Nghiên cứu ứng dụng siêu âm để tăng hiệu quả trích ly chất chiết trong sản xuất rượu vang nho

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -o0o - LEÂ NGỌC LIỄU NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SIÊU ÂM ĐỂ TĂNG HIỆU QUẢ TRÍCH LY CHẤT CHIẾT TRONG SẢN XUẤT RƯU VANG NHO Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm đồ uống LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 08 NĂM 2009 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍNH MINH Cán hướng dẫn khoa học: Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luaän văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ………………………………… CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày tháng năm NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: … Phái: …………………… Ngày, tháng, năm sinh: Nơi sinh: Chuyên ngành: MSHV: 1- TÊN ĐỀ TÀI: 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị ): Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) KHOA QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Lê Văn Việt Mẫn, người tận tình dẫn, giúp đỡ, động viên em nhiều suốt thời gian thực luận văn Em xin gửi lời cám ơn đến Ban giám hiệu Trường đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh tất thầy cô trường, đặc biệt thầy cô môn Công nghệ thực phẩm tận tình giảng dạy, dẫn dìu dắt em suốt thời gia qua Con xin cảm ơn ba mẹ gia đình chỗ dựa vững cho con, động viên, khuyến khích tạo điều kiện cho học tập tốt Xin gửi đến người thân yêu nhất, anh chị bạn – người sát cánh tôi, giúp đỡ, động viên nhiều suốt trình học tập thực luận văn – lời cám ơn chân thành TÓM TẮT LUẬN VĂN Gần đây, việc ứng dụng siêu âm vào trình trích ly nhiều người quan tâm dùng phương pháp thay cho phương pháp truyền thống Trong nghiên cứu này, phương pháp đáp ứng bề mặt RSM (response surface methodology) dùng để tối ưu hóa hiệu trình xử lý hỗn hợp nho chà siêu âm chế phẩm enzym (Pectinex Ultra SP-L) kết hợp với siêu âm Kết cho thấy nhiệt độ 73,5oC thời gian 13,2 phút điều kiện tối ưu cho trình xử lý hỗn hợp nho chà phương pháp siêu âm; hàm lượng chế phẩm enzym Pectinex Ultra SP-L 0,053%v/v thời gian 9,8 phút điều kiện tối ưu cho trình xử lý hỗn hợp nho chà phương pháp enzym kết hợp với siêu âm So với phương pháp enzym truyền thống, phương pháp siêu âm làm tăng hiệu suất thu hồi chất chiết 3,4% rút ngắn thời gian xử lý lần; phương pháp enzym kết hợp với siêu âm làm tăng nhẹ hiệu suất thu hồi chất chiết, 2%, rút ngắn thời gian xử lý lần Xử lý enzym hỗn hợp nho chà sau xử lý siêu âm làm tăng hiệu suất thu hồi chất chiết 7,3% so với phương pháp truyền thống xử lý enzym tổng thời gian xử lý phương pháp ngắn so với phương pháp truyền thống Ngoài ra, ứng dụng siêu âm vào trình xử lý hỗn hợp nho chà làm tăng chất lượng dịch nho sóng siêu âm làm tăng hiệu trích ly đường khử, acid tổng, hợp chất phenol làm cải thiện màu sắc dịch nho i MỤC LỤC Chương 1: GIỚI THIỆU .1 Chương 2: TỔNG QUAN 2.1 NHO VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NHO 2.1.1 Phân loại nho 2.1.2 Thaønh phần hóa học 2.1.3 Tình hình trồng nho giới Việt Nam .9 2.2 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ĐỂ THU NHẬN DỊCH NHO 10 2.2.1 Qui trình xử lý 10 2.2.2 Cấu trúc vỏ thành tế bào vỏ nho 11 2.2.3 nh hưởng việc xử lý enzym đến hiệu suất thu hồi dịch nho 12 2.3 SIÊU ÂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA SIÊU ÂM TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM .13 2.3.1 Khái niệm 13 2.3.2 Bản chất sóng siêu âm môi trường 13 2.3.3 Phaân loaïi 14 2.3.4 Cơ chế tác động siêu âm đến trình công nghệ .15 2.4 TRÍCH LY BẰNG SIÊU ÂM 16 2.4.1 Cơ chế hỗ trợ trích ly siêu âm 16 2.4.2 Hiệu trích ly số hợp chất từ nguyên liệu thực vật siêu âm 18 2.4.3 nh hưởng siêu âm đến chất lượng sản phẩm trích ly 23 2.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình trích ly siêu âm 24 2.4.5 So sánh trích ly siêu âm với phương pháp trích ly đại khác 26 2.5 ẢNH HƯỞNG CỦA SIÊU ÂM ĐẾN CÁC QUÁ TRÌNH ENZYM .28 2.5.1 Một số lưu ý để làm tăng hiệu siêu âm trình xử lý enzym .28 2.5.2 Đánh giá tác động tích cực siêu âm đến trình xử lý enzym .36 Chương 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 3.1 NGUYÊN LIỆU 38 3.1.1 Nho 38 3.1.2 Pectinase 38 3.2 THIEÁT BỊ SIÊU ÂM .38 3.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 3.3.1 Mục đích nội dung nghiên cứu 38 3.3.2 Qui trình xử lý nho 39 3.3.3 Xử lý nho chà chế phẩm enzym 40 3.3.4 Xử lý nho chà siêu âm .41 3.3.5 Xử lý nho chà chế phẩm enzym kết hợp đồng thời với siêu âm .42 3.3.6 Xử lý nho chà chế phẩm enzym sau xử lý siêu âm .43 3.3.7 So sánh phương pháp xử lý 43 ii 3.