzym glucose oxidase( GOD)

2.2.1 Đặc điểm, cấu tạo của enzym GOD

Glucose oxidase (β-D- glucose: oxygen 1-oxidoreductase, EC 1.1.3.4) là

enzym oxy hóa khử, chỉ tác dụng lên β-D- glucose, oxy hóa glucose thành axit gluconic và H2O2:

Glucose oxidase (GOD) cũng giống như mọi enzym khác có bản chất là

protein Chúng có khối lượng khoảng 160.000 Da Kích thước phân tử protein của glucose oxidase thu nhận từ các nguồn khác nhau là khác nhau

- GOD từ Aspergillus niger có khối lượng phân tử là 186 000 Da

- GOD từ Penicinillium notatum có khối lượng phân tử là 152 000 Da

Glucose oxidase là một flavoprotein (protein phức tạp) trong đó phần protein

liên kết với 2 phân tử coenzym flavinadenindinucleotit (viết tắt là FAD)

GOD thu nhận từ Penicillium notatum có khả năng oxi hoá D-glucose 0,25; 6-metyl-D-glucose 0,03; 4,6-dimetyl- D-glucose 0,01; D-mannose glucose oxidase

deoxi-6-fluoro-C6H12O6 + O2 + H2O C6H12O7 + H2O2

0,01; D-xylose 0,01; α-D-glucose 0,006 và trehalose 0,003 Oxy có thể được thay thế bởi các chất nhận hydro, ví dụ 2,6-diclo-phenolindophenol [8]

Hình 2.1 Cấu trúc không gian ba chiều của GOD 2.2.2 Tính chất của enzym GOD

2.2.2.1 Tính chất vật lý

Phân tử protein tan dễ dàng trong dung dịch potassium phosphate 0.1M, pH 7,0 cho dung dịch mầu vàng, trong suốt Hệ số phân li của dung dịch GOD là 1% (w/v) ở bước sóng 280nm là 13,8 [3]

Enzym thể hiện mức độ chuyển hóa rất cao đối với β-D glucose mặc dù 2- deoxy-D-glucose, D-mannose và D-fructose cũng bị oxy hóa

Protein của enzym có tính axit và có điểm đẳng điện (pI) là 4,2 [3]

2.2.2.2 pH tối ưu

pH của môi trường ảnh hưởng rõ rệt đến phản ứng enzym vì nó ảnh hưởng đến mức độ ion hoá cơ chất, enzym và độ bền của protein enzym Đa số các enzym đều bền trong giới hạn pH từ 5 – 9 Độ bền của enzym đối với môi trường cũng có thể tăng lên khi có cơ chất coenzym và ion Ca++ [3]

pH tối thích (pHopt) cho hoạt động của GOD thu được từ các nguồn khác nhau là khác nhau Giá trị pH không cố định mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cơ chất, tính chất dung dịch đệm, nhiệt độ v.v pH thích hợp cho hoạt động của GOD

vi sinh vật trong khoảng 4-7, tối ưu nhất là 5,6 [3]

2.2.2.3 Các chất ức chế

Ức chế hoàn toàn bởi: ρ-cloromercuribenzoat

Ức chế một phần bởi: 8-hydroxycholin, semicarbazit

Bị mất hoạt lực bởi: H2O2

CO, HCN, NaF không ảnh hưởng đến hoạt tính của enzym

2.2.2.4 Điều kiện bảo quản

Enzym GOD dạng khô là ổn định trong nhiều năm khi bảo quản ở chỗ mát Các dạng dung dịch tính ổn định phụ thuộc nhiều vào các điều kiện bảo quản

2.2.3 Chỉ tiêu chất lượng của một số chế phẩm GOD

2.2.3.1 Hoạt tính riêng

Dựa vào hoạt tính riêng của GOD mà chia enzym này thành 4 loại [3]:

- Loại I khoảng 210 U/mg

- Loại II khoảng 70 U/mg

- Loại III khoảng 20 U/mg

- Loại IV khoảng 1,5 U/mg

2.2.3.2 Mức độ tinh sạch

Loại I: amylaza, sacaroza – mỗi loại < 0,01%, catalaza <10U/mg

Loại II: amylaza, sacaroza – mỗi loại < 0,1%, catalaza < 250 U/mg

Loại III: amylaza, sacaroza – mỗi loại < 0,1%, catalaza < 260 U/mg

2.2.3.4 Dạng chế phẩm GOD có sẵn

Loại I và II dạng dung dịch

Loại III và IV dạng bột khô

2.2.3.5 Độ bền

GOD được bảo quản ở 40oC, không bị giảm hoạt tính trong vòng 12 tháng

2.2.4 Ứng dụng của enzym glucose oxidase

Theo cơ chế tác dụng của nó, enzym glucose oxidase có thể dùng với hai

mục đích chính: Để oxy hóa glucose và để liên kết oxy Phạm vi ứng dụng của nó

khá rộng rãi Có thể dùng chế phẩm glucose oxidase để [6]:

- Ngăn ngừa các sản phẩm thực phẩm khỏi bị oxy hóa (tách oxy của chúng)

- Ngăn ngừa các sản phẩm khỏi bị biến đổi xấu đi bằng cách oxy hóa trước các glucose có trong sản phẩm đó

- Làm thuốc thử trong hóa phân tích

- Sử dụng tính chất kháng sinh của protein của glucose oxidase trong y học

GOD có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất bột trứng Người ta thấy rằng, nếu trong bột trứng có chứa glucose thì trong quá trình chế biến cũng như khi bảo quản, glucose sẽ tương tác với protein và sẽ bị oxy hóa dần dần để tạo nên những phẩm vật có màu sẫm và có mùi khó chịu, làm cho chất lượng thành phẩm bị giảm sút

Trong albumin trứng thường có chứa 3% glucose còn trong lòng đỏ trứng thì

có khoảng 0,5% glucose (so với chất khô) Vì vậy trong sản xuất bột trứng và

albumin trứng, người ta phải dùng glucose oxidase để oxy hóa trước các glucose đó,

khiến những quá trình trên không xảy ra, đồng thời cũng tăng được thời gian bảo quản các sản phẩm trứng [6]

