Nghiên cứu thử nghiệm chế biến nước ép thanh long lên men

1 Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HCM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC MẠCH THỊ KHIÊM TÍN NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CHẾ BIẾN NƢỚC ÉP THANH LONG LÊN MEN Luận văn kỹ sƣ Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 09/2006 1 Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HCM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CHẾ BIẾN NƢỚC ÉP THANH LONG LÊN MEN Luận văn kỹ sƣ Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học Giáo viên hƣớng dẫn Sinh viên thực hiện ThS. ĐINH NGỌC LOAN MẠCH THỊ KHIÊM TÍN KS. NGUYỄN MINH HIỀN KHÓA: 2002 - 2006 Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 09/2006 1 Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY, HCMC DEPARTMENT OF BIOTECHNOLOGY STUDYING THE FERMENTED JUICE FROM DRAGON FRUIT (Hylocereus andulatus) Graduation Thesis Major: Biotechnology Research adviser Researcher PHAN PHƢỚC HIỀN (NLU), Ph.D MACH TH KHIEM TIN FRÉDÉRIC GAY (CIRAD) , Ph.D Term: 2002 - 2006 CHRISTIAN METRES (CIRAD), Ph.D HCMC, 06/2006 i1 Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Font: 13 pt, Not Bold LỜI CẢM ƠN Để có đƣợc thành công ngày hôm nay, trƣớc tiên con xin cám ơn ba má và gia đình đã luôn hỗ trợ, tạo điều kiện thuận lợi để con yên tâm học tập và hoàn thành tốt luận văn này. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trƣờng Đại học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, Ban chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ Sinh học, các thầy cô trong bộ môn. Cùng tất cả quý thầy cô đã truyền đạt kiến thức cho em trong suốt quá trình học tập tại trƣờng Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Cô Định Ngọc Loan đã tận tình hƣớng dẫn. Em xin cảm ơn cô Nguyễn Minh Hiền hƣớng dẫn, chỉ bảo em trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Xin cám ơn các bạn sinh viên lớp công nghệ sinh học 28-Bộ môn công nghệ sinh học, lớp chế biến và bảo quản 28 - Khoa công nghệ thực phẩm trƣờng Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh đã chia sẻ và đồng hành cùng tôi trong suốt bốn năm đại học và suốt quá trình thực hiện đề tài này. Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô và các bạn. TPHCM, ngày 10 tháng 8 năm 2006. Sinh viên Mạch Thị Khiêm Tín ii1 Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Font: 13 pt, Not Bold TÓM TẮT Thanh long là một loại trái cây có màu sắc đẹp, vị thanh hấp dẫn. Hiện nay chúng đƣợc trồng rất phổ biến ở nƣớc ta và đã đƣợc xuất khẩu sang thị trƣờng các nƣớc trên thế giới. Tuy nhiên, những nghiên cứu để chế biến thành các sản phẩm từ loại trái cây này còn rất hạn chế. Qua phân tích cho thấy thanh long có hàm lƣợng dinh dƣỡng khá chứa nhiều đƣờng, khoáng, phù hợp để sản xuất nƣớc trái cây lên men. Từ thực tiễn đó, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu thử nghiệm chế biến nƣớc ép thanh long lên men” nhằm tìm ra phƣơng pháp chế biến thích hợp, từ đó cải thiện màu sắc, mùi vị cho nƣớc ép thanh long lên men. Trƣớc tiên, chúng tôi xác định thành phần chủ yếu có trong quả thanh long. Sau đó, chúng tôi sử dụng enzyme pectinex Ultra SP – L để làm trong, giảm độ nhớt dịch quả. Bƣớc tiếp theo, chúng tôi khảo sát tỷ lệ men Saccharomyces cerevisiae F43 thích hợp cho quá trình lên men nƣớc thanh long và nhằm tăng thêm mùi vị, màu sắc cho nƣớc ép thanh long, chúng tôi tiến hành thử nghiệm lên men thanh long-dâu tằm. Cuối cùng, chúng tôi theo dõi thời gian bảo quản sản phẩm. Những kết quả đạt đƣợc: - Thanh long có hàm lƣợng nƣớc 86,12%; độ brix 11,2%; vitamine C 4,2 mg/100g là phù hợp để chế biến nƣớc thanh long lên men. - Xử lý enzyme pectinex Ultra SP – L với nồng độ enzyme 800 ppm trong 30 phút thu đƣợc hiệu suất thu hồi dịch thanh long cao. - Tỷ lệ men Saccharomyces cerevisiae F43 thích hợp cho quá trình lên men nƣớc thanh long là 5%. - Tỷ lệ dâu tằm 20% phù hợp cho quá trình lên men nƣớc thanh long-dâu tằm. - Sản phẩm nƣớc ép thanh long-dâu tằm lên men đạt độ cồn 3,1%v/v, độ brix 11,8%; độ acid 1,28 g/l và đƣợc xếp loại khá theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3215-79. - Thời gian bảo quản sản phẩm: không quá 14 ngày iii1 Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Font: 13 pt, Not Bold MỤC LỤC PHẦN TRANG Trang bìa Lời cảm ơn ..................................................................................................................... i Tóm tắt .......................................................................................................................... ii Mục lục ......................................................................................................................... iv Danh sách các hình ....................................................................................................... ix Danh sách các sơ đồ, đồ thị ........................................................................................... x Danh sách các bảng ...................................................................................................... xi PHẦN 1: MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................. 1 1.2. Mục đích và yêu cầu ............................................................................................ 1 1.2.1. Mục đích ............................................................................................................ 1 1.2.2. Yêu cầu .............................................................................................................. 1 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................. 2 2.1. Giới thiệu về cây thanh long .................................................................................. 2 2.1.1. Nguồn gốc và lịch sử phát triển ...................................................................... 2 2.1.2. Các giống thanh long chủ yếu hiện nay ở Việt Nam ....................................... 2 2.2. Đặc điểm thực vật học ........................................................................................... 