Theo dõi ảnh hưởng của độ Brix và giá trị pH đến hàm lượng rượu sinh ra trong quá trình lên men vang mít....44 Chương V.. Thí nghi ệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của độ Brix và giá trị pH đến
GIỚI THIỆU
Đặt vấn đề
Rượu vang là đồ uống lên men trực tiếp từ trái cây tự nhiên, không qua chưng cất, với độ cồn từ 10-18 độ, góp phần làm đa dạng thành phần đồ uống trong bữa ăn Việt Nam, là đất nước có khí hậu phù hợp với cây trái quanh năm, việc sản xuất rượu vang không chỉ giúp bồi bổ sức khỏe mà còn là nguồn thu nhập đáng kể cho nông dân Ngoài ra, ngành rượu vang còn thúc đẩy phát triển ngành nông nghiệp trồng cây ăn quả, tạo ra nhiều cơ hội kinh tế bền vững cho cộng đồng.
Tất cả các loại trái cây có thể dùng làm nguyên liệu để sản xuất rượu vang, bao gồm dứa, mơ và nhiều loại quả khác Rượu vang hỗn hợp từ nhiều loại quả như dứa, nho, táo, mơ, mận, dâu thường mang lại hương vị đa dạng phong phú Nên lựa chọn những loại quả có mùi thơm, vị ngọt, chua, chát để sản xuất rượu vang, giúp tạo ra sản phẩm đặc trưng và hấp dẫn Sản xuất rượu vang từ các loại quả hỗn hợp cũng là xu hướng phổ biến để đa dạng hương vị và nâng cao chất lượng sản phẩm.
Trong sản xuất rượu vang, độ trong của sản phẩm đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng rượu Có nhiều phương pháp làm trong rượu vang như cơ học, hóa học hoặc sử dụng enzyme, mỗi phương pháp đều mang lại những ưu điểm riêng Phương pháp tách cơ học giúp loại bỏ huyền phù nấm men nhanh chóng, thích hợp cho sản xuất quy mô lớn nhưng đòi hỏi vốn đầu tư cao và khó tách chất keo trong dung dịch Trong khi đó, phương pháp sử dụng enzyme pectinase phù hợp với sản xuất thủ công, giúp phá vỡ hệ keo tự nhiên trong dịch quả, tạo đông tụ và lắng cặn, làm rượu trong hơn, giá thành thấp, dễ áp dụng trong điều kiện sản xuất nhỏ lẻ.
Nội dung nghiên cứu
- Nhằm nâng cao chất lượng rượu vang, đáp ứng nhu cầu và thị hiếu người tiêu dùng, ta đề ra một số nội dung sau:
- Phân tích thành phần nguyên liệu
- Khảo sát ảnh hưởng của độ Brix và pH đến hiệu suất thu hồi rượu mít
- Khảo sát ảnh hưởng của việc bổ sung chế phẩm pectinase trong sản xuất rượu vang mít
- Phân tích đánh giá chất lượng thành phẩm.
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
Sơ lược về nguyên liệu mít
Mít là loại cây cao lớn, có thể đạt chiều cao từ 10-15 mét, với cành non có nhiều lông ở ngọn và lá đơn nguyên dài từ 9-12cm, rộng 4-9cm, cuống dài 1-5cm, giúp cây phát triển tốt trong khí hậu nhiệt đới Hoa mít gồm các hoa đơn tính cùng gốc; hoa cái mọc trực tiếp trên thân hoặc cành, dài 5-8cm, rộng 2-5cm, trong khi hoa đực có hình dáng chày, thu hút sự chú ý của các loại côn trùng thụ phấn Quả mít to, dài từ 30-60cm, mặt ngoài có nhiều gai ngắn, khi chín vẫn giữ màu xanh lục pha chút vàng, vỏ quả dày, chắc chắn Thịt quả chín màu vàng nhạt, có vị ngọt thơm đặc trưng, chứa nhiều múi, mỗi múi có một hạt, là nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng Mít có nguồn gốc từ Ấn Độ nhưng hiện nay được trồng phổ biến ở Indonesia và các nước nhiệt đới châu Á, góp phần nâng cao giá trị kinh tế và ẩm thực của vùng miền.
Thái Lan, Philippin,…Ở Malaysia, mít được trồng nhiều ở tiểu bang Jahor, Pahang, Kedah.
Mít là loại cây trồng phổ biến trên khắp Việt Nam, từ Bắc chí Nam, đặc biệt phát triển mạnh tại các tỉnh miền Trung như Quảng Ninh, Nghệ An, Hà Bắc và Vĩnh Phú Nhờ điều kiện khí hậu và thổ nhưỡng phù hợp, mít được trồng thành các vườn lớn dưới dạng vườn rừng và vườn đồi, góp phần nâng cao sản lượng và mở rộng thị trường tiêu thụ trong và ngoài nước Theo nghiên cứu của Vũ Công Hậu (2000), trồng mít không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn giữ gìn giống cây truyền thống của vùng miền.
Cây mít chỉ ra trái ở những nhánh chính và thân cây, với mỗi trái có thể nặng đến 40kg, đủ cung cấp thực phẩm cho cả gia đình Gỗ mít rất bền chắc, có màu vàng đậm, thường được sử dụng trong xây dựng nhà cửa, đặc biệt để tạo nên các công trình hoàng gia ở Bali và đền thờ tại Việt Nam, và khi luộc chín, gỗ mít tạo ra chất nhuộm màu vàng cam từng được các nhà sư dùng để nhuộm áo cà sa Quả mít có giá trị dinh dưỡng cao, chứa khoảng 40% carbohydrate, 6% protein và 0,4% chất béo, phần còn lại sau lớp vỏ gai đều có thể ăn được, như múi mít chín ăn tươi, xơ mít muối chua gọi là nhút, hoặc quả mít non dùng làm rau trong các món nấu, kho, gỏi Theo Đông y, mít còn có tác dụng làm thuốc, lá mít chữa tưa lưỡi, hen suyễn, mụn nhọt và lợi sữa sau sinh, vỏ mít chứa nhựa dùng để chữa nhọt vỡ mủ, còn gỗ mít tươi mài với nước có tác dụng an thần, hạ huyết áp và điều trị co quắp.
