NGHIÊN cứu sản XUẤT nước HÀNH ĐEN và KHẢO sát hợp CHẤT CHỐNG OXY hóa của sản PHẨM

Củ hành có thểđược sử dụng ở các dạng sống, nấu chín và được bảo quản bằng các phưong pháp: bảoquản tươi, sấy khô, muối chua,…[1] Dù không thiếu dược liệu có tác dụng diệt khuẩn, ký sinh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM

Viện Công Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm

PHẨM.

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô bộ môn Công nghệthực phẩm đã hết lòng giảng dạy, truyền đạt những kiến thức cũng như các kinhnghiệm quý báu trong suốt quãng thời gian học tập và nghiên cứu tại trường đểchúng em có được nền tảng kiến thức như ngày hôm nay

Đặc biệt chúng em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến cô Đàm Sao Mai và

cô Trần Gia Bửu Chúng em cảm ơn các cô đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ chúng

em hoàn thành khoá luận tốt nghiệp một cách tốt nhất

Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô phòng thí nghiệm đã giúp đỡ

và tạo điều kiện về cơ sở vật chất như: bố trí phòng thí nghiệm, cung cấp các trangthiết bị, dụng cụ, hóa chất… trong suốt thời gian thực hiện đồ án

Cuối cùng, chúng em xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã bên cạnh hỗ trợ, độngviên chúng em

Chúng em xin gửi lời chúc sức khỏe đến tất cả thầy cô và bạn bè

TP Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 05 năm 2018

Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU 1.1 Mục đích

Nghiên cứu quy trình làm sản phẩm nước uống từ hành đen

1.2 Mục tiêu

Nâng cao giá trị sử dụng của hành tím, tạo ra sản phẩm mới lạ

1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu

Đối tượng: hành tímXuất xứ hành tím: hành tím Vĩnh Châu

1.4 Nội dung nghiên cứu

Khảo sát khả năng chống oxy hóa của sản phẩm

Khảo sát hàm lượng polyphenol

Khảo sát hàm lượng Flavonoid

Cảm quan về mùi vị

Kiểm tra vi sinh của sản phẩm

1.5 Tổng quan về cây hành tím

1.5.1 Tên gọi và nguồn gốc

Hành tím có tên khoa học là Allium ascalonicum, bắt nguồn từ chữ Ascalon - tên của một thị trấn ở miền Nam Palestin, nơi mà các nhà khoa học cho là nguồn gốc xuất xứ của giống hành này Ở Vĩnh Châu, chưa ai biết giống hành tím được trồng từ khi nào Mọi người thường gọi nó là "hành tàu", bởi nó được người Hoa trồng từ rất sớm.Gặp được đất phù hợp, "hành tàu" đã phát triển mạnh cho đến ngày nay Vĩnh Châu là một trong ba khu vực có diện tích sản xuất hành lớn nhất nước Ngoài Vĩnh Châu thì đó là Quảng Ngãi và vùng ngoại thành Hà Nội

Hành tím thuộc nhóm Aggregatum var aggregatum Từ một củ sinh ra nhiều củhay chồi và được sử dụng cho nhân giống

Hành tím có tên khoa học là Allium ascalonicum , bắt nguồn từ chữ Ascalon

-tên của một thị trấn ở miền Nam Palestin, nơi mà các nhà khoa học cho là nguồn gốcxuất xứ của giống hành này

Hình 1.1: Cấu tạo cây hành tím [1]

Hành tím trồng được trên nhiều loại đất, nhưng đất cần cao ráo, tơi xốp nhiềudinh dưỡng, nếu trồng gần nguồn nước mặn phải tưới nước ngọt Hành rất sợ ngậpúng, vì thế người ta cần bố trí vụ trồng vào thời điểm hết mưa để tránh hiện tượng thối

củ Làm đất: cày ải trước 1 tháng, trước khi lên liếp 3 - 5 ngày tiến hành rải vôi, nếuđất sét cần trộn cát mịn đều trên mặt liếp Làm liếp: liếp cao 15 – 20 cm, mặt liếp rộng0,7 - 0,9 m, khoảng cách mương giữa 2 liếp 20 – 30 cm Liếp trồng cần bằng phẳng,tưới nhẹ và phủ một lớp rơm trước khi trồng