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 44 3.4.1 Hiệu suất thu hồi chất chiết 44 3.4.2 Tæ lệ hàm lượng anthocyanin flavonol mẫu xử lý so với mẫu không xử lý 44 3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 44 3.5.1 Hàm lượng đường khử 44 3.5.2 Haøm lượng nitơ amin tự .45 3.5.3 Hàm lượng nitơ ammonium 45 3.5.4 Hàm lượng phenol tổng 46 3.5.5 Hàm lượng anthocyanin tổng flavonol 46 3.5.6 Cường độ màu 46 3.5.7 Haøm lượng acid tổng 46 3.5.8 Độ nhớt .46 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 47 4.1 KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ HỖN HP NHO CHÀ BẰNG CHẾ PHẨM ENZYM 47 4.1.1 nh hưởng hàm lượng chế phẩm enzym sử dụng đến hiệu xử lý hỗn hợp nho chà 47 4.1.2 nh hưởng thời gian đến hiệu xử lý hỗn hợp nho chà chế phẩm enzym 56 4.2 KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ HỖN HP NHO CHÀ BẰNG SIÊU ÂM .62 4.2.1 nh hưởng nhiệt độù đến hiệu xử lý hỗn hợp nho chà siêu âm 63 4.2.2 nh hưởng thời gian đến hiệu xử lý hỗn hợp nho chà siêu âm 70 4.2.3 Tối ưu hoá phương pháp quy hoạch thực nghiệm trình xử lý hỗn hợp nho chà siêu âm 75 4.3 KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ HỖN HP NHO CHÀ BẰNG CHẾ PHẨM ENZYM KẾT HP ĐỒNG THỜI VỚI SIÊU ÂM 78 4.3.1 nh hưởng hàm lượng chế phẩm enzym đến hiệu xử lý hỗn hợp nho chà chế phẩm enzym kết hợp đồng thời với siêu âm 79 4.3.2 nh hưởng thời gian xử lý đến hiệu xử lý hỗn hợp nho chà chế phẩm enzym kết hợp đồng thời với siêu âm 84 4.3.3 Tối ưu hoá phương pháp quy hoạch thực nghiệm trình xử lý hỗn hợp nho chà đồng thời chế phẩm enzym Pectinex SP-L kết hợp với siêu âm 90 4.4 KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ HỖN HP NHO CHÀ BẰNG CHẾ PHẨM ENZYM SAU KHI ĐÃ XỬ LÝ BẰNG SIÊU ÂM 93 4.4.1 nh hưởng hàm lượng chế phẩm enzym đến hiệu xử lý hỗn hợp nho chà chế phẩm enzym sau xử lý siêu âm .94 4.4.2 nh hưởng thời gian đến hiệu xử lý hỗn hợp nho chà chế phẩm enzym sau xử lý siêu âm 99 4.5 SO SÁNH HIỆU QUẢ CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HỖN HP NHO CHÀ 104 iii 4.5.1 4.5.2 4.5.3 4.5.4 4.5.5 4.5.6 4.5.7 Hiệu suất thu hồi chất chiết 104 Độ nhớt tương đối 106 Hàm lượng đường khử 107 Hàm lượng acid tổng 108 Hàm lượng nitơ .109 Hàm lượng hợp chất phenol 111 Cường độ màu 114 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 117 5.1 KẾT LUẬN 117 5.2 KIẾN NGHỊ 117 TÀI LIỆU THAM KHAÛO 118 PHUÏ LUÏC 129 (Các phương pháp phân tích) 129 Hàm lượng đường khử .129 1.1 Hóa chất 129 1.2 Cách tiến hành 129 Hàm lượng nitơ amin tự 130 2.1 Hoá chất 130 2.2 Cách tiến hành 130 2.3 Keát quaû 130 Hàm lượng nitơ ammonium .131 3.1 Hoá chất 131 3.2 Caùch tiến hành 131 Hàm lượng phenol tổng 132 4.1 Hóa chất 132 4.2 Caùch tiến hành 132 Hàm lượng anthocyanin tổng flavonol 132 5.1 Hóa chất 132 5.2 Cách tiến haønh 133 5.3 Kết 133 Cường độ màu 133 Haøm lượng acid tổng 134 7.1 Cách tiến hành 134 7.2 Kết 134 Độ nhớt 134 iv Danh muïc bảng Bảng 2.1: Thành phần hóa học dịch nho (Vine cộng sự, 1997) Bảng 2.2: Thành phần số acid hữu dịch nho đỏ rượu vang đỏ (Romero vaø Mufioz, 1993) Bảng 2.3: Trích ly hợp chất có hoạt tính sinh học siêu âm thực trung tâm nguyên cứu khoa học thực phẩm Autralia 19 Bảng 2.4: So sánh kết tối ưu UAE trích ly dung môi thông thường 19 Bảng 2.5: Trích ly dầu từ đậu nành rong biển với dung môi hexan, hàm lượng dầu tính theo % trọng lượng nguyên liệu 27 Baûng 2.6: So sánh hàm lượng ba loại isoflavone dịch chiết trích ly UAE ASE 28 Bảng 2.7: Giá trị Vmax vaø Km 32 Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật thiết bị siêu âm Elma®, model T 660/H 38 Bảng 4.1: Ma trận quy hoạch cấu trúc có tâm cấp hai, hai yếu tố & kết thực nghiệm 76 Bảng 4.2: nh hưởng biến độc lập đến hiệu suất thu hồi chất chiết 76 Bảng 4.3: nh hưởng biến độc lập đến hiệu suất thu hồi chất chiết 77 Bảng 4.4: Ma trận quy hoạch cấu trúc có tâm cấp hai, hai yếu tố & kết thực nghiệm 91 Bảng 4.5: nh hưởng biến độc lập đến hiệu suất thu hồi chất chiết 91 Bảng 4.6: nh hưởng biến độc lập đến hiệu suất thu hồi chất chiết 92 v Danh mục hình vẽ Hình 2.1: Nho xanh (a) nho đỏ (b, c) Hình 2.2: Một số hợp chất thuộc họ flavonoid nho Hình 2.3: Các lớp khác vỏ nho 12 Hình 2.4: Khoảng tần số sóng siêu âm 13 Hình 2.5: Hình chụp kính hiển vi điện tử thân Euonymus alatus: chưa xử lý (a), sau ngâm ethanol (b), sau trích ly siêu âm (c) (d) 17 Hình 2.6: Hình chụp kính hiển vi điện tử quét mâm xôi đỏ sau trích ly: (a) phương pháp thông thường, (b) UAE 18 Hình 2.7: Động học trích ly acid tartaric (a) acid malic (b) từ hạt nho phương pháp