GOD cũng được dùng để liên kết các oxy có trong thành phần hoặc trên bề mặt của sản phẩm thực phẩm Trong sản xuất bia, rượu vang, dầu béo, phomat, sữa khô và công nghiệp thịt…, có thể ứng dụng GOD theo phương hướng này

Trong sản xuất bia, người ta dùng GOD để ổn định thành phần Ở nhiệt độ phòng bia chưa được thanh trùng sẽ bị đục sau 10 – 15 ngày bảo quản do nấm mốc

và vi khuẩn phát triển Nếu cho một ít chế phẩm GOD vào bia (1g/200 – 250 l) thì

sẽ tách hết oxy có trong chất lỏng cũng như trong cả khoảng không gian tự do, kết quả là tính chất cảm quan của sản phẩm sẽ được bảo đảm từ 50 – 100 ngày [6]

Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng GOD có thể giữ cho đồ uống khỏi bị biến đổi về màu sắc và hương vị trong các trường hợp mà sự biến đổi này xảy ra do

sự có mặt của oxy Trong thực tế, GOD được sử dụng để bảo quản rượu vang không thanh trùng Rượu vang táo với hàm lượng rượu 12% thể tích, với sự hỗ trợ của GOD có thể bảo quản được mà không làm giảm chất lượng và không tích tụ axit bay hơi, trong khi mẫu rượu vang đối chứng bị peroxide hoá, làm giảm hương vị và

hàm lượng axit cao Pickering G.J (2000) đã nghiên cứu ứng dụng glucose oxidase

trong bảo quản rượu vang có độ cồn thấp, chống oxy hóa thay thế SO2 [6]

Glucose oxidase là chất bảo quản có nhiều triển vọng trong công nghiệp sản

xuất đồ uống không cồn và nước quả Đặc biệt là đối với nước quả đục, chế phẩm enzym sử dụng phải đảm bảo ổn định hương cho nước quả và không được chứa

enzym cellulaza Năm 1997, Janser đã sử dụng enzym glucose oxidase để bảo quản

dịch ép các loại quả nhiệt đới [6]

Trong công nghệ sản xuất bánh mỳ, sử dụng enzym glucose oxidase SEBake-GO gồm có enzym glucose oxidase đã được Kosher chứng nhận cho

phép sử dụng trong giai đoạn chuẩn bị cho sản xuất bánh mỳ, cho vào bột cùng với axít ascorbic, cải thiện chất lượng khối bột nhào, thích ứng tốt với điều kiện lên men Đặc biệt hơn nữa là làm tăng lượng gluten, làm cho khối bột nhào chắc khoẻ, dẻo dai hơn SEBake-GO có thể dùng thay thế cho các chất oxi hoá và các

chất đồng hoá ở những bột nhào thẳng, hệ thống nấu Nó đặc hiệu cho việc tăng

độ nở cũng như dinh dưỡng của bánh [6]

Nhờ GOD, có thể bảo vệ được nhiều sản thực phẩm khỏi bị oxy hóa ngoài bề mặt Thịt, cà phê, phomat có thể bảo vệ khỏi bị oxy hóa bằng enzym này Phomat được gói trong một màng đặc biệt có tẩm GOD, sẽ ngăn ngừa được sự xâm nhập của oxy, sự biến đổi do oxy hóa và sự tạo màu sẫm ở lớp bề mặt Còn thịt nếu được bọc trong giấy tráng kim tẩm enzym cũng sẽ bảo vệ được màu sắc tự nhiên của nó [6]

2.3 Giới thiệu về pectinase

2.3.1 Đặc điểm của enzym pectinase

Cũng như mọi enzym nói chung, enzym pectinnase có khả năng xúc tác và

có tính đặc hiệu cao, vì vậy chúng có thể làm biến đổi rất nhanh chóng về mặt hoá học của một nguyên tử nào đó trong nguyên liệu mà không gây ảnh hưởng tới cấu trúc khác cũng có mặt trong nguyên liệu đó Hơn nữa, các chất có trong rau quả (ở dạng không hoà tan) lại là cơ chất mà các enzym này rất dễ tác dụng để chuyển hoá thành các chất hoà tan [3]

Pectinase là nhóm enzym xúc tác sự phân tách các hợp chất pectin thành các hợp phần khác nhau Dựa vào tính đặc hiệu xúc tác, các pectinase được chia thành

có thể bị thuỷ phân hoàn toàn hoặc một phần

* Hydrolase

Là enzym xúc tác thuỷ phân các liên kết 1-4 glucoside nằm trong phân tử pectin Tuỳ theo tính đặc hiệu cơ chất của enzym, tuỳ theo độ metoxyl hoá mà enzym này được chia thành hai nhóm:

- Polymetyl galacturonase (PMG): Xúc tác thuỷ phân các liên kết glucoside nằm trong chuỗi mạch polygalacturonic có độ metoxyl hoá cao như protopectin và pectin Enzym này có ái lực với gốc galacturonic acid đã metoxyl hoá Hoạt tính

của enzym này sẽ bị giảm khi có mặt của enzym pectinesterase (PE) trong môi trường [15] Tuỳ thuộc vị trí liên kết bị phân cắt mà có enzym này tiếp tục được chia thành hai nhóm nhỏ:

+ Endo - Polymetyl galacturonase: Xúc tác sự thuỷ phân các liên kết glucoside nội mạch của chuỗi polymetyl galacturonic

+ Exo - Polymetyl galacturonase: Xúc tác sự thuỷ phân liên kết glucoside

ở đầu mạch để tách từng gốc galacturonase acid ra khỏi phân tử pectin, bắt đầu

từ đầu không khử

- Polymetyl galacturonase (PG): Xúc tác thuỷ phân liên kết glucoside của chuỗi polygalacturonic có độ metoxyl hoá thấp như pectic acid và pectinic acid Enzym này có ái lực với nhóm cacboxyl tự do Hoạt tính của enzym này được tăng cường nếu có mặt của enzym pectinesterase (PE) trong môi trường Tuỳ thuộc vị trí liên kết được phân cắt mà enzym này được chia thành hai nhóm nhỏ:

+ Endo - Polygalacturonase: Xúc tác sự thuỷ phân các liên kết glucoside ở giữa mạch của các phân tử pectic acid

+ Exo - Polygalacturonase: Xúc tác sự thuỷ phân các liên kết glucoside ở đầu mạch của phân tử pectic acid hoặc pectinic acid