Tổng diện tích gieo trồng hành tím của tỉnh Sóc Trăng lớn nhất đồng bằng Sông Cửu Long, gần 4.500 ha, trong đó chỉ riêng huyện Vĩnh Châu đã chiếm khoảng trên 4.000 ha Hàng năm, tổng sản lượng hành thương phẩm có thể cung cấp từ 60.000 - 80.000 tấn đến thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long Thế nhưng, cho tới nay sản lượng hành tím của tỉnh Sóc Trăng vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu tiêu thụ nội địa và xuất khẩu mạnh

Hành tím được xem là một trong những đặc sản của tỉnh Sóc Trăng,

có giá trị kinh tế cao và có một vị trí quan trọng trong cơ cấu cây

trồng của huyện Vĩnh Châu Để tăng cao giá trị của hành tím về mặt kinh tế cũng như khoa học, vì vậy chúng tôi quyết định thực hiện đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu quy trình sản xuất nước uống hành đen”.

1.5.2 Các thành phần của củ hành

Củ hành tươi bao gồm chủ yếu là nước (khoảng 88%), saccharides (6%) vàprotein (1.5 %) Tuy nhiên thành phần hóa học cụ thể phụ thuộc vào nhiều yếu tốchẳng hạn như điều kiện phát triển, thời gian thu hoạch, thời gian và điều kiện bảoquản

Bảng 1.1_Thành phần hóa học của củ hành tím Thành phần Hàm lượng (%)

Ngoài ra trong hành củ còn chứa nhiều chất khoáng vi lượng khác như 38 mg

Ca, 58 mg P, 0,8 mg Fe, 0.03 mg caroten trong 100g ăn được các nguyên tố: Na, K,

S, Si; acid acetic tinh dầu bay hơi, glucokinin, oxydase và diatase…

Flavonoid: Trong hành tím có nhiều flavonoid như anthocyanin, kaempferol,

quercetin và các dẫn xuất như isoquercetin, quercetin diglucoside, quercetin

monoglucoside và quercetin tự do

1.5.3 Công dụng của hành tím

Theo Health Sina, từ xưa đến nay, cả Đông và Tây y đều coi trọng công dụngcủa hành tím Loài này còn có tên gọi khác là hành bóng, hành Hà Lan, được mệnhdanh là “vua của các loại rau” với lịch sử hơn 5.000 năm Đến nay hành được trồngphổ biến trên khắp thế giới [1]

Y học cổ đại Trung Quốc ghi chép rằng hành tím vị ngọt, cay nhẹ, hơi chát, ấm

áp, có tác dụng nhuận trường, lưu thông khí huyết dạ dày, tốt cho lá lách, trừ cảmlạnh, dễ tiêu hóa, giải độc Y học hiện đại phát hiện loại củ này có tính kháng khuẩnchống viêm, lợi tiểu, trị tiêu chảy, giảm đường trong máu, hạ huyết áp, hạ cholesterol,chống oxy hóa và nhiều vai trò khác [1]

Nghiên cứu của FAO (1999), Dharmananda (1996) và You (1989) còn cho thấytác dụng làm giảm các trường hợp ung thư thực quản và dạ dày ở những người ănhành đều đặn Nghiên cứu mới đây nhất cũng cho thấy tác dụng phòng ung thư tuyếntiền liệt của hành và tỏi Hàm lượng Quercetin và Selenium rất cao của hành có thểgiải thích cho tác dụng phòng ung thư của vị thuốc và món ăn này Củ hành có thểđược sử dụng ở các dạng sống, nấu chín và được bảo quản bằng các phưong pháp: bảoquản tươi, sấy khô, muối chua,…[1]

