Nghiên cứu sử dụng chế phẩm enzym pectinase trong quá trình chế biến nước quả sơri

Tuy nhiên, việc chế biến nước uống từ quả sơri còn gặp một số tồn tại như hiệu suất thu hồi dịch quả thấp nên giá thành sản phẩm còn khá cao, chất lượng sản phẩm chưa ổn định còn xảy ra

NGUYỄN THỊ KIM HOA

Tờn đề tài:

Nghiên cứu sử dụng chế phẩm enzym pectinase trong quá trình chế biến NướC quả sơri

KhóA LUậN TốT NGHIệP đạI HọC

Hệ đào tạo : Chớnh quy Chuyờn ngành : Cụng nghệ Thực phẩm

Khoa : CNSH-CNTP Khoỏ học : 2010-2014

Thỏi Nguyờn, năm 2014

NGUYỄN THỊ KIM HOA

Tờn đề tài:

Nghiên cứu sử dụng chế phẩm enzym pectinase

trong quá trình chế biến NướC quả sơri

KhóA LUậN TốT NGHIệP đạI HọC

Hệ đào tạo : Chớnh quy Chuyờn ngành : Cụng nghệ Thực phẩm

Khoa : CNSH-CNTP Khoỏ học : 2010-2014 Giảng viờn hướng dẫn: TS Hoàng Thị Lệ Hằng

Trưởng bộ mụn Bảo Quản Chế Biến - Viện nghiờn cứu Rau quả Việt Nam

lực của bản thân tôi đã nhận được sự giúp đỡ hết sức tận tình của các thầy cô trong khoa CNSH & CNTP cùng toàn thể các cô chú, anh chị cán bộ trong Viện Nghiên cứu Rau Quả

Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới T.S Hoàng Thị Lệ Hằng - Trưởng bộ môn Bảo Quản và Chế Biến, Viện Nghiên cứu Rau Quả đã tạo điều kiện cho tôi được thực tập và tận tính giúp đỡ tôi hoàn thành tốt bản khóa luận tốt nghiệp

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Th.S Phạm Thị Vinh – Giảng viên khoa CNSH & CNTP đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ tôi làm khóa luận này

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình tôi và các bạn bè của tôi đã giúp đỡ và động viên tôi rất nhiều những lúc tôi gặp khó khăn

Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên báo cáo tốt nghiệp của tôi không thể tránh khỏi những thiếu sót Kính mong các quý thầy cô trong khoa CNSH & CNTP thông cảm và đóng góp ý kiến giúp cho báo cáo tốt nghiệp của tôi được hoàn thiện hơn

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 06 tháng 6 năm 2014

Sinh viên

Nguyễn Thị Kim Hoa

Bảng 4.1: Một số đặc điểm hình thái của quả sori thu hái ở các độ chín khác nhau 39 Bảng 4.2: Sự biến đổi một số chỉ tiêu cảm quan của quả sơri ở các độ chín thu hái khác nhau 40 Bảng 4.3: Sự biến đổi một số chỉ tiêu vật lý của quả sơri ở các độ chín thu hái khác nhau 41 Bảng 4.4: Sự biến đổi một số thành phần hoá học của quả sơri ở các độ chín thu hái khác nhau 42 Bảng 4.5: Ảnh hưởng của nồng độ enzym pectinex Ultra SP-L đến chất lượng và hiệu suất thu hồi dịch quả sơri 44 Bảng 4.6: Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzym pectinex Ultra SP-L đến chất lượng và hiệu suất thu hồi dịch quả sơri 45 Bảng 4.7: Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzym pectinex Ultra SP-L đến chất lượng và hiệu suất thu hồi dịch quả sơri 46 Bảng 4.8: Sự ảnh hưởng của của nồng độ enzym pectinex Ultra SP-L đến chất lượng và độ

ổn định trạng thái của sản phẩm dịch quả sơri sau 7 ngày 48 Bảng 4.9: Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý đến chất lượng và độ ổn định trạng thái của dịch quả sơri sau 7 ngày 49 Bảng 4.10: Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzym pectinex Ultra SP-L đến chất lượng và độ

ổn định trạng thái của dịch quả sơri sau 7 ngày 50 Bảng 4.11: Kết quả đánh giá các chỉ tiêu cảm quan của dịch quả sơri sau phối chế 51 Bảng 4.12: Ảnh hưởng của tỷ lệ TSS/TA đến các chỉ tiêu cảm quan của dịch quả sơri 52 Bảng 4.13: Ảnh hưởng của chế độ thanh trùng tới sự biến đổi hàm lượng vitamin C (mg%)

và chất lượng cảm quan sau 15 ngày bảo quản 54 Bảng 4.14: Vi sinh vật hiếu khí tổng số trong mẫu dịch quả sơri ở các chế độ thanh trùng khác nhau (tế bào/ml) sau 15 ngày bảo quản 55

Hình 2.2 Điểm tác dụng của một số enzym pectinase 16 Hình 2.3 Quy trình chế biến nước quả tươi 20 Hình 4.1 Sơ đồ quy trình chế biến nước quả sơri 56

1.2 Mục đích và yêu cầu của đề tài 2

1.2.1 Mục đích 2

1.2.2 Yêu cầu 2

PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước quả 3

2.1.1 Phân loại nước quả 3

2.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước quả trên thế giới 4

2.1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước quả ở Việt Nam 4

2.2 Giới thiệu chung về sơri 5

2.2.1 Nguồn gốc 5

2.2.2 Thành phần hóa học của quả sơri 6

2.2.3 Vai trò của sơri 7

2.2.4 Một số giống sơri ở Việt Nam 8

2.2.5 Một số sản phẩm chế biến từ sơri 8

2.2.6 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sơri trên thế giới và Việt Nam 9

2.3 Các phương pháp xử lí nguyên liệu nhằm tăng hiệu suất thu hồi và ổn định trạng thái của sản phẩm nước quả 10

2.3.1 Các phương pháp xử lí làm tăng hiệu suất thu hồi trong sản xuất nước quả 10

2.3.2 Một số phương pháp xử lý nhằm ổn định trạng thái và màu sắc cho sản phẩm nước quả 12

2.4 Giới thiệu về hệ enzym pectinase 13

2.4.1 Lịch sử phát triển của hệ enzym pectinase 13

2.4.2 Cơ chất của enzym pectinase 13

2.4.3 Đặc điểm của enzym pectinase 14

2.4.4 Một số yếu tố ảnh hưởng tới hoạt tính của enzym pectinase 16

2.4.5 Vai trò của enzym pectinase trong chế biến đồ uống từ rau, quả 18

2.4.6 Một số chế phẩm enzym pectinase thường dùng trong chế biến nước quả 19

2.5 Sơ đồ quy trình công nghệ chế biến nước quả 20

PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

3.1 Đối tượng và vật liệu nghiên cứu 24

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 24

3.1.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu 24

3.1.3 Phạm vi nghiên cứu 25

3.3 Nội dung nghiên cứu 25

3.4 Phương pháp nghiên cứu 26

3.4.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 26

3.4.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu nghiên cứu 34

3.4.3 Phương pháp đánh giá chất lượng cảm quan 38

3.3.4 Phương pháp xử lý số liệu 38

PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 39

4.1 Nghiên cứu xác định độ chín thích hợp của quả sơri cho mục đích chế biến nước quả 39

4.2 Nghiên cứu sử dụng chế phẩm enzym pectinex Ultra SP-L nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi dịch quả sơri 43

4.2.1 Nghiên cứu xác định nồng độ enzym pectinex Ultra SP-L thích hợp 43

4.2.2 Nghiên cứu xác định nhiệt độ hoạt động thích hợp cho chế phẩm enzym pectinex Ultra SP-L 45

4.2.3 Nghiên cứu xác định thời gian xử lý enzym thích hợp 46

4.3 Nghiên cứu sử dụng chế phẩm enzym pectinex Ultral SP-L nhằm ổn định trạng thái cho dịch quả sơri 47

4.3.1 Nghiên cứu xác định ảnh hưởng của nồng độ enzym pectinex Ultra SP-L 47

4.3.2 Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzym pectinex Ultra SP-L 49

4.3.3 Xác định ảnh hưởng của thời gian xử lý enzym pectinex Ultra SP-L 50

4.4 Nghiên cứu xác định tỷ lệ phối chế thích hợp cho chế biến nước quả sơri 51

4.4.1 Xác định tỷ lệ phối chế pure thích hợp 51

4.4.2 Xác định tỷ lệ đường và axit thích hợp 52

4.5 Nghiên cứu xác định chế độ thanh trùng thích hợp cho chế biến nước quả sơri 53

4.6 Đề xuất quy trình công nghệ chế biến nước quả sơri 55

PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 59

5.1 Kết luận 59

5.2 Đề nghị 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

PHẦN 1

MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Nước ta là một nước cận nhiệt đới với khí hậu mùa hè nắng nóng, do đó nhu cầu

về đồ uống chưa được đáp ứng đủ, nhất là đồ uống không cồn Từ trước đến nay, đồ uống không cồn ở Việt Nam chỉ mới được sản xuất phần lớn là nước giải khát pha chế từ hương liệu và số ít dưới dạng nước quả đục (như nước dứa, squash cam) nhưng với giá thành cao nên chưa đáp ứng được cho nhu cầu của người dân lao động Do vậy, sản xuất nước quả không những thu được nước uống có nguồn dinh dưỡng cao từ quả tươi mà còn là sản phẩm đang và sẽ được ưa chuộng trên thị trường