ngâm UAE 20 Hình 2.8: Động học trình trích ly acid tartaric (a) acid malic (b) từ trái nho phương pháp thông thường phương phaùp UAE 21 Hình 2.9: Hoạt tính invertase tác dụng sóng siêu âm Irradiation time: thời gian chiếu siêu âm, reactive activity: hoạt tính enzym 31 Hình 2.10: Mô hình Lineweaver phản ứng thủy phân sucrose invertase 31 Hình 2.11: Tốc độ ban đầu phản ứng thủy phân saccharose invertase 33 Hình 2.12: Cơ chế thủy phân sucrose invertase 33 Hình 2.13: Phân bố vận tốc lớp chất lỏng tập trung xung quanh hạt rắn (cơ chất) Layer (surface layer): lớp chất lỏng, agitation velocity (velocity) : vận tốc khuấy trộn 34 Hình 3.1: Nội dung nghiên cứu 39 Hình 3.2: Qui trình xử lý nho 40 Hình 4.1: nh hưởng hàm lượng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L đến hiệu suất thu hồi chất chiết độ nhớt tương đối mẫu dịch nho xử lý hỗn hợp nho chà phương pháp enzym 48 Hình 4.2: nh hưởng hàm lượng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L đến hàm lượng đường khử hàm lượng acid tổng dịch nho xử lý hỗn hợp nho chà phương pháp enzym 50 Hình 4.3: nh hưởng hàm lượng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L sử dụng đến hàm lượng nitơ amin nitơ ammonium dịch nho xử lý hỗn hợp nho chà phương pháp enzym 51 Hình 4.4: nh hưởng hàm lượng enzym Pectinex Ultra SP-L sử dụng đến hàm lượng hợp chất phenol dịch nho xử lý hỗn hợp nho chà phương pháp enzym 52 Hình 4.5: nh hưởng hàm lượng enzym Pectinex Ultra SP-L sử dụng đến độ trích ly anthocyanin flavonol dịch nho xử lý hỗn hợp nho chà phương pháp enzym 53 Hình 4.6: nh hưởng hàm lượng enzym Pectinex Ultra SP-L sử dụng đến cường độ màu dịch nho xử lý hỗn hợp nho chà phương pháp enzym 55 121 [38] [39] [40] [41] Entezari, H., Nazary, H., & Khodaparast, H., The direct effect of ultrasound on the extraction of date syrup and its micro-organisms, Ultrasonics Sonochemistry, 11 (2004) 379-384 Eriksson, L., Johansson, E., Kettaneh-Wold, N., Wikström, C and Wold, S., Design of Experiments - Principles and applications, Umetrics, 2000 Esteves, V I., Lima, S S F., Lima, D L D., & Duarte, A C., Using capillary electrophoresis for the determination of organic acids in Port wine, Analytica Chimica Acta, 513 (2004) 163–167 Estrella Nu´nez-Delicado, Marta Serrano-Megı´as, Antonio Jose´ Pe´rezLo´pez, Jose´ Manuel Lo´pez-Nicola´s, Characterization of polyphenol oxidase from Napoleon grape, Food Chemistry, 100 (2007) 108–114 [42] Evren Ozcan, Utrasound assisted ectration of phenolics from grape pomace, School of Natural and Applied Sciences, 2006 [43] Fang Chen, Yangzhao Sun, Guanghua Zhao, Xiaojun Liao, Xiaosong Hu, Jihong Wu, Zhengfu Wang, Optimization of ultrasound-assisted extraction of anthocyanins in red raspberries and identification of anthocyanins in extract using high-performance liquid chromatography–mass spectrometry, Ultrasonics Sonochemistry, 14 (2007) 767–778 Ficcara, R., Tommasini, D., Raneri, M L., Calabro, M R., Di Bella, C., Rustichelli, M C., et al., Study of flavonoids/bcyclodextrins inclusion complexes by NMR, FT-IR, DSC, X-ray investigation, Journal of Pharmacological and Biotechnological Analysis, 29 (2002) 1005-1014 Filiz Icier, Hasan Yildiz , Taner Baysal, Polyphenoloxidase deactivation kinetics during ohmic heating of grape juice, Journal of Food Engineering, 85 (2008) 410–417 [44] [45] [46] Frank R Millio and William M Loffredo, Qualitative testing for amino acids and protein, Chemical Education Resources, Inc., P.O.Box 357, 220 S Railroad, Palmyra, Pennsylvania, 1995 [47] Frankel, E., Waterhouse, L., & Teissedre, L., Principal phenolic phytochemicals in selected California wines and their antioxidant activity inhibiting oxidation of human low-density lipoproteins, Journal of Agriculture Food Chemistry, 43 (1995) 890−894 [48] Frankel, N., Waterhouse, L., & Kinsella, E., Inhibition of human LDL oxidation by resveratrol, Lancet, 341 (1993) 1103−1104 [49] Freitas, V., Carvalho, E., & Mateus, N., Study of carbohydrate influence on proteinetannin aggregation by nephelometry, Food Chemistry, 81 (2003) 503-509 122 [50] [51] [52] [53] [54] [55] Furuki, T., Maeda, S., Imajo, S., Hiroi, T., Amaya, T., Hirokawa, T., et al Rapid and selective extraction of phycocyanin from Spirulina platensis with ultrasonic cell disruption, Journal of Applied Phycology, 15 (2003) 319-324 Gabrielsson, J., Lindberg, N.