Hạt mít là thực phẩm đa dạng, có thể được chế biến bằng cách luộc, rang, nướng hoặc thổi cùng cơm để thưởng thức Tuy lượng protein và lipit của hạt mít khô không cao bằng gạo, nhưng lại vượt trội hơn khoai, sắn và ngô về mặt dinh dưỡng Trong dân gian, hạt mít được coi là có công dụng bổ trung, ích khí, hỗ trợ tiêu hóa và thông tiện hiệu quả Múi mít chín đã được xem là một loại thức ăn bổ dưỡng với tác dụng long đờm, giúp tăng cường sức khoẻ và mang lại lợi ích cho hệ tiêu hóa.
(Vinamit.com.vn) 2.1.2 Phân loại
- Mít thuộc loại dâu tằm với tên khoa học là Artorpus Heterophyllus
Theo Việt Chương (2000), mít được chia thành hai loại chính là mít ướt và mít ráo, nhưng trên thực tế có nhiều giống như mít mật, mít dừa, mít nghệ, mít nài, mít tố nữ,…, mỗi giống mang một hương vị đặc trưng riêng, góp phần làm phong phú thêm đa dạng các loại trái cây mít trên thị trường.
- Theo Phan Kim Hồng Phúc và Nguyễn Văn A (2000) thì nước ta hiện nay có 3 giống mít chính:
Mít nghệ: quả to, cây cho nhiều quả, dày cơm, rất ngon do nhiều mật
Mít tố nữ nổi bật với vị ngon không thua kém mít nghệ, nhưng lại được ưa chuộng nhờ đặc điểm múi dính vào cùi, giúp dễ bóc và thưởng thức hơn Quả mít tố nữ khá ráo, không dính tay, phù hợp với nhiều người tiêu dùng Trái mít có nhiều quả trên cây, kích thước trung bình từ 1-3kg, tạo nên nguồn cung dồi dào cho thị trường Giá bán của mít tố nữ đôi khi ngang bằng hoặc cao hơn mít nghệ, làm tăng giá trị và sức hấp dẫn của loại quả này.
Mít dừa: quả to như mít nghệ, màu vàng nhạt, ăn giòn, dày cơm, ít ngọt, giá bán thấp hơn
2.1.3 Thành phần hóa học của mít
Theo Nguyễn Công Dư (1976) thành phần quần thể mít Hương Khê (Hà Tỉnh) được cho trong bảng sau :
Hình 2 Mẫu mít nghệ cắt ngang Bảng 1 Thành phần quả mít
Thành phần Khối lượng (kg) Phần trăm (%)
Trong múi mít khô chứa từ 11-15% đường, chủ yếu là fructose và glucose, cùng với một ít tinh dầu thơm tự nhiên Ngoài ra, múi mít còn cung cấp 1,6% protein và 1-2% muối khoáng, gồm các chất quan trọng như Canxi (18mg%), Phospho (25mg%), Sắt (0,4mg%), và carotene (0,14%) Múi mít cũng là nguồn cung cấp các vitamin thiết yếu như Vitamin B2 (0,04mg) và Vitamin C (4mg%), góp phần bổ sung dưỡng chất quan trọng cho cơ thể (Hậu, 2000).
Theo Vinamit.com quả mít có giá trị dinh dưỡng rất cao khoảng 40%
Bảng 2 Bảng thành phần hoá học của mít Thành phần Giá trị trong 100g phần ăn được
Thành phần Giá trị trong 100g phần ăn được
Nước Năng lượng Năng lượng Protein Béo Khoáng, tro Carbohydrate
Cancium, Ca Iron, Fe Magnesium,Mg Phosphorus, P Potassium, K Sodium, Na Zinc, Zn Copper, Cu Manganese, Mn Selenium, Se
34mg 0,60mg 37mg 36mg 303mg 3mg 0,42mg 0,187mg 0,197mg 0,6mcg
Vitamin C Thiamin Riboflavin Niacin Vitamin B-6 Folate, total Folate, food Folate, DFE Vitamin A, IU Vitamin A, RAE
Các acid béo no bão hoà
Các acid béo chưa no chứa một nối đôi
Các acid chưa no chứa nhiều nối đôi
6,7mg 0,030mg 0,110mg 0,400mg 0,108mg 14mcg 14mcg 14mcg-DEF 297IU 15mcg-RAF 0,063g
USDA National Nutrient Database for Standard Reference, Release 19 (2006)
Định nghĩa và giá trị của rượu vang
Danh từ rượu dùng để chỉ một dung dịch trong đó có cồn êtylic, công thức
CH3CH2OH là ký hiệu của rượu etylic, trong đó độ cồn thể hiện tỷ lệ cồn ethyl tính theo thể tích so với toàn bộ dung dịch Có nhiều loại rượu khác nhau, và để phân biệt một cách dễ dàng, người ta thường tạm chia các loại rượu thành các nhóm dựa trên đặc điểm và mục đích sử dụng Độ cồn của rượu phản ánh mức độ nguyên chất của cồn trong dung dịch, giúp người tiêu dùng lựa chọn sản phẩm phù hợp với nhu cầu của mình Việc hiểu rõ về tỷ lệ cồn trong rượu là điều cần thiết để đảm bảo an toàn và sử dụng đúng mức quy định.
• Rượu cất hay rượu trắng
• Rượu licơ hay rượu ngọt
• Rượu vang hay rượu lên men từ trái cây
2.2.2 Thành phần và giá trị dinh dưỡng của rượu vang
Thành phần Theo Jazic và Zorec (Vũ Công Hậu, 1983), trong một lít rượu quả ở Ba Lan có các chất sau đây:
Bảng 3 Thành phần của rượu mít theo Jazic và Zorec
Nước 818-899g Đường tổng số 62-132g Chất hoà tan không phải đường 18-30g Acid (tính ra acid malic) 5-7g Acid bay hơi 0,65-1,1g Tro 1,8-2,9g
Trong các số liệu trên đây chưa tính đến độ cồn êtylic, độ cồn từ 10-18 tức là trong một lít có 80-114g (Vũ Công Hậu, 1983).
Thành phần quan trọng nhất của rượu vang là cồn êtylic, giúp tạo ra độ mạnh của rượu và gây cảm giác say khi uống Độ cồn tự nhiên trong rượu vang khoảng 7 đến 16%, với cồn etylic có mùi thơm dễ chịu và vị hơi ngọt, góp phần làm nên đặc trưng của loại đồ uống này (Vũ Công Hậu, 1983).
Chất axit hữu cơ đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc của rượu vang, giúp cân bằng vị chua và làm dịu đi cảm giác chua gắt, đồng thời ngăn chặn sự phát triển của các vi khuẩn gây hư hỏng như acid taric, malic, citric và oxalic Tuy nhiên, nếu lượng acid trong rượu quá nhiều, nó có thể gây ra các bệnh liên quan đến rượu như acid acetic, formic, propionic và butyric.
