Enzyme Pectinase

HÓA SINH THỰC PHẨM

NHÓM 2

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM 

BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN:

HÓA SINH HỌC THỰC PHẨM

Đề tài: ENZYME TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ GVHD:

Nguyễn Phan Khánh Hòa

Dánh sách Nhóm:

1. Ông Lê Thúy Quỳnh: 2005140466 2. Quách Thị Huế : 2005140194 3. Võ Thanh Nhựt : 2005140392 4. Nguyễn Minh Phúc : 2006140257

Tp.HCM 02/2015

2

HÓA SINH THỰC PHẨM

NHÓM 2

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU

4

I. Giới thiệu chung về enzyme pectinase 5 1.1

Khái niệm:...............................................................................................5

1.2

Phân loại..................................................................................................5

1.3

Nguồn thu nhận enzyme pectinase........................................................7

1.4

Trung tâm hoạt động của pectinase....................................................11

1.5

Vai trò của enzyme pectinase...............................................................12

1.6

Cơ chế tác động của enzyme pectinnase.............................................12

II.

Tác động của enzyme trong chế biến rau quả

13

2.1

Những bất lợi khi sử dụng enzyme......................................................13

2.2

Hiệu quả của việc sử dụng enzyme......................................................14

III. Ứng dụng enzyme pectinase sản xuất nước quả 14 1. Ứng dụng chế phẩm pectinase trong sản xuất nước quả........................16 IV.

Ứng Dụng Enzyme Pectinase Trong Sản Xuất Nước Táo.

18

1. Quy trình sản xuất nước táo đóng hộp:.................................................19 2. Tác động của enzyme pectinase trong quy trình xử lý enzyme:.........19 3. Cơ chế làm trong của enzyme:................................................................20

3

HÓA SINH THỰC PHẨM

NHÓM 2

LỜI MỞ ĐẦU Nền kinh tế quốc tế trên đà phát triển thì các ngành khoa học kỹ thuật và dịch vụ ngày càng phát triển, theo đó ngành công nghệ thực phẩm cũng từng bước được cải tiến để cung cấp các sản phẩm đầy đủ chất dinh dưỡng, đẹp mắt, tiện lợi đáp ứng những nhu cầu ngày càng cao của con người. Sử dụng enzyme trong sản xuất và đời sống đã trở thành phổ biến trong ngành sản xuất thực phaamt và mang lại lợi ích khá lớn. Trước đây, nguồn enzyme chủ yếu thu nhận từ thực vật và động vật. Ngày nay, người ta nghiên cứu tìm ra nguồn enzyme từ vi sinh vật phong phú và đa dạng và rẻ tiền. Và được ứng dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất khác nhau. Để hiểu sâu hơn về nguồn enzyme này nhóm em thực hiện đề tài tiểu luận:

Quy Trình Sản Xuất Enzyme Pectinase Và Ứng Dụng

Trong Sản Xuất Nước Quả. Vì thời gian hoàn thành báo cáo không nhiều, cũng như kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi những sai sót, em kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của cô, các bạn để bài báo cáo của em được hoàn thiện hơn và giúp em tiến bộ hơn trong những bài làm sắp tới.

4

HÓA SINH THỰC PHẨM

NHÓM 2

I. Giới thiệu chung về enzyme pectinase 1.1 Khái niệm: Là hệ enzyme có tác dụng lên pectin dạng hòa tan, làm giải phóng nhóm metoxy (CH3O-) và phần polysaccarit còn lại được gọi là acid pectin 1.2 Phân loại Enzyme pectinase có thể phân loại theo cơ chế tác dụng của chúng: Bảng 1.1: Phân loại enzyme pectinase St

Enzym (tên gọi Enzym(tên theo

hệ

thống) 1

Pectinpectinhydrolase Poly--1,4

2

galacturonidglycano hydrolasePG Poly--1,4-D-

3

Poly--1,4-Dgalacturonidmetiles terglycanohydrolase 5

Phản ứng xúc tác

gọi) pectinesterase Endopoly galacturonase (endo-PG) Exopoly

galacturonidgalactu galacturonase ron-hydrolase

4

thường

(exo-PG) Endopolymetilgalacturonase (Endo-PMG)

Pectin + H2O = n metanol + pectic acid Thủy phân liên kết -1,4-D-galacturonid trong galacturonid không theo một trật tự nào Thủy phân liên kết -1,4-D-galacturonid trong pectat, trong galacturonic với sự đứt mạch của acid galacturonic Thủy phân liên kết -1,4-D-galacturonid trong pectin không theo một trật tự nhất định.

