a. đặc ựiểm, tắnh chất của enzyme pectinase
Enzyme pectinase là enzyme thuỷ phân (hydrolase), ựóng vai trò quan trọng trong quá trình chắn của quả. Phức hệ enzyme pectinase bao gồm các enzyme sau:
*. Hydrolase
- Enzyme pectinesterase (PE): đây là enzyme xúc tác sự thuỷ phân liên kết este trong phân tử pectin hoặc axit pectinic, kết quả là tạo thành axit pectinic hoặc axit pectic và rượu metanol.
- Enzyme polygalacturonase (PG): Là enzyme xúc tác sự phân cắt các liên kết 1,4- glucozit ở trong chuỗi mạch của pectin, các sản phẩm của quá
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp 29
trình thuỷ phân pectin bởi PG có thể là các axit penta, tetra, tri và digalacturonic [8].
* Transeliminase (TE)
Khác với nhóm enzyme hydrolase, nhóm enzyme này phân cắt phi thuỷ phân chất pectin với việc tạo ra nối kép ở gốc galacturonic giữa phân tử cacbon thứ 4 và 5, kết quả là tạo ra các ựơn phân galacturonic có chứa nối ựôi [8].
Ngoài ra còn có enzyme protopectinase xúc tác sự phân giải protopectin không tan thành pectin hoà tan.
Các enzyme thủy phân có tắnh chất bền nhiệt và pH hoạt ựộng tối thắch khác nhau. Nhiệt ựộ hoạt ựộng tối thắch của enzyme này trong khoảng 45 - 520C [8].
b. Các yếu tố ảnh hưởng ựến hoạt lực của enzyme pectinase
* Ảnh hưởng của thành phần hóa học trong nguyên liệu quả tới tác dụng của các chế phẩm enzyme .
+ Ảnh hưởng của chất lượng pectin
Chất lượng pectin ảnh hưởng nhiều tới sự tạo ựộ nhớt của dịch quả và khả năng thủy phân enzyme. Pectin có ựộ nhớt càng cao thì hiệu quả tác dụng của polygalacturonase càng thấp.
+ Ảnh hưởng của ựường và axit
đường và axit trong quả tạo với pectin thành gel, làm ựộ nhớt của dung dịch pectin tăng lên. Các nghiên cứu cũng cho thấy các chế phẩm enzyme pectinase làm giảm ựộ nhớt của nước quả do ảnh hưởng của ựường (chủ yếu là glucose, fructose, một ắt saccarozo) và axit (chủ yếu là axit xitric, malic, tactric) trong quả. Các dạng ựường và axit này tồn tại với tỷ lệ và nồng ựộ khác nhau trong quả.
+ Ảnh hưởng của thành phần chất khoáng trong quả
Các ion K+, Na+, Ca++, Mg++ có ảnh hưởng tới hiệu quả tác dụng của các enzyme pectinase. Người ta thấy rằng: muối Ca++, Mg++ làm tăng hoạt ựộ của các enzyme do chúng có thể tham gia vào trung tâm hoạt ựộng của
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp 30
enzyme, còn các ion Na+, K+ gây tác dụng kắch thắch khi bổ sung muối Na3PO4 và K2CO3; ngoài ra ion K+ ở nồng ựộ cao sẽ gây ức chế mạnh nhất ựối với enzyme pectinase[20,21]
+ Ảnh hưởng của pH môi trường
Các enzyme pectinase từ các nguồn khác nhau có ựộ pH tối ưu khác nhau. Enzyme này có khoảng hoạt ựộng khá rộng và hoạt tắnh của nó tùy thuộc vào nguồn gốc, chủng loại enzyme. Hầu hết dịch quả ựều có tắnh axit. Hoạt tắnh của enzyme tăng tỷ lệ với chiều tăng của pH. Giá trị pH tối ưu của enzyme pectinase nằm trong khoảng 4 - 4,5.
+Ảnh hưởng của nhiệt ựộ và thời gian.
Cũng như các phản ứng hóa học, vận tốc xúc tác của các enzyme tăng khi nhiệt ựộ tăng. Tuy nhiên, do bản chất của enzyme là protein nên chúng không bền dưới tác dụng của nhiệt. Khi nhiệt ựộ tăng thì hoạt tắnh của enzyme tăng, song nếu vượt quá một giới hạn nào ựó thì hoạt tắnh của enzyme giảm dần và khi nhiệt ựộ lớn hơn 700C thì enzyme pectinase hoàn toàn bị mất hoạt lực. Nhiệt ựộ ứng với hoạt lực lớn nhất của enzyme là nhiệt ựộ tối ưu, nhiệt ựộ này không phải là hằng số mà phụ thuộc vào những yếu tố khác, ựặc biệt là thời gian tác dụng. Thời gian càng dài thì nhiệt ựộ tối ưu của enzyme càng thấp.