3 2.2.1. Rễ cây .............................................................................................................. 3 2.2.2. Thân cành ......................................................................................................... 3 2.2.3. Hoa .................................................................................................................. 3 2.2.4. Quả ................................................................................................................... 4 2.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ thanh long ở Bình Thuận ...................................... 5 2.4. Những nghiên cứu về quả thanh long .................................................................... 9 2.5. Thành phần dinh dƣỡng ....................................................................................... 10 2.6. Pectin ................................................................................................................... 10 2.6.1. Định nghĩa ..................................................................................................... 11 2.6.2. Cấu trúc .......................................................................................................... 11 Formatted: French (France) Formatted: Bullets and Numbering iv1 Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Font: 13 pt, Not Bold 2.7 Tìm hiểu về hệ enzyme pectinase .......................................................................... 12 2.7.1 Enzyme ............................................................................................................. 12 2.7.2 Pectinase .......................................................................................................... 12 2.7.2.1 Định nghĩa ................................................................................................ 12 2.7.2.2 Ứng dụng của pectinase trong công nghệ chế biến thực phẩm ............... 12 2.7.2.3 Các vi sinh vật tổng hợp pectinase .......................................................... 13 2.7.3 . Enzyme Pectinex Ultra SP – L ...................................................................... 13 2.7.3.1. Nguồn gốc .............................................................................................. 13 2.7.3.2. Ứng dụng ................................................................................................ 14 2.7.3.3. Hoạt tính ................................................................................................. 14 2.7.3.4. Đặc điểm ................................................................................................. 14 2.7.3.5. Bảo quản ................................................................................................. 14 2.7.3.6. Các ứng dụng của enzyme pectinex ultra sp-l ........................................ 14 2.8. Nƣớc giải khát lên men ........................................................................................ 15 2.8.1. Định nghĩa ....................................................................................................... 15 2.8.2. Thành phần hoá học ........................................................................................ 16 2.8.3. Công dụng ....................................................................................................... 16 2.8.4. Đặc điểm .......................................................................................................... 16 2.8.5. Phân loại .......................................................................................................... 16 2.8.5.1. Nƣớc giải khát lên men từ nƣớc quả ....................................................... 17 2.8.5.2. Nƣớc giải khát lên men từ nguyên liệu tinh bột ..................................... 19 2.8.6. Yêu cầu về chất lƣợng vi sinh đối với nƣớc giải khát lên men ....................... 19 2.8.7. Những nguyên nhân gây hƣ hỏng và làm giảm chất lƣợng nƣớc giải khát ...... 20 2.8.7.1. Nguyên nhân gây hƣ hỏng ...................................................................... 20 2.8.7.2. Nguyên nhân làm giảm chất lƣợng nƣớc giải khát ................................. 21 2.9. Lên men rƣợu (Ethylic) ......................................................................................... 21 2.9.1. Khái niệm chung ........................................................................................... 21 2.9.2. Cơ sở sinh hoá của quá trình lên men rƣợu .................................................. 22 2.9.3. Tác nhân của quá trình lên men rƣợu ........................................................... 23 PHẦN 3: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................... 24 3.1. Thời gian và địa điểm ......................................................................................... 24 Formatted: Bullets and Numbering v1 Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Font: 13 pt, Not Bold 3.1.1. Thời gian ....................................................................................................... 24 3.1.2. Địa điểm ........................................................................................................ 24 3.2. Vật liệu ................................................................................................................ 24 3.2.1. Nguyên vật liệu .......................................................................................... 24 3.2.2. Hóa chất- môi trƣờng ................................................................................. 24 3.2.3. Thiết bị – dụng cụ ..................................................................................... 25 3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................... 26 3.3.1. Quy trình thử nghiệm ................................................................................ 