Hàm lượng đường trong rượu chủ yếu gồm fructose, glucose và một ít galactose, góp phần ảnh hưởng đến chất lượng của rượu Khi hàm lượng methanol trong rượu cao và tiếp xúc với các loại vi khuẩn yếm khí lẫn hiếu khí, quá trình phá huỷ đường diễn ra mạnh mẽ, chuyển đổi thành các hợp chất như axit lactic, axit acetic και dấm (Vũ Công Hậu, 1983).
Tro và các chất muối
Có nhiều muối khoáng trong rượu hoa quả, phổ biến nhất là P, K, S, Na, Ca, Mg,
Si, Fe, Mn, Cl, Al… , mặc dù lượng tuyệt đối thấp Trong một lít rượu chỉ có 1,5- 3g tro nhưng chất muối trong tro giữ vai trò quan trọng:
- Làm tăng hương vị của rượu
- Tăng giá trị dinh dưỡng, có nhiều chất muối hết sức cần thiết cho cơ thể sống với một lượng rất nhỏ
- Những chất vi lượng như Fe hàm lượng trung bình chỉ vài mg/lít và Cu: 0,2-0,3 mg/lít
- Nếu chỉ tăng một vài mg trong một lít cũng gây kết tủa làm cho rượu đục, mất hương vị (Vũ Công Hậu, 1983).
Chủ yếu các chất có nguồn gốc pectin quyết định đặc tính của rượu vang quả, nhưng phần lớn bị phá hủy do khí carbonic trong quá trình lên men Trong quá trình này, nấm men tạo ra các hợp chất có mùi thơm như cồn cao phân tử và ester, góp phần phát triển hương vị của rượu Quá trình trưởng thành của rượu còn sinh ra mùi thơm đặc biệt gọi là bukê (bouquet), nhờ các chất oxi hóa - khử tạo ra, trong đó dạng khử mang lại mùi thơm đặc trưng Chính vì vậy, bảo quản rượu vang quả trong bình kín hoàn toàn không oxy giúp duy trì mùi thơm tự nhiên, còn để lọt khí oxy vào sẽ gây mất mùi rất nhanh (Vũ Công Hậu, 1983).
Nước quả nổi bật với hàm lượng vitamin phong phú, góp phần tăng cường sức khỏe Tuy nhiên, có thắc mắc về việc các vitamin có bị phá huỷ trong quá trình lên men hay không Ribero Gayon (1976) đã khẳng định rằng quá trình lên men rượu thực ra giúp điều chỉnh lại hàm lượng vitamin của nước quả, đồng thời là một kỹ thuật tốt để giữ lại các vitamin quý giá này.
Polyphenol, đặc biệt là flavon, góp phần làm cho rượu có màu vàng bắt mắt Tannin trong rượu dễ kết bông với protein trong nước quả, ảnh hưởng đến độ trong của rượu Tuy nhiên, quá trình oxy hóa có thể khiến rượu trở nên tối màu hơn, ảnh hưởng đến chất lượng và hương vị của sản phẩm (Vũ Công Hậu, 1983).
Rượu vang là đồ uống có cồn truyền thống có lợi cho sức khỏe khi tiêu thụ với liều lượng hợp lý, giúp kích thích và tăng cường sức khỏe Chứa cồn trung bình, rượu vang phù hợp cho nhiều đối tượng, kể cả phụ nữ và người cao tuổi, vì cồn lên men trong rượu là cồn tự nhiên không qua chưng cất Ngoài cồn etylic, rượu vang còn chứa nhiều chất dinh dưỡng hơn các loại rượu khác, là thực phẩm có thành phần cân đối, ổn định, giàu giá trị dinh dưỡng và mùi thơm dịu của quả tươi, thích hợp sử dụng quanh năm Đối với người trồng vườn, sản xuất và chế biến rượu vang là hoạt động bổ sung, giúp giảm lãng phí và nâng cao thu nhập, bắt đầu từ tự túc với kỹ thuật sản xuất đúng cách để tạo ra rượu ngon, giá thành hợp lý và có thể phát triển thành hàng hóa thương mại.
Quy trình sản xuất rượu vang mít
2.3.1 Quy trình sản xuất chung
Nước Thịt quả Acid ascorbic 0,15% Đường Acid citric Nước
Thanh trùng NaHSO 3 , 122mg/lít
Hiệu quả của enzyme phụ thuộc vào hai yếu tố chính, trong đó nguyên liệu đóng vai trò quyết định Nguyên liệu để chế biến cần đạt độ chín kỹ thuật phù hợp, đảm bảo quá trình tách dịch quả diễn ra thuận lợi hơn Độ chín kỹ thuật thể hiện giai đoạn chín của quả, giúp tối đa hóa việc tích tụ các chất dinh dưỡng có giá trị cao và phát huy hương vị ngon tự nhiên.
Yêu cầu đầu tiên để sản xuất rượu vang là cần phải có một lượng đường thích hợp cho nấm men phát triển và lên men
Nói chung, muốn có nguyên liệu tốt phải:
+ Chọn một loại quả thích hợp + Tạo điều kiện thuận lợi để quả có chất lượng cao
Kiểm tra thành phần nước quả trước khi lên men là bước quan trọng để đảm bảo quá trình sản xuất rượu vang hiệu quả Rượu vang có giá trị dinh dưỡng cao nhưng khác biệt hoàn toàn với quả gốc, khi đường trong quả biến thành cồn êtylic, thay thế mùi thơm tự nhiên của quả bằng mùi thơm đặc trưng của rượu Trong nước ta, mít là nguyên liệu phong phú và có hàm lượng đường cao, phù hợp để lên men thành rượu vang Hơn nữa, mít có màu sắc bắt mắt và mùi thơm hấp dẫn, làm tăng giá trị của sản phẩm rượu vang từ nguyên liệu này.
(b) Xử lý nguyên liệu Mít thu mua xong đem về rửa sạch, xẻ mít chỉ lấy phần thịt mít đem đi chế biến
Việc làm nhỏ nguyên liệu là bước kỹ thuật quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả hoạt động của enzyme, năng suất thu nhận dịch quả và chất lượng sản phẩm Khi áp dụng các phương pháp cơ học như nghiền, xay, một số tế bào mất tính chất bán thấm do bị phá hủy, do đó việc lựa chọn phương pháp phù hợp với từng loại quả mang ý nghĩa công nghệ quan trọng Quá trình nghiền xay giúp tăng tốc độ phản ứng lý học và hóa sinh, đồng thời thúc đẩy quá trình hòa thấm hạt vào nước, từ đó tối đa hóa hiệu quả trích ly dịch quả.
