Nghiên cứu thu nhận nước uống từ củ đậu pachyrhizuz erosus

LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Kỹ thuật Hóa học, quý thầy cô Bộ môn Công nghệ Thực phẩm giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt năm học vừa qua, đặc biệt thời gian làm luận văn tốt nghiệp Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Lê Văn Việt Mẫn dạy hướng dẫn em suốt trình học tập Tôi xin cảm ơn anh Nghiên cứu sinh, em lớp HC02TP, HC03TP, HC04TP làm việc phòng thí nghiệm Công nghệ Thực phẩm động viên, giúp đỡ suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè khuyến khích giúp đỡ em suốt thời gian qua Tp.HCM, thaùng 08/2008 ABSTRACT Jicama or Yam bean (Pachyrhizus Erosus) tuber is a popular tropical legume in Viet Nam It contains most essential amino acids, vitamins and minerals However, until present, commercial foods from Jicama have not been appeared in our country Enzymatic treatment of raw material is a well-known technique for increasing the extraction yield in fruits and vegetables The aim of this work is to investigate effects of treatment of different commercial enzymes on the extraction yield, and total sugar in the jicama juice processing The highest extraction yield is 92,7% when Jicama pulps are treated with the mixture of Pectinex, Celluclast and then Termamyl Then the pasteurizations of Jicama juice is examined The conditions are as follows: temperature at 85oC and time 10 minutes Jicama juice could be a potential product in fruit and vegetable industry TÓM TẮT LUẬN VĂN Củ đậu (Pachyrhizus erosus) sản phẩm nông nghiệp phổ biến trồng nhiều tỉnh thành khắp nước Củ đậu xem nguồn thực phẩm cung cấp glucid, vitamin muối khoáng Hiện nay, người dân sử dụng củ đậu chủ yếu để ăn tươi hay để chế biến xào nấu ăn gia đình, chưa có sản phẩm công nghiệp từ củ đậu Vì vậy, thực đề tài “ Nghiên cứu thu nhận nước uống từ củ đậu Pachyrhizus erosus” trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Với mục đích sử dụng củ đậu nguồn nguyên liệu công nghệ thực phẩm Nội dung nghiên cứu bao gồm bước sau: • Tổng quan tài liệu củ đậu loại enzyme sử dụng trình xử lí nguyên liệu để tăng hiệu suất trích li dịch ép • Nghiên cứu thực nghiệm: Chọn chế phẩm enzyme cần sử dụng để trình trích li dịch ép củ đậu đạt hiệu cao Hiệu trích li đạt 92,7%, hàm lượng đường tổng 95,79g/l, đường khử 57,38g/l sử dụng tổ hợp chế phẩm enzyme Pectinex, Celluclast Termamyl trình xử lí thu dịch ép củ đậu Xác định chế độ trùng sản phẩm, lưu mẫu điều kiện gia tốc đánh giá hiệu trùng phương pháp đếm khuẩn lạc Với chế độ trùng nhiệt độ 850C 10 phút, sản phẩm sau 21 ngày ủ gia tốc đảm bảo yêu cầu vi sinh theo tiêu chuẩn Việt Nam đặt Qua thí nghiệm, xác định thông số công nghệ trình: xử lí nguyên liệu trùng sản phẩm qui trình sản xuất nước uống từ củ đậu Từ đó, rút số kiến nghị để đề tài hoàn thiện lần nghiên cứu sau i MỤC LỤC Mục lục i Danh mục bảng v Danh mục hình vii Mở đầu .1 Chương 1: Tổng quan .2 1.1 Giới thiệu chung củ đậu .2 1.1.1 Hình dạng 1.1.2 Thành phần hóa học 1.1.3 Baûo quaûn 1.1.4 Tình hình trồng trọt 1.1.5 Các hướng nghiên cứu sử dụng củ đậu 1.1.5.1 Tình hình sử dụng hieän 1.1.5.2 Hướng nghiên cứu .5 1.2 Các loại enzyme sử dụng trình trích li dịch 1.2.1 Enzyme pectinase .8 1.2.1.1 Enzyme pectinase .8 1.2.1.2 Cơ chất 10 1.2.2 Enzyme cellulase 11 1.2.2.1 Enzyme cellulase 11 1.2.2.2 Cô chaát 12 1.2.3 Enzyme xylanase 12 1.2.3.1 Enzyme xylanase 12 1.2.3.2 Cơ chất 14 1.2.4 Enzyme amylase .14 1.2.4.1 Enzyme amylase 14 1.2.4.2 Cơ chất 16 1.3 Phương pháp sản xuất nước 17 1.3.1 Quá trình xử lí thu dịch 18 1.3.1.1 Ứng dụng chế phẩm enzyme pectinase 19 1.3.1.2 Ứng dụng chế phẩm enzyme cellulase .21 1.3.1.3 Ứng dụng kết hợp chế phẩm enzyme pectinase cellulase xử lí dịch .22 1.3.2 Quá trình trùng 24 ii 1.3.2.1 Các giai đoạn trình truøng 24 1.3.2.2 Các phương pháp trùng .24 1.3.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu trình trùng .25 Chương 2: Nguyên liệu phương pháp nghiên cứu .27 2.1 Nguyên liệu 27 2.1.1 Củ đậu .27 2.1.2 Enzyme 27 2.1.2.1 Termamyl 120L 27 2.1.2.2 AMG 300L 27 2.1.2.3 Pectinex Ultra SP-L 27 2.1.2.4 Celluclast 1.5L 28 2.1.2.5 Viscozyme 28 2.1.3 Hóa chất phân tích 28 2.2 Sơ đồ nghiên cứu .29 2.3 Nội dung nghiên cứu 29 2.3.1 Mục tiêu nghiên cứu 29 2.3.2 Sơ đồ qui trình khảo sát 30 2.4 Caùc thí nghiệm 30 2.4.1 Xử lí dịch củ đậu xay chế phẩm enzyme 31 2.4.1.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme đến hiệu trích li 31 2.4.1.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng thời gian xử lí đến hiệu trích li 32 2.4.1.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng tổ hợp chế phẩm enzyme đến hiệu trích li 32 2.4.1.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng tổ hợp chế phẩm enzyme .33 2.4.2 Khảo sát chế độ trùng nước uống 34 2.4.2.1 Thí nghiệm 5: Khảo sát nhiệt độ trùng sản phẩm 34 2.4.2.2 Thí nghiệm 6: Khảo sát thời gian trùng sản phẩm 34 2.5 Phương pháp phân tích .35 2.5.1 Xaùc định độ ẩm 35 2.5.2 Xác định hàm lượng đường khử .35 2.5.3 Xác định hàm lượng đường toång 35 2.5.4 Xác định hàm lượng chất khô 35 2.5.5 Xác định hàm lượng cellulose nguyên liệu 36 2.5.6 Xác định hàm lượng tinh bột nguyên liệu 36 iii 2.5.7 Xác định hàm lượng pectin nguyên liệu 36 2.5.8 Xác định hàm lượng tro nguyên liệu 36 2.5.9 Xaùc định thể tích dịch lọc 36 2.5.10 Xác định pH 36 2.5.11 Phương pháp xác định tổng số vi khuẩn hiếu khí 36 2.6 Công thức tính toán 36 2.7 Phân tích thống kê .37 Chương 3: Kết bàn luận .38 3.1 Thành phần hoá học củ đậu .38 3.2 Nghieân cứu trình xử lí dịch củ đậu sau xay với loại chế phẩm enzyme riêng lẻ .38 3.2.1 nh hưởng chế phẩm enzyme Pectinex đến trình trích li 38 3.2.1.1 nh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme Pectinex đến hiệu suất trích li .39 3.2.1.2 nh hưởng thời gian xử lí nguyên liệu chế phẩm enzyme Pectinex đến hiệu suất trích li 42 3.2.2 nh hưởng chế phẩm enzyme Celluclast đến trình trích li .45 3.2.2.1 nh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme Celluclast đến hiệu suất trích li .45 3.2.2.2 nh hưởng thời gian xử lí nguyên liệu chế phẩm enzyme Celluclast đến hiệu suất trích li .48 3.2.3 nh hưởng chế phẩm enzyme Viscozyme đến trình trích li .50 3.2.3.1 nh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme Viscozyme đến hiệu suất trích li .59 3.2.3.2 nh hưởng thời gian xử lí nguyên liệu chế phẩm enzyme Viscozyme đến hiệu suất trích li .53 3.2.4 nh hưởng chế phẩm enzyme Termamyl đến trình trích li 55 3.2.4.1 nh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme Termamyl đến hiệu suất trích li .56 3.2.4.2 nh hưởng thời gian xử lí nguyên liệu chế phẩm enzyme Termamyl đến hiệu suất trích li .58 3.2.5 nh hưởng chế phẩm enzyme AMG đến trình trích li 60 3.2.5.1 nh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme AMG đến hiệu suất trích li .60 iv 3.2.5.2 nh hưởng thời gian xử lí nguyên liệu chế phẩm enzyme AMG đến hiệu suất trích li .63 3.3 Tóm tắt kết khảo sát xử lí dịch ép củ đậu với loại chế phẩm enzyme riêng lẻ 65 3.4 Nghiên cứu trình xử lí dịch củ đậu sau xay với tổ hợp loại chế phẩm enzyme .67 3.5 Nghiên cứu trình xử lí dịch củ đậu sau xay với tổ hợp loại chế phẩm enzyme .69 3.6 Khảo sát chế độ trùng sản phẩm 70 3.6.1 Thí nghiệm chọn nhiệt độ trùng .71 3.6.2 Thí nghiệm chọn thời gian trùng 72 3.6.3 Khảo sát thay đổi thông số hóa lý sản phẩm trước sau truøng 73 Chương 4: Kết luận kiến nghị 75 4.1 Kết luận 75 4.2 Kieán nghò 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần hóa học rễ củ đậu sau tước bóc vỏ Bảng 1.2: Thành phần đường hòa tan củ đậu .3 Bảng 1.3: Thành phần thành tế bào củ đậu Bảng 1.4: Các loại enzyme có củ đậu Bảng 1.5: Thành phần hóa học nước ép trước sau qua màng membrane UF Bảng 1.6: Biến đổi tiêu sau trình xử lí .20 Bảng 2.7: Các thông số nhiệt độ pH tối ưu enzyme Termamyl, AMG, Pectinex, Celluclast Viscozyme .28 Bảng 2.8: Nhiệt độ pH loại chế phẩm enzyme trình xử lí 31 Bảng 2.9: Hàm lượng loại chế phẩm enzyme sử dụng trình xử lí 31 Bảng 3.10: Thành phần hoá học củ đậu .38 Baûng 3.11: Aûnh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme Pectinex sử dụng đến hiệu trình xử lí .39 Baûng 3.12: nh hưởng thời gian xử lí nguyên liệu chế phẩm enzyme Pectinex đến hiệu trình trích li 42 Bảng 3.13: Biến đổi pH mẫu thí nghiệm xử lí với chế phẩm enzyme Pectinex .44 Bảng 3.14: nh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme Celluclast đến trình xử lí 46 Bảng 3.15: nh hưởng thời gian xử lí nguyên liệu chế phẩm enzyme Celluclast đến hiệu trình trích li 48 Bảng 3.16: nh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme Viscozyme đến hiệu trình xử lí .51 Bảng 3.17: nh hưởng thời gian xử lí nguyên liệu chế phẩm enzyme Viscozyme đến hiệu trình trích li 54 Baûng 3.18: Aûnh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme Termamyl đến hiệu trình xử lí .56 Baûng 3.19: nh hưởng thời gian xử lí nguyên liệu chế phẩm enzyme Termamyl đến hiệu trình trích li 59 Bảng 3.20: nh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme AMG đến hiệu trình xử li 61 Bảng 3.21: nh hưởng thời gian xử lí nguyên liệu chế phẩm enzyme AMG đến hiệu trình trích li 63 Baûng 3.22: Aûnh hưởng loại chế phẩm enzyme đến hiệu trích li 65 vi Bảng 3.23: nh hưởng việc sử dụng tổ hợp loại chế phẩm enzyme đến trình thu nhận chất hòa tan 67 Bảng 3.24: nh hưởng việc sử dụng tổ hợp loại chế phẩm enzyme đến hiệu trích li 70 Bảng 3.25: Ảnh hưởng nhiệt độ trùng đến tổng số vi khuẩn hiếu khí sản phẩm trình làm hư gia toác 72 Bảng 3.26: Ảnh hưởng thời gian trùng đến tổng số vi khuẩn hiếu khí sản phẩm trình làm hư gia tốc 73 Bảng 3.27: Các thông số hóa lý sản phẩm trước sau trùng .74 Bảng 4.28: Quá trình xử lí dịch ép củ đậu sau xay 75 Bảng 4.29: Một số tiêu dịch ép củ đậu sau trình trích li 75 vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Củ đậu Hình 1.2: Phân loại enzyme pectinase Hình 1.3: Tác động enzyme exo-cellulase vaø endo- cellulase .12 Hình 1.4: Cấu trúc xylan hoạt động hệ enzyme xylanase 13 Hình 1.5: Hệ enzyme amylase tham gia vào trình thủy phân tinh bột 14 Hình 1.6: Hoạt động enzyme amylase tham gia vào trình thủy phân tinh bột 15 Hình 1.7: Liên kết α-1,4 glucoside mạch amylose 16 Hình 1.8: Liên kết α-1,4 glucoside α-1,6 glucoside mạch amylopectin 17 Hình 1.9: Sơ đồ khái quát qui trình sản xuất nước 17 Hình 1.10: Sự giảm độ nhớt dịch ép cà rốt theo thời gian xử lí 20 Hình 1.11: nh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme cellulase đến độ nhớt dịch ép xoài 22 Hình 1.12: nh hưởng hàm lượng tổ hợp chế phẩm enzyme pectinase cellulase đến độ nhớt dịch ép xoài 23 Hình 3.13: Aûnh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme Pectinex sử dụng đến hiệu suất trích li 40 Hình 3.14: nh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme Pectinex sử dụng đến hàm lượng đường tổng đường khử dịch ép 41 Hình 3.15: nh hưởng thời gian xử lí nguyên liệu chế phẩm enzyme Pectinex đến hiệu suất trích li 43 Hình 3.16: nh hưởng thời gian xử lí nguyên liệu chế phẩm enzyme Pectinex đến hàm lượng đường tổng đường khử dịch ép 44 Hình 3.17: nh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme Celluclast đến hiệu suất trích li 46 Hình 3.18: Aûnh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme Celluclast đến hàm lượng đường tổng đường khử dịch ép .47 Hình 3.19: Aûnh hưởng thời gian xử lí nguyên liệu chế phẩm enzyme Celluclast đến hiệu suất trích li 49 Hình 3.20: nh hưởng thời gian xử lí nguyên liệu chế phẩm enzyme Celluclast đến hàm lượng đường tổng đường khử dịch ép 50 Hình 3.21: nh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme Viscozyme đến hiệu suất trích li 52 64 Hàm lượng (g/l) 55 50 45 Đường tổng 40 Đường khử 35 30 25 20 30 45 60 75 90 Thời gian (phút) Hình 3.32: nh hưởng thời gian xử lí nguyên liệu chế phẩm enzyme AMG đến hàm lượng đường tổng đường khử dịch ép Nhận xét: Từ số liệu bảng 3.21 hình 3.31, 3.32, nhận thấy tương tự chế phẩm enzyme Termamyl, thủy phân tinh bột chế phẩm AMG với hàm lượng 0,02% hiệu suất trích li, hàm lượng đường tổng đường khử tăng theo thời gian xử lí nguyên liệu với enzyme Khi tăng thời gian xử lí từ 30- 60 phút hiệu suất trích li tăng từ 47,7% đến 55,9%, tức tăng 8,2% Nếu kéo dài thêm thời gian xử lí hiệu suất trích li tăng Cụ thể, tăng thời gian xử lí từ 60 phút lên 90 phút (tăng 30 phút) hiệu suất trích li tăng 0,6% Do đó, chọn thời gian xử lí 60 phút Kết luận chung: Hàm lượng chế phẩm enzyme AMG sử dụng 0,02%, thời gian trích li 60 phút 3.3 Tóm tắt kết khảo sát xử lí dịch ép củ đậu với loại chế phẩm enzyme riêng lẻ Sau trình xử lí dịch ép củ đậu với loại chế phẩm enzyme, có kết hiệu suất trích li, hàm lượng đường tổng đường khử sau Bảng 3.22: nh hưởng loại chế phẩm enzyme đến hiệu trích li 65 Chế phẩm Đối Celluclast Viscozyme AMG Pectinex Termamyl chứng Độ Brix 6,3 a 7,2b 7,2b 7,2b 7,4c 8,5d Hiệu suất trich li (%) 44,1a 54,9b 55,1b 55,9bc 61,2d 73,9e Đường tổng (g/l) 38,24 a 47,88b 48,89b 47,78b 53,54c 63,52d Đường khử (g/l) 24,12a 29,3b 29,74b 31,57bc 32,21c 37,14d a, b, c: giá trị có chữ viết phía hàng không khác có nghóa với p