Xem mẫu
Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn
Soá 3/2012
THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC
TỐI ƯU ĐIỀU KIỆN LÀM TRONG DỊCH NHO ÉP
BẰNG ENZYME PECTINASE
OPTIMIZING CONDITIONS FOR CLARIFICATION OF GRAPE JUICE
WITH PECTINASE ENZYME
Phạm Hồng Ngọc Thùy1, Mạch Trần Phương Thảo2, Nguyễn Minh Trí 3
Ngày nhận bài: 10/12/2011; Ngày phản biện thông qua: 02/8/2012; Ngày duyệt đăng: 12/9/2012
TÓM TẮT
Độ đục trong dịch trái cây chủ yếu do các polysacharide như pectin gây ra, do đó có thể sử dụng enzyme pectinase
để làm trong dịch trái cây. Đề tài nghiên cứu các điều kiện thích hợp để làm trong dịch nho bằng enzyme pectinase. Dịch
nho được xử lý bằng enzyme pectinase ở các thời gian ủ khác nhau (30 - 50 phút), nồng độ enzyme (0,1 - 0,2% v/v), nhiệt
độ (35 - 55oC). Kết quả cho thấy nhiệt độ và nồng độ enzyme có ảnh hưởng đáng kể đến độ đục của dịch nho. Điều kiện
làm trong tối ưu cho dịch nho ép là: nồng độ enzyme pectinase 0,18% (v/v), nhiệt độ ủ 550C trong thời gian 30 phút. Xử lý
với enzyme pectinase làm giảm độ đục của dịch nho đến 97% nhưng ảnh hưởng không đáng kể đến chất lượng cảm quan
về màu, mùi và vị của dịch nho (p>0,05).
Từ khóa: dịch nho, enzyme pectinase, làm trong, độ đục
ABSTRACT
The turbidity of fruit juice is mainly resulted from polysacharides such as pectin, so pectinase enzyme can be used to
clarify fruit juice. The report studied optimazing conditions to clarify grape juice by pectinase. Grape juice was treated with
pectinase enzyme at different incubation times (30 - 50 minutes), enzyme concentration (0,1 - 0,2% v/v) and temperature
(35 - 55oC). The results indicated that temperature and enzyme concentration significantly affect the turbidity of grape
juice. The optimal conditions of clarifying grape juice are enzyme concentration 0,18% (v/v), temperature 55oC in 30
minutes. Treated with pectinase reduces turbidity of grape fruit to an extent of 97% but effects its flavor, colour and taste
inconsiderably (p>0,05).
Keywords: grape juice, enzyme pectinase, clarify, turbidity
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Nước ép trái cây thường bị đục và có hiện
tượng lắng gây phân tầng trong thời gian bảo
quản làm giảm chất lượng của sản phẩm. Một
trong những nguyên nhân làm cho dịch ép bị đục
là do các polysacharide như pectin gây ra, do đó
có thể sử dụng enzyme pectinase để cắt mạch
pectin [2,3,4,10] làm cho độ nhớt của dịch ép
giảm, hỗ trợ cho quá trình làm trong [9]. Việc sử
dụng enzyme pectinase còn giúp cho quá trình
sản xuất hiệu quả hơn như tăng tỉ lệ dịch chiết
1
2
và sản phẩm đạt chất lượng cao hơn trong quá
trình cô đặc.
Nghiên cứu này khảo sát ảnh hưởng của các
yếu tố nồng độ enzyme, nhiệt độ, thời gian ủ đối
với quá trình làm trong dịch nho sau đó tiến hành
tìm ra thông số tối ưu cho quá trình xử lý. Đây là
những yếu tố ảnh hưởng nhiều đến hoạt động của
enzyme [8]. Đồng thời đánh giá xem có sự khác
biệt về màu sắc, mùi và vị giữa mẫu được làm
trong bằng enzyme và các mẫu được làm trong
bằng phương pháp lọc và ly tâm hay không.
ThS. Phạm Hồng Ngọc Thùy, 3TS. Nguyễn Minh Trí: Khoa Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang
Mạch Trần Phương Thảo: Lớp Cao học Công nghệ Sau thu hoạch 2011 - Trường Đại học Nha Trang
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG ❖ 53
Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn
II. ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
1. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu
1.1. Nho
Nho tươi Phan Rang (Red Cardinal) được mua
tại chợ Đầm (Nha Trang, Khánh Hòa, Việt Nam) đạt
độ chín kỹ thuật phù hợp cho nghiên cứu.
1.2. Dịch nho
Nho tươi Phan Rang mua về bỏ cuống, lá,
rửa sạch và được ép dịch bằng máy ép Phillips
HR-2826. Dịch nho có pH=3, được đo bằng pH
Meter (HM Digital, Inc. Culver City, CA USA), hàm
lượng chất khô đạt 10oBrix, được đo bằng khúc xạ
kế (Atago, Japan).
1.3. Enzyme
Pectinex Ultra SP-L, sử dụng enzyme của
Novozymes Switzerland AG, Dittengen, Switzerland,
bảo quản ở 4oC trong quá trình thí nghiệm. Hoạt
tính enzyme Pectinex SP-L là 38000 PG/ml (hoạt độ
polygalacturonase trên ml).