Poly--1,4-D-

Exo-pectatliase

Thủy phân liên kết -1,4-D-galacturonid

galacturonid

(exo-PKTE)

trong pectat với sự tạo thành -4,5

digalacturonoliase

aciddegalacturonic không theo một trật tự 5

HÓA SINH THỰC PHẨM

NHÓM 2

nhất định. Poly--1,4-D6

galacturonid glicanoliase

Thủy phân liên kết -1,4-D-galacturonid Endopectatliase

trong pectat, trong galacturonic với sự tạo

(PETE)

thành nối đôi không theo một trật tự nhất định Thủy phân liên kết -1,4-D-galacturonid

Poly--1,4-D7

galacturonid

Endopectinliase

trong pectin với sự tạo thành nối đôi

metylester

(Endo-PTE)

không theo một trật tự nhất định

glicanoliase

Pectinesterase (PE): xúc tác sự thủy phân của các nhóm methyl ester. Enzyme thường tấn công vào các nhóm ester methyl của đơn vị galaturonate nằm kề đơn vị không bị ester hoá, phân cắt các nhóm methoxy (COOCH 3) đứng cạnh các nhóm –COOH tự do, tạo thành acid pectinic hoặc acid pectic và methanol. Pectinesterase thu được từ các nguồn khác nhau có giá trị pH tối ưu khác nhau. Nếu thu từ nguồn VSV thì PH tối ưu từ 4,5-5,5 còn nếu từ nguồn thực vật thì có pH tối ưu từ 5,0-8,5. Pectinesterase từ nấm mốc có nhiệt độ tối ưu là 30-40 oC và bị vô hoạt ở 5562oC. Pectinesterase thường được hoạt hoá bởi các ion Ca2+ và Mg2+. Polygalacturonase:

còn

có

tên

gọi

là

poly

-1,4-

galacturoniglucanohydrolase, xúc tác sự phân cắt các mối liên kết –1,4-glycosid. Các exo-PG (exo-poly 1,4--D-galacturonide) galacturonohydrolase, phân cắt từ các đầu không khử, và endo-PG (endo-poly1,4--D-galacturonide) glycanohydrolase, tấn công ngẫu nhiên vào giữa mạch cơ chất. Polygalacturonase ít gặp trong thực vật nhưng có chủ yếu ở một số nấm mốc và vi khuẩn. Polygalacturonase là một phức hệ enzyme gồm có nhiều cấu tử và thường có tính đặc hiệu cao đối với cơ chất. Trên cơ sở tính đặc hiệu và cơ chế tác dụng với cơ chất, enzym polygalacturonase được chia làm bốn loại: Polymethylgalacturonase

hay

còn

gọi

là

-1,4-galacturonite-

methylesglucanohydrolase, tác dụng trên polygalactorunic acid đã được methoxyl hoá (tức là pectin). Enzyme này lại được phân thành hai nhóm nhỏ phụ thuộc vào khả năng 6

HÓA SINH THỰC PHẨM

NHÓM 2

phân cắt ở trong hay cuối mạch trong phân tử pectin, đó là endo-glucosidasepolymethyl galacturonase kiểu I và exo-glucosidase-polymethylgalaturonase kiểu II. Polygalacturonase, enzyme tác dụng trên pectic acid hoặc pectinic, cũng được chia thành hai nhóm nhỏ là endo-glucosidase-polygalacturonase kiểu II và exo-glucosidase-polygalacturonase kiểu IV. Enzyme endo-glucosidase-Polymethylgalacturonase kiểu I là enzyme polymethylgalacturonase dịch hoá pectin có mức độ methyl hoá càng cao thì bị thủy phân bởi enzyme này càng nhanh và càng có hiệu quả. Trong dung dịch, khi có mặt của enzyme pectinesterase thì hoạt độ của enzyme này thường bị giảm. Enzyme này rất phổ biến trong các VSV, đặc biệt là nấm mốc A. niger, A, awamori. Pectate lyase (PEL): xúc tác sự phân cắt các đơn vị galacturonate không bị ester hoá. Cả hai enzyme exo-PEL (exo-Poly(1,4--D-galac turonide) lyase) và endoPEL (endo-poly(1,4--D-galacturonic lyase) đều tồn tại. Pectate và pectin có lượng methoxyl thấp là các cơ chất thích hợp hơn cả cho các enzyme này. Nói chung, cả hai enzyme này đều có khoảng pH tối đa nằm trong khoảng từ 8,0-11, đều cần ion Ca 2+ để hoạt động. Pectate lyase không được tìm thấy trong cây xanh, nhưng có ở vi khuẩn và nấm. Các enzyme VSV 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: Pectin-transeliminase hay còn được gọi là poly

–1,4-galaturonite

methylesteglucanoliase, là enyme tác dụng trên pectin và pectinic acid. Polygalactorunate-transeliminase còn được gọi là poly -1,4D-galaturonite – glucanoliase, là enzyme tác dụng trên pectic acid và pectinic acid. Pectin lyase (PNL): xúc tác sự phân cắt các đơn vị galacturonate đã bị ester hoá. Tất cả các PNL đều là endo-enzyme. 1.3 Nguồn thu nhận enzyme pectinase Enzym pectinase từ nguồn thực vật: 

Pectinesterase:

7

HÓA SINH THỰC PHẨM

NHÓM 2

Trong thực vật, hầu hết các loại cây cho trái đều chứa enyme PE.Enzyme này thường tồn tại dưới nhiều hình thức khác nhau, nằm trong phần vỏ tế bào. PE ở thực vật nói chung có hoạt độ tối ưu trong khoảng pH hơi kiềm. Các cation kim loại ở nồng độ thấp, như Ca2+ chẳng hạn, có khuynh hướng làm tăng nồng độ hoạt động của enzyme. -