-O and Lundstedt, T., Multivariate methods in pharmaceutical applications, J Chemometrics, 16 (2002) 141-160 Gawel, R., Red wine astringency: a review, Australian Journal of Grape and Wine Research, (1998) 74–95 Gonz´alez-Manzano, S., Escribano-Bail´on, M.T., Rivas-Gonzalo, J.C., Santos-Buelga, C., In Vino Analytica Scientia, Montpellier, 2005, 126p Gorinstein, S., Goldblum, A., Kitov, S., Deutsch, J., Loinger, C., Cohen, S., et al., The relationships between metals, polyphenols, nitrogenous substances and the treatment of the red and white wines, American Journal of Enology and Viticulture, 35 (1984) 9–15 Grabber, J H., Hatfield, R D., & Ralph, J., Diferulate crosslinks impede the enzymatic degradation of non-lignified maize walls, Journal of the Science of Food and Agriculture, 77 (1998) 193-200 [56] Hathway D.E and Seakins J W T., The Influence of Tannins on the Degradation of Pectin by Pectinase Enzymes, 1957 [57] Henschke, P A., & Jiranek, V., Yeasts-metabolism of nitrogen compounds In G Fleet (Ed.), Wine microbiology and biotechnology (pp 77–163) Chur, Switzerland: Harwood academic Publishers GmbH, 1993 Heredia, F.J., Francia-Aricha, E.M., Rivas-Gonzalo, J.C., Vicario, I.M., Santos-Buelga, C., Food Chem., 63 (1998) 491 Hernandez Orte, P., Cacho, J., & Ferreira, V., Relationship between varietal amino acid profile of grapes and wine aromatic composition Experiments with model solutions and chemometric study Journal of Agricultural and Food chemistry, 50 (2002) 2891–2899 Hoffmann, M.R., Hua, I., H€ochemer, R., Application of ultrasonic irradiation for the degradation of chemical contaminants in water, Ultrason Sonochem., (1996) S163–S172 Huihua Huang, Kin-Chor Kwok, Han-Hua Liang, Inhibitory activity and conformation changes of soybean trypsin inhibitors induced by ultrasound, Ultrasonics Sonochemistry, 15 (2008) 724–730 Jang, M., Cai, L., Udeani, O., Slowing, V., Thomas, F., Beecher, W., et al., Cancer chemopreventive activity of resveratrol, a natural product derived from grapes, Science, 275 (1997) 218−220 [58] [59] [60] [61] [62] [63] Jerkovic´, I., Mastelic´, J., Marijanovic´, Z., Klein, Jelic, M., Comparison of hydrodistillation and ultrasonic solvent extraction for the isolation of volatile compounds from two unifloral honeys of Robinia pseudoacacia L and Castanea sativa L, Ultrasonics Sonochemistry, 14 (2007) 750–756 123 [64] Jing Wang, Baoguo Sun, Yanping Cao, Yuan Tian, Xuehong Li, Optimisation of ultrasound-assisted extraction of phenolic compounds from wheat bran, Food Chemistry, 106 (2008) 804–810 [65] Jiranek, V., Langridge, P., & Henschke, P A., Amino acid and ammonium utilization by Saccharomyces cerevisiae wine yeasts from a chemically defined medium, American Journal of Enology and Viticulture, 46 (1995) 75–83 Justin R, Producing Quality Grape Juice, University of Arkanasas, Fayetteville, 1989, p 67-81 [66] [67] [68] [69] [70] Kamaljit Vilkhu, Raymond Mawson, Lloyd Simons, Darren Bates, Applications and opportunities for ultrasound assisted extraction in the food industry — A review, Innovative Food Science and Emerging Technologies, (2008) 161–169 Karaboğa, C., Körlü, A E., Duran, K., Bahtiyari, M., Use of Ultrasonic Technology in Enzymatic Pretreatment Processes of Cotton Fabrics, Fibres and Textiles in Eastern Europe, 15 (4) (2007) 63 Kemal Sarioglu, Nilay Demir, Jale Acar, Mehmet Mutlu, The use of commercial pectinase in the fruit juice industry, part 2: Determination of the kinetic behaviour of immobilized commercial pectinase, Journal of Food Engineering, 47 (2001) 271±274 Kerem, Z., Bravdo, B., Shoseyov, O., & Tugendhaft, Y., Rapid liquid chromatography-ultraviolet determination of organic acids and phenolic compounds in red wine and must Journal of Chromatography, 1052 (2004) 211–215 [71] Kourkoutasa, Y., Bekatoroua, A., Banatb, I.M., Marchantb, R., Koutinasa, A.A., Immobilization technologies and support materials suitable in alcohol beverages production: a review, Food Microbiology, (2004) 377-397 [72] Large, P J., Degradation of organic nitrogen compounds by yeasts, Yeast, (1986) 1–34 Le Bourvellec, C., Bouchet, B., & Renard, C M G C., Non-covalent interaction between procyanidins and apple cell wall material Part III: Study on model polysaccharide, Biochimica and Biophysica Acta, 1725 (2005) 1018 Lecas, M., & Brillouet, J.