Dù không thiếu dược liệu có tác dụng diệt khuẩn, ký sinh trùng, nấm mốc nhưngcho đến nay, chuyên gia ngành dược vẫn trước sau xếp củ hành vào nhóm đứng đầu

về tính kháng sinh theo cơ chế sinh học, nghĩa là ít gây phản ứng phụ

Chất flavonoids tìm thấy trong hành tím hoạt động như một chất chống ô xy hóa

có tác dụng ngăn chặn các khối u hình thành và phát triển, đồng thời thúc đẩy khảnăng miễn dịch của cơ thể

Hợp chất quercetin tìm thấy dồi dào trong hành tím đóng vai trò quan trọngtrong việc ngăn ngừa bệnh ung thư, đặc biệt là ung thư ruột kết Fructo-oligosaccharides trong hành kích thích sự tăng trưởng của vi khuẩn có lợi trong ruộtkết và giúp giảm nguy cơ phát triển khối u ở ruột kết

1.6 Tổng quan về enzymes pectinase.

1.6.1 Giới thiệu chung

Enzyme pectinase là một nhóm enzyme thủy phân pectin , sảnphẩm của quá trình này là acid galacturonic, galactose, arabinose, methanol… đây là một nhóm ezyme được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp chỉ đứng sau amylasevà protease Enzyme này ban đầuđược phát hiện trong các dịch chiết trái cây như cà rốt, cà chua hay đại mạch Đầu tiên phải kể đến là phát hiện của E.fremi (1840) trên đối tượng cà rốt

1.6.2 Cấu tạo.

Pectin là polysaccharide dị thể, chủ yếu là một mạch

chính gồm các gốc acid –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau α–α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau D–α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau 1,4 galacturonic, liên kết với nhau bằng liên kết 1,4–α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau O glucozic còn gọi là acid polygalacturonic hay acid pectic Pectine hòa tan trong tự nhiên là ester metylic của acid pectic

Hình 1.2: Cấu tạo enzymes pectinase [ ]Trong thực tế không phải tất cả các nhóm –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau COOH ở C6 của đường galactose cũng bị metyl hóa (tạo ester metylic), mà đôi khi một số nhóm –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau COOH bị decacboxyl hóa (khử CO2), một số nhóm –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau COOH thay thế -H bằng kim loại, cũng có lúc giữ nguyên dạng –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau COO.Người ta cho rằng protopectine là hợp chất giữa pectine và araban,

galactose hay tinh bột Trọng lượng phân tử từ 20.000 –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau 200.000

Phản ứng xúc tác

pectinesterase

Pectin + H2O = nmetanol + pectic

acid

2 Poly--1,4 galacturonid-glycano hydrolase-PG

Endopolygalacturonase

(endo-PG)

Thủy phân liên kết

-1,4-D- galacturonid tronggalacturonid khôngtheo một trật tự nào

(exo-PG)

Thủy phân liên kết -1,4-D-

galacturonid trongpectat, trong

galacturonic với sự đứt mạch của acid galacturonic

galacturonase

(Endo-PMG)

Thủy phân liên kết

-1,4-D- galacturonid trongpectin không theo một trật tự nhất định

aciddegalacturonic

không theo một trật tự nhất định.

6 Poly--1,4-D-galacturonid glicanoliase Endopectatliase

(PETE)

Thủy phân liên kết -1,4-D-

galacturonid trongpectat, trong

galacturonic với sự tạo

thành nối đôi không theo một trật tự nhất định

7 Poly--1,4-D-galacturonidmetylester glicanoliase. Endopectinliase

(Endo-PTE)

Thủy phân liên kết

-1,4-D- galacturonid trongpectin với sự tạo thành nối đôi

không theo một trật tự nhất định

Pectinesterase (PE): xúc tác sự thủy phân của các nhóm

methyl ester Enzyme thường tấn công vào các nhóm ester methyl của đơn vị galaturonate nằm kề đơn vị không bị ester hoá, phân cắt các nhóm methoxy (COOCH3) đứng cạnh các nhóm –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau COOH tự do, tạothành acid pectinic hoặc acid pectic và methanol Pectinesterase thuđược từ các nguồn khác nhau có giá trị pH tối ưu khác nhau Nếu thu

từ nguồn VSV thì PH tối ưu từ 4,5-5,5, còn nếu từ nguồn thực vật thì

có pH tối ưu từ 5,0-8,5 Pectinesterase từ nấm mốc có nhiệt độ tối ưu

là 30-40 o C và bị vô hoạt ở 55-62o C Pectinesterase thường được

hoạt hoá bởi các ion Ca2+ và Mg 2+

Polygalacturonase: còn có tên gọi là poly

-1,4-galacturoniglucanohydrolase, xúc tác sự phân cắt các mối liên kết –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau 1,4- glycosid Các exo-PG (exo-poly 1,4 D-galacturonide)galacturonohydrolase, phân cắt từ các đầu không khử, và endo-PG (endo-poly1,4 D-galacturonide) glycanohydrolase, tấn công

ngẫu nhiên vào giữa mạch cơ chất Polygalacturonase ít gặp

trong thực vật nhưng có chủ yếu ở một số nấm mốc và vi khuẩn Polygalacturonase là một phức hệ enzyme gồm có nhiều cấu tử và thường có tính đặc hiệu cao đối với cơ chất Trên cơ sở tính đặc hiệu

và cơ chế tác dụng với cơ chất, enzym polygalacturonase được chia làm bốn loại

Polymethylgalacturonase: hay còn gọi là 1,4-galacturonite

methylesglucanohydrolase, tác dụng trên polygalactorunic acid đã được methoxyl hoá (tức là pectin) Enzyme này lại được phân thành hai nhóm nhỏ phụ thuộc vào khả năng phân cắt ở trong hay cuối mạch trong phân tử pectin, đó là endo-glucosidase -polymethyl

galacturonase kiểu I và exo-glucosidase- polymethylgalaturonase kiểu II

Polygalacturonase, enzyme tác dụng trên pectic acid hoặc

pectinic, cũng được chia thành hai nhóm nhỏ là polygalacturonase kiểu II và exo-glucosidase-polygalacturonase kiểu

endo-glucosidase-IV Enzyme endo- glucosidase-Polymethyl-galacturonase kiểu I là enzyme polymethylgalacturonase dịch hoá pectin có mức độ methyl hoá càng cao thì bị thủy phân bởi enzyme này càng nhanh và càng

có hiệu quả Trong dung dịch, khi có mặt của enzyme pectinesterasethì hoạt độ của enzyme này thường bị giảm Enzyme này rất phổ biến trong các VSV, đặc biệt là nấm mốc A niger, A, awamori

Pectate lyase (PEL): xúc tác sự phân cắt các đơn vị

galacturonate không bị ester hoá Cả hai enzyme exo-PEL

(exo-Poly(1,4-D-galac turonide) lyase) và endo-PEL

(endo-poly(1,4-D-galacturonic lyase) đều tồn tại Pectate và pectin có lượng methoxyl thấp là các cơ chất thích hợp hơn cả cho các enzyme này Nói

chung, cả hai enzyme này đều có khoảng pH tối đa nằm trong

khoảng từ 8,0-11, đều cần ion Ca2+ để hoạt động Pectate lyase không được tìm thấy trong cây xanh, nhưng có ở vi khuẩn và nấm

Các enzyme VSV ngoại bào này đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình gây bệnh ở thực vật, gây ra sự phân hủy mô của thành tế bào, làm mềm và làm mục mô thực vật

Pectin-transeliminase hay còn được gọi

là poly –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau 1

1.6.4 Đặc điểm của enzymes pectinase.

1.6.1 Enzymes pectinase từ thực vật.

Pectinesterase:

Trong thực vật, hầu hết các loại cây cho trái đều chứa enyme PE.Enzyme này thường tồn tại dưới nhiều hình thức khác nhau, nằm trong phần vỏ tế bào PE ở thực vật nói chung có hoạt độ tối ưu

trong khoảng pH hơi kiềm Các cation kim loại ở nồng độ thấp, như

Ca 2+ chẳng hạn, có khuynh hướng làm tăng nồng độ hoạt động củaenzyme

Cà chua chứa ít nhất hai loại PE Cả PE1 và PE2 đều tăng trong giai đoạn đầu của quá trình chín Khi bước vào giai đoạn chín, nồng

độ enzyme PE1 giảm xuống, nhưng PE2 tích luỹ dần cho đến khi trái cây có màu đặc trưng của trái chín PE2 có khối lượng phân tử 23kD,

pH tối ưu 7,6 Enzyme này bị bất hoạt 50% sau 5 phút đun ở 67oC Các ion Ca2+ và Na+ làm tăng hoạt độ của enzyme lên tối đa ở các nồng độ 0,005M và 0,05M, theo thứ tự

PE của đậu nành là protein có khối lượng phân tử 33kD, hoạt động tối ưu tại pH gần 8 Polygalacturonic acid, là sản phẩm được hình thành do quá trình để methyl hoá các phân tử galacturonic acid.

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

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

glucose, maltose và galactose

PE trong quả cam có hai loại: đó là hai isoenzyme PE1 và PE2

có khối lượng phân tử 36,kD, nhưng có điểm đẳng điện khác nhau là:

 10,05 và 11,0, theo thứ tự

 pH tối ưu của PE1 là 7,6, còn của PE2 là 8,0

Trong thành phần của nhiều thịt quả khác cũng chứa hai

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

Hình 1.3: Cấu trúc của pectinesterase từ carrot [ ]

Cả táo và kiwi cũng chứa hai loại isoenzyme Các isoenzyme của kiwi có cùng khối lượng phân tử là 57kD và cùng điểm đẳng điện

là 7,3 Tuy nhiên, chúng khác nhau về mức độ bền nhiệt

Polygalacturonase:

Hầu hết các nghiên cứu về PG đều trên cơ sở các nguồn VSV

PG thường được tìm thấy trong các phần tiết ngoại bào của các loài nấm và vi khuẩn gây bệnh, chẳng hạn như Sacchromyces gragilis, Aspergillus niger, Lactobacillus plantarum, Cochiliobolus

carbonum, Neurospora crassa, cácloài Ascomycete, Phizopus arrchizus, và Fusarium osyporum Tuy nhiên, trong thực tế, PG của thực vật bậc cao được nghiên cứu rất nhiều ở cà chua chín

Các enzyme PG trong cà chua chín tồn tại dưới hai dạng, và cả hai đều là endo-enzyme PG1 có khối lượng phân tử 84kD và có

khoảng 50% bị bất hoạt ở nhiệt độ 78oC PG2 có khối lượng phân tử 44kD và có khoảng 50% bị bất hoạt ở 57oC PG1 có độ ổn định tối đa

ở pH 4,3, trái lại PG2 ổn định tối đa ở pH 5,6

Exo-PG thủy phân các đầu không khử của chuỗi

polygalacturonic, tạo ra galacturonic acid là sản phẩm thủy phân chiếm ưu thế.Sự thủy phân polymer này bị gián đoạn của sự tồn tại của các mạch nhánh trong cơ chất Mức độ thuỷ phân tăng tỉ lệ với kích thước cơ chất, đạt tối đa với mức polymer hoá 20 đối với các exo-PG ở cà rốt và đào Hoạt động của các exo-enzyme làm tăng nhanh sự tạo thành các nhóm khử và làm tăng chậm độ nhớt của dung dịch cơ chất Sự phân hủy polyuronide trong quá trình chín không gây ra sự tích lũy galacturonic acid, và chỉ có endo-enzyme

PG là có liên quan

1.6.5 Enzymes pectinase từ vi sinh vật.

Nguồn giàu enzyme pectinase là nấm mốc, nấm men, vi

khuẩn

Nấm mốc: penicillium glaucum, p.ehrlichii, p.chrysogenum, p.expanam, p.cilrimim, aspergillus awamori, a.foetidus, a.niger, a.terrus, a.saitoi, a.aureus, a.oryzae, a.wentii, fusarium moniliforme,

…

Nấm men: saccharomyces fragilis

Vi khuẩn: bacillus polymyxa, flavobacterium pectinovorum, klebsiella aerogenes…

Các loài vi sinh vật này thường có trong bề mặt tất cả các loại quả, các bộ phận khác của thực vật khi quả bị hư hỏng, hoặc thực vật chết, chúng sẽ cùng các loài vi sinh vật khác phá huỷ nhanh quả

và các bộ phận của thực vật Người ta thường thu pectinase từ canh trường bề mặt hoặc từ canh trường bề sâu của nấm mốc

Các vi khuẩn và nấm men cũng tổng hợp được enzime này a.niger chủ yếu tổng hợp ra pectinnesterase con.diplodiella,

pen.citrimin tạo ra chủ yếu là polygalacturonase

Nấm men sacch.fragilis dường như chỉ tạo ra

sẽ có PH tối ưu từ 2,0 đến 6,5 Trái lại ph tối ưu của pectinesterase

từ nguồn thực vật thượng đẳng là từ 6 đến 7,5 –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau 8

Nhiệt độ tối ưu của pectinesterase từ nấm mốc là 40 đến 450

C Từ 55 đến 620C thì enzime bị vô hoạt, trong khi đó nhiệt độ tối ưucủa enzime pectinesterase từ thực vật thượng đẳng cao hơn: từ 55 –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau

600oC

Pectinesterase có thể nhận được từ canh trường nấm mốc A.niger có nhiệt độ tối ưu là 30 –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau 45oC, Phopt = 4,5-5,5 và bị vô hoạt ở55- 62oC và từ thực vật (phopt =7,5-8, to

opt = 55-60o C) Khả năng hoạt động của chúng phụ thuộc vào nguồn thu nhận, mức độ ester hoá của pectin Ion natri và đặc biệt là ion canxi, cũng như chlorua của Na, K và Ca sẽ hoạt hóa pectinesterase từ nấm mốc conithyriumdiplodiella và từ a.niger.trái lại các cation hóa trị 3 và 4 (thủy ngân nitrat, chì nitrat, nhôm sunfat và sắt clorua) sẽ kìm hãm tác dụng của pectinesterase

Ngoài ra, người ta đã thu được enzime pectinesterase ở trạng thái đông thể và người ta cũng đã xác lập được rằng n-axit cuối trong phân tử enzime là phenylalanin

Pectinesterase của nấm mốc sẽ thủy phân trước nhất là nhóm methylester nằm ở giữa hai nhóm carboxyl tự do và enzime

sẽ thủy phân lần lượt cắt liên kết ester dọc theo phân tử pectin hoạtđộng của pectinesterase phụ thuộc nhiều vào mức độ ester hóa của pectin và tỷ lệ thuận vào mức độ ester hóa Chẳng hạn, đối với tác động của pectinesterase từ nấm mốc a.niger, cần thiết phải có

pectin ester hóa ở mức độ cao không ít hơn 70%

Polygalacturonase:

Hầu hết các nghiên cứu về Polygalacturonase đều trên cơ sở các nguồn vi sinh vật Polygalacturonase thường được tìm thấy trongcác phần tiết ngoại bào của các loài nấm và vi khuẩn gây bệnh, chẳng hạn như: saccharomyces fragilis, asperigillus niger,

lactobacillus plantarum, cochlibolus carbonum, neurosrora

crassa, các loài ascomycete, rhizopus arrchizus và fusarium oxysrorum.

PH tối ưu của các polygalacturonase cũng khác nhau, phụ thuộc vào nguồn thu và cơ chất Chẳng hạn polygalacturonase dịch hóa (endopolygalacturonase) khi tác dụng trên acid pectinic thì ph tối ưu nằm trong khoảng từ 4,0 –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau 5,5 cũng enzyme đó nhưng khi tácdụng trên pectin thì lại có ph tối ưu trong khoảng 5,5 –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau 6 Còn

polygalacturonase đường hóa khi tác dụng trên pectin thì ph tối ưu

từ 3 –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau 4 nhưng khi tác dụng trên acid pectinic thì ph tối ưu cao hơn một ít ở vùng 4,4- 6

Các polygalacturonase chủ yếu bền vững ở vùng pH từ 4 –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau 6Polygalacturonase đường hóa chủ yếu từ A.niger nếu được hoạt hóa bằng thủy ngân thì có thể bền vững khi pH= 2,5

Nhiệt độ tối ưu của đa số polygalacturonase nằm trong

khoảng từ 40-450C Trong khoảng nhịệt độ đó, chúng thường bền vững, nhưng sẽ bị vô hoạt hóa khi ở nhiệt độ 50 và 55 - 650C

pectinase.

Enzyme pectinase chứa vùng có 8 –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau 10 vòng xoắn kép về phía phải với 2 vòng tạo thành khe liên kết với cơ chất

Trung tâm hoạt động của enzyme này chứa axit amin

Aspartate và Lysine Có 1 Histidine nằm gần trung tâm hoạt động sẽảnh hưởng đến khả năng xúc tác của enzyme

Nhiệt độ tối ưu của enzyme pectinase khoảng từ 45 –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau 55oC

1.6.7 Cơ chế tác dụng của enzymes pectinase.

Trong chế biến nước quả, người ta sử dụng các chế phẩm

enzym nhằm hai mục đích cơ bản

- Phá vỡ thành tế bào thực vật nhằm nâng cao hiệu suất thu nước quả.

- Làm trong và ổn định chất lượng nước

Tế bào thực vật được cấu tạo bằng vỏ tế bào (thành tế bào) Vỏ

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

Nước quả sau khi được tách khỏi tế bào thường chứa nhiều chất khác nhau Trong đó chất pectin chiếm lượng đáng kể và pectinthường gây hiện tượng độ nhớt cao và gây đục nước quả Các chất protein có trong bào tương, màng tế bào và gian bào Pectin chứa polygalacturonic acid, araban và galactan.Trong đó lượng

polygalacturonic acid chiếm tới 40-60% Khi bị thủy phân, pectin tách thành hai phần:

 Phần trung tính –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau phức chất galactanoraban

 Phần acid –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau acid pectic

Trong bào tương, pectin nằm ở dạng hòa tan Trong màng tế bào và gian bào, chúng nằm ở dạng không hòa tan gọi là

protopectin Protopectin ở màng gian bào có chứa lượng kim loại khálớn và một lượng nhóm metocyl đủ để làm protopectin bền vững Còn protopectin ở màng tế bào chứa một lượng kim loại không

nhiều, có độ metocyl hóa cao Vì thế, tế bào thực vật có khả năng trương nở tốt.

Nếu enzym tham gia phân giải pectin ở gian bào sẽ làm các tế bào khó liên kết với nhau và thịt quả dễ dàng bị mềm ra.Pectin

thường có mối liên kết hydro và liên kết nguyên tử yếu hơn so với cellulose Tham gia phân hủy pectin gồm nhiều loại enzym :

cellulose, pectinase,…

1.6.8 Lợi ích khi sử dụng enzymes pectinase.

Từ khi phát hiện ra enzym và khả năng chuyển hóa của enzym loài người đã tăng nhanh quá trình sản xuất và ứng dụng enzym trong công nghiệp Số lượng enzym phát hiện ngày càng nhiều và sốlượng enzym được ứng dụng vào công nghiệp cũng ngày càng nhiều

Trong sản xuất thực phẩm, người ta thường sử dụng các chế phẩm pectinase dưới dạng tinh khiết Người ta không dùng chế

phẩm dưới dạng canh trường nấm mốc sấy khô

Pectinase thường được sử dụng trong các ngành công nghiếp thực phẩm sau:

đông,

 Sản xuất nước giải khát

 Sản xuất cà phê và cà phê hòa tan

chế biến thực phẩm

“Một trong những phản ứng tạo ra mùi vị quan trọng nhất

trong nấu ăn là phản ứng Maillard Đôi khi nó được gọi là “phản ứng

tạo màu nâu”, nhưng gọi thế thì chưa đầy đủ Thịt nấu chín, hải sản,

và các loại thực phẩm giàu protein khác trải qua phản ứng Maillard làm biến thành màu nâu, nhưng có những phản ứng khác cũng gây

ra màu nâu Phản ứng Maillard tạo ra sắc tố màu nâu trong sả phẩm theo một cách rất cụ thể: bằng cách sắp xếp các axit amin và các loại đường đơn giản nhất định, sau đó chúng tự sắp xếp trong vòng liên kết và phản xạ ánh sáng vào mắt thành màu nâu.”

người ta gọi là bị chuyển vị nội phânAmadori Kết quả là giữa nguyên tử cacbonthứ nhất và thứ hai phát sinh ra nối kép vàtạo thành 1 –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau amin –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau 1 –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau dezoxy –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau 2- xetoza

Phẩm vật của sự chuyển vị Amadori là hợp chất có khả năngphản ứng và là chất khởi đầu để tạo thành polyme có màu sẫm gọi

là melanoidin

 Tạo thành furfurol và ozon

Nếu gluxit ban đầu là glucose thì sản phẩm chuyển vị Amadorikhi đun nóng sẽ là furan sau đó chuyển thành bazơ schiff củahydroxymetylfurfurol:

 Tạo thành reducton có 6 nguyên tử C

Reducton là những hợp chất hữu cơ có tính khử mạnh do cónhóm endiol Thông thường, nhóm endiol của reducton được liên kếtvới gốc aldehit hoặc axit Do đó những hợp chất này rất nhạy vớiphản ứng oxy hóa khử

Ví dụ về reducton có sáu nguyên tử C là axit dehydroascobic.Không phải chỉ riêng reducton mà cả các dạng dehydro của nó cũnggóp phần tạo nên màu nâu

H2C C C O

 Phân hủy đường

Một trong những giai đoạn trung gian củ phản ứng tạomelanoidin là sự phân hủy đường từ sản phẩm chuyển vị Amadori đểtạo thành các sản phẩm khác nhau : triozoreducton, aldehit pỉuvic,axeton, diaxetyl Một số chất tạo thành khi phân hủy đường có mùi

và vị dễ chịu

 Phân hủy các hợp chất amin

Sản phẩm chuyển vị Amadori có thể kết hợp với axitamin tạo

ra CO2 và H2O:

Bazơ schiff tạo thành bị thủy phân thành aldehit và hợp chấtamin Chính hợp chất amin này sẽ cho các sản phẩm chứa nitơ và cómàu nâu sau này Còn aldehit được tọa thành trong phản ứng này,

so với axitamin đã phản ứng với aminodezoxyxetoza thì có ít hơnmột nguyên tử C

Giữa furfurol hoặc hydroxymetylfurfurol và axitamin có thể xảy

ra sự tương tác oxy hóa

R CH NH2COOH

+ R' C CH2 NH HC R''

COOH O

CH3

COOH R''

H

H H

H R'

NH2C

CH2NH C H

H R'

COOH R''