Sử dụng chế phẩm sinh học cải tiến chất lượng rượu vang chuối xiêm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



TRẦN THỊ HỒNG HẠNH


SỬ DỤNG CHẾ PHẨM SINH HỌC CẢI TIẾN
CHẤT LƯỢNG RƯỢU VANG
CHUỐI XIÊM


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Mã ngành: 08


Người hướng dẫn
Ts. LÝ NGUYỄN BÌNH

NĂM 2007


Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
i
LỜI CẢM TẠ
Qua năm năm học tập ở Trường Đại học Cần Thơ, được sự chỉ dạy tận tình của
thầy cô, em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô.

Em xin chân thành cảm ơn quí thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Thực phẩm đã tận
tình truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quí báo cho em trong suốt năm
năm học vừa qua.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Lý Nguyễn Bình đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và
truyền đạt những kinh nghiệm quí báo để giúp em hoàn thành tốt luận văn tốt
nghiệp này.
Cảm ơn các bạn sinh viên lớp Công nghệ Thực phẩm Khoá 28 đã giúp đỡ em trong
suốt quá trình học tập.

MỤC LỤC
LỜI CẢM TẠ..................................................................................................................i
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
ii
MỤC LỤC.......................................................................................................................i
TÓM LƯỢC...................................................................................................................v
DANH SÁCH HÌNH.....................................................................................................iii
DANH SÁCH BẢNG ...................................................................................................iv
CHƯƠNG I ....................................................................................................................1
ĐẶT VẤN ĐỀ................................................................................................................1
1.1 GIỚI THIỆU ............................................................................................................ 1
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.....................................................................................1
CHƯƠNG II...................................................................................................................2
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ..............................................................................................2
2.1 NGUYÊN LIỆU DÙNG TRONG SẢN XUẤT RƯỢU VANG CHUỐI XIÊM ....2
2.1.1 Chuối xiêm ......................................................................................................... 2
2.1.2 Nấm men ............................................................................................................7
2.1.3 Enzyme ...............................................................................................................9
2.1.4 Nước ................................................................................................................22
2.1.5 Acid citric .........................................................................................................23
2.2. Động lực của quá trình lên men ............................................................................23
2.2.1 Cơ chế của quá trình lên men ...........................................................................23
2.2.2 Động học của quá trình lên men.......................................................................24
2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men.........................................................24
2.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ ...................................................................................24
2.3.2 Ảnh hưởng của pH ...........................................................................................25
2.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ rượu........................................................................... 25
2.3.4 Ảnh hưởng của chất lượng và số lượng nấm men sử dụng..............................25
2.4 Qui trình sản xuất rượu vang chuối........................................................................26

2.5 Các dạng hư hỏng trong sản xuất rượu vang chuối...............................................27
2.5.1 Lên men lactic ..................................................................................................27
2.5.2 Lên men butyric................................................................................................27
2.5.3 Lên men dại ......................................................................................................27
CHƯƠNG III: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM......................28
3.1 Phương tiện ............................................................................................................28
3.1.1 Địa điểm nghiên cứu ........................................................................................28
3.1.2 Thời gian thực hiện...........................................................................................28
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
iii
3.1.3 Thiết bị và dụng cụ...........................................................................................28
3.2 Phương pháp thí nghiệm ........................................................................................29
3.2.1 Phân tích thành phần nguyên liệu.....................................................................29
3.2.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát động học vô hoạt enzyme glucoamylase...................30
3.2.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của việc bổ sung chế phẩm enzyme
amylase và pectinase đến hiệu suất thu hồi và chất lượng (độ trong, độ rượu, tạp
chất,…) rượu thành phẩm..........................................................................................31
CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..............................................................34
4.1 Phân tích thành phần nguyên liệu ..........................................................................34
4.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát động học vô hoạt enzyme glucoamylase.........................34
4.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của việc bổ sung chế phẩm enzyme
glucoamylase và polygalacturonase đến hiệu suất thu hồi và chất lượng (độ trong, độ
rượu, tạp chất,…) rượu thành phẩm.............................................................................36
CHƯƠNG V KẾT LUẬN - ĐỀ NGHỊ ....................................................................... 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................48
PHỤ LỤC