2. Phương pháp nghiên cứu
2.1. Đo độ đục
Dịch nho được đo độ đục bằng máy Turbidy
meter (Model 2100P, Colo, USA).
Các chất không hòa tan trong dung dịch làm
phân tán chùm ánh sáng tới. Đo ánh sáng phân tán
các hạt lơ lửng ở góc 900, so với phương ánh sáng
chiếu tới, tính được độ đục [12].
Độ đục tỷ lệ nghịch với độ trong [6], nên ở đây
sử dụng độ đục để theo dõi tác dụng làm trong dịch
nho của enzyme pectinase.
2.2. Các phương pháp làm trong dịch nho
Các phương pháp làm trong dịch nho được so
sánh trong nghiên cứu là: lọc, ly tâm và sử dụng
enzyme pectinase.
- Phương pháp lọc: sử dụng giấy lọc (Filtroll
Kolkata, India) để lọc dịch.
- Phương pháp ly tâm: sử dụng máy ly tâm
(Hermle, Germany) với tốc độ 3500 vòng/1 phút với
thời gian 10 phút, sau đó gạn lấy nước nổi.
- Phương pháp sử dụng enzyme: dịch nho
được xử lý với enzyme pectinase.
2.3. Thiết kế thí nghiệm
- Xác định khoảng thí nghiệm về nhiệt độ, thời
54 ❖ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG
Soá 3/2012
gian, nồng độ enzyme sử dụng trong quy hoạch
thực nghiệm:
+ Xác định khoảng biến thiên về nhiệt độ: Mỗi
thí nghiệm sử dụng 50ml dịch nho được xử lý bằng
enzyme pectinase với nồng độ 0,15% (v/v), thời
gian xử lý là 30 phút, dãy nhiệt độ được khảo sát từ
30 đến 600C với bước nhảy là 50C.
+ Xác định khoảng biến thiên về thời gian: Mỗi
thí nghiệm sử dụng 50ml dịch nho được xử lý bằng
enzyme pectinase với nồng độ 0,15% (v/v), nhiệt độ
400C, khoảng biến thiên thời gian từ 20 - 100 phút
với bước nhảy là 10 phút.
+ Xác định khoảng biến thiên về nồng độ: Mỗi
thí nghiệm dùng 50ml dịch nho được xử lý bằng
enzyme pectinase với nồng độ từ 0 - 0,3% (v/v) với
bước nhảy 0,05%, nhiệt độ 400C trong 30 phút.
Chọn khoảng biến thiên của các yếu tố có tác
động mạnh đến độ trong của dịch nho, sử dụng cho
bước nghiên cứu theo mô hình ma trận quy hoạch
thực nghiệm tiếp theo. Trong các khoảng biến thiên
này mối liên quan giữa các yếu tố sẽ thể hiện rõ
nhất.
- Bố trí thí nghiệm theo mô hình ma trận quy
hoạch thực nghiệm:
+ Khoảng biến thiên của các biến thông số về
thời gian, nhiệt độ, nồng độ enzyme dựa trên kết
quả các thí nghiệm xác định khoảng biên của các
thông số về nhiệt độ, thời gian, nồng độ enzyme.
+ Số thí nghiệm: 23 = 8 thí nghiệm và 3 thí
nghiệm ở tâm phương án.
- Hàm mục tiêu là độ đục của dịch nho.
2.4. Đánh giá cảm quan về màu sắc, mùi và vị của
dịch nho
Sự khác nhau về chất lượng cảm quan: màu
sắc, mùi và vị của các mẫu được làm trong bằng
các phương pháp khác nhau (lọc, ly tâm, sử dụng
enzyme) được đánh giá bởi hội đồng cảm quan gồm
9 thành viên. Cảm quan viên được yêu cầu đánh giá
về màu sắc, mùi, vị của dịch nho ép dựa theo tiêu
chuẩn TCVN 3215 - 79 [11].
2.5. Phân tích số liệu
Số liệu được phân tích phương sai (ANOVA),
sự khác biệt có ý nghĩa với p ≤ 0,05.
III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
1. Xác định các thông số biên cho quá trình làm
trong dịch nho bằng enzyme pectinase
1.1. Xác định thông số biên của nhiệt độ đối với quá
trình làm trong dịch nho bằng enzyme pectinase
Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn
Soá 3/2012
Xử lý dịch nho bằng enzyme pectinase với
nồng độ 0,15% (v/v), thời gian xử lý là 30 phút, nhiệt
độ xử lý thay đổi từ 30 đến 600C (bước nhảy là 50C).
Kết quả được thể hiện trong hình 1.
Hình 2 cho thấy khi ủ trong khoảng thời gian từ
20 - 100 phút thì độ đục giảm dần theo thời gian. Tuy
nhiên có thể thấy độ đục giảm mạnh ở khoảng thời
gian 30 - 50 phút, từ 60 phút trở đi thì tốc độ giảm
chậm dần. Nếu tiếp tục kéo dài thời gian làm trong
thì độ đục giảm nhưng sẽ ảnh hưởng tới chất lượng
dịch nho bảo quản sau này. Vì thế, chọn khoảng
thời gian 30 - 50 phút để tiến hành quy hoạch thực
nghiệm.
1.3. Xác định thông số biên của nồng độ enzyme
đối với quá trình làm trong dịch nho bằng enzyme
pectinase
Dịch nho được xử lý bằng enzyme pectinase
Hình 1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với quá trình làm trong
dịch nho bằng enzyme pectinase
với nồng độ thay đổi từ 0 - 0,3% (v/v) (bước nhảy
Hình 1 cho thấy trong khoảng nhiệt độ từ 30 C
đến 550C thì độ đục giảm dần và đạt điểm thấp
nhất ở 550C nghĩa là tại điểm nhiệt độ này, enzyme
pectinase hoạt động mạnh nhất. Qua đây có thể
thấy rằng, khi nhiệt độ tăng thì vận tốc của phản
ứng enzyme tăng vì khi đó các phân tử cơ chất và
enzyme chuyển động hỗn độn hơn, va chạm, tiếp
xúc với nhau nhiều hơn làm cho độ đục giảm dần
[5]. Tuy nhiên khi tăng nhiệt độ hơn nữa thì độ đục
tăng vì hoạt động của pectinase đã giảm do nhiệt
độ cao quá sẽ làm protein biến tính. Do đó chọn
khoảng nhiệt độ 35 - 550C để thực hiện quy hoạch
thực nghiệm.
1.2. Xác định thông số biên của thời gian đối với quá
trình làm trong dịch nho bằng enzyme pectinase
Xử lý dịch nho bằng enzyme pectinase với nồng
độ 0,15% (v/v) ở 400C, thời gian xử lý được thay đổi
từ 20 đến 100 phút (bước nhảy là 10 phút). Kết quả
được thể hiện trong hình 2.
hiện trong hình 3.
0
là 0,05%) ở 400C trong 30 phút. Kết quả được thể
Hình 3. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme pectinase đối với
quá trình làm trong dịch nho
Hình 3 cho khi tăng nồng độ enzyme thì độ
đục giảm. So sánh giữa mẫu có sử dụng enzyme
ở nồng độ 0,2% và mẫu không dùng enzyme thì độ
đục của mẫu có xử lý enzyme thấp hơn 10 lần so
với mẫu không xử lý enzyme. Từ đồ thị có thể thấy
trong khoảng nồng độ 0,1 - 0,2% (v/v) thì sự giảm
độ đục diễn ra mạnh, do đó chọn khoảng nồng độ
này để thực hiện quy hoạch thực nghiệm.
2. Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của
Hình 2. Ảnh hưởng của thời gian đối với quá trình làm
trong dịch nho bằng enzyme pectinase
thời gian, nhiệt độ, nồng độ enzyme đến độ đục
của dịch nho
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG ❖ 55
Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn
Soá 3/2012
Bảng 1. Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian, nhiệt độ, nồng độ enzyme pectinase
đến độ đục của dịch nho
N
U1
(Thời gian, phút)
U2
(Nồng độ, %)
U3
(Nhiệt độ, 0C)
Xo
X1
X2
X3
Y
(Độ đục, NTU)
1
30
0,1
35
1
-1
-1
-1
19,43
2
50
0,1
35
1
1
-1
-1
17,05
3
30
0,2
35
1
-1
1
-1
7,13
4
50
0,2
35
1
1
1
-1
10,01
5
30
0,1
55
1
-1
-1
1
5,70
6
50
0,1
55
1
1
-1
1
4,67
7
30
0,2
55
1
-1
1
1
5,10
8
50
0,2
55
1
1
1
1
4,22
Bảng 2. Kết quả thí nghiệm ở tâm phương án
N
U1
(Thời gian, phút)
U2
(Nồng độ, %)
U3
(Nhiệt độ, 0C)
Y
(Độ đục, NTU)
9
40
0,15
45
7,07
10
40
0,15
45
6,70
11
40
0,15
45
6,53
Phương trình hồi quy có dạng:
Y= 9,1638 - 2,5488X2 - 4,2413X3 + 0,6763X1X2 + 2,2863X2X3
Từ phương trình (1) cho thấy:
- Nồng độ enzyme, nhiệt độ xử lý ảnh hưởng tỉ
lệ nghịch đối với độ đục, nghĩa là khi tăng nồng độ
enzyme pectinase, nhiệt độ xử lý trong khoảng thích
hợp thì độ đục giảm.
- Thời gian xử lý enzyme từ 30 - 50 phút ảnh
hưởng không đáng kể đến độ đục.
- Thời gian xử lý và nồng độ enzyme, nhiệt độ
xử lý và nồng độ enzyme có tương tác với nhau và
tương tác thuận nghĩa là hoạt động của enzyme phụ
thuộc vào thời gian và nhiệt độ xử lý trong suốt quá
trình xử lý enzyme. Kết quả này tương tự như kết
quả của H.N.Sin và cộng sự khi nghiên cứu tối ưu
hóa quá trình làm trong dịch hồng xiêm [7].
Quá trình tối ưu hóa các thông số về nồng độ
enzyme, nhiệt độ ủ đạt được là: nồng độ enzyme:
0,18%, nhiệt độ: 550C (cố định thời gian xử lý là
(1)
30 phút); độ đục đạt được là 4,63 NTU, giảm 97%
so với ban đầu. Hassan K.Sreenath và cộng sự khi
xử lý dịch nho với enzyme pectinase từ Aspergillus
niger thì độ đục của dịch nho cũng giảm 98 - 99% [6].
