Ứng dụng enzyme Pectinase và Cellulase trong sản xuất cà phê theo phương pháp ướt_

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÀ PHÊ Khái niệm Cây cà phê chi thực vật thuộc họ Thiến Thảo (Rubiaceae) Là loại lâu năm Thân cà phê Vối Hạt cà phê Hạt cà phê rang GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÀ PHÊ Phân loại Theo mặt kinh tế cà phê Việt Nam có nhóm phổ biến:  Cà phê Arabica – cà phê chè: • Là loại cà phê có hạt dài,chiếm tới 2/3 lượng cà phê giới • Quả Arabica thu hoạch, lên men (ngâm nước cho nở…) rửa sấy Arabica có caffeine nhiều hương thơm (aroma) • Arabica có vị chua xen lẫn với vị đắng nhẹ, màu nước nâu nhạt GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÀ PHÊ  Cà phê Robusta – Cà phê vối • Hạt nhỏ, sấy trực tiếp, vị đắng chiếm chủ yếu Có mặt nhiều nước ( Ở Việt Nam loại chiếm 90% ) • Hạt cà phê Robusta hình bàn cầu trịn thường hạt trái, có mùi thơm dịu, vị đắng gắt, nước có màu nâu sánh, khơng chua, hàm lượng cafein vừa đủ GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÀ PHÊ  Cà phê Lyberica/ Cherry – Cà phê mít Hạt cà phê vàng, sáng bóng Khi pha tạo mùi thơm thoang thoảng, đặc biệt vị chua Cherry Đây loại cà phê có khả chống chịu sâu bệnh tốt suất cao Ngoài cịn có loại khác: Moka, Culi, Robusta – Arabica,Robusta – Cherry, GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÀ PHÊ Cấu tạo Quả cà phê gồm: Lớp vỏ quả, thịt quả, lớp nhầy, lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa nhân Có thể chia làm hai phần bao gồm: • Phần vỏ: Vỏ quả, Thịt • Phần hạt: Lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa nhân GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÀ PHÊ Thành phần hóa học nhân Thành phần Hàm lượng (%) Nước 8-12 Đường 10 Caffeine 1,1-4,5 Lipid 12 Chlorogenic acid 6,88 Protein 12 Ash 4,1 Hàm lượng Caffeine: • Arabica 1,1-1,7% • Robusta 1,8-4% GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÀ PHÊ Vai trị sức khỏe • Giúp tỉnh táo (kích thích tim hệ thần kinh) • Lợi tiểu, chống dị ứng, chữa đau nửa đầu • Tạo điều kiện sử dụng acid béo, chống mệt mỏi • Giảm nguy mắc bệnh hen xuyễn (kích thích caffeine) chữa dị ứng • Giúp giảm đau (Caffeien) • Có lợi cho tiêu hóa (kích thích tiết nước bọt acid dày) • Tăng sức mạnh bắp • Giảm bệnh tiểu đường, xơ gan • Chứa nhiều chất chống oxy hóa, giúp giảm cân GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÀ PHÊ  Khuyến cáo: • Thời điểm liều lượng: 1-2 ly ngày (lượng caffeine 150-250 mg) • Chọn cà phê sạch, khơng bị xử lý hóa chất, tốt nên rang xay nhà • Nạp đủ nước trước uống để đánh thức giác quan vào buổi sáng • Kết hợp với sữa, kem, đường, Để nâng lượng calo cho thể, tách cà phê chứa 5-8 calo QUY TRÌNH CHẾ BIẾN CÀ PHÊ THEO PHƢƠNG PHÁP ƢỚT Cà phê tươi Phân loại Làm Loại bỏ vỏ Loại bỏ lớp vỏ nhầy Rửa cà phê Làm khô sấy Bảo quản Phân loại Làm • Dựa vào khác kích thước nguyên liệu tạp chất • Dựa vào khác sức chịu gió nguyên liệu tạp chất • Dựa vào khác hình dáng, trạng thái bề mặt, trọng lượng riêng ENZYME CELLULASE Cơ chế hoạt động • • • Thủy phân liên kết 𝛽-1,4-glucosid vị trí ngẫu nhiên chuỗi cellulose, chuỗi cellodextrin dẫn xuất cellulose Carboxyl Methyl Cellulose (CMC) Hydroxyethyl Cellulose (HEC) Chúng tham gia tác động mạnh đến cellulose vơ định hình, tác động yếu đến cellulose kết tinh Thủy phân đặc hiệu liên kết 𝛽 -1,4-glucoside đầu không khử chuỗi cellulose cellodextrin để giải phóng cellobiose (cấu trúc gồm phân tử D-glucose nối với liên kết 𝛽-1,4glucoside) ENZYME CELLULASE  Cơ chế hoạt động Cellulase ENZYME CELLULASE Hệ vi sinh vật tổng hợp Cellulase • Nấm sợi Chủ yếu nấm mốc nấm thể, đa số có khả sinh tổng hợp hai nhiều exocellulase, vài endocellulase 𝛽-glucosidase Các enzyme enzyme ngoại bào( nấm tiết từ môi trường nuôi cấy) VD: Aspergillus fumigates, Aspergillus flavus, Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Aspergillus sydovii, Aspergillus terrus Trichoderma koningi, Trichoderma lignorum, Trichoderma roseum, Trichoderma reesei ENZYME CELLULASE Hệ vi sinh vật tổng hợp Cellilase • Xạ khuẩn - Actinomyces spp,… - Chiếm ưu loại xạ khuẩn chịu nhiệt Thermonospora cruvata phân lập từ phân rác ủ • Vi khuẩn - Hệ vi sinh vật dày động vật ăn cỏ, ví dụ: Cillobacterium cellulosolvens, Ruminococcus albus, Ruminobacter parum, Celluvibrio gilvus, Acetobacter xylinum,… Trong đó, Trichoderma reesei biết đến vi sinh vật sản xuất cellulase tốt Một số chủng đột biến Trichoderma reesei sản xuất 160-250 UI/g cellulose ENZYME CELLULASE Giống VSV Lên men Phục hồi sơ cấp Làm Phối trộn Nghiền thành bột Sản phẩm ENZYME CELLULASE Ứng dụng • Trong cơng nghiệp thực phẩm: cellulase sử dụng để sản xuất glucose, mật đường từ nguyên liệu chứa nhiều cellulase rơm, gỗ vụn, mạt cưa… • Trong công nghiệp sản xuất ethanol từ phế liệu có chứa cellulase • Trong chăn ni động vật ăn cỏ: việc bổ sung cellulase vào thức ăn sẽ tăng cường tiêu hóa hấp thụ thức ăn • Trong sản xuất dược liệu có nguồn gốc thực vật: cellulase phá vỡ thành tế bào thực vật giúp cho việc trích ly dễ dàng ỨNG DỤNG ENZYME PECTINASE VÀ CELLULASE TRONG VIỆC TÁCH LỚP VỎ NHỚT Mục đích • Cà phê sau tách lớp vỏ tươi lớp nhớt cịn bám xung quanh vỏ thóc • Lớp nhớt không tan nước, thành phần chủ yếu lớp nhớt pectin chiếm khoảng – % theo trọng lượng nguyên liệu tươi, dính chặt vào vỏ trấu làm trở ngại cho việc phơi sấy khơ bảo quản cà phê • Trong lớp nhớt chứa lượng đường lớn môi trường thuận lợi cho phát triển loại nấm, vi khuẩn,… đặc biệt loại nấm mốc vi sinh vật có hại gây trạng thái lên men • Một số nghiên cứu cho ngâm ủ làm cho men hoạt động tăng hương vị cà phê sau q trình biến tính hố học Ngâm ủ khơng có ảnh hưởng đến hương vị chất lượng cà phê ỨNG DỤNG ENZYME PECTINASE VÀ CELLULASE TRONG VIỆC TÁCH LỚP VỎ NHỚT Yêu cầu • Tránh dập vỡ vỏ trấu (6%) • Màu cà phê sau tách lớp vỏ nhớt giữ màu tự nhiên • Chất lượng cà phê đảm bảo không bị biến đổi xấu ỨNG DỤNG ENZYME PECTINASE VÀ CELLULASE TRONG VIỆC TÁCH LỚP VỎ NHỚT Phƣơng pháp sinh hóa – Lên men  Cơ sở phƣơng pháp • Sử dụng enzyme Pectinase Cellulase có sẵn lớp vỏ nhớt để phân cắt tế bào liên kết với pectin cellulose • Cà phê, sau xát bỏ vỏ xanh, đưa vào bể ủ, cho nước ngập nhân cà phê (cà phê thóc), trộn kỹ enzyme với cà phê bể ủ, sau rửa mang phơi Liều lượng enzyme sử dụng tùy thuộc vào thời gian cần xử lý số lượng cà phê ỨNG DỤNG ENZYME PECTINASE VÀ CELLULASE TRONG VIỆC TÁCH LỚP VỎ NHỚT  Phƣơng pháp thực • Lên men khơ (Len men hiếu khí) • Cà phê sau tách lớp vỏ tươi đưa đến bể lên men (3-6 m2), phần cà phê chiếm 4/5 thể tích bể • Tháo nước bể phủ kín bề mặt • Đảo trộn sau 5-6h ủ, nhiệt độ khối ủ khống chế khoảng 35-42oC • Thời gian lên men khoảng 12-15h, với cà phê xanh lâu • Tiến hành kiểm tra cách xát mạnh, đem rửa đạt ỨNG DỤNG ENZYME PECTINASE VÀ CELLULASE TRONG VIỆC TÁCH LỚP VỎ NHỚT  Phƣơng pháp thực • Lên men ướt (Lên men yếm khí) • Tiến hành tương tự lên men khơ, nhiên khơng tháo nước phủ kín • Thời gian lên men dài lên men khô, khoảng 15-18h ỨNG DỤNG ENZYME PECTINASE VÀ CELLULASE TRONG VIỆC TÁCH LỚP VỎ NHỚT ỨNG DỤNG ENZYME PECTINASE VÀ CELLULASE TRONG VIỆC TÁCH LỚP VỎ NHỚT  Ƣu – Nhƣợc điểm phƣơng pháp Lên men khô Lên men ướt Ưu điểm Lên men nhanh Lên men Hạt không bị đen q trình oxy hóa Nhược điểm Lên men khơng Hạt bị đen q trình oxy hóa Lên men chậm ỨNG DỤNG ENZYME PECTINASE VÀ CELLULASE TRONG VIỆC TÁCH LỚP VỎ NHỚT  Các yếu tố ảnh hƣởng đến q trình lên men • Nguyên liệu: xanh chứa nhiều protopectin, cellulose gây khó khăn kéo dài thời gian lên men Quả chín gây tượng hạt trắng • Khối lượng khối ủ: ảnh hưởng đến tích tụ nhiệt • Nhiệt độ khối ủ: liên quan đến hoạt động enzyme • Thành phần nước: ảnh hưởng lớn đến chất lượng cà phê nhân (Dùng nước sạch, không chứa vi sinh vật gây hại, pH thích hợp 6,9-7,2, hạn chế kim loại nặng nước đặc biệt Fe làm hạt biến đen nâu • Thời gian lên men: phải phù hợp với yếu tố KẾT LUẬN Loại bỏ lớp nhớt công đoạn quan trọng chế biến cà phê để tránh cà phê nhân khỏi bị nấm mốc Kết nghiên cứu Viện KHKT-NLN Tây Nguyên cho thấy sử dụng chế phẩm enzyme công nghệ chế biến cà phê đảm bảo an tồn thực phẩm, mà cịn mang lại hiệu kinh tế cao nhiều lần so với áp dụng hai phương pháp truyền thống ủ lên men đánh nhớt học cho cà phê nhân Vì tương lai ngành công nghiệp chế biến cà phê nói riêng ngành cơng nghiệp chế biến nói chung nên ứng dụng phổ biến chế phẩm enzyme việc cải thiện nâng cao chất lượng sản phẩm ... phê thóc), trộn kỹ enzyme với cà phê bể ủ, sau rửa mang phơi Liều lượng enzyme sử dụng tùy thuộc vào thời gian cần xử lý số lượng cà phê ỨNG DỤNG ENZYME PECTINASE VÀ CELLULASE TRONG VIỆC TÁCH LỚP... khô, khoảng 15-18h ỨNG DỤNG ENZYME PECTINASE VÀ CELLULASE TRONG VIỆC TÁCH LỚP VỎ NHỚT ỨNG DỤNG ENZYME PECTINASE VÀ CELLULASE TRONG VIỆC TÁCH LỚP VỎ NHỚT  Ƣu – Nhƣợc điểm phƣơng pháp Lên men khô...GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÀ PHÊ Phân loại Theo mặt kinh tế cà phê Việt Nam có nhóm phổ biến:  Cà phê Arabica – cà phê chè: • Là loại cà phê có hạt dài,chiếm tới 2/3 lượng cà phê giới • Quả Arabica