Thu nhận và sử dụng enzyme pectinaza trong sản xuất nước dứa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒ XUÂN HƯƠNG ĐỀ TÀI:THU NHẬN VÀ SỬ DỤNG ENZYME PECTINAZA TRONG SẢN XUẤT NƯỚC DỨA Chuyên Ngành : CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MÃ SỐ NGÀNH : 2.11.00 LUẬN ÁN CAO HỌC TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2002 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH [ \ Cán hướng dẫn khoa học : TS PHẠM MINH TÂM Cán chấm nhận xét : GS.TS NGÔ KẾ SƯƠNG Cán chấm nhận xét : PGS.TS PHẠM THÀNH HỔ Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngày tháng năm 2002 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - o0o - Cộng hòa xã hội chủ nghóa Việt Nam Độc lập – Tự – Hạnh phúc - o0o - NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : HỒ XUÂN HƯƠNG Ngày, tháng, năm sinh : 04/10/1964 Chuyên ngành : Công nghệ thực phẩm Khóa : 11 (năm trúng tuyển : 2000) Phái : Nữ Nơi sinh : Hà Nội I TÊN ĐỀ TÀI : THU NHẬN VÀ SỬ DỤNG ENZYME PECTINAZA VÀO SẢN XUẤT NƯỚC DỨA II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : - Tối ưu điều kiện nuôi cấy nấm mốc Aspergillus niger để thu enzyme pectinaza có hoạt tính cao - Khảo sát trình thu nhận enzyme pectinaza từ canh trường thô - Ứng dụng chế phẩm enzyme thu nhận vào sản xuất nước dứa III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS PHẠM MINH TÂM VI HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT : GS.TS NGÔ KẾ SƯƠNG VII HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT : PGS.TS PHẠM THÀNH HỔ Cán hướng dẫn Cán chấm nhận xét Cán chấm nhận xét TS PHẠM MINH TÂM GS.TS NGÔ KẾ SƯƠNG PGS.TS PHẠM THÀNH HỔ Trưởng phòng QLKH –SĐH Ngày tháng .năm 2002 Chủ nhiệm ngành PGS.TS PHẠM VĂN BÔN LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn: - TS Phạm Minh Tâm, người nhận hướng dẫn tận tình bảo đường hướng thực nội dung khoa học luận văn Tôi ghi nhớ tri ân góp ý, dạy, quan tâm cô suốt thời gian thực đề tài - TSKH Nguyễn Xuân Hải, người thầy dạy thời gian ngắn chương trình Cao học để lại kính trọng sâu sắc, người cho nhận xét, góp ý quý báu thực phần Tối ưu phương pháp quy hoạch thực nghiệm đề tài - Cô Lưu Thị Ngọc Anh, cô Tôn Nữ Minh Nguyệt, thầy cô Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, thầy cô Phòng QLKH – SĐH tạo điều kiện thuận lợi cho học tập nghiên cứu suốt hai năm học Cao học thời gian làm đề tài tốt nghiệp - Cuối cùng, xin chân thành cám ơn GS.TS Ngô Kế Sương, PGS.TS Phạm Thành Hổ, PGS, TS Chủ tịch Uỷ viên Hội đồng bỏ nhiều thời gian q báu để đọc, nhận xét, tham gia phản biện chấm luận văn ABSTRACT Pectinase is an enzyme which can catalyses the hydrolysis of pectin This study explains such three main questions on the enzyme pectinase as: Optimizing the process of culturing Aspergillus niger to produce pectinase with high activity Investigating the process of producing pectinase from the raw cultural medium and its affecting factors Pectinase aplication in extracting pineapple juice In order to produce high – active pectinase, some optimal parameters of the cultural medium and condition are: - Rice bran: 59% - Rice chaff: 22,76% - (NH4)2SO4: 1,24% - Carrot-juice: 17% - Humidity: 52% - Duration: 40 hours Enzyme extraction from the raw cultural medium can be carried out by using NaCl 0.3% with a proportion of solvents to one cultural medium Using alcohol 96% V as a solvent to precipitate enzyme from the extraction with the alcohol concentration of 70% V in the enzyme extraction mixture in 60 minutes of precipitation Diatomit is used as bulking agent in the process of dry the precipitate enzymes The proportion of precipitated diatomit is 2/3 in 10 hours at 35oC