-M., Cell wall composition of grape berry skins Phytochemistry, 35 (1994) 1241-1243 [73] [74] [75] Lijun Wang and Curtis L Weller, Recent advances in extraction of nutraceuticals from plants, Trends in Food Science & Technology, 17 (2006) 300–312 124 [76] Luque-Rodrı´guez, J.M., Luque de Castro, M.D., Pe´rez-Juan P., Dynamic superheated liquid extraction of anthocyanins and other phenolics from red grape skins of winemaking residues, Bioresource Technology, 98 (2007) 2705–2713 [77] Manuel Pinelo, Anis Arnous and Anne S Meyer, Upgrading of grape skins: Significance of plant cell-wall structural components and extraction techniques for phenol release, Trends in Food Science & Technology, 17 (2006) 579-590 [78] Margaret A Cliff, Marjoire C King, Jimmy Schlosser, Anthocyanin, phenolic composition, colour measurement and sensory analysis of BC commercial red wines, Food Research International, 40 (2007) 92–100 [79] Maria Monagas, Carmen Go´mez-Cordove´s, Begon˜a Bartolome, Evaluation of different Saccharomyces cerevisiae strains for red winemaking Influence on the anthocyanin, pyranoanthocyanin and non-anthocyanin phenolic content and colour characteristics of wines, Food Chemistry, 104 (2007) 814–823 Markham, K R., Gould, K S., Winefield, C S., Mitchell, K A., Bloor, S J., & Boase, M R Anthocyanin vacuolar inclusions e Their nature and significance in flower colouration Phytochemistry, 55 (2000) 327-336 Matsuura, K., Hirotsune, M., Nunokawa, Y., Satoh, M., & Honda, K., Acceleration of Cell Growth and Ester Formation by Ultrasonic Wave Irradiation Journal of Fermentation and Bioengineering, 77 (1994) 36−40 Mazza, G., & Brouillard, R., The mechanism of co-pigmentation of anthocyanins in aqueous solutions Phytochemistry, 29(4) (1990) 1097–1102 Mei-Hwa Lee, Chuan-Chuan Lin, Comparison of techniques for extraction of isoflavones from the root of Radix Puerariae: Ultrasonic and pressurized solvent extractions, Food Chemistry, 105 (2007) 223–228 [80] [81] [82] [83] [84] Miller GL., Use of Dinitrosalicylic Acid reagent for determination of reducing sugars, Anal Chem., 31 (1959) 426-428 [85] Mohammad H Entezari, Masoud Mostafai, Ali Sarafraz-yazdi, A combination of ultrasound and a bio-catalyst: removal of 2-chlorophenol from aqueous solution, Ultrasonics Sonochemistry, 13 (2006) 3741 Oă zbek, B., Uă lgen, K.Oă., The stability of enzymes after sonication, Process Biochemistry 35 (2000) 1037–1043 Ortega-Regules, A., Romero-Cascales, I., Ros-Garc´ıa, J.M., L´opez-Roca, J.M., G´omez-Plaza, E., A first approach towards the relationship between grape skin cell-wall composition and anthocyanin extractability, Analytica Chimica Acta, 563 (2006) 26–32 [86] [87] 125 [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] Osawa, Y., Copigmentation of anthocyanins In P Markakis (Ed.), Anthocyanins as food colors (pp 41–65) New York: CRC Academic Press, 1982 Ovsianko, S.L., Chernyavsky, E.A., Minchenya, V.T., Adzerikho, I.E., Shkumatov, V.M., Effect of ultrasound on activation of serine protease precursors, Ultrasonics Sonochemistry, 12 (2005) 219–223 Palma, M., Barroso, C.G., Ultrasound-assisted extraction and determination of tartaric and malic acids from grapes and winemaking by-products, Analytica Chimica Acta, 458 (2002) 119–130 Paniwynk, L., Beaufoy, E., Lorimer, P., & Mason, J., The extraction of rutin from flower buds of Sophora japonica Ultrasonics Sonochemistry, (2001) 299−301 Pardo, F., Salinas, M R., Alonso, G L., Navarro, G., & Huerta, M D., Effect of diverse enzyme preparations on the extraction and evolution of phenolic compounds in red wines Food Chemistry, 67 (1999) 135-142 Parley, A., The Effect of Pre-Fermentation Enzyme Maceration on Extraction and Colour Stability in Pinot noir Wine, Lincoln University, 1997 Rajagopal, R., Srinivasan, K.V , Ultrason Sonochem., 10 (2003) 41 Raven, P H., Evert, R F., & Eichhorn, S E., Biology of plants W.H Freeman and Company Worth Publishers (pp 40-60), 1999 Renata Czechowska-Biskupa, Bozena Rokitaa, Salah Lotfyb, Piotr Ulanskia, Janusz M Rosiaka, Degradation of chitosan and starch by 360kHz ultrasound, Carbohydrate Polymers, 60 (2005) 175–184 Ribe´reau-Gayon, P., The anthocyanins of grapes and wines In P Markakis (Ed.), Anthocyanins as food colors (pp 209–244) New York: Academic Press, 1982 Riera, Y Golaùs, A Blanco, J.A Gallego, M Blasco, A Mulet, Mass transfer enhancement in supercritical fluids extractionby means of power ultrasound, Ultrasonics Sonochemistry, 11 (2004) 241–244 Rodrı´guez Montealegre, R., Romero Peces, R., Chaco´ n Vozmediano, J.L., Martı´nez Gascuen, J., Garcı´a Romero, E., Phenolic compounds in skins and seeds of ten grape Vitis vinifera varieties grown in a warm climate, Journal of Food Composition and Analysis, 19 (2006) 687–693 [100] Roig, B., Pouly, F., Gonzalez, C., Thomas, O., Alternative method for the measurement of ammonium nitrogen in wastewater, Analytica Chimica Acta, 437 (2001) 145–149 [101] Romero, E.G and Mufioz, G.S., Determination of organic acids in grape musts, winesand vinegars by high-performance liquid chromatography, Journal of Chromatography A, 655 (1993) 111-117 126 [102] Rostagno, A., Palma, M., & Barroso, C., Ultrasound-assisted extraction of soy isoflavones Journal of Chromatography A, 1012 (2003) 119−128 [103] Rowe, D., New techniques to tackle cork taint Australian & New Zealand Wine Industry Journal, 18 (2003) 24-26 [104] Rubinskiene, M., Viskelis, P., Jasutiene, I., & Bobinas, C., Impact of various factors on the composition and stability of black currant anthocyanins, Food Research International, 38 (2005) 867–871 [105] Rudolf, R., & Resurreccion, A., Elicitation of resveratrol in peanut kernels by application of abiotic stresses, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 53 (2005) 10186−10192 [106] Singleton, V.L., Essau, P., Phenolic Substances in Grapes and Wine, and their Significance Academic Press, New York, 1969 [107] Sivakumar, V., Ravi Verma, V., Rao, P.G., Swaminathan, G., Studies on the use of power ultrasound in solideliquid myrobalan extraction process, Journal of Cleaner Production, 15 (2007) 1813-1818 [108] Solorzano, L., 4500-NH3 F.Phenate Method, Standard Methods Committee, 1997 [109] Somers, T C., The phenolic nature of wine pigments, Phytochemistry, 10 (1971) 2175–2186 [110] Soyer, Y., Koca, N., Karadeniz, F., Organic acid profile of Turkish white grapes and grape juices, Journal of Food Composition and Analysis, 16 (2003) 629–636 [111] Stephen Barton, Clive Bullock, and Deborah Weir, The effects of ultrasound on the activities of some glycosidase enzymes of industrial importance, Enzyme and Microbial Technology, 18 (1996) 190-194 [112] Susana González-Manzano, Julián C Rivas-Gonzalo, Celestino SantosBuelga, Extraction of flavan-3-ols from grape seed and skin into wine using simulated maceration, Analytica Chimica Acta, 513 (2004) 283–289 [113] Susana Varandas, Maria Joana Teixeira, José C Marques, Ana Aguiar, Arminda Alves, Margarida M.S.M Bastos, Glucose and fructose levels on grape skin: interference in Lobesia botrana behaviour, Analytica Chimica Acta, 513 (2004) 351–355 [114] Suslick, K.S., Grinstaff, M.W., Protein microencapsulation of nonaqueous liquids, Journal of the American Chemical Society, 112 (1990) 7807–7809 [115] Teresa Garde-Cerda´n a,1, Margaluz Arias-Gil a,1, A Robert Marselle´sFontanet b, Carmen Ancı´n-Azpilicueta a,1, Olga Martı´n-Belloso, Effects of thermal and non-thermal processing treatments on fatty acids and free amino acids of grape juice, Food Control, 18 (2007) 473–479 127 [116] Tian, Z.M., Wan, M.X., Wang, S.P., Kang, J.Q., Effects of ultrasound and additives on the function and structure of trypsin, Ultrasonics Sonochemistry, 11 (2004) 399–404 [117] Van Loey, A., Verachtert, B., & Hendrickx, M., Effect of high electric field pulses on enzymes, Trends in Food Science and Technology, 12 (2002) 94– 102 [118] Varandas, S., Teixeira, M.J., Marques Anaaguiar, J.C., Alves, A., Bastos, M.M.S.M., Glucose and fructose levels on grape skin: interference in Lobesia botrana behaviour, Anal Chim Acta., 513 (2004) 351–355 [119] Vine, R P., Harkness, E M, Browning, T and Wagner, C., Winemaking from grape growing to marketplace, Chapman & Hall, New York, 1997, 439p [120] Wilska-Jeszka, J., & Korzuchowska, A., Anthocyanins and chlorogenic acid copigmentation—Influence on the colour of strawberry and chokeberry juices, Zeitschrift fuă r Lebensmittel-Untersuchung und-Forschung, 203(1) (1996) 38–42 [121] Xiao, Y., Wu, Q., Cai, Y., Lin, X., Ultrasound-accelerated enzymatic synthesis of sugar esters in nonaqueous solvents, Carbohydrate Research, 340 (2005) 2097–2103 [122] Xu-Ming Huang, Hui-Bai Huang, Hui-Cong Wang, Cell walls of loosening skin in post-veraison grape berries lose structural polysaccharides and calcium while accumulate structural proteins, Scientia Horticulturae, 104 (2005) 249–263 [123] Yachmenev, Val G., Eugene J Blanchard, Allan H Lambert, Use of ultrasonic energy for intensification of the bio-preparation of greige cotton, Ultrasonics 42 (2004) 87–91 [124] Yachmenev, Val; Condon, Brian; Lambert, Allan., Technical aspects of use of ultrasound for intensification of enzymatic bio-processing: new path to “Green Chemistry”, 19th international congress on acoustics, Marid, 2007 [125] Yanhui Wang, Jinchang Zhang, A novel hybrid process, enhanced by ultrasonication, for xylan extraction from corncobs and