Sơri là loại quả được trồng nhiều ở Việt Nam với sản lượng thu hoạch lớn

và là loại quả có giá trị dinh dưỡng cao Đây là loại quả có nhiều vitamin, axit amin

và chất khoáng Vì vậy, nước ép từ quả sơri thường được bổ sung để làm tăng hàm lượng vitamin C cho nước ép của nhiều loại quả khác Ngoài ra, do lượng chất khoáng phong phú, sơri tham gia tích cực vào việc làm cân bằng hoạt động của cơ quan nội tạng Hiện nay, ngoài một lượng nhỏ sơri dùng cho ăn tươi và dùng làm nguyên liệu trong sản xuất rượu vang thì vẫn còn một lượng khá lớn sơri không được chế biến hoặc được sơ chế dẫn đến thực trạng lãng phí rất đáng tiếc đang diễn

ra ở các nơi sản xuất Thêm vào đó, sơri lại là quả ôn đới có tính chín tiếp và tốc độ chín của nó rất nhanh nên rất dễ bị thối hỏng trong quá trình vận chuyển đến nơi tiêu thụ Điều đó đã đặt ra một vấn đề rất cụ thể với công tác nghiên cứu là cần chế biến quả sơri thành nhiều sản phẩm hàng hoá khác nhau nhằm thay thế dần vị trí của những loại nước uống pha chế, giải quyết đầu ra cho quả sơri, nâng cao giá trị của ngành trồng trọt và đó là hy vọng của những người nông dân cũng như các doanh nghiệp sản xuất nước uống

Tuy nhiên, việc chế biến nước uống từ quả sơri còn gặp một số tồn tại như hiệu suất thu hồi dịch quả thấp (nên giá thành sản phẩm còn khá cao), chất lượng sản phẩm chưa ổn định (còn xảy ra hiện tượng vẩn đục, sa lắng trong quá trình tồn trữ, lưu thông) Do đó đòi hỏi các nhà sản xuất phải tìm ra một hướng công nghệ mới nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm đồng thời giảm giá thành sản phẩm đáp ứng khả năng kinh tế của người dân lao động Việt Nam

Trong các biện pháp kỹ thuật thì phương pháp sử dụng enzym được coi là một trong những phương hướng tiến bộ và có triển vọng nhất của ngành sản xuất nước quả, rượu vang và nước uống không cồn Đặc biệt, việc sử dụng enzym pectinase trong chế biến nước quả đã trở thành một yếu tố quan trọng trong vài thập kỷ qua Việc sử dụng enzym đã làm tăng hiệu quả của sự chiết suất và làm cho sản lượng nước quả cao hơn

Nó cũng có tác dụng làm thay đổi cấu trúc mô quả, thay đổi độ nhớt hoặc làm trong nước quả Nhờ vậy mà có thể làm giảm giá thành, tăng chất lượng và độ hấp dẫn của các sản phẩm nước uống được chế biến trực tiếp từ quả tươi [8]

Qua những cơ sở trên, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu sử dụng chế

phẩm enzym pectinase trong quá trình chế biến nước quả sơri”

1.2 Mục đích và yêu cầu của đề tài

- Nghiên cứu sử dụng được enzym pectinex Ultra SP-L nhằm ổn định trạng

thái cho sản phẩm nước quả sơri (dạng nectar)

- Nghiên cứu xác định được tỉ lệ phối chế thích hợp cho chế biến nước quả sơri

- Nghiên cứu xác định được chế độ thanh trùng thích hợp cho chế biến nước

quả sơri

- Thiết lập được quy trình chế biến nước quả sơri có sử dụng chế phẩm

enzym pectinase

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước quả

2.1.1 Phân loại nước quả

Căn cứ vào mức độ tự nhiên của sản phẩm, người ta phân loại nước quả gồm:

- Nước quả tự nhiên: Là nước quả được chế biến từ một loại quả, không pha chế thêm đường hay bất cứ một chất phụ gia nào khác

- Nước quả cô đặc: Là nước quả được chế biến bằng cách cô đặc nước quả tự nhiên

- Nước quả hỗn hợp: Là nước quả được chế biến bằng cách pha trộn hai hay nhiều loại nước quả

Căn cứ vào trạng thái của sản phẩm, nước quả được phân loại như sau:

- Nước quả ép dạng trong: Được chế biến bằng cách tách dịch bào ra khỏi

mô quả bằng phương pháp ép, sau đó lắng lọc, loại bỏ hết thịt quả Sản phẩm ở dạng trong suốt [10]

- Nước quả ép dạng đục: Được chế biến bằng cách tách dịch bào ra khỏi mô

quả bằng phương pháp ép, sau đó lọc không hoàn toàn, trong nước quả vẫn còn thịt quả [10]

- Nước quả nghiền (necta): Được chế biến bằng cách nghiền mịn mô quả cùng

với dịch bào rồi pha thêm đường, axit thực phẩm, các chất phụ gia khác [10]

Căn cứ vào các phương pháp bảo quản, nước quả được phân loại như sau:

- Nước quả thanh trùng: Là nước quả sau khi đã được đóng bao kín, thanh trùng bằng cách đun nóng trước hoặc sau khi ghép nắp

- Nước quả bảo quản lạnh và lạnh đông: Là loại nước quả được làm lạnh hoặc lạnh đông

- Nước quả nạp khí: Nước quả được nạp khí cacbonic để ức chế hoạt động của vi sinh vật

- Nước quả sunfit hoá: Nước quả được bảo quản bằng hoá chất có chứa SO2

(sản phẩm này được dùng như một bán chế phẩm)

- Nước quả lên men: Được chế biến bằng cách cho nước quả lên men Sau

thời gian lên men 24 - 34 giờ, độ rượu trong sản phẩm đạt 4 - 5%V Sau đó sản phẩm được diệt trùng và đóng bao bì kín

2.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước quả trên thế giới

Sự phát triển của nhiều ngành khoa học và công nghệ đã tạo điều kiện cho ngành công nghiệp chế biến nói chung và chế biến nước quả nói riêng đạt được nhiều thành tựu to lớn Cùng với nhiều phát minh mới trong lĩnh vực chế biến nước quả, xu hướng và nhu cầu hiện nay của người tiêu dùng đối với nước quả tươi tiện

sử dụng đang tăng lên nhanh chóng Ngay từ những năm 60 của thế kỉ XX, trên thế giới lượng quả tươi được đem chế biến thành nước quả lên tới 10 triệu tấn và cho đến nay số lượng này đã tăng lên gấp nhiều lần Trong đó Mỹ chiếm hơn 50% về số lượng, ngoài ra còn một số nước sản xuất nước quả với số lượng lớn như Tây Đức,

Ý, Pháp, Thụy Sỹ Ở khu vực Đông Nam Á, nhu cầu sử dụng nước quả cũng đang

có xu hướng tăng dần Việc sản xuất và tiêu thụ nước quả gia tăng rõ rệt trong những năm gần đây

Trên thị trường EU, trong ngành hàng rau quả chế biến hiện nay thì nhóm mặt hàng nước quả đang chiếm thị phần và tốc độ nhập khẩu lớn nhất Từ năm 2002

- 2006, giá trị nhập khẩu của mặt hàng nước quả tăng 55% về giá trị và tăng 11% về sản lượng Trong năm 2006, sản lượng nhập khẩu nước rau quả của nước Anh chiếm 14% tổng thị phần nhập khẩu của toàn EU Bên cạnh đó, Hà Lan và Đức là hai quốc gia cung cấp đến 2/3 thị phần nước rau quả cho EU, hai nước này chủ yếu nhập khẩu nước quả từ các nước đang phát triển và tái xuất khẩu đến các nước khác trong khu vực EU [7]

2.1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước quả ở Việt Nam

Ở Việt Nam, vào thời kỳ 1954 đến 1986, mới chỉ có 17 nhà máy sản xuất nước quả tươi, chủ yếu là chế biến các loại nước quả đóng hộp như nước cam, chanh, nhưng sản lượng không đáng kể Tuy nhiên, thị trường nước ép trái cây trong nước những năm gần đây được mở rộng hơn Chủng loại của nó phong phú đa dạng hơn so với trước đó Hiện có 30 loại gồm như nước ép cam, ổi, xoài, táo vải,

và chúng ngày càng được cải tiến về mẫu mã, chất lượng, giá cả, để tạo sức hấp dẫn của người tiêu dùng Hiện nay, sản phẩm nước ép trái cây của Việt Nam chiếm 70 - 80% thị trường trong nước Mức tiêu thụ các sản phẩm này ở các thành phố lớn khá

cao Riêng ở thành phố Hồ Chí Minh, mức trung bình tiêu thụ mỗi tháng khoảng 80.000 lít trong khi Hà Nội 10.000 lít [11]

