Công nghệ enzyme trong nước ép táo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM CÔNG NGHỆ ENZYME TRONG NƯỚC ÉP TÁO GVHD: TS. NGUYỄN MINH XUÂN HỒNG SINH VIÊN THỰC HIỆN Trần Thị Huế Anh 12125105 Thạch Thị Yến Ly 12125026 Võ Thị Hồng Thắm 12125316 Hồ Thị Mỹ Chi 12125067 Đặng Thảo Vy 12125517 Tp HCM, tháng 5/2015 Tổng quát về nước táo Công nghệ chế biến nước trái cây dạng trong hay cô đặc hầu hết đều lệ thuộc vào enzyme thêm vào. Các loại enzyme này được sử dụng từ năm 1930. Khi người ta khám phá ra enzyme trích từ loài nấm mốc có thể làm trong nước táo và phát triển trên thế giới. Tính chất của nước ép táo. Loại nước quả dạng trong, chế biến từ quả táo Công nghệ chế biến có sử dụng enzyme làm trong nước táo. Enzyme làm trong nước táo enzyme pectinase (PE,PG, Pectin lyase, pectat lyase) Kiểu phản ứng : thủy phân Lợi ích của nước ép táo. Trong nước táo ép rất giàu vitamin A cần thiết cho mắt. Nước táo ép có lượng vitamin C cao - một chất chống oxy hóa tốt cho hệ miễn dịch và cơ thể. Do vậy, loại nước trái cây này giúp phòng ngừa các bệnh như ung thư và đột quỵ. Ngoài ra trong nước táo ép cũng có một lượng nhỏ viatmin K, vitamin B1, B2, B3, vitamin E rất tốt cho cơ thể. Nội dung Sơ đồ quy trình sản xuất nước táo rót hộp a1. Rửa Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình nghiền, loại bỏ đất, cát, tạp chất, vi sinh vật. Các biến đổi chính: Hầu như không đáng kể, bề mặt nguyên liệu được làm sạch, giảm hàm lượng vi sinh vật Phương thức thực hiện: trải qua 2 giai đoạn ngâm và rửa xối. Ngâm làm cho nước thấm ướt nguyên liệu. Rửa xối là dùng tác dụng chảy của dòng nước để kéo chất bẩn còn lại trên mặt nguyên liệu sau khi ngâm. Thời gian rửa càng nhanh càng tốt. Để nước rửa ít bị nhiễm bẩn người ta dùng nước chảy liên tục trên các bể. Thông số công nghệ: Thời gian ngâm: từ vài phút đến vài chục phút ,áp suất tia nước: 2 – 3 atm. a2. Chần Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình nghiền và làm mềm sản phẩm. Bảo quản tiêu diệt một phần vi sinh vật trên bề mặt vỏ táo, vô hoạt các enzyme trong nguyên liệu.Hạn chế sự xuất hiện màu mùi không thích hợp cho sản phẩm Các biến đổi chính: Vật lý hình dạng nguyên liệu thay đổi, giảm khối lượng và thể tích. Hóa sinh nhiệt độ tăng làm thúc đẩy các phản ứng hóa học, làm tổn thất vitamin C. Hóa lý sự bốc hơi nước, chất màu, tinh bột bị hồ hóa, các phân tử protein hòa tan sẽ đông tụ, đuổi bớt khí ra khỏi gian bào thuận lợi cho quá trình ép. Sinh học, nhiệt độ của quá trình chần có thể ức chế hoặc tiêu diệt một phần vi sinh vật. Hóa sinh, vô hoạt hệ enzyme trong táo. Cách thực hiện: Sử dụng thiết bị chần sử dụng hơi nước theo giải pháp IQB (Individual Quick Blaching).Đầu tiên, táo sẽ được nạp vào thiết bị nâng vùng gia nhiệt. Đường hầm gia nhiệt, đường hầm làm nguội.Người ta phun nước vào không khí lạnh tạo sương mù đề làm nguội sản phẩm. Điều đó sẽ hạn chế sự mất nước của trong nguyên liệu táo sau khi chần, đồng thời giảm lượng nước thải. Sử dụng thiết bị này sẽ cho phép tiêu diệt toàn bộ hệ enzyme trong táo nguyên liệu, đồng thời hạn chế sự tổn thất dinh dưỡng cao nhất. Theo Fellows (2000) cho rằng hàm lượng vitamin C trong nguyên liệu sau khi chần có thể còn 76 – 85 % so với ban đầu. a3. Nghiền Mục đích: Làm giảm kích thước của táo, phá vỡ tế bào làm cho dịch chiết tiết ra nhiều hơn, tăng hiệu suất của quá trình, chuẩn bị cho quá trình ép. Các biến đổi chính: Vật lý kích thước của nguyên liệu giảm, diện tích bề mặt riêng tăng. Hóa học khi nghiền nguyên liệu sẽ giải phóng vitamin, nên sẽ xảy ra các phản ứng hóa học do tiếp xúc với oxy. Hóa lý do diện tích bề mặt riêng tăng lên nên tốc độ bay hơi của các cấu tử dễ bay hơi tăng lên đặc biệt là là có sinh ra nhiệt trong quá trình nghiền, nên mùi của sản phẩm sẽ bị giảm đi. Về mặt hóa sinh phản ứng oxy hóa được xúc tác bởi enzyme diễn ra nhanh hơn do tiếp xúc với oxy nhiều hơn. Về sinh học khi nghiền có thể tiêu diệt vi sinh vật nhưng không đáng kể. Tuy nhiên sau khi nghiền thì diện tích bề mặt riêng tăng lên, chất dinh dưỡng được chiết ra nhiều, nên đây là điều kiện để vi sinh vật phát triển. Phương thức thực hiện: dùng các tác động cơ học để làm nhỏ kích thước của táo. Và thường sử dụng lưỡi dao hoặc búa ( máy nghiền búa) để thực hiện quá trình. Thiết bị nghiền sử dụng là thiết bị nghiền đĩa. Thông số công nghệ: Kích thước nguyên liệu sau khi nghiền < 0.8 mm. a4. Xử lí enzyme Mục đích: chuẩn bị cho quá trình ép, tạo điều kiện thuận lợi cho enzyme hoạt động. Các biến đổi chính: Hóa sinh các phản ứng xúc tác bởi enzyme diễn ra như phản ứng thủy phân pectin và cellulose để tạo có thể thu được dịch ép nhiều hơn. Hóa học: nhiệt độ tăng có thể làm mất mát một phần các chất dinh dưỡng nhưng không đáng kể. Các phản ứng khác không đáng kể. Phương thức thực hiện: Cho nguyên liệu sau khi nghiền vào bồn ủ, điều chỉnh nhiệt độ dao động từ 45 – 55ºC. Tốt nhất là giữ ở 50ºC. Thông số công nghệ : Nhiệt độ 50ºC. Thời gian: 1 h.Hàm lượng enzyme bổ sung từ 2-8% dịch ép. Dịch sau khi đã được ủ ta đưa qua thiết bị ép. a5. Ép Mục đích: khai thác thu dịch ép từ quả táo Các biến đổi chính: Vật lý các chất hòa tan sẽ đi vào trong dịch chiết làm tăng nồng độ, nguyên liệu sẽ giảm thể tích. Kích thước hạt nguyên liệu giảm, nhiệt độ tăng. Các biến đổi khác hầu như không đáng kể. Phương thức thực hiện: Sử dụng thiết bị ép trụcvis. Thiết bị sử dụng là thiết bị ép trục vis a6. Làm trong Mục đích: hoàn thiện sản phẩm và các cấu tử lơ lửng sẽ bị hấp phụ Các biến đổi: Vật lý độ trong sản phẩm tăng lên đáng kể và độ tinh sạch cao. Các biến đổi khác không đáng kể. Cách thực hiện: Ta sẽ bổ sung bentonite vào cùng với quá trình lọc. Với diện tích bề mặt rất lớn, bentonite có thể hấp phụ tanin và protein-tanin trong dịch quả mà không tách được bằng các phương pháp thường khác. Ta sẽ cho lượng bentonite hòa tan vào dịch quả, sau đó cho đi qua thiết bị lọc. dịch lọc sẽ được hoàn lưu đến khi nào thu được dịch quả trong thì được. a7. Lọc Mục đích: chuẩn bị cho quá trình lọc membrane diễn ra dễ dàng hơn. Khai thác và nó giữ lại những tạp chất và cho những cấu tử cần thiết để tạo nên sản phẩm. Các biến đổi chính: Vật lý độ trong tăng dần. Hóa lý một số cấu tử dễ bay hơi như chất mùi sẽ bị bay hơi. Các quá trình khác không đáng kể. Yêu cầu: Nước quả ép có chứa các thành phần cặn từ thịt quả và các kết tủa thô. Phần cặn này có thể lọc bỏ bằng cách lọc sơ bộ qua lớp vải lọc. Lớp vải lọc càng dày, lượng cặn bị loại càng nhiều. a8. Phối chế: Mục đích : chế biến. Các biến đổi: thành phần hóa học của hỗn hợp Thành phần :acid ascorbic (vit C); Acid citric đạt pH = 3; chất màu, hương liệu, chất ức chế vi sinh vật a9. Lọc membrane Mục đích: hòan thiện: làm trong sản phẩm và các cấu tử protein, cải thiện độ trong dòng sản phẩm permeate. Các biến đổi chính: Vật lý dòng permeate sau khi qua màn sẽ giảm độ nhớt, độ đục Hóa sinh và sinh học vi sinh vật bị giữ lại trên màng. Thiết bị sử dụng: màng lọc UF Phương thức thực hiện: Cơ chế của quá trình phân riêng bằng membrane là dưới tác động của các yếu tố như áp lực, điện trường thì các cấu tử có đường kính nhỏ hơn đường kính mao quản của membrane sẽ đi qua membrane và được gọi là dòng permeate, còn các cấu tử không đi quan membrane được gọi là dòng retentate. a10. Rót và bao gói Mục đích : hoàn thiện sản phẩm, phân chia vào các hộp, tạo ra các đơn vị sản phẩm Cách thực hiện: Các lớp vật liệu giấy được in nhãn theo yêu cầu của xí nghiệp sản xuất, sau đó được ghép cùng với vật liệu khác và quấn thành từng cuộn có chiều rộng bằng chu vi của thân trụ hộp (phải có hàn ghép mí thân) Trước khi chiết rót,cuộn nguyên liệu bao bì được tiệt trùng bằng H2O2, loại H2O2 và được sấy khô trong phòng kín vô trùng, sau đó được đưa vào máy hàn dọc thân hộp và ghép đáy. Sau đó dịch thực phẩm được rót định lượng vào hộp, bao bì được hàn ghép mí đầu, cắt rời, xếp góc. Hộp sản phẩm được dòng nước phun làm sạch chất lỏng dính ở các đầu mối hàn và đáy, sau được thổi không khí nóng để khô hộp. Khái quát về enzyme pectinase Enzyme pectinase tên gọi chung của nhóm enzyme phân giải pectin. Enzyme này có thể nhận được Asp.niger và từ thực vật Trong công nghiệp thực phẩm pectinase được sử dụng rộng rãi để tăng hiệu suất ép, tăng tốc độ lọc, giúp nước quả trong, tách lớp nhớt có pectin bao quanh hạt, tăng hiệu suất trích ly dược liệu Phân loại pectinase: Pectin esterase ( PE ): enzyme thuỷ phân pectin với sự tham gia của nước. Polygalacturonase ( PG): Enzyme thủy phân pectin không có sự tham gia của nước. Thuỷ phân liên kết glycosid 1-4 của phân tử polygalacturonic. Tác động của enzyme trong quy trình Xử lí enzyme Bổ sung chế phẩm enzyme pectinex sẽ có tác dụng phá vỡ các mô quả bằng cách thủy phân protopectin thành pectin hòa tan. Quá trình này làm giảm độ bền cơ học của màng tế bào, dịch quả sẽ được giải phóng ra khỏi tế bào dễ dàng hơn và hiệu suất nước ép thu được tăng lên trung bình khoảng 15 – 30%, có khi tới 49% (tùy từng loại quả). Bổ sung cellulase góp phần phá vỡ lớp cellulose ở thành tế bào làm cho hiệu suất quá trình ép tăng lên đáng kể. Khi bổ sung enzyme pectinase sẽ thủy phân pectin, làm giảm độ keo nhớt, giúp dịch quả thoát ra dễ dàng, nâng cao hiệu suất ép. Ngoài protopectin, thành phần pectin trong nguyên sinh chất của tế bào cũng ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly dịch quả. Vì pectin như là một chất ciment gắn kết các tế bào thực vật với nhau. Đồng thời, pectin làm cho dịch quả keo hóa, khi ép khó thoát dịch ra ngoài, làm giảm hiệu suất ép Nhờ phản ứng thủy phân của enzyme pectinase, cellulase làm tăng hàm lượng chất chiết trong dịch quả. Cơ chế làm trong bằng enzyme Lớp vẫn đục của nước táo gồm pectin mang điện tích (-) bao quanh nhân protein mang điện (+). Phức hợp này được hình thành trong những phút đầu tiên của quá trình chế biến.Các phần tử pectin này rất nhỏ (<1μm), khó lọc. Dưới tác động kép của Enzym PME/PG ð pectin kết tủa thành cụm kích thước > 1μm ð bị loại ra khi lọc. PME :pectin methyl esterase PG: polygalacturonic Làm trong Tăng tốc độ quá trình lọc vì sử dụng enzyme pectinase giúp kết lắng những cấu tử nhỏ lơ lửng kể cả những cấu tử không thể nhìn thấy bằng mắt thường.Làm trong dịch ép táo giúp ổn định độ trong nước ép táo không bị vẩn đục trở lại. Quá trình làm trong 3 giai đoạn: Giai đoạn 1: giai đoạn bất ổn định, đặc trưng bởi sự giảm độ nhớt của dịch quả, quá trình thủy phân diễn ra với tốc độ nhanh. Giai đoạn 2: các chất tạo thành trong quá trình thủy phân bắt đầu kết lắng, sự thủy phân pectin vẫn còn nhưng chậm dần, giai đoạn này kết thúc khi cặn đã lắng hoàn toàn. Giai đoạn 3: kết thúc sự phân giải pectin, có thể xác định bằng cách cho lắng bằng ion Ca2+ mà không thấy pectin. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm trong của enzyme PH của môi trường phải thấp, nhiệt độ xử lý enzyme 500C/ 1-2 giờ giúp làm trong, nhiệt độ xử lý 250C không đạt yêu cầu vì dễ bị nhiễm vi sinh vật, chế độ xử lý enzyme để tăng hiệu suất ép là 500C/30 phút, bổ sung enzyme cellulase và hemicellulase làm tăng hiệu suất ép, bổ sung enzyme amilase, amiloglucosidase cải thiện độ nhớt của dịch ép ð không làm nghẹt lưới lọc ð quá trình lọc trong tốt hơn. Một số enzyme khác tham gia việc hình thành màu sắc và mùi hương Tuy nhiên kỹ thuật này có một nhược điểm là màu sắc và hương trái cây bị thay đổi. acid galactoronic acid không bão hòa là nguyên nhân gây các phản ứng maillard làm nâu dịch trái cây. Bên cạnh đó về mặt cảm quan nước trái cây không được trong suốt. Enzyme esterase: enzyme nội bào có sẵn trong trái cây sẽ thủy phân ester tạo ra acid hữu cơ và rượu tương ứng. Quan trọng hơn là hoạt động của enzyme lypoxygenase tác động đến các acid béo dây dài ( linoic, linolenic) tạo ra aldehyd không bão hòavà các aldehyd này chuyển hóa thành rượu. Enzyme polyphenol oxydase tác động lên các phenol và polyphenol tạo màu sẫm. Kết luận Công nghệ sản xuất nước ép trái cây ngày càng phổ biến và thông dụng bởi tính tiện dụng cuả nó.Sự phát triển của công nghệ enzyme đã mang lại các ứng dụng rộng rãi của enzyme trong các ngành công nghiệp. Trong đó có ứng dụng bổ sung enzyme vào quy trình sản xuất nước ép táo mà tạo được một loại thức uống bổ dưỡng cho người tiêu dùng. IV. Tài liệu tham khảo Công nghệ hóa sinh enzyme TS. Nguyễn Minh Xuân Hồng. áo ép-trong-44236