Optimal conditions to apply pectinase produced to pineapple juice are determined (enzyme concentration is 0,25% at 45oC within 45 minutes It is possible to compare this active condition with that of Novoferm 14 (Novo-Denmark) (The enzyme concentration is 0,06% at 40oC within 45 minutes) The results of pectinase application to pineapple juice treatment give good effect, the extracting efficiency increases by 12%, the viscosity of fruit juice decreases 76 - 77%, the purity and other sensorial are also improved MỤC LỤC Trang PHẦN MỞ ĐẦU PHẦN : TỔNG QUAN 1.1 Đặc tính chung dứa tình hình sản xuất, tiêu thụ sản phẩm dứa công nghiệp thực phẩm 1.1.1 Nguồn gốc, sinh thái phân loại dứa 1.1.1.1 Nguồn gốc 1.1.1.2 Sinh thái dứa 1.1.1.3 Phaân loại dứa 1.1.2 Thành phần hóa học trái dứa 1.1.2.1 Nước 11 1.1.2.2 Các chất đường 11 1.1.2.3 Caùc acide hữu 11 1.1.2.4 Các vitamine, chất khoáng, enzyme chất pectin 12 1.1.3 Tình hình sản xuất tiêu thụ sản phẩm dứa ngành công nghiệp thực phẩm 13 1.2 Pectin 15 1.2.1 Nguồn gốc pectin 15 1.2.2 Cấu tạo pectin 15 1.2.3 Phân loại pectin 16 1.2.4 Tính chất pectin 16 1.2.4.1 Độ hòa tan 16 1.2.4.2 Tính chất dung dịch pectin 17 1.2.4.3 Tính tạo gel pectin 17 1.2.5 Vai trò pectin chế biến thực phẩm nói chung nước dứa nói riêng 19 1.3 Các enzyme thủy phân pectin 20 1.3.1 Phân loại, tính chất chế tác dụng caùc enzyme pectinaza 20 1.3.1.1 Nhoùm enzyme hydrolaza 20 1.3.1.2 Nhoùm transeliminaza 23 1.3.1.3 Enzyme protopectinaza 25 1.3.2 Ứùng dụng enzyme pectinaza 25 1.3.2.1 Cơ sở việc ứng dụng enzyme pectinaza 25 1.3.2.2 Các lónh vực ứng dụng enzyme pectinaza 27 1.4 Sinh tổng hợp enzyme pectinaza 30 1.4.1 Các nguồn enzyme pectinaza 30 1.4.2 Nấm mốc Aspergillus niger sinh tổng hợp enzyme pectinaza 31 1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh tổng hợp enzyme pectinaza từ Aspergillus niger 32 1.4.3.1 nh hưởng thành phần môi trường 32 1.4.3.2 nh hưởng điều kiện nuôi cấy 33 1.4.4 Phương pháp nuôi cấy thu nhận enzyme pectinaza 33 1.4.4.1 Phương pháp nuôi cấy 33 1.4.4.2 Thu nhaän enzyme pectinaza 35 PHẦN : NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 2.1 Nguyên liệu 38 2.1.1 Gioáng Aspergillus niger 38 2.1.2 Dứa 38 2.1.3 Amoni sulfat 38 2.1.4 Coàn 38 2.1.5 Natri clorua 39 2.1.6 Cám, trấu 39 2.1.7 Agar 39 2.1.8 Enzyme pectinaza 39 2.1.9 Pectin 39 2.2 Phương pháp nghiên cứu 40 2.2.1 Phương pháp vi sinh vật 40 2.2.1.1 Phương pháp nuôi cấy bảo quản nấm mốc Aspergillus niger 40 2.2.1.2 Nuôi nấm mốc Aspergillus niger phương pháp bề mặt điều kiện thí nghiệm 41 2.2.2 Phương pháp hóa học 41 2.2.2.1 Xác định độ acide toàn phần 41 2.2.2.2 Xác định hàm lượng vitamin C 42 2.2.2.3 Xác định proteine phương pháp Micro Kjendahl 44 2.2.3 Phương pháp hóa lý 45 2.2.3.1 Xaùc định độ ẩm phương pháp sấy đến trọng lượng không đổi 45 2.2.3.2 Xác định hàm lượng chất khô hòa tan 46 2.2.3.3 Xác định hoạt tính enzyme pectinaza phương pháp đo độ nhớt 46 2.2.4 Phương pháp toán học 47 2.2.4.1 Noäi dung phương pháp 47 2.2.4.2 Phân tích tương quan 47 2.2.5 Phương pháp đánh giá cảm quan 50 2.2.6 Các phương pháp tính toán khác 52 2.2.6.1 Xác định độ tinh 52 2.2.6.2 Xác định hiệu suất thu hồi enzyme dung môi cồn 52 2.2.6.3 Xác định hiệu suất thu hồi enzyme bước sấy kết tủa enzyme 53 PHẦN : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 54 3.1 Tìm điều kiện nuôi cấy Aspergillus niger để thu enzyme pectinaza có hoạt tính cao 55 3.1.1 Tối ưu thành phần môi trường nuôi cấy Aspergillus niger để thu enzyme pectinaza có hoạt tính cao 55 3.1.2 Tối ưu điều kiện nuôi cấy Aspergillus niger để thu enzyme pectinaza có hoạt tính cao 62 3.2 Khaûo sát qui trình thu nhận enzyme pectinaza từ canh trường thô yếu tố ảnh hưởng 67 3.2.1 Xaùc định thời gian phản ứng tương ứng với vận tốc ban đầu 67 3.2.2 Khảo sát trình trích ly enzyme từ canh trường thô 68 3.2.2.1 nh hưởng tỷ lệ nước/canh trường đến khả trích ly enzyme 68 3.2.2.2 nh hưởng nồng độ muối NaCl đến khả trích ly enzyme 69 3.2.3 Khảo sát trình kết tủa enzyme từ dịch trích ly 70 3.2.3.1 nh hưởng nồng độ cồn đến khả kết tủa enzyme 70 3.2.3.2 Aûnh hưởng thời gian kết tủa đến hoạt tính enzyme 72 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng diatomit tới hoạt tính enzyme sấy tủa 72 3.2.5 Qui trình thu nhận chế phẩm pectinaza 73 3.3 Khảo sát điều kiện để sử dụng chế phẩm enzyme pectinaza thu nhận (chế phẩm CT-02) vào sản xuất nước dứa 75 3.3.1 Xác định hoạt tính riêng chế phẩm 75 3.3.2 Lựa chọn nồng độ enzyme tác dụng 76 3.3.3 Khảo sát thời gian phản öùng 78 3.3.4 Khaûo sát nhiệt độ phản ứng 79 3.3.5 Qui trình trích nước dứa có sử dụng chế phẩm enzyme pectinaza CT-02 thu nhận qui mô phòng thí nghiệm 80 3.4 Khảo sát điều kiện để sử dụng chế phẩm Novoferm 14 hãng Novo-Đan Mạch vào sản xuất nước dứa 81 3.4.1 Xác định hoạt tính riêng chế phẩm 81 3.4.2 Lựa chọn nồng độ enzyme tác dụng 81 3.4.3 Khảo sát thời gian phản öùng 83 3.4.4 Khaûo sát nhiệt độ phản ứng 84 3.4.5 Qui trình trích nước dứa có sử dụng chế phẩm Novoferm 14 với qui mô phòng thí nghiệm 85 3.5 Kết ứng dụng chế phẩm enzyme pectinaza CT-02 Novoferm 14 dịch nước dứa 85 3.6 Đề xuất qui trình sản xuất nước dứa có sử dụng chế phẩm enzyme pectinaza qui mô công nghiệp 88 3.7 Tính sơ giá thành nguyên liệu 91 PHẦN : KẾT LUẬN 92 PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Luận Án Cao Học GVHD: TS Phạm Minh Tâm PHẦN MỞ ĐẦU HVTH: Hồ Xuân Hương Trang GVHD: TS Phạm Minh Tâm Luận Án Cao Học Bảng 3.19: So sánh nồng độ tác dụng số chế phẩm enzyme pectinaza [11,19] Tên chế phẩm Pectinex – 3XL Depectin extraction Pectinex Ultra Sp - L Novoferm 14 Nơi sản xuất Đan Mạch Nồng độ tác dụng 0,06-0,08 g/l dịch 0,02-0,025g/l dịch 0,5-0,7ml/kg 0,06g/100g dịch CH Pháp Đan Mạch Đan Mạch Đối tượng sử dụng Dịch vải thiều Dịch vải thiều Mơ, táo Dứa Thông số cần xác định Hàm lượng pectin dịch Hàm lượng pectin dịch Hàm lượng chất khô dịch Hàm lượng chất khô độ nhớt dịch 3.4.3 Khảo sát thời gian phản ứng: Các điều kiện tiến hành tối ưu : mục 3.3.2 Bảng 3.20 : Kết khảo sát thời gian phản ứng Thời gian Nhiệt lưu mẫu để độ lưu enzyme tác mẫu dụng (phút) (0C) 0 15 30 45 60 75 Mức độ tăng hàm lượng chất khô G(%) 0,06 12 Nhiệt độ phòng (290C) G(%) 10 15 30 45 60 75 Thời gian tác dụng (phút) Thể tích dịch thu sau ly tâm Vt (ml) 60,5 64 64,5 65 65,5 65,5 Mức độ giảm độ nhớt N(%) Mẫu Lượng enzyme bổ sung (%) Độ Brix dịch thu sau ly tâm (0Bx) 11,2 11,3 11,3 11,4 11,4 11,4 80 Số gam chất khô thu sau ly taâm (g) 6,776 7,232 7.289 7.410 7.467 7.467 Mức độ giảm độ nhớt N (%) 68.52 70.91 75.92 76.36 78.18 N(%) 75 70 65 60 15 30 45 60 75 Thời gian tác dụng (phút) Đồ thị 3.13 3.14: Mức độ tăng hàm lượng chất khô G% mức độ giảm độ nhớt N% dịch thu nhận theo thời gian tác dụng HVTH: Hồ Xuân Hương Trang 83 GVHD: TS Phạm Minh Tâm Luận Án Cao Học Có thể thấy rõ hiệu suất trích ly chất khô gần không tăng thời gian lưu mẫu dài 45 phút, độ nhớt dịch tiếp tục giảm nhẹ Do vậy, xét hiệu kinh tế, chọn thời gian lưu để enzyme tác dụng 45 phút 3.4.4 Khảo sát nhiệt độ phản ứng: Các điều kiện tiến hành thí nghiệm : mục 3.3.2 Bảng 3.21 : Kết khảo sát nhiệt độ phản ứng Mức độ tăng hàm lượng chất khô G(%) Thời gian Nhiệt lưu mẫu để độ lưu enzyme tác mẫu dụng (phút) (0C) 0 0,06 45 14 12 10 30 40 45 50 55 G(%) 30 Thể tích dịch thu sau ly tâm Vt (ml) 60,0 65,5 65,5 66 66 65,5 Mức độ giảm độ nhớt N(%) Mẫu Lượng enzyme bổ sung (%) 40 45 50 55 Nhiệt độ tác dụng (0C) Độ Brix dịch thu sau ly taâm (0Bx) 11,2 11,2 11,4 11,4 11,4 11,4 100 Số gam chất khô thu sau ly tâm (g) 6,720 7,336 7,467 7,524 7,524 7,467 Mức độ giảm độ nhớt N (%) 74,07 78,85 89,69 83,02 81,13 N(%) 80 60 40 20 30 40 45 50 55 Nhiệ t độ tá c dụ ng (0C) Đồ thị 3.15 3.16: Mức độ tăng hàm lượng chất khô G% mức độ giảm độ nhớt N% dịch thu nhận theo nhiệt độ tác dụng Từ bảng 3.21 độ thị 3.15; 3.16, chọn nhiệt độ lưu mẫu 40 0C Ở nhiệt độ này, hiệu suất trích ly dịch tăng 1,95% độ nhớt dịch giảm 4,78% so sánh với tác dụng nhiệt độ thường (300C) Đây nhiệt độ ôn hòa để tiến hành phản ứng enzyme điều kiện thí nghiệm với quy mô sản xuất Kết luận: Như vậy, qua thí nghiệm trên, khảo sát điều kiện áp dụng chế phẩm Novoferm 14 dịch nước dứa sau: - Nồng độ enzyme tác dụng: 0,06% - Thời gian lưu mẫu: 45 phút HVTH: Hồ Xuân Hương Trang 84 GVHD: TS Phạm Minh Tâm Luận Án Cao Học - Nhiệt độ tác dụng: 400C 3.4.5 Qui trình trích nước dứa có sử dụng chế phẩm Novoferm 14 với qui mô phòng thí nghiệm: Dựa thí nghiệm tối ưu 3.4.2 – 3.4.4, đưa qui trình trích nước dứa có sử dụng chế phẩm Novoferm 14 tiến hành phòng thí nghiệm sau: Dứa Xay Định lượng Xử lý với enzyme Thời gian: 45 phút Nhiệt độ: 400C Chế phẩm enzyme Nồng độ:0,06% Ly tâm Vận tốc:500 v/phút Thời gian: 15 phút Dịch nước dứa 11-150Bx 3.5 KẾT QUẢ ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM ENZYME PECTINAZA THU NHẬN ĐƯC TẠI PHÒNG THÍ NGHIỆM VÀ CHẾ PHẨM ENZYME NOVOFERM 14 TRÊN DỊCH NƯỚC DỨA: Với kết tối ưu đạt trên, tiến hành trích nước dứa từ nguyên liệu dứa tươi có bổ sung chế phẩm enzyme pectinaza CT - 02 theo qui trình công nghệ mục 3.3.5 chế phẩm Novoferm 14 theo qui trình công nghệ mục 3.4.5 Các điều kiện tiến hành thí nghiệm sau : HVTH: Hồ Xuân Hương Trang 85 GVHD: TS Phạm Minh Tâm Luận Án Cao Học - Khối lượng dịch dứa xay : 100g /mẫu - Điều kiện ly tâm :+Vận tốc 5000 v/ph +Thời gian 15 phút Kết xác định tiêu lý, hóa trình bày qua bảng sau : Bảng 3.22 : Kết xác định tiêu hoá, lý nước dứa xử lý chế phẩm enzyme pectinaza Mẫu Nồng độ chế phẩm Chế phẩm CT - 02 enzyme bổ sung (%) Chế phẩm Novoferm 14 - 0,25 - - - 0,06 Thời gian lưu mẫu để enzyme tác dụng (phút) 45 45 Nhiệt độ lưu mẫu (0C) - 45 40 59 64,5 65 Độ Brix dịch (0Bx) 12,2 12,5 12,4 Số gam chất khô có Vt ml dịch (g) 7,198 8,063 8,060 - 12,017 11,976 Thể tích dịch thu sau ly tâm Vt (ml) Mức độ tăng hàm lượng chất khô thu nhận dịch (%) ETw (giaây) 71 ETt (giaây) - 86 85 ET0 (giaây) - 134 133 Mức độ giảm độ nhớt N (%) - 76,19 77,42 0,723 0,749 0,742 - 3,60 2,63 40,3 11,7 21,6 - 70,97 46,40 Độ acid tính theo acid citric (%) Mức độ tăng độ acid dịch (%) Hàm lượng vitamin C dịch (mg%) Mức độ giảm hàm lượng vit C dịch (%) Sau trích nước dứa, tiến hành cảm quan mẫu với hội đồng cảm quan gồm thành viên tiêu: độ trong, màu, mùi, vị, kết trình bày bảng 3.23 Bảng 3.23 : Kết đánh giá cảm quan mẫu nước dứa HVTH: Hồ Xuân Hương Trang 86 GVHD: TS Phạm Minh Tâm Luận Án Cao Học Mẫu Chỉ tiêu Điểm thành viên Độ Màu Mùi Vị Độ Màu Mùi Vị Độ Màu Mùi Vị 3 4 4 4 3 4 4 5 * 3 4 5 5 4 4 5 3 4 4 5 Tổng số 14 19 21 18 20 21 20 19 20 21 22 21 Điểm Hệ Điểm số tb có hệ số tb chưa quan có trọng trọng lượng 2,8 3,8 4,2 4,5 4,0 4,2 4,0 3,8 4,0 4,2 4,4 4,2 1,2 1,2 0,8 0,8 1,2 1,2 0,8 0,8 1,2 1,2 0,8 0,8 quan troïng 3,36 4,56 3,36 3,60 4,80 5,04 3,20 3,04 4,80 5,04 3,52 3,36 Tổng số điểm Xếp loại 14,88 Khá 16,08 Tốt 16,72 Tốt (* : loại bỏ chênh lệch so với điểm trung bình có trọng lượng 1,5 điểm) Đánh giá hiệu tác dụng hai loại chế phẩm CT-02 Novoferm 14 nước dứa: Từ kết ứng dụng chế phẩm CT-02 Novoferm 14 dịch nước dứa, rút nhận xét đánh giá hiệu tác dụng hai loại chế phẩm sau: Hiệu suất trích ly (biểu thị qua mức độ tăng hàm lượng chất khô nước dứa thu nhận được, tính theo %): Khi sử dụng enzym để phân giải dịch quả, hiệu suất trích ly tăng lên khoảng 12% so với không sử dụng enzym hai loại chế phẩm Điều có ý nghóa đặc biệt quan trọng công nghệ trích dịch Có lẽ, máy xay chuyên dùng thu nhận dịch với phần tử thịt có kích thước tối ưu hơn, hiệu suất trích ly nâng cao 2.Mức độ giảm độ nhớt dịch quả: sau xử lý enzym, độ nhớt dịch giảm 76-77% 3.Độ acide dịch quả: Độ acide dịch tăng nhẹ xử lý dịch với chế phẩm enzyme: mức độ tăng độ acide dịch sử dụng chế phẩm CT – 02 3,60% Novoferm 14 2,63% so với không sử dụng enzyme.Độ acide tăng mẫu có xử lý enzyme hoạt động vi sinh vật thời gian lưu mẫu gây HVTH: Hồ Xuân Hương Trang 87 Luận Án Cao Học GVHD: TS Phạm Minh Tâm 4.Hàm lượng vitamine C dịch quả: Ngoài thành phần phức hệ pectinaza, nuôi cấy, canh trường thô thu nhận có diện loại enzyme khác như: proteaza, cellulaza, ascorbatoxydaza… Các loại enzyme có tác dụng tốt lên trình trích ly, proteaza, cellulaza; số khác – ngược lại - có ảnh hưởng xấu, ascorbatoxydaza Chính có mặt enzyme xúc tác ôxy hoá acide ascorbic với có mặt ôxy, làm phần lớn vitamine C có dịch Với chế phẩm Novoferm 14, hàm lượng vitamine C dịch sau xử lý bị khoảng 46% với chế phẩm CT-02 71% 5.Độ tiêu cảm quan khác: Kết đánh giá hội đồng cảm quan gồm thành viên cho thấy tổng số điểm tiêu độ mẫu nước dứa xử lý chế phẩm CT-02 Novoferm 14 20/25 điểm so với mẫu không xử lý enzyme 14/25 điểm Mẫu có xử lý enzyme suốt, nhìn xuyên qua chai rõ Về màu sắc, mẫu có xử lý enzyme vàng sáng óng ánh Không cảm nhận khác biệt mùi vị mẫu có xử lý enzyme không xử lý enzyme Đánh giá chung hội đồng cảm quan cho thấy hai mẫu nước dứa có sử dụng chế phẩm CT-02 Novoferm 14 xếp loại tốt, chất lượng hẳn so với mẫu không xử lý enzyme 3.6 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC DỨA CÓ SỬ DỤNG CHẾ PHẨM ENZYM PECTINAZA Ở QUY MÔ CÔNG NGHIỆP: Qua trình nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm phòng thí nghiệm tham khảo quy trình sản xuất nước dứa áp dụng nhà máy [29], đề xuất quy trình sản xuất nước dứa có bổ sung chế phẩm enzyme pectinaza quy mô công nghiệp sau: HVTH: Hồ Xuân Hương Trang 88 GVHD: TS Phạm Minh Tâm Luận Án Cao Học QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC DỨA CÓ SỬ DỤNG CHẾ PHẨM ENZYME PECTINAZA Dứa Chặt hoa, cuống Hoa, cuống Rửa Kiểm tra Trái không đạt chất lượng Xé Xay Gia nhiệt Lọc Gia nhiệt Xay Lọc Chế phẩm enzym Bã Phụ gia Lọc kiểm tra Rót hộp Ghép nắp Thanh trùng Bảo ôn Dán nhãn Sản phẩm HVTH: Hồ Xuân Hương Trang 89 Luận Án Cao Học GVHD: TS Phạm Minh Tâm Thuyết minh quy trình: Dứa: Phải đạt tiêu chất lượng độ chín, hàm lượng chất khô, mức độ hư hỏng, kích thước, trọng lượng… Chọn dứa nguyên trái, hoa cuống, chín từ hàng mắt đến 2/3 trái trở lên Nếu dứa xanh phải ủ để đạt độ chín kỹ thuật trên, thời gian ủ không 48 Loại bỏ trái dập, sâu, thối trọng lượng không đạt Chặt hoa, cuống: Dùng dao to, sắc, chặt hết hoa, cuống, ý không phạm vào thịt Rửa: Mục đích loại bỏ đất cát, tạp chất bám bên vỏ, trình rửa giảm phần lớn vi sinh vật tẩy chất bảo vệ thực vật bám nguyên liệu Rửa lần 1: dùng vòi phun áp lực phun xịt vào trái trái chạy băng tải Rửa lần 2: sau rửa lần 1, dứa theo băng tải vào bồn rửa, bố trí nước luân chuyển bồn để rửa tạp chất Rửa lần 3: sau dứa khỏi bồn rửa, dứa cho chạy đoạn băng tải có chổi rửa Dứa lăn tròn băng tải chổi rửa chà trực tiếp lên vỏ để loại bỏ phần tạp chất bám vỏ hố mắt Kiểm tra: Kiểm tra xem tạp chất, hoa cuống không loại bỏ phần dập úng trình rửa Xé: Dứa nạo riêng phần thịt phần vỏ Xay: Nhằm làm nhỏ nguyên liệu đến mức thích hợp để enzyme dễ tác dụng, dịch bào dễ thoát ngoài, nâng cao hiệu suất trích ly dịch Kích thước phần tử thịt nhỏ hiệu suất trích ly cao Nhưng kích thước nhỏ 0,3 cm3 hiệu suất trích ly giảm khối nguyên liệu độ xốp; ngược lại, kích thước lớn 1cm3 hiệu suất trích ly không cao tỷ lệ tế bào bị phá vỡ thấp Thịt dứa vào máy xay vỏ lẫn thịt vào máy xay để xay thành phần tử nguyên liệu có kích thước theo yêu cầu Do tính chất vật lý cấu trúc vỏ khác phần thịt nên máy xay vận hành theo chế độ kỹ thuật (vận tốc, động cơ, suất…) khác Paste dứa khỏi máy xay vào thiết bị gia nhiệt 1, paste dứa khỏi máy xay lọc thu dịch nhờ thiết bị lọc vào gia nhiệt Gia nhiệt 1: Paste dứa sau khỏi máy xay nâng nhiệt lên đến nhiệt độ yêu cầu, sau bổ sung chế phẩm enzyme vào Thiết bị gia nhiệt thiết bị phản ứng, phản ứng enzyme - chất diễn điều kiện tối ưu khảo sát Nhiệt độ phản ứng, nồng độ chế phẩm enzyme sử dụng HVTH: Hồ Xuân Hương Trang 90 GVHD: TS Phạm Minh Tâm Luận Án Cao Học thời gian lưu paste dứa thiết bị phụ thuộc vào loại chế phẩm enzyme sử dụng Lọc 1: Sau thời gian phản ứng, paste dứa dẫn qua thiết bị lọc để thu dịch nước dứa Gia nhiệt 2: Dịch nước dứa nâng nhiệt lên đến 80-900C tiến hành pha chế, có bổ xung phụ gia đường, axit thực phẩm… theo yêu cầu Lọc kiểm tra: Tiến hành lọc kiểm tra sản phẩm nước dứa dạng Rót hộp: Rót hộp nhanh đầy để đảm bảo khí tốt Đối với sản phẩm nước dứa dạng trong, rót vào bao bì thuỷ tinh; sản phẩm nước dứa dạng đục, rót hộp thiếc Thanh trùng: Đối với cỡ hộp 30 oz trùng 1000C 30 phút, sau làm nguội nước đến nhiệt độ 30-400C Bảo ôn: 7-15 ngày nhiệt độ phòng Sản phẩm: Bao gồm loại sản phẩm nước dứa dạng nước dứa dạng đục (thành phần thịt cho phép không lớn 5%) 3.7 Tính sơ giá thành nguyên liệu: Với tỉ lệ thu hồi lại dung môi (cồn) 95%, giá thành nguyên liệu X1(đồng) tính cho 1kg chế phẩm CT-02 sau: Bảng 3.24 : Kết tính giá thành nguyên liệu cho 1kg chế phẩm CT-02 STT Nguyên liệu Số lượng Đơn vị tính Đơn giá (đồng) Thành tiền (đồng) Cám 4,231 Kg 2500 10577,5 Trấu 1,632 Kg 100 163,2 Cà rốt 0,610 Kg 4000 2438 (NH4)2SO4 0,359 Kg 38000 13642 8,108 Kg 7800 63242,4 Coàn 90 NaCl 0,169 Kg 2000 338 Diatomit 0,234 Kg 14000 3276 X1 HVTH: Hoà Xuân Hương Cộng (đồng) 30434,7 Trang 91 Luận Án Cao Học GVHD: TS Phạm Minh Tâm KẾT LUẬN HVTH: Hồ Xuân Hương Trang 92 Luận Án Cao Học GVHD: TS Phạm Minh Tâm Đã tối ưu thành phần môi trường điều kiện nuôi cấy Aspergillus niger thu pectinaza có hoạt tính cao Các kết tối ưu sau: - Cám gạo: 59% - Trấu: 22,76% - (NH4)2SO4: 1,24% - Dịch chiết cà rốt: 17% - Độ ẩm môi trường: 52% - Thời gian nuôi: 40 - Nhiệt độ nuôi: Nhiệt độ phòng (30-320C) Đã hoàn thiện quy trình thu nhận enzyme pectinaza từ canh trường thô Theo đó, giá trị tối ưu để thu nhận sau: - Quá trình trích ly enzyme: + Dung môi sử dụng: dung dịch NaCl 0,3% + Tỷ lệ dung môi/canh trường 5/1 - Quá trình kết tủa enzyme: + Dung môi sử dụng: cồn 96%V + Nồng độ cồn hỗn hợp dịch chiết enzyme-cồn 70%V (tương ứng tỉ lệ dịch chiết enzyme/cồn 96%V 1/2,7 + Thời gian kết tủa: 60 phút - Quá trình sấy kết tủa enzyme: + Chất che sử dụng: diatomit + Tỉ lệ diatomit/kết tủa enzyme 2/3 + Chế độ sấy kết tủa: 350C 10 Chúng đặt tên cho chế phẩm thu nhận CT-02 hoạt tính riêng chế phẩm đo theo phương pháp độ nhớt 2,647 đvht/mg protein chế phẩm Đã khảo sát điều kiện sử dụng chế phẩm enzyme pectinaza CT-02 Novoferm 14 hãng Novo-Đan Mạch vào sản xuất nước dứa Các kết cho thấy: - Điều kiện áp dụng chế phẩm CT-02: + Nồng độ enzyme tác dụng: 0,25% so với paste dứa + Thời gian lưu: 45 phút + Nhiệt độ tác dụng: 450C - Điều kiện áp dụng chế phẩm Novoferm 14: + Nồng độ enzyme tác dụng: 0,06% so với paste dứa + Thời gian lưu: 45 phút + Nhiệt độ tác dụng: 400C HVTH: Hồ Xuân Hương Trang 93 Luận Án Cao Học GVHD: TS Phạm Minh Tâm Từ đưa quy trình trích nước dứa có sử dụng chế phẩm CT-02 chế phẩm Novoferm 14 với quy mô phòng thí nghiệm Đã thử nghiệm quy trình Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm – ĐH Bách Khoa TPHCM Phòng thí nghiệm Công ty Chế biến Thực phẩm Xuất Kiên Giang Kết phân tích tiêu lý, hóa đánh giá cảm quan mẫu nước dứa cho thấy hai loại chế phẩm CT – 02 Novoferm 14, hiệu suất trích ly tăng khoảng 12%, độ nhớt dịch giảm khoảng 76 – 77% so với không xử lý enzyme; độ màu sắc mẫu có xử lý enzyme tốt so với mẫu không xử lý enzyme Từ kết thu trên, đề xuất quy trình sản xuất nước dứa với hai loại sản phẩm: nước dứa dạng nước dứa dạng đục, có sử dụng chế phẩm enzyme pectinaza quy mô công nghiệp Đã sơ tính giá thành nguyên liệu cho 1kg chế phẩm enzyme CT02(giá chế phẩm Novoferm 14 thị trường 44-50 USD/kg) Kết sơ lược, chưa đầy đủ mong muốn hy vọng tiền đề cho nghiên cứu HVTH: Hồ Xuân Hương Trang 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO [ \ [1] NGUYỄN TRỌNG CẨN Công nghệ enzyme, NXB Nông Nghiệp, 1998 [2] NGUYỄN CẢNH, NGUYỄN ĐÌNH SOA Tối ưu hóa thực nghiệm hóa học kỹ thuật hóa học, trường Đại Học Bách Khoa TPHCM, 1994 [3] NGUYỄN HỮU CHẤN Enzyme xúc tác sinh học, NXB Y học, 1983 [4] QUÁCH DĨNH, NGUYỄN VĂN TIẾP, NGUYỄN VĂN THOA Công nghệ sau thu hoạch chế biến rau quả, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1996 [5] NGUYỄN LÂN DŨNG, NGUYỄN PHÙNG TIẾN… Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật học, NXB Khoa Học Kỹ Thuật 1972 [6] NGUYỄN DANH ĐỨC, ĐẶNG HỒNG MINH Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật học, tập 2, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1976 [7] NGÔ HUY ĐỨC, VŨ THỊ THÁI, NGUYỄN THỊ KÝ Kết bước đầu nghiên cứu nguyên liệu cho mặt hàng dứa hộp, Tạp chí Nông Nghiệp Công Nghiệp Thực Phẩm, số 4/1990 trang 243-245 [8] ĐINH VĂN ĐỨC, TRẦN THẾ TỤC, VŨ MẠNH HẢI Một số kết nghiên cứu giống dứa khả phát triển chúng Việt Nam, Tạp chí Nông Nghiệp Công Nghiệp Thực Phẩm, số 4/1991 trang 162-164 [9] NGUYỄN LÊ THU HÀ Khảo sát vài yếu tố môi trường nuôi ảnh hưởng tới hoạt tính pectinaza nấm mốc, Luận văn tốt nghiệp kỹ sư, Đại học Bách Khoa TPHCM tháng 7/2001 [10] TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Nghiên cứu khả tạo gel pectin ứng dụng công nghiệp thực phẩm, Luận văn thạc só khoa học kỹ thuật, Trường Đại học Đà Nẵng, 1997 [11] HOÀNG ĐÌNH HÒA, PHẠM THU THỦY Tối ưu trình tách chiết dịch có sử dụng chế phẩm enzyme, Tạp chí Nông Nghiệp Công Nghiệp Thực Phẩm, số 3/2000 [12] LÊ QUANG HƯNG Khảo sát vài yếu tố ảnh hưởng đến trình thu nhận enzyme pectinaza từ canh trường nấm mốc Aspergillus niger, Luận văn tốt nghiệp kỹ sư, Đại học Bách Khoa TPHCM, 2002 [13] LÊ GIA HY, TĂNG THỊ CHÍNH, LÝ KIM BẢNG, NGUYỄN DỤNG CHI Nghiên cứu sản xuất chế phẩm pectinaza dùng công nghệ sản xuất nước quả, rượu quả, Tạp chí Khoa Học Công Nghệ, số 3/1998, trang 17-23 [14] NGUYỄN ĐỨC LƯNG Công nghệ sinh học, Đại học Bách Khoa, 1998 [15] LÊ VĂN NHƯƠNG, NGÔ THỊ MAI Tổng hợp cảm ứng tổng hợp thể enzyme vi sinh vật, Tuyển tập Vi sinh vật học tập 2, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1985 [16] LÊ VĂN NHƯƠNG, NGUYỄN THỊ TRỌNG, NGUYỄN CHÚC Thu nhận pectinaza từ nấm mốc sử dụng để khử pectin nước dược liệu đông Y, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1978 [17] LƯƠNG ĐỨC PHẨM Công nghệ vi sinh vật, NXB Nông Nghiệp, 1998 [18] NGUYỄN VÂN NGỌC PHƯNG Nghiên cứu tinh pectinaza từ canh trường Aspergillus ficuum khảo sát số đặc tính chế phẩm này, Luận văn thạc só chuyên ngành Khoa học Công nghệ thực phẩm, Đại học Bách Khoa TPHCM, 6/2002 [19] NGUYỄN