Hiện nay, các nhà máy sản xuất nước quả gần như đã có khả năng sản xuất các loại nước quả từ các loại quả tươi sẵn có ở Việt Nam, nhưng hầu hết các doanh nghiệp chỉ đạt công suất 60 - 70% và mới chế biến được khoảng 10% tổng sản lượng quả tươi Sở dĩ, các mặt hàng nước quả tiêu thụ chậm là do giá thành của sản phẩm còn cao so với mặt bằng thu nhập của số đông người lao động, hơn nữa về chất lượng cũng thấp hơn so với các loại nước quả nhập ngoại nên chưa thể trở thành mặt hàng xuất khẩu

Một trong những nguyên nhân làm cho giá thành và chất lượng sản phẩm nước quả chưa cao là do một số công đoạn trong quy trình chế biến còn bất cập, chưa ứng dụng được các tiến bộ kỹ thuật Việc chiết tách và ổn định dịch quả ở đa số các doanh nghiệp sản xuất chủ yếu theo các phương pháp cũ, nên hiệu suất thu hồi thấp, chất lượng dịch quả không cao dẫn đến chất lượng sản phẩm còn thấp

2.2 Giới thiệu chung về sơri

2.2.1 Nguồn gốc

Cây sơri có tên khoa học là Malpighia glabra L, còn được biết dưới cái tên là

Acerola, Barbados cherry là một loại quả rất giàu vitamin C

Quả sơri được cho rằng có nguồn gốc từ Yucatan, được phân bố từ Nam Texas qua Mexico, Trung Mĩ đến phía bắc Nam Mỹ (Venezuela, Surinam, Columbia), dọc theo Caribe (Bahamas tới Trinidad) Đến nay, sơri đã được trồng

ở các vùng nhiệt đới trên khắp thế giới (Đông Nam Á, Ấn Độ, Nam Mỹ), và một

số lớn được trồng ở Brazil

Cây sơri là một loài cây bụi hay cây thân gỗ nhỏ có quả Cây có thể cao tới 3m, với tán lá dày, có gai Lá thường xanh, dạng đơn hình trứng - hình mác, dài 5 - 10 cm, với mép lá nhẵn Hoa mọc thành tán với 2 - 5 hoa cùng nhau, mỗi hoa có đường kính 1 - 1,5cm, với 5 cánh hoa màu hồng hay đỏ Trái có vòng đế dẹt, giống như anh đào nhưng có ba thùy Đường kính và trọng lượng quả khác nhau dao động từ 1 - 4cm, 2 - 15g Quả non có màu xanh và khi chín phần lớn có màu đỏ tươi (ít khi vàng - da cam), vỏ mỏng Chu kì từ kết trái đến quả chín trong khoảng 25 ngày, có thể thu hái 8 lần/năm Thông thường mỗi cây có thể cho được từ 20 - 30kg quả/ năm [9]

Hình 2.1 Hình ảnh về quả sơri

Ở nước ta sơri (chua và ngọt) được trồng tập trung nhiều nhất là ở Gò Công (Tiền Giang), bên cạnh đó sơri ngọt còn được trồng ở Bình Phú - Bến Tre Hiện nay ngoài việc sử dụng ăn tươi, sơri còn được sử dụng làm nguyên liệu trong sản xuất rượu vang [4]

Hiện nay, các công ty chế biến thực phẩm như Hiệp Phát, Thịnh Phát thu mua sơri loại 1 với giá từ 3.500 - 4.000 đồng/kg để sơ chế xuất khẩu, trong đó ưu tiên cho các nhà vườn có tiêu chuẩn canh tác an toàn, tức là những nhà vườn áp dụng các biện pháp chăm sóc khoa học, ít sử dụng thuốc bảo vệ thực vật Lượng quả còn lại phần lớn được các thương lái thu mua với giá từ 700 - 1.500 đồng/kg

để bán ở thị trường các tỉnh

2.2.2 Thành phần hóa học của quả sơri

Sơri là loại quả được xác định có hàm lượng dinh dưỡng cao, đặc biệt là hàm lượng vitamin C Theo tài liệu của trường đại học Seville và Vale do Itaija thành phần dinh dưỡng trong sơri như sau:

Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng trong 100g thịt quả

Hàm lượng vitamin C trong quả sơri giảm dần theo độ chín Hàm lượng

vitamin C trong quả xanh có thể gấp 2 lần quả chín Ngoài ra trong sơri cũng hiện

diện carotenoids và bioflavonoids là những thành phần có giá trị dinh dưỡng cao và tính chất chống oxy hóa Chính vì vậy số lượng sơri tiêu thụ không ngừng tăng lên đem lại giá trị kinh tế cao

2.2.3 Vai trò của sơri

Quả sơri có 81% thành phần cấu tạo là nước có chứa các chất khoáng hòa tan

và vitamin Có thể tìm thấy trong trái sơri rất nhiều loại chất khoáng (500mg/100g), canxi (17mg/100g), kẽm (250mg/100g), sắt, đồng, Đây là loại quả có nhiều vitamin, axit amin và chất khoáng Nước ép từ quả sơri thường được bổ sung để làm

tăng hàm lượng vitamin C cho nước ép của nhiều loại quả khác Do có hàm lượng

nước và kẽm cao, sơri rất có tác dụng lợi tiểu Ngoài ra, do lượng chất khoáng phong phú, sơri tham gia tích cực vào việc làm cân bằng hoạt động của cơ quan nội tạng Theo Nghiên cứu của bác sỹ Sara L Warber kiêm Hiệu trưởng ĐH Y Michigan cùng các đồng nghiệp cho thấy: Ăn quả sơri sẽ giúp giảm nồng độ cholesterol trong máu và chất triglyceride (gây xơ vữa động mạch) hay giảm cân và giảm mỡ bụng (dấu hiệu cho thấy nguy cơ bệnh tim và tiểu đường tuýp 2), giúp giảm nguy cơ viêm nhiễm và các bệnh tim mạch

Trong thành phần của quả sơri còn chứa nhiều melatonin - một loại hormon

có tác dụng điều hòa giấc ngủ, chất quercetin có tác dụng chống ung thư và lão hóa Ngoài ra, còn có một chất khác là perillyl đã được chứng minh có khả năng chống ung thư vú, tuyến tiền liệt và buồng trứng

Ngoài ra, các nhà khoa học cũng phát hiện trong quả sơri có nhiều chất anthocyanin, vốn có tác dụng chống chứng viêm tấy, đau nhức tốt hơn cả thuốc aspirin Nước sơri ép cũng phát huy công dụng đối với những bệnh nhân gout Như vậy, cho dù

ăn sống hay chế biến, sơri đều có công dụng y học rộng rãi, từ giảm đau trong bệnh viêm khớp xương cho đến bệnh ung thư, điều hòa giấc ngủ chống lão hóa [13]

2.2.4 Một số giống sơri ở Việt Nam

Ở Việt Nam, sơri được trồng từ rất lâu đời, tập trung chủ yếu ở khu vực Gò

Công, tỉnh Tiền Giang và xã Bình Phú - thị xã Bến Tre Có 2 giống sơri là giống sơri chua và sơri ngọt Giống sơri ngọt dùng để ăn tươi và tiêu thụ nội địa Giống sơri chua là giống đang được ưa chuộng vì có năng suất cao, có vị chua ngọt thích hợp với thị hiếu của người tiêu dùng và chủ yếu trồng ở Gò Công Sơri chua chủ yếu dùng vào mục đích sản xuất nước quả Sơri ngọt được trồng chủ yếu ở Bình Phú và cung cấp cho thị trường tiêu thụ trái cây tươi

Quả sơri có dạng hình tròn, dẹt ở hai đầu, có 3 múi, vỏ quả nhẵn, bóng, mỏng, mềm và rất dễ bị dập Khi chín chuyển từ màu xanh sang màu đỏ tươi Thịt quả có màu vàng nhạt, hột màu trắng ngà Sơri còn được dùng để chế biến nước ép

2.2.5 Một số sản phẩm chế biến từ sơri

Sơri là loại quả rất dễ bị hư hỏng trong thời gian ngắn ( khoảng 4 giờ sau thu hái) Quả sơri trải qua sự lên men nhanh chóng thường từ 3-5 ngày và không có thể dùng được Nếu quả sơri không được bảo quản trong tủ lạnh các loại nấm mốc sẽ phát triển

ngay Cách tốt nhất là ăn ngay, làm mứt (mứt đông), nectar, pure, nước quả sơri [6]

2.2.5.1 Pure sơri

Pure sơri được sử dụng như một bán thành phẩm để sản xuất nước uống từ sơri (như necta sơri, mứt sơri) Lựa chọn những quả sơri chín đỏ đều, rửa sạch, nghiền nhỏ rồi cho vào máy chà nhằm loại bỏ hạt và các phần mô sợi, tạo thành một dạng bột mịn đều rồi được phối chế thêm đường, axit thực phẩm và một số phụ gia

và gia nhiệt và rót vào các bao bì có kích thước và chất liệu khác nhau như can nhựa, thùng sắt tráng vecni, lọ thuỷ tinh hoặc túi PE Sản phẩm có thể được bảo

quản lạnh đông hoặc bảo quản bằng phương pháp thanh trùng bằng nhiệt theo phương pháp paster

2.2.5.3 Nước ép sơri

Nước ép sơri rất phổ biến ở Brazil Nước ép sơri có thành phần chủ yếu là dịch quả chiếm tỷ lệ từ 70-80% trở lên, trong đó có chứa một phần thịt quả (đối với nước quả đục) hoặc không có chứa thịt quả (nước quả trong)

2.2.5.4 Mứt sơri (mứt đông)

Mứt đông: Được sản xuất từ pure sơri có bổ sung thêm một lượng axit và

đường cùng với chất tạo đông như pectin, gia nhiệt và được đóng vào các loại bao

bì khác nhau Sản phẩm này có giá trị dinh dưỡng cao và bảo quản được lâu nhờ hàm lượng đường cao

2.2.6 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sơri trên thế giới và Việt Nam

2.2.6.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sơri trên thế giới

Cây sơri hiện nay được canh tác phổ biến ở vùng cận nhiệt đới trên khắp thế giới (Đông Nam Á, Ấn Độ, Nam Mỹ), đặc biệt là Nam Mỹ, diện tích trồng sơri rất lớn Brazil là quốc gia dẫn đầu về diện tích trồng và năng suất sơri

Về tiêu thụ, những năm trước đây sơri chưa được người tiêu dùng biết đến nhiều cho nên lượng tiêu thụ còn hạn chế Ngày nay, áp dụng nhiều công nghệ mới, sơri được chế biến ra nhiều loại sản phẩm vừa bổ dưỡng lại hấp dẫn người tiêu dùng, do đó hiện nay sơri và các sản phẩm chế biến từ sơri có mặt ở hầu hết các nước trên thế giới

2.2.6.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sơri ở Việt Nam

Tại Việt Nam, cây sơri được trồng nhiều nhất ở khu vực Gò Công và một số xã thuộc tỉnh Bến Tre Tại khu vực Gò Công, theo Trung tâm Nghiên cứu cây sơri, trong năm 2012, diện tích trồng sơri của khu vực này khoảng 276 ha; trong đó giống sơri chua truyền thống của Gò Công là 134 ha, giống sơri ngọt là 104 ha và giống sơri chua nhập

nội là 38 ha (bắt đầu trồng thử nghiệm tại khu vực Gò Công từ năm 2007, được bà con nông dân gọi là giống sơri chua mới, giống sơri chua Brazil )

Tại Bến Tre, giống sơri ngọt được trồng chủ yếu tại các xã thuộc TP Bến Tre, huyện Châu Thành và một ít ở huyện Giồng Trôm, tổng diện tích 233 ha

Cây sơri có ưu điểm là cho thu hoạch trung bình 7 - 8 đợt trái trong năm, do vậy khả năng mất trắng thu hoạch trong năm là gần như không có Trong điều kiện đất đai và sinh thái của vùng Gò Công, cây sơri chua truyền thống có thể cho trái từ tháng thứ 8 - 9 sau khi trồng, năng suất sẽ tăng dần theo thời gian, với tuổi cây từ 3 năm trở lên, năng suất trái có thể đạt trung bình từ 30 - 50 tấn/năm

Một vấn đề khó cho người trồng là có thể không đủ công hái trái cho mỗi đợt thu hoạch, nếu trồng với diện tích lớn (hơn 1 ha) Trái sơri chua Gò Công của Việt Nam đã được xuất khẩu chủ yếu sang Nhật từ hơn 20 năm qua, một ít sang Trung Quốc và châu Âu thường dưới dạng trái đông lạnh và nước quả cô đặc

2.3 Các phương pháp xử lí nguyên liệu nhằm tăng hiệu suất thu hồi và ổn định trạng thái của sản phẩm nước quả

2.3.1 Các phương pháp xử lí làm tăng hiệu suất thu hồi trong sản xuất nước quả

2.3.1.1 Phương pháp xử lý dùng vật liệu đệm

Để tăng hiệu xuất thu hồi dịch quả, người ta có thể bổ sung một số vật liệu như trấu, bột, xenllulo, bột thuỷ tinh…là những loại vật liệu không gây ảnh hưởng đến chất lượng dịch quả mà làm tăng độ xốp của nguyên liệu quả, tạo điều kiện cho dịch quả chảy ra dễ dàng hơn trong quá trình chà, ép

Tuy nhiên với phương pháp này thì việc tận dụng bã sau khi ép gặp nhiều khó khăn do lẫn các chất phụ gia trên [16]

2.3.1.2 Phương pháp nghiền xé thích hợp

Đối với mỗi loại nguyên liệu cụ thể, cần phải nghiền xé đến một kích thước nhất định nào đó, đủ để phá vỡ hầu hết tế bào trong nguyên liệu, mặt khác lại không được quá nhỏ nhằm tránh hiện tượng giảm độ xốp của khối nguyên liệu khi ép

Để thực hiện phương pháp này, phải có thiết bị với nhiều mức độ nghiền, xé Hơn nữa việc xé nhỏ tạo điều kiện cho không khí dễ dàng tiếp xúc với nguyên liệu hơn, dẫn đến xảy ra quá trình oxy hoá và làm cho dịch quả bị sẫm màu [16]

2.3.1.3 Phương pháp gia nhiệt

Dưới tác dụng của nhiệt độ, các tế bào trong nguyên liệu bị phá vỡ, quả mềm

đi và độ nhớt giảm nên dịch bào dễ dàng chảy ra, dẫn đến hiệu suất ép tăng Ngoài

ra, nhiệt độ cao còn có tác dụng vô hoạt một số enzym peroxidaza trong quả nên có thể hạn chế được sự biến màu của dịch quả ép

Tuy nhiên, cũng do ảnh hưởng của nhiệt độ phương pháp này có nhược điểm

là có thể tạo ra mùi vị nấu chín, gây tổn thất một phần chất thơm và một số chất dinh dưỡng Vì vậy, nguyên liệu sau khi đun nóng phải được làm nguội ngay [16]

2.3.1.4 Phương pháp làm lạnh đông chậm

Nguyên liệu quả được làm lạnh đông chậm ở nhiệt độ -18 đến -300C nhằm tạo

ra các tinh thể đá bên trong với kích thước lớn đủ để chèn, phá vỡ tế bào, khiến cho tế bào bị mất khả năng thẩm thấu và dịch bào chảy ra nhiều hơn

Nhược điểm của phương pháp này là có thể tổn thất một phần vitamin C [16]

2.3.1.5 Phương pháp xử lý bằng dòng điện

Khi có dòng điện cường độ 20 - 30 ampe chạy qua khối nguyên liệu, sẽ gây biến đổi cấu tạo dẫn đến phá vỡ tế bào, khiến cho dịch quả tiết ra nhiều hơn áp dụng phương pháp này, sẽ tăng hiệu suất ép lên 5 - 10% so với phương pháp nhiệt [16]

Tuy nhiên, do tính chất nguy hiểm khi tiếp xúc với dòng điện cường độ cao

mà phương pháp này ít được áp dụng

2.3.1.6 Phương pháp dùng sóng siêu âm

Sóng siêu âm có tác dụng phá huỷ cấu trúc tế bào trong khối nguyên liệu nên cũng làm cho dịch quả dễ dàng thoát ra ngoài Tuy nhiên, phương pháp này gây tốn kém nên ít được áp dụng

bị đục trở lại [8] Trước kia do điều kiện kỹ thuật lạc hậu, nên phương pháp này ít được sử dụng Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật phương pháp này đang được sử dụng rộng rãi Bằng việc ngâm khối nguyên liệu quả trong dung dịch

chế phẩm enzym có thể đạt các yêu cầu đặt ra là tăng hiệu suất ép, đồng thời vẫn duy trì được chất lượng cảm quan (màu sắc, hương vị nước quả)

2.3.2 Một số phương pháp xử lý nhằm ổn định trạng thái và màu sắc cho sản phẩm nước quả

2.3.2.1 Phương pháp xử lý nhiệt [14]

Phương pháp xử lý nhiệt thường được sử dụng trong quá trình chế biến rau quả nói chung và sản phẩm nước quả nói riêng Do phương pháp này đơn giản, dễ làm, rẻ tiền, hơn nữa phương pháp xử lý nhiệt tận dụng được lượng hơi của nhà máy do đó góp phần hạ giá thành sản phẩm Khi sử dụng phương pháp này sẽ làm

vô hoạt được hệ enzyme oxi hóa gây biến màu nước quả và làm tăng hiệu suất thu hồi sản phẩm, hạn chế quá trình sa lắng, phân lớp của thịt quả trong quá trình bảo quản (do protopectin được chuyển hóa thành pectin hòa tan dưới tác dụng của nhiệt) Tuy nhiên do quả tươi thường rất nhạy cảm với nhiệt nên phải xác định được chế độ xử lý nhiệt thích hợp vừa đảm bảo được mục đích đặt ra, vừa giữ được

hương vị đặc trưng ban đầu của nguyên liệu

2.3.2.2 Phương pháp cơ học [14]

Do đặc thù của sản phẩm dạng nectar là có chứa một lượng lớn thịt quả nên

để hạn chế sự phân lớp thì phần thịt quả phải được làm nhỏ tới mức độ thích hợp Trong điều kiện trang thiết bị hiện nay các phương pháp thường được sử dụng là

đồng hóa hoặc xay nghiền đến kích thước thích hợp

2.3.2.3 Phương pháp hóa học [14]

Trong nhiều trường hợp để ổn định trạng thái nước quả người ta thường bổ sung thêm một số phụ gia thực phẩm có tính chất nhũ hóa như CMC, pectin… Tuy nhiên, tùy thuộc vào tính chất cũng như yêu cầu của từng loại sản phẩm khác nhau

mà quyết định nồng độ sử dụng thích hợp

2.3.2.4 Phương pháp sinh học [20]

Một trong những thành tựu lớn của khoa học và công nghệ trong thời gian gần đây

là các nghiên cứu sử dụng chế phẩm enzym, nó là thành phần quan trọng và tất yếu trong thực phẩm nói chung và được coi là một trong những phương hướng tiến bộ triển vọng nhất của ngành sản xuất nước quả, rượu vang và đồ uống không cồn hiện nay

2.4 Giới thiệu về hệ enzym pectinase

Hệ enzym pectinase là nhóm enzym xúc tác sự phân cắt các hợp chất pectin thành các hợp phần nhỏ hơn, nó có khả năng xúc tác và có tính đặc hiệu cao, vì vậy chúng có thể làm biến đổi nhanh chóng về mặt cấu trúc hoá học phân tử pectin trong nguyên liệu mà không gây ảnh hưởng gì tới các chất khác có trong thành phần nguyên liệu đó Hơn nữa, các cơ chất chủ yếu có trong thành phần của quả không ở dạng hoà tan được lại là cơ chất mà các enzym này rất dễ tác dụng để chuyển hoá thành nguyên liệu hoà tan Vì vậy, phương pháp sử dụng enzym pectinase để làm biến đổi hoặc loại

bỏ pectin trong chế biến nước quả đã được ứng dụng rất rộng rãi, trở thành một phương pháp quan trọng trong vài thập kỷ qua Nhiệm vụ của chúng như một chất xúc tác sinh học dưới điều kiện pH nhẹ và nhiệt độ, nồng độ xác định [2]

2.4.1 Lịch sử phát triển của hệ enzym pectinase

Từ thập kỉ 60 của thế kỷ XX, người ta đã tìm ra cấu trúc phân tử và cơ chế hoạt động của loại enzym này, và lập tức ứng dụng nó trong việc sản xuất nước quả Ngay bước đầu tiên, pectinase đã được nghiên cứu ứng dụng trong sản xuất nước quả trong và nước quả cô đặc bằng phương pháp thử và sai

Theo danh pháp cũ, các enzym phân giải pectin có tên gọi là pectaza và pectinase Năm 1840, E.Freming đã phát hiện ra enzym pectaza trong nước ép cà rốt,

và sau đó G.Betrand và A.Mullevre lại tìm được enzym này trong nước ép cà chua Vào khoảng năm 1898, E.Bourquelot và H.Heisey tiếp tục phát hiện được enzym pectinase trong đại mạch nảy mầm Cho tới ngày nay người ta đã biết hệ enzym

pectinase có rất nhiều loại và đặc biệt một số loại đã được nghiên cứu rất kĩ lưỡng

Pectinase rất phổ biến trong thế giới sinh vật, nó có nhiều trong lá, củ khoai tây, chanh, cà chua, cỏ chẽ ba, và một số loại quả khác Ngoài ra nó còn được tạo thành do

các loại vi khuẩn như: Bac.subtilis, Clos.Felsineum, Fusarium… trong thực vật thường chỉ

có enzym pectinesteraza còn trong nấm mốc thì có đủ các loại Ngày nay, công nghiệp sản xuất enzym pectinase cũng rất phát triển với các chế phẩm có độ tinh khiết cao, hoạt động mạnh Người ta thường sản xuất chế phẩm enzym pectinase từ nấm mốc

A.oryzae và A.niger [27]

2.4.2 Cơ chất của enzym pectinase

Hợp chất pectin là cơ chất của enzym pectinase Đó là hợp chất cao phân tử mạch thẳng, do các axit galacturonic liên kết với nhau bằng liên kết glicozit - l,4

tạo nên Trong thực vật, pectin thường tồn tại dưới ba dạng: pectin hoà tan, axit pectinic và protopectin [19]

- Protopectin: là hợp chất có cấu tạo hoá học rất phức tạp và không hòa tan trong nước, protopectin tạo cho quả xanh có độ cứng nhất định Thành phần của protopectin bao gồm các chuỗi axit polygalacturonic, các phân tử xenluloza, các ion

Ca2+, Mg2+, các gốc axit photphoric, axit axetic và đường; khi thuỷ phân bằng enzyme sẽ giải phóng ra pectin hoà tan [22]

- Pectin (pectin hoà tan): là hợp chất có chứa chuỗi polygalacturonic mà độ metoxyl hoá ở vị trí C6 rất cao (trong pectin tự nhiên có khoảng hai phần ba nhóm cacboxyl được este hoá bởi metanol) Khi độ metoxyl hoá tăng thì khả năng tạo gel của pectin càng lớn, khả năng này là lớn nhất trong dung dịch đường nồng độ 65%

và môi trường axit [23]

- Axit pectinic: là hợp chất bao gồm các chuỗi axit polygalacturonic có độ metoxyl hoá thấp (số nhóm cacboxyl được este hoá bởi metanol chỉ chiếm dưới một phần ba trong tổng số) Do độ metoxyl hoá thấp nên axit pectinic ít có khả năng tạo gel, song nó lại dễ tạo kết tủa với Ca2+ [23]

- Axit pectic: là hợp chất bao gồm các chuỗi axit polygalacturonic có độ metoxyl hoá bằng không (100% nhóm cacboxyl ở trạng thái tự do) [21]

Pectin có nhiều trong thực vật, chủ yếu ở củ quả thân cây Tuy nhiên, pectin trong các loài thực vật khác nhau, ở những bộ phận khác nhau là không giống nhau

về hàm lượng cũng như cấu tạo [22] Và trong sản xuất nước quả, pectin lại gây phiền phức cho các nhà sản xuất bởi các điểm sau:

+ Pectin không hoà tan giữ dịch ở lại bã trong suốt quá trình ép làm giảm sản lượng dịch quả

+ Pectin hoà tan đi vào dịch làm cho độ nhớt tăng lên, cản trở quá trình lọc, ảnh hưởng tới độ trong của dịch quả

+ Độ nhớt cao gây khó khăn cho việc cô đặc dịch quả

+ Pectin hoà tan có thể tạo ra các cấu tử bền khiến cho dịch quả bị đục trở lại sau khi đã lọc trong [2]

2.4.3 Đặc điểm của enzym pectinase

Cũng như mọi enzym nói chung, enzympectinase có khả năng xúc tác và có tính đặc hiệu cao Vì vậy, chúng có thể làm biến đổi rất nhanh chóng về mặt hoá

học của một nguyên tử nào đó trong nguyên liệu mà không gây ảnh hưởng tới cấu trúc khác cũng có mặt trong nguyên liệu đó Hơn nữa, các chất có trong rau quả (ở dạng không hoà tan) lại là cơ chất mà các enzym này rất dễ tác dụng để chuyển hoá thành các chất hoà tan [3]

Pectinase là nhóm enzym xúc tác sự phân tách các hợp chất pectin thành các hợp phần khác nhau Dựa vào tính đặc hiệu xúc tác, các pectinase được chia thành

* Hydrolase

Là enzym xúc tác thuỷ phân các liên kết 1-4 glucoside nằm trong phân tử pectin Tùy theo tính đặc hiệu cơ chất của enzyme, tuỳ theo độ metoxyl hoá mà enzym này được chia thành hai nhóm:

- Polymetyl galacturonase (PMG): Xúc tác thuỷ phân các liên kết glucoside nằm

trong chuỗi mạch polygalacturonic có độ metoxyl hóa cao như protopectin và pectin Enzym này có ái lực với gốc axit galacturonic đã metoxyl hóa Hoạt tính của enzym này sẽ

bị giảm khi có mặt của enzym pectinesterase (PE) trong môi trường [20] Tuỳ thuộc vị trí

liên kết bị phân cắt mà có enzym này tiếp tục được chia thành hai nhóm nhỏ:

+ Endo - Polymetyl galacturonase: Xúc tác sự thuỷ phân các liên kết

glucoside nội mạch của chuỗi polymetyl galacturonic

+ Exo - Polymetyl galacturonase: Xúc tác sự thuỷ phân liên kết glucoside ở đầu

mạch để tách từng gốc axit galacturonase ra khỏi phân tử pectin, bắt đầu từ đầu không khử

- Polymetyl galacturonase (PG): Xúc tác thuỷ phân liên kết glucoside của

chuỗi polygalacturonic có độ metoxyl hoá thấp như axit pectic và axit pectinic Enzym này có ái lực với nhóm cacboxyl tự do Hoạt tính của enzym này được tăng

cường nếu có mặt của enzym pectinesterase (PE) trong môi trường Tuỳ thuộc vị trí

liên kết được phân cắt mà enzym này được chia thành hai nhóm nhỏ:

+ Endo - Polygalacturonase: Xúc tác sự thuỷ phân các liên kết glucoside ở

giữa mạch của các phân tử axit pectic

+ Exo - Polygalacturonase: Xúc tác sự thuỷ phân các liên kết glucoside ở

đầu mạch của phân tử axit pectichoặc axit pectinic

* Transeliminase (TE)

Xúc tác phân cắt liên kết 1-4 glucoside của chuỗi polygalacturonic Khi liên kết bị đứt, nguyên tử hydro từ nguyên tử cacbon thứ năm (C5) của gốc axit galacturonic này được chuyển cho nguyên tử cacbon thứ nhất (C1) của gốc axit galacturonic khác Kết quả là sẽ hình thành các đơn vị axit galacturonic có chứa nối đôi Phản ứng thường xảy ra trong môi trường kiềm yếu hoặc trung tính Dựa vào tính đặc hiệu cơ chất, vào mức độ metoxyl hoá và vào vị trí liên kết được phân cắt

mà enzyme này cũng chia thành các nhóm như sau:

- Pectintranseliminase(PTE): Có ái lực đối với đối với hợp chất pectin có độ

metoxyl hoá cao Nhóm enzym này bao gồm: Endo- PTE và Exo- PGTE

- Polymetyl galacturonaselimilase (PGTE): Có ái lực đối với chất pectin có độ

metoxyl hoá thấp Nhóm enzym này bao gồm: Endo- PGTE và Exo- PGTE

Hình 2.2 Điểm tác dụng của một số enzym pectinase

2.4.4 Một số yếu tố ảnh hưởng tới hoạt tính của enzym pectinase

2.4.4.1 Chất lượng của pectin

Tình trạng chất lượng pectin ảnh hưởng nhiều tới sự tạo độ nhớt và khả năng thuỷ phân do enzym Pectin có độ nhớt càng cao thì hiệu quả tác dụng của polygalacturonase càng thấp [22].Đã có những số liệu chứng minh rằng, axit pectic

bị phân giải nhanh gấp 17 lần so với pectin đã este hoá một phần và với pectin đã este hoá hoàn toàn thì chỉ phân giải rất ít Do vậy, tính chất đặc trưng của dung dịch pectin là độ nhớt tăng lên nhanh gấp nhiều lần mức tăng nồng độ pectin Bởi vậy chỉ căn cứ vào nồng độ pectin trong nguyên liệu thì không thể đánh giá được sự cần thiết phải tác dụng bằng các chế phẩm enzym

2.4.4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tác dụng lên enzym

Bản chất của enzym là protein nên nó không bền với tác dụng của nhiệt Cũng như các enzym nói chung thì enzym pectinase mất hoạt tính ở nhiệt độ lớn hơn 700C Khi tăng nhiệt độ thì vận tốc của enzym tăng (hay hoạt lực của enzym tăng) và đạt tới giá trị cực đại ở một nhiệt độ xác định, sau đó giảm dần và khi nhiệt độ tăng lớn hơn 700C thì enzym bị mất hoạt lực hoàn toàn Nhiệt độ ứng với hoạt lực lớn nhất của enzym được gọi là hoạt lực tối thích Nhiệt độ tối thích của enzym pectinase từ các nguồn khác nhau

có nhiệt độ tối thích khác nhau Nhiệt độ tối thích của mỗi enzym pectinase không phải

là hằng số mà nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác, đặc biệt là thời gian tác dụng Thời gian tác dụng càng dài thì nhiệt độ tối thích của enzym càng thấp và làm giảm chất lượng nước quả, trong nhiều trường hợp, sản phẩm có thể bị hỏng do kết quả của các quá trình oxy hoá và quá trình phát triển của vi sinh vật Ngoài ra, nhiệt độ tối thích của enzym còn phụ thuộc vào nồng độ enzym và dạng tồn tại của enzym [18]

2.4.4.3 Ảnh hưởng của nồng độ pectinase

Nếu nồng độ enzym được bổ sung ở tỷ lệ thấp thì hiệu suất trích ly, chất lượng dịch quả sẽ thấp Nguyên nhân là do lượng enzym không đủ để phá vỡ hết các mô tế bào làm cho quá trình trích ly các chất dinh dưỡng cũng như các sắc tố, các chất thơm trong quả không được hoàn toàn và làm cho hiệu suất trích ly thấp, thời gian chế biến dài dẫn đến dễ bị nhiễm

vi sinh vật do đó sản phẩm sẽ dễ hỏng trong quá trình bảo quản Nếu nồng độ enzym bổ sung cao thì hiệu suất trích ly, chất lượng dịch quả sẽ cao vì mọi chất có trong dịch quả đều được giải phóng khỏi tất cả các mô quả do đó hiệu suất trích ly cao, chất lượng sản phẩm cao, thời gian chế biến ngắn Nhưng vì giá thành của enzym rất đắt nên giá thành của sản phẩm sẽ cao Hiệu quả tác dụng của chế phẩm hoàn toàn phụ thuộc vào thành phần enzym

và đặc điểm của nguyên liệu chế biến Vì vậy, muốn lựa chọn một cách chính xác lượng chế phẩm enzym thì chúng ta phải thử tác dụng của mỗi chế phẩm riêng rẽ tới nguyên liệu quả trong những điều kiện cụ thể thu nhận dạng nước quả này hay dạng khác [18]

2.4.4.4 Ảnh hưởng của đường và axit

Đường và axit trong quả tạo với pectin thành gel, làm độ nhớt của dung dịch pectin tăng lên nhiều Đường trong quả có chứa chủ yếu là glucose, fructose và một

ít saccarose, còn axit nhiều nhất là axit xitric, malic, tactric

Độ nhớt của nước quả phụ thuộc ngoài số lượng và chất lượng của pectin còn phụ thuộc vào dạng đường có trong nguyên liệu và số lượng các đường đó Mặc dù

có sự khác nhau nhiều giữa các dung dịch đầu, độ nhớt của chúng sau khi xử lý bằng chế phẩm enzyme thì hầu như bằng nhau Do đó, sự khác nhau về độ nhớt ban đầu, tuỳ thuộc vào sự có mặt của các dạng đường khác nhau trong nước quả, không ảnh hưởng tới hiệu quả tác dụng của các enzym pectinase

Người ta đã chứng minh được là với nồng độ ion hydro như nhau trong dung dịch pectin, axit xitric ức chế các enzym pectinase mạnh hơn so với axit tactric Tính chất ức chế của các axit là yếu tố rất quan trọng, nhiều khi là yếu tố quyết định

để ứng dụng có kết quả các chế phẩm enzym pectinase nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi và làm trong nước quả[18]

2.4.4.5 Ảnh hưởng của thành phần chất khoáng có trong quả

Các ion K+, Ca2+, Na+, Mg2+, có ảnh hưởng tới hiệu quả tác dụng của các enzym pectinase Người ta thấy rằng: muối Ca2+, Mg2+ nâng cao hoạt độ của các enzym Điều này được giải thích rằng các ion kim loại trên có thể tham gia tạo thành trung tâm hoạt động của enzym hoặc tác dụng kích thích của các kim loại hoá trị II là

do chúng trung hoà và giải phóng các nhóm cacboxyl, chính các nhóm này ức chế tác dụng của các enzym pectinase Ngoài ra ion K+ ở nồng độ cao sẽ gây ức chế mạnh

nhất đối với enzym pectinase [18]

2.4.4.6 Ảnh hưởng của pH môi trường

Hoạt tính của enzym tăng tỷ lệ với chiều tăng của pH (Enzym pectinase trích

từ các nguồn khác nhau thì có hoạt tính tối ưu tương ứng với mỗi giá trị pH tối ưu khác nhau) và pH tối thích của enzym pectinase thường nằm trong khoảng 4-4,5 Khi pH môi trường cao hơn 4,5 mà cụ thể là ở pH lớn hơn 4,7, mặc dù pectin vẫn bị thuỷ phân nhưng quá trình làm trong không thể xảy ra Bởi vì, ở pH đó protein lại mang điện tích âm dẫn đến quá trình kết khối protein - pectin không xảy ra [18]

2.4.5 Vai trò của enzym pectinase trong chế biến đồ uống từ rau, quả

Trong quá trình chế biến nước quả, enzym pectinase được sử dụng với hai

mục đích:

- Trong việc xử lý khối bột nhão của thịt quả và vỏ quả: Trong thành phần thịt quả và vỏ quả luôn có chứa một lượng pectin Khi mô quả được nghiền ra, pectin hoà tan được giải phóng, kết hợp với đường và axit có trong dịch quả tạo thành gel gây khó khăn cho việc chiết rút dịch quả, đồng thời làm tăng độ nhớt của dịch quả Ngoài

ra, protopectin là các phân tử pectin liên kết với các sợi xenlulose qua các mạch nhánh hemixenlulose, làm cho dịch quả khó thoát ra ngoài [24] Với các phương pháp hiện nay là dùng các biện pháp cơ học như nghiền, xé, ép để tách dịch quả thì

rất khó khăn và lượng dịch thu được ít và có độ nhớt cao Khi sử dụng enzym

pectinase thì độ nhớt của dịch quả giảm mạnh, các mô quả nhão ra, khả năng ép được

cải thiện nên giảm được thời gian chế biến, hơn nữa dịch quả thu được nhiều hơn, các chất màu và chất hoà tan dễ dàng khuyếch tán vào trong dịch quả và đạt được độ hóa lỏng một phần hoặc toàn bộ mô thực vật Những biến đổi trên là do enzym pectinase cắt phân tử pectin ở các vị trí khác nhau thành nhiều đoạn có phân tử lượng thấp [1]

+ Làm giảm độ nhớt và làm dễ dàng việc cô đặc

+ Tăng tốc độ lọc nên làm giảm thời gian chế biến

- Làm ổn định nước quả trong quá trình gia nhiệt và thời gian bảo quản: Dịch quả thu được sau quá trình trích ly thường không trong và dễ bị lắng cặn, vẩn đục khi gia nhiệt trong quá trình bảo quản Hiện tượng này xảy ra do do các chất pectin

và araban chưa được thuỷ phân triệt để còn lại trong dịch quả gây nên Khi sử dụng chế phẩm enzym pectinase có khả năng thuỷ phân triệt để các chất pectin và các araban thành đường arabinose có trọng lượng phân tử nhỏ, không có khả năng trùng hợp lại với nhau tạo kết tủa [8]

2.4.6 Một số chế phẩm enzym pectinase thường dùng trong chế biến nước quả

2.4.6.1 Chế phẩm enzym pectinex Ultra SP-L

Chế phẩm enzym được sản xuất từ một chủng chọn lọc của Aspergillus niger Pectinex Ultra SP-L ở dạng dung dịch sẫm màu, có mùi thơm nhẹ đặc trưng của sản phẩm lên men chứa chủ yếu pectinase có hoạt tính nhất định của hemicenlulase Nó

có khả năng phá hủy màng tế bào thực vật người ta thường dùng chế phẩm enzym

để xử lý nước quả nghiền và ngâm mô tế bào động vật Pectin hòa tan và và không hòa tan cũng như các polisacharid làm đục nước quả đều bị phân hủy [17] Hoạt tính của enzym này là 26000nPG/ml (pH = 3,5) Khi thời gian bảo quản kéo dài hơn, hoạt tính có thể mất đi 1-2% mỗi tháng Khi bảo quản ở 5-100C, hoạt tính bị giảm đi trong vòng ít nhất một năm Chế phẩm được bổ sung vào mô quả nghiền nát nhằm mục đích tăng hiệu suất ép, sản lượng nước rau quả mà không cần thay đổi thiết bị của hệ thống ép thông thường

2.4.6.2 Chế phẩm enzymm pectinex 3XL

Enzym pectinex 3XL là một enzym có hoạt tính pectinase cao Nó thủy phân

nhanh và hoàn toàn polysaccharide, có hiệu quả cao trong xử lý nước quả ép và tiết kiệm được nguyên liệu lọc Pectinex 3XL có khả năng phá vỡ hoàn toàn araban thành arabinose, mà arabinose là một phân tử rất nhỏ nó không thể trùng hợp lại thành phân

tử lớn araban Araban là một thành phần tự nhiên của quả và có thể tìm thấy trong nước quả ép khi đạt được sản lượng nước ép cao Vì vậy, ở bất kỳ dạng công nghệ nào được sử dụng để làm tăng sản lượng nước quả ép cũng có thể là nguyên nhân gây

nên sự vẩn đục Pectinex 3XL có dạng dung dịch màu nâu sẫm với hương vị nhẹ đặc

trưng của sản phẩm lên men [3], [15]

2.5 Sơ đồ quy trình công nghệ chế biến nước quả

* Quy trình chế biến nước quả

Hình 2.3 Quy trình chế biến nước quả tươi [15]

Tồn trữ sản phẩm

*Thuyết minh quy trình

1 Lựa chọn, phân loại

Trước khi thu mua vào cơ sở sản xuất, nguyên liệu phải được lựa chọn, phân loại theo những yêu cầu nhất định Để thu nhận với mục đích sản xuất nước quả, nguyên liệu cần phải đảm bảo đạt yêu cầu về các chỉ tiêu chất lượng: độ thuần giống, độ chín phù hợp, có hàm lượng chất khô cao, mức độ hư hỏng ít nhất, kích

thước đồng đều

2 Ngâm, rửa

Nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất như bụi bẩn, đất cát, rác rưởi, dính theo nguyên liệu vào dây chuyền chế biến, loại bỏ được phần lớn lượng vi sinh vật bám trên nguyên liệu, ngoài ra tẩy sạch một số chất hoá học gây độc hại vốn được dùng trong trồng trọt: phân bón, thuốc trừ sâu

- Ép: Trong quá trình sản xuất nước quả dạng trong hoặc nước quả cô đặc, ép là phương pháp chủ yếu để tách dịch bào ra khỏi nguyên liệu, để thu được dịch quả nguyên chất Thường sử dụng máy ép thuỷ lực hoặc máy ép trục vít trong quá trình này

5 Lọc

Trong công nghệ sản xuất nước quả có một phần thịt quả, dùng phương pháp lọc thô để loại các phần tử thịt quả có kích thước tương đối lớn và cặn bã Khi sản xuất nước quả trong suốt cần lọc tinh để để loại bỏ những phần tử có kích thước nhỏ li ti của thịt quả để tránh hiện tượng kết lắng cuả các thành phần này trong quá trình bảo quản

6 Ly tâm

Mục đích của công đoạn ly tâm là tác cặn huyền phù trong nước quả, thường

ly tâm ở các giai đoạn sau:

- Trước khi lọc tinh: nhằm tăng năng suất của máy lọc, tăng hiệu quả lọc và tiết kiệm thời gian lọc

- Sau khi lắng gạn nước quả: cho ly tâm phần cặn để thu hồi dịch quả giảm tổn thất dịch quả do đi theo phần cặn

7 Phối chế

Phối chế là trộn lẫn nước quả sau ép hoặc thịt quả sau chà với hai hay nhiều thành phần như nước, đường… để nhận được sản phẩm cuối cùng có hương vị, màu sắc thích hợp với thị hiếu của người tiêu dùng Quá trình phối chế được thực hiện trong các thùng phối chế chuyên dùng có trang bị cánh khuấy để trộn đều

8 Đồng hoá

Đó là quá trình xé nhỏ các phần tử thịt quả nhờ áp lực hay cánh xé ở tốc độ cực cao Kích thước của các phần tử quả trên càng nhỏ bao nhiêu thì trạng thái của nước quả càng ổn định bấy nhiêu giúp cho sản phẩm nước quả không bị phân lớp trong quá trình bảo quản

9 Bài khí

Mục đích để loại bỏ không khí hoà tan trong dịch quả để giữ hương vị, màu sắc của nước quả không bị biến đổi trong quá trình bảo quản Có thể bài khí bằng cách gia nhiệt trong nồi hở, bài khí bằng hút chân không trong thiết bị bài khí chân không liên tục hoặc bằng các phương pháp khác Với mục đích cuối cùng là loại bỏ không khí càng nhiều càng tốt

11 Rót hộp

Nước quả được rót vào các loại bao bì đã được vô trùng bằng hơi nước và cần phải rót nóng ngay để tránh sản phẩm nhiễm vi sinh trở lại Sản phẩm khi rót vào bao bì phải có nhiệt độ cao để sau khi ghép kín có thể tạo ra độ chân không cần thiết trong bao bì và để rút ngắn thời gian thanh trùng

12 Ghép nắp

Ngay sau khi rót xong, bao bì phải được ghép kín Sau khi ghép kín, phải đưa

đi thanh trùng ngay Thời gian chờ thanh trùng không quá 30 phút, nếu không nhiệt

độ sản phẩm sẽ giảm, gây ảnh hưởng đến chế độ thanh trùng

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng và vật liệu nghiên cứu

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu

- Quả sơri: Được trồng ở một số tỉnh thuộc miền nam Việt Nam (trồng chủ yếu ở Gò Công -Tiền Giang và một số xã thuộc tỉnh Bến Tre) và được thu hái ở các

độ già khác nhau

- Chế phẩm enzym pectinase: Chế phẩm enzym pectinex Ultra SP-L (hãng

Novo-Đan Mạch) có hoạt độ 2600UI/ml, chế phẩm dạng lỏng

3.1.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu

- Máy xay - 2002 RIFAV

- Máy xay sinh tố - MOULINEX, Pháp

- Máy đồng hoá áp lực - CAT, Đức

- Nồi thanh trùng - AUTOCLAVE, Trung Quốc

- Máy ghép mí - BC08 RIFAV

* Các thiết bị phân tích hoá lý

- Máy đo màu MINOTA - CHROMAMETER CR 200/231

- Máy đo độ cứng của quả ABSOLUTE của hãng Mitutoyo, Nhật Bản

- Chiết quang hiển thị số - DIGITAL REFACTOMETER-ATAGO, Nhật Bản

- Cân phân tích - SHIMADZU & MONO BLOC, Nhật Bản

- Máy đo độ nhớt - BROOKFIELD, Mỹ

- Bể ổn nhiệt - JULABO TW20, Đức

3.1.3 Phạm vi nghiên cứu

Quy mô phòng thí nghiệm

3.2 Thời gian, địa điểm tiến hành nghiên cứu

3.2.1 Thời gian tiến hành nghiên cứu

Từ tháng 12 năm 2013 đến tháng 5 năm 2014

3.2.2 Địa điểm nghiên cứu

Tại Bộ môn Bảo quản Chế biến, Viện Nghiên cứu Rau quả - Trâu Quỳ - Gia Lâm - Hà Nội

3.3 Nội dung nghiên cứu

1 Nghiên cứu xác định độ chín thích hợp của quả sơri cho chế biến nước quả

2 Nghiên cứu sử dụng chế phẩm enzym pectinex Ultra SP-L nhằm tăng

hiệu suất thu hồi và nâng cao chất lượng nước sơri

- Nghiên cứu xác định nồng độ chế phẩm enzym pectinex Ultra SP-L thích hợp

- Nghiên cứu xác định nhiệt độ xử lý chế phẩm enzym pectinex Ultra SP-L

thích hợp

- Nghiên cứu xác định thời gian xử lý chế phẩm enzym pectinex Ultra SP-L

thích hợp

3 Nghiên cứu sử dụng chế phẩm enzym pectinex Ultra SP-L nhằm ổn

định trạng thái cho sản phẩm nước quả sơri (dạng nectar)

- Nghiên cứu xác định nồng độ chế phẩm enzym pectinex Ultra SP-L thích hợp

- Nghiên cứu xác định nhiệt độ xử lý chế phẩm enzym pectinex Ultra SP-L

thích hợp

- Nghiên cứu xác định thời gian xử lý chế phẩm enzym pectinex Ultra SP-L

thích hợp

4 Nghiên cứu xác định tỉ lệ phối chế thích hợp cho chế biến nước quả sơri

- Nghiên cứu xác định tỷ lệ phối chế pure thích hợp cho chế biến nước quả sơri

- Nghiên cứu xác định tỷ lệ TSS/TA (hàm lượng chất khô hòa tan tổng số/axit hữu cơ tổng số)

5 Nghiên cứu xác định chế độ thanh trùng thích hợp cho chế biến nước quả sơri

6 Thiết lập quy trình chế biến nước quả sơri có bổ sung enzym pectinase

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1.2 Các thí nghiệm cho nội dung 2: Nghiên cứu sử dụng chế phẩm enzym pectinex Ultra SP-L nhằm tăng hiệu suất thu hồi và nâng cao chất lượng nước quả sơri

* Thí nghiệm 2: Nghiên cứu xác định nồng độ enzym pectinex Ultra SP-L

thích hợp

Nguyên liệu (sơri) được rửa sạch, rồi chần bằng nước nóng có nhiệt độ 90oC trong thời gian 1,5 phút Sau đó nguyên liệu được đem đi chà tách hạt thu được thịt quả sơri Thịt quả sơri sau khi chà tách hạt được chia thành các mẫu có khối lượng

như nhau (1kg) Chúng tôi tiến hành bổ sung enzym pectinex Ultra SP-L với các

nồng độ từ 0,01 - 0,04% so với thịt quả Song song với các mẫu thí nghiệm, chúng tôi tiến hành mẫu đối chứng (không bổ sung enzym) Các mẫu được tiến hành ở các điều kiện sau:

- Thời gian xử lý: 30 phút

- Nhiệt độ: 30oC

Các công thức thí nghiệm được bố trí như sau:

Công thức Nồng độ enzym pectinex Ultra SP-L (%)

Sau khi xác định được nồng độ enzym pectinex Ultra SP-L thích hợp bổ

sung vào chế biến nước quả sơri, chúng tôi cố định nồng độ này để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo

* Thí nghiệm 3: Nghiên cứu xác định nhiệt độ xử lý enzym pectinex

Ultra SP-L thích hợp

Tiến hành chuẩn bị mẫu như thí nghiệm 2 Các mẫu sau khi được bổ sung

enzym pectinex Ultra SP-L ở cùng một nồng độ (đã được xác định ở thí nghiệm 2)

rồi được giữ ở các chế độ nhiệt độ khác nhau từ 25oC - 50oC với bước nhảy là 5 Các mẫu được tiến hành ở các điều kiện sau:

Sau khi xác định được nhiệt độ xử lí enzym pectinex Ultra SP-L thích hợp bổ

sung vào chế biến nước quả sơri, chúng tôi cố định nhiệt độ này để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo

* Thí nghiệm 4: Nghiên cứu xác định thời gian xử lý enzym pectinex

Ultra SP-L thích hợp

Tiến hành chuẩn bị mẫu như các thí nghiệm 2,3 Các mẫu sau khi được bổ sung cùng một lượng enzym thích hợp (đã xác định ở thí nghiệm 2), xử lý ở nhiệt độ thích hợp (đã được xác định ở thí nghiệm 3) và được giữ ở các thời gian khác nhau từ 30-120 phút với bước nhảy là 30 Các mẫu được tiến hành ở các điều kiện sau:

- Nhiệt độ xử lý: 300C

- Nồng độ enzym xử lý ( đã được xác định ở thí nghiệm 2)

Các công thức thí nghiệm được bố trí như sau:

Công thức Thời gian (phút)

Sau khi xác định được thời gian xử lí enzym pectinex Ultra SP-L thích hợp

bổ sung vào chế biến nước quả sơri, chúng tôi cố định thời gian này để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo

3.4.1.3 Các thí nghiệm cho nội dung 3: Nghiên cứu sử dụng enzym pectinex Ultra SP-L nhằm ổn định trạng thái cho sản phẩm nước quả sơri (dạng nectar)

* Thí nghiệm 5: Nghiên cứu xác định nồng độ enzym pectinex Ultra SP-L

thích hợp

Pure sơri thu được sau quả trình làm nhỏ được pha chế với nước theo tỷ lệ pure/nước = 25% rồi chia thành các mẫu có cùng thể tích (V=500ml) Các mẫu lần

lượt được bổ sung enzym pectinex Ultra SP-L ở các nồng độ khảo sát từ 0,005% -

0,025% với bước nhảy 0,005% Song song với các mẫu thí nghiệm, chúng tôi tiến hành mẫu đối chứng (không bổ sung enzym) Các mẫu được tiến hành ở các điều kiện sau:

- Thời gian xử lý: 30 phút

- Nhiệt độ xử lý: 30oC

Các công thức thí nghiệm được bố trí như sau:

Công thức Nồng độ enzym pectinex Ultra SP-L (%)

Dịch quả sơri sau khi pha chế được đem đi bảo quản Sau 7 ngày bảo quản, chúng tôi tiến hành lấy mẫu kiểm tra

- Các chỉ tiêu theo dõi: Độ nhớt (CP), hàm lượng vitamin C (mg%), hàm lượng chất khô hòa tan tổng số (%) và đánh giá chất lượng cảm quan

Sau khi xác định được nồng độ enzym pectinex Ultra SP-L thích hợp bổ

sung vào chế biến nước quả sơri, chúng tôi cố định nồng độ này để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo

* Thí nghiệm 6: Nghiên cứu xác định nhiệt độ xử lý enzym pectinex

Ultra SP-L thích hợp

Tiến hành chuẩn bị mẫu như thí nghiệm 5 Các mẫu sau khi được bổ sung

enzym pectinex Ultra SP-L ở cùng một nồng độ thích hợp (là kết quả của thí nghiệm

4) rồi được giữ ở các nhiệt độ khảo sát từ 300C - 600C trong thời gian là 30 phút Các công thức thì nghiệm được bố trí như sau:

Sau khi xác định được nhiệt độ xử lí enzym pectinex Ultra SP-L thích hợp bổ

sung vào chế biến nước quả sơri, chúng tôi cố định nhiệt độ này để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo

* Thí nghiệm 7: Nghiên cứu xác định thời gian xử lý enzym pectinex

Ultra SP-L thích hợp

Tiến hành chuẩn bị mẫu như các thí nghiệm 5,6 Các mẫu sau khi được bổ sung cùng một lượng enzym thích hợp (là kết quả của thí nghiệm 5), được giữ ở cùng một điều kiện nhiệt độ (là kết quả của thí nghiệm 6) và được duy trì ở các khoảng thời gian