Cà chua chứa ít nhất hai loại PE. Cả PE1 và PE2 đều tăng trong giai

đoạn đầu của quá trình chín. Khi bước vào giai đoạn chín, nồng độ enzyme PE1 giảm xuống, nhưng PE2 tích luỹ dần cho đến khi trái cây có màu đặc trưng của trái chín. PE2 có khối lượng phân tử 23kD, pH tối ưu 7,6. Enzyme này bị bất hoạt 50% sau 5 phút đun ở 67oC. Các ion Ca2+ và Na+ làm tăng hoạt độ của enzyme lên tối đa ở các nồng độ 0,005M và 0,05M, theo thứ tự. -

PE của đậu nành là protein có khối lượng phân tử 33kD, hoạt động tối

ưu tại pH gần 8. Polygalacturonic acid, là sản phẩm được hình thành do quá trình để methyl hoá các phân tử galacturonic acid. -

Trong thịt quả chuối có hai isoenzyme PE. Cả hai có cùng khối lượng

phân tử là 30kD, nhưng có điểm đẳng điện khác nhau: 8,8 và 9,3. Các enzyme này hoạt động ở pH tối đa là 7,5. Hoạt độ enzyme tăng lên khi thêm vào dung dịch NaCl ở nồng độ 0,2M, và đưa pH của dung dịch về 6,0. Các enzyme này bị ức chế bởi nhiều loại. -

Polyol có khối lượng phân tử thấp, như glycerol, sucrose, glucose,

maltose và galactose. PE trong quả cam có hai loại: đó là hai isoenzyme PE1 và PE2 có khối lượng phân tử 36,kD, nhưng có điểm đẳng điện khác nhau là 10,05 và 11,0, theo thứ tự. pH tối ưu của PE1 là 7,6, còn của PE2 là 8,0. -

Trong thành phần của nhiều thịt quả khác cũng chứa hai isoenzyem, một

trong hai enzyme này có tính bền nhiệt hơn, còn enzyme kia thì ít mẫn cảm hơn khi bị tác động của protease. Độ ổn định của enzyme có thể liên quan đến mức độ glycosyl hoá của các phân tử enzyme. Enzyme bền nhiệt hơn và enzyme còn lại có khối lượng là 51kD và 36kD, theo thứ tự.

8

HÓA SINH THỰC PHẨM

NHÓM 2

Hình 2.1: Cấu trúc của pectinesterase từ carrot - Cả táo và kiwi cũng chứa hai loại isoenzyme. Các isoenzyme của kiwi có cùng khối lượng phân tử là 57kD và cùng điểm đẳng điện là 7,3. Tuy nhiên, chúng khác nhau về mức độ bền nhiệt.  Polygalacturonase: Hầu hết các nghiên cứu về PG đều trên cơ sở các nguồn VSV. PG thường được tìm thấy trong các phần tiết ngoại bào của các loài nấm và vi khuẩn gây bệnh, chẳng hạn như Sacchromyces gragilis, Aspergillus niger, Lactobacillus plantarum, Cochiliobolus carbonum, Neurospora crassa, các loài Ascomycete, Phizopus arrchizus, và Fusarium osyporum. Tuy nhiên, trong thực tế, PG của thực vật bậc cao được nghiên cứu rất nhiều ở cà chua chín. Các enzyme PG trong cà chua chín tồn tại dưới hai dạng, và cả hai đều là endo-enzyme.PG1 có khối lượng phân tử 84kD và có khoảng 50% bị bất hoạt ở nhiệt độ 78oC.PG2 có khối lượng phân tử 44kD và có khoảng 50% bị bất hoạt ở 57 oC. PG1 có độ ổn định tối đa ở pH 4,3, trái lại PG2 ổn định tối đa ở pH 5,6. Exo-PG thủy phân các đầu không khử của chuỗi polygalacturonic, tạo ra galacturonic acid là sản phẩm thủy phân chiếm ưu thế.Sự thủy phân polymer này bị gián đoạn của sự tồn tại của các mạch nhánh trong cơ chất. Mức độ thuỷ phân tăng tỉ lệ với kích thước cơ chất, đạt tối đa với mức polymer hoá 20 đối với các exo-PG ở cà rốt và đào. Hoạt động của các exo-enzyme làm tăng nhanh sự tạo thành các nhóm khử 9

HÓA SINH THỰC PHẨM

NHÓM 2

và làm tăng chậm độ nhớt của dung dịch cơ chất. Sự phân hủy polyuronide trong quá trình chín không gây ra sự tích lũy galacturonic acid, và chỉ có endo-enzyme PG là có liên quan. Enzym pectinase từ vi sinh vật Nguồn giàu enzyme pectinase là nấm mốc, nấm men, vi khuẩn. Nấm mốc: penicillium glaucum, p.ehrlichii, p.chrysogenum, p.expanam, p.cilrimim, aspergillus awamori, a.foetidus, a.niger, a.terrus, a.saitoi, a.aureus, a.oryzae, a.wentii, fusarium moniliforme,… Nấm men: saccharomyces fragilis Vi khuẩn:

bacillus

polymyxa,

flavobacterium pectinovorum,

klebsiella

aerogenes… Các loài vi sinh vật này thường có trong bề mặt tất cả các loại quả, các bộ phận khác của thực vật. khi quả bị hư hỏng, hoặc thực vật chết, chúng sẽ cùng các loài vi sinh vật khác phá huỷ nhanh quả và các bộ phận của thực vật. Người ta thường thu pectinase từ canh trường bề mặt hoặc từ canh trường bề sâu của nấm mốc. Các vi khuẩn và nấm men cũng tổng hợp được enzime này a.niger chủ yếu tổng hợp

ra

pectinnesterase.

polygalacturonase.

Nấm

con.diplodiella, men

pen.citrimin

sacch.fragilis

tạo

dường

ra

như

chủ

yếu

là

chỉ

tạo

ra

endopectintraseliminase. Vi khuẩn bac.polymyxa, bac.species lại chủ yếu tạo ra transeliminase.  Pectinesterase: Pectinesterase thu được từ các nguồn khác nhau có giá trị PH tối ưu khác nhau: PH tối ưu của pectinesterase từ nguồn nấm mốc là 4,5 đến 5,5 còn của chế phẩm đã loại bỏ enzime polygalacturonase sẽ có PH tối ưu từ 2,0 đến 6,5. Trái lại ph tối ưu của pectinesterase từ nguồn thực vật thượng đẳng là từ 6 đến 7,5 – 8.

10

HÓA SINH THỰC PHẨM

NHÓM 2

Nhiệt độ tối ưu của pectinesterase từ nấm mốc là 40 đến 45 0C.từ 55 đến 620C thì enzime bị vô hoạt, trong khi đó nhiệt độ tối ưu của enzime pectinesterase từ thực vật thượng đẳng cao hơn: từ 55 – 600C Pectinesterase có thể nhận được từ canh trường nấm mốc A.niger có nhiệt độ tối ưu là 30 – 45oC, PHopt= 4,5-5,5 và bị vô hoạt ở 55- 62oC và từ thực vật (phopt=7,5-8, toopt= 55-60oC). khả năng hoạt động của chúng phụ thuộc vào nguồn thu nhận, mức độ ester hoá của pectin. Ion natri và đặc biệt là ion canxi, cũng như chlorua của Na, K và Ca sẽ hoạt hóa pectinesterase từ nấm mốc conithyrium diplodiella và từ a.niger.trái lại các cation hóa trị 3 và 4 (thủy ngân nitrat, chì nitrat, nhôm sunfat và sắt clorua) sẽ kìm hãm tác dụng của pectinesterase. Ngoài ra, người ta đã thu được enzime pectinesterase ở trạng thái đông thể. và người ta cũng đã xác lập được rằng n-axit cuối trong phân tử enzime là phenylalanin. Pectinesterase của nấm mốc sẽ thủy phân trước nhất là nhóm methylester nằm ở giữa hai nhóm carboxyl tự do. và enzime sẽ thủy phân lần lượt cắt liên kết ester dọc theo phân tử pectin. hoạt động của pectinesterase phụ thuộc nhiều vào mức độ ester hóa của pectin và tỷ lệ thuận vào mức độ ester hóa. Chẳng hạn, đối với tác động của pectinesterase từ nấm mốc a.niger, cần thiết phải có pectin ester hóa ở mức độ cao không ít hơn 70%.  Polygalacturonase: Hầu hết các nghiên cứu về Polygalacturonase đều trên cơ sở các nguồn Vi sinh vật. Polygalacturonase thường được tìm thấy trong các phần tiết ngoại bào của các loài nấm và vi khuẩn gây bệnh, chẳng hạn như: saccharomyces fragilis, asperigillus niger, lactobacillus plantarum, cochlibolus carbonum, neurosrora crassa, các loài ascomycete, rhizopus arrchizus và fusarium oxysrorum. PH tối ưu của các polygalacturonase cũng khác nhau, phụ thuộc vào nguồn thu và cơ chất. Chẳng hạn polygalacturonase dịch hóa (endopolygalacturonase) khi tác dụng trên acid pectinic thì ph tối ưu nằm trong khoảng từ 4,0 – 5,5. cũng enzime đó nhưng khi tác dụng trên pectin thì lại có ph tối ưu trong khoảng 5,5 – 6. còn 11

HÓA SINH THỰC PHẨM

NHÓM 2

polygalacturonase đường hóa khi tác dụng trên pectin thì ph tối ưu từ 3 – 4 nhưng khi tác dụng trên acid pectinic thì ph tối ưu cao hơn một ít ở vùng 4,4- 6. Các polygalacturonase chủ yếu bền vững ở vùng pH từ 4 – 6 Polygalacturonase đường hóa chủ yếu từ A.niger nếu được hoạt hóa bằng thủy ngân thì có thể bền vững khi pH= 2,5. Nhiệt độ tối ưu của đa số polygalacturonase nằm trong khoảng từ 40 -450C.trong khoảng nhịệt độ đó, chúng thường bền vững, nhưng sẽ bị vô hoạt hóa khi ở nhiệt độ 50 và 55 - 650C. 1.4

Trung tâm hoạt động của pectinase Enzyme pectinase chứa vùng có 8 – 10 vòng xoắn kép về phía phải với 2 vòng

tạo thành khe liên kết với cơ chất. Trung tâm hoạt động của enzyme này chứa axit amin Aspartate và Lysine. Có 1 Histidine nằm gần trung tâm hoạt động sẽ ảnh hưởng đến khả năng xúc tác của enzyme Nhiệt độ tối ưu của enzyme pectinase khoảng từ 45 – 550C. 1.5

Vai trò của enzyme pectinase  Tăng hiệu suất ép  Tăng tốc độ lọc  Giúp hoa quả trong  Tách lớp Nhớt có pectin bao quanh hạt  Tăng hiệu suất trích li dược liệu

1.6

Cơ chế tác động của enzyme pectinnase Trong chế biến nước quả, người ta sử dụng các chế phẩm enzym nhằm hai mục đích cơ bản. - Phá vỡ thành tế bào thực vật nhằm nâng cao hiệu suất thu nước quả. - Làm trong và ổn định chất lượng nước. 12

HÓA SINH THỰC PHẨM



NHÓM 2

Phá vỡ thành tế bào. Tế bào thực vật được cấu tạo bằng vỏ tế bào

(thành tế bào). Vỏ tế bào như một lớp thành bảo vệ rất hữu hiệu và tạo hình cho tế bào. Ở vỏ tế bào thực vật có nhiều chất pectin, các chất pectin được xem như chất ciment gắn các tế bào với nhau. Phá vỡ sự gắn kết này sẽ tạo điều kiện cho các vật chất trong tế bào thoát ra khỏi tế bào. Các chế phẩm enzym có chứa không chỉ pectinase mà còn chứa các enzym trong nhóm cellulase. Các loại enzym này sẽ làm phá vỡ thành tế bào và giúp quá trình thu nhận dịch tế bào tốt hơn. 

Làm trong nước quả. Nước quả sau khi được tách khỏi tế bào

thường chứa nhiều chất khác nhau. Trong đó chất pectin chiếm lượng đáng kể và pectin thường gây hiện tượng độ nhớt cao và gây đục nước quả. Nếu enzym tham gia phân giải pectin ở gian bào sẽ làm các tế bào khó liên kết với nhau và thịt quả dễ dàng bị mềm ra.Pectin thường có mối liên kết hydro và liên kết nguyên tử yếu hơn so với cellulose. Tham gia phân hủy pectin gồm nhiều loại enzym : cellulose, pectinase,… II.

Tác động của enzyme trong chế biến rau quả 2.1 Những bất lợi khi sử dụng enzyme Nước quả được sử dụng enzyme co nhiều ưu điểm, tuy nhiên việc sử dụng

enzyme cũng có những nhược điểm như xảy ra những bất lợi về vi sinh vật. Nếu được sử lí trong thời gian ngắn, quá trình oxi hóa và sự nhiễm vsv không thành vấn đề lớn. Nhưng nếu sử lí enzyme trong thời gian dài sẽ xảy ra quá trình oxi hóa và sự nhiễm vsv. Người ta ngăn chặn quá trình oxi hóa trong nước quả bằng một trong ba cách sau:  Cho ascorbic acíd  Cho anhydric sulfur  Cho enzym glucose oxidase Trước khi dùng những chất oxi hóa trên, người ta thường phải đun nóng dịch quả, khi đun nóng dịch quả các enzyme có trong nước quả sẽ bị ức chế. Theo đó, nước quả sẽ được li tâm để làm sạch làm sạch cơ học. Sau đó nước quả sẽ được đun nóng tới 800C và sau đó sẽ được hạ nhiệt đến nhiệt độ tối ưu của hoạt động của enzyme. 13

HÓA SINH THỰC PHẨM

NHÓM 2

Người ta thường cho lượng ascorbic acid tới 5mg/100g nước hoa quả để hạn chế quá trình oxi hóa. Để hạn chế sự phát triển của vi sinh vật trong trường hợp sử dụng enzyme để sử lí nước quả, người ta thường dùng các biện pháp sau:  Sử dụng aorbic scid, acorbic acid, benzoate natri. Sorbic acid thường được sử dụng trong nước quả với liều lượng là 0,3%. Acid này hoạt động ở pH rất rộng ( pH từ 3,9 đến 9,2%). Sorbic acid ức chế sự phát triển của nấm men và nấm sợi, không làm thay đổi mùi vị của sản phẩm. Benzoat natri được sử dụng trong hoa quả với liều lượng là 0,15%.  Sử dung Anhydric sulfur. Người ta thường dùng Anhydric sulfur để bảo quản nước quả bán thành phẩm. Chất này vừa có khả năng tiêu diệt VSV, vừa có khả năng chống oxi hóa. Khi chất này vào dịch quả, chúng dễ dàng bị oxi hóa. Khi đó lượng oxi có trong dịch quả ít dần và đến mức triệt tiêu gây ra trạng thái thế hiệu oxi hóa-khử trong dịch quả thay đổi và VSV sẽ bị ức chế hoặc bị tiêu diệt. Tuy nhiên, cần phải lưu ý rằng nếu lượng anhdric sulfur quá nhiều sẽ dẫn đến ức chế hoạt động của enzyme  Xử lý nhiệt. Người ta có thể đun nóng dịch quả để bảo quản nước quả. Tuy nhiên việc đun nóng dich quả không thể quá cao vì chinh nhiệt độ sẽ làm thay đổi tính chất cảm quan, thành phần hóa học của enzyme. 2.2

Hiệu quả của việc sử dụng enzyme

- Đã có nhiều nghiên cứu và kết quả áp dụng trong sản xuất nước quả và rượu vang cho thấy khi sử dụng enzyme pectinase cho thấy hiệu suất nước quả và chất lượng rượu vang rất cao. Khi tiến hành ứng dụng enzyme trong sản xuất nước quả và sản xuất rượu vang người ta đặt biệt quan tâm đến 2 yếu tố có tính chất quyết định đến hiệu quả của enzyme:  Nguyên liệu  Khả năng xay, nghiền và làm nhỏ nguyên liệu. - Nguyên liệu. Không phải tất cả cac loại quả đều có khả năng cho hiệu suất cao khi lí enzyme. Khi sử dụng enzyme trong chế biến nước quả và rượi vang, người ta đưa ra độ chín kĩ thuật cho phù hợp. Khi khái niệm này hoàn toàn khác với khái niệm độ chín kĩ thuật trong công nghệ người ta không sử dụng enzyme. Độ chín kĩ thuật để sản xuất nước quả là giai đoạn chín của quả, đảm bảo tách dịch quả được tốt với sự tích tụ đa chất có giá trị dinh dưỡng cao và hương vị thích hợp Tuy nhiên cũng cần biết rằng, phần lớn nguyên liệu hiệu suất dịch quả cao không phũ hợp với sự tích tụ các chất có giá trị dinh dưỡng. Ở nhiều loại quả khả năng thoát dịch quả không trùng với mức độ chín. Nhiều khi quả thật chín khả năng tích tụ dinh dưỡng cao nhưng lại không thuận lợi trong việc tách nước quả. Chính vì thế, từng loại quả người ta tiến hành phân loại và xác định độ chín kĩ thuật riêng sao cho phù hợp với sử dụng enzyme và thu hồi dịch quả. Công việc thứ 2 sau khi phân loại quả việc nhất thiết trước khi sử dụng enzyme là quả phải được làm sạch bằng cách là rửa nhiều lần để loại bỏ các tạp chất, VSV. Sau đó là quá trình kĩ thuật như sé nhỏn nghiền… Để làm tăng tác động của enzyme va làm tăng hiệu suất thu nhận dịch quả. 14

HÓA SINH THỰC PHẨM

NHÓM 2

- Khả năng làm nhỏ nguyên liệu, làm nhỏ nguyên liệu là khâu kĩ thuật rất quan trọng. Nó tác động đến hiệu quả của enzyme và hiệu suất dịch quả cũng như chất lượng dịch quả. Tùy theo tính chất cơ lí và đặc điểm cấu tạo của từng loại quả , người ta chọn những phương pháp sử lí quả thích hợp như nghiền, cắt, chà hay xé nhỏ. III.

Ứng dụng enzyme pectinase sản xuất nước quả Trong sản xuất nước quả và rượu vang, việc sử dụng enzym là một tiến bộ

khoa học rất lớn.Các chế phẩm enzyme được sử dụng trong sản xuất nước quả và rượu vang có thể là một hỗn hợp nhiều loại enzyme và cũng có thể chỉ là một loại enzyme riêng biệt.việc sử dụng hỗn hợp enzyme hay từng loại enzyme riêng biệt phụ thuộc vàp nguyên liệu và sản phẩm cần đạt tới. Ngoài ra, việc sử dụng các loại chế phẩm enzyme như trình bày còn phụ thuộc vào công nghệ sản xuất ( các yếu tố kỹ thuật). Trong sản xuất nước quả và rượu vang, người ta thường sử dụng một trong sáu nhóm enzyme sau:  Nhóm chế phẩm enzyme dùng để sản xuất nước quả đục. Mục đích sử dụng nhóm chế phẩm enzyme này là làm tăng hiệu suất trích ly để thu được luợng sản phẩm lớn.  Nhóm chế phẩm enzyme dùng để sản xuất nước quả trong, không chứa pectin. Mục đích sử dụng nhóm này là làm tăng hiệu suất trích ly và thuỷ phân hoàn toàn các chất protein, pectin, làm giảm độ nhớt và làm triệt tiêu nguyên nhân làm đục nước quả.  Nhóm chế phẩm enzyme dùng để làm tăng khả năng đồng hoá nước quả và thịt quả, làm tăng khả năng trích ly nước quả.  Nhóm chế phẩm enzyme dùng để sản suất bán sản phẩm rượu vang nhằm làm tăng hiệu suất trích ly của bán sản phẩm.  Nhóm chế phẩm enzyme dùng để ngăn cản quá trình oxy hoá và làm cản trở sự phát triển của vi sinh vật hiếu khí phát triển trong nước quả, trong rượu vang.  Nhóm chế phẩm enzyme dùng vào mục đích chống lại đường trong sản suất siro thành phẩm. Việc sử dụng các chế phẩm enzyme phải được xem xét kỹ lưỡng trên cơ sở đặc điểm nguyên liệu trái cây cần xử lý.Trong các đặc điểm của trái cây, người ta quan tâm 15

HÓA SINH THỰC PHẨM

NHÓM 2

rất nhiều đến đặc điểm màu sắc tự nhiên của sản phẩm. Trong nhiều trường hợp, việc sử dụng enzyme phải đảm bảo giữ được màu sắc tự nhiên ban đầu hoặc tạo ra những màu sắc theo ý muốn bằng cách điều khiển những phản ứng enzyme. Theo màu sắc tự nhiên, các loại trái cây được chia làm hai loại:  Trái cây có màu nhạt: táo, lê, nho trắng, chuối, cam, xoài, bưởi..  Trái cây có màu sẩm do chứa nhiều antõian: anh đào, mận đỏ, nho đỏ, 

mận đen, dâu.. Để xử lý quả nghiền có màu nhạt, người ta thường sử dụng một loạt các

enzyme sau: Enzym endo-PmG để làm giảm độ nhớt của dịch quả. Enzyme PE làm tăng hiệu suất trích ly Enzyme khác như cellulose, hemicelluase, protease không bắt buộc. 1. Ứng dụng chế phẩm pectinase trong sản xuất nước quả Từ các loại quả khác nhau, người ta thường chế biến thành các loại nước quả trong, nước quả đục, trước tiên phải chiết rút được dịch quả từ mô cơ bản, mô bì đôi khi mô cơ học nữa. Do đó, hiệu suất chiết rút dịch quả sẽ phụ thuộc vào khả năng thấm của tế bào, cấu tạo giải phẩu và tình chất cơ lý của nguyên liệu, độ nhớt của chính dịch quả, độ chắc của thịt quả, cũng như thành phần định tính và định lượng của pectin chứa trong dịch bào và trong thành tế bào của mô quả. Để sử dụng vào việc chế biến nước quả trong thì chế phẩm thì pectinase phaỉ có enzym endo và exo-polygalacturonse, enzym pectinestenaza.Trong chế phẩm loại này thì những enzym vừa kể trên là những enzym quyết định hiệu quả của chế phẩm.Vì endo và exo-polygalacturonse sẽ làm giảm độ nhớt của dịch quả, còn enzymPE cũng góp phần vapò tác dụng của enzym này.Enzym proteinase của chế phẩm sẽ thuỷ phân vỏ protein của vỏ nguyên sinh tế bào, kết quả là làm cho sự thoát của dịch quả dễ dàng.Sự có mặt của xenluase và hemixenlulase ở trong chế phẩm cũng tốt nhưng không bắt buộc. khi sử dụng cho các loại quả như táo, lê thì trong chế phẩm không được phép có enzyme pectinaseliminase và enzym này sẽ phân huỷ protopectin vốn gắn các tế bào riêng biệt của mô quả lại với nhau, do đó gây mủn hoá mô quả, làm tăng độ nhớt của dịch quả và kết quả là làm giảm hiệu suất dịch quả. Ngược lại, khi sử dụng cho các loại quả mọng như dâu tâythì sự có mặt trong chế phẩm enzym PTE lại

16

HÓA SINH THỰC PHẨM

NHÓM 2

cần thiết vì enzym này sẽ làm mủn hoá tế bào làm cho tính chất thoát nước của tế bào tăng lên còn độ nhớt của dịch quả lại giảm xuống. Ngoài ra, đối với các chế phẩm pectinase dùng trong sản xuất nước quả trong cũng không được phép có các enzym oxydase( ascohatoxydase, poliphenoloxydase). Trong chế biến nước quả có thịt thì các enzym PTE, hemixenlulase và xenlulase lại là những enzym quyết định hiệu quả tác dụng của chế phẩm.trong đó vai trò dẫn động là enzym PTE có tác dụng phân huỷ protopectin của mô quả. Hemixenlulase và xenlulase sẽ cùng với PTE làm cho độ đồng thể của nước quả có màu sang thì trong chế phẩm không chứa enzym oxi hoá, còn cho các nguyên liệu có carotenoid và antõian thì không chứa enzym phá huỷ các chất này. Để thu được nước quả, trong trường hợp có sử dụng enzym pectinase, người ta cũng phải nghiền nhỏ nguyên liệu quả. Bã nghiền nhânh được đem xử lý bằng enzym, sau đó mới đem ép hoặc ly tâm.Trong trường hợp có sử dụng enzyme, người ta có thê nghiền nhỏ tới mức tối đa, cốt sao thuận lợi cho tác dụng của enzym mà không sợ bị tắc nghẽn kênh dẫn dịch quả trong quá trình ép sau này. Dùng pectinase không chỉ làm tăng hiệu suất dịch quả mà còn để làm trong dịch quả. Phương pháp sử dụng enzym có hiệu quả hơn cả.Bởi lẽ nhờ tác dụng của các enzyme mà các hệ keo của nước quá sẽ bị phá huỷ hoàn toàn.Nếu như khi làm trong bằng các phương pháp khác pectin bị kết tủa một phần thì khi xử lý bằng pectinase, pectin bị phân giải hoàn toàn thành các chất hoà tan. Với phương pháp enzym, khi mang một lượng thừa chế phẩm sẽ loại trừ được trường hợp làm trong không hoàn toàn. Dịch nước quả được xử lý bằng chế phẩm pectinase thường có vị hoàn toàn hơn và ít có khuynh hướng bị đục hơn. Quá trình làm trong dịch quả dưới tác dụng của pectinase có thể chia làm 3 giai đoạn: -

