Nghiên cứu ứng dụng enzym trong chế biến tiêu sọ tại các làng nghề

BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
PHÂN VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TẠI TPHCM

Y  Z



BÁO CÁO ĐỀ TÀI NCKH & PTCN




NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYM TRONG
CHẾ BIẾN TIÊU SỌ TẠI CÁC LÀNG NGHỀ

Chủ nhiệm đề tài: ThS. Lưu Thị Lệ Thủy









7846
07/4/2010

Thành phố Hồ Chí Minh, 12/2009

BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
PHÂN VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TẠI TPHCM
Y  Z



BÁO CÁO ĐỀ TÀI NCKH & PTCN



NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYM TRONG
CHẾ BIẾN TIÊU SỌ TẠI CÁC LÀNG NGHỀ
Thực hiện theo Hợp đồng số 035.09 RD/HĐ-KHCN ngày 25/02/2009
giữa Bộ Công Thương và Viện Công Nghiệp Thực Phẩm


Chủ nhiệm đề tài: ThS. Lưu Thị Lệ Thủy
Cộng tác viên: CN. Tô Lan Phương
KS. Nguyễn Anh Quân
CN. Lê Khiêm Hùng
CN. Lê Thị Thu Thảo
CN. Phạm Ngọc Cẩn
CN. Khưu Văn Hòa




Thành phố Hồ Chí Minh, 12/2009

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1- Biểu đồ thu hoạch tiêu trên thế giới 6
Bảng 2-Kết quả san xuất hồ tiêu niên vụ 2007-2008 của 6 tỉnh trọng điểm 7
Bảng 3-Các chỉ số hóa lý của trái tiêu xanh 22
Bảng 4-Các chỉ số hóa lý của trái tiêu đen 23
Bảng 5-Thành phần sinh hóa của vỏ hạt tiêu đen, sọ tiêu và tiêu đen nguyên
hạt
23
Bảng 6-Ảnh hưởng của nhiệt độ chần đến kh
ả năng làm mềm vỏ tiêu xanh 25
Bảng 7-Ảnh hưởng của thời gian chần đến khả năng làm mềm vỏ tiêu xanh 25
Bảng 8-Khả năng phân hủy lớp vỏ lụa sọ tiêu với các loại enzym khác nhau 26
Bảng 9-Ảnh hưởng của pH lên mức độ bóc tách vỏ lụa của sọ tiêu 27
Bảng 10-Ảnh hưởng của tỷ lệ Peelzym trong việcbóc tách vỏ lụa của sọ tiêu 28
B
ảng 11-Ảnh hưởng của thời gian thủy phân lên mức độ bóc tách vỏ lụa của sọ
tiêu
28
Bảng 12-Ảnh hưởng của tỷ lệ nước ngâm đến khả năng trương nước của vỏ
tiêu và chất lượng tiêu sọ
30
Bảng 13-Ảnh hưởng của thời gian ngâm nước đến khả năng trương nở của vỏ
tiêu và chất lượng tiêu sọ
31
Bảng 14-
Ảnh hưởng của các loại enzym khác nhau đến hiệu suất bóc vỏ 31
Bảng 15-Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất bóc vỏ của tiêu đen 32
Bảng 16-Ảnh hưởng của tỷ lệ E/S đến hiệu suất bóc vỏ của tiêu đen 33
Bảng 17-Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất bóc vỏ của tiêu đen 34
Bảng 18-Ảnh hưởng của pH đến độ sáng màu củ

a sọ tiêu 35
Bảng 19-Ảnh hưởng của tỷ lệ E/S đến độ sáng màu của sọ tiêu 36
Bảng 20-Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến độ sáng màu của sọ tiêu 36
Bảng 21-Ảnh hưởng của chế độ sấy đến độ ẩm của sọ tiêu 39
Bảng 22-Sự biến đổi chất lượng tiêu sọ theo thời gian bảo quản 40
Bảng 23-Định mức tiêu hao nguyên, nhiên liệu và đ
iện nước trong quá trình
sản xuất thử nghiệm
43
Bảng 24-Chất lượng sản phẩm tiêu trắng sản xuất bằng phương pháp enzym 45

DANH MỤC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ VÀ SƠ ĐỒ
Biểu đồ 1-Sản lượng tiêu của các nước sản xuất chính 6
Biểu đồ 2- Ảnh hưởng của nhiệt độ chần đến hiệu suất bóc vỏ tiêu xanh 25
Biểu đồ 3- Ảnh hưởng của thời gian chần đến hiệu suất bóc vỏ tiêu xanh 26
Biểu đồ 4- Hiệu suất bóc vỏ tiêu đen của các loại enzym khác nhau 32
Biể
u đồ 5- Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất bóc vỏ hạt tiêu đen của enzym
Peelzym
33
Biểu đồ 6- Ảnh hưởng tỷ lệ E/S đến hiệu suất bóc vỏ hạt tiêu đen 34

Đồ thị 1-Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất bóc vỏ hạt tiêu đen 35
Đồ thị 2-Ảnh hưởng của chế độ sấy đến chất lượng tiêu sọ
39

Hình 1-Cấu trúc vách tế bào thực vật 8

Sơ đồ 1- Quy trình công nghệ chế biến hạt tiêu trắng từ tiêu xanh (tiêu tươi) 29
Sơ đồ 2- Quy trình công nghệ chế biến hạt tiêu trắng từ tiêu đen 37

Sơ đồ 3- Quy trình công nghệ chế biến tiêu sọ 41




1
MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5
1.1. Giới thiệu sơ liệu về cây tiêu 5
1.1.1. Đặc tính sinh học [8, 15] 5
1.1.2. Mùa vụ và vùng trồng 5
1.2. Cấu trúc và cơ chế thủy phân vách tế bào thực vật bằng enzym 7
1.2.1. Cấu trúc và cơ chế thủy phân cellulose 8
1.2.2. Cấu trúc và cơ chế thủy phân pectin 9
1.2.3. Cấu trúc và cơ ch
ế thủy phân xylan 11
1.3. Tình hình sản xuất và nghiên cứu chế biến tiêu trắng (tiêu sọ) 12
1.3.1. Tình hình sản xuất và nghiên cứu chế biến tiêu trắng trên thế giới 12
1.3.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu chế biến tiêu trắng tại Việt Nam 15
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 19
2.1. Nguyên, vật liệu và hoá chất 19
2.1.1. Nguyên liệu 19
2.1.2. Hoá chất 19
2.1.3. Enzym 19
2.2. Thiết bị, dụng cụ 19
2.3. Phương pháp nghiên cứu 20
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN 22
3.1. Khảo sát thành phần hóa lý và xây dựng tiêu chuẩn của nguyên liệu 22

3.1.1. Xây dựng tiêu chuẩn nguyên liệu 22
3.1.2. Thành phần hóa lý của vỏ hạt tiêu đen, sọ tiêu và tiêu đen nguyên hạt 23
3.2. Khảo sát các yếu tố công nghệ liên quan tới khả năng bóc vỏ hạt tiêu xanh
(tiêu tươi) bằng enzym 24
3.2.1. Xử lý nguyên liệu 24
3.2.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ chần đến việc làm mềm vỏ tiêu xanh 24
3.2.1.2. Ảnh hưởng của thời gian chần trong việc làm mềm vỏ tiêu xanh 25
3.2.2. Khảo sát khả năng phân hủy lớp vỏ lụa sọ tiêu với các loại enzym khác
nhau 26
3.2.3. Khảo sát các yếu tố công nghệ liên quan tới khả năng bóc vỏ hạt tiêu
tươi (tiêu xanh) b
ằng Peelzym 27
3.2.3.1. Ảnh hưởng của pH 27
3.2.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ E/S (% v/w) 27
3.2.3.3. Khảo sát thời gian thủy phân 28
3.3. Khảo sát các yếu tố công nghệ liên quan tới khả năng bóc vỏ hạt tiêu đen
bằng enzym 30