Việc nghiền nhỏ mít giúp tăng diện tích tiếp xúc giữa enzyme và xác quả, giúp quá trình phân hủy diễn ra dễ dàng hơn và chuyển đổi thành dạng hòa tan trong nước hiệu quả Mức độ nghiền nhỏ phụ thuộc vào loại thiết bị nghiền sử dụng, đảm bảo tối ưu hóa quá trình phân hủy Ngoài ra, việc nghiền nhỏ còn nhằm tăng cường khả năng hòa tan các chất màu, tannin và các hợp chất tạo mùi thơm trong nước, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm cuối cùng.
H ệ enzyme dùng trong quá trình đườ ng hóa
Hình 4 Cơ chế tác dụng của amylase +α−Amylase
α−amylase là một metaloenzyme chứa ít nhất một ion Ca 2+ trong phân tử, giúp duy trì cấu trúc bậc 2,3 của enzyme Nó rất giàu tyrosine và tryptophan nhưng ít methionin, và được hoạt hóa khác nhau tùy theo nguồn gốc: hoạt hóa bởi ion đơn trị từ nguồn động vật và vi sinh vật, còn từ nguồn thực vật thì hoạt hóa bởi ion hóa trị II Hội tụ hoạt hóa theo thứ tự Cl - > Br - > I - khi ion hóa trị I, và bị kìm hãm bởi kim loại nặng như Cu 2+ , Hg 2+ , Ag + α−amylase kém bền trong môi trường axit nhưng lại khá chịu nhiệt, đặc biệt trong hệ enzyme amylase, và khả năng chịu nhiệt này phụ thuộc vào pH, hàm lượng muối calci, cũng như nồng độ cơ chất.
Bảng 4 Nhiệt độ và pH tối thích của enzyme α− amylase
Nguồn gốc Nhiệt độ tối thích pH tối thích
α−amylase là enzyme nội phân có khả năng phân cắt liên kết α−1,4 glucozid trên mạch amylose và amylopectin tại bất kỳ vị trí nào đã được hồ hóa, giúp phá vỡ cấu trúc tinh bột hiệu quả Nhờ đặc tính này, α−amylase không chỉ phân hủy tinh bột đã hồ hóa mà còn có khả năng phân hủy các hạt tinh bột nguyên vẹn, góp phần tối ưu quá trình tiêu hóa tinh bột trong cơ thể.
Dưới tác dụng của α−Amylase, amylose bị phân cắt thành oligosaccharide (polyglucose) gồm 6-7 gốc glucose, sau đó tiếp tục bị phân cắt để tạo thành maltotetrose, maltotriose và maltose Sau thời gian thủy phân dài, sản phẩm chủ yếu là 13% glucose và 87% maltose Quá trình phân giải amylopectin cũng diễn ra tương tự, tạo ra các sản phẩm chính là 72% maltose, 19% glucose, cùng với các dextrin phân tử thấp và 8% isomaltose do α−amylase không thể cắt liên kết 1,6-glucosid ở mạch nhánh của amylopectin (Bùi Thị Quỳnh Hoa).
Các giai đoạn của quá trình thủy phân tinh bột của α−Amylase Giai đoạn dextrin hóa:
Tinh bột dextrin phân tử lượng thấp Giai đoạn đường hóa:
Dextrin tetra-và trimaltose di- và monosaccharide Amylose oligosaccharide polyglucose
Khả năng dextrin hóa của α−amylase rất cao do đó người ta còn gọi α−amylase là enzyme dextrin hóa hay amylase dịch hóa (Lê Ngọc Tú, 1982)
α−Amylase và β−Amylase là các loại enzyme thuộc nhóm albumin, có tính chất đặc trưng và vai trò quan trọng trong quá trình phân giải tinh bột Tâm xúc tác của chúng chứa các nhóm chức –SH, –COOH cùng vòng imidazol của các gốc histidin, góp phần vào hoạt động xúc tác của enzyme Trong số đó, β−Amylase phổ biến ở thực vật, đặc biệt nhiều trong các hạt nảy mầm, trong khi ở vi khuẩn không có β−Amylase và vai trò trong nấm mốc vẫn còn chưa rõ ràng Amylase hoạt động bền vững khi không có ion Ca²⁺ và bị ức chế bởi các kim loại nặng như Cu²⁺, Hg²⁺, cũng như các hợp chất như iod, acetanic Enzyme có pH tối ưu từ 4 đến 6 trong dung dịch tinh bột tinh khiết và từ 5 đến 5,6 trong dung dịch nấu Nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của β−Amylase là từ 40 đến 50°C, nhưng bị vô hoạt khi nhiệt độ lên đến 70°C trong môi trường nấu ở 60-65°C.
β−amylase là enzyme xúc tác sự thủy phân các liên kết α−1,4 glucosid trong tinh bột, glycogen và polysaccharide đồng loại, phân cắt tuần tự gốc maltose ở đầu không khử để tạo thành maltose có cấu hình β Enzyme này là enzyme ngoại phân, phân giải 100% amylose thành maltose và 54-58% amylopectin thành maltose, do mỗi nhánh của amylopectin chứa 20-25 phân tử glucose, qua đó tạo ra 10-12 phân tử maltose sau quá trình thủy phân Khi gặp liên kết α−1,4 glucozit gắn với liên kết α−1,6 glucosid của amylopectin, β−amylase sẽ ngưng tác dụng, và phần saccharide còn lại sẽ là dextrin lớn.
γ-amylase có độ bền cao hơn so với β-amylase trong môi trường axit, nhưng lại nhạy cảm với tác dụng của rượu etylic và aceton Ngoài ra, enzyme này không chịu được các ion kim loại nặng như Cu²⁺ và Hg²⁺, vốn thường có trong nấm mốc và một số loại vi khuẩn.
Hoạt động tốt ở 50 o C Hoạt lực tối đa trong vùng pH 3,5–5,5
• Cơ chế tác dụng lên amylose và amylosepectin
Enzyme γ-amylase có khả năng xúc tác thủy phân liên kết α−1,4 và α−1,6 glucosid trong tinh bột, glycogen và polysaccharide kiểu maltose, giúp phân giải polysaccharides một cách hiệu quả Đây là enzyme ngoại phân exo, thủy phân polysaccharide từ đầu không khử tuần tự từng gốc glucose một, đặc biệt phù hợp trong quá trình tiêu hóa Tuy nhiên, γ-amylase không thủy phân được các dextrin vòng, giới hạn phạm vi hoạt động của enzyme này trong quá trình phân giải carbohydrate.