DANH SÁCH HÌNH
Trang
Hình 1: Cơ chế tác dụng của enzyme α-amylase lên tinh bột......................................10
Hình 2: Cơ chế tác dụng của enzyme amylase.............................................................12
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
iv
Hình 3: Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến tốc độ phản ứng....................................13
Hình 4: Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến tốc độ phản ứng.....................................14
Hình 5: Hình vẽ minh hoạ động học phản ứng vô hoạt enzyme bậc 1 ở các nhiệt độ
khác nhau......................................................................................................................17
Hình 6: Hình vẽ minh hoạ ảnh hưởng của nhiệt độ đến hằng số tốc độ ......................17
Hình 7: Cơ chế tác dụng của các enyme pectinase lên pectin .....................................18
Hình 8: Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến tốc độ phản ứng.....................................20
Hình 9: Máy đo pH ......................................................................................................28
Hình 10: Máy đo màu quang phổ hấp thụ....................................................................26
Hình 11: Bếp điện và thiết bi chưng cất ..................... Error! Bookmark not defined.
Hình 12: Cồn kế, nhiệt kế.............................................................................................26
Hình 13: Bể điều nhiệt .................................................................................................28

Hình 14: Cân điện tử ....................................................Error! Bookmark not defined.
Hình 15: Nấm men .......................................................................................................29
Hình 16: Bố trí thí nghiệm động học vô hoạt enzyme glucoamylase ..........................31
Hình 17: Động học vô hoạt nhiệt của chế phẩm glucoamylase thương mại................ 35
Hình 19: Sản phẩm rượu vang chuối xiêm. Mẫu (ĐC, A, AP
1
,AP
2
, AP3) theo thứ tự
từ trái sang phải ............................................................................................................37
Hình 20: Hàm lượng rượu sinh ra theo thời gian........................................................38
Hình 21: Kết quả khảo sát độ hấp thụ của rượu thành phẩm.......................................40
Hình 22: Mẫu phân tích hàm lượng methanol .............................................................40
Hình 23: Kết quả phân tích hàm lượng methanol trong sản phẩm (bước sóng 575nm)41
Hình 24: Kết quả phân tích hàm lượng andehyde trong sản phẩm..............................42
Hình 25: Kết quả phân tích hàm lượng đường tổng trong sản phẩm...........................43
Hình 26: Kết quả phân tích hàm lượng acid toàn phần trong sản phẩm......................43




DANH SÁCH BẢNG
Trang
Bảng 1: Thành phần dinh dưỡng của chuối (giá trị trung bình trong 100g ăn được) ....3
Bảng 2: Sự chuyển hoá tinh bột thành đường trong quá trình chín ...............................5
Bảng 3: Hàm lượng glucid của chuối xanh và chuối chín .............................................5
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
v
Bảng 4: Sự biến đổi của chất pectin trong quá trình chín ..............................................6

Bảng 5: Sự biến đổi của acid trong quá trình chín.........................................................6
Bảng 6: Sự thay đổi của hàm ẩm chuối trong quá trình chín.........................................7
Bảng 7: Hàm lượng muối cho phép trong sản xuất rượu.............................................22
Bảng 8: Kết quả phân tích thành phần nguyên liệu .....................................................34
Bảng 9: Hoạt tính còn lại của chế phẩm enzyme glucoamylase thương mại sau quá
trình xử lý ở các nhiệt độ 68
o
C; nhiệt độ 71
o
C; nhiệt độ 74
o
C và nhiệt độ 77
o
C ........35
Bảng 10: Thông số động học vô hoạt enzyme glucoamylase......................................36
Bảng 11: Hàm lượng rượu sinh ra theo thời gian trong quá trình lên men chính........38
Bảng 12: Kết quả phân tích độ hấp thụ ánh sáng của mẫu rượu thành phẩm đo ở
bước sóng λ = 294 nm..................................................................................................39
Bảng 13: Kết quả phân tích hàm lượng methanol........................................................40
Bảng 14: Kết quả phân tích hàm lượng andehyde ......................................................41
Bảng 15: Kết quả phân tích hàm lượng đường ...........................................................42
Bảng 16: Kết quả phân tích hàm lượng acid toàn phần của sản phẩm .......................43
Bảng 17: Kết quả đánh giá cảm quan màu sắc và độ trong của sản phẩm ..................44