Ảnh hưởng của nồng ựộ enzyme pectinase .
Nếu enzyme ựược bổ sung ở nồng ựộ nhỏ thì lượng enzyme sẽ không ựủ ựể phá vỡ hết các mô tế bào khiến cho các chất dinh dưỡng cũng như các sắc tố, các chất thơm trong quả không thoát ra ựược nhiều dẫn ựến hiệu suất trắch ly thấp. Ngoài ra do nồng ựộ enzyme nhỏ nên phải kéo dài thời gian chế biến làm cho sản phẩm dễ bị nhiễm tạp vi sinh vật và sẽ dễ hỏng trong quá trình bảo quản. Nếu nồng enzyme lớn thì có thể tăng ựược hiệu suất trắch ly và chất lượng dịch quả, song vì giá thành của enzyme rất cao nên giá thành của sản phẩm cũng sẽ cao.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp 31
c. Các chế phẩm enzyme pectinase và ứng dụng ựối với công nghệ sản xuất ựồ uống
Tất cả các enzyme phân giải pectin chia làm hai nhóm: - Enzyme hydrolase
- Enzyme transeliminase (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chúng có ựặc ựiểm chung là làm giảm ựộ nhớt của dung dịch pectin và làm giảm khối lượng phân tử của các phân tử này do ựó làm tăng và ổn ựịnh dịch quả trong quá trình bảo quản.
Khi sử dụng chế phẩm enzyme trong quá trình sản xuất nước quả và nước uống không cồn cần phải lựa chọn các chế phẩm enzyme có chứa một lượng nhất ựịnh các phức hợp enzyme. Trong nhiều trường hợp cần có các chế phẩm enzyme riêng rẽ. Ngoài ra chế phẩm enzyme cần thỏa mãn các yêu cầu công nghệ sản xuất của từng sản phẩm cụ thể, không chỉ về dạng phản ứng xúc tác, mà cả ựiều kiện tác dụng tức là pH, nhiệt ựộ, ựộ ổn ựịnh và một số yếu tố khác, nó sẽ quyết ựịnh hiệu quả tác dụng của chế phẩm trong môi trường ựã cho.
Với một chế phẩm enzyme không nên dùng ựể chế biến nhiều loại quả khác nhau hoặc dùng ựể chế biến sản phẩm khác nhau. Các chế phẩm enzyme có thể chia thành 6 nhóm ựể phù hợp với ựặc ựiểm nguyên liệu rau quả và mục ựắch sử dụng .
+ Các chế phẩm dùng ựể sản xuất nước quả không trong ựể tăng hiệu suất thu hồi và khả năng trắch ly.
+ Các chế phẩm dùng ựể sản xuất nước quả trong chứa pectin ựể tăng hiệu suất thu hồi và tăng khả năng trắch ly, ựảm bảo thủy phân hoàn toàn các chất protein và pectin.
+ Các chế phẩm gây rữa mô quả làm tăng ựộ ựồng hóa của nước quả với thịt quả.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp 32
+ Các chế phẩm dùng ựể sản xuất bán thành phẩm rượu vang quả trong suốt, tăng hiệu suất thu hồi và khả năng trắch ly của bán thành phẩm ựó.
+ Các chế phẩm có khả năng ngăn cản quá trình oxy hóa và cản trở sự phát triển của vi sinh vật hiếu khắ trong nước quả, trong rượu vang và trong nước uống không cồn.
+ Các chế phẩm xúc tác quá trình hoàn nguyên của xiro ựường trong sản xuất xiro thương phẩm và thức uống không cồn[20,21].
*) Giới thiệu enzyme Pectinex UlTra SP-L
Là chế phẩm enzyme pectinase có hoạt tắnh cao ựược dùng ựể xử lý quả nghiền. Enzyme này ựược sản xuất từ một chủng chọn lọc của nhóm
Aspergillus niger. Enzyme này chứa chủ yếu pectinase và một loại hoạt tắnh của hemixenlulase. Nó có khả năng phân hủy màng tế bào thực vật.