So sánh với quá trình làm trong dịch nho ép
bằng phương pháp lọc và ly tâm thì độ đục giảm
lần lượt là 75% và 72%, như vậy phương pháp làm
trong dịch nho bằng enzyme pectinase cho hiệu quả
cao hơn hẳn so với phương pháp lọc và ly tâm.
3. Ảnh hưởng của các phương pháp làm trong
đến chất lượng cảm quan về màu sắc, mùi và vị
của dịch nho
Điểm đánh giá cảm quan về màu sắc, mùi và vị
của dịch nho được xử lý bằng 3 phương pháp làm
trong: lọc, ly tâm và sử dụng enzyme pectinase thể
hiện ở bảng 3.
Bảng 3. Điểm đánh giá cảm quan về màu sắc, mùi và vị của dịch nho bằng các phương pháp
làm trong khác nhau
Chỉ tiêu
Điểm trung bình đánh giá cảm quan dịch nho ép**
F
P-value
F crit
3,2 ± 0,30
2,8
0,08
3,4
3,7 ± 0,35
3,7 ± 0,35
0,16
0,86
3,4
3,5 ± 0,38
3,5 ± 0,38
0,12
0,89
3,35
Lọc
Ly tâm
Sử dụng enzyme
Màu sắc
3,7 ± 0,35
3,4 ± 0,37
Mùi
3,8 ± 0,30
Vị
3,4 ± 0,37
** Giá trị trung bình ± độ tin cậy 95,0%
56 ❖ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG
Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn
Từ kết quả ở bảng 3 cho thấy khi làm trong
bằng enzyme pectinase có làm giảm nhẹ màu của
dịch ép; nhưng sự khác biệt không có ý nghĩa về
thống kê (p>0,05). Đối với đánh giá cảm quan về
mùi và vị kết quả cũng cho thấy không có sự khác
biệt có ý nghĩa thống kê (p>0,05).
IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Qua kết quả nghiên cứu cho thấy, điều kiện để
làm trong dịch nho ép bằng enzyme pectinase tốt
nhất ở nồng độ enzyme/cơ chất là 0,18 % (v/v), thủy
phân ở nhiệt độ 550C trong 30 phút. Phương pháp
làm trong bằng enzyme pectinase làm giảm đáng kể
Soá 3/2012
độ đục của dịch nho (97%) nhưng ảnh hưởng không
có ý nghĩa thống kê đến màu sắc, mùi và vị của dịch
ép (p>0,05).
2. Kiến nghị
Để hiệu quả làm trong tốt hơn có thể kết hợp
phương pháp xử lý bằng enzyme pectinase với
một số phương pháp làm trong khác như làm trong
bằng phương pháp lọc, ly tâm, làm trong bằng keo
bentonic, làm trong bằng phương pháp đun nóng
nhanh,...
Bên cạnh việc nghiên cứu về độ đục có thể kết
hợp nghiên cứu về độ nhớt, màu sắc, độ trong,...
của dịch sau khi xử lý bằng enzyme pectinase.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1.
Hà Duyên Tư, 2006. Kỹ thuật phân tích cảm quan thực phẩm. NXB. Khoa học - Kỹ thuật.
2.
Nguyễn Trọng Cẩn, Nguyễn Thị Hiền, Đỗ Thị Giang, Trần Thị Luyến, 1998. Công nghệ enzyme. NXB. Nông nghiệp,
TP. HCM
3.
A. G. Liew Abdullah, N. M. Sulaiman, M. K. Aroua, M. J. Megat Mohd Noor, 2007. Response surface optimization of
conditions for clarification of carambola fruit juice using a commercial enzyme. Journal of Food Engineering, 81, 65-71.
4.
Alvarez, R. Riera, F. A., & Coca. J., 1998. Influence of depectinization on apple juice ultrafiltration, Colloids and Surfaces A:
Physicochemical and Engineering Aspects, 138, 377-382.
5.
Brasil, I. M., Maia, G. A., & Figuiredo, R. W., 1995. Physicalchemical changes during extraction and clarification of guava
juice. Food Chemistry, 54, 383-386.
6.
Ceci, L. & Lozano, 1998. Determination of enzymatic activities of commercial pectinases for the clarification of apple juice.
Food chemistry, 61, 237-241.
7.
Hassan K. Sreenath and Krishnaswamy santhanam, 1992. The use of commercial enzymes in white grape juice clarification.
Journal of fermentation and bioengineering, 73, 241-243.
8.
H.N. Sin, S. Yusof, N. Sheikh Abdul Hamid, R. Abd. Rahman, 2006. Optimization of enzymatic clarification of sapodilla
juice using response surface methodology. Journal of Food Engineering, 73, 313-319
9.
Lanzarini, G. & Pifferi, 1989. Enzymes in the fruit juice industry. Biotechnology application in beverage production,
189-222.
Tiếng Anh
10. W. C. Lee, S. Yusof, N. S. A. Hamid, B. S. Baharin, 2006. Optimizing conditions for enzymatic clarification of banana juce
using response surface methodology (RSM). Journal of Food Engineering, 73, 55-63.