hydrolysis of xylan to xylose by xylanase, Journal of Food Engineering, 77 (2006) 140–145 [126] Yaqin Ma, Xingqian Ye, Yunbin Hao, Guoneng Xu, Guihua Xu, Donghong Liu, Ultrasound-assisted extraction of hesperidin from Penggan (Citrus reticulata) peel, Ultrasonics Sonochemistry, 15 (2008) 227–232 [127] Yaxuan Liu, Qingzhe Jin, Liang Shan, Yuanfa Liu, Wei Shen, Xingguo Wang, The effect of ultrasound on lipase-catalyzed hydrolysis of soy oil in solvent-free system, Ultrasonics Sonochemistry, 15 (2008) 402–407 [128] Yi Yang, Fan Zhang, Ultrasound-assisted extraction of rutin and quercetin from Euonymus alatus (Thunb.) Sieb, Ultrasonics Sonochemistry, 15 (2008) 308–313 128 [129] Zhang, T., Niu, X., Eckhoff, R., & Feng, H., Sonication enhanced cornstarch separation, Starch-Starke, 57 (2005) 240-245 [130] http://vi.wikipedia.org/wiki/Nho [131] www.smegtz.org.vn/index.php?option=com_docman&task=doc_download& gid=150 129 PHỤ LỤC (Các phương pháp phân tích) Hàm lượng đường khử 1.1 Hóa chất Thuốc thử 3,5-dinitrosalicylic acid − Hòa tan 1g DNS (C7H4N2O7) 1,6g NaOH khoảng 60 – 70mL nước cất Sau cho 30g Kali Natri Tartrate (C4H4O6KNa.4H2O) vào hỗn hợp khuấy cho tan hoàn toàn − Chuyển dung dịch vào bình định mức 100mL định mức đến vạch − Dung dịch sau pha bảo quản chai thủy tinh màu điều kiện lạnh (6-8oC), dùng tốt 15 ngày Dung dịch đường chuẩn − Dung dịch đường chuẩn dung dịch chứa hỗn hợp glucose fructose với tỉ lệ 1:1 (w:w), có nồng độ 2g/L 1.2 Cách tiến hành Dựng đường chuẩn − Lần lượt cho 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 1mL dung dịch chuẩn 2g/L vào ống nghiệm khác − Sau đó, thêm vào ống nghiệm 2,8; 2,6; 2,4; 2,2 2mL nước cất theo thứ tự ống nghiệm − Cho thêm vào ống nghiệm 1mL dung dịch DNS, lắc − Dùng miếng nylon bịt kín miệng ống nghiệm tiến hành đun cách thủy nhiệt độ 100oC thời gian phút − Làm nguội nhanh dung dịch, cho thêm 10mL nước cất lắc dung dịch không phân lớp − Đo độ hấp thu A bước sóng λ = 540nm − Làm mẫu trắng với 1mL nước cất để hiệu chỉnh máy so màu − Từ kết đo được, ta tiến hành xây dựng đường chuẩn C = f(A) Xác định hàm lượng đường khử mẫu thí nghiệm − Pha loãng mẫu cho nồng độ đường khử mẫu ≤ 2g/L 130 − Lấy vào ống nghiệm 1mL mẫu, 2mL nước cất 1mL dung dịch DNS, lắc Sau tiến hành tương tự − Từ đồ thị đường chuẩn ta xác định đường nồng độ đường khử có mẫu nghiên cứu Hàm lượng nitơ amin tự 2.1 Hoá chất − Dung dịch chuẩn glycine: hòa tan 0,1072g glycine định mức đến 100mL Bảo quản 4oC Trước sử dụng pha loãng dung dịch 50 lần dung dịch A − Hòa tan 10g Na2HPO4.12H2O, 6g KH2PO4, 0,5g ninhydrin 0,3g fructose nước định mức đến 100mL dung dịch B Chỉnh pH cuối 6,6 – 6,8 Dung dịch B bảo quản tối 4oC, dùng tuần − Hòa tan 1g KIO3 300mL nước cất 200mL cồn 96% v/v dung dịch C Dung dịch C bảo quản 5oC 2.2 Cách tiến hành − Pha loãng dịch nho dịch lên men 50 lần − Cho 2mL dung dịch pha loãng 1mL dung dịch B vào ống nghiệm Đun cách thủy (ở 100oC) 16 phút, làm nguội nhiệt độ 20oC bể nước 20oC thời gian 20 phút − Cho tiếp vào ống nghiệm 5mL dung dịch C, lắc đo độ hấp thu bước sóng λ = 570nm vòng 30 phút − Làm mẫu chuẩn song song với 2mL dung dịch A − Làm mẫu trắng với mL dung dịch nước cất để hiệu chỉnh máy so màu 2.3 Kết quaû N= A1 x x 100 A2 − Trong đó: • N: số mg nitơ amin có 1L dịch nho cần đo, mg/L • A1: độ hấp thu mẫu thí nghiệm (giá trị trung bình) • A2: độ hấp thu mẫu chuẩn (giá trị trung bình) 131 Hàm lượng nitơ ammonium 3.1 Hoá chất − Dung dịch phenol: trộn 11mL phenol lỏng (≥ 89%) định mức thành 100mL ethanol 95% Dung dịch dùng tuần − Sodium nitroprusside 0,5%w/v: hoà tan 0,5g sodium nitroprusside vào 100mL nước Dung dịch dùng tháng − Alkaline citrate: hòa tan 200g trisodium citrate 10g NaOH nước cất → định mức thành 1L − Sodium hypochlorite 5%: dung dịch có bán sẵn thị trường Dung dịch dùng tháng − Dung dịch oxy hóa: trộn 100mL dung dịch alkaline citrate với 25mL sodium hypochlorite Dung dịch dùng ngày − Dung dịch chuẩn N 1g/L: hòa tan 4,7143g (NH4)2HPO4 nước cất định mức thành 1L − Dung dịch chuẩn N 10mg/L: hút 10mL dung dịch chuẩn N 1g/L định mức thành 1L − Từ dung dịch chuẩn N 10mg/L pha loãng thành dung dịch chuẩn: 0,1mg/L; 0,2mg/L; 0,3mg/L; 0,4mg/L 0,5mg/L 3.2 Cách tiến hành − Cho 25mL mẫu vào erlen 50mL, thêm vào đó: • 1mL dung dịch phenol • 1mL dung dịch sodium nitroprusside • 2,5mL dung dịch oxy hóa − Bao erlen màng plastic, để nhiệt độ phòng (22 - 27oC) nơi có ánh sáng nhẹ vòng 1h Dung dịch bền màu vòng 24h − Dựng đường chuẩn: tiến hành tương tự với dung dịch chuẩn 0,1mg/L; 0,2mg/L; 0,3mg/L; 0,4mg/L 0,5mg/L − Cũng tiến hành tương tự với mẫu nước cất để hiệu chỉnh máy − Đo màu bước sóng 640nm 132 Hàm lượng phenol tổng 4.1 Hóa chất − Thuốc thử Folin-Ciocalteu: Hòa tan 10g Natri tungstate 2,5g Natri molybdate 70mL nước Thêm 5mL acid phosphoric 85% 10mL acid hydrochloric đậm đặc Cho chảy ngược dòng 10h Thêm 15g Lithi sulfate, 5mL nước giọt bromine Cho chảy ngược dòng 15 phút Làm nguội đến nhiệt độ phòng định mức lên 100mL nước − Dung dịch Natri carbonate 20% (w/v) − Dung dịch chuẩn acid gallic: xây dựng dung dịch chuẩn có nồng độ 100, 200, 300, 400, 500, 600mg/L 4.2 Cách tiến hành Xây dựng đường chuẩn − Lấy 0,5mL chuẩn cho vào bình định mức 25mL − Bổ sung thêm 10mL nước cất, 1mL thuốc thử Folin-Ciocalteu, 3mL dung dịch Na2CO3, trộn hỗn hợp, sau định mức đến 25mL − Gia nhiệt 50oC phút − Sau 30 phút, xác định độ hấp thu A bước sóng 765nm − Dựng đường chuẩn độ hấp thu A theo mg GAE/100mL Đo mẫu − Dùng 0,5mL mẫu, xác định độ hấp thụ A tương tự − Từ đồ thị đường chuẩn ta xác định hàm lượng phenol tổng có mẫu nghiên cứu Hàm lượng anthocyanin tổng flavonol 5.1 Hóa chất − Ethanol 10% − Dung dịch HCl 0,1% ethanol 95% − HCl 2% − Dung dịch chuẩn quercetin 1000mg/L ethanol 95% (chuẩn để xác định hàm lượng flavonol) − Dung dịch chuẩn malvidin-3-glucoside 1000mg/L ethanol 10% (chuẩn để xác định hàm lượng anthocyanin tổng) 133 5.2 Cách tiến hành − Pha loãng 0,5mL mẫu đến thể tích 5mL ethanol 10% − Lấy 0,25mL mẫu pha loãng, bổ sung thêm 0,25mL dung dịch HCl 0,1% ethanol 95% 4,55mL dung dịch HCl 2% − Trộn để yên 15 phút − Tiến hành tương tự với dung dịch chuẩn − Cũng tiến hành tương tự với mẫu nước cất để hiệu chỉnh máy − Xác định độ hấp thu A1 cho mẫu A01 cho chuẩn quercetin bước sóng 360nm − Xác định độ hấp thu A2 cho mẫu A02 cho chuẩn malvidin-3-glucoside bước sóng 520nm 5.3 Kết − Xác định hàm lượng flavonol: F= A1 x 1000 A01 − Trong đó: • F: hàm lượng flavonol có dịch nho, mg/L • A1: độ hấp thu mẫu thí nghiệm (giá trị trung bình) • A01: độ hấp thu mẫu chuẩn quercetin (giá trị trung bình) − Xác định hàm lượng anthocyanin tổng: A= A2 x 1000 A 02 − Trong đó: • A: hàm lượng anthocyanin tổng có dịch nho, mg/L • A2: độ hấp thu mẫu thí nghiệm (giá trị trung bình) • A02: độ hấp thu mẫu chuẩn malvidin-3-glucoside (giá trị trung bình) Cường độ màu − Độ sáng L* (brightness): độ sáng vật có màu đánh giá tương độ sáng vật khác có màu trắng (L* = 100 trắng, L* = đen) − Thông số a*: dùng để đo màu đỏ a* > 0, xanh a* < − Thông số b*: dùng để đo màu vàng b* > màu xanh da trời b* < 134 − Cường độ màu C* (chroma): C = (a*2 + b*2)1/2 ((Ancos cộng sự, 1999) − Góc màu H* (hue angle): H* = arctan(b/a) − Chỉ số màu nho đỏ (Color indiex of red grape): CIRG = (180 – H*)/(L* + C*) (Carreno cộng sự, 1995) Dùng CIRG cho phép định nghóa màu sắc tất loại nho nghiên cứu Dựa số này, nho phân thành nhóm theo tiêu chuẩn Carreno cộng (1996): xanh cây-vàng (CIRG < 2); hồng (2 < CIRG < 4); đỏ < CIRG < 5); đỏ tối (5 < CIRG < 6) xanh-đen (CIRG > 6) Hàm lượng acid tổng 7.1 Cách tiến hành − Cho 10mL mẫu vào erlen 250mL, pha loãng 90mL nước cất − Chuẩn độ NaOH 0,01N đến pH 8,1 7.2 Kết Hàm lượng acid tổng (g acid tartaric/ 100mL nho) = mL NaOH × N × 0,075 × 100/10 Độ nhớt − Độ nhớt tương đối mẫu so với nước xác định theo công thức − Trong đó: • ηrel: độ nhớt tương đối mẫu so với nước • t: thời gian chảy mẫu xử lý qua nhớt kế Ostwald 15mL, s • to: thời gian chảy nước qua nhớt kế Ostwald 15mL, s • ρ: khối lượng riêng mẫu xử lý, kg/m3 • ρo: khối lượng riêng nước, kg/m3 LÝ LỊCH CÁ NHÂN Họ tên: LÊ NGỌC LIỄU Ngày sinh: 16/11/1984 Nơi sinh: Tây Ninh Địa liên lạc: 001, Lô A, chung cư Gò Dầu I, phường Tân Quý, quận Tân Phú QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 2002-2007: sinh viên, trường Đại học Báck Khoa thành phố Hồ Chí Minh 2007-2009: học viên cao học, trường Đại học Báck Khoa thành phố Hồ Chí Minh QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC 2007-2008: nhân viên, công ty LDDP Mebiphar-Austrapharm ... học hợp chất Trên sở đó, đề xuất đề tài: ? ?Nghiên cứu ứng dụng siêu âm để tăng hiệu trích ly chất chiết sản xuất rượu vang nho? ?? Chúng tiến hành nghiên cứu tối ưu hoá trình xử lý hỗn hợp nho chà... daiszein Khi tăng nhiệt độ, hiệu suất trích ly tăng Trong trường hợp trích ly siêu âm, hiệu suất trích ly tăng tăng lượng sử dụng So với phương pháp ASE, phương pháp UAE cho hiệu trích ly cao (Bảng... thấy tăng lượng siêu âm 120W, hiệu suất trích ly tăng chậm; tăng lượng siêu âm từ 120W đến 200W, hiệu suất trích ly tăng rõ rệt 2.4.4.1.2 nh hưởng dạng xung sóng siêu âm Tính liên tục siêu âm có