TÓM LƯỢC
Tên đề tài thực hiện nghiên cứu “Sử dụng chế phẩm sinh học cải tiến chất lượng
rượu vang chuối xiêm” . Tiến hành nghiên cứu thu được với hai thí nghiệm:
- Thí nghiệm 1: Khảo sát động học vô hoạt enzyme glucoamylase
Khảo sát nhiệt độ làm bất hoạt enzyme glucoamylase: 68
o
C, 71
o
C,74
o
C, 77
o
C, ứng
với điều kiện pH 4,5. Thí nghiệm được tiến hành với 2 lần lặp lại.
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
vi
- Thí nghiệm 2 Khảo sát ảnh hưởng của việc bổ sung chế phẩm enzyme
glucoamylase và polygalacturonase đến hiệu suất thu hồi và chất lượng (độ trong,
độ rượu, tạp chất,…) rượu thành phẩm. Thí nghiệm được tiến hành với 2 lần lặp lại
Thí nghiệm được tiến hành với 5 mẫu
DC là mẫu không có bổ sung enzyme
A là mẫu chỉ có bổ sung enzyme glucoamylase với tỉ lệ 0,2%
AP
1
là mẫu bổ sung enzyme glucoamylase với tỉ lệ 0,2% và enzyme

polygalacturonase với tỉ lệ 0,01%
AP
2
là mẫu bổ sung enzyme glucoamylase với tỉ lệ 0,2% và enzyme
polygalacturonase với tỉ lệ 0,02%
AP
3
là mẫu bổ sung enzyme enzyme glucoamylase với tỉ lệ 0,2% và enzyme
polygalacturonase với tỉ lệ 0,03%
Kết quả:
- Thí nghiệm 1: Sự vô hoạt đẳng nhiệt enzyme glucoamylase có nguồn gốc từ
Aspergilus niger được mô tả bằng phương trình động học phản ứng bậc 1.Kết quả
cho thấy khi nhiệt độ vô hoạt enzyme tăng thì hằng số tốc độ bị vô hoạt enzyme
càng tăng.
- Thí nghiệm 2: Mẫu thí nghiệm đạt tốt nhất là AP
2
với điều kiện (đường hoá
60
o
C, pH 4,5, 1giờ; phối chế Brix 22%, pH 4,0; thanh trùng NaHSO
3
140mg/1lít,
30 phút; cấy chủng nấm men 0,04%; lên men chính 10 ngày).

Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
1
CHƯƠNG I
ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 GIỚI THIỆU
Nước ta có khí hậu nhiệt đới nên nguồn trái cây phong phú quanh năm với nhiều
loại trái cây đặc sản như: cam, bưới, chuối, xoài,…Đó là điều kiện thuận lợi để sản
xuất nhiều loại sản phẩm như: mứt đông, nước ép, rượu vang, sữa, bánh kẹo, các
sản phẩm sấy khô,…
Ngày nay, các sản phẩm rượu vang từ trái cây cũng ngày càng phong phú về số
lượng lẫn chất lượng: rượu vang dâu, rượu vang nho, rượu vang dứa, rượu vang
sơri,…
Rượu vang được chế biến từ các loại trái cây do lên men tự nhiên không qua chưng
cất. Trong sản xuất rượu vang có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng rượu
nhưng hiệu suất thu hồi và độ trong là 2 yếu tố quang trọng, vấn đề được đặt ra là
phải có biện pháp làm tăng hiệu suất thu hồi và cải thiện độ trong của rượu vang.
Do đó nhu cầu củ việc sử dụng chế phẩm sinh học để cải tiến chất lượng rượu vang
chuói xiêm là cần thiết.
Nhằm đa dạng hoá sản phẩm cũng như nâng cao giá trị kinh tế của nguyên liệu
chuối, là nguồn nguyên liệu của đồng bằng sông Cửu Long với sản lượng lớn và
dồi dào quanh năm, đây là điều kiện thuận lợi để sản xuất rượu chuối trên qui mô
lớn. Bên cạnh đó, do nhu cầu thưởng thức của con người ngày càng tăng nên việc
chế biến các sản phẩm rượu trái cây ngày càng đa dạng về số lượng lẫn chất lượng.
Nguồn nguyên liệu chuối chứa nhiều chất dinh dưỡng và nhất là đường glucid
(20,5%), protid (1,2%), lipid (0,3%), nước (75%),…rất thuận lợi cho việc sản xuất
rượu vang, góp phần nâng cao giá trị kinh tế của chuối, cải thiện thu nhập cho
nông dân và góp phần đa dạng hoá sản phẩm.
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Sử dụng chế phẩm enzyme sinh học là enzyme amylase và enzyme pectinase để
cải tiến chất lượng rượu vang chuối xiêm.
Nội dung nghiên cứu bao gồm
- Phân tích thành phần nguyên liệu
- Khảo sát động học vô hoạt enzyme glucoamylase
- Khảo sát ảnh hưởng của việc bổ sung chế phẩm enzyme glucoamylase và
polygalacturonase đến hiệu suất thu hồi và chất lượng (độ trong, độ rượu, tạp
chất,…) rượu thành phẩm



Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
2
CHƯƠNG II
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 NGUYÊN LIỆU DÙNG TRONG SẢN XUẤT RƯỢU VANG CHUỐI
XIÊM
2.1.1 Chuối xiêm
Đại cương về nguyên liệu chuối
Nguồn gốc
Chuối bắt nguồn từ Đông Nam Á. Các giống chuối khác được bắt nguồn từ những
vùng khác nhau nằm giữa Ấn Độ và Malaysia. Di tích lịch sử của cây chuối sớm
nhất từ Ấn Độ (600÷500 năm trước công nguyên) nhưng vụ mùa xuất hiện ở đất
nước này hàng ngàn năm trước đó. Cây chuối được đưa vào Nam Phi theo đường
Madagascar khoảng 500 năm sau công nguyên, và lan tràn qua trung tâm nhiệt đới
của lục địa Châu Âu về phía tây bờ biển, chúng đến Địa Trung Hải khoảng năm
650 sau công nguyên và đưa vào Thái Bình Dương bởi những du khách Polynesia,
khoảng năm 1000 năm sau công nguyên sự du nhập đầu tiên đến New York được
bắt đầu ở đảo Canary, nơi mà trái cây được đưa vào bởi du khách Bồ Đào Nha từ

Tây Châu Phi.
Ngày nay chuối được trồng khắp vùng nhiệt đới của hai bán cầu. Vùng chuối tập
trung nhiều nhất thế giới là Trung và Nam Bắc Mỹ (65%) và sau đó là Đông Nam
Á (24%).
Các giống chuối
Cây chuối thuộc họ Musa, thuộc bộ Scitamilases, họ Muoidae trong lớp đơn tử
diệp loài Musa sống hoang dại trong một vùng liên nhiệt đới rộng lớn như Ấn Độ,
Nêpan, Miến Điện, bán đảo Đông Dương, Malacca, Indonesia, Niu_Ghine và vài
quần đảo phía đông Thái Bình Dương.
Ở Việt Nam có nhiều loại chuối, trong đó có ba loại chính là: chuối tiêu (chuối
già), chuối giống (chuối tây, chuối sứ, chuối xiêm) và chuối bom. Ngoài ra còn có
chuối ngự, chuối cao, chuối lá, chuối hạt…
Thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng
Thành phần hoá học của chuối chứa 70 ÷ 80% nước, 20 ÷ 30% chất khô, chủ yếu
là glucide. Hàm lượng protein của chuối thấp (1 ÷ 1,8%), gồm 17 acid amin mà
chủ yếu là histidin. Hàm lượng chất béo không đáng kể. Acid trong chuối (trung
bình 0.2%) chủ yếu là acid malic và acid oxalic. Ngoài ra, chuối còn chứa các
vitamin, carotene, B
1
, B
2
, B
6
, C, acid pantotenic, inositol, acid folic, muối khoáng,
pectin, hợp chất polyphenol.
Nước: hiện diện trong nguyên liệu dưới dạng nước tự do và nước liên kết.
Glucid: tồn tại chủ yếu ở dạng tinh bột khi chuối còn xanh. Chuối càng chín tinh
bột chuyển dần sang đường.
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng

3
Acid hữu cơ: acid hữu cơ có chủ yếu trong chuối là acid malic và acid oxalic (chỉ
xuất hiện trong chuối chín).
Tanin: là thành phần chưa rõ nhưng thường chứa nhóm phenol (diphenol,
pyrocatechol, resorcinol, hydroquinone, triphenol, pyrogollol, phyloroglucinol)
thường ở dạng phức hợp với các chất nhầy.
Phytin: ở dạng muối của Ca, Mg với acid phylic (inositol, acid hexaphotphoric).
Protein: ngoài albumin, globulin còn có glutein, protease, prolamin.
Lipid: không đáng kể thành phần chưa biết rõ có thể chứa sirotirol.
Tro: gồm Si, S, Ca, Mg, Fe, P, Cl, K, Na, Al, Zn, Cu ở dạng hợp chất oxyt.
Cấu tử bay hơi: mùi hương chuối tạo nên cho quá trình chín có thể do một vài loại
rượu và ester tạo nên như: ester của acid acetic, acid butyric. Ngoài ra còn có một
lượng đáng kể aldehyde, rượu ethyl và methyl.
Sắc tố: gồm chlorophyl và carotene, ngoài ra còn có flavone, anthocianine trong
lớp nhựa vỏ.
Enzyme: trong chuối có nhiều enzyme polyphenoloxydase, perosidase là yếu tố
gây sẫm màu sản phẩm chuối.
Chuối cung cấp nhiều năng lượng, chất bột đường, nhiều vitamin… dễ tiêu hoá.
Bảng 1: Thành phần dinh dưỡng của chuối (giá trị trung bình trong 100g ăn
được)