26 3.3.2. Khảo sát một số thành phần hoá học của nguyên liệu thanh long, dâu tằm ......................................................................................................................... 27 3.3.3. Thí nghiệm 1. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ và thời gian xử lý enzyme Pectinex Ultra SP – L đến khả năng làm trong nƣớc quả thanh long .......... 27 3.3.4. thí nghiệm 2. khảo sát tỷ lệ men thích hợp cho quá trình lên men nƣớc thanh long .................................................................................................... 28 3.3.5. Thí nghiệm 3. Khảo sát ảnh hƣởng của dâu tằm tới chất lƣợng nƣớc thanh long - dâu tằm lên men ............................................................................. 29 3.3.6. thí nghiệm 4. ảnh hƣởng của thời gian bảo quản tới chất lƣợng sản phẩm..................................................................................................... 30 3.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu ..................................................................................... 30 PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1. Kết quả khảo sát thành phần hóa lý của thanh long và dâu tằm ........................... 31 4.2. Kết quả thí nghiệm 1. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ và thời gian xử lý enzyme Pectinex Ultra SP – L đến khả năng làm trong nƣớc quả thanh long ........... 32 4.2.1. Ảnh hƣởng của nồng độ và thời gian xử lý enzyme Pectinex Ultra SP – L đến độ nhớt dịch quả ..................................................................... 32 4.2.2. Ảnh hƣởng của nồng độ và thời gian xử lý enzyme Pectinex Ultra SP – L đến hiệu suất thu hồi dịch quả ....................................................... 34 4.2.3. Ảnh hƣởng của nồng độ và thời gian xử lý enzyme Pectinex Ultra SP – L đến độ trong dịch quả .................................................................... 35 4.3. Kết quả thí nghiệm 2. Khảo sát tỷ lệ men thích hợp cho quá trình l Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Tab stops: Not at 0.88" Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Bullets and Numbering vi1 Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Font: 13 pt, Not Bold lên men nƣớc thanh long .............................................................................................. 38 4.3.1.Ảnh hƣởng của tỷ lệ men F43 lên sự biến đổi độ Brix của dịch lên men ... 38 4.3.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ men F43 lên sự biến đổi độ cồn của dịch lên men ... 39 4.3.3. Ảnh hƣởng của tỷ lệ men F43 lên sự biến đổi hàm lƣợng acid của dịch lên men ................................................................................................................. 40 4.3.4. Ảnh hƣởng của tỷ lệ men F43 lên tính chất cảm quan của dịch lên men 41 4.4. Kết quả thí nghiệm 3. Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ phối chế dâu tằm tới chất lƣợng nƣớc thanh long - dâu tằm lên men .................................................... 43 4.4.1. Ảnh hƣởng của tỷ lệ phối chế dâu tằm lên sự biến đổi độ brix của thanh long-dâu tằm lên men .................................................................. 43 4.4.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ phối chế dâu tằm lên sự biến đổi độ cồn của thanh long-dâu tằm lên men .......................................................................... 44 4.4.3. Ảnh hƣởng của tỷ lệ phối chế dâu tằm lên sự biến đổi hàm lƣợng acid của thanh long-dâu tằm lên men ................................................ 45 4.4.4. Ảnh hƣởng của tỷ lệ phối chế dâu tằm lên tính chất cảm quan của thanh long-dâu tằm lên men ......................................................... 46 4.5. Kết quả thí nghiệm 4. Đánh giá thời gian bảo quản sản phẩm theo một số chỉ tiêu ............................................................................................................. 49 4.5.1. Sự biến đổi thành phần hóa học của sản phẩm theo thời gian bảo quản ... 49 4.5.2. Sự thay đổi điểm cảm quan của sản phẩm theo thời gian bảo quản .......... 51 4.6. Quy trình đề nghị .................................................................................................. 53 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................... 54 5.1. KẾT LUẬN ........................................................................................................... 54 5.2. ĐỀ NGHỊ .............................................................................................................. 54 PHẦN 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 55 PHẦN 7: PHỤ LỤC ..................................................................................................... 56 Formatted: Tab stops: 0.63", Left + 6.25", Right,Leader: … + Not at 0.5" vii1 Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Font: 13 pt, Not Bold DANH SÁCH CÁC HÌNH TRANG Hình 2.1: Hoa thanh long ............................................................................................... 3 Hình 2.2: Quả thanh long ............................................................................................... 5 Hình 2.3: Mô hình cấu trúc pectin trong thành tế bào thực vật ................................... 10 Hình 2.4: Cấu trúc hóa học của phân tử pectin ............................................................ 11 Hình 2.5: Thùng lên men và làm lạnh .......................................................................... 19 Hình 2.6: Hình tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae ........................................ 23 Hình 3.1: nguyên liệu thanh long dùng trong thí nghiệm ............................................ 24 Hình 3.2: nguyên liệu dâu tằm dùng trong thí nghiệm ................................................ 24 Hình 4.1; 4.2; 4.3 và 4.4 kết quả thí nghiệm xử lý enzyme Pectinex Ultra SP – L .... 37 Formatted: Centered, Indent: First line: 0", Tab stops: Not at 0.5" viii1 Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Font: 13 pt, Not Bold DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ TRANG Sơ đồ 3.1: Quy trình thử nghiệm chế biến nƣớc ép thanh long-dâu tằm lên men ....... 