Khi thủy phân tinh bột, quá trình không chỉ tạo thành glucose mà còn sản sinh oligosaccharide, đóng vai trò quan trọng trong quá trình tiêu hóa Ngoài ra, enzyme γ-amylase còn có khả năng phân cắt các liên kết α−1,2; α−1,3 trong glucosid, giúp nâng cao hiệu quả phân giải tinh bột và các loại carbohydrate phức tạp.
Việc bổ sung enzyme amylase và pectinase giúp phân giải các phân tử lớn như tinh bột và pectin thành các phân tử nhỏ, từ đó tăng cường hiệu quả lên men Enzyme amylase phá vỡ tinh bột thành đường đơn, trong khi pectinase phân giải pectin, giúp quá trình lên men diễn ra thuận lợi hơn Việc này không chỉ nâng cao năng suất lên men mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm cuối cùng Bổ sung enzyme phù hợp đóng vai trò quan trọng trong quy trình lên men hiệu quả và tối ưu hóa hoạt động vi sinh.
- Có hai phương pháp thanh trùng trong sản xuất rượu vang:
Phương pháp thanh trùng bằng nhiệt
Quả dịch được thanh trùng để tiêu diệt hết vi khuẩn và nấm men dại trước khi cấy nấm men chọn lọc vào, giúp đảm bảo vệ sinh và an toàn cho quá trình sản xuất Nhờ độ pH thấp của nước quả, quá trình thanh trùng chỉ cần thực hiện ở nhiệt độ từ 65-70°C, tiết kiệm năng lượng và thời gian Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, dễ thực hiện, phù hợp để thanh trùng các loại nguyên liệu có cấu trúc rắn chắc, thuận tiện trong sản xuất các sản phẩm lên men.
Nhược điểm chính của quá trình xử lý là dễ gây mất màu và làm giảm hương vị tự nhiên của sản phẩm, ảnh hưởng đến tính chất cảm quan ban đầu Ngoài ra, quá trình này còn làm thay đổi thành phần hóa học và hoạt tính của enzyme, từ đó ảnh hưởng đến chất lượng và độ tươi ngon của sản phẩm cuối cùng.
Tốn nhiều thời gian cho công đoạn thanh trùng, cũng như làm nguội
Các chủng nấm men thường dùng trong sản xuất rượu vang
Theo Lương Đức Phẩm (2004) trong sản xuất rượu vang thường sử dụng các chủng nấm men sau:
2.4.1 Saccharomyces vin: Đây là tên dùng phổ biến hiện nay, trước đây người ta gọi là Saccharomyces vini Meyer hay là Saccharomyces ellipsoideus, theo Lodder là Saccharomyces cerevisiae Hansen
Trong quá trình lên men nước quả, nấm men Saccharomyces chiếm tới 80% tổng số nấm men có trong quá trình lên men, với nguồn dinh dưỡng chính là đường, cồn và acid hữu cơ Chúng phát triển nhờ vào các yếu tố sinh trưởng như acid pantotenic, biotin, mezoinzit, thiamin và pyridoxin, đồng thời có khả năng tạo cồn, chịu sunfit, tổng hợp các cấu tử bay hơi và sản phẩm thứ cấp tạo ra mùi đặc trưng cho rượu vang Nhiều nòi của Saccharomyces trong quá trình lên men tạo ra rượu với nồng độ khoảng 8-10% thể tích Ở giai đoạn cuối của quá trình lên men, Saccharomyces vini kết lắng nhanh, làm rượu trong, sau đó chúng thường bị già và chết rất nhanh, không còn khả năng chuyển đổi đường thành cồn nữa.
Men này được tách từ nước nho, rượu và nước quả phúc bồn tử lên men tự nhiên
Chúng có khả năng tạo được lượng cồn rất cao trong quá trình lên men (có thể đạt được lượng cồn trong dịch lên men là 12 – 13 %V )
Men này được chiết xuất từ nước nho tự lên men, có khả năng chịu được hàm lượng đường và cồn cao, lên men triệt để và tạo ra lượng cồn tới 18 độ Giống nấm men này lên men được nhiều loại đường như glucose, fructose, manose, saccarose, maltose và một phần rafi-nose, trong khi không lên men được lactose và pectose, giúp tối ưu quá trình lên men và sản xuất rượu có chất lượng cao.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men
Hình 5 Các phản ứng sinh hóa trong quá trình lên men
Theo Bùi Ái (2000) thì các yếu tố sau đây có ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men trong lên men rượu vang:
2.5.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ có ảnh hưởng rõ rệt đến hoạt động sống của nấm men, cụ thể là nấm men
Saccharomyces cerevisiae là loại nấm men quan trọng trong quá trình lên men rượu, phát triển tốt nhất ở nhiệt độ 30-32°C và có thể chịu được đến 38°C, trong khi nhiệt độ tối thiểu là 5°C Nấm men được nuôi cấy ở nhiệt độ thấp hơn mức tối ưu, thường từ 17-22°C, để tăng hoạt lực lên men Khả năng chịu nhiệt rộng của nấm men giúp quá trình lên men diễn ra hiệu quả và ổn định.
45 0 C, nếu nhiệt độ quá 50 0 C nấm men sẽ chết
Nấm men phát triển tốt trong môi trường có pH từ 2-8, với điều kiện lý tưởng từ 4-4,5, trong đó bắt đầu phát triển mạnh nhất ở pH 4,2 trở lên Trong quá trình lên men rượu, nên duy trì pH từ 3,8-4,0 để tối ưu sự phát triển của nấm men, trong khi pH trên 8,1 sẽ làm giảm khả năng phát triển của nấm men và thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn Khi pH ở mức 3,8, nấm men phát triển mạnh mẽ hơn nhiều so với vi khuẩn, giúp kiểm soát quá trình lên men hiệu quả Để điều chỉnh pH trong môi trường nuôi cấy hoặc lên men, người ta có thể bổ sung các loại acid bất kỳ, miễn sao các anion của acid này không ảnh hưởng quá mạnh đến hoạt động của nấm men.
2.5.3 Ảnh hưởng của ánh sáng Ánh sáng là yếu tố kìm hãm hoạt động của tế bào nấm men Đặc biệt là các tia cực tím, ánh sáng sẽ giết chết tế bào nấm men, vì vậy quá trình lên men phụ thuộc vào thời tiết
2.5.4 Ảnh hưởng của số lượng tế bào nấm men
Việc điều chỉnh lượng tế bào nấm men trong dịch lên men ảnh hưởng lớn đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm Khi lượng nấm men phù hợp, quá trình lên men diễn ra hiệu quả, thu hồi cao và sản phẩm đạt chất lượng tốt hơn Ngược lại, nếu lượng tế bào nấm men quá ít, tốc độ lên men sẽ chậm, sinh khối thấp, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật khác phát triển Trong khi đó, nếu lượng nấm men quá nhiều, môi trường lên men trở nên thiếu dưỡng chất, dẫn đến nấm men chết dần, phát sinh mùi vị lạ, làm giảm hiệu quả sử dụng nấm men có ích.
2.5.6 Ảnh hưởng của nồng độ rượu
Quá trình nuôi cấy nấm men chủ yếu tập trung vào việc tạo môi trường phù hợp để thúc đẩy sự phát triển sinh khối, đảm bảo số lượng nấm men đạt yêu cầu Ngoài ra, nấm men còn thực hiện quá trình lên men rượu quan trọng, giúp sản xuất các sản phẩm lên men có giá trị kinh tế cao.
Thường dịch nấm men có nồng độ alcohol từ 4-6%, ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ và khả năng phát triển của nấm men Nồng độ rượu khoảng 1% có lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của nấm men, trong khi mức từ 4-6% có thể gây tác hại và làm chậm quá trình phát triển Sự ảnh hưởng này còn phụ thuộc vào yếu tố như thời gian, môi trường nuôi cấy, cũng như số lượng tế bào nấm men ban đầu, với điều kiện nuôi cấy và số lượng tế bào giống nhau thì rượu dưới 4% phù hợp để duy trì hoạt động hiệu quả của nấm men.
Quá trình kỵ khí chủ yếu tạo ra sản phẩm là ethanol, hoạt chất này có khả năng ức chế hoạt động của tế bào nấm men Mức độ ức chế ethanol gây ra có thể khác nhau tùy thuộc vào từng chủng nấm men và điều kiện sản xuất, ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình lên men và chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Hàm lượng CO2 hình thành trong quá trình lên men thường hạn chế mạnh sự sinh sản của nấm men vang Theo nghiên cứu của Miuler-Thurrau, khi:
+ Hàm lượng CO2 trong rượu vang đạt 0,25% trọng lượng thì việc sinh sản của nấm men đình trệ
+ Hàm lượng CO 2 trong rượu vang đạt 1,5% trọng lượng thì nấm men không còn sinh sản được nữa
+ Với hàm lượng CO 2 như trên, ở nhiệt độ 15 0 C thùng lên men sẽ có áp suất 7,7atm, nấm men vẫn sống và tiếp tục lên men kỵ khí
Các h ư h ỏ ng th ườ ng g ặ p trong quá trình lên men
Vi khuẩn lactic nhiễm vào thùng ủ gây quá trình lên men, tạo thành acid lactic làm tăng độ axit trong dịch lên men Sự gia tăng này gây ức chế hoạt động của nấm men, ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm cuối cùng Để đảm bảo hiệu quả lên men, cần kiểm soát vi khuẩn lactic nhiễm và duy trì môi trường lên men phù hợp.
C6H12O6 2CH3CHOHCOOH Glucose Acid lactic
Vi khuẩn butylic khi nhiễm vào thùng ủ sẽ lên men tạo thành acid butylic, tạo nhiều khí hydro, tuy nhiên độ acid không tăng cao
C6H12O6 CH3CH2CH2COOH + 2CO2 +2H2
Loại nấm men thường gặp có hình oval lớn, lên men nhanh chóng, tạo ra độ acid cao và lượng cồn sớm, gây ức chế hoạt động của nấm men trong nhà, ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm.
Các nguyên nhân làm cho rượu đục và biện pháp làm trong
Nguyên nhân làm cho r ượ u đụ c
Dịch quả lên men thường bị đục do chứa nhiều tạp chất như cuống quả, hạt, mảnh vỏ, xơ Để làm trong dung dịch rượu, chỉ cần lọc qua các dụng cụ đơn giản đối với tạp chất lớn Tuy nhiên, trong rượu còn có các phân tử nhỏ như cồn, đường, muối khoáng và các phần tử keo như glycerin, chất pectic, protein, gây khó khăn cho quá trình làm trong Do đó, cần sử dụng máy siêu lọc (ultrafiltre) để loại bỏ các hợp chất này Mặc dù vậy, rượu vẫn có thể trở nên đục lại theo nhận định của Vũ Công Hậu.
(1983) có hiện tượng như vậy là do nhiều nguyên nhân sau:
Trong rượu, khi hàm lượng sắt tổng cộng từ 12-15mg/lít và có chứa phosphat, việc tiếp xúc với không khí trong môi trường thiếu oxy sẽ chuyển sang môi trường giàu oxy, hình thành hợp chất không hòa tan peric phosphat (FePO4) Điều này gây ra sự biến đổi màu sắc của rượu vang, với vang trắng xuất hiện màu trắng, còn vang đỏ có màu xanh hoặc xanh đậm, ảnh hưởng đến chất lượng và vẻ ngoài của sản phẩm.
Để phòng chống ôxi hóa và bảo quản quả tốt, cần giữ quả sạch và tránh lẫn mảnh đất vụn có chứa sắt Không để nước quả hoặc rượu tiếp xúc trực tiếp với dụng cụ có thành phần sắt để tránh phản ứng không mong muốn Trước khi quả chín, nên kiểm tra và bảo vệ bằng cách cho hợp chất oxy để ngăn oxi hóa Nếu xuất hiện tủa sắt trong quá trình xử lý, nên thực hiện công đoạn lọc để loại bỏ sắt và đảm bảo chất lượng quả.
Trong rượu vang, hợp chất lưu huỳnh luôn có mặt, đặc biệt khi hàm lượng đồng đạt tối thiểu 0,5mg/lít Khi điều kiện thiếu oxy, chẳng hạn như trong bình kín, đồng sẽ phản ứng và hình thành sunfua đồng – một hợp chất kết tủa màu nâu đỏ Quá trình này ảnh hưởng đến chất lượng của rượu vang và cần được kiểm soát chặt chẽ.
Để phòng chống ô nhiễm, cần tránh cho nước quả và rượu tiếp xúc với đồng Nếu nồng độ đồng trong rượu vượt quá 0,5 mg/lít, cần loại bỏ đồng bằng cách sử dụng phương pháp xử lý bằng kali ferocyanide hoặc axit rubeanic Việc áp dụng các biện pháp này giúp giảm thiểu nguy cơ gây hại và đảm bảo an toàn cho mức độ tiêu thụ.
Protein trong nước quả bị phân hủy một phần bởi nấm men, trong khi phần còn lại bị các chất tanin làm kết bông, khiến rượu trẻ vẫn giữ được tính trong suốt Khi lượng tanin tăng do ngâm trong thùng gỗ sồi, protein trong rượu có thể kết bông thành các cục trắng đục như bột gạo nấu chín, gây đục rượu Rượu trắng ít tanin, đặc biệt là rượu trẻ, dễ bị đục do hiện tượng này Để phòng chống kết bông protein, có thể đun nóng rượu ở nhiệt độ 70-80°C trong thời gian ngắn rồi lọc qua diotxenit để giữ rượu trong và rõ hơn.
Khái quát về enzyme pectinases
Hiện nay người ta thu nhận pectinases chủ yếu từ vi sinh vật (thường là nấm mốc: a.wamori, a.niger) Có 2 phương pháp sản xuất pectinase:
(a) Thu nhận chế phẩm pectinase từ canh trường bề mặt
Môi trường nuôi cấy vi sinh vật để thu nhận pectinase thường sử dụng các nguồn như cám gạo, cám mì, bã củ cải hoặc thóc mầm Để tối ưu quá trình sản xuất, nguồn dinh dưỡng bổ sung thường gồm các muối ammonium, phosphate và các chất dinh dưỡng thiết yếu khác Đồng thời, độ ẩm của môi trường phải duy trì trong khoảng 60% để đảm bảo sự phát triển tối ưu của vi sinh vật.
Sản phẩm sau lên men được sấy khô thành chế phẩm enzyme thô và tiến hành tinh chế để thu được pectinase tinh khiết Phương pháp trích ly bằng kết tủa với dung môi hữu cơ hoặc muối ammonium sulfate giúp tách enzyme pectinase một cách hiệu quả Dung môi hữu cơ như ethanol (72,5-75%) hoặc isopropanol (55-57%) được sử dụng để kết tủa enzyme, trong đó ethanol mang lại độ tinh khiết khoảng 90%, còn muối ammonium sulfate cho độ tinh khiết khoảng 75%, với thời gian tiếp xúc càng ngắn càng tốt Sau quá trình kết tủa, enzyme được ly tâm để tách khỏi dung dịch, sau đó sấy trong thiết bị sấy chân không hoặc sấy thăng hoa, rồi nghiền nhỏ và bảo quản để duy trì chất lượng.
(b) Thu nhận chế phẩm enzyme từ canh trường bề sâu Phương pháp hiếu khí
Sự tích tụ enzyme trong môi trường bắt đầu khi vi sinh vật gần đạt pha ổn định, môi trường bị acid hóa mạnh và lượng phospho vô cơ được sử dụng hoàn toàn pH lý tưởng để nuôi cấy thường nằm trong khoảng 6-7,2 Đối với nấm mốc, môi trường kiềm sẽ kìm hãm sự tổng hợp sinh khối và tích lũy enzyme pectinase, trong khi pH 4 sẽ hoàn toàn ức chế sự tạo thành enzyme này Khi pH dịch chuyển về phía axit, ngay cả ở khoảng 4,5-5,0, sự hình thành sinh khối vẫn diễn ra bình thường nhưng quá trình tổng hợp enzyme pectinase bị kìm hãm Tuy nhiên, pH của môi trường nuôi cấy A niger và A awamori 16 có thể dịch chuyển về khoảng 3,5-3,8, phù hợp với điều kiện tối ưu cho quá trình enzyme sinh tổng hợp.
Vật liệu nuôi cấy chủ yếu là sợi nấm được ủ trong môi trường dinh dưỡng từ 38-42 giờ để đến khi nứt nanh bào tử, với lượng sợi nấm cấy thường chiếm khoảng 2% Để thu chế phẩm khô, cần tách sợi nấm khỏi môi trường lỏng, sau đó cô đặc chân đến hàm lượng chất khô từ 5-8% trước khi sấy phun và đóng gói để tránh hút ẩm Để thu được pectinase tinh khiết, chế phẩm enzyme thô phải trải qua quá trình trích ly bằng phương pháp kết tủa sử dụng dung môi hữu cơ hoặc muối ammonium sulfate, đảm bảo độ tinh khiết của enzyme.
Môi trường: bã củ cải: 2%; (NH4)2SO4: 0,75%; KH2PO4: 0,1%; CaCO3: 0,3%; nước chiếc ngô: 0,5%; pH môi trường khoảng 6,5-7
Clostridium pectinofermentans 15 exhibits a strong ability to synthesize pectinase, especially during the biomass growth phase Its pectinase production increases with the elevated pH levels, correlating with enhanced biomass accumulation This strain's efficient pectinase activity makes it a promising candidate for industrial applications requiring pectin degradation under specific pH conditions.
Cl Felsineum có thể được nuôi cấy yếm khí để sản xuất pectinase, giúp tăng hiệu quả trong công nghiệp chế biến Môi trường nuôi cấy gồm các thành phần chính như lactose 2%, pectin củ cải 1%, (NH4)2SO4 0,4%, K2HPO4 0,7%, KH2PO4 0,3%, NaCl 0,1%, MgSO4 0,025%, FeSO4 dạng vết, CaCO3 0,5%, dịch nấm men tự phân 0,05% và acid ascorbic 0,5% Việc duy trì thành phần môi trường phù hợp là yếu tố then chốt để tối ưu hóa quá trình sản xuất pectinase từ Cl Felsineum.
Có thể tiến hành thu chế phẩm từ dịch lọc canh trường bằng phương pháp kết tủa enzyme nhờ dung môi hữu cơ hay muối ammonium sulfate
Phương pháp hiện đại trong chuẩn bị chế phẩm enzyme pectinase thường theo các bước cơ bản sau đây:
• Khử muối bằng phương pháp lọc gel (Biogel Ploo)
• Tách protein bằng phương pháp trao đổi anion (PEAE Brogel A)
• Tách enzyme pectinase bằng alginate liên kết ngang
• Alginate liên kết ngang hoạt động bằng cách kết hợp ái lực, ảnh hưởng tĩnh điện và thay thế pectin liên kết ngang
2.6.2 Phân loại và cơ chế tác dụng của enzyme pectinase
Pectin là cơ chất của enzyme pectinase Pectin rất phổ biến trong thực vật, là hợp chất polyme tự nhiên tồn tại có 3 dạng: protopectin, pectin và acid pectinic
Protopectin không tan tồn tại trong thực vật xanh, giúp rau quả xanh giữ được độ cứng nhất định Khi gặp axit, nhiệt độ hoặc enzyme, protopectin sẽ bị thủy phân thành pectin hòa tan, quá trình này chính là sự chuyển hóa trong quá trình chín của trái cây.