* Transeliminase (TE)

Xúc tác phân cắt liên kết 1-4 glucoside của chuỗi polygalacturonic Khi liên kết bị đứt, nguyên tử hydro từ nguyên tử cacbon thứ năm (C5) của gốc galacturonic acid này được chuyển cho nguyên tử cacbon thứ nhất (C1) của gốc galacturonic acid khác Kết quả là sẽ hình thành các đơn vị galacturonic acid có chứa nối đôi Phản ứng thường xảy ra trong môi trường kiềm yếu hoặc trung tính Dựa vào tính đặc hiệu cơ chất, vào mức độ metoxyl hoá và vào vị trí liên kết được phân cắt mà enzym này cũng chia thành các nhóm như sau:

- Pectintranseliminase(PTE): Có ái lực đối với hợp chất pectin có độ metoxyl hoá cao Nhóm enzym này bao gồm: Endo- PTE và Exo- PGTE

- Polymetyl galacturonaselimilase (PGTE): Có ái lực đối với chất pectin có độ metoxyl hoá thấp Nhóm enzym này bao gồm: Endo- PGTE và Exo- PGTE

2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới tác dụng của enzym pectinase

2.3.2.1 Ảnh hưởng của đường và acid

Đường và acid trong quả tạo với pectin thành gel, làm độ nhớt của dung dịch pectin tăng lên Người ta xác định được là L-malic acid có tác dụng ức chế mạnh với enzym polygalacturonase Đồng thời nghiên cứu cũng cho thấy các chế phẩm pectinase làm giảm độ nhớt của nước quả do ảnh hưởng của đường (chủ yếu là glucose, fructose, một ít saccarose) và acid (chủ yếu là citric acid, malic, tartric) trong quả Độ nhớt của nước quả ngoài phụ thuộc vào số lượng và chất lượng của pectin còn phụ thuộc vào dạng đường trong nguyên liệu và số lượng các đường đó

Độ nhớt của chúng sau khi xử lý bằng các chế phẩm enzym thì hầu như bằng nhau

Do đó sự khác nhau về độ nhớt ban đầu (tùy thuộc vào sự có mặt của các dạng đường khác nhau trong nước rau quả) không ảnh hưởng tới sự có mặt của enzym pectinase Người ta đã chứng minh được rằng, với nồng độ ion H+ như nhau trong dung dịch pectin, citric acid ức chế của các acid là yếu tố rất quan trọng, nhiều khi

là yếu tố quyết định để ứng dụng các chế phẩm enzym pectinase nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi nước quả [13]

2.3.2.2 Ảnh hưởng của pH môi trường

Các enzym pectinase từ các nguồn khác nhau có pH tối thích khác nhau Như các enzym khác, hoạt tính của enzym pectinase cũng phụ thuộc vào pH Enzym này

có khoảng hoạt động khá rộng và hoạt tính của nó phụ thuộc vào nguồn gốc, chủng loại enzym Hầu hết, dịch quả đều có tính acid Giá trị pH tối ưu của enzym pectinase nằm trong khoảng 4-4,5 Khi pH môi trường lớn hơn 4,5 mặc dù pectin vẫn bị thủy phân nhưng quá trình làm trong không thực hiện được, ở đó protein mang điện tích âm dẫn đến quá trình kết khối protein-pectin không xảy ra [13]

2.3.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian

Cũng như các phản ứng hóa học, vận tốc xúc tác của các enzym tăng khi

nhiệt độ tăng Tuy nhiên, bản chất của enzym là protein nên chúng không bền dưới tác dụng của nhiệt Khi nhiệt độ tăng thì hoạt tính của enzym tăng, song nếu vượt quá một giới hạn nào đó thì hoạt tính của enzym giảm dần và khi nhiệt

độ lớn hơn 700C thì enzym pectinase hoàn toàn bị mất hoạt tính Nhiệt độ ở đó enzym có hoạt tính lớn nhất là nhiệt độ tối thích, nhiệt độ này không phải là một

hằng số mà phụ thuộc vào những yếu tố khác nhau Mặt khác, thời gian kéo dài làm cho chất lượng rau quả bị giảm sút và trong nhiều trường hợp, sản phẩm có thể bị hỏng do kết quả của quá trình oxy hoá và nhiễm tạp vi sinh vật Ngoài ra, nhiệt độ tối ưu của enzym còn phụ thuộc vào nồng độ enzym và dạng tồn tại của

enzym [13]

2.3.2.4 Ảnh hưởng của chất lượng pectin

Chất lượng pectin ảnh hưởng nhiều tới khả năng tạo độ nhớt và khả năng xúc tác của enzym Hoạt tính của từng loại enzym pectinase sẽ tăng nếu gặp cơ chất thích hợp Đã có những số liệu chứng minh rằng dưới tác dụng của enzym polygalacturonase, pectic acid bị phân giải nhanh gấp 17 lần so với pectin đã este hóa một phần, còn pectin đã este hóa hoàn toàn chỉ bị phân giải rất ít [13]

2.3.2.5 Ảnh hưởng của thành phần chất khoáng trong rau quả

Các ion K+, Na+, Mg2+ có ảnh hưởng tới hiệu quả tác dụng của các enzym pectinase Người ta thấy rằng: Muối Ca2+, Mg2+ làm tăng hoạt độ của các enzym

do chúng có thể tham gia vào trung tâm hoạt động của enzym Đã có nghiên cứu xác định được rằng các ion Ca2+, Mg2+ gây tác dụng kích thích các enzym pectolitic khi bổ sung muối CaS4, MgSO4 còn các ion Na+, K+ gây tác dụng kích thích khi bổ sung Na3PO4, K2CO3 Ngoài ra, ion K+ ở nồng độ cao sẽ gây ức chế mạnh đối với enzym pectinase [13]

2.3.2.6 Ảnh hưởng của nồng độ enzym pectinase

Căn cứ vào độ phân giải pectin chung của enzym, người ta tính toán được lượng chế phẩm enzym pectinase cần đưa vào nguyên liệu rau quả và nước rau quả Khi sử dụng các chế phẩm enzym nhằm mục đích tăng hiệu suất thu hồi và làm trong nước quả, hiệu quả tác dụng của chế phẩm có thể hiển thị chính xác hơn bằng các phương pháp dựa trên sự xác định mức giảm độ nhớt của các dung dịch pectin Khi lựa chọn nồng độ chế phẩm ezyme, nên chọn nồng độ tối thiểu mà vẫn đảm bảo được các biến đổi cần thiết, với thời gian mà công nghệ của dạng nước quả cho phép Nếu enzym được bổ sung ở nồng độ nhỏ thì lượng enzym sẽ không đủ để phá

vỡ hết mô tế bào khiến cho các chất dinh dưỡng cũng như các sắc tố, các chất thơm trong quả không thoát ra được nhiều dẫn đến hiệu suất thu hồi thấp; ngoài ra, do nồng độ enzym nhỏ nên phải kéo dài thời gian chế biến khiến cho sản phẩm dễ bị

nhiễm tạp vi sinh vật và sẽ dễ hỏng trong quá trình bảo quản Nếu nồng độ lớn thì

có thể tăng được hiệu suất thu hồi và chất lượng dịch rau quả song vì giá thành của enzym rất cao nên giá thành của sản phẩm cũng sẽ cao [13]

2.3.3 Một số chế phẩm enzym pectinase thường dùng trong chế biến nước quả

2.3.3.1 Chế phẩm enzym pectinex Ultra SP-L

Là chế phẩm enzym pectinase hoạt tính cao được dùng để xử lý quả nghiền

Enzym này được sản xuất từ một chủng chọn lọc của nhóm A niger Enzym này

chứa chủ yếu pectinase và một loại hoạt tính của hemixenlulase Nó có khả năng phân huỷ màng tế bào thực vật [12]

Pectinex Ulta SP-L ở dạng dung dịch lỏng, sẫm màu, có mùi thơm nhẹ đặc trưng

của sản phẩm lên men và có pH = 3,5 - 4,5 Hoạt tính của enzym này là 2.600 UI/ml (pH = 3,5) và hoạt động tối ưu ở nhiệt độ 35 - 40oC Pectinex ULTra SP-L được sử dụng

để xử lý quả nghiền và ngâm mô tế bào thức vật Pectin hoà tan và không hoà tan cũng như polysaccarit làm đục đều bị phân huỷ Nó được thêm vào quả nghiền nát dẫn đến sự tăng mạnh mẽ hiệu suất ép và sản lượng nước quả cao hơn

Chế phẩm enzym pectinex Ultra SP-L được nghiên cứu sử dụng nhằm mục

đích thủy phân protopectin, làm rữa mô quả, tạo điều kiện cho nước quả với thịt quả đồng nhất hơn giúp cho trạng thái sản phẩm ổn định, đồng nhất trong thời gian dài

Để đạt được yêu cầu trên, cần phải xác định mức độ xử lý enzym phù hợp bảo đảm làm rữa mô quả nhưng ít ảnh hưởng đến độ nhớt của nước quả bởi vì độ đồng nhất của nước quả phụ thuộc vào mức độ xé nhỏ mô quả và độ nhớt của nước quả

Đây không phải loại chế phẩm enzym pectinase tinh khiết mà là hỗn hợp của nhiều loại enzym chủ yếu là pectintranseliminase, polygalactorunase, pectinesterase và 1 ít hemicellulase, cellulose [12]

Chế phẩm Pectinase nếu bảo quản ở 0 - 10oC thì hoạt tính có thể duy trì ít nhất 1 năm, nếu bảo quản ở 20oC thì có thể duy trì được 3 tháng Nếu thời gian bảo quản lâu hơn thì hoạt tính enzym sẽ mất đi từ 1 - 2% mỗi tháng Enzym được cho trực tiếp vào nguyên liệu ban đầu theo phần trăm khối lượng xác định [11]

tạo ra các nhóm cacboxyl tự do Khi đó với sự có mặt của ion Ca2+ có trong dịch quả hoặc được bổ sung từ ngoài vào dưới dạng CaCl2 thì kết tủa pectatcanxid được tạo thành, nhờ đó mà pectin được loại ra khỏi dịch quả [11]

2.3.4 Ứng dụng của enzym pectinase

Hiện nay, trên thế giới enzym pectinase đã được nghiên cứu ứng dụng phổ biến để nâng cao hiệu suất thu hồi cũng như chất lượng của nhiều loại sản phẩm chế biến như nước quả tươi, nước quả cô đặc, các dạng mứt quả, rượu vang, cà phê và cà phê hòa tan Tỉ lệ chế phẩm pectinase cô đặc trên lượng nguyên liệu đem chế biến vào khoảng từ 0,03 - 0,05 đến 0,10% Nhờ tác dụng phân giải các hợp chất pectin của enzym pectinase mà các quá trình ép, làm trong và lọc dịch quả rất dễ dàng, do đó làm tăng hiệu suất thu hồi sản phẩm [1]

Cùng với nhiều nghiên cứu khác về khả năng ly trích của enzym pectinase trên các loại quả khác như chuối (Lê Mỹ Hồng, 2005), chà là, xoài khả năng ly trích dịch là rất cao Trong một số quy trình, các enzym pectinase được áp dụng kết hợp với nhau như cellulase và hemicellulase phân hủy vách tế bào enzym [7] Hỗn hợp của pectinase và cellulase đã được báo cáo để cải thiện hơn 100% sản lượng Theo Angayarkanni và cs, đã thêm hệ pectinase gồm cellulase, hemicellulase và proteinase trong lên men lá chè nâng cao chất lượng chè lên đến 5% [7]

2.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước uống

2.4.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ các loại nước rau quả trên thế giới

Sự phát triển của nhiều ngành khoa học và công nghệ đã tạo điều kiện cho ngành công nghiệp chế biến nói chung và chế biến nước quả nói riêng đạt được nhiều thành tựu to lớn Cùng với nhiều phát minh mới trong lĩnh vực chế biến nước quả, xu hướng và nhu cầu hiện nay của người tiêu dùng đối với nước quả tươi tiện

sử dụng đang tăng lên nhanh chóng Ngay từ những năm 60 của thế kỉ XX, trên thế giới lượng quả tươi được đem chế biến thành nước quả lên tới 10 triệu tấn và cho đến nay số lượng này đã tăng lên gấp nhiều lần Trong đó Mỹ chiếm hơn 50% về số lượng, ngoài ra còn có một số nước sản xuất nước quả với số lượng lớn như Tây Đức, Ý, Pháp, Thụy Sỹ Ở khu vực Đông Nam Á, nhu cầu sử dụng nước quả cũng đang có xu hướng tăng dần Việc sản xuất và tiêu thụ nước quả gia tăng rõ rệt trong những năm gần đây