2
3.3.1. Xử lý nguyên liệu 30
3.3.1.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước ngâm đến khả năng trương nước của vỏ
tiêu và chất lượng tiêu sọ. 30
3.3.1.2. Ảnh hưởng của thời gian ngâm nước đến khả năng trương nở của
lớp vỏ tiêu và hiệu suất bóc vỏ. 30
3.3.2. Khảo sát khả năng bóc vỏ tiêu đen của các lo
ại enzym khác nhau 31
3.3.3. Khảo sát các yếu tố công nghệ liên quan tới khả năng bóc vỏ hạt tiêu
đen bằng Peelzym 32
3.3.3.1. Ảnh hưởng của pH 32
3.3.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ E/S 33

3.3.3.3. Khảo sát thời gian thủy phân 34
3.3.3.4. Ảnh hưởng của pH đến độ sáng màu của sọ tiêu 35
3.3.3.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ E/S (% v/w) 36
3.3.3.6. Khảo sát thời gian thủy phân 36
3.4. Nghiên cứu chế độ sấy tiêu sọ 39
3.5. Nghiên cứu bảo quản tiêu trắng 40
3.6. Thử nghiệm sản xuất tiêu sọ và đánh giá hiệu quả kinh tế 41
3.6.1. Hướng dẫn thực hành chế biến tiêu sọ 42
3.6.2. Đánh giá hiệu quả kinh tế 43
3.6.3. Đánh giá chất lượng sản phẩm tiêu sọ 44
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46
4.1. Kết luận 46
4.2. Kiến nghị 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO 47
PHỤ LỤC 50


3
MỞ ĐẦU
Tiêu là loại gia vị rất hấp dẫn được sử dụng ở nhiều nước nhưng là sản
phẩm xuất khẩu quan trọng của một số nước có điều kiện trồng tiêu như Việt
Nam, Indonesia, Ấn Độ và Brazil.
Trên thị trường thế giới có nhiều sản phẩm của tiêu nhưng chủ yếu là tiêu
đen, tiêu trắng và một lượng nhỏ là nhựa d
ầu hồ tiêu. Tiêu đen được tiêu thụ chủ
yếu ở các nước đang và kém phát triển với giá thấp. Tiêu trắng được thị trường
các nước phát triển ở Châu Âu, Châu Mỹ, Châu Á ưa chuộng do có màu sắc hấp
dẫn, mùi thơm nồng và ít tạp nhiễm vi sinh vật. Vì thế, tiêu trắng được sử dụng
ngày càng rộng rãi trong chế biến thực phẩm ở nhiều nước.
Việt Nam là nước đứng đầu v

ề sản lượng tiêu nhưng Indonesia lại là nước
sản xuất tiêu trắng đứng đầu (tới 80% sản lượng tiêu được chế biến thành tiêu
trắng) nhờ phát triển tốt mạng lưới chế biến ở qui mô trang trại.
Ở nước ta, tiêu trắng được sản xuất với sản lượng thấp hơn rất nhiều so với
tiêu đen trong khi ở các nước xu hướng chung là phát triển sản xuất và chế bi
ến
tiêu trắng. Theo số liệu của Hiệp Hội Hồ tiêu: năm 2008, Việt Nam xuất khẩu
90.000 tấn, chiếm khoảng 35% sản lượng tiêu của thế giới nhưng chủ yếu là tiêu
đen (90%) và một lượng nhỏ tiêu trắng (khoảng 10%) nên giá trị kinh tế không
cao. Thị trường xuất khẩu tiêu của Việt Nam có trên 30 nước chủ yếu là ở Châu
Âu, Châu Á, Châu Mỹ và Châu Phi. Tiêu trắng được xuất khẩu với giá 5.112
USD/tấn cao x
ấp xỉ 1,6 lần tiêu đen (3.235USD/tấn). Đây là sự thiệt thòi lớn cho
người nông dân và nền kinh tế đất nước.
Hiện nay, việc sản xuất tiêu trắng chủ yếu là sản xuất thủ công và bán công
nghiệp đi từ tiêu xanh và tiêu đen theo phương pháp ngâm nước. Quá trình ngâm
dài ngày và thay nước nhiều lần đến khi vỏ tiêu thối mũn mới đem xát vỏ, vì vậy
sau khi xát vỏ tiêu thường sậm màu, mùi thối rất khó chịu và phải kh
ử màu khử
mùi bằng hoá chất.
Việc phân rã vỏ tiêu chủ yếu là phân rã tự nhiên, chỉ tiêu vi sinh của tiêu
trắng thường không đạt tiêu chuẩn, do vậy phải sấy tiêu ở nhiệt độ cao trong thời
gian dài để khử khuẩn gây tổn thất các hợp chất thơm bay hơi, làm giảm chất
lượng sản phẩm. Hơn nữa, quá trình ngâm ủ và thay nước dài ngày tiêu tốn rất
nhiều nước, gây ô nhiễm môi trường.

Trong đ
iều kiện của Việt Nam hiện nay, muốn đẩy mạnh việc xuất khẩu

4

tiêu trắng cần thiết phải xây dựng mô hình chế biến ngay tại vùng nguyên liệu.
Vì vậy, cần phải có qui trình công nghệ và thiết bị sản xuất tiêu trắng (từ tiêu
xanh, tiêu đen) phù hợp với qui mô của các hộ gia đình và các trang trại, nhằm
giảm chi phí sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm đáp ứng yêu cầu xuất khẩu
và gia tăng giá trị.
Với mong muốn nâng cao chất lượng tiêu trắng đáp ứ
ng nhu cầu tiêu dùng
và xuất khẩu, giải quyết các vấn đề còn tồn tại của các phương pháp sản xuất
hiện nay, nhóm đề tài đã tiến hành “Nghiên cứu ứng dụng enzym trong chế biến
tiêu sọ tại các làng nghề” với mục tiêu là xây dựng quy trình công nghệ sản xuất
tiêu sọ tại các làng nghề bằng phương pháp sử dụng enzym.
Sản xuất tiêu trắng bằng phương pháp enzym là xu thế tất yếu do có các ư
u
điểm như: thời gian ngâm ủ ngắn và tiết kiệm nước, hạn chế sự tổn thất các hợp
chất thơm, chất lượng sản phẩm đồng đều và tốt hơn, kỹ thuật đơn giản, dễ áp
dụng tại vùng nguyên liệu, hạn chế sự ô nhiễm mùi và ô nhiễm nước thải tại nơi
sản xuất.


5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu sơ liệu về cây tiêu
1.1.1. Đặc tính sinh học [8, 15]
Cây tiêu có tên khoa học là Piper nigrum L., thuộc họ Hồ tiêu Piperaceae,
có nguồn gốc từ Tây Nam Ấn Độ, đã du nhập vào Việt Nam khá lâu, mang
nhiều đặc trưng của cây trồng miền nhiệt đới.
Cây tiêu thích hợp với khí hậu vùng xích đạo và nhiệt đới, nhiệt độ trung
bình 22 - 28
0
C, lượng mưa cần thiết từ 2.000 - 3.000mm/năm, phân bổ đều trong