Giai đoạn “ bất ổn định hoá” được tiêu biểu bằng sự giảm độ nhớt một

cách sâu sắc và thường được gọi là trạng thái “ phá vỡ” Giai đoạn “kết lắng” bắt đầu từ trạng thái “phá vỡ” và kết thúc khi kết tủa hoàn toàn. Giai đoạn cuối cùng thường được xác định bằng sự vắng mặt các pectin 

kết tủa bởi ion canxi. Sử dụng enzym để sản xuất nước quả thanh trùng uống trực tiếp từ quả

táo và quả vải 17

HÓA SINH THỰC PHẨM

NHÓM 2

Ngày nay, nước quả trong hoặc nước quả đục được sản xuất ở nhiều nước trên thế giới. Tùy theo hàm lượng đường và acid có trong nước quả, người ta chế biến nước quả có hàm lượng đường và acid thấp, người ta bổ sung đường và acid điều chỉnh chất lượng cuối cùng của sản phẩm. Hàm lượng pectin cao sản phẩm thường không có lợi vì khi đó độ nhớt của sản phẩm rất cao. Việc thủy phân pectin có trong dịch quả còn làm cho các sản phẩm dịch quả không bị đục.Tuy nhiên, việc xử lý pectin bằng pectinase không nên tiến hành phân giải pectin đến cùng mà cần phải giữ một lượng nhất định trong sản phẩm nước quả.Chính lượng pectin này sẽ giúp cho chất lượng nước quả tốt hơn. Trong sản xuất nước quả táo và nước quả vải, người ta sử dụng chế phẩm pectinase cho hiệu quả rất cao.Khi xử lý nước quả ở 500C trong 2 giờ, hiệu suất tách nước quả tăng 20%, ở 37- 40% sau2 -4 giờ thì tăng 20 – 25%.Các nghiên cứu và thực tế sản xuất cho thấy hiệu quả xử lý nước táo rất cao.Chính vì thế, việc ứng dụng enzyme pectinase được áp dung ở tất cả các nhà máy sản xuất nước táo trên thế giới.Trong khi xử lý nước quả bằng enzyme pectinase, người ta thường cho thêm ascorbic acid vào chống quá trình oxy hóa của nước quả táo. Bảng 3.1. Hiệu quả xử lý nước quả và bằng chế phẩm pectinas Stt

1

Loại nước quả

Nước quả từ táo a- Không cho chế phẩm enzyme b- Có chế phẩm

Hiệu

Chất

Độ

Đườn Pectina

Chất

Điểm

suất

khô

acid

g (%)

chát

cảm

(%)

(%)

(%)

(%)

quan

71,2

10,2

0,53

6,7

0,33

0,04

4,5

78,8

11,5

0,62

8,0

0,15

0,02

4,8

se (%)

enzyme

18

HÓA SINH THỰC PHẨM

2

Nước quả vải a- Không cho chế phẩm enzyme b- Có cho chế phẩm

NHÓM 2

49,2

8,5

0,91

5,62

0,26

0,09

3,8

72,4

10,2

1,16

7,4

0,12

0,16

4,3

enzyme

IV.

Ứng Dụng Enzyme Pectinase Trong Sản Xuất Nước Táo.

1. Quy trình sản xuất nước táo đóng hộp:

19

HÓA SINH THỰC PHẨM

NHÓM 2

2. Tác động của enzyme pectinase trong quy trình xử lý enzyme: Quá trình này làm giảm độ bền cơ học của màng tế bào, dịch quả sẽ được giải phóng ra khỏi tế bào dễ dàng hơn và hiệu suất nước ép thu được tăng lên trung bình khoảng 15 – 30%, có khi tới 49% (tùy từng loại quả). Bổ sung cellulase góp phần phá vỡ lớp cellulose ở thành tế bào làm cho hiệu suất quá trình ép tăng lên đáng kể. 3. Cơ chế làm trong của enzyme:

20

HÓA SINH THỰC PHẨM

NHÓM 2

Làm trong giúp tăng tốc độ quá trình lọc vì sử dụng enzyme pectinase giúp kết lắng những cấu tử nhỏ lơ lửng kể cả những cấu tử không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Làm trong dịch ép táo giúp ổn định độ trong nước ép táo không bị vẩn đục trở lại.  Quá trình làm trong 3 giai đoạn: • Giai đoạn 1: giai đoạn bất ổn định, đặc trưng bởi sự giảm độ nhớt của dịch quả, •

quá trình thủy phân diễn ra với tốc độ nhanh. Giai đoạn 2: các chất tạo thành trong quá trình thủy phân bắt đầu kết lắng, sự thủy phân pectin vẫn còn nhưng chậm dần, giai đoạn này kết thúc khi cặn đã

•

lắng hoàn toàn. Giai đoạn 3: kết thúc sự phân giải pectin, có thể xác định bằng cách cho lắng

bằng ion Ca2+ mà không thấy pectin.  Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm trong: • pH của môi trường phải thấp. • Nhiệt độ xử lý enzyme 500 C/ 1-2 giờ giúp làm trong. • Nhiệt độ xử lý 250 C không đạt yêu cầu vì dễ bị nhiễm vi sinh vật. • Chế độ xử lý enzyme để tăng hiệu suất ép là 500 C/30 phút. • Bổ sung enzyme cellulase và hemicellulase làm tăng hiệu suất ép. • Bổ sung enzyme amilase, amiloglucosidase cải thiện độ nhớt của dịch ép không làm nghẹt lưới lọc quá trình lọc trong tốt hơn. C

ông nghệ sản xuất nước ép trái cây ngày càng phổ biến và thông dụng bởi tính tiện dụng cuả nó. Sự phát triển của công nghệ enzyme đã mang lại các ứng dụng rộng rãi 21

HÓA SINH THỰC PHẨM

NHÓM 2

của enzyme trong các ngành công nghiệp. Trong đó có ứng dụng bổ sung enzyme vào quy trình sản xuất nước ép táo mà tạo được một loại thức uống bổ dưỡng cho người tiêu dùng.

22