Pectinex Ultra SP-L ở dạng dung dịch sẫm màu, có mùi thơm nhẹ và có pH = 4,5. Hoạt tắnh của enzyme này là 26.000PG/ml (pH = 3,5). Pectinex Ultra SP-L ựược sử dụng ựể xử lý quả nghiền và ngâm mô tế bào thực vật. Pectin hòa tan và không hòa tan cũng như polysaccarid làm ựục ựều bị phân hủy. Nó ựược thêm vào quả nghiền nát dẫn ựến sự tăng mạnh mẽ hiệu suất ép và sản lượng nước quả cao hơn .
Ngoài ra, một ứng dụng khác của chế phẩm enzyme pectinex Ultra SP- L ựã ựược nghiên cứu và ứng dụng ở một số loại nước rau quả tươi nhằm mục ựắch thủy phân protopectin, làm rữa mô quả, tạo ựiều kiện cho nước quả với thịt quả ựồng nhất hơn giúp cho trạng thái sản phẩm ổn ựịnh trong thời gian dài.
để ựạt ựược yêu cầu trên, cần phải xác ựịnh mức ựộ xử lý enzyme phù hợp ựảm bảo làm rữa mô quả nhưng ắt ảnh hưởng ựến ựộ nhớt của nước quả bởi vì ựộ ựồng nhất của nước quả phụ thuộc vào mức ựộ xé nhỏ mô quả và ựộ nhớt của nước quả[20,21].
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp 33
*) Ứng dụng trong chế biến nước quả
Hiện nay, trên thế giới enzyme pectinase ựã ựược nghiên cứu ứng dụng phổ biến ựể nâng cao hiệu suất thu hồi cũng như chất lượng của nhiều loại sản phẩm chế biến như nước quả tươi, nước quả cô ựặc, các dạng mứt quả, rượu vang, cà phê và cà phê hòa tan. Tỷ lệ chế phẩm pectinase trên lượng nguyên liệu chế biến vào khoảng 0,03% ựến 0,1%. Nhờ tác dụng phân giải các hợp chất pectin của enzyme pectinase mà quá trình ép, làm trong và lọc dịch quả rất dễ dàng, do ựó làm tăng hiệu suất thu hồi của sản phẩm .
Nhiều nhà khoa học ựã nghiên cứu hiệu quả của việc sử dụng enzyme pectinase trong chế biến nước quả tươi cũng như các ựiều kiện nhiệt ựộ, thời gian xử lý ựể phát huy hiệu quả của loại enzyme này.
Viquez, Lastreto & Cooke (1981) tiến hành thử nghiệm sáu loại pectinase thương mại cho nước chuối ở các nồng ựộ khác nhau trong 2h và 450C .
Wilson & Burns, (1983) nghiên cứu lợi ắch của việc xử lý loại bỏ pectin trong nước quả kiwi bằng enzyme pectinase làm tăng hiệu suất lọc lên 18,8l/m2h so với không loại bỏ 12,7l/m2h .
Rao, Acree, Cooley, và Ennis (1987) kết luận enzyme pectinase làm tăng hiệu suất lọc nước táo 100l/m2h, so với không xử lý là 45 l/m2h [9].
Chamchong & Noohorm, (1991) cũng sử dụng pectinase cho tăng hiệu suất lọc nước quýt ở nhiệt ựộ xác ựịnh .
Chang, Siddiq, Sinha & cash (1995) ựã sử dụng pectinase ựể xử lý nước quả mận ở nhiều nồng ựộ khác nhau nhưng thời gian và nhiệt ựộ chưa ựược xác ựịnh .
V.K.Josh, Mukesh Parmar, Neerja Rana ựã sử dụng enzyme pectinase xử lý dịch quả mận, lê, ựào, và mơ làm tăng hiệu suất thu hồi dịch quả một cách ựáng kể, 52% lên tới 78%, ựối với quả mận, 38% tới 63% với quả ựào, 60% tới 72% với quả lê, 50% tới 80% với quả mơ ngoài ra còn làm tăng ựường tổng số, màu sắc của nước quả .
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp 34
P.Rai, GC. Maijumdar, Sdasgupta, S.De (2003) ựã nghiên cứu tối ưu hóa sử dụng pectinase xử lý nước quả mosambi (loại quả có múi ở Ấn độ) ở nhiệt ựộ 32 - 490C, thời gian 40 - 141phút, nồng ựộ 0,0004 - 0,0014 W/v% .