tháng 7 và 8, sau đó là 3 - 5 tháng không mưa ở giai đoạn ra hoa và thu hoạch.
Hồ tiêu có thể trồng được trên nhiều vùng đất nhưng đất thích hợp phải là
đất tơi xốp, nhiều mùn, pH 5,5 - 7, thoát nước tốt. Ở Việt Nam các vùng đất nâu
đỏ bazan rất phù hợp cho việc trồng tiêu. Mật độ trồng thích hợp nhất của hồ
tiêu từ 2.000 – 2.500 nọc/ha. Đất dố
c cần bố trí hàng tiêu theo đường đồng mức
để giảm bớt rửa trôi dinh dưỡng và xói mòn đất.
Cây hồ tiêu có nguồn gốc từ tán rừng thưa nên ánh sáng tán xạ nhẹ phù hợp
với yêu cầu sinh lý của cây tiêu hơn là trực xạ. Trồng tiêu trên cây trụ sống vừa
tạo được độ che bóng cho vườn tiêu vừa đảm bảo trụ cho tiêu leo bám. [8]
Theo y học cổ truyền, tiêu có vị cay, tính nóng, có tác dụng kích thích tiêu
hóa nên thường được dùng làm gia vị. Ngoài ra, tiêu còn có công dụng gi
ảm
đau, chống nôn. Hạt tiêu còn được dùng để chữa hen (Trung Quốc) hay chữa
dịch tả (Ấn Độ).
1.1.2. Mùa vụ và vùng trồng
Mùa thu hoạch tiêu khác nhau ở từng nước, tùy thuộc vào điều kiện khí
hậu. So với các quốc gia khác thì Sri Lanka, Ấn Độ và Thái Lan là các nước có
thời gian thu hoạch tiêu lâu nhất. Tại Ấn Độ, thời điểm thu hoạch tiêu bắt đầu từ
tháng 11 và kéo dài cho đến tháng 3 năm sau. Ở Indonesia, thời gian thu hoạch
t
ừ tháng 7 đến tháng 10. Ở Brasil, thời gian thu hoạch kéo dài từ tháng 8 đến
tháng 10. Ở Việt Nam, thu hoạch tiêu bắt đầu từ tháng 3 và kết thúc vào tháng 5.
Tháng 3/2005 Hiệp hội Hồ tiêu Việt Nam được kết nạp vào Hiệp hội hồ
tiêu quốc tế (IPC) gồm có 6 nước thành viên là các quốc gia sản xuất, xuất khẩu
hồ tiêu hàng đầu thế giới như: Ấn Độ, Indonesia, Malaysia, Sri Lanka, Brasil và
Việt Nam. Các quốc gia này chiếm trên 80% sản lượng và số lượng xuất kh
ẩu,
là nhân tố chủ yếu chi phối điều tiết thị trường giá cả hạt tiêu toàn cầu.

6
Bảng 1: Biểu đồ thu hoạch tiêu trên thế giới
Tháng
Nước
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Ấn Độ
Indonesia
Brasil
Malaysia
Việt nam
Srilanka
Thái Lan
Hiện nay, Việt Nam là nước sản xuất tiêu lớn nhất trên thế giới chiếm
khoảng 1/3 sản lượng thế giới. Tiếp theo là Ấn Độ, Brasil, và Trung Quốc.

Biểu đồ 1: Sản lượng tiêu của các nước sản xuất chính
Từ năm 2001 đến nay, Việt Nam luôn chiếm ngôi số 1 thế giới về số lượng
hồ tiêu xuất khẩu, bình quân 70.600 tấn/năm (chiếm 31,2% thị phần thế gi
ới. Từ
năm 2003 đến nay, sản lượng trồng hồ tiêu Việt Nam luôn dẫn đầu thế giới, bình
quân khoảng 77.500 tấn/năm chiếm khoảng 30% sản lượng tiêu toàn cầu.
Ở Việt Nam, do vị trí địa lý thuận lợi, điều kiện thiên nhiên ưu đãi, cây Hồ
tiêu đã được trồng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau từ Quảng trị đến Kiên
Giang, nhưng tập trung trọng điểm ở 6 tỉ
nh.
Các tỉnh trồng tiêu trọng điểm chiếm gần 80% diện tích và 75% sản lượng
tiêu cả nước. Đây là vùng nguyên liệu tập trung có lợi thế đặc biệt cho quá trình
Việt Nam 32%
Trung Quốc 10%

Sri Lanka 5%
Brazin 14%
Indonesia 9%
Ấn Độ 19%
Thá
iLan4%
Malaysia 8%

7
sản xuất và chuyên môn hóa, phát triển cơ sở hạ tầng cho thu mua, chế biến, tại
vùng nguyên liệu, giảm chi phí cho xuất khẩu.
Bảng 2- Kết quả sản xuất hồ tiêu niên vụ 2007 - 2008 của 6 tỉnh trọng điểm
Tỉnh
Diện tích
trồng (ha)
Diện tích
thu hoạch
(ha)
Năng suất
(tạ/ha)
Sản lượng
(tấn)
Bình Phước 10.176 8.616 24,4 21.023
Gia Lai 3.800 3.720 35,0 13.020
Đắc Nông 6.853 6.201 20,4 12.670
Đồng Nai 7.712 5.979 20,5 12.299
Bà Rịa- Vũng Tàu 7.518 6.387 13,8 8.795
Đắc Lắc 4.346 3.650 17,4 6.716
Cộng 40.405 34.550 21,5 74.523
1.2. Cấu trúc và cơ chế thủy phân vách tế bào thực vật bằng enzym

Vách tế bào thực vật là cấu trúc bao quanh màng tế bào có vai trò bảo vệ và
cố định hình dạng tế bào. Vách tế bào thực vật còn non và đang trong quá trình
tăng trưởng được gọi là vách sơ cấp. Vách tế bào sơ cấp bao gồm cellulose,
pectine, hemicellulose, một lượng nhỏ glycoprotein và các hợp chất phenolic.
Cellulose là thành phần cấu trúc chính trong vách tế bào thực vật. Các
chuỗi cellulose liên kết với nhau tạo thành c
ấu trúc vi sợi.
Hemicellulose cũng là thành phần rất quan trọng của vách tế bào, có vai trò
như các cầu nối liên kết các chuỗi cellulsose và làm tăng sức căng của cellulose.
Hemicellulose là polymer của xylose, glucose và mannose hoặc mannose với
glucose bởi các liên kết β-1,4 và β-1,3 glucozit. Các loại hemicellulose chủ yếu
là xylan, lichenin, β−D glucan và laminarin.
Khi tế bào trưởng thành hoặc chết, vách tế bào sơ cấp được phát triển thành
vách thứ cấp. Ngoài thành phần chính là cellulose và hemicellulose, trong vách
thứ cấp còn có thêm lignin – được hình thành bởi quá trình đồng phân hóa các
dẫ
n xuất phenylpropan như cumaryl alcohol, coniferyl alcohol và sinapyl
alcohol.


8


Hình 1: Cấu trúc vách tế bào thực vật [23]
1.2.1. Cấu trúc và cơ chế thủy phân cellulose
Cấu trúc của cellulose [2, 23]
Cellulose là thành phần polysaccharit chủ yếu trong cấu trúc của vách tế
bào thực vật, được cấu tạo bởi các đơn phân β-D-gluco pyranose liên kết với
nhau bằng liên kết β-1,4-glucozit. Mỗi đơn phân glucose xoay một góc 180
o

với
phân tử liền kề tạo thành cấu trúc dạng chuỗi từ 2.000-25.000 đơn phân.
Trong tự nhiên, các chuỗi cellulose liên kết với nhau bởi liên kết hydro và
Vanderwal tạo nên cấu trúc vi sợi và thường có 2 vùng:
- Vùng kết tinh: có cấu trúc trật tự rất cao, không thấm nước và lực căng rất
lớn, có khả năng chống lại sự phân hủy hóa học và sinh học cao.
- Vùng vô định hình: có cấu trúc không chặt do đó kém bền hơn. Vùng này có
thể hấp thu nước và trương lên.
Đặc tính của cellulose:
- Cellulose không tan trong nước mà chỉ có thể trương phồng lên do hấp thụ
nước.
- Cellulose bị phân hủy ở nhiệt độ bình thường hoặc ở nhiệt độ 40-50
o
C nhờ
các enzym cellulase.
Cellulose bị phân hủy khi đun nóng với axít hoặc kiềm ở nồng độ cao. Khi
thủy phân bằng H
2
SO
4
hay HCl đậm đặc, nhiệt độ cao, cellulose bị phân giải
hoàn toàn thành β-glucose, còn trong điều kiện nhẹ nhàng hơn thì sản phẩm là
cellobiose.

Hemicellulose
Cellulose
Pectin
Màng
tế bào
Vách

sơ cấp

9
Cơ chế thủy phân cellulose bởi hệ enzym cellulase [29]
Quá trình phân hủy cellulose tự nhiên nhờ phức hệ enzym cellulase, bao
gồm chủ yếu là enzym C
1
, C
X
và β-1,4-glucosidase. Erikson và cộng tác viên
(1974) đã đưa ra cơ chế tác động phối hợp của C
1
, C
X
và glucosidase như sau:
- Những vùng có mức độ kết tinh thấp trong sợi cellulose bị các enzym
endoglucanase tấn công tạo ra các đầu tự do.
- Các enzym exoglucanase phân cắt từ đầu tự do của các chuỗi, tạo ra các
cellobiose.
- Cellobiose dưới tác động của enzym β-glucosidase bị thủy phân thành
glucose
• Enzym C
1
là một enzym không đặc hiệu. Dưới tác dụng của enzym này, các
loại cellulose tự nhiên bị trương lên và chuẩn bị cho tác động của enzym
khác tiếp theo.
• Enzym C
X
còn gọi là enzym β-1,4-glucanase. Enzym này thủy phân cellulose
thành cellobiose. C

X
được chia thành 2 loại:
- Exo-β-1,4-glucanase (1,4-β-D-glucan cellobiohydrolase, EC 3.2.1.91).
Enzym exoglucanase phân cắt chuỗi cellulose từ đầu không khử và giải phóng
cellobiose. Enzym exoglucanase không thủy phân cellulose kết tinh cũng như
cellulose hòa tan (carboxymethyl cellulose) nhưng có thể thủy phân được
cellulose đã bị cắt ngắn mạch. Vai trò chính của enzym này là giúp cho enzym
endocellulase tác động được lên vùng cellulose kết tinh.
- Endo-glucanase (1,4-β-D-glucanohydrolase, EC 3.2.1.4). Enzym
endoglucanase thủy phân liên kết β-1,4-glucozit một cách ngẫu nhiên để giải
phóng cellodextrin, cellobiose và glucose. Enzym endoglucanase phân giải
mạnh mẽ các cellulose vô định hình nhưng tác động rất yếu trên cellulose kết
tinh và chúng không có khả năng phân giải cellobiose. Chính nhờ sự phân cắt
trước của endocellulase tạo ra các đầu không khử, enzym cellobiohydrolase dễ
dàng thủy phân hoàn toàn cellulose kết tinh.
• Enzym β-1,4-glucosidase hay cellobiase (EC 3.2.1.21): thủy phân cellobiose
và các cello-oligosaccharid mạch ngắn thành glucose. Enzym β-1,4-
glucosidase phân cắt hai loại cơ chất là cellobiose và cellohexanose (gồm 6
đơn vị glucose), enzym này thủy phân cellobiose nhanh hơn cellohexanose.
1.2.2. Cấu trúc và cơ chế thủy phân pectin
Cấu trúc của pectin
Trong vách tế bào sơ cấp chứa một hàm lượng tương đối cao pectin
(khoảng 35%). Cấu tạ
o của pectin chủ yếu là một mạch chính gồm các gốc axít

10
α-D-galacturonic, liên kết với nhau bằng liên kết 1,4-O-glucozit, còn gọi là axít
polygalacturonic hay axít pectic. Trong tự nhiên, pectin có 2 dạng chủ yếu:
- Dạng pectin hòa tan, chủ yếu ở dịch tế bào.
- Dạng protopectin không tan trong nước, tồn tại chủ yếu ở thành tế bào và

các lớp gian bào, thường ở dạng liên kết với polysaccharit khác như arabinan,
tinh bột, cellulose.
Pectin giữ vai trò quan trọng trong quá trình chín của quả. Khi quả còn
xanh và đang phát triển, protopectin phân tán ở thành tế bào với tỷ lệ khá cao
làm quả cứng. Khi quả
bắt đầu chín, protopectin chuyển dần sang dạng pectin
hòa tan dưới tác dụng của axít hữu cơ và enzym protopectinase trong quả, quả
càng chín càng mềm, pectin hòa tan tăng cao, ngược lại protopectin không tan sẽ
giảm dần.
Cơ chế thủy phân pectin bởi enzym pectinase
Pectinase là một nhóm enzym tham gia vào quá trình thủy phân pectin, sản
phẩm tạo thành là axít galacturonic, glucose, galactose, arabinose,
methanol…[3]
Enzym pectinase chứa một vùng có 8-10 vòng xoắn β kép về phía phải với
2 vòng sẽ tạo thành một khe liên kết với cơ chất. Người ta nhận thấy r
ằng trung
tâm hoạt động của enzym này có chứa 2 axít amin là aspartate và lysine và một
histidine nằm gần trung tâm hoạt động sẽ ảnh hưởng đến khả năng xúc tác của
enzym.
• Enzym pectinesterase (PE) (E.C.3.1.1.11): xúc tác sự thủy phân liên kết ester
phức tạp của pectin và protopectin. PE chỉ thủy phân liên kết ester giữa các
nhóm metoxyl và -COOH tự do. PE có ái lực với nhóm metoxyl ở vị trí thứ 5
lớn hơn với các nhóm ở vị trí thứ 3 và 7. Như vậy, sự phân cắt nhóm metoxyl
sẽ xả
y ra một cách tuần tự bắt đầu từ nhóm -COOH tự do, Kết quả là tạo
thành axít pectic hoặc axít pectinic và methanol.
• Enzym Polygalacturonase (PG) (E.C.3.2.1.15): tham gia quá trình thủy phân
liên kết α-1,4-glucozit của axít pectic và các polygalacturonic khác, tách các
gốc axít D-galacturonic thành các phân tử D-galacturonic tự do. PG là một
phức hợp enzym gồm nhiều cấu tử và thường có tính đặc hiệu cao đối với cơ

chất. Có 4 kiểu PG dựa vào tính đặc hiệu và cơ chế tác dụng:
- Endo-glucozidase-polymetylgalacturonase kiểu I (Endo-PMG-I): là
enzym dịch hóa, pectin có mức độ metoxyl hóa càng cao thì b
ị thủy phân
bởi enzym này càng nhanh. Enzym này phổ biến ở nấm mốc như: Asp.
niger, Asp.awamori, Botrytis cinerea và Neurospora crassa.

11
- Endo-glucosidase-polygalacturonase kiểu II (Endo-PG-II): là enzym dịch
hóa, enzym này có thể thủy phân axít pectic hay axít pectinic và chỉ tác
dụng khi có mặt nhóm COOH tự do. Hoạt độ của Endo-PG-II sẽ tăng lên
nhiều khi cơ chất được xử lý sơ bộ bằng PE. Đa số vi khuẩn và nấm mốc
là những vi sinh vật tổng hợp được enzym này.
- Exo-glucozidase-polymetylesterase kiểu III (Exo-PMG-III): là enzym
đường hóa, enzym này có thể cắt từng axít galacturonic ra khỏi axít
pectinic hoặc pectin. Exo-PMG-III có ái lực cao với các gốc axít
galacturonic đã được metoxyl hóa, nghĩa là phân c
ắt các liên kết α-1, 4-
glucozit ở đầu mạch nằm giữa hai gốc axít galacturonic có nhóm
COOCH
3
.
- Exo-glucosidase-polygalacturonase kiểu IV (Exo-PG-IV): enzym này
thường có ái lực mạnh đối với các liên kết glucozit ở cuối mạch của phân
tử axít pectinic hay axít pectic nhưng không có nhóm metyl.
• Enzym Pectate lyase (PL): Enzym này có vai trò xúc tác liên kết α-1,4-
glucozit, tiến tới làm mất hoạt tính nguyên tử hydro ở carbon thứ 5 tạo thành
liên kết đôi giữa carbon thứ 4 và thứ 5. Dựa trên cơ chế tác dụng của PL,
người ta chia thành 2 nhóm:
- Nhóm Endo-pectatelyase: tham gia thủy phân phân tử polygalacturonic ở

chỗ khác nhau của dãy tạo nên axít galacturonic.
- Nhóm Exo-pectatelyase: tham gia phân hủy thành ph
ần mạch vòng của
axít digalacturonic chưa bão hòa.
1.2.3. Cấu trúc và cơ chế thủy phân xylan
Cấu trúc của xylan [23]
Xylan là polysaccharide cấu trúc chính trong vách tế bào thực vật, đứng thứ
hai sau cellulose. Xylan là thành phần chính của hemicellulose, một phức hợp
polysaccharit gồm: xylan, xylanglucan, glucomannan, glactoglucomannan và
arabinogalactan.
Phức hợp này cùng với cellulose và lignin hình thành nên thành phần
polymer của vách tế bào thực vật, tương tác với nhau nhờ các liên kết cộng hóa
trị và không cộng hóa trị. Xylan là ranh giới giữa lignin và cellulose, đây là vị trí
quan trọng cho sự
kết dính của chất xơ và tính toàn vẹn của vách tế bào thực vật.
Xylan là polymer của các đơn phân xylose liên kết với nhau bởi liên kết β-
1,4-glucozit. Trong tự nhiên, phần lớn xylan ở dạng polysaccharit dị thể, có các
nhóm thế khác nhau trong chuỗi khung sườn và chuỗi bên. Các nhóm thế phổ
biến là acetyl, aarabinofuranosyl và glucuronysyl. Dựa vào các nhóm thế, xylan

12
được phân loại thành homoxylan thẳng, arabinoxylan, acetylxylan,
glucuronoxylan và glucuronoarabinoxylan.
Cơ chế thủy phân xylan bởi enzym [17, 24, 25, 28]
Vì tính không đồng nhất và phức tạp của xylan do đó để thủy phân hoàn
toàn xylan cần một hệ enzym hoạt động phối hợp: β-1,4-endoxylanase (EC
3.2.1.8) cắt ngẫu nhiên xylan, β-D-xylosidase (EC 3.2.1.37) cắt các đơn phân
xylose từ đầu không khử của xylooligosaccharide và xylobiose. Việc loại bỏ
nhóm bên được xúc tác bởi β-L-arabinofuranosidase (EC 3.2.1.55), β-D-
glucuronidase (EC 3.2.1.139), acetylxylan-esterase (EC 3.1.1.72), ferulic acid

esterase (EC 3.1.1.73) và ρ-coumaric acid esterase (EC 3.1.1 )
Xylanase thủy phân xylan theo cơ chế axít - bazơ
, nhờ 2 gốc glutamate: Glu
78 và Glu 172. Trong đó, Glu 78 hoạt động như chất ưa nhân và có xu thế tích
điện âm, ngược lại Glu 172 có tính axít và có xu thế được proton hóa. Trong cơ
chế dời chỗ 2 lần của endoxylanase, Glu 172 đóng vai trò như một chất axít ở
bước đầu tiên và như một chất bazơ ở bước thứ 2.
Hệ xylanse được sinh tổng hợp chủ yếu bởi nấm sợi, xạ khuẩn và vi khuẩn:
Aspergillus, Trichoderma, Clostridia, Bacillus, Streptomycetes, Endoxylanase
của nấm sợi hoạt động trong khoảng pH 3,5 – 5,5 và ổn định trong khoảng pH
1,0 – 10,0. Endoxylanase của vi khuẩn hoạt động ở pH tối ưu cao hơn
endoxylanase của nấm sợi và ổn định ở pH 5,0 – 7,3.
1.3. Tình hình sản xuất và nghiên cứu chế biến tiêu trắng (tiêu sọ)
Sản phẩm hồ tiêu thông dụng trên thị trường thế giới là tiêu đen và tiêu
trắng. Ngày nay nhiêu loại sản phẩm có giá trị đã được phát triển thêm từ
hồ tiêu
như dầu tiêu được chế biến từ tiêu lép (Ấn Độ), dầu nhựa tiêu (oleoresine), tiêu
xanh ngâm muối, tiêu xanh khử nước, tiêu đỏ…
1.3.1. Tình hình sản xuất và nghiên cứu chế biến tiêu trắng trên thế giới
Các phương pháp sản xuất tiêu trắng:
1/ Phương pháp ngâm nước:
+ Ngâm ở sông hoặc suối: tiêu xanh sau khi tách khỏi cuống được cho vào
túi bằng cói (khoảng 20-25 kg/túi) buộc chặt rồi ngâm ở sông hoặc các dòng
suối từ 2 - 3 tuần. Trong quá trình ngâm n
ước, lớp vỏ ngoài bị phân hủy dần
dần. Sau thời gian ngâm, các túi tiêu được vớt lên rồi chà bằng chân và rửa bằng
nước. Hạt tiêu sau khi chà rửa đem phơi nắng 2-3 ngày. Phương pháp này chỉ
ứng dụng được ở những vùng gần sông suối, rất khó mở rộng quy mô sản xuất
và thời gian chế biến quá dài.
+ Ngâm trong các bể xi măng: là phương pháp được sử dụng chủ yếu ở Ấn

Độ
. Theo Sudarsan (2000) việc sản xuất tiêu trắng được thực hiện theo cách

13
thức như sau: Tiêu xanh được ngâm nước trong các bể xi măng, thời gian phân
hủy lớp vỏ mất hơn 9 ngày. Hoặc tiêu xanh được ủ chín kết hợp với ngâm nước
(khoảng 2-3 ngày), phương pháp này mất tổng cộng khoảng 7 ngày. Hoặc tiêu
đen ngâm trong nước khoảng 12 ngày. Tiêu sau khi ngâm được xát vỏ bằng
phương pháp cơ học, rửa sạch và phơi khô đến khi đạt độ ẩm cần thiết (khoảng 8
- 12%).
Nhược điể
m của các phương pháp ngâm nước là thời gian ngâm dài
(khoảng 10 - 15 ngày), nước ngâm bốc mùi hôi thối ảnh hưởng rất xấu đến môi
trường xung quanh và ám vào sản phẩm rất khó loại trừ, tiêu bị sậm màu và tạp
nhiễm các vi sinh vật, chất lượng sản phẩm không tốt.
2/ Phương pháp chôn dưới đất ẩm: tiêu được ủ chín rồi chôn dưới đất ẩm
khoảng 5 ngày đem xát vỏ, rửa sạch rồi phơi khô. Hạ
n chế của phương pháp này
là phải có mặt bằng rộng và sản phẩm rất dễ tạp nhiễm vi sinh vật. (Verghese,
1999)
3/ Phương pháp sử dụng hóa chất: tiêu đen được ngâm nước với tỷ lệ 1:5
trong 4 ngày, sau đó đem luộc trong dung dịch NaOH 4% kết hợp với khuấy để
tách vỏ. Sản phẩm sau khi tách vỏ được tẩy trắng bằng dung dịch H
2
O
2
2,5%,
rửa nước rồi phơi khô (Joshi, 1962)
Hiện nay, hầu hết các phương pháp kể trên đều ít được dùng trong sản xuất
tiêu trắng vì cho sản phẩm có chất lượng không tốt, mức độ tạp nhiễm vi sinh

vật cao, tiêu tốn nhiều nước và tốn chi phí nhân công. Việc sản xuất tiêu trắng
theo hướng sinh học là xu thế ngày càng được sử dụng do có các ưu điểm vượt
trội là rút ngắn thời gian sản xu
ất và nâng cao chất lượng sản phẩm.
Các nghiên cứu sản xuất tiêu trắng gần đây chủ yếu là nghiên cứu sử dụng
vi khuẩn và enzym để phân hủy lớp vỏ ngoài của hạt tiêu. Vi sinh vật được sử
dụng để phân rã vỏ tiêu là các chủng vi khuẩn hoặc nấm mốc có các hoạt tính
cellulase và pectinase.
Thankamony (1999) sử dụng vi khuẩn Bacillus subtilis không gây bệnh
được phân lập từ đất có hoạt tính cellulase để phân hủy lớ
p vỏ ngoài của hạt tiêu
đen. Thời gian nuôi cấy mất khoảng 2 - 4 ngày trong điều kiện nuôi cấy lắc (qui
mô phòng thí nghiệm), sau đó việc bóc vỏ được hoàn tất bằng cách xát và rửa
nước. Phương pháp này cho phép rút ngắn thời gian bóc vỏ nhưng phải sục khí
liên tục.
Thankamony và Giridhar (2004) nghiên cứu bóc vỏ tiêu đen bằng cách
dùng các chủng vi khuẩn Bacillus không tạo bào tử. Dịch nuôi cấy vi khuẩn
(100 ml) sau 6 giờ, bổ sung 50g tiêu đen rồ
i nuôi cấy lắc (tốc độ lắc 80
vòng/phút) ở 37
o
C. Sau 4 ngày ủ, thu lấy hạt tiêu, đem xát vỏ, rửa sạch, rồi sấy
khô. Hiệu suất bóc vỏ đạt 80% khi sử dụng chủng B. mycoides hoặc B.