11. Yusof, S., & Ibrahim, 1994. Quality of soursop juice after pectinase enzymes treatment. Food Chemistry, 51, 83-88.
12. http://en.wikipedia.org/wiki/Nephelometer
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG ❖ 57
nguon tai.lieu . vn
Soá 3/2012
THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC
TỐI ƯU ĐIỀU KIỆN LÀM TRONG DỊCH NHO ÉP
BẰNG ENZYME PECTINASE
OPTIMIZING CONDITIONS FOR CLARIFICATION OF GRAPE JUICE
WITH PECTINASE ENZYME
Phạm Hồng Ngọc Thùy1, Mạch Trần Phương Thảo2, Nguyễn Minh Trí 3
Ngày nhận bài: 10/12/2011; Ngày phản biện thông qua: 02/8/2012; Ngày duyệt đăng: 12/9/2012
TÓM TẮT
Độ đục trong dịch trái cây chủ yếu do các polysacharide như pectin gây ra, do đó có thể sử dụng enzyme pectinase
để làm trong dịch trái cây. Đề tài nghiên cứu các điều kiện thích hợp để làm trong dịch nho bằng enzyme pectinase. Dịch
nho được xử lý bằng enzyme pectinase ở các thời gian ủ khác nhau (30 - 50 phút), nồng độ enzyme (0,1 - 0,2% v/v), nhiệt
độ (35 - 55oC). Kết quả cho thấy nhiệt độ và nồng độ enzyme có ảnh hưởng đáng kể đến độ đục của dịch nho. Điều kiện
làm trong tối ưu cho dịch nho ép là: nồng độ enzyme pectinase 0,18% (v/v), nhiệt độ ủ 550C trong thời gian 30 phút. Xử lý
với enzyme pectinase làm giảm độ đục của dịch nho đến 97% nhưng ảnh hưởng không đáng kể đến chất lượng cảm quan
về màu, mùi và vị của dịch nho (p>0,05).
Từ khóa: dịch nho, enzyme pectinase, làm trong, độ đục
ABSTRACT
The turbidity of fruit juice is mainly resulted from polysacharides such as pectin, so pectinase enzyme can be used to
clarify fruit juice. The report studied optimazing conditions to clarify grape juice by pectinase. Grape juice was treated with
pectinase enzyme at different incubation times (30 - 50 minutes), enzyme concentration (0,1 - 0,2% v/v) and temperature
(35 - 55oC). The results indicated that temperature and enzyme concentration significantly affect the turbidity of grape
juice. The optimal conditions of clarifying grape juice are enzyme concentration 0,18% (v/v), temperature 55oC in 30
minutes. Treated with pectinase reduces turbidity of grape fruit to an extent of 97% but effects its flavor, colour and taste
inconsiderably (p>0,05).
Keywords: grape juice, enzyme pectinase, clarify, turbidity
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Nước ép trái cây thường bị đục và có hiện
tượng lắng gây phân tầng trong thời gian bảo
quản làm giảm chất lượng của sản phẩm. Một
trong những nguyên nhân làm cho dịch ép bị đục
là do các polysacharide như pectin gây ra, do đó
có thể sử dụng enzyme pectinase để cắt mạch
pectin [2,3,4,10] làm cho độ nhớt của dịch ép
giảm, hỗ trợ cho quá trình làm trong [9]. Việc sử
dụng enzyme pectinase còn giúp cho quá trình
sản xuất hiệu quả hơn như tăng tỉ lệ dịch chiết
1
2
và sản phẩm đạt chất lượng cao hơn trong quá
trình cô đặc.
Nghiên cứu này khảo sát ảnh hưởng của các
yếu tố nồng độ enzyme, nhiệt độ, thời gian ủ đối
với quá trình làm trong dịch nho sau đó tiến hành
tìm ra thông số tối ưu cho quá trình xử lý. Đây là
những yếu tố ảnh hưởng nhiều đến hoạt động của
enzyme [8]. Đồng thời đánh giá xem có sự khác
biệt về màu sắc, mùi và vị giữa mẫu được làm
trong bằng enzyme và các mẫu được làm trong
bằng phương pháp lọc và ly tâm hay không.
ThS. Phạm Hồng Ngọc Thùy, 3TS. Nguyễn Minh Trí: Khoa Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang
Mạch Trần Phương Thảo: Lớp Cao học Công nghệ Sau thu hoạch 2011 - Trường Đại học Nha Trang
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG ❖ 53
Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn
II. ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
1. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu
1.1. Nho
Nho tươi Phan Rang (Red Cardinal) được mua
tại chợ Đầm (Nha Trang, Khánh Hòa, Việt Nam) đạt
độ chín kỹ thuật phù hợp cho nghiên cứu.
1.2. Dịch nho
Nho tươi Phan Rang mua về bỏ cuống, lá,
rửa sạch và được ép dịch bằng máy ép Phillips
HR-2826. Dịch nho có pH=3, được đo bằng pH
Meter (HM Digital, Inc. Culver City, CA USA), hàm
lượng chất khô đạt 10oBrix, được đo bằng khúc xạ
kế (Atago, Japan).
1.3. Enzyme
Pectinex Ultra SP-L, sử dụng enzyme của
Novozymes Switzerland AG, Dittengen, Switzerland,
bảo quản ở 4oC trong quá trình thí nghiệm. Hoạt
tính enzyme Pectinex SP-L là 38000 PG/ml (hoạt độ
polygalacturonase trên ml).
