TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
o0o KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
“Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm enzyme pectinase để làm trong và tăng hiệu
suất thu hồi dịch quả từ táo Malus domestica phục vụ cho lên men rượu Cider” Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Hậu
Lớp : BQCB B-K52
Giáo viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Thị Thanh Thủy
Khoa Công nghệ thực phẩm HÀ NỘI – 2011 http://www.ebook.edu.vn
2
PHẦN THỨ NHẤT- MỞ ĐẦU
1.1 . ĐẶT VẤN ĐỀ
Táo (tây) - một trái cây được xếp vào loại quý tại Việt Nam và phổ biến tại
các quốc gia Âu, Mỹ, có tên khoa học là Malus domestica, thuộc họ hoa hồng.
Táo được biết đến như những sản phẩm tốt cho sức khỏe (ngăn ngừa và làm
giảm các bệnh ung thư, tim mạch, tiểu đường, mỡ máu…), nhờ nguồn vitamin

3
xuất nước quả, rượu vang và nước uống không cồn. Sử dụng enzyme sẽ làm
tăng hiệu suất thu hồi dịch quả, trích ly được các chất màu, tanin và những
chất hoà tan khác một cách triệt để hơn. Mặt khác, việc sử dụng enzyme đặc
hiệu cho quá trình loại bỏ pectin và các chất gây đục khác trong dịch quả sẽ
góp phần giải quyết được hiện tượng đục lại của rượu, nâng cao chất l
ượng
của cider.
Hiện nay các chế phẩm enzyme thường được sử dụng đó là Pectinex Ultra
SP-L, Pectinex 3XL, Pectinex AR Chế phẩm Pectinex Ultra SP-L được
thêm vào quả nghiền nát dẫn đến sự tăng mạnh hiệu suất ép, sản lượng nước
quả cao hơn và việc trích ly chất khô, hương vị, màu sắc là cao nhất mà vẫn
có thể giữ nguyên tất cả các hệ thống ép thông thường tức là không làm thay
đổi thiết bị của hệ thố
ng ép thông thường. Chế phẩm enzyme pectinex 3XL
được sử dụng để làm trong dịch quả. Pectinex 3XL là dạng dung dịch sẫm mà
với hương vị nhẹ, đặc trưng của sản phẩm lên men.
Xuất phát từ những thực tế trên, chúng tôi đã chọn và thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm enzyme pectinase để làm trong và tăng hiệu
suất thu hồi dịch quả từ táo Malus dometica phục vụ cho lên men rượu Cider”
1.2. MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU
1.2.1. Mục đích
Xác định được các điều kiện thích hợp cho enzyme Pectinex Ultra SP-L,
enzyme Pectinex 3XL hoạt động để làm trong và tăng hiệu suất trích ly dịch táo.
Bước đầu lên men thử nghiệm ruợu táo (cider) từ dịch táo đã xử lý enzyme.
1.2.1. Yêu cầu
- Xác định được điều kiện thích hợp (nồng độ, nhiệt độ, thời gian tác
động) cho chế phẩm enzyme Pectinex Ultra SP-L hoạt động trong quá trình
trích ly dị
ch quả.

• Nhóm táo nấu (Cooking Apples): là nhóm quả táo chua, hàm
lượng đường thấp, thịt quả cứng sau khi chế biến nhiệt. Nhiều
nước có riêng những loại táo để nấu như Pháp có loại Calvilli
Blanc D’hiver; Anh có Bramley’s Seedling ; Đức có
Glockenapfel.
• Nhóm táo dùng chung: có thể ăn tươi hay nấu cũng được ví dụ
Golden Delicious, Granny Smith thường dùng nấu ngon khi

http://www.ebook.edu.vn
5
còn non và chua, nhưng nên ăn sống khi quả chín hơn.
2.1.2. Thành phần hóa học – Vai trò - Ứng dụng của táo
2.1.2.1. Thành phần hóa học của táo
Bảng 2.1. Thành phần các chất hóa học có trong 100g táo

Thông số
Giống táo
BECC BESC MF MS PP Gala STK FJ GG
Nước(g) 81,38 83,50 78,12 82,50 82,26 83,25 81,64 82,0 82,24
Protein (g) 0,09 0,08 0,08 0,06 0,10 0,07 0,07 0,08 0,08
Đường (g) 11,90 11,44 12,55 12,19 10,80 9,99 11,24 12,87 11,0
Glucose (g) 1,37 1,27 1,95 1,23 1,50 1,48 1,63 1,95 0,73
Fructose (g) 5,62 5,37 4,50 5,37 4,47 4,34 4,81 5,22 4,23
Malic acid (mg) 170,6 150,6 143,2 137,0 276,4 273,9 227,8 347,4 349,8
Citric acid (mg) 2,80 2,80 3,10 2,80 4,30 7,50 2,90 5,00 3,90
Chất xơ (g) 0,31 0,49 0,36 0,36 0,46 0,35 0,38 0,41 0,51
Vitamin C (g) 3,10 2,20 3,30 4,10 25,00 6,00 5,00 6,60 21,00
B-Caroten (µg) 23,41 13,39 5,09 1,16 18,04 1,29 1,60 20,30 0,82
Tocopherol (µg) 120,52 107,27 99,08 144,75 341,45 128,65 161,36 229,20 103,75
Vitamin B1 (µg) 5,00 6,00 7,00 9,00 1,70 7,00 9,00 7,00 7,00

ống ung thư
được biết đến dưới cái tên phytochemical (hay còn gọi là phenolic), được tìm
thấy rất nhiều trong các loại hạt, vỏ quả và các loại rau.Trong đó, táo có nguồn
phenolic dồi dào nhất, gần 22% lượng phenolic mà người Mỹ hấp thụ là từ táo
không gọt vỏ. Táo cũng được xem là nhóm thực phẩm giàu chất chống oxy hóa
nổi tiếng, các nhà khoa học đã so sánh 1500mg vitamin C với một quả táo kết
quả là quả táo và hàm lượng vitamin C này có lượng chất ch
ống ôxy hóa như
nhau và các nhà khoa học cũng khẳng định rằng táo tươi có hàm lượng chất
chống oxy hóa gấp 15 lần so với lượng vitamin C cần dùng mỗi ngày.
 Giảm bệnh tim mạch
Lượng magie và kali trong táo giúp điều chỉnh áp suất máu và giữ cho nhịp
đập tim ở mức ổn định, chất chống oxy hoá tự nhiên bảo vệ thành mạch máu ổn
định. Ăn táo trong chế độ ăn hàng ngày giúp giảm nguy cơ mắc các b
ệnh tim mạch.
Các nghiên cứu thấy rằng những phụ nữ Nhật ăn nhiều hoa quả chứa quercetin sẽ ít
bị các bệnh tim mạch hơn đồng thời giảm lượng cholesterol.
 Táo làm giảm nguy cơ đột quỵ
Học viện Quốc gia về cây ăn quả Nhật đã công bố một công trình nghiên
cứu, theo đó ăn mỗi ngày 1 - 2 quả táo (400g táo) có thể giúp hạ thấp lượng chất
béo trong máu (chấ
t này gây xơ cứng động mạch làm tăng nguy cơ đột qụy và

http://www.ebook.edu.vn
10
gây tăng huyết áp). Ngoài ra ăn táo còn làm tăng lượng vitamin C có tác dụng
gia tăng sức bền thành mạch máu và sức đề kháng của cơ thể.
 Giảm nguy cơ mắc các bệnh hen suyễn ở trẻ em
Theo các nhà khoa học nghiên cứu của Viện Phổi và Tim Quốc gia. Đây
là cuộc nghiên cứu mới nhất có liên quan đến táo và sức khỏe của phổi. Thai

đây do nhu cầu đã mở rộng cho trái cây trái vụ và các bữa ăn nhanh.
Bảng 2.2. Các quốc gia sản xuất táo lớn nhất trên thế giới năm 2008 [25]

Top Ten Apple Producers — 11 June 2008
Country Production (Tonnes)
People's Republic of China 27 507 000
United States 4 237 730
Iran 2 660 000
Turkey 2 266 437
Russia 2 211 000
Italy 2 072 500
India 2 001 400
France 1 800 000
Chile 1 390 000
Argentina 1 300 000
World 64 255520

Tại Việt Nam lượng táo tiêu thụ khá lớn chủ yếu táo được nhập khẩu từ
Trung Quốc. Táo được dùng làm thực phẩm ăn tươi là chủ yếu. Tại các tỉnh
miền núi phía Bắc, táo được trồng tại Hà Giang và Yên Bái. Do diện tích trồng
không cao và đang trong quá trình thử nghiệm nên lượng táo thu hoạch được chỉ
tiêu thụ trong nước chứ không xuất khẩu sang nước khác.
2.2. GIỚI THIỆU VỀ RƯỢU TÁO (CIDER)
2.2.1. Lịch sử
hình thành – Phân loại – Vai trò của rượu táo
2.2.1.1. Lịch sử hình thành
Cider là một trong những phân khúc phát triển nhanh nhất của ngành công
nghiệp đồ uống, và nó được coi như là đồ uống của tương lai. Giữa những năm
1870 và 1892, sự tiêu dùng rượu táo đã tăng lên 200% do nó tốt cho sức khỏe và
trở thành đồ uống phổ biến của nước Mỹ.

thể giúp ngừa ung thư, bệnh tim và đột qụy, do trong rượu táo có nhiều hợp chất
được gọi là phenolic - một chất chống oxy hóa. Theo các nhà nghiên cứu

http://www.ebook.edu.vn
13
Trường ĐH Glasgow, phenolic là thành phần chính đem lại màu và mùi đặc
trưng cho rượu táo. Trong táo cũng có nhiều chất này. Tuy nhiên theo nhà
nghiên cứu Serena Marks, “nghiên cứu của chúng tôi cho thấy lượng phenolic
trong rượu táo còn nhiều hơn”. Để có kết luận này, nhóm đã đo nồng độ
phenolic có trong 19 loại rượu táo khác nhau của Anh và 35 loại rượu táo khác.
Họ cũng phát hiện một số loại rượu táo có nhiều phenolic hơn hẳn so với các
loại khác. Đ
iều này được cho là có liên quan đến độ chín của táo, ánh sáng mặt
trời, điều kiện thời tiết…
Cider chứa một loạt các vitamin, beta-carotene, pectin và khoáng chất
quan trọng như kali, natri, magiê, canxi, phốt pho, clo, lưu huỳnh, sắt và flo.
Pectin trong cider là một chất xơ giúp giảm cholesterol và giúp điều hoà huyết
áp. Cider có chất chống oxy hóa rất mạnh, ức chế sự phát triển tế bào ung thư,
giảm quá trình oxy hóa lipid và cholesterol.[16]
2.2.2 .Tình hình sản xuất và tiêu thụ rượu táo trên thế giới và tạ
i Việt Nam
Cider là loại đồ uống lên men làm từ nước táo. Cider có độ cồn thay đổi
trong khoảng 2% đến 8,5% hoặc cao hơn đối với Cider truyền thống ở Anh.
Cider phổ biến ở Vương quốc Anh, đặc biệt là Tây Nam nước Anh. Anh
có có mức tiêu thụ đầu người cao nhất về rượu táo, và Anh cũng có các công ty
sản xuất rượu táo lớn nhất trên thế giới trong đó HP Bulmer lớn nhất. Vào năm
2006, Vương quố
c Anh đã sản xuất ra 600.000.000 lít rượu táo mỗi năm
(130.000.000 gallon). Cider cũng phổ biến và truyền thống ở Ireland, Normandy
ở Pháp. Asturia (Tây Ban Nha) (Sidra), Ở Rheinland, Hessen (Frankfurt am

COOH COOH COOCH
3
COOH COOCH
3Trong tế bào thực vật pectin tồn tại ở hai dạng: Pectin hoà tan và pectin
không hoà tan
Pectin không hoà tan (protopectin): Là hợp chất có cấu tạo rất phức tạp
và không hoà tan trong nước. Protopectin có nhiều trong quả xanh tạo cho quả
xanh có độ cứng nhất định và khi quả chín dưới tác dụng của enzyme
protopectinase với sự tham gia của các chất hữu cơ, làm cho lực liên kết giữa
các tế bào trở nên mỏng tế bào quả mềm dần. Trong thành phần của protopectin

http://www.ebook.edu.vn
15
có các phân tử pectin, các phân tử cellulose, các ion Ca
2+
, Mg
2+
, các gốc
phosphoric acid, acetic acid, đường. Khi thuỷ phân triệt để protopectin bằng
acid, nhiệt độ hoặc enzyme ta sẽ thu được pectin hoà tan và araban.
Pectin hoà tan: Tồn tại chủ yếu ở dịch bào, là polysacharide cấu tạo chủ
yếu bởi các galacturonic acid trong đó có một gốc cacboxyl bị metyl hoá (phản
ứng este hoá bằng methanol) tạo thành methylic este. Trong pectin tự nhiên có
khoảng 2/3 nhóm cacboxyl của galacturonic acid được metyl hoá. Dựa vào mức

Pectin không hoà tan trong nước, NH
3
, Na
2
SO
3
, etylendiamin và trong
glycerol. Các pectin đều là các chất keo háo nước, khi hydrat hoá sẽ làm tăng độ
nhớt của dung dịch.
Độ nhớt của dung dịch phụ thuộc vào nồng độ pectin, nhiệt độ, khối
lượng và mức độ este hoá của pectin, các chất điện ly trong dung môi, độ cứng
của nước .
2.3.1.2. Tính chất hoá học của pectin.
Pectin hoà tan khi bị tác dụng của kiềm loãng hoặc enzyme pectaza sẽ giải
phóng nhóm metoxyl dưới dạng rượu metylic và polysaccharide còn lại khi đó
đượ
c gọi là acid pectin tự do, nghĩa là acid polygalacturonic. Pectic acid có thể
tạo nên dạng muối canxi pectat, chất này chuyển thành dạng kết tủa dễ dàng, do
đó được dùng để định lượng các chất pectin [6].
Pectin còn dễ dàng kết tủa bởi etanol, iso-propanol, aceton, amon sunfat,
nhôm clorua, các muối đồng, muối canxi và acid. Độ bền vững của pectin trước
các enzyme sẽ tăng khi có mặt các cation Al
3+
, Fe
3+
.
2.3.1.3. Tính chất công nghệ của pectin.
• Tính chất tạo gel.
Khả năng tạo gel của pectin phụ thuộc chủ yếu vào hai yếu tố: chiều dài
của chuỗi pectin và mức độ metyl hoá.

đàn hồi giống như gel aga- aga [6].
• Sự tạo gel đường- đường acid:
Để sản xuất loại gel này người ta dùng pectin có chỉ số metoxyl cao lấy từ
nguồn quả dùng làm mứt, nước đông quả và mứt quả nghiền. Ngoài yếu tố chiều
dài của phân tử pectin trong nguyên liệu, cần phải xét đến nhiều yếu tố ảnh
hưởng đến tính ch
ất của gel được tạo thành. Khi dùng một nguyên liệu có chứa
một loại pectin nhất định thì các yếu tố lưu lượng pectin, lượng đường và pH
môi trường góp phần tạo nên một cân bằng mà thiếu gel thì sẽ không hình thành.
Đối với các gel nghèo pectin, gel chỉ được tạo nên ở pH acid cao, và lượng
đường cuối cùng phải khá lớn, với loại quả có hàm lượng pectin cao thì giới hạn
pH và hàm lượng đường đưa vào có thế biến đổi trong một giới h
ạn rộng mà vẫn
cho phép tạo được gel. Để tạo thành gel pectin có thể thêm đường saccarose với
tỉ lệ bão hoà đường 65-75% và tạo môi trường có pH bằng 3,1-3,5 nhờ các acid
hữu cơ như citric acid [6].
Trong sản xuất nước rau quả, sự có mặt của pectin sẽ gây khó khăn cho
các nhà sản xuất do các đặc điểm sau:

http://www.ebook.edu.vn
18
- Pectin hoà tan giữ dịch quả ở lại bã trong suốt quá trình ép sẽ làm giảm hiệu
suất thu hồi.
- Pectin hoà tan có mặt trong dung dịch làm cho độ nhớt dung dịch tăng lên
cản trở quá trình lọc gây ảnh hưởng tới việc làm trong dịch quả.
- Độ nhớt cao gây khó khăn cho việc cô đặc dịch quả.
- Pectin hoà tan có thể gây ra các cấu tử bền khiến cho dịch quả bị đục trở lại,
phân lớp trong quá trình bảo quản tồn trữ.
2.3.2. Enzyme pectinase và ứng dụng của nó trong chế biến rượu táo
2.3.2.1. Enzyme pectinase

3
 Hydrolase
Là enzyme xúc tác thuỷ phân các liên kết 1-4 glucoside nằm trong phân tử
pectin. Tuỳ theo tính đặc hiệu cơ chất của enzyme, tuỳ theo độ metoxyl hoá mà
enzyme 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 hoá cao như protopectin
và pectin. Enzyme này có ái lực với gốc galacturonic acid đã metoxyl hoá. Hoạt
tính của enzyme này sẽ bị giảm khi có mặt của enzyme pectinesterase (PE) trong
môi trường. Tuỳ thuộc vị trí liên kết bị phân cắt mà có enzyme 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.

COOH COOCH
3
COOCH
3
COOCH
3
COOH COOCH
3
+ Exo – Polymetyl galacturonase: Xúc tác sự thuỷ phân liên kết glucoside

COOH COOH COOCH
3
+ Exo – Polygalacturonase: Xúc tác sự thuỷ phân các liên kết glucoside ở
đầu mạch của phân tử pectic acid hoặc pectinic acid.

COOH COOH COOCH
3
COOH COOH COOCH
3
 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 (C
5
) của gốc galacturonic
acid này được chuyển cho nguyên tử cacbon thứ nhất (C
1
) của gốc galacturonic
acid khác. Kết quả là sẽ hình thành các đơn vị galacturonic acid 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 enzyme này bao gồm: Endo- PTE và Exo- PGTE.
+ Polymetyl galacturonaselimilase (PGTE): Có ái lực đối với chất pectin có độ

ết rút được chất màu, tanin
và những chất hòa tan do đó làm tăng chất lượng của thành phẩm[1].
Trong sản xuất rượu, việc dùng pectinase không những cho phép tăng
hiệu suất thu hồi dịch quả, tốc độ lọc, rút ngắn chu kì sản xuất mà rượu thành
phẩm có mùi thơm hơn, trong và màu sắc đẹp hơn.
2.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới tác dụng của enzyme pectinase
2.3.3.1. Ảnh hưởng của đường và acid

http://www.ebook.edu.vn
22
Đường và acid trong quả tạo với pectin thành gel, làm độ nhớt của dung
dịch pectin tăng lên. Người ta xác định được là L-malic acid có tác dụng ức chế
mạnh với enzyme polygalacturonase. Đồng thời nghiên cứu cũng cho thấy các
chế phẩm pectinase làm giảm độ nhớt của nước quả do ảnh hưởng của đường
(chủ yếu là glucose, fructose, một ít saccarose) và acid (chủ yếu là citric acid,
malic, tartric) trong quả.
Độ nhớt của nước quả ngoài phụ thuộc vào số l
ượng và chất lượng của
pectin còn phụ thuộc vào dạng đường trong nguyên liệu và số lượng các đường
đó. Độ nhớt của chúng sau khi xử lý bằng các chế phẩm enzyme thì hầu như
bằng nhau. Do đó sự khác nhau về độ nhớt ban đầu (tùy thuộc vào sự có mặt của
các dạng đường khác nhau trong nước rau quả) không ảnh hưởng tới sự có mặt
của enzyme pectinase.
Người ta đã chứng minh được rằng, v
ới nồng độ ion H
+
như nhau trong
dung dịch pectin, citric acid ức chế của các acid là yếu tố rất quan trọng, nhiều
khi là yếu tố quyết định để ứng dụng các chế phẩm enzyme pectinase nhằm nâng
cao hiệu suất thu hồi nước quả [3].

xúc tác của enzyme. Hoạt tính của từng loại enzyme pectinase sẽ tăng nếu gặp cơ
chất thích hợp. Đã có những số liệu chứng minh rằng dưới tác dụng của enzyme
polygalacturonase, pectic acid bị
phân giải nhanh gấp 17 lần so với pectin đã este
hóa một phần, còn pectin đã este hóa hoàn toàn chỉ bị phân giải rất ít [3].
2.3.3.5. Ảnh hưởng của thành phần chất khoáng trong rau quả
Các ion K
+
, Na
+
, Mg
+
có ảnh hưởng tới hiệu quả tác dụng của các enzyme
pectinase. Người ta thấy rằng: Muối Ca
+
, Mg
+
làm tăng hoạt độ của các enzyme
do chúng có thể tham gia vào trung tâm hoạt động của enzyme. Đã có nghiên
cứu xác định được rằng các ion Ca
+
, Mg
+
gây tác dụng kích thích các enzyme
pectolitic khi bổ sung muối CaS
4
, MgSO
4
còn các ion Na
+

dinh dưỡng cũng như các sắc tố, các chất thơm trong quả không thoát ra được
nhiều dẫn đến hiều suất thu hồi thấp; ngoài ra, do nồng độ enzyme nhỏ nên phải
kéo dài thời gian chế biến khiến cho sản phẩm dễ bị nhiễm tạp VSV và sẽ dễ
hỏng trong quá trình bảo quản. Nếu nồng độ lớn thì có thể tăng được hiều suất
thu hồi và chất lượng dị
ch rau quả song vị giá thành của enzyme rất cao nên giá
thành của sản phẩm cũng sẽ cao.
2.3.4. Các chế phẩm enzyme được sử dụng
2.3.4.1. Chế phẩm enzyme pectinex Ultra SP-L
Chế phẩm enzyme được sử dụng trong đề tài này là chế phẩm enzyme
Pectinex Ultra SP-L. Đây là chế phẩm enzyme pectinase hoạt tính cao được dùng
để xử lý quả nghiền. Chế phẩm enzyme này được sản xuất từ một chủng chọn lọc
của nấm mốc Aspergillus niger. Ch
ế phẩm enzyme này chứa chủ yếu pectinase và
enzyme hemicellulase (có khả năng phân huỷ màng tế bào thực vật).
Pectinex Ultra SP-L ở dạng dung dịch sẫm màu, có mùi thơm nhẹ đặc
trưng của sản phẩm lên men và có pH = 4,5. Hoạt tính của enzyme này là 26000
PG/ml (pH = 3,5). Mức độ hoạt động của nó được xác định bằng cách đo sự
giảm độ nhớt của sự hoà tan một số pectic acid ở pH = 3,5 và 20
0
C. Dung dịch

http://www.ebook.edu.vn
25
enzyme có thế có cặn nhưng nó không ảnh hưởng đến hoạt tính hay bản chất
enzyme. Khi pectinex Ultra SP-L được bảo quản ở 20
0
C thì hoạt tính bị giảm đi
ít nhất sau ba tháng. Khi thời gian bảo quản kéo dài hơn, hoạt tính có thể mất đi
1-2% mỗi tháng. Khi bảo quản ở 5-10