14
licheniformic, đạt 90% khi dùng chủng B. brevis. Sử dụng kết hợp cả 3 chủng vi
khuẩn này gồm B. mycoides, B. licheniformic và B. brevis để bóc vỏ hạt tiêu
đen, sau 4 ngày hiệu suất bóc vỏ đạt 95 – 98%. Thử nghiệm ở qui mô lớn hơn:
bể lên men gồm 25 lít môi trường dinh dưỡng, bổ sung 3 lít dịch nuôi cấy của ba
chủng vi khuẩn (tỷ lệ 1:1:1) và 10kg tiêu đen. Cứ 24 giờ bổ sung 0,1% glucose,

sau 10 -12 ngày, hiệu suất bóc vỏ đạt 90 - 95%. Hạt tiêu thành phẩm có màu
trắng kem, được bao bọc bởi lớp màng mỏng có vân. Tiêu trắng sản xuất theo
phương pháp này vẫn duy trì được hàm lượng các chất thơm và nhựa dầu bay
hơi, các chỉ tiêu vi sinh thấp hơn so với tiêu trắng thương phẩm sản xuất theo
phương pháp truyền thống.
Gopinathan và Manilal (2005) sử dụng các chủng vi khuẩn Xanthomonas
sp., Pseudomonas sp., và Bacillus sps. phân lập từ đất có khả năng phân hủy lớp
vỏ ngoài của hạ
t tiêu xanh trong thời gian 3 ngày. Đối với hạt tiêu đen trước khi
xử lý sinh học cần được ngâm nước khoảng 4 ngày. Sau khi lên men, tách vỏ
hoàn toàn nhờ máy chà quả và rửa nước, sau đó đem phơi hoặc sấy để đạt độ ẩm
qui định. Tỷ lệ hạt tiêu còn vỏ là 1 - 2% khi dùng nguyên liệu tiêu xanh và 2-3%
khi sử dụng nguyên liệu là tiêu đen. Tiêu trắng được sản xuất theo phương pháp
này có sự cải thiện về màu sắc và giảm mứ
c độ tạp nhiễm vi sinh vật. Tuy nhiên
cần thiết phải phân loại hạt tiêu trước khi xử lý với vi khuẩn để sản phẩm tiêu
trắng có chất lượng tốt và đồng đều hơn [19].
Martin Steinhaus và Peter Shieberle (2005), thử nghiệm sản xuất tiêu trắng
từ tiêu đen theo nhiều phương pháp ngâm khác nhau và đi đến kết luận như sau:
các thành phần tạo mùi hôi trong quá trình sản xuất tiêu trắng như 3-
methylindole, 4-methylphenol và axít butanoic không hình thành trong quá trình
s
ản xuất nếu thời gian lên men ngắn hoặc ngâm ủ kéo dài kết hợp với thay nước
thường xuyên. Như vậy việc rút ngắn thời gian ngâm ủ sẽ loại trừ được các
thành phần tạo mùi hôi và giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường [26].
Sản xuất tiêu trắng bằng phương pháp enzym chủ yếu đi từ nguyên liệu là
tiêu xanh. Các enzym được dùng trong sản xuất tiêu trắng chủ yếu là các enzym
có khả năng phân hủy các thành ph
ần cấu trúc vỏ tiêu. Có thể dùng một loại hay
kết hợp nhiều loại enzym trong quá trình ngâm ủ không những vừa rút ngắn thời

gian sản xuất, hạn chế ô nhiễm môi trường mà còn làm giảm lượng vi sinh và
cải thiện chất lượng của sản phẩm. Phương pháp này đơn giản và dễ nhân rộng
quá trình sản xuất.
Gopinathan (2004) nghiên cứu sử dụng enzym pectinase để phân hủy lớp
vỏ ngoài của hạt tiêu. Đối v
ới hạt tiêu xanh, thời gian ngâm ủ là 24 giờ ở 37 –
40
o
C và pH=3,5 đạt hiệu suất là 27 – 32%; đối với tiêu đen mất khoảng 40 – 45
giờ đạt hiệu suất 67 – 73%. Chất lượng sản phẩm tiêu trắng tạo ra theo phương

15
pháp này được cải thiện đáng kể so với các phương pháp sản xuất truyền thống,
sản phẩm có màu sáng hơn và mức độ tạp nhiễm vi sinh vật thấp hơn hẳn [18].
Namiki Takashi và cộng sự (2007) sử dụng các enzym cellulase,
hemicellulase, pectinase và protopectinase để phân hủy vỏ tiêu. Tiêu xanh đã
tách cuống hoặc tiêu đen được ủ với enzym trong điều kiện thích hợp. Sau khi ủ,
tiêu trắng được chà rửa với nước, rồi ph
ơi khô hoặc sấy bằng phương pháp sấy
tang quay hoặc sấy tĩnh. Tiêu trắng sản xuất bằng phương pháp enzym có chất
lượng cao hơn hẳn về màu sắc và hương vị so với tiêu trắng sản xuất theo
phương pháp truyền thống [27].
Thử nghiệm gần đây của công ty Novozymes (2009): tiêu xanh sau khi tách
cuống đem chần 90- 100
o
C rồi chà nhẹ để tăng diện tích tiếp xúc giữa enzym và
cơ chất, ngâm tiêu vào nước (tỷ lệ 1:1), điều chỉnh pH đạt 4 – 5, bổ sung
Peelzym với nồng độ 0,1 - 0,4%, ủ ở 45 - 55
o
C trong 18 giờ hoặc ở nhiệt độ

thường trong 3 ngày. Kết thúc quá trình ủ, đem xát và loại bỏ tiêu còn sót vỏ, sọ
tiêu đem rửa, tẩy trắng rồi sấy khô. Hiệu suất bóc vỏ đạt khoảng 30%.
Các kết quả nghiên cứu thử nghiệm đã khẳng định việc sử dụng enzym
Peelzym (là hỗn hợp enzym có các hoạt tính gồm β-glucanase, xylanase,
cellulase và hemicellulase thu nhận từ chủng Asperillus aculeatus) hiệu quả cao
hơ
n hẳn khi dùng một loại enzym. Quá trình bóc tách vỏ sau đó dễ dàng được
hoàn tất nhờ công đoạn xát vỏ.
Nhìn chung, phương pháp sử dụng enzym mang lại nhiều lợi ích như: rút
ngắn thời gian sản xuất; giảm mức độ tạp nhiễm vi sinh vật; cải thiện chất lượng
sản phẩm về màu sắc, mùi vị và cảm quan; giảm chi phí sản xuất đặc biệt là
giảm lượng nước sử
dụng, hạn chế sự ô nhiễm nước thải và ô nhiễm mùi hôi tại
nơi sản xuất.
Ngoài các nghiên cứu về phương pháp sản xuất tiêu, phương pháp bảo quản
tiêu đóng vai trò rất quan trọng nhằm duy trì chất lượng sản phẩm trong suốt quá
trình bảo quản và lưu thông phân phối.
Catherine và cộng sự (2008) đã nghiên cứu so sánh ảnh hưởng của các
phương pháp bảo quản (dùng hơi nóng hoặc chiếu xạ
) đến các chỉ tiêu hóa lý và
vi sinh của tiêu đen. Phương pháp dùng hơi nóng làm giảm hàm lượng piperine
và gây sậm màu của sản phẩm trong quá trình bảo quản, trong khi phương pháp
chiếu xạ làm giảm đáng kể lượng vi sinh nhưng ít ảnh hưởng tới chất lượng hóa
lý. Việc bảo quản tiêu thành phẩm ở nhiệt độ thấp (4
0
C) cũng hạn chế được sự
thất thoát của piperin [16].
1.3.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu chế biến tiêu trắng tại Việt Nam
Phương pháp sản xuất tiêu trắng truyền thống: tiêu tươi hoặc tiêu chín già
(chùm xuất hiện trái chín đỏ) đem ủ 2 – 3 ngày đêm, bỏ vào bao đem ngâm ở

16
dòng nước chảy hay trong bể ngâm thay nước hàng ngày. Ngâm từ 7 – 10 ngày
(vào mùa lạnh thời gian ngâm lâu hơn) cho đến khi vỏ nát rời, cho vào rổ hay
máy xát kỹ, sau đó đãi hết vỏ và phơi 1- 2 nắng trên nong, nia đến khi hạt có độ
ẩm 12- 13% là có thể đem bảo quản và tiêu thụ. Chế biến thủ công không thể
sản xuất theo dạng hàng hoá vì chất lượng sản phẩm không đồng đều. Hơn nữa,
thời gian kéo dài khó đáp ứng xuất khẩu.
Chế biến tiêu trắng bán công nghiệp từ tiêu đen: hiện nay ở các vùng trồng
tiêu, các hộ trồng tiêu chế biến tiêu trắng từ tiêu đen, một số hộ nông dân thu
gom thêm tiêu đen từ các hộ khác để chế biến tiêu trắng đã hình thành các vùng
sản xuất tiêu sọ không tập trung với sản lượng tiêu sọ tùy thuộc vào nhu cầu của
thị trường và các đại lý thu mua. Quy trình sản xuất tại các hộ gia đình khá đơn
gi
ản, gồm các công đoạn như sau:
Chọn loại tiêu đen có dung trọng > 550g/l để chế biến tiêu trắng. Tiêu đen
được quạt kỹ để loại các hạt nhẹ. Tiêu hạt nặng được cho vào bao rồi ngâm nước
trong các bể ximăng từ 7 – 8 ngày. Hai ba ngày thay nước một lần hoặc không
thay nước cho đến khi vỏ hạt tiêu thối mũn, đem ra xát để bóc vỏ hạt rồi đãi
sạch. Hạt tiêu sau khi đãi sạ
ch vỏ có màu nâu vàng. Theo yêu cầu của thị trường,
tiêu được làm trắng bằng cách ngâm trong H
2
O
2
trong vòng 30 phút để oxi hóa
các chất hữu cơ và các chất màu. Tiêu sau khi tẩy trắng được phơi trên sân có lót
bạt hoặc đem sấy ở 50 – 60
o
C trong nhiều giờ liên tục để đạt độ ẩm 12%.

Với cách chế biến này, chất lượng tiêu trắng không đồng đều. Ngoài ra, vấn
đề ô nhiễm môi trường xảy ra trong vùng, mùi hôi thố từ các bể ngâm tiêu bốc
lên nồng nặc. Các nông hộ và các cơ sở chế biến nhỏ không chú ý đến vấn đề
tiêu thoát nước thải, gây ô nhiễm mùi môi trường xung quanh.
Chế biến tiêu trắng xuất khẩu ở quy mô lớn: tương tự
như chế biến tiêu
trắng ở quy mô bán công nghiệp nhưng công nghiệp hơn ở các công đoạn ngâm
ủ, xử lý an toàn thực phẩm, sấy và xử lý nước thải chế biến. Nhiều nhà máy bên
cạnh việc mua tiêu đen loại tốt để chế biến còn thu mua tiêu sọ đã qua chế biến
bán thủ công của nông dân về gia công thêm khâu làm trắng, sấy và đóng bao bì
đạt tiêu chuẩn xuất khẩu.
Ở Việt nam, các công ty nước ngoài, công ty liên doanh và các công ty t
ư
nhân như: Harris Preman, Vina Harris, ManSpice, Trường Lộc, Maseco, Tấn
Hưng, Agexport HCM, Itimex HCM đã đầu tư dây chuyền chế biến hiện đại,
chế biến tiêu sạch theo phương pháp hấp sấy bằng hơi nước, xử lý vi sinh. Sản
phẩm đạt tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm.
Cho đến nay, các nghiên cứu về sản xuất tiêu trắng tại Việt Nam không
nhiều và chưa hoàn thiện nên rất khó để triển khai ứng dụng rộ
ng rãi. Có 2 công
trình nghiên cứu sản xuất tiêu trắng chủ yếu theo phương pháp ngâm nước và ủ
kín như sau:

17
Công trình nghiên cứu của tác giả Bùi Văn Miên (Đại học Nông Lâm Tp.
Hồ Chí Minh, 2004) sử dụng tiêu đen có dung trọng 600g/L ngâm nước (tỷ lệ
1:5) trong 3 ngày để làm mềm vỏ (thay nước 2 lần/ngày). Sau khi ngâm, xả hết
nước và đóng vào các bao nylon 50kg ủ kín trong 3 ngày để phân rã vỏ, sau khi
ủ dùng chân chà, hiệu suất bóc vỏ đạt 95%, tỷ lệ hạt còn dính vỏ 1%, tỷ lệ hạt vỡ
1%. Hạt tiêu sau khi tách vỏ được tẩy trắng bằng dd H

2
O
2
50% trong 20 phút,
rửa sạch rồi phơi khô. Với phương pháp này, tổng thời gian sản xuất là 6-7 ngày,
lưu ý trong quá trình ủ kín, nhiệt độ có thể tăng đến 63
o
C nên cần phải thêm
nước để tránh cho tiêu bị khô. Tiêu trắng sản xuất theo công nghệ này đạt được
các tiêu chuẩn về cảm quan, vật lý và hóa học. Phương pháp này sử dụng rất
nhiều nước, chỉ riêng công đoạn làm mềm vỏ trước khi ủ, lượng nước sử dụng
gấp 30 lần so với lượng nguyên liệu. Sử dụng nhiều nước trong quá trình sản
xuất làm tăng chi phí và gây khó khăn cho việc xử
lý nước thải, nên quy trình
này khó triển khai rộng rãi trong thực tế sản xuất [1].
Nghiên cứu của tác giả Nguyễn Đức Lượng (2002 - 2005) sử dụng chế
phẩm sinh học Biovina (là chế phẩm xử lý nước thải, chất thải hữu cơ) gồm các
chủng nấm mốc Asperillus, Penicillium và xạ khuẩn Actinomyces để xử lý vỏ
hạt tiêu giúp rút ngắn thời gian sản xuất còn 7 ngày: tiêu đen đượ
c phân loại qua
hệ thống xoắn ốc, chọn tiêu có dung trọng > 570g/L cho vào bao PP (50 –
100kg) đem ngâm nước trong 4 ngày, sau đó trộn với chế phẩm Biovina (6%) ủ
khoảng 3 ngày, xát vỏ bằng máy rồi rửa sạch, hiệu suất bóc vỏ đạt > 82%. Tác
giả sử dụng H
2
O
2
hoặc phèn chua để tẩy trắng rồi dùng nước rửa sạch, sấy ở
80
o

C trong 3 giờ. Có thể rút ngắn thời gian sản xuất còn 4 ngày khi dùng nguyên
liệu là tiêu xanh. Nguyên liệu được ngâm nước để loại bỏ hạt lép, hạt non,
cuống Sau đó vớt tiêu ra trộn với chế phẩm Biovina, rồi ủ bằng bao bố hoặc
đào hố để ủ. Công nghệ này vẫn còn những hạn chế nhất định về mặt an toàn vệ
sinh thực phẩm, thời gian ngâm nước trước khi lên men khá dài nên việc triển
khai
ứng dụng chưa phổ biến đại trà [7].
Nhìn chung, các nghiên cứu về sản xuất tiêu trắng chưa hoàn thiện cả về qui
trình công nghệ và thiết bị sản xuất, nên việc triển khai ứng dụng trong thực tiễn
chưa phổ biến. Sản phẩm tiêu trắng có chất lượng cảm quan không đồng đều,
kém hấp dẫn nên tỷ trọng tiêu trắng xuất khẩu còn thấp, chủ yếu là tiêu thụ nộ
i
địa.
Vì vậy, nhóm nghiên cứu của Phân Viện Công nghiệp thực phẩm tại Tp. Hồ
Chí Minh (thuộc Viện Công nghiệp thực phẩm) đã và đang nghiên cứu đề tài
cấp Bộ “Nghiên cứu ứng dụng enzym trong chế biến tiêu sọ tại các làng nghề”
với mục tiêu chính là: xây dựng quy trình công nghệ sản xuất tiêu sọ tại các làng
nghề bằng phương pháp sử dụng enzym.
Các nội dung chính của đề tài thực hiệ
n gồm có:

18
− Nghiên cứu lựa chọn các loại enzym thích hợp để phân hủy lớp vỏ ngoài hạt
tiêu.
− Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất tiêu sọ bằng phương pháp enzym:
xác định các điều kiện công nghệ sử dụng enzym.
− Thử nghiệm chế phẩm trong sản xuất tiêu sọ tại làng nghề của tỉnh Bình
Phước.

19
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
2.1. Nguyên, vật liệu và hoá chất
2.1.1. Nguyên liệu: được mua tại vườn của các hộ trồng tiêu thuộc ấp Vườn
Bưởi, xã Lộc Thiện, Huyện Lộc Ninh, Tỉnh Bình Phước)
- Tiêu xanh: chọn các chùm tiêu già (trên chùm tiêu xuất hiện 1 - 2 trái chín
đỏ), đem tách cuống bằng tay hoặc bằng máy.
- Tiêu đen: tiêu xanh sau khi tách cuống, đem phơi nắng cho khô.
2.1.2. Hoá chất:
Hoá chất tinh khiết dùng cho phân tích gồm: toluen, dietylether, etanol tinh
khiết, axít acetic, xylen.
Hoá chất làm môi trường kiểm tra vi khuẩn hiếu khí, nấ
m men và nấm mốc.
2.1.3. Enzym: các enzym thương mại của Novozym
Tên thương
mại
Đặc tính Điều kiện hoạt
động tối ưu
Peelzym Sản xuất từ chủng Aspergillus aculeatus
Hoạt tính chính: endo-1,3(4)- β-glucanase
Hoạt tính phụ: xylanase, cellulase,
hemicellulase
Nhiệt độ: 45 – 55
o
C
pH: 4 – 5
Cellusoft L Sản xuất từ chủng Trichoderma viridae.
Hoạt tính chính: cellulase
Nhiệt độ: 50 – 55
o

C
pH: 4,5 – 5,5
Pectinex
300L
Sản xuất từ chủng Aspergillus aculeatus
Hoạt tính chính: Pectinase
Hoạt tính phụ: Hemicellulase
Nhiệt độ: 50 – 55
o
C
pH: 4 – 5

2.2. Thiết bị, dụng cụ
− Tủ cấy Sanyo (Nhật)
− Máy đo UV-1800 Shimazdu (Nhật Bản)
− Lò nung Memmert (Đức)
− Hệ thống chưng cất đạm Velt (Ý)
− Cân điện tử Shimazdu (Nhật Bản)
− Nồi hấp thanh trùng Tomy S325 (Nhật Bản)
− Tủ sấy Shellab (Mỹ)
− Máy lắc ổn nhiệt Stuart (Anh)
− Máy đo pH (Singapore)

20
− Máy đo độ trắng, độ xám của tiêu sọ (Konica Minolta CR-14)
− Máy xát vỏ tiêu, công suất động cơ 0,5HP (Việt Nam)
− Bộ chiết tinh dầu bay hơi, bộ chiết piperin, đĩa petri, bình định mức các loại,
bình tam giác 100ml, 500ml; pipetman 1, 5ml; pipet và ống đong các loại…,
2.3. Phương pháp nghiên cứu
+ Phương pháp nghiên cứu:

- Nguyên liệu tiêu xanh, tiêu đen được phân loại theo kích thước (đường kính
từ 4 - 5mm, 5 - 6mm và trên 6mm) đem phân tích thành phần hoá lý để lựa chọn
loại nguyên liệ
u phù hợp cho chế biến tiêu trắng đáp ứng được các tiêu chuẩn
của Việt nam và quốc tế. Kết quả phân tích thành phần của vỏ tiêu là cơ sở để
chọn lựa chế độ xử lý lớp vỏ ngoài và các loại enzym phù hợp để phân hủy lớp
vỏ ngoài của từng loại nguyên liệu.
- Thử nghiệm sử dụng các enzym (đơn hoặc đa enzym) trên mỗi loại nguyên
liệ
u khác nhau, dựa vào hiệu suất bóc vỏ để chọn loại enzym phù hợp. Thay đổi
các thông số như: pH (3,5 - 5,5), tỷ lệ enzym/cơ chất (0,2 - 1,5%), thời gian thủy
phân (24 - 72 giờ). Căn cứ vào hiệu suất bóc vỏ và độ trắng của sọ tiêu để lựa
chọn các điều kiện tối ưu. Từ đó xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất
tiêu sọ từ tiêu xanh/tiêu đen ở quy mô phòng thí nghiệm.
-
Nghiên cứu thử nghiệm các chế độ phơi hoặc sấy trong các khoảng thời
gian khác nhau để sản phẩm có độ ẩm đạt yêu cầu (≤ 12%).
- Theo dõi bảo quản sản phẩm tiêu sọ trong điều kiện bao gói PE có và
không hút chân không. Phân tích một số chỉ tiêu hóa lý và vi sinh quan trọng để
đánh giá chất lượng sản phẩm tiêu sọ trong thời gian từ 1- 3 tháng.
- Ứng dụng trong sản xuất tiêu trắng tại tỉnh Bình Phướ
c: sản xuất thử
nghiệm tiêu sọ theo quy trình công nghệ đã xây dựng tại 1 hộ ở Ấp Vườn Bưởi,
Xã Lộc Ninh, Huyện Lộc Ninh, tỉnh Bình Phước. Quy mô sản xuất 10 - 20 kg
nguyên liệu/mẻ. Đánh giá chất lượng sản phẩm, tính toán sơ bộ giá thành sản
phẩm và định mức tiêu hao nguyên liệu và năng lượng.
- Phương pháp tính hiệu suất bóc vỏ: Hiệu suất bóc vỏ được tính theo công
thức như sau:
Σ Số hạt – Σ số hạt còn dính vỏ ngoài
Hiệu suất bóc vỏ (%) =

Σ Số hạt có trong mẫu
x 100%
Phương pháp tính kết quả: lấy số trung bình cộng
+ Các phương pháp phân tích:
- Xác định độ ẩm, theo TCVN 7040:2002 (ISO 939:1980)
- Xác định hàm lượng tro tổng số, theo TCVN 7038:2002 (ISO 928:1997)

21
- Xác định chất chiết ete không bay hơi, theo TCVN 5486:2002 (ISO
1108:1992)
- Xác định hàm lượng dầu bay hơi, theo TCVN 7039:2002 (ISO 6571:1984)
- Xác định hàm lượng cellulose theo TCVN 4329 – 1993.
- Xác định pectin bằng phương pháp canxipectat.
- Xác định hàm lượng hydratcacbon tổng số bằng phản ứng màu với thuốc thử
Antron.
- Xác định hàm lượng nitơ tổng số bằng phương pháp Micro- Kjeldahl
- Xác định hàm lượng piperin bằng phương pháp so màu (ISO 5564 – 1982)
- Sử dụng phươ
ng pháp đếm thạch đĩa để xác định tổng số vi khuẩn hiếu khí
(VKHK), nấm men và nấm mốc
- Đánh giá độ trắng của sản phẩm tiêu sọ bằng máy so màu Konica Minolta
CR-14.