Thành phần gam
(g)
Glucid 20,5
Protid 1,2
Lipid 0,3
Nước 75
Thành phần khác 2,0

Tro mg
K 385,000
P 22,000
Ca 8,000
Mg 30,000
Na 1,000
Fe 0,400
Cu 0,110
Zn 0,190
Mn 0,300
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
4



Vitamin mg
Vitamin C (Acid ascorbic) 12,00
Pro vitamin A (caroten) 0,150
Vitamin B1 (thiamin) 0,040
Vitamin B2 (riboflavin) 0,040
Vitamin B3 hoặc PP (niconamid) 0,610
Vitamin B5 (acid phantothenic) 0,280
Vitamin B6 (pyridoxin) 0,500
Vitamin H (biotin) 0,003
Vitamin B9 (acidfolic) 0,023
Vitamine E (tocopherol) 0,290

(Nguyễn Xuân Hân và Dương Thị Vân Đoan, 1978)
Hoá sinh sự chín của chuối
Đại cương về sự chín
Quả là những sản phẩm thiết yếu đối với dinh dưỡng của con người, bởi lẽ chúng
là nguồn cung cấp chính các vitamin, muối khoáng, acid hữu cơ, polyphenol, các
chất thơm và glucid dễ tiêu hoá. Một trong những yêu cầu quan trọng bậc nhất đối
với các phương pháp chế biến và cất giữ quả là làm thế nào để bảo tồn được một
cách tối đa các chất dinh dưỡng, vitamin, hương vị và màu sắc tự nhiên của quả.
Muốn làm được điều đó phải biết rõ thành phần hoá học của quả và hiểu sâu sắc
các quá trình sinh hoá xảy ra trong mô của chuối khi chín, cũng như khi chế biến
và bảo quản.
Trong quá trình phát triển của mình, tế bào trãi qua một loạt các giai đoạn nối tiếp
nhau: phân chia, sinh trưởng, chín già và phân huỷ rồi chết.
Khi còn ở trên cây, các chất dinh dưỡng được tích tụ dần dần làm cho quả trở nên
“già dần”. Quả đã “già” hàm lượng các chất dinh dưỡng trong chúng được tích tụ
khá cao. Tiếp sau đó nhiều biến đổi hoá học khác nhau tiếp tục xảy ra dưới sự điều
hoà của các chất kích thích tố và hệ enzyme làm cho quả có thành phần hoá học,
hình dạng, kích thước, màu sắc đặc trưng, hương vị thơm ngon điển hình cho từng
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
5
loại quả. Đó là hiện tượng chín. Đối với chuối, quả chín sau khi ngắt lìa khỏi cây
mẹ gọi là quả rấm chín.
Trong thời gian chín, thịt quả (như mô) tích luỹ một lượng lớn các chất dinh dưỡng
hoà tan (chủ yếu là đường hoặc acid hữu cơ) từ lá chuyển đến hoặc do các chất
hữu cơ phức tạp phân giả tạo thành làm độ chắc của quả giảm, quả trở nên mềm.
Màu sắc của vỏ quả và thịt quả thay đổi. Khi trong quả kết tụ các chất dinh dưỡng
cao nhất, màu sắc của quả đẹp nhất, hương vị của quả thơm ngon nhất được gọi là
quả chín tới.
Tiếp sau đó là thời kỳ già cõi và phân huỷ tế bào của mô. Lúc này quá trình phân

huỷ nội tế bào tăng lên rất mạnh vì hạt bắt đầu phát triển nhờ làm cho màu sắc của
quả trở nên xấu đi, quả không còn độ chắc nhất định còn gọi là sự chín quá hay
chín nẫu.
Biến đổi thành phần hoá học cơ bản của quả khi chín
Biến đổi Glucid
Đường và tinh bột
Sự thay đổi chủ yếu trong thịt quả trong quá trình chín là sự biến đổi tinh bột thành
đường. Hàm lượng tinh bột giảm còn hàm lượng chung của đường tăng lên do sự
thuỷ phân tinh bột thành đường dưới tác dụng của enzyme.
Bảng 2: Sự chuyển hoá tinh bột thành đường trong quá trình chín
Số ngày trong nhà rấm
chín
0 3 5 7 9 11
Glucid tổng số (%) 21,51 20,49 10,87 19,78 18,60 19,12
Tinh bột (%) 20,65 12,85 6,00 2,93 1,73 7,21
Đường khử (%) 0,24 2,81 7,24 10,73 12,98 15,31
Đường không khử oxy
(%)
0,62 4,85 6,25 6,12 3,89 2,60
(Nguyễn Xuân Hân và Dương Thị Vân Đoan, 1978)
Trong chuối chín tới, saccharose, fructose, glucose chiếm tỉ lệ gần như nhau, cả ba
loại đường này đều tăng khi chuối chín quá, nghĩa là sau một thời gian hô hấp đột
phát, hàm lượng đường chung đặt biệt là saccharose giảm nhanh vì tiêu thụ nhanh
trong quá trình hô hấp.
Bảng 3: Hàm lượng glucid của chuối xanh và chuối chín
Đường(%) Độ già Tinh bột
Saccarose Glucose Fructose Tổng
Chuối xanh 20,6 0,32 0,12 1,0 1,44
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng

6
Chuối chín 1,21 2,6 2,4 12,9 17,9
(Nguyễn Xuân Hân và Dương Thị Vân Đoan, 1978)
Biến đổi của chất pectin và các enzyme chuyển hoá pectin
Ở quả xanh, protopectin (pectin không hoà tan) phân tán trong thành tế bào làm
cho quả có độ rắn chắc nhất định. Trong quá trình chín, dưới tác dụng của enzyme
protopectinase và acid hưu cơ, 1 phần lớn protopectin chuyển thành pectin hoà tan
phân tán vào dịch bào do đó quả mềm.
Bảng 4: Sự biến đổi của chất pectin trong quá trình chín
Số ngày trong
ngày rấm chín
0 3 5 7 9 11
Pectin (%)
Protopectin (%)
-
0,53
0,27
0,56
0,36
0,31
0,34
0,34
0,37
0,21
0,4
0,22
(Nguyễn Xuân Hân và Dương Thị Vân Đoan, 1978)
Các chất xơ
Chất xơ trong chuối có xenlulose, hemixenlulose, lignin, chỉ có 0,84% chất xơ
trong thịt quả.

Trong chuối chín, các chất trên giảm, đặc biệt là hàm lượng hemixenlulose giảm rõ
rệt (8% xuống 1%).
Biến đổi acid hữu cơ
Khi quả chín, acid hữu cơ biến đổi cả về chất lẫn lượng. Ở chuối, thì hàm lượng
acid giảm xuống, sự giảm acid này làm cho hệ số đường, acid của quả tăng lên. Đó
chính là nguyên nhân làm tăng độ ngọt của quả.
pH của chuối thay đổi từ:
5,02 ÷ 5 trong chuối xanh.
4,2 ÷ 4,75 trong chuối chín.
Bảng 5: Sự biến đổi của acid trong quá trình chín
Số ngày trong nhà rấm chín
Độ chua
(số ml NaOH để trung hoà 100g thịt quả)
0
3
5
7
9
2,96
3,56
4,95
4,46
4,08
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
7
11 3,66
(Nguyễn Xuân Hân và Dương Thị Vân Đoan, 1978)
Biến đổi Vitamin
Acid ascorbic (vitamin C) được đặc biệt chú ý, là vitamin chủ yếu trong chuối.

Acid ascorbic trong chuối tăng lên trong quá trình chín nhưng giảm khi chuối quá
chín. Ở chuối xanh, acid ascorbic chiếm khoảng 5 mg/100g.
Biến đổi các sắc tố
Ở đa số quả, dấu hiệu chín đầu tiên là sự biến đổi về màu sắc do lượng chlorophyll
giảm xuống và lượng carotenoid cũng như antoxyan và các flavonoide tăng lên.
Biến đổi hợp chất phenol
Polyphenol chủ yếu là chất tanin thường tạo vị chát, sự biến đổi của tanin tự do có
ý nghĩa rất lớn trong việc tạo thành vị ngon của quả. Trong thịt quả, lượng tanin
giảm từ 7,36% xuống 1,7% ở quá trình chín.
Biến đổi hàm ẩm
Hàm ẩm của thịt quả tăng khi trái chín. Lượng nước thu được là sản phẩm của quá
trình carbohydrate tiêu huỷ cho hô hấp.
Bảng 6: Sự thay đổi của hàm ẩm chuối trong quá trình chín
Số ngày trong nhà rấm chín 0 3 5 7 9 11
Hàm ẩm (%) 74,4 75,6 75,4 75,9 76,4 77,4
(Nguyễn Xuân Hân và Dương Thị Vân Đoan, 1978)
Tỉ lệ thịt quả / vỏ
Trong suốt quá trình chín của trái, thịt quả gia tăng do có sự gia tăng nước. Lượng
nước này có được từ vỏ và từ thân cây. Do đó, vỏ mất trọng lượng và điều này
chính là nguyên nhân của sự thay đổi tỷ lệ thịt/vỏ.
Biến đổi một số chất khác
Trên đây là một loạt các biến đổi quan trọng của một số hợp chất thành phần của
quả. Trong quả còn có một số hợp chất thành phần khác như: lipid, protein,
khoáng…
2.1.2 Nấm men
Giới thiệu chung về nấm men
Cấu tạo nấm men
Tế bào nấm men có cấu tạo hình thái và kích thước rất khác nhau. Tuỳ loại tuỳ
giống chúng có thể hình cầu hình bầu dục, hình trứng hình, quả chanh, hình ống.
Tuỳ theo loại giống, điều kiện sinh trưởng kích thước tế bào nấm men rất nhiều.