QUANG THẢO, TÀO THANH NAM Sử dụng enzyme để phân giải pectin dịch vải thiều, Tạp chí Nông nghiệp Công nghiệp Thực phẩm, số 8/2000, trang 374-375 [20] DƯƠNG NGỌC THÍ Sản xuất, chế biến, tiêu thụ giải pháp phát triển dứa Việt Nam, Tạp chí Nông Nghiệp Công Nghiệp Thực Phẩm, số 1/94, trang 36-37 [21] TRẦN HIỆP THỦY Chế biến rau xuất – nỗi trăn trở triền miên, Tạp chí Nông Nghiệp Việt Nam, số 32/2000, trang 1-3 [22] BÙI THỊ NHƯ THUẬN, PHẠM VĂN SỔ Kiểm nghiệm lương thực, thực phẩm, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1982 [23] LÊ NGỌC TRÍ, NGUYỄN CHÚC Men công nghiệp thực phẩm, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1985 [24LÊ NGỌC TÚ (chủ biên) Hóa sinh công nghiệp, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2000 [25] LÊ NGỌC TÚ, LA VĂN CHỨ, PHẠM TRÂN CHÂU, NGUYỄN LÂN DŨNG Enzyme vi sinh vật, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1982 [26] TRẦN THẾ TỤC Cây ăn quả, NXB Nông Nghiệp, 1998 [27] NGUYỄN VĂN TÙNG Thị trường dứa giới hội phát triển mặt hàng dứa nước ta, Tạp chí Nông Nghiệp Việt Nam, số 37/2000, trang 1-3 [28] Bảng thành phần hóa học thực phẩm, NXB Y Học, 1974 [29] Tài liệu hướng dẫn kỹ thuật qui trình công nghệ sản xuất nước dứa nước dứa cô đặc, Công ty Chế biến Thực phẩm xuất Kiên Giang, 2002 [30] Giáo trình thí nghiệm hóa sinh Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, khoa Kỹ thuật Hóa học Dầu khí trường Đại học Bách khoa TPHCM [31] Dự thảo đề án “ đẩy mạnh xuất rau hoa thời kỳ 2001-2010”, Bộ Thương mại, 2000 [32] GERALD REDD Enzyme in food processing New York 1973 Bản dịch Đinh Công Tuất, Nguyễn Văn Hiệu, Đại học Bách khoa Hà Nội, 1992 [33] HATANAKA CHITOSHI, MAEDA SUSUMU et al Novel pectinase, lowmolecular pectin and food and drink which contain low-molecular pectin European patent Office, Patent number EP0552728, publication date 1993/07/28 [34] HINNERGARDT LARRY CHARLES Process for preparing a tomato sauce using a pectinase enzyme, United States Patent, publication date 1999/05/11 [35] PAUL R MATHEWSON Enzyme Eagan press 1998 [36] P.Y.C TISSEAU M.A Caây ăn nhiệt đới, tập 1, NXB Khoa Học Kỹ Thuaät, 1972 [37] R.M.MECREAOLY Method in food Analysis and ED.M.A Joslyn, Academic press, New York, 1970 [38] SEFSUKO UCHIDA Pectinase from saccharomyces bayanus, United States Patent, publication date 1995/06/02 [39] TUNG SUN CHANG, SIDDIQ M SINHA N.K Plum juice quality affected by enzyme treatment and fining, Journal of Food Science No 5, vol 59, 1994 [40] TUNG SUN CHANG, SIDDIQ M, SINHA N.K Commercial pectinase and the yield and quality of stanley plum juice, Journal of Food Processing and preservation, No 2, vol 19, 1995 [41] V.L.KRETOVITS, V.L.IAROVENKO Sử dụng chế phẩm enzyme công nghiệp thực phẩm Quách Dónh dịch, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1982 [42] WOLFGANG GERHATZ Enzyme industry, VHC Weiheim, New York, 1990 [43] Pectinex Ultra Sp-L, Product sheet, Enzyme business by Novo Nordisk Fermant Ltd [44] Novoferm 14, Product sheet, Enzyme business by Novo Nordisk Fermant Ltd ... áp dụng đựơc tiến khoa học việc sử dụng chế phẩm pectinaza vào sản xuất sản phẩm Một số lý khiến việc áp dụng chế phẩm pectinaza gặp khó khăn là: Hiệu sử dụng enzyme phụ thu? ??c vào mục đích sử dụng; ... việc thu nhận sử dụng chế phẩm enzyme pectinaza vào sản xuất sản phẩm thực phẩm Tại Việt Nam, số công trình nghiên cứu đề tài công bố như: Thu nhận pectinaza từ nấm mốc sử dụng để khử Pectin nước. .. Nội I TÊN ĐỀ TÀI : THU NHẬN VÀ SỬ DỤNG ENZYME PECTINAZA VÀO SẢN XUẤT NƯỚC DỨA II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : - Tối ưu điều kiện nuôi cấy nấm mốc Aspergillus niger để thu enzyme pectinaza có hoạt tính