2. Phương pháp nghiên cứu
2.1. Đo độ đục
Dịch nho được đo độ đục bằng máy Turbidy
meter (Model 2100P, Colo, USA).
Các chất không hòa tan trong dung dịch làm
phân tán chùm ánh sáng tới. Đo ánh sáng phân tán
các hạt lơ lửng ở góc 900, so với phương ánh sáng
chiếu tới, tính được độ đục [12].
Độ đục tỷ lệ nghịch với độ trong [6], nên ở đây
sử dụng độ đục để theo dõi tác dụng làm trong dịch
nho của enzyme pectinase.
2.2. Các phương pháp làm trong dịch nho
Các phương pháp làm trong dịch nho được so
sánh trong nghiên cứu là: lọc, ly tâm và sử dụng
enzyme pectinase.
- Phương pháp lọc: sử dụng giấy lọc (Filtroll
Kolkata, India) để lọc dịch.
- Phương pháp ly tâm: sử dụng máy ly tâm
(Hermle, Germany) với tốc độ 3500 vòng/1 phút với
thời gian 10 phút, sau đó gạn lấy nước nổi.
- Phương pháp sử dụng enzyme: dịch nho
được xử lý với enzyme pectinase.
2.3. Thiết kế thí nghiệm
- Xác định khoảng thí nghiệm về nhiệt độ, thời
54 ❖ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG
Soá 3/2012
gian, nồng độ enzyme sử dụng trong quy hoạch
thực nghiệm:
+ Xác định khoảng biến thiên về nhiệt độ: Mỗi
thí nghiệm sử dụng 50ml dịch nho được xử lý bằng
enzyme pectinase với nồng độ 0,15% (v/v), thời
gian xử lý là 30 phút, dãy nhiệt độ được khảo sát từ
30 đến 600C với bước nhảy là 50C.
+ Xác định khoảng biến thiên về thời gian: Mỗi
thí nghiệm sử dụng 50ml dịch nho được xử lý bằng
enzyme pectinase với nồng độ 0,15% (v/v), nhiệt độ
400C, khoảng biến thiên thời gian từ 20 - 100 phút
với bước nhảy là 10 phút.
+ Xác định khoảng biến thiên về nồng độ: Mỗi
thí nghiệm dùng 50ml dịch nho được xử lý bằng
enzyme pectinase với nồng độ từ 0 - 0,3% (v/v) với
bước nhảy 0,05%, nhiệt độ 400C trong 30 phút.
Chọn khoảng biến thiên của các yếu tố có tác
động mạnh đến độ trong của dịch nho, sử dụng cho
bước nghiên cứu theo mô hình ma trận quy hoạch
thực nghiệm tiếp theo. Trong các khoảng biến thiên
này mối liên quan giữa các yếu tố sẽ thể hiện rõ
nhất.
- Bố trí thí nghiệm theo mô hình ma trận quy
hoạch thực nghiệm:
+ Khoảng biến thiên của các biến thông số về
thời gian, nhiệt độ, nồng độ enzyme dựa trên kết
quả các thí nghiệm xác định khoảng biên của các
thông số về nhiệt độ, thời gian, nồng độ enzyme.
+ Số thí nghiệm: 23 = 8 thí nghiệm và 3 thí
nghiệm ở tâm phương án.
- Hàm mục tiêu là độ đục của dịch nho.
2.4. Đánh giá cảm quan về màu sắc, mùi và vị của
dịch nho
Sự khác nhau về chất lượng cảm quan: màu
sắc, mùi và vị của các mẫu được làm trong bằng
các phương pháp khác nhau (lọc, ly tâm, sử dụng
enzyme) được đánh giá bởi hội đồng cảm quan gồm
9 thành viên. Cảm quan viên được yêu cầu đánh giá
về màu sắc, mùi, vị của dịch nho ép dựa theo tiêu
chuẩn TCVN 3215 - 79 [11].
2.5. Phân tích số liệu
Số liệu được phân tích phương sai (ANOVA),
sự khác biệt có ý nghĩa với p ≤ 0,05.
III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
1. Xác định các thông số biên cho quá trình làm
trong dịch nho bằng enzyme pectinase
1.1. Xác định thông số biên của nhiệt độ đối với quá
trình làm trong dịch nho bằng enzyme pectinase
Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn
Soá 3/2012
Xử lý dịch nho bằng enzyme pectinase với
nồng độ 0,15% (v/v), thời gian xử lý là 30 phút, nhiệt
độ xử lý thay đổi từ 30 đến 600C (bước nhảy là 50C).
Kết quả được thể hiện trong hình 1.
Hình 2 cho thấy khi ủ trong khoảng thời gian từ
20 - 100 phút thì độ đục giảm dần theo thời gian. Tuy
nhiên có thể thấy độ đục giảm mạnh ở khoảng thời
gian 30 - 50 phút, từ 60 phút trở đi thì tốc độ giảm
chậm dần. Nếu tiếp tục kéo dài thời gian làm trong
thì độ đục giảm nhưng sẽ ảnh hưởng tới chất lượng
dịch nho bảo quản sau này. Vì thế, chọn khoảng
thời gian 30 - 50 phút để tiến hành quy hoạch thực
nghiệm.