Chúng có thể thay đổi trong khoảng 1,5 ÷ 5,3 µm hay có khi dài hơn, các loại nấm
men dùng trong sản xuất rượu bia có kích thước khoảng 4 ÷ 7 µm.
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
8
Sinh dưỡng của tế bào nấm men
Nấm men tiếp nhận thức ăn bằng con đường hấp thụ chọn lọc trên bề mặt của tế
bào và sau đó khếch tán vào bên trong. Màng và lớp bao bọc nguyên sinh chất của
tế bào trong trường hợp này đóng vai trò là màng bán thấm ngăn cách, điều khiển
các chất dinh dưỡng vào tế bào và thải ra môi trường xung quanh những sản phẩm
của hoạt động sống. Để cho tế bào dễ hấp thụ, các chất dinh dưỡng phải là những
chất có nguyên tử lượng thấp và hoà tan trong nước, một phần các chất dinh dưỡng
chuyển hoá các hợp chất cao phân tử (protid, glucid, lipid…) trong tế bào và xây
dựng thành tế bào mới. Chúng ta muốn biết nấm men cần những chất dinh dưỡng
(thức ăn gì) phải xem xét thành phần hoá học của tế bào nấm men.
Nấm men sinh sản trong môi trường nước đường, lóc tách men, rửa, ép bỏ nước sẽ
được men bánh hay gọi là men ép.
Nước trong nấm men gồm hai dạng: dạng tự do bám ở ngoài màng tế bào khoảng
28% và nước dạng kết hợp khoảng 47%. Thành phần các chất không phụ thuộc
vào giống nấm men.
Nấm men cũng giống như các cơ thể thực vật khác cần oxy, cacbon, nitơ,
phosphat, kali, magiê,…
Nấm men trong sản xuất rượu vang
Saccharomyces vini
Nấm này phổ biến trong lên men nước quả, chiếm 80% trong tổng số có trong
nước quả lên men. Khả năng kết lắng của nó phụ thuộc vào từng chủng: các tế bài
dạng bụi hoặc dạng bông.
Đa số các tế bào loài này hình ovan, có kích thước từ (3 ÷ 8) x (5 ÷ 12) µm. Sinh
sản theo lối nảy chồi và tạo bào tử. Saccharomyces vini sinh ra enzyme invectaza
có khả năng khử đường saccarose thành fructose và glucose. Vì vậy trong lên men

ta có thể bổ sung loại đường này vào dung dịch quả và hàm lượng rượu đựoc bình
thường. Chủng này lên men chỉ đạt được 8 ÷ 10% hàm lượng rượu theo thể tích.
Saccharomyces uvacum
Men này được tách ra từ nước quả nho, rượu và nước quả phúc bồn tử lên men tự
nhiên, về hình thái nó không khác với các loài khác. Khả năng sinh bào tử khá
mạnh trong môi trường thạch-malt. Các chủng của loài này có thể lên men 12 ÷
13˚ cồn trong dịch nước nho.
Saccharomyces chevalieri
Men này được tách ra từ nước nho lên men tự nhiên, từ rượu vang non được gây
men từ nước dừa. Saccharomyces chevalieri thuần chủng lên men nước nho có thể
tạo 16˚ cồn. Nó thường lẫn với Saccharomyces vini.
Saccharomyces ovifromis
Được tách ra từ nước nho tự lên men, những loài nấm men này ít hơn so với
Saccharomyces vini. Giống thuần chủng phát triển tốt trong nước nho và các loại
nước quả khác, có khả năng chịu được đường cồn cao; lên men kiệt đường và có
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
9
thể tạo thành tới 18˚ cồn. Các yếu tố sinh trưởng của loài này giống như
Saccharomyces vini và có khả năng chịu được cồn cao
2.1.3 Enzyme
Khái niệm về enzyme
Sự sống đó là quá trình trao đổi chất liên tục. Để thực hiện sự trao đổi chất trong
cơ thể diễn ra một cách liên tục, nhịp nhàng, hàng ngàn hàng vạn những quá trình
hóa học phức tạp có liên quan chặt chẽ với nhau và điều chỉnh lẫn nhau. Những
quá trình đó hầu như tất cả đều có sự tham gia của chất xúc tác sinh học có đặc
tính cao và có hiệu lực xúc tác lớn.
Chất xúc tác sinh học có hầu hết trong các loại tế bào của cơ thể sống. Nhờ chất
xúc tác sinh học mà các quá trình hóa học trong cơ thể xảy ra rất nhạy với vận tốc
rất nhanh trong những điều kiện sinh lý bình thường của môi trường cơ thể sống.