26 Sơ đồ 4.1: Quy trình đề nghị chế biến nƣớc ép thanh long-dâu tằm lên men .............. 53 Biểu đồ 4.1: Ảnh hƣởng của nồng độ và thời gian xử lý enzyme đến hiệu suất thu hồi dịch quả .................................................................................................................. 33 Biểu đồ 4.2: Ảnh hƣởng của nồng độ và thời gian xử lý enzyme đến độ nhớt của dịch quả ........................................................................................................................ 34 Biểu đồ 4.3: Ảnh hƣởng của nồng độ và thời gian xử lý enzyme pectinaase đến độ trong của dịch quả ................................................................................................... 36 Biểu đồ 4.4: Sự thay đổi dộ brix của các nghiệm thức ................................................ 39 Biểu đồ 4.5: Sự thay đổi độ cồn của các nghiệm thức ................................................. 39 Biểu đồ 4.6: Sự thay đổi hàm lƣợng acid của các nghiệm thức ................................... 41 Biểu đồ 4.7: Sự thay đổi độ brix của các nghiệm thức thí nghiệm .............................. 44 Biểu đồ 4.8: Sự thay đổi độ cồn của các nghiệm thức ................................................. 45 Biểu đồ 4.9: Sự thay đổi hàm lƣợng acid của các nghiệm thức ................................... 46 Biểu đồ 4.10: Sự biến đổi độ brix của sản phẩm theo thời gian bảo quản ................... 50 Biểu đồ 4.11: Sự biến đổi độ cồn của sản phẩm theo thời gian bảo quản ................... 50 Biểu đồ 4.12: Sự biến đổi hàm lƣợng acid của sản phẩm theo thời gian bảo quản ..... 51 ix1 Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Font: 13 pt, Not Bold DANH SÁCH CÁC BẢNG TRANG Bảng 2.1: Hiện trạng và quy hoạch cây thanh long tỉnh Bình Thuận giai đoạn 1990 - 2000 .................................................................................................................... 6 Bảng 2.2: Hiện trạng và quy hoạch cây thanh long tỉnh Bình Thuận giai đoạn 2005 - 2010 .................................................................................................................... 7 Bảng 2.3: Tổng giá trị sản lƣợng cây thanh long tỉnh Bình Thuận giai đoạn 2005-2010....................................................................................................................... 8 Bảng 2.4: Kim ngạch xuất khẩu thanh long Tỉnh Bình Thuận ...................................... 8 Bảng 2.5: Thành phần hoá học của quả thanh long ..................................................... 10 Bảng 2.6: Yêu cầu về chất lƣợng vi sinh đối với nƣớc giải khát lên men và bia ........ 20 Bảng 4.1: Đăc tính cơ lý của thanh long nguyên liệu .................................................. 31 Bảng 4.2: Thành phần hóa học của thanh long nguyên liệu ....................................... 31 Bảng 4.3: Thành phần hóa học của dâu tằm ............................................................... 31 Bảng 4.4: Ảnh hƣởng của nồng độ và thời gian xử lý enzyme Pectinex Ultra SP – L đến hiệu suất thu hồi dịch quả ............................................................................... 33 Bảng 4.5: Ảnh hƣởng của nồng độ và thời gian xử lý enzyme đến độ nhớt của dịch quả .................................................................................................................. 34 Bảng 4.6: Ảnh hƣởng của nồng độ và thời gian xử lý enzyme pectinase đến độ trong của dịch quả ........................................................................................... 35 Bảng 4.7: Sự thay đổi độ brix của các nghiệm thức thí nghiệm .................................. 38 Bảng 4.8: Sự thay đổi độ cồn của các nghiệm thức .................................................... 39 Bảng 4.9: Sự thay đổi hàm lƣợng acid của các nghiệm thức ...................................... 40 Bảng 4.10: Bảng điểm đánh giá cảm quan bằng phƣơng pháp so hàng sau 2 ngày lên men nƣớc thanh long .................................................................................. 42 Bảng 4.11: Sự thay đổi độ brix của các nghiệm thức thí nghiệm sau 2 ngày lên men ............................................................................................................. 44 Bảng 4.12: Sự thay đổi độ cồn của các nghiệm thức thí nghiệm ................................. 45 Bảng 4.13: Sự thay đổi hàm lƣợng acid của các nghiệm thức .................................... 46 x1 Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Bảng 4.14: Bảng điểm đánh giá cảm quan bằng phƣơng pháp so hàng sau 2 ngày lên men nƣớc thanh long dâu tằm .................................................................... 47 Bảng 4.15: Đánh giá chất lƣợng cảm quan sản phẩm .................................................. 48 Bảng 4.16: Một số thành phần hóa học của nƣớc ép thanh long-dâu tằm ................... 49 Bảng 4.17: Sự biến đổi thành phần hóa học của sản phẩm theo thời gian bảo quản ... 49 Bảng 4.18: Kết quả đánh giá cảm quan theo phép thử thị hiếu ................................... 52 11 1 Formatted: Right, Position: Horizontal: Right, Relative to: Margin, Vertical: 0", Relative to: Paragraph, Wrap Around Formatted: Right, Right: 0.25" Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold (ten )tn menPhần 1. MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Thanh long là loại quả mát, vị dịu ngọt có mặt quanh năm trên thị trƣờng. Chúng là cây trồng đang đƣợc phát triển với tốc độ nhanh nhƣng công tác nghiên cứu về nó còn nhiều hạn chế, từ khâu chọn giống, kỹ thuật canh tác cho đến khâu bảo quản và chế biến. Điều này khiến ngƣời sản xuất gặp nhiều khó khăn trong việc xử lý và bảo quản thanh long dẫn đến tình trạng hình dạng, màu sắc trái không đẹp cũng nhƣ thời gian bảo quản ngắn và nhanh hƣ hỏng. Ở thời điểm chính vụ, thanh long có số lƣợng rất lớn, tỷ lệ trái không đạt tiêu chuẩn xuất khẩu nhiều lại khó bảo quản, giá của chúng rất thấp chỉ khoảng 500 – 1000 đ/1kg nên thích hợp để dùng làm nguyên liệu cho chế biến. Thanh long là cây trồng đang đƣợc phát triển với tốc độ nhanh nhƣng công tác nghiên cứu về nó còn nhiều hạn chế, từ khâu chọn giống, kỹ thuật canh tác cho đến khâu bảo quản và chế biến. Điều này khiến ngƣời sản xuất gặp nhiều khó khăn trong việc xử lý và bảo quản thanh long dẫn đến tình trạng hình dạng, màu sắc trái không đẹp cũng nhƣ thời gian bảo quản ngắn và nhanh hƣ hỏng.Trong khi đó sản phẩm chế biến từ loại trái cây này còn rất nhiều hạn chế. Nhằm đa dạng hóa sản phẩm chế biến từ thanh long chúng tôi tiến hành đề tài:“Nghiên cứu thử nghiệm chế biến nƣớc ép thanh long lên men”. Qua nghiên cứu, chúng tôi hy vọng có đƣợc kết quả thiết thực và ứng dụng đƣợc trong công nghệ sản xuất thức uống, mang lại nhiều lợi ích cho ngƣời nông dân đồng thời đa dạng hóa sản phẩm thanh long trên thị trƣờng. 1.2. Mục đích Xây dựng quy trình sản xuất nƣớc ép thanh long lên men. Góp phần giải quyết đầu ra cho quả thanh long Bình Thuận, nâng cao giá trị sử dụng nguyên liệu cũng nhƣ đa dạng hóa các sản phẩm từ trái thanh long. Yêu cầu 1.3. - Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ và thời gian xử lý enzyme Pectinex Ultra SP – L đến khả năng làm trong nƣớc quả thanh long Formatted Formatted: Font color: Red Formatted: Font color: Black Formatted: Justified, Indent: First line: 0.5" Formatted: Font: Bold Formatted: Bullets and Numbering 21 1 Formatted: Right, Position: Horizontal: Right, Relative to: Margin, Vertical: 0", Relative to: Paragraph, Wrap Around Formatted: Right, Right: 0.25" Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold - Khảo sát tỷ lệ men Saccharomyces cerevisiae thích hợp cho quá trình lên men nƣớc thanh long - Khảo sát ảnh hƣởng của dâu tằm tới chất lƣợng nƣớc thanh long - dâu tằm lên men - Đánh giá thời gian bảo quản sản phẩm theo một số chỉ tiêu u Phần 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Giới thiệu về cây thanh long Tên khoa học: Hylocereus andulatus (Haw) Britt et Rose thuộc: Lớp hai lá mầm Dicotyledonae Phân lớp cẩm chƣớng Caryophyllidae Bộ hoa cẩm chƣớng Caryophyllales Họ thanh long (tức họ xƣơng rồng) Cactaceae 2.1.1 Nguồn gốc và lịch sử phát triển Thanh long (Tƣờng Liên) có nguồn gốc trong các rừng tự nhiên của Nicaragoa, Mêhicô, Columbia (Nam Mỹ). Sau đƣợc lan dần sang các nƣớc khác ở Châu Phi nhƣ Madagasca, Srilanka và các châu khác. Ngƣời Pháp gọi thanh long là Oeil de Dragon. Ngƣời Anh gọi là Dragon fruit, Green dragon hoặc Night blooming Cereus. Ở Việt Nam, thanh long đƣợc du nhập từ thời Pháp thuộc, đƣợc trồng đầu tiên ở Nha Trang và Phan Thiết cách nay khoảng 30 năm. Sau khi Xí nghiệp chế biến rau quả xuất khẩu TP.HCM thu mua và đem giới thiệu trái thanh long ra thị trƣờng nƣớc ngoài, thì phong trào trồng thanh long phát triển mạnh ở Phan Rang, Phan Thiết, Buôn Ma Thuộc, cho đến các tỉnh đồng bằng sông Cửu long nhƣ: Tiền Giang (huyện Chợ Gạo), Long An (huyện Châu Thành) và TP.HCM (Lê Minh Xuân, Phạm Văn Hai, huyện Bình Chánh)… 2.1.2 Các gống thanh long chủ yếu hiện nay ở Việt Nam Formatted: Tab stops: 0.5", Left Formatted: Font: Times New Roman Formatted: Font: Not Bold Formatted: Font: Not Bold 31 1 Formatted: Right, Position: Horizontal: Right, Relative to: Margin, Vertical: 0", Relative to: Paragraph, Wrap Around Formatted: Right, Right: 0.25" Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Ở Việt Nam, thanh long chƣa phong phú về giống và chủng loại, phổ biến nhất vẫn là giống thanh long ruột trắng. Những năm gần đây, nƣớc ta đã và đang phát triển thêm hai giống thanh long mới ở khu vực phía Nam: thanh long ruột đỏ và thanh long ruột vàng. Cả hai giống này đều có khả năng ra hoa quanh năm, số lƣợng hoa nhiều hơn giống thanh long ruột trắng nhƣng khả năng đậu trái kém hơn. Theo Vũ Hữu Thoại và Nguyễn Minh Châu (1999) (trích dẫn bởi Cao Thị Phƣơng Quyên, 2002), cCác giống thanh long ở Việt Nam có đặc điểm nhƣ sau: Thanh long ruột trắng: có quả khá to, trọng lƣợng trung bình 300 – 600 gam, vỏ màu hồng hoặc đỏ sẫm, vỏ quả có những vảy dài màu xanh phân bố đều khắp đƣợc gọi là tai. Thịt quả là một khối trắng nhƣ thạch có rất nhiều hạt đen, li ti rải rác. Quả khá ngọt, ít chua, cho năng suất cao. Thanh long ruột đỏ: có cành sinh trƣởng mạnh, trái hơi dài, kích thƣớc trái trung bình, vỏ trái nhiều tai, thịt trái có màu đỏ đậm và hơi mềm, lấm tấm hạt đen, vỏ trái dày đến 3 – 3,2 mm. Thanh long ruột vàng: có cành sinh trƣởng mạnh hơn thanh long ruột đỏ, trái có dạng tròn, kích thƣớc trung bình, vỏ có nhiều tai, thịt trái màu trắng ngà, hạt nhiều và to, vỏ có độ dày từ 3,5 – 5 mm. 2.2 Đặc điểm sinh học 2.2.1 Sinh thái Các yếu tố đất đai, ánh sáng, khí hậu, nhiệt độ cũng ảnh hƣởng đến việc trồng và phát triển cây thanh long. 2.2.1.1 Đất đai Cây thanh long không kén đất, phạm vi trồng khá rộng. Tuy nhiên, trên đất không bị nhiễm phèn, nhiễm mặn, chủ động nƣớc tƣới trong mùa khô thì cho năng suất cao, đủ tiêu chuẩn xuất khẩu. Thanh long kém chịu nóng quá, nhƣng đất cát và khí hậu khô, ít mƣa nhƣ Bình Thuận, Nha Trang cũng ảnh hƣởng tốt đến chất lƣợng thanh long. Đất bị nhiễm phèn, nhiễm mặn vẫn trồng đƣợc nhƣng phải đầu tƣ chăm sóc. Formatted: Font: Not Bold 41 1 Formatted: Right, Position: Horizontal: Right, Relative to: Margin, Vertical: 0", Relative to: Paragraph, Wrap Around Formatted: Right, Right: 0.25" Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Ở Tiền Giang, Long An, Bình Chánh… trong các vƣờn gia đình, số lƣợng thanh long trồng nhiều, nhƣng năng suất thấp là do sự cạnh tranh thức ăn, chất dinh dƣỡng giữa thực vật, do sự thiếu nƣớc trong mùa khô, do vậy cần phải tƣới tiêu, chăm sóc kỹ lƣỡng. 2.2.1.2 Khí hậu Thanh long lLà cây ăn trái nhiệt đới nên khí hậu miền Nam rất thích hợp cho chúng.thanh long. Với nhiệt độ trong khoảng từ 25 – 32 oC, lƣợng mƣa trong khoảng 1200mm đến 1500mm. Những nơi mƣa ít, cần có nƣớc ngọt trong mùa khô để tƣới hoặc trữ nƣớc mƣa để đảm bảo đủ lƣợng nƣớc trong mùa khô cho cây phát triển và đạt tiêu chuẩn xuất khẩu. Tuy nhiên, thanh long cũng không chịu đƣợc lƣợng mƣa nhiều quá, cho nên cần làm rãnh để thoát nƣớc, hoặc lên liếp, tránh ngập úng. 2.2.1.3 Ánh sáng Là cây chịu trảng nên nhất thiết phải có đủ lƣợng ánh sáng. 2.2.1.4 Thời vụ Thích hợp nhất là trồng từ tháng 10 – 11 dƣơng lịch. 2.2.2 Thực vật học 2.2.2.1 Rễ cây Có 2 loại rễ: địa sinh và khí sinh Rễ địa sinh: phát triển từ phần lõi ở gốc hom. Sau khi đặt hom từ 10-20 ngày thì từ gốc hom xuất hiện các rễ tơ màu trắng, số lƣợng rễ tăng dần và kích thƣớc của chúng cũng tăng dần theo tuổi cây, những rễ lớn đạt đƣờng kính từ 1- 2cm. Rễ địa sinh có nhiệm vụ bám vào đất và hút các chất dinh dƣỡng nuôi cây. Rễ phân bố chủ yếu ở tầng đất mặt (0 – 30cm). 2.2.2.2 Rễ khí sinh: mọc dọc theo thân cây phần trên không, bám vào cây chống để giúp cây leo lên giá đỡ. Những rễ khí sinh nằm gần đất sẽ đi dần xuống đất. Formatted: Font color: Black Formatted: Font: Not Bold Formatted: Tab stops: Not at 1.01" Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Bullets and Numbering 51 1 Formatted: Right, Position: Horizontal: Right, Relative to: Margin, Vertical: 0", Relative to: Paragraph, Wrap Around Formatted: Right, Right: 0.25" Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold 2.2.2.3 Thân cành Thân, cành trƣờn bò trên trụ đỡ, có 3 cánh dẹp, xanh, hiếm khi có 4 cánh, ở các nƣớc khác có thể có 3, 4, 5 cánh. Tiết diện ngang cho thấy có 2 phần: bên ngoài là nhu mô chứa diệp lục, bên trong là lõi cứng hình trụ. Mỗi cánh chia ra làm nhiều thùy có chiều dài 3 - 4cm. Đáy mỗi thùy có từ 3 - 5 gai ngắn. Mỗi năm cây cho từ 3 - 4 đợt cành, đợt cành thứ nhất là cành mẹ của đợt cành thứ hai và cứ thế cành xếp thành từng lớp trên đầu trụ đỡ. 2.2.2.4 Hoa Thanh Long có hoa to, dài khoảng 25 - 30cm, nở về đêm, thƣờng nở tập trung vào khoảng 19 - 20 giờ đêm và khép lại vào buổi sáng, mỗi hoa chỉ nở kéo dài trong một đêm. Hoa lƣỡng tính có nhiều nhị đực có vòi nhị dài và nhụy cái dài 20 - 24cm, đƣờng kính 5 - 8mm có mang rất nhiều núm. Nhiều lá đài và cánh hoa dính nhau thành ống. Mặt ngoài của những cánh hoa phía ngoài có màu xanh vàng, mặt trong màu trắng. Hoa thanh long ra từng bông xung quanh trên các cành, hoa có mùi thơm. Hoa tự thụ phấn không qua môi giới của gió hay côn trùng. Ra hoa và kết trái phân bổ từng chu kỳ. Xuất hiện mầm hoa: 15 -16 ngày Nở hoa: 3 - 5 ngày Từ hoa đến quả chín: 30 - 35 ngày Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Font: Times New Roman 61 1 Formatted: Right, Position: Horizontal: Right, Relative to: Margin, Vertical: 0", Relative to: Paragraph, Wrap Around Formatted: Right, Right: 0.25" Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Hình 2.2 Hoa thanh long (www.Tradewindsfruit.com) 2.2.2.5 Quả Sau khi hoa thụ sẽ phát triển thành quả, trong 10 ngày đầu tốc độ tƣơng đối chậm sau đó tăng rất nhanh về cả kích thƣớc lẫn trọng lƣợng. Quả thanh long hình bầu dục. Khi còn non vỏ quả có màu xanh, khi chín chuyển sang màu đỏ, trên lớp vỏ mỏng có những phiến hoa còn lại thƣờng gọi là tai trái và có màu xanh, thịt trái thanh long phổ biến có màu trắng trong, hoặc màu trắng ngà (đối với thanh long ruột vàng), hoặc màu đỏ (đối với thanh long ruột đỏ), thịt quả có nhiều hạt màu đen nhỏ hơn hạt mè. Quả thanh long có rất nhiều chất nhầy và pectin. Kích thƣớc quả thanh long thâm canh có chiều dài phổ biến khoảng 12,5 - 16cm, đƣờng kính 9 -13cm, trọng lƣợng trung bình 250 - 700g/quả (Sở Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn tỉnh Bình Thuận, 2002). Ruột trắng Ruột vàng Ruột đỏ Hình 2.3 Quả thanh long (www.Tradewindsfruit.com) 2.3 Thành phần dinh dƣỡng Trong quả thanh long chứa nhiều nƣớc, các chất khoáng nhƣ: Ca, Fe, Mg, P, Na, pectin. (Nguyễn Văn Kế, 1977). Bảng 2.1 Thành phần hoá học của quả thanh long Thành phần hóa học g/100gr thịt quả Thành phần hóa học mg/100gr thịt quả Nƣớc 85.3 Vitamin C 3 Protein 1.1 Niacin 2.8 Glucose 0.57 Vitamin A 0.0111 Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Font color: Black Formatted: Font: Bold Formatted: Font: Bold 71 1 Formatted: Right, Position: Horizontal: Right, Relative to: Margin, Vertical: 0", Relative to: Paragraph, Wrap Around Formatted: Right, Right: 0.25" Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Fructose 3.2 Calcium 10.2 Sorbitol 32.7 Sắt 6.07 Carbohydrat 11.2 Magnesium 38.9 Chất xơ 1.34 Phospho 27.5 Tro 0.56 Kali 27.2 Năng lƣợng 67.7 Natri 2.9 (Nguồn: Sở Khoa Học Công Nghệ và Môi Trường tỉnh Bình Thuận, 2000) 2.4 Pectin Hình 2.6: Mô hình cấu trúc pectin trong thành tế bào thực vật 2.4.1 Định nghĩa Pectin là một phân tử tƣơng tự nhƣ tinh bột, khác ở chỗ đơn vị tuần hoàn của pectin là acid galacturonic thay vì glucose ở tinh bột. Pectin là hợp chất cao phân tử mạch thẳng có cấu tạo từ sự kết hợp của các acid galacturonic qua các liên kết -1,4-glucoside. Trong thực vật, pectin có chức năng tự nhiên nhƣ một chất keo để giữ thành tế bào cũng nhƣ các tế bào lại với nhau. Tùy thuộc vào nguồn pectin mà pectin có khối lƣợng phân tử từ 80.000 – 200.000 Da. pectin có nhiều trong trái thanh long. Pectin không hòa tan trong rƣợu và các dung môi hữu cơ khác. Pectin tan trong nƣớc, NH3, dung dịch kiềm, Na2CO3 và trong glycerin nóng. 2.4.2 Cấu trúc Formatted: Font: Italic, Font color: Black Formatted: Font: Bold 81 1 Formatted: Right, Position: Horizontal: Right, Relative to: Margin, Vertical: 0", Relative to: Paragraph, Wrap Around Formatted: Right, Right: 0.25" Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Hình 2.7: Cấu trúc hóa học của phân tử pectin 2.4.3 Phân loại Trong thực vật, pectin tồn tại dƣới 3 dạng: oPectin hòa tan: là ester methylic của acid polygalacturonic. oPectinic acid: là polygalacturonic acid có một phần nhỏ các nhóm carboxyl đƣợc ester hóa bằng methanol. oProtopectin: tạo độ cứng cho quả xanh, không tan trong nƣớc. Trong thành phần có các phân tử pectin, các phân tử cellulose và các ion Ca2+, Mg2+, các gốc phosphoric acid, acetic acid và đƣờng. Protopectin Protopectin khi bị thủy phân bằng acid thì giải phóng pectin hòa tan. 2.5 Tìm hiểu