TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HCM
KHOA CNSH & KTMT

ĐỀ TÀI: ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU HÓA ENZYME ĐỂ LÀM
SẠCH NƯỚC ÉP CHUỐI BẰNG CÁCH SỬ DỤNG
PHƯƠNG PHÁP PHẢN ỨNG BỀ MẶT (RSM).

GVGD: ĐỖ THỊ HIỀN.

TP.HỒ CHÍ MINH, Ngày 7 Tháng 5 Năm 2017


Nhóm 1_Enzyme trong nước giải khát
MỤC LỤC

Trang 2


Nhóm 1_Enzyme trong nước giải khát
I.

LỜI MỞ ĐẦU

Nước trái cây nhiệt đới đã trở nên quan trọng trong những năm gần đây do sự gia tăng
tổng thể tiêu dùng nước trái cây tự nhiên thay thế cho đồ uống truyền thống chứa
caffein như cà phê, chè hoặc nước ngọt có ga.
Việt Nam là một trong những quốc gia có sản lượng chuối lớn trên thế giới, tuy nhiên
chuối chủ yếu được dùng để ăn tươi và một ít xuất khẩu nên thường bị ứ đọng vào lúc
chính vụ. Với sản lượng lớn do thu hoạch đồng loạt nên vấn đề đặt ra là cần phải xử lý
như thế nào để giải quyết tình trạng ứ đọng trên, đồng thời đảm bảo giá trị kinh tế,
chất lượng dinh dưỡng, cung cấp thường xuyên cho người tiêu dùng và giải quyết tình

Enzyme pectinase:

Pectin là polysaccharide dị thể, chủ yếu là một mạch chính gồm các gốc acid –α–D–
1,4 galacturonic, liên kết với nhau bằng liên kết 1,4–O glucozic còn gọi là acid
polygalacturonic hay acid pectic. Pectine hòa tan trong tự nhiên là ester metylic của
acid pectic.

Enzyme pectinase là một nhóm enzyme thủy phân pectin , sản phẩm 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 amylase và protease.
Trung tâm hoạt động của pectinase Enzyme pectinase chứa vùng có 8 – 10 vòng xoắn
kép về phía phải với 2 vòng tạo thành khe liên kết với cơ chất. Trung tâm hoạt động
của enzyme này chứa axit amin Aspartate và Lysine. Có 1 Histidine nằm gần trung
tâm hoạt động sẽ ảnh hưởng đến khả năng xúc tác của enzyme Nhiệt độ tối ưu của
enzyme pectinase khoảng từ 45 – 55 0C.

Trang 4


Nhóm 1_Enzyme trong nước giải khát
III.
III.1.

ỨNG DỤNG ENZYME PECTINASE VÀO NƯỚC ÉP CHUỐI
Cơ chế tác dụng của enzyme lên nước trái cây

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: Phá vỡ thành tế
bào. Tế bào thực vật được cấu tạo bằng vỏ tế bào (thành tế bào). Vỏ tế bào như một

Trang 5


Nhóm 1_Enzyme trong nước giải khát

Nước chuối được xử lý nhờ enzyme pectinase ở nồng độ enzym khác nhau (0,010,1%), nhiệt độ (30-50 ° C) và thời gian xử lý (30-120 phút). Nhờ pectinase phân giải
các cơ chất pectin, làm các chất chiết trong dịch bào dễ thoát ra ngoài hơn, làm tăng
hiệu suất chất chiết, hơn nữa dịch quả trong suốt không bị vẩn đục và lọc rất dễ dàng.
Không những vậy, enzym pectinase còn góp phần chiết rút được các chất màu, tanin
và những chất hòa tan nữa, do đó làm tăng thêm chất lượng của thành phẩm.
III.3.

Ứng dụng enzyme pectinase vào nước ép chuối

Độ đục và độ nhớt của nước chuối được gây ra chủ yếu là các polysaccharides như
pectin và tinh bột. Pectin làm cho quá trình làm sạch khó hơn vì cấu trúc phân tử dạng
sợi. Một số các nhà nghiên cứu đã báo cáo rằng depectinization sử dụng Pectinase
hiệu quả có thể làm sạch nước trái cây.
Pectinase thủy phân pectin từ các Pectin-protein phức hợp. Kết quả nước ép có một
lượng pectin và độ nhớt thấp hơn, tạo điều kiện cho quá trình lọc tiếp theo.
Trong quá trình lọc, pectin bám màng do đó là giảm lưu lượng. Tiền xử lý bằng enzym
là làm giảm lượng pectin để tăng lưu lượng thẩm thấu trong các vi lọc, siêu lọc và
thẩm thấu ngược của nước trái cây và các chất lỏng chứa pectin khác. Vaillant et al.
(1999) cũng nghiên cứu ảnh hưởng của việc xử lý pectinase trong quá trình lọc.
Alvarez et al. (1998) nghiên cứu ảnh hưởng của việc depectinization lên Nước ép táo
ép. Pectinase đã được sử dụng để làm sạch cho nước cam quýt (Chamchong &
Noomhorm, 1991), làm sạch nước táo (Girard & Fukumoto, 1999; Mondor, Girard, &
Moresoli, 2000), làm sạch nước dứa (Carneiro, Sa, Gomes, Matta, & Cabral, 2002)
trước khi đưa vào quá trình lọc.
Trang 6

IV.1. Vật liệu
IV.1.1. Vật liệu thử nghiệm

Chuối chín hoàn toàn tại giai đoạn 7 (màu vàng hoàn toàn) đã được mua từ một cửa
hàng địa phương.

IV.1.2. Nguồn Enzyme

Các enzyme pectinolytic thương mại, Pectinex Ultra Enzyme ức chế SP-Land, AMG
300L, đã thu được Từ Quá trình lên men của Novo Nordisk (Thụy Sĩ).
IV.2. Phương pháp
IV.2.1. Quá trình chiết nước ép

Quả chuối đã được rửa sạch, bóc vỏ và cắt thành những mảnh nhỏ. Nước ép được
chiết xuất bằng nước nóng tỷ lệ 1: 2. Chiết nước ép được thực hiện ở 95 ° C trong 120
phút.
IV.2.2. Xử lý bằng enzym

Nước ép được lọc qua vải, độ pH và tổng chất rắn hòa tan trong nước chuối thu được
là 4,6 và 9,3 tương ứng. Nước chiết xuất chuối đã được xử lý bằng 0.02%
AMG300Lamylase ở 60 ° C trong 1 giờ để thủy phân tinh bột. Chiết xuất nước chuối
và sau đó được xử lý bằng enzym pectinase ở pH tự nhiên của nó là 4.6. Độ pH của
nước được giữ ở pH tự nhiên và đã được loại khỏi thiết kế thực nghiệm RSM. Đối với
mỗi thí nghiệm, 400 ml nước trái cây đã được các enzyme xử lý ở điều kiện trong
bảng 1( bảng 1 đâu)
Các biến độc lập cho xử lý bằng enzym là nồng độ enzyme Pectinase được sử dụng
X1 (0,01-0,1%), nhiệt độ X2 (30- 50 ° C), và thời gian X3 (30-120 phút). Nhiệt độ xử
lý enzym được điều chỉnh theo mong muốn bằng cách sử dụng bồn nước. Vào cuối
Trang 8


Mỗi biến độc lập có 3 cấp độ là -1, 0 và +1. Tổng cộng 19 kết hợp khác nhau (bao
gồm 5 lần sao chép của mỗi điểm trung tâm thở dài giá trị mã 0) được chọn ngẫu
nhiên theo cấu hình CCD cho ba yếu tố. Thiết kế thực nghiệm ở mức độ biến mã (x)
và thực tế (X) của các biến được trình bày trong Bảng 1. Chức năng phản ứng (y) đo
được là tính lọc, độ trong, độ đục và độ nhớt của nước chuối. Các giá trị này có liên
quan đến các biến mã (xi, i = 1, 2 và 3) bằng một đa thức bậc hai sử dụng phương
trình dưới đây.
Y= b0 + b1x1 + b2x2 + b3x3+ b12x1x2 + b13x1x3 + b23x2x3 + b11x12 + b22x22 + b33x32

Các hệ số của đa thức được biểu diễn bởi b0 (thuật ngữ liên tục), b1, b2 và b3 (hiệu
ứng tuyến tính), b11, b22 và b33 (các hiệu ứng bậc hai), và b12, b13 và b23 (tác động
tương tác). Phân tích các bảng chênh lệch (ANOVA) đã được tạo ra và hệ số hồi quy
Trang 9


Nhóm 1_Enzyme trong nước giải khát
và hiệu quả của các thuật ngữ tuyến tính, bậc hai và tương tác được xác định. Các ý
nghĩa của tất cả các thuật ngữ trong đa thức được đánh giá theo thống kê bằng cách
tính giá trị F ở xác suất (p) là 0.001, 0.01 hoặc 0.05. Các hệ số hồi quy sau đó được sử
dụng để tính toán thống kê để tạo bản đồ đường viền từ các mô hình hồi quy.
IV.4. Kết quả và thảo luận
IV.4.1. Phân tích thống kê

Các giá trị thử nghiệm về độ lọc, độ trong, độ đục và độ nhớt trong các điều kiện khác
nhau được trình bày trong Bảng 2. Các hệ số hồi quy cho phương trình đa thức bậc hai
và kết quả cho các thuật ngữ tuyến tính, phương trình bậc hai và tương tác được trình
bày trong Bảng 3. Giá trị R 2 đối với độ lọc, độ trong, độ đục và độ nhớt là tương ứng
là 0,972, 0,968, 0,959 và 0,965. Giá trị R 2 gần nhất với sự thống nhất, mô hình kinh
nghiệm tốt hơn phù hợp với dữ liệu thực tế.


nhớt và do đó tạo điều kiện cho việc lọc.

Trang 11


Nhóm 1_Enzyme trong nước giải khát

Hình 2 cho thấy đồ thị biểu diễn hiệu quả của các biến độc lập về độ trong của quả. Sự
làm trong phụ thuộc vào nồng độ enzyme, ở đó các hiệu ứng tuyến tính (p
ô đường viền Cách lấy đã được thực hiện. Hình. 9 cho thấy các lô đường viền xếp
chồng để tối ưu hóa của qua lọc, làm sạch, độ trong, độ đục và giữ hằng số nhiệt độ
tại các điểm trung tâm. Ngưỡng của tối ưu hóa, như hiển thị trong các lô đường viền
xếp chồng miêu tả tập trung enzyme được trong khoảng 0,084% và 0,1% và thời gian
ủ từ 72,27 và 97,84 phút.
Hình 10: cho thấy các lô đường viền xếp chồng của qua lọc, độ trong, độ đục và độ
nhớt giữ thời gian cố định tại các điểm trung tâm. Ngưỡng tối ưu hóa, như hiển thị
trong các lô đường viền xếp chồng miêu tả tập trung enzyme được trong khoảng
0,084% và 0,1% và nhiệt độ quá trình giữa 40 ° C và 47,5 0 C. Ở đây, việc giữ ổn định
nồng độ enzyme được xác định từ hình. 9 và 10, sự kết hợp tốt nhất của chức năng
phản ứng có thể được xác định (Hình. 11).

Trang 14


Nhóm 1_Enzyme trong nước giải khát

Trang 15


Nhóm 1_Enzyme trong nước giải khát

Trong quá trình giải thích rõ nước ép bởi vi lọc hoặc siêu lọc, chi phí xử lý enzyme rất
quan trọng. Do đó, xem xét chi phí của enzyme, sự kết hợp tốt nhất các biến số quy
trình cho các chức năng phản ứng được tìm thấy. Các biến số quá trình cho kết hợp tốt
nhất của phản ứng chức năng là 0,084% hàm lượng enzyme, nhiệt độ 43,2 ° C, và thời
gian ủ 80 phút. Các chức năng đáp ứng được tính từ ngày kết thúc đa thức, và phản
ứng Were qua lọc (0,073 s-1), rõ ràdéng (0,006 Abs), độ đục (NTU 0,92) và độ nhớt
(1,89 cps).
IV.5.