1.3. Xác định thông số biên của nồng độ enzyme
đối với quá trình làm trong dịch nho bằng enzyme
pectinase
Dịch nho được xử lý bằng enzyme pectinase
Hình 1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với quá trình làm trong
dịch nho bằng enzyme pectinase
với nồng độ thay đổi từ 0 - 0,3% (v/v) (bước nhảy
Hình 1 cho thấy trong khoảng nhiệt độ từ 30 C
đến 550C thì độ đục giảm dần và đạt điểm thấp
nhất ở 550C nghĩa là tại điểm nhiệt độ này, enzyme
pectinase hoạt động mạnh nhất. Qua đây có thể
thấy rằng, khi nhiệt độ tăng thì vận tốc của phản
ứng enzyme tăng vì khi đó các phân tử cơ chất và
enzyme chuyển động hỗn độn hơn, va chạm, tiếp
xúc với nhau nhiều hơn làm cho độ đục giảm dần
[5]. Tuy nhiên khi tăng nhiệt độ hơn nữa thì độ đục
tăng vì hoạt động của pectinase đã giảm do nhiệt
độ cao quá sẽ làm protein biến tính. Do đó chọn
khoảng nhiệt độ 35 - 550C để thực hiện quy hoạch
thực nghiệm.
1.2. Xác định thông số biên của thời gian đối với quá
trình làm trong dịch nho bằng enzyme pectinase
Xử lý dịch nho bằng enzyme pectinase với nồng
độ 0,15% (v/v) ở 400C, thời gian xử lý được thay đổi
từ 20 đến 100 phút (bước nhảy là 10 phút). Kết quả
được thể hiện trong hình 2.
hiện trong hình 3.
0
là 0,05%) ở 400C trong 30 phút. Kết quả được thể
Hình 3. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme pectinase đối với
quá trình làm trong dịch nho
Hình 3 cho khi tăng nồng độ enzyme thì độ
đục giảm. So sánh giữa mẫu có sử dụng enzyme
ở nồng độ 0,2% và mẫu không dùng enzyme thì độ
đục của mẫu có xử lý enzyme thấp hơn 10 lần so
với mẫu không xử lý enzyme. Từ đồ thị có thể thấy
trong khoảng nồng độ 0,1 - 0,2% (v/v) thì sự giảm
độ đục diễn ra mạnh, do đó chọn khoảng nồng độ
này để thực hiện quy hoạch thực nghiệm.
2. Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của
Hình 2. Ảnh hưởng của thời gian đối với quá trình làm
trong dịch nho bằng enzyme pectinase
thời gian, nhiệt độ, nồng độ enzyme đến độ đục
của dịch nho
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG ❖ 55
Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn
Soá 3/2012
Bảng 1. Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian, nhiệt độ, nồng độ enzyme pectinase
đến độ đục của dịch nho
N
U1
(Thời gian, phút)
U2
(Nồng độ, %)
U3
(Nhiệt độ, 0C)
Xo
X1
X2
X3
Y
(Độ đục, NTU)
1
30
0,1
35
1
-1
-1
-1
19,43
2
50
0,1
35
1
1
-1
-1
17,05
3
30
0,2
35
1
-1
1
-1
7,13
4
50
0,2
35
1
1
1
-1
10,01
5
30
0,1
55
1
-1
-1
1
5,70
6
50
0,1
55
1
1
-1
1
4,67
7
30
0,2
55
1
-1
1
1
5,10
8
50
0,2
55
1
1
1
1
4,22
Bảng 2. Kết quả thí nghiệm ở tâm phương án
N
U1
(Thời gian, phút)
U2
(Nồng độ, %)
U3
(Nhiệt độ, 0C)
Y
(Độ đục, NTU)
9
40
0,15
45
7,07
10
40
0,15
45
6,70
11
40
0,15
45
6,53
Phương trình hồi quy có dạng:
Y= 9,1638 - 2,5488X2 - 4,2413X3 + 0,6763X1X2 + 2,2863X2X3
Từ phương trình (1) cho thấy:
- Nồng độ enzyme, nhiệt độ xử lý ảnh hưởng tỉ
lệ nghịch đối với độ đục, nghĩa là khi tăng nồng độ
enzyme pectinase, nhiệt độ xử lý trong khoảng thích
hợp thì độ đục giảm.
- Thời gian xử lý enzyme từ 30 - 50 phút ảnh
hưởng không đáng kể đến độ đục.
- Thời gian xử lý và nồng độ enzyme, nhiệt độ
xử lý và nồng độ enzyme có tương tác với nhau và
tương tác thuận nghĩa là hoạt động của enzyme phụ
thuộc vào thời gian và nhiệt độ xử lý trong suốt quá
trình xử lý enzyme. Kết quả này tương tự như kết
quả của H.N.Sin và cộng sự khi nghiên cứu tối ưu
hóa quá trình làm trong dịch hồng xiêm [7].
Quá trình tối ưu hóa các thông số về nồng độ
enzyme, nhiệt độ ủ đạt được là: nồng độ enzyme:
0,18%, nhiệt độ: 550C (cố định thời gian xử lý là
(1)
30 phút); độ đục đạt được là 4,63 NTU, giảm 97%
so với ban đầu. Hassan K.Sreenath và cộng sự khi
xử lý dịch nho với enzyme pectinase từ Aspergillus
niger thì độ đục của dịch nho cũng giảm 98 - 99% [6].
So sánh với quá trình làm trong dịch nho ép
bằng phương pháp lọc và ly tâm thì độ đục giảm
lần lượt là 75% và 72%, như vậy phương pháp làm
trong dịch nho bằng enzyme pectinase cho hiệu quả
cao hơn hẳn so với phương pháp lọc và ly tâm.
3. Ảnh hưởng của các phương pháp làm trong
đến chất lượng cảm quan về màu sắc, mùi và vị
của dịch nho
Điểm đánh giá cảm quan về màu sắc, mùi và vị
của dịch nho được xử lý bằng 3 phương pháp làm
trong: lọc, ly tâm và sử dụng enzyme pectinase thể
hiện ở bảng 3.
Bảng 3. Điểm đánh giá cảm quan về màu sắc, mùi và vị của dịch nho bằng các phương pháp
làm trong khác nhau
Chỉ tiêu
Điểm trung bình đánh giá cảm quan dịch nho ép**
F
P-value
F crit
3,2 ± 0,30
2,8
0,08
3,4
3,7 ± 0,35
3,7 ± 0,35
0,16
0,86
3,4
3,5 ± 0,38
3,5 ± 0,38
0,12
0,89
3,35
Lọc
Ly tâm
Sử dụng enzyme
Màu sắc
3,7 ± 0,35
3,4 ± 0,37
Mùi
3,8 ± 0,30
Vị
3,4 ± 0,37
** Giá trị trung bình ± độ tin cậy 95,0%
56 ❖ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG
Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn
Từ kết quả ở bảng 3 cho thấy khi làm trong
bằng enzyme pectinase có làm giảm nhẹ màu của
dịch ép; nhưng sự khác biệt không có ý nghĩa về
thống kê (p>0,05). Đối với đánh giá cảm quan về
mùi và vị kết quả cũng cho thấy không có sự khác
biệt có ý nghĩa thống kê (p>0,05).
IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Qua kết quả nghiên cứu cho thấy, điều kiện để
làm trong dịch nho ép bằng enzyme pectinase tốt
nhất ở nồng độ enzyme/cơ chất là 0,18 % (v/v), thủy
phân ở nhiệt độ 550C trong 30 phút. Phương pháp
làm trong bằng enzyme pectinase làm giảm đáng kể
Soá 3/2012
độ đục của dịch nho (97%) nhưng ảnh hưởng không
có ý nghĩa thống kê đến màu sắc, mùi và vị của dịch
ép (p>0,05).
2. Kiến nghị
Để hiệu quả làm trong tốt hơn có thể kết hợp
phương pháp xử lý bằng enzyme pectinase với
một số phương pháp làm trong khác như làm trong
bằng phương pháp lọc, ly tâm, làm trong bằng keo
bentonic, làm trong bằng phương pháp đun nóng
nhanh,...
Bên cạnh việc nghiên cứu về độ đục có thể kết
hợp nghiên cứu về độ nhớt, màu sắc, độ trong,...
của dịch sau khi xử lý bằng enzyme pectinase.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1.
Hà Duyên Tư, 2006. Kỹ thuật phân tích cảm quan thực phẩm. NXB. Khoa học - Kỹ thuật.
2.
Nguyễn Trọng Cẩn, Nguyễn Thị Hiền, Đỗ Thị Giang, Trần Thị Luyến, 1998. Công nghệ enzyme. NXB. Nông nghiệp,
TP. HCM
3.
A. G. Liew Abdullah, N. M. Sulaiman, M. K. Aroua, M. J. Megat Mohd Noor, 2007. Response surface optimization of
conditions for clarification of carambola fruit juice using a commercial enzyme. Journal of Food Engineering, 81, 65-71.
4.
Alvarez, R. Riera, F. A., & Coca. J., 1998. Influence of depectinization on apple juice ultrafiltration, Colloids and Surfaces A:
Physicochemical and Engineering Aspects, 138, 377-382.
5.
Brasil, I. M., Maia, G. A., & Figuiredo, R. W., 1995. Physicalchemical changes during extraction and clarification of guava
juice. Food Chemistry, 54, 383-386.
6.
Ceci, L. & Lozano, 1998. Determination of enzymatic activities of commercial pectinases for the clarification of apple juice.
Food chemistry, 61, 237-241.
7.
Hassan K. Sreenath and Krishnaswamy santhanam, 1992. The use of commercial enzymes in white grape juice clarification.
Journal of fermentation and bioengineering, 73, 241-243.
8.
H.N. Sin, S. Yusof, N. Sheikh Abdul Hamid, R. Abd. Rahman, 2006. Optimization of enzymatic clarification of sapodilla
juice using response surface methodology. Journal of Food Engineering, 73, 313-319
9.
Lanzarini, G. & Pifferi, 1989. Enzymes in the fruit juice industry. Biotechnology application in beverage production,
189-222.
Tiếng Anh
10. W. C. Lee, S. Yusof, N. S. A. Hamid, B. S. Baharin, 2006. Optimizing conditions for enzymatic clarification of banana juce
using response surface methodology (RSM). Journal of Food Engineering, 73, 55-63.
11. Yusof, S., & Ibrahim, 1994. Quality of soursop juice after pectinase enzymes treatment. Food Chemistry, 51, 83-88.
12. http://en.wikipedia.org/wiki/Nephelometer
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG ❖ 57