Sự xuất hiện thuật ngữ “Enzyme” có liên hệ từ bước đầu của quá trình lên men. Sự
nghiên cứu mở ra sản xuất lên men đặc biệt là sự lên men trong công nghệ thực
phẩm và nông nghiệp
Enzyme amylase
Giới thiệu
Enzyme amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác sự phân giải các liên kết
glucoside nội phân tử trong các polysaccharide với sự tham gia của nước. Amylase
thủy phân tinh bột, glycogen và các dextrin thành glucose, maltose và dextrin
mạch ngắn.
Enzyme amylase cũng như các enzyme khác đều có bản chất là protein được vi
sinh vật tổng hợp nên và tham gia các phản ứng sinh học.
Phân loại và cơ chế tác dụng
Các enzyme amylase từ các nguồn sẽ khác nhau về tính chất, cơ chế tác dụng cũng
như sản phẩm cuối cùng của sự thủy phân
α-amylase
Đặc tính
Là một metaloenzyme, trong phân tử có ít nhất một phân tử Ca
2+
có tác dụng làm
bền cấu trúc bậc hai và bậc ba của phân tử enzyme. Enzyme α-amylase là những
protid đơn giản, có chứa nhóm amin tự do. Enzyme α-amylase khá giàu tyrosine,
tryptophan nhưng ít methionin.
Enzyme α-amylase được hoạt hóa bởi ion đơn hóa trị nếu chúng có nguồn gốc
động vật và vi sinh vật. Nếu có nguồn gốc thực vật thì được hoạt hóa bởi ion hóa
trị II. Hoạt hóa bởi Enzyme hóa trị I như sau:Cl
-
> Br
-
> I
-

. Chúng bị kiềm hảm bởi
ion kim loại nặng như: Cu
2+
, Hg
2+
,…
Enzyme α-amylase kém bền trong môi trường acid nhưng khá bền nhiệt. (bền nhất
trong hệ α-amylase)
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
10
Điều kiện hoạt động của α-amylase từ các nguồn khác nhau thường không giống
nhau: pH tối thích cho hoạt động của α-amylase từ nấm sợi là 4,5 ÷ 4,8 (có thể
hoạt động tốt trong vùng pH từ 4,7 ÷ 5,4) và của vi khuẩn là 5,8 ÷ 6,0 (hoạt động
tốt trong vùng pH 5,8 ÷ 7,0). Nhiệt độ tối thích cho hoạt động xúc tác của α-
amylase ở nấm sợi là 50
0
C. Amylase của thóc mầm và của malt bền nhiệt hơn và
hoạt động tối thích ở 58 ÷ 60
0
C.
Cơ chế tác dụng lên mạch amylose và amylosepectin
α-amylase chỉ có khả năng phân cắt liên kết α-1,4-glucoside ở bất kỳ vị trí nào trên
mạch tinh bột đã được hồ hóa. Do đó được gọi là enzyme nội phân (endoenzyme).
Dưới tác dụng của enzyme α-amylase, amylose bị phân giải khá nhanh tạo thành
oligosaccharide gồm 6 ÷ 7 gốc glucose, sau này các mạch này bị phân cắt dần và
bị phân giải chậm đến maltose tetrose, maltose triose, maltose. Sau thời gian thủy
phân amylase sản phẩm bao gồm: 87% maltose, 13% glucose.
Dưới tác dụng của enzyme α-amylase, amylosepectin bị phân giải khá nhanh
nhưng vì α-amylase không cắt được liên kết α-1,6-glucoside nên dù có kéo dài thời

gian thủy phân nhưng sau cùng sản phẩm có khoảng: 72% maltose, 19% glucose,
dextrin phân tử thấp và izomaltose là 8%.

Hình 1: Cơ chế tác dụng của enzyme α-amