su dung che pham pectinase va hemicellulase trong qua trinh che bien nuoc chuoi trong (1)

Luận văn tốt nghiệp Đại học K35 2012 Trường Đại học Cần Thơ LỜI CẢM TẠ Đề tài thực thời gian ba tháng phịng thí nghiệm môn Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp Sinh học ứng dụng, trƣờng Đại Học Cần Thơ Những thành đạt đƣợc nhƣ hôm nhờ giúp đỡ động viên gia đình, thầy bạn bè Xin chân thành cảm ơn P.Gs Ts Nguyễn Minh Thủy tận tình giúp đỡ, hƣớng dẫn, truyền đạt cho em nhiều kinh nghiệm kiến thức suốt thời gian làm luận văn Các Thầy, Cô cán thuộc môn Công Nghệ Thực Phẩm, khoa Nông Nghiệp Sinh Học Ứng Dụng, trƣờng Đại học Cần Thơ giúp đỡ em thời gian qua Xin chân thành cảm ơn bạn sinh viên K35 giúp đỡ tơi nhiều q trình thực luận văn tốt nghiệp Đặc biệt qn cơng ơn Cha Mẹ gia đình sinh thành, nuôi dƣỡng ủng hộ, giúp đỡ Cần Thơ, ngày tháng năm 2012 Sinh viên thực Huỳnh Diễm Sƣơng Ngành Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp Sinh học Ứng dụng i Luận văn tốt nghiệp Đại học K35 2012 Trường Đại học Cần Thơ LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đề tài tơi thực hiện, số liệu thu thập kết phân tích đề tài trung thực, đề tài không trùng với đề tài nghiên cứu khoa học Cần Thơ, ngày tháng năm 2012 Sinh viên thực Huỳnh Diễm Sƣơng Ngành Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp Sinh học Ứng dụng ii Luận văn tốt nghiệp Đại học K35 2012 Trường Đại học Cần Thơ MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC………… iii DANH SÁCH BẢNG v DANH SÁCH HÌNH vi TÓM LƢỢC…… vii CHƢƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 TỔNG QUAN 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CHƢƠNG LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 NGUYÊN LIỆU 2.1.1 Tổng quan chuối 2.1.2 Đƣờng 2.1.3 Nƣớc 2.1.4 Acid citric 2.2 ENZYME PECTINASE 2.2.1 Cơ chất pectin 2.2.2 Enzyme pectinase 2.3 ENZYME HEMICELLULASE 12 2.3.1 Cơ chất hemicellulose 12 2.3.2 Enzyme hemicellulase 13 2.4 MỘT SỐ CƠNG ĐOẠN CHẾ BIẾN CHÍNH 15 2.4.1 Chần 15 2.4.2 Nâng nhiệt (bài khí) 15 2.4.3 Thanh trùng 15 CHƢƠNG PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 3.1 PHƢƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 20 3.1.1 Thời gian, địa điểm 20 3.1.2 Nguyên liệu 20 3.1.3 Thiết bị dụng cụ 20 3.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 3.2.1 Phƣơng pháp lấy mẫu 20 3.2.2 Phƣơng pháp thí nghiệm 20 3.2.3 Phƣơng pháp phân tích 22 3.3 BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 22 3.3.1 Thí nghiệm Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ enzyme pectinase, thời gian, pH nhiệt độ thủy phân đến hiệu suất trích ly dịch độ dịch lọc 22 3.3.2 Thí nghiệm Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ enzyme hemicellulase thời gian thủy phân đến hiệu suất trích ly dịch độ dịch lọc 23 Ngành Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp Sinh học Ứng dụng iii Luận văn tốt nghiệp Đại học K35 2012 Trường Đại học Cần Thơ 3.3.3 Thí nghiệm Khảo sát ảnh hƣởng tỷ lệ phối trộn hemicellulase pectinase, thời gian, pH, nhiệt độ xử lý đến hiệu suất trích ly dịch độ dịch lọc………………………………………………………………………………….24 3.3.4 Thí nghiệm Khảo sát ảnh hƣởng trình trùng đến chất lƣợng thời gian bảo quản sản phẩm 25 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27 4.1 ẢNH HƢỞNG CỦA NỒNG ĐỘ ENZYME PECTINASE, THỜI GIAN, NHIỆT ĐỘ VÀ pH THỦY PHÂN ĐẾN HIỆU SUẤT TRÍCH LY DỊCH QUẢ VÀ ĐỘ TRONG CỦA DUNG DỊCH SAU LỌC 27 4.1.1 Ảnh hƣởng nồng độ enzyme pectinase thời gian thủy phân đến hiệu suất trích ly dịch độ dịch lọc 27 4.1.2 Ảnh hƣởng nhiệt độ pH enzyme pectinase đến hiệu suất trích ly dịch (%) độ dung dịch sau lọc (%) 29 4.2 ẢNH HƢỞNG CỦA NỒNG ĐỘ ENZYME HEMICELLULASE VÀ THỜI GIAN THỦY PHÂN ĐẾN HIỆU SUẤT TRÍCH LY VÀ ĐỘ TRONG CỦA DUNG DỊCH SAU LỌC 31 4.3 ẢNH HƢỞNG CỦA TỶ LỆ PHỐI TRỘN ENZYME HEMICELLULASE VÀ PECTINASE, THỜI GIAN, NHIỆT ĐỘ VÀ pH XỬ LÝ ĐẾN HIỆU SUẤT TRÍCH LY VÀ ĐỘ TRONG CỦA DUNG DỊCH SAU LỌC 33 4.3.1 Ảnh hƣởng tỷ lệ phối trộn hemicellulase, pectinase thời gian thủy phân đến hiệu suất thu hồi dịch độ dịch lọc 33 4.3.2 Ảnh hƣởng nhiệt độ pH đến hiệu suất trích ly dịch độ dung dịch sau lọc 35 4.4 ẢNH HƢỞNG CỦA QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG SẢN PHẨM VÀ SỰ THAY ĐỔI THÀNH PHẦN SẢN PHẨM THEO THỜI GIAN BẢO QUẢN 37 4.4.1 Các đồ thị biểu diễn biến đổi nhiệt độ tâm chế độ trùng khác nhau………… 37 4.4.2 Ảnh hƣởng trình trùng đến chất lƣợng sản phẩm 39 4.4.3 Ảnh hƣởng trình trùng đến thay đổi chất lƣợng sản phẩm (nồng độ đƣờng acid) theo thời gian bảo quản 40 4.4.4 Mật số vi sinh vật sản phẩm nƣớc chuối theo thời gian bảo quản 40 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 42 5.1 KẾT LUẬN 42 5.2 ĐỀ NGHỊ 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 PHỤ LỤC……………… viii PHỤ LỤC THỐNG KÊ ANOVA xii Ngành Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp Sinh học Ứng dụng iv Luận văn tốt nghiệp Đại học K35 2012 Trường Đại học Cần Thơ DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1 Thành phần dinh dƣỡng chuối (giá trị trung bình 100g ăn đƣợc) Bảng 2.2 Các giai đoạn chín chuối thể qua màu Bảng 2.3 Thành phần hóa học chuối theo độ chín Bảng 2.4 Tạp chất cho phép nƣớc dùng làm nƣớc uống Bảng 2.5 Tiêu chuẩn acid citric sản phẩm thực phẩm Bảng 2.6 Một số chế phẩm pectinase thƣơng mại 11 Bảng 2.7 Xử lý nhiệt đề nghị cho loại sản phẩm khác 18 Bảng 3.1 Một số phƣơng pháp phân tích 22 Bảng 4.1 Ảnh hƣởng nồng độ enzyme pectinase thời gian thủy phân đến hiệu suất trích ly dịch (%) 27 Bảng 4.2 Ảnh hƣởng nồng độ enzyme pectinase thời gian đến độ dịch lọc (%) 28 Bảng 4.3 Ảnh hƣởng nhiệt độ pH chế phẩm pectinase đến hiệu suất trích ly dịch (%) 29 Bảng 4.4 Ảnh hƣởng nhiệt độ pH enzyme pectinase đến độ dịch lọc (%) 30 Bảng 4.5 Ảnh hƣởng nồng độ enzyme hemicellulase thời gian thủy phân đến hiệu suất trích ly dịch (%) 31 Bảng 4.6 Ảnh hƣởng nồng độ enzyme hemicellulase thời gian thủy phân đến độ dịch lọc (%) 32 Bảng 4.7 Ảnh hƣởng tỷ lệ phối trộn chế phẩm enzyme thời gian thủy phân đến hiệu suất trích ly dịch (%) 33 Bảng 4.8 Ảnh hƣởng tỷ lệ phối trộn chế phẩm enzyme thời gian thủy phân đến độ dịch lọc (%) 34 Bảng 4.9 Ảnh hƣởng nhiệt độ pH đến hiệu suất trích ly dịch (%) 35 Bảng 4.10 Ảnh hƣởng nhiệt độ pH đến độ dịch lọc (%) 36 Bảng 4.11 Giá trị PU chế độ trùng 39 Bảng 4.12 Ảnh hƣởng nhiệt độ thời gian trùng đến giá trị cảm quan sản phẩm39 Bảng 4.13 Biến đổi mật số vi sinh vật sản phẩm theo thời gian bảo quản (log(x)) 41 Ngành Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp Sinh học Ứng dụng v Luận văn tốt nghiệp Đại học K35 2012 Trường Đại học Cần Thơ DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1 Cấu tạo pectin Hình 2.2 Cấu tạo hemicellulose 12 Hình 3.1 Quy trình chế biến nƣớc chuối tham khảo 21 Hình 4.1 Ảnh hƣởng nồng độ enzyme pectinase thời gian thủy phân đến hiệu suất trích ly dịch (%) 27 Hình 4.2 Ảnh hƣởng nồng độ enzyme pectinase thời gian đến độ dịch lọc (%) 28 Hình 4.3 Ảnh hƣởng nhiệt độ pH đến hiệu suất trích ly dịch (%) 29 Hình 4.4 Ảnh hƣởng nhiệt độ pH đến độ dịch lọc (%) 30 Hình 4.5 Ảnh hƣởng nồng độ enzyme hemicellulase thời gian thủy phân đến hiệu suất trích ly dịch (%) 32 Hình 4.6 Ảnh hƣởng nồng độ enzyme hemicellulase thời gian thủy phân đến độ dịch lọc (%) 32 Hình 4.7 Ảnh hƣởng tỷ lệ phối trộn thời gian đến hiệu suất trích ly dịch (%) 34 Hình 4.8 Ảnh hƣởng tỷ lệ phối trộn thời gian thủy phân đến độ dịch lọc (%) 34 Hình 4.9 Ảnh hƣởng nhiệt độ pH đến hiệu suất trích ly dịch (%) 35 Hình 4.10 Ảnh hƣởng nhiệt độ pH đến độ dịch lọc (%) 36 Hình 4.11 Sự biến đổi nhiệt độ tâm sản phẩm theo thời gian trùng 85°C 37 Hình 4.12 Sự biến đổi nhiệt độ tâm sản phẩm theo thời gian trùng 90°C 37 Hình 4.13 Sự biến đổi nhiệt độ tâm sản phẩm theo thời gian trùng 95°C 38 Hình 4.14 Ảnh hƣởng nhiệt độ thời gian trùng đến giá trị cảm quan sản phẩm 40 Hình 5.1 Sản phẩm nƣớc chuối đóng chai trùng 42 Hình 5.2 Quy trình sản xuất nƣớc chuối 43 Ngành Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp Sinh học Ứng dụng vi Luận văn tốt nghiệp Đại học K35 2012 Trường Đại học Cần Thơ TÓM LƢỢC Hoạt động sản xuất nƣớc chuối đƣợc thực sở khảo sát ảnh hƣởng yếu tố, bao gồm (i) xử lý dịch chuối chế phẩm enzyme pectinase hemicellulase nồng độ (0, 0,2, 0,4, 0,6 mg/100g pure quả) xử lý chế phẩm hemicellulase pectinase với tỷ lệ phối trộn (hemicellulase: pectinase 0:0, 20: 80, 40:60, 60:40), nhiệt độ (35-45°C), pH dịch chuối (4-5), thời gian thủy phân (0, 20, 40, 60 phút), (ii) nhiệt độ trùng (85-95°C) thời gian giữ nhiệt (5, 10, 15 phút) Kết nghiên cứu cho thấy thực trình ủ chế phẩm enzyme pectinase (Pectinex Ultra Sp-L) nhiệt độ 40°C, nồng độ 0,4 mg/100g pure quả, thời gian thủy phân 40 phút, pH 4,5 đạt kết tối ƣu hiệu suất trích ly dịch chuối (62,2%), độ cao (độ truyền quang 47,6%) so với phƣơng pháp khơng xử lý enzyme hiệu suất trích ly (13,1%), độ (độ truyền quang 2%) Quá trình ủ chế phẩm enzyme hemicellulase (Viscozym L) nhiệt độ 40°C, nồng độ 0,4mg/100g pure quả, thời gian thủy phân 40 phút, pH 4,5 đạt kết cao hiệu suất trích ly (23,9%), độ tăng (độ truyền quang 3,8%) so với phƣơng pháp khơng xử lý enzyme hiệu suất trích ly (11,4%) độ (độ truyền quang 2,1%) Quá trình ủ kết hợp enzyme pectinase chế phẩm hemicellulase với tỷ lệ phối trộn hemicellulase: Pectinase 40:60, thời gian 40 phút, giữ pH = 4,5 nhiệt độ 40°C kết đạt cao hiệu suất trích ly (62,3%) độ cao (độ truyền quang 58,5%) so với phƣơng pháp không xử lý enzyme hiệu suất trích ly (11,7%) độ (độ truyền quang 2,3%) Hoạt động trùng đƣợc thực pH 4,0, nhiệt độ 90°C với thời gian giữ nhiệt 10 phút (giá trị F 6,15 phút) đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm, cải thiện đƣợc màu sắc, trì tốt chất lƣợng giá trị cảm quan sản phẩm nƣớc chuối Ngành Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp Sinh học Ứng dụng vii Luận văn tốt nghiệp Đại học K35 2012 Trường Đại học Cần Thơ CHƢƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 TỔNG QUAN Trong năm gần với tiến khoa học kỹ thuật tạo giống trồng đa dạng, phong phú, suất cao nên thuận lợi cho việc chế biến nhiều sản phẩm từ rau quả, đáp ứng nhu cầu nƣớc xuất Tuy nhiên, cịn sản phẩm chế biến từ rau quả, chủ yếu sử dụng dạng tƣơi sống Trong q trình cơng nghiệp hố đại hố, nhu cầu sản phẩm chế biến địi hỏi ngày cao, ngƣời tiêu dùng quan tâm nhiều chất lƣợng giá trị dinh dƣỡng sản phẩm thực phẩm, nhu cầu giải khát ngày tăng Từ nhu cầu chất lƣợng giá trị dinh dƣỡng, nƣớc dần thay loại nƣớc giải khát pha chế chất hoá học Trong trái chuối có chứa hàm lƣợng lớn dinh dƣỡng carbohydrat (22,84%), protid (1,2%), lipid (0,33%), nƣớc (74,91%)… (USDA National Nutrient Database for Standard Reference) thuận lợi cho việc sản xuất nƣớc giải khát cần thiết cho nhu cầu ngày thể Để làm phong phú mặt hàng nƣớc sử dụng nguồn nguyên liệu rau có quanh năm tạo sản phẩm nƣớc uống giàu vitamin, hƣơng vị thơm ngon, đáp ứng nhu cầu ngày cao ngƣời tiêu dùng Tuy nhiên, sản phẩm chế biến trạng thái không ổn định, thời gian tồn trữ xuất lớp cặn lắng dƣới đáy chai, làm giảm chất lƣợng sản phẩm Vì vậy, để cải thiện chất lƣợng nhằm ổn định trạng thái sản phẩm, việc nghiên cứu sử dụng chế phẩm pectinase hemicellulase chế biến nƣớc chuối đóng chai trùng đƣợc thực 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Xác định điều kiện xử lý nguyên liệu chế độ xử lý nhiệt thích hợp cho q trình sản xuất nƣớc chuối có hiệu suất trích ly, độ cao đạt chất lƣợng, đảm bảo an toàn cho sản phẩm sử dụng Ngành Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp Sinh học ứng dụng Trang Luận văn tốt nghiệp Đại học K35 2012 Trường Đại học Cần Thơ CHƢƠNG LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 NGUYÊN LIỆU 2.1.1 Tổng quan chuối Chuối (Musa sinensis hay Musa paradisiaca) loại ăn trái vùng nhiệt đới đƣợc trồng nhiều Ấn Độ, phía Nam Trung Quốc, Mã Lai, nƣớc thuộc Đông Phi, Tây Phi, Châu Mỹ… Trái chuối lƣơng thực quan trọng nhiều quốc gia giới, hàng năm sản lƣợng bình quân đến 42 triệu Cây chuối loại dễ tính, phù hợp với nhiều loại đất, khí hậu nhiều châu lục Ở Việt Nam, chuối đƣợc trồng khắp nơi, có nhiều giống khác Diện tích trồng chuối 83157 ha, suất 15,25 tấn/ha, sản lƣợng 1208 nghìn tấn, chuối đƣợc trồng nhiều đồng Bắc (đồng sông Hồng, sông Thái Bình) ; Nam Bộ (Đồng Nai, Sơng Bé, đồng sông Cửu Long) Trong năm tới, sản lƣợng đến 1,7 triệu (Huỳnh Thị Dung Nguyễn Thị Kim Thoa, 2003) Chuối có nhiều giống nhƣng chủ yếu có giống chính: - Chuối tiêu (chuối già): đƣợc trồng phổ biến nhất, chất lƣợng tốt - Chuối tây (chuối sứ, chuối xiêm): giống chuối nhập vào lâu, chất lƣợng tốt vào mùa nóng - Chuối bom: nhập vào sau năm 1960, trồng tập trung Đồng Nai, nhỏ, vị chua loại (Quách Đỉnh ctv, 1996) Thành phần hóa học chuối chứa 70-80% nƣớc, 20-30% chất khơ chủ yếu đƣờng Trong đó, đƣờng khử chiếm 55% lƣợng đƣờng tổng số Acid chuối khoảng 0,2% chủ yếu acid malic acid oxalic Vì chuối có độ chua dịu Hàm lƣợng protein thấp (1,0 – 1,8%) gồm 17 loại acid amin, chủ yếu histidine Chuối chứa vitamin carotene, vitamin B1, vitamin C, acid pantoteic, acid folic, inositol nhƣng hàm lƣợng cân đối Ngồi chuối cịn có muối khống, pectin, hợp chất polyphenol (Nguyễn Thị Bích Thủy et al, 2007) Chuối xanh giàu tinh bột chất tạo carbohydrate Chuối chín chuyển sang đƣờng, tồn thể hòa tan chất béo Quả chuối xanh chứa 10% tinh bột Khi chín, chuối có tỷ lệ chất đƣợc thể bảng 2.1 Ngành Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp Sinh học ứng dụng Trang Luận văn tốt nghiệp Đại học K35 2012 Trường Đại học Cần Thơ Bảng 2.1 Thành phần dinh dƣỡng chuối (giá trị trung bình 100g ăn đƣợc) Thành phần Đơn vị Hàm lƣợng Nƣớc g 74,91 Protein g 1,09 Lipid g 0,33 Carbohydrate g 22,84 Tro g 0,82 Sucrose g 2,39 Glucose g 4,98 Fructose g 4,85 Calcium mg Sắt mg 0,26 Phosphorus mg 22 Potassium mg 358 Riboflavin mg 0,073 Vitamin C mg 8,7 (Nguồn: USDA National Nutrient Database for Standard Reference) Ở đa số quả, dấu hiệu chín biến đổi màu sắc lƣợng chlorophyll giảm xuống lƣợng carotenoid nhƣ antocian flavonoid tăng lên (Nguyễn Xuân Hân Dƣơng Thị Vân Đoan, 1978) Các giai đoạn chín chuối đƣợc thể qua màu sắc cho bảng 2.2 Bảng 2.2 Các giai đoạn chín chuối thể qua màu Giai đoạn chín Màu vỏ Xanh Xanh bắt đầu xuất màu vàng Xanh ửng vàng Vàng nhiều xanh Vàng nhƣng xanh đầu Vàng hoàn toàn Vàng với vài vết nâu Vàng với vết nâu lan rộng (P.Tanada- Palmu ctv, 1999) Ngành Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp Sinh học ứng dụng Trang ... phẩm pectinase thương mại  Đặc điểm Trong chế phẩm pectinase, ngồi enzyme pectinase chủ yếu cịn có enzyme hemicellulase, cellulase, protease Các enzyme có mặt chế phẩm pectinase phụ thuộc vào vai... dịch chuối chế phẩm enzyme pectinase hemicellulase nồng độ (0, 0,2, 0,4, 0,6 mg/100g pure quả) xử lý chế phẩm hemicellulase pectinase với tỷ lệ phối trộn (hemicellulase: pectinase 0:0, 20: 80, 40:60,... ĐẾN HIỆU SU? ??T TRÍCH LY VÀ ĐỘ TRONG CỦA DUNG DỊCH SAU LỌC 31 4.3 ẢNH HƢỞNG CỦA TỶ LỆ PHỐI TRỘN ENZYME HEMICELLULASE VÀ PECTINASE, THỜI GIAN, NHIỆT ĐỘ VÀ pH XỬ LÝ ĐẾN HIỆU SU? ??T TRÍCH