về hệ enzyme pectinase 2.5.1 Enzyme Chữ “enzyme” đƣợc bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là chất trong nấm men. Enzyme đƣợc các cơ thể sinh vật tổng hợp nên và tham gia các phản ứng hóa học trong cơ thể. Enzyme là một chất hữu cơ, trong khi đó các chất xúc tác Formatted: Bullets and Numbering 91 1 Formatted: Right, Position: Horizontal: Right, Relative to: Margin, Vertical: 0", Relative to: Paragraph, Wrap Around Formatted: Right, Right: 0.25" Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold hóa học thƣờng là chất vô cơ. Sau này, các nhà khoa học xác định chúng là protein. Nhƣ vậy enzyme là một protein có khả năng tham gia xúc tác các phản ứng hóa học trong và ngoài cơ thể. Pavlov đã nói: “Hoạt động của enzyme là biểu hiện đầu tiên của hoạt động sống. Không có sự sống nào lại không có quá trình enzyme”. Các enzyme xúc tác cho hầu hết các phản ứng hoá học xảy ra trong cơ thể sống, bảo đảm cho các quá trình chuyển hóa các chất trong cơ thể sống tiến hành với tốc độ nhịp nhàng cân đối, theo những chiều hƣớng xác định. Enzyme bảo đảm cho sự trao đổi thƣờng xuyên giữa cơ thể sống và môi trƣờng ngoài, nghĩa là bảo đảm điều kiện tiên quyết cho sự tồn tại của cơ thể sống. Enzyme không những hoạt động xúc tác trong tế bào mà còn ngoài tế bào sinh vật, chính điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc ứng dụng enzyme vào nhiều lĩnh vực khác của công nghiệp và đời sống. Enzyme có hiệu suất xúc tác cực kỳ lớn, hoạt độ xúc tác của enzyme lớn gấp hàng trăm, hàng nghìn hoặc hàng triệu lần các chất xúc tác vô cơ và hữu cơ khác. Ví dụ nhƣ trong phản ứng thủy phân saccharose nếu dùng saccharase làm xúc tác tốc độ phản ứng tăng nhanh gấp 2 ×1012 lần so với khi dùng acid làm xúc tác. Điều quan trọng là enzyme có thể thực hiện hoạt động xúc tác trong điều kiện nhẹ nhàng, ở áp suất và nhiệt độ bình thƣờng của cơ thể, pH môi trƣờng gần pH sinh lý. Hơn nữa enzyme lại có khả năng lựa chọn cao đối với kiểu phản ứng mà nó xúc tác cũng nhƣ đối với chất mà nó tác dụng. Vì enzyme là những chất không thể chế biến đƣợc bằng phƣơng pháp tổng hợp hóa học nên ngƣời ta thƣờng thu chúng từ các nguồn sinh học. Enzyme có trong tất cả các cơơ quan, mô của động thực vật cũng nhƣ trong tế bào vi sinh vật. Enzyme đƣợc thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau: động vật (pepsin từ dạ dày, trypsin từ tụy tạng….), thực vật (amylase từ thóc nảy mầm, bromelin từ thơm…). Tuy nhiên không thể dùng hai nguồn này làm nguyên liệu để sản xuất các chế phẩm enzyme với qui mô công nghiệp vì những lí do nhƣ khó tìm, tốc độ 101 1 Formatted: Right, Position: Horizontal: Right, Relative to: Margin, Vertical: 0", Relative to: Paragraph, Wrap Around Formatted: Right, Right: 0.25" Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold sinh sản chậm, đắt tiền,… Mặc dù vậy, ngƣời ta có thể tận dụng phế phẩm từ hai nguồn này làm môi trƣờng và thức ăn để nuôi cấy vi sinh vật cho sản xuất enzyme. Trong các nguồn nguyên liệu sinh học thì nguồn nguyên liệu vi sinh vật (nấm men, nấm mốc, vi khuẩn…) là dồi dào và đầy hứa hẹn. Vi sinh vật là giới sinh vật đƣợc xem nhƣ nhiều nhất và có khả năng chuyển hóa vật chất trong thiên nhiên mạnh nhất. Hiện nay ngƣời ta khai thác enzyme nhiều từ vi sinh vật và đƣợc ứng dụng rất nhiều trong đời sống, sản xuất. Hệ enzyme vi sinh vật vô cùng phong phú. Vi sinh vật có thể đồng hóa bất kỳ chất nào trong thiên nhiên, trong khi có nhiều chất mà động vật và thực vật không thể đồng hoá đƣợc. Enzyme của vi sinh vật có hoạt tính rất mạnh, vƣợt xa các sinh vật khác. Do vậy chỉ cần sử dụng một lƣợng nhỏ enzyme có thể chuyển hoá một lƣợng lớn cơ chất. Ngƣời ta tính rằng trong 24 giờ, vi sinh vật có thể chuyển hóa một lƣợng thức ăn gấp 30 – 40 lần so với trọng lƣợng cơ thể của chúng. Vi sinh vật sinh sản với tốc độ cực kỳ nhanh chóng, tuy khối lƣợng nhỏ, kích thƣớc bé, nhƣng tỷ lệ enzyme trong tế bào tƣơng đối lớn nên quá trình sản xuất chế phẩm enzyme khá dễ dàng, thao tác thuận lợi, hiệu suất thu hồi cao. Trong một thời gian ngắn, ta có thể thu nhận đƣợc một khối lƣợng enzyme rất lớn. Đối với một số trƣờng hợp có thể dùng 100% sinh khối vi sinh vật làm nguồn enzyme. Phần lớn thức ăn để nuôi vi sinh vật lại dễ kiếm và rẻ tiền. Đa số vi sinh vật cho enzyme thƣờng có khả năng phát triển trên môi trƣờng đơn giản rẻ tiền nhƣ các phế phụ liệu, phế phẩm của các ngành sản xuất. Ƣu điểm lớn của việc thu nhận enzyme từ vi sinh vật là có khả năng tăng cƣờng sinh tổng hợp các enzyme nhờ chọn giống khi tạo đƣợc những biến chủng có hoạt lực cao. Vi sinh vật rất nhạy cảm với tác động môi trƣờng, có khả năng thích ứng với nguồn dinh dƣỡng. Vì vậy, khi thay đổi điều kiện sống của vi sinh vật hoặc tác động lên chúng bằng các tác nhân khác nhau có thể thay đổi dễ dàng hệ enzyme cũng nhƣ hoạt tính của chúng và gia tăng tối đa quá trình sinh tổng Formatted: Bullets and Numbering 111 1 Formatted: Right, Position: Horizontal: Right, Relative to: Margin, Vertical: 0", Relative to: Paragraph, Wrap Around Formatted: Right, Right: 0.25" Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold hợp. Điều đó cho phép ta có thể tạo đƣợc những enzyme theo ý muốn, dễ dàng thu nhận đƣợc enzyme có độ thuần khiết cao. Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học, đặc biệt trong lĩnh vực sinh học nói chung và công nghệ sinh học nói riêng, cùng với nhu cầu enzyme trong các ngành công nghiệp ngày càng cao, phƣơng pháp sinh tổng hợp enzyme ngày càng đƣợc áp dụng rộng rãi, và có hiệu quả trong nhiều nƣớc trên thế giới. Nhật Bản là một trong những quốc gia đi đầu trong lĩnh vực này, ở Nhật đã có hơn 20 công ty sản xuất chế phẩm enzyme. Mỗi năm Nhật sản xuất khoảng 9850 tấn amilase, 8960 tấn protease, 2200 tấn glucoamilase, 100 tấn lipase, 200 tấn enzyme khác…Ở các nƣớc phát triển nhƣ Đức, Hungari, Nga, Pháp, Anh, Đan Mạch, Trung Quốc…ngành công nghiệp sản xuất enzyme cũng đƣợc chú ý và phát triển khá mạnh. 2.5.2 Pectinase 2.5.2.1 Định nghĩa Enzyme pectinase là enzyme xúc tác sự phân hủy của các polymer pectin. Sự phân hủy pectin trong tự nhiên thƣờng xảy ra khi trái cây chín. Những enzyme này có một vai trò hết sức quan trọng trong quá trình bảo quản trái cây và rau quả. Enzyme pectinase cũng đƣợc ứng dụng nhiều trong chế biến thực phẩm, đặc biệt là khả năng làm trong nƣớc quả. 2.5.2.2 Ứng dụng Pectinase đƣợc tạo ra trong suốt quá trình chín tự nhiên của một số quả (cùng với cellulase), chúng giúp làm mềm thành tế bào của quả. 2.5.2.3 Phân loại Enzyme pectinase có thể đƣợc phân loại theo cơ chế tác dụng của chúng oPectinesterase (PE): xúc tác sự thủy phân của các nhóm methyl ester. oPolygalacturonase: còn có tên gọi là poly -1,4- galacturoniglucanohydrolase, xúc tác sự phân cắt các mối liên kết -1,4- glycoside. Formatted: Bullets and Numbering 121 1 Formatted: Right, Position: Horizontal: Right, Relative to: Margin, Vertical: 0", Relative to: Paragraph, Wrap Around Formatted: Right, Right: 0.25" Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Polymethylgalacturonase: hay còn gọi là -1,4-galacturonite- methylesglucanohydrolase, tác dụng trên polygalacturonic acid đã đƣợc methoxyl hóa. Enzyme này lại đƣợc phân thành 2 nhóm nhỏ là endo-glucosidase- polymethylgalacturonase kiểu I và exo-glucosidase-polymethylgalacturonase kiểu III. Polygalacturonase: enzyme tác dụng trên pectic acid (hoặc pectinic), cũng đƣợc chia thành 2 nhóm nhỏ là endo-glucosidase-polygalacturonase kiểu II và exo-glucosidase-polygalacturonase kiểu IV. oPectate lyase (PEL): xúc tác sự phân cắt các đơn vị galacturonate không bị ester hóa. Các enzyme vi sinh vật ngoại bào này đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình gây bệnh ở thực vật, gây ra sự phân hủy mô của thành tế bào, làm mềm và làm mục mô thực vật. Ngoài ra còn có: oPectin-transeliminase oPolygalacturonate-transeliminase oPectin lyase (PNL) 2.5.2.4 Chức năng Pectinase làm đứt trạng thái gắn chặt giữa những phân tử acid galacturonic để làm ngắn chuỗi pectin từ những đoạn lớn thành những đoạn nhỏ hơn. Cơ chế xúc tác của pectinase sử dụng nƣớc, vì thế pectinase đƣợc xem là một enzyme thủy phân. Nó cắt đứt phân tử nƣớc, gắn –H vào một C và gắn –OH vào một C khác. Formatted: Bullets and Numbering 131 1 Formatted: Right, Position: Horizontal: Right, Relative to: Margin, Vertical: 0", Relative to: Paragraph, Wrap Around Formatted: Right, Right: 0.25" Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Hình 2.9: Hoạt động của pectinase 2.5.2.5 Các vi sinh vật tổng hợp pectinase oNấm mốc Aspergillus awamori, Asp.ergillus foetidus, Asp.ergillus niger, Asp.ergillus terrus, Asp.pergillus saitoi Fusarium moniliforme Penicillium glaucum, Pen.icillium ehrlichii, Pen.icillium chrysogenum, Pen.icillium expanam, Pen.icillium cilrrimim,… oNấm men Saccharomyces fragilis oVi khuẩn Bacillus polymyxa Flavobacterium pectinovorum Klebsiella aerogenes,… Ngoài ra, pectinase cũng đƣợc tiết ra bởi một số mầm bệnh cây trồng nhƣ: oNấm Monilinia fructigena oVi khuẩn gây thối rữa Enwinia carotovora 2.6 Lên men rƣợu (Ethylic) 2.6.1 Khái niệm chung Trong tất cả các quá trình lên men thì quá trình lên men rƣợu đã có từ lâu đời, và đƣợc ứng dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp. Từ thời cổ xƣa ở nhiều nƣớc nhƣ Ai Cập, Hy Lạp, Ý đã có nghề làm rƣợu vang từ nho, sau đó là nghề làm rƣợu ethylic, bia, nƣớc giải khát lên men từ trái cây đƣợc phát triển nhanh chóng và ứng dụng nhiều, đặc biệt là trong công nghiệp thực phẩm. Rƣợu ethylic (ethanol) công thức hóa học là C2H5OH, là một dung dịch lỏng không màu nhẹ hơn nƣớc, mùi thơm, vị cay, hoà tan trong nƣớc theo bất kì tỉ lệ nào. Tỉ trọng d20 = 0,7894, tỉ nhiệt C = 0,615, nhiệt độ sôi 78oC, nhiệt độ cháy 12oC. Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Font: 13 pt Formatted: Line spacing: Multiple 1.48 li 141 1 Formatted: Right, Position: Horizontal: Right, Relative to: Margin, Vertical: 0", Relative to: Paragraph, Wrap Around Formatted: Right, Right: 0.25" Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Rƣợu ethylic đƣợc ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhƣ: công nghiệp nhựa, hƣơng liệu, keo dán, thuốc sát trùng… Trong công nghiệp thực phẩm, rƣợu đƣợc làm rƣợu uống, nƣớc giải khát, rƣợu mùi, làm dấm. Quá trình lên men rƣợu còn đƣợc áp dụng trong chế biến thực phẩm một cách đa dạng phong phú nhƣ: sản xuất rƣợu nếp, bánh mì, bánh bao, bia, nƣớc giải khát lên men từ trái cây, rƣợu vang, sâm banh… (Đồng Thị Thanh Thu, 1998). 2.6.2 Cơ sở sinh hoá của quá trình lên men rƣợu Sự lên men rƣợu là một quá trình sinh hoá phức tạp, có sự tham gia của nấm men Saccharomyces, trải qua hàng loạt các phản ứng phức tạp với sự tham gia của nhiều men khác nhau. Phƣơng trình tổng quát của sự lên men rƣợu là: C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 27Kcal. Sản phẩm chính là ethanol (C2H5OH), khí CO2, sản phẩm phụ là glycerin, acid sucxinic, một số aldehyt, rƣợu cao phân tử… Quá trình lên men rƣợu nếu đi từ nguyên liệu là glucose lên men ở pH 4-5 sẽ qua các giai đoạn chính sau : Giai đoạn 1: Giai đoạn đƣờng phân Glucose (C6H12O6) Acid pyruvic (CH3 – CO - COOH) Đây là giai đoạn phức tạp nhất bao gồm nhiều phản ứng khác nhau, và nhiều enzym khác nhau tham gia. Giai đoạn 2: acid pyruvic bị decarboxyl hoá (khử CO2) do enzym pyruvat- decarboxylaza xúc tác tạo thành axetaldehyt. - CO2 CH3CO – COOH CH3CHO Enzym Giai đoạn 3: Axetaldehyt tiếp nhận hydro từ NAD-H2 (enzym alcohol- dehydrogenaza) xúc tác tạo thành rƣợu ethanol. CH3CHO C2H5OH NADH2 NAD 151 1 Formatted: Right, Position: Horizontal: Right, Relative to: Margin, Vertical: 0", Relative to: Paragraph, Wrap Around Formatted: Right, Right: 0.25" Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Formatted: Centered Formatted: Font: 13 pt, Not Bold Tùy theo điều kiện lên men, pH môi trƣờng… Quá trình lên men rƣợu sẽ theo chiều hƣớng tạo sản phẩm chính, phụ khác nhau (Đồng Thị Thanh Thu, 1998). 2.6.3 Tác nhân của quá trình lên men rƣợu 2.6.3.1 nấm men Nấm men là tên chung để chỉ nhóm nấm thƣờng có cấu tạo đơn bào và thƣờng sinh sản vô