Trên thị trường EU, trong ngành hàng rau quả chế biến hiện nay thì nhóm mặt hàng nước quả đang chiếm thị phần và tốc độ nhập khẩu lớn nhất Từ năm

2002 - 2006, giá trị nhập khẩu của mặt hàng nước quả tăng 55% về giá trị và tăng 11% về sản lượng Trong năm 2006, sản lượng nhập khẩu nước rau quả của nước Anh chiếm 14% tổng thị phần nhập khẩu của toàn EU Bên cạnh đó, Hà Lan và Đức là hai quốc gia cung cấp đến 2/3 thị phần nước rau quả cho EU, hai nước này chủ yếu nhập khẩu nước quả từ các nước đang phát triển và tái xuất khẩu đến các nước khác trong khu vực EU [2]

2.4.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước quả ở Việt Nam

Ở Việt Nam, vào thời kỳ 1954 đến 1986, mới chỉ có 17 nhà máy sản xuất nước quả tươi, chủ yếu là chế biến các loại nước quả đóng hộp như nước cam, chanh, nhưng sản lượng không đáng kể Tuy nhiên, thị trường nước ép trái cây trong nước những năm gần đây được mở rộng hơn Chủng loại của nó phong phú đa dạng hơn so với trước đó Hiện có 30 loại như nước ép cam, ổi, xoài, táo vải, và chúng ngày càng được cải tiến về mẫu mã, chất lượng, giá cả, để tạo sức hấp dẫn của người tiêu dùng Hiện nay, sản phẩm nước ép trái cây của việt nam chiếm 70 - 80% thị trường trong nước Mức tiêu thụ các sản phẩm này ở các thành phố lớn khá cao Riêng ở thành phố Hồ Chí Minh, mức trung bình tiêu thụ mỗi tháng khoảng 80.000 lít trong khi Hà Nội 10.000 lít [5]

Hiện nay, các nhà máy sản xuất nước quả gần như đã có khả năng sản xuất các loại nước quả từ các loại quả tươi sẵn có ở Việt Nam, nhưng hầu hết các doanh nghiệp chỉ đạt công suất 60 - 70% và mới chế biến được khoảng 10% tổng sản lượng quả tươi Sở dĩ, các mặt hàng nước quả tiêu thụ chậm là do giá thành của sản phẩm còn cao so với mặt bằng thu nhập của số đông người lao động, hơn nữa về chất lượng cũng thấp hơn so với các loại nước quả nhập ngoại nên chưa thể trở thành mặt hàng xuất khẩu

Một trong những nguyên nhân làm cho giá thành và chất lượng sản phẩm nước quả chưa cao là do một số công đoạn trong quy trình chế biến còn bất cập, chưa ứng dụng được các tiến bộ kỹ thuật Việc chiết tách và ổn định dịch quả ở đa số các doanh nghiệp sản xuất chủ yếu theo các phương pháp cũ, nên hiệu suất thu hồi thấp, chất lượng dịch quả không cao dẫn đến chất lượng sản phẩm còn thấp

2.5 Giới thiệu quy trình sản xuất nước rau quả nói chung

Mỗi sản phẩm nước quả đều có quy trình sản xuất riêng, tuy nhiên đều phải

dựa trên một quy trình chung nhất Để chế biến sản phẩm nước, chúng tôi dựa trên

quy trình sản xuất chung:

Hình 2.2: Quy trình sản xuất nước quả tươi [7]

Lựa chọn, phân loại

Thuyết minh quy trình:

1 Yêu cầu nguyên liệu:

Nguyên liệu dùng cho mục đích chế biến nước quả là những loại quả có chứa đầy

đủ các chất dinh dưỡng như đường, vitamin, acid hữu cơ, các khoáng chất…

2 Phân loại, lựa chọn

Nguyên liệu quả sau khi chuyển về cơ sở sản xuất được lựa chọn để loại bỏ những quả không đủ tiêu chuẩn theo yêu cầu kỹ thuật rồi được phân loại theo độ đồng đều về chủng loại, độ chín

7 Đồng hoá

Là quá trình xé nhỏ các phần tử thịt quả nhờ áp lực hay cánh xé ở tốc độ cực cao Kích thước của các phần tử trên càng nhỏ bao nhiêu thì trạng thái của nước quả càng ổn định bấy nhiêu, giúp cho sản phẩm nước quả không bị phân lớp trong quá trình bảo quản

lớn không khí xâm nhập vào dịch quả trong các công đoạn chế biến trước đó Dịch quả sau khi gia nhiệt được rót ngay vào bao bì đã được chuẩn bị sẵn (bao bì phải được rửa sạch và khử trùng bằng cách hấp trong hơi nóng hoặc nước nóng) Thông thường công đoạn này được thực hiện bằng máy rót định lượng, trong quá trình rót cần đảm bảo nhiệt độ dịch rót luôn đạt 70 - 750C

9 Ghép nắp, thanh trùng

Bao bì sau khi đã được rót đầy, nhanh chóng được ghép nắp để đảm bảo cho sản phẩm không bị nhiễm tạp vi sinh vật từ không khí đồng thời giữ cho độ chân không trong sản phẩm ít bị thay đổi do vậy sẽ không ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm rồi nhanh chóng đưa đi thanh trùng

Trong quá trình chế biến nước quả, thanh trùng là một công đoạn quan trọng,

có tác dụng quyết định tới khả năng bảo quản và chất lượng sản phẩm

10 Làm nguội, bảo ôn

Sản phẩm sau thanh trùng được làm nguội, bảo ôn ở nhiệt độ thường (thời gian bảo ôn tối thiểu là 7 ngày sau khi chế biến), dán nhãn, đóng thùng carton