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Muối pectic tương ứng là pectinat và pectat Liên kết chính trong pectin là α- glucosid
Công thức cấu tạo của pectin
Hình 6 Công thức cấu tạo của pectin
Theo Lương Đức Phẩm (2004) thì đây là nhóm enzyme thủy phân pectin Sản phẩm tạo thành là acid galacturonic, glucose, galactose,… Pectinase có nhiều loại:
Pectinesterase (PE) (còn được gọi là pectinmethylesterase (PME, EC 3.1.1.11))
Phân cắt liên kết giữa methanol và nhóm cacboxyl của acid galacturonic PE chỉ phân cắt nhóm methoxyl đứng cạnh nhóm –COOH tự do
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
PE được hoạt hóa bởi Ca 2+ và Mg 2+
Polygalacturonase (PG.EC 3.2.1.15, poly-α1,4-galacturonic glucanhidrolase)
Hình 8 Cơ chế tác dụng của Polygalacturonase
Enzyme này hiếm gặp trong thực vật, chủ yếu xuất hiện trong vi khuẩn và nấm mốc, và thường có đặc hiệu cao đối với cơ chất nhờ vào đặc điểm của phức hệ enzyme Nó chủ yếu tác dụng lên pectin, acid pectinic và acid pectic, giúp phân giải cấu trúc của chúng Quá trình thủy phân pectic bởi enzyme polygalacturonase tạo ra các sản phẩm trung gian như axit pentá, tetra, tri và digalacturonic, góp phần vào quá trình phân huỷ pectin hiệu quả.
Transeliminase Đây là nhóm enzyme được tìm thấy ra cách đây không lâu lắm (khoảng 1960-
Trong năm 1961, người ta đã phát hiện rằng protopectinaza xúc tác quá trình phân cắt araban và galactan khỏi protopectin, từ đó tạo thành pectin hòa tan Ngoài ra, enzyme transeliminaza tham gia vào quá trình phân cắt phi thủy phân, không sử dụng phân tử H₂O, để tạo ra các gốc galacturonic có liên kết đôi giữa nguyên tử C4 và C5 Quá trình này diễn ra dễ dàng trong môi trường trung tính hoặc kiềm yếu, góp phần mở rộng hiểu biết về cấu trúc và phản ứng của pectin trong tự nhiên và công nghiệp.
Transeliminase có khả năng cắt đứt liên kết α-1,4 của phân tử pectin, kết quả là tạo ra các đơn phân galacturonic có chứa nối đôi
Transeliminase tác dụng lên pectin cũng như acid pectic Dựa vào tính đặc hiệu và cơ chế tác dụng, có thể phân thành những nhóm enzyme sau
+ Pectin transeliminase (Pectinlyase) là những enzyme tác dụng lên pectin và acid pectinic
+ Polygalacturonat transeliminase (Pectatelyase) là những enzyme tác dụng lên acid pectinic và acid pectic
Trasneliminase từ nguồn khác nhau thì có cơ chế tác dụng và thuộc tính khác nhau
Hình 9 Cơ chế tác dụng của pectinlyase
Pectinlyase của nấm mốc có pH tối ưu từ 5-6, phân cắt liên kết α-1,4 phía trong mạch phân tử pectin, hoạt động không cần sự hoạt hoá của ion Ca 2+
Hình 10 Cơ chế tác dụng của pectatelyase
Pectinase, hay còn gọi là pectatelyase, được chiết xuất từ nhiều nguồn khác nhau như vi khuẩn, nấm mốc và thực vật enzyme này hoạt động tốt trong môi trường có độ pH tối ưu từ 8 đến 9,5, đòi hỏi sự hoạt hóa của các ion để phát huy hiệu quả tối đa Việc hiểu rõ nguồn gốc và điều kiện hoạt động của pectinase giúp ứng dụng enzyme này trong các ngành công nghiệp thực phẩm, nông nghiệp và chế biến sinh học trở nên hiệu quả hơn.
Ca 2+ 2.6.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới hoạt tính của enzyme pectinase (a) Ảnh hưởng của thành phần hóa học của nguyên liệu Ảnh hưởng của chất lượng của pectin
Chất lượng pectin ảnh hưởng lớn đến khả năng tạo nhớt và thủy phân enzyme, trong đó pectin có độ ester hoá cao cho hiệu quả thấp hơn trong hoạt động của polygalacturonase Acid pectic bị phân giải nhanh gấp 17 lần so với pectin đã ester hoá một phần hoặc hoàn toàn, cho thấy độ ester hóa ảnh hưởng đáng kể đến sự phân giải Đường và acid trong quả tạo thành các liên kết gel với pectin, làm tăng độ nhớt, nhưng trong nước quả, tác dụng của chúng đối với độ nhớt không đáng kể so với pectin Chỉ một số loại acid như acid malic có khả năng ức chế mạnh enzyme polygalacturonase Các chất chát như tanin, phenol oxy hóa như lencoantoxian và catesin cũng ảnh hưởng đến enzyme PG, với các hợp chất phenol oxy hóa có tác dụng ức chế mạnh Việc kiểm soát tác dụng tiêu cực của tannin là rất quan trọng để tối ưu hóa việc sử dụng enzyme pectinase trong sản xuất nước quả từ các loại quả chứa nhiều chát Ngoài ra, thành phần khoáng và độ pH của nước quả cũng ảnh hưởng đáng kể đến quá trình thủy phân và tạo nhớt của pectin.
Các ion K+, Na+, Ca2+, Mg2+ ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của enzyme pectinase Muối Ca2+ và Mg2+ được ghi nhận làm tăng hoạt tính của enzyme, trong khi các ion Ca2+, Mg2+ và Cu2+ lại đóng vai trò là nhân tố ức chế enzyme pectinase Ngoài ra, các hợp chất như KCl, HCl, HgCl, H2O2 không ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme pectinase trong quả cam Trong khi đó, acid ascorbic và NaHSO3 ở nồng độ thấp có thể gia tăng hoạt độ của enzyme (Kretovits, 1982).
(b) Ảnh hưởng của nhiệt độ
Hình 11 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính của enzyme pectinase thu nhận từ thực vật
Hình 12 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính của enzyme pectinase thu nhận từ nấm mốc
Giống như phản ứng hoá học, nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến phản ứng enzyme