2.6 Hiện tượng biến đổi màu trong quá trình chế biến nước quả

Trong các loại rau quả đưa vào chế biến thực phẩm, thường chứa tổ hợp các chất khác nhau Trong quá trình xử lý cơ nhiệt, chúng sẽ bị biến đổi và tương tác với nhau, để tạo thành những chất màu mới có ảnh hưởng đến chất lượng thành phẩm Chất màu được tạo thành hoặc biến đổi trong quá trình chế biến nước rau quả nói chung và nước quả nói riêng do nhiều nguyên nhân Có thể do tác nhân vật lí: ánh sáng làm mất màu, tác dụng

cơ học khuấy đảo làm màu sẫm lại,… Cũng có thể do tác nhân nhiệt đã kìm hãm hoặc kích thích các phản ứng màu do enzym gây ra, phân huỷ màu, hoặc xúc tác các phản ứng màu Song, sự biến đổi màu tự nhiên trong quá trình chế biến rau quả chủ yếu là do tác nhân hoá học Các phản ứng tạo màu trong thực phẩm thường phức tạp và đa dạng: Phản ứng Mailar, Caramen làm sản phẩm có màu sẫm đi Do vậy trong quá trình chế biến cần phải có chế độ xử lí nhiệt phù hợp để hạn chế sự thay đổi màu bất lợi, tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm

Chất màu có trong sản phẩm nước quả cũng có thể do các chất có bản chất là polyphenol (không màu) bị oxy hoá thành các quinol (màu xám) dưới tác dụng của hệ enzym oxy hoá, do đó để nước quả có màu sắc tự nhiên người ta thường vô hoạt enzym polyphenoloxidaza bằng nhiệt (chần, thanh trùng) Ngoài ra, thêm một số phụ gia có tính khử để chuyển hoá quinol thành phenol, do đó cũng làm chậm hoặc ngăn cản sự sẫm màu Người ta hay dùng vitamin C vào nước quả với hàm lượng từ 0,5 - 1% so với

lượng sản phẩm Khi lượng vitamin này cao có thể kìm hãm sự tác động của enzym polyphenoloxidaza trước khi lượng vitamin này biến hết trong môi trường

2.7 Các phương pháp ổn định màu nước quả

Màu sắc là một yếu tố rất quan trọng trong việc đánh giá chất lượng nước quả, màu sắc của nước quả không chỉ có giá trị về mặt hình thức mà còn quyết định đến sự hấp dẫn của nước quả đối với người tiêu dùng Do vậy, việc giữ được màu sắc tự nhiên của nước quả là một vấn đề quan trọng trong quá trình chế biến Hiện

nay, người ta thường sử dụng 3 phương pháp để ổn định màu nước quả

2.7.1 Phương pháp vật lý

Nhiệt độ cao sẽ vô hoạt các enzym hiện diện trong các loại nguyên liệu (kể

cả phenolaza) Việc sử dụng nhiệt độ trong chần, nấu,… sẽ làm hạn chế hoạt tính của phenolaza- enzym gây nên hiện tượng oxy hóa các hợp chất phenol làm biến màu sản phẩm Theo các nghiên cứu cho thấy, nhiệt độ càng cao thì việc tiêu diệt enzym này càng mạnh Tuy nhiên, nhiệt độ cao cũng là một trong những nguyên nhân gây ra sự thoái hóa các chất màu trong rau quả Vì vậy, ổn định màu bằng phương pháp sử dụng nhiệt độ cao ít khi được sử dụng

2.7.2 Phương pháp hóa học

Có nhiều phụ gia thực phẩm được lựa chọn nhằm mục đích ổn định màu nước quả như: acid ascorbic, acid citric, natri clorua,…nhưng việc bổ sung them vitamin C vào nước quả là một phương pháp thông dụng để chống lại sự oxy hóa và làm tăng giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm thực phẩm

Ở một số dịch quả, người ta nhận thấy vitamin C có thể bị oxi hóa gián tiếp bởi enzym phenoloxydase Chính vì vậy khi có mặt vitamin C, dịch quả sẽ sẫm màu chậm hơn (do quá trình ngưng tụ các hợp chất quinon):

Polyphenol + O2 → quinon + H20

Quinon + acid ascorbic dạng khử Polyphenol + acid dehydro ascorbic Acid dehydro ascorbic lại có thể bị khử bởi các hợp chất như glutation hoặc cysteine theo sơ đồ sau:

2GSH + acid dehydro ascorbic G - S - S - G + acid ascorbic

GSH và G - S - S - G là công thức tóm tắt của glutation dạng khử và dạng oxy hóa Dựa vào tính chất chống oxy hóa của acid ascorbic, người ta thường thêm vào dịch quả để ngăn cản quá trình sẫm màu Tính chất chống oxy hóa của acid ascorbic còn được sử dụng để bảo vệ tocopherol và cả vitamin A ở thịt khi bảo

quản, vì acid ascorbic là nguồn dự trữ hydro, nó có thể nhường hydro trực tiếp cho các peroxide [3]

Ngoài ra vitamin C còn có một số vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người:

- Vitamin C là thành phần cần thiết cho quy trình kiến tạo mô liên kết Thiếu vitamin C thì vết thương, vết loét khó lành

- Vitamin C cải thiện tình trạng chuyển hóa chất sắt bằng cách đẩy mạnh quy trình hấp thu chất sắt qua đường tiêu hóa cũng như dự trữ chất sắt trong gan, lá lách

và tủy xương Thiếu vitamin C thì chức năng tạo hồng huyết cầu bị đình trệ

- Vitamin C kích hoạt hoạt tính của bạch cầu và gia tăng sự thành lập kháng thể Thiếu vitamin C thì cơ thể dễ bị nhiễm trùng Kết quả nhiều công trình nghiên cứu cho thấy bổ sung vitamin C ở liều cao, khoảng 500mg mỗi ngày, có khả năng thu ngắn thời gian bị cảm cúm

- Vitamin C cần thiết cho hoạt động của tuyến thượng thận để bài tiết kích tố chống tình trạng căng thẳng thần kinh (stress) Thiếu vitamin C thì tuyến thượng thận không thể hoạt động tối đa Cơ thể người không đủ vitamin C vì thế khó chịu đựng lâu dài tình trạng căng thẳng Điều đó cũng có nghĩa là ở người thường xuyên

bị căng thẳng thần kinh phải được kịp thời cung ứng đầy đủ vitamin C

- Vitamin C yểm trợ chức năng giải độc của gan Vitamin kích hoạt quy trình đào thải các kim loại nặng như chì Thiếu vitamin C thì cơ thể dễ bị dị ứng với thuốc men, thực phẩm, hóa chất Thêm vào đó, cơ thể người không có đủ vitamin C thường có khuynh hướng bị tăng chất béo cholesterol [7]

2.7.3 Phương pháp sinh học

Enzym Glucosidase (GOD) là chất bảo quản có nhiều triển vọng trong công nghiệp sản xuất đồ uống không cồn và nước quả Năm 1997, E Janser đã ứng dụng GOD để bảo quản dịch ép các loại quả nhiệt đới, đặc biệt là với nước quả đục GOD được sử dụng như là chất xúc tác để chuyển glucoza thành acid gluconic không phản ứng được với các amin GOD sử dụng oxy tự do trong nước quả làm cơ chất cho hoạt động sống, do đó lượng oxy gây ra hiện tượng oxy hóa- gây biến màu sản phẩm sẽ giảm đi rất nhiều [2]

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng và nguyên vật liệu

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Nguyên liệu nghiên cứu của chúng tôi trong đề tài này là lá của giống nha

đam Trung Quốc (Aloe Vera (L).var chinesis (Haw) berger)

3.1.2 Vật liệu nghiên cứu

Chế phẩm enzym pectinex Ultra SP-L (Novo - Industry- Đan Mạch) có hoạt

độ 2600UI/ml, chế phẩm dạng lỏng

Chế phẩm enzym gluzyme 10.000 BG của hãng Novo - Đan Mạch ,chế phẩm dạng bột

- Nguyên liệu phụ: Đường, acid thực phẩm, nước, (chất ổn định)

3.1.3 Hóa chất sử dụng trong nghiên cứu

Natri hydroxyt (NaOH)

3.1.4 Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu

Nồi thanh trùng, chiết quang kế, nhiệt kế, pH kế, cân, Brix kế, thiết bị ghép nắp Các dụng cụ thủy tinh phòng thí nghiệm và các dụng cụ thí nghiệm

3.1.5 Phạm vi nghiên cứu

Quy mô phòng thí nghiệm

3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

- Địa điểm: Bộ môn Bảo quản chế biến - Viện Nghiên cứu Rau quả

+ Địa chỉ: Trâu Quỳ - Gia Lâm - Hà Nội

- Thời gian nghiên cứu: 12/2012 - 06/2013

3.3 Nội dung nghiên cứu

1 Nghiên cứu phương pháp nhằm ổn định màu sắc của lá nha đam trong quá trình chế biến

- Nghiên cứu sử dụng phương pháp hóa học

- Nghiên cứu sử dụng phương pháp sinh học

- So sánh chất lượng của pure nha đam thu được khi sử dụng phương pháp truyền thống (xử lý nhiệt) với các phương pháp trên

2 Nghiên cứu sử dụng chế phẩm enzym pectinex Ultra SP-L nhằm ổn định trạng thái sản phẩm nước nha đam

- Xác định nồng độ chế phẩm enzym thích hợp

- Xác định nhiệt độ xử lý chế phẩm enzym thích hợp

- Xác định thời gian xử lý chế phẩm enzym thích hợp

3 Nghiên cứu xác định công thức phối chế thích hợp cho mục đích chế biến nước uống từ cây nha đam

- Nghiên cứu xác định tỷ lệ phối chế pure nha đam phù hợp cho mục đích chế biến

- Nghiên cứu xác định tỷ lệ TSS/TA (hàm lượng chất khô hòa tan tổng số/acid tổng số)

4 Nghiên cứu xác định chế độ gia nhiệt thích hợp cho sản phẩm nước nha đam

5 Nghiên cứu xác định lọai bao bì và phương pháp bảo quản thích hợp cho sản phẩm

6 Đưa ra quy trình hoàn thiện chế biến nước uống từ cây nha đam

7 Đánh giá chất lượng sản phẩm nước uống từ cây nha đam sau chế biến

và sau 3 tháng bảo quản

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm

3.4.1.1 Các thí nghiệm cho nội dung 1: Nghiên cứu biện pháp nhằm ổn định màu

sắc của lá nha đam trong quá trình chế biến

* Thí nghiệm 1: Nghiên cứu sử dụng phương pháp hóa học

Lá nha đam được rửa sạch, loại bỏ phần vỏ cứng bên ngoài và được chia thành các mẫu có khối lượng như nhau (m=300gr) Để xác định hàm lượng acid ascorbic thích hợp chúng tôi tiến hành bổ sung ở các nồng độ khảo sát từ 0-0,4%.Các công thức thí nghiệm được bố trí như sau:

Công thức Nồng độ acid ascorbic (%)

- Các chỉ tiêu phân tích: Sự biến đổi màu, đánh giá chất lượng cảm quan

* Thí nghiệm 2: Nghiên cứu sử dụng phương pháp sinh học

* Thí nghiệm 2.1: Nghiên cứu xác định nồng độ enzym gluzyme 10.000

BG thích hợp nhằm ổn định màu sắc trong quá trình làm nhỏ

Lá nha đam được rửa sạch, loại bỏ phần vỏ cứng bên ngoài và được chia thành các mẫu có khối lượng như nhau (m=300gr) rồi được bổ sung chế phẩm enzym

gluzyme 10.000 BG ở các nồng độ khảo sát từ 0,01%- 0,05%, với bước nhảy 0,01%

Các mẫu được tiến hành ở nhiệt độ thường (28-300C)

Song song, tiến hành mẫu đối chứng (không bổ sung enzym) Nguyên liệu

sau khi bổ sung chế phẩm enzym gluzyme 10.000 BG ở các nồng độ khác nhau

được xay nhuyễn thành dịch

Các công thức thí nghiệm được bố trí như sau:

Công thức Nồng độ enzym gluzyme 10.000 BG (%)

Sau khi xác định được nồng độ enzym gluzyme 10.000 BG thích hợp bổ sung

vào chế biến nước nha đam, chúng tôi cố định nồng độ này để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo

*Thí nghiệm 2.2: Nghiên cứu xác định nhiệt độ xử lý enzym gluzyme 10.000 BG thích hợp

Tiến hành chuẩn bị mẫu như thí nghiệm 1 Các mẫu sau khi được bổ sung

enzym gluzyme 10.000 BG ở cùng một nồng độ thích hợp (là kết quả của thí nghiệm

2.1) rồi được giữ ở các nhiệt độ khảo sát: 200C, 250C, 300C, 350C, 400C, 450C

Các công thức thí nghiệm được bố trí như sau:

Tiến hành chuẩn bị mẫu như các thí nghiệm 1, 2 với các mẫu như sau:

- Mẫu 1: Ổn định màu bằng phương pháp hóa học (sử dụng acid ascorbic với nồng độ là kết quả của thí nghiệm 1)

- Mẫu 2: Ổn định màu bằng phương pháp sinh học (sử dụng chế phẩm enzym

gluzyme 10.000 BG với nồng độ và nhiệt độ xử lý là kết quả của thí nghiệm 2)

- Mẫu 3: Ổn định màu bằng phương pháp vật lý (chần ở nhiệt độ 90oC trong thời gian 5 phút)

Các chỉ tiêu phân tích: Sự biến đổi màu (giá trị ΔEab), hàm lượng chất khô hòa tan, hàm lượng vitamin C, hàm lượng aloetin, chi phí sản xuất

3.4.1.2.Các thí nghiệm cho nội dung 2: Nghiên cứu sử dụng chế phẩm enzym pectinex Ultra SP-L nhằm ổn định trạng thái sản phẩm nước nha đam

* Thí nghiệm 4: Nghiên cứu xác định nồng độ enzym pectinex Ultra SP-L thích hợp

Pure nha đam thu được sau quá trình làm nhỏ được pha chế với tỷ lệ 25% rồi chia thành các mẫu có cùng thể tích (V=500ml) Các mẫu lần lượt được bổ sung

enzym pectinex Ultra SP-L ở các nồng độ lần lượt là 0,005-0,020% ở nhiệt độ 300C, trong thời gian 20 phút

Các công thức thí nghiệm được bố trí như sau:

Công thức Nồng độ enzym pectinex Ultra SP-L (%)

Các mẫu thí nghiệm sẽ được bảo quản ở nhiệt độ phòng, sau 7 ngày chúng tôi tiến hành lấy mẫu đem đi phân tích và kiểm tra

- Các chỉ tiêu theo dõi: Độ nhớt, hàm lượng vitamin C, hàm lượng chất khô hòa tan tổng số, hàm lượng aloetin và đánh giá chất lượng cảm quan

Sau khi xác định được nồng độ enzym pectinex Ultra SP-L thích hợp bổ

sung vào chế biến nước nha đam, chúng tôi cố định nồng độ này để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo

* Thí nghiệm 5: Xác định nhiệt độ xử lý enzym pectinex Ultra SP-L

Tiến hành chuẩn bị mẫu như thí nghiệm 4 Các mẫu sau khi được bổ sung

enzym pectinex Ultra SP-L ở cùng một nồng độ thích hợp (là kết quả của thí nghiệm

4) rồi được giữ ở các nhiệt độ khảo sát: 25-500C trong thời gian 20 phút

- Các công thức thí nghiệm được bố trí như sau:

* Thí nghiệm 6: Xác định thời gian xử lý enzym pectinex Ultra SP-L

Tiến hành chuẩn bị mẫu như các thí nghiệm 4,5 Các mẫu sau khi được bổ sung cùng một lượng enzym thích hợp (là kết quả của thí nghiệm 4), được giữ ở cùng một điều kiện nhiệt độ (là kết quả của thí nghiệm 5) và được duy trì ở các khoảng thời gian khảo sát khác nhau là: 10- 30 phút với công thức thí nghiệm bố trí như sau:

Công thức Thời gian (phút)

3.4.1.3 Các thí nghiệm cho nội dung 3: Nghiên cứu xác định công thức phối chế thích hợp cho mục đích chế biến nước uống từ nha đam

* Thí nghiệm 7: Nghiên cứu xác định tỷ lệ pure

Qua các tài liệu tham khảo và các thí nghiệm khảo sát đối với nguyên liệu nha đam, chúng tôi tiến hành khảo sát các tỷ lệ pure pha chế từ 20-40% Các công thức thí nghiệm được bố trí cụ thể như sau:

- Chỉ tiêu theo dõi: Đánh giá các chỉ tiêu chất lượng cảm quan

* Thí nghiệm 8: Nghiên cứu xác định tỷ lệ TSS/TA (hàm lượng chất khô hoà tan/acid tổng số)

Nhằm nâng cao hương vị của sản phẩm, chúng tôi tiến hành làm thí nghiệm với các công thức bổ sung hàm lượng đường và acid khác nhau Các công thức thí nghiệm được bố trí như sau:

- Chỉ tiêu phân tích: đánh giá chất lượng cảm quan

3.4.1.4 Thí nghiệm 9 cho nội dung 4: Nghiên cứu xác định chế độ gia nhiệt thích hợp cho sản phẩm nước nha đam

Để xác định nhiệt độ gia nhiệt phù hợp cho sản phẩm nước nha đam, chúng tôi tiến hành làm thí nghiệm với các công thức gia nhiệt cho nước nha đam khác nhau

Các công thức thí nghiệm được bố trí như sau:

- Chỉ tiêu phân tích: Đánh giá các chỉ tiêu chất lượng cảm quan

3.4.1.5 Các thí nghiệm cho nội dung 5: Nghiên cứu xác định lọai bao bì và phương pháp bảo quản thích hợp cho sản phẩm

*Thí nghiệm 10: Phân tích đánh giá đặc tính của các loại bao bì thích hợp cho đóng gói nước nha đam

Sau khi sản phẩm hoàn thiện, chúng tôi tiến hành làm thí nghiệm với các công thức lựa chọn loại bao bì thích hợp cho đóng gói và bảo quản sản phẩm Là sản phẩm nước giải khát nên chúng tôi lựa chọn các loại bao bì có thể sử dụng gồm: bao bì kim loại, bao bì thủy tinh, bao bì nhựa, với thể tích mỗi mẫu bằng 500ml

Các công thức thí nghiệm được bố trí như sau:

Công thức Loại bao bì

*Thí nghiệm 11: Nghiên cứu dung tích rót chai cho một đơn vị sản phẩm

Tiến hành đóng gói nước nha đam vào bao bì (đã được xác định ở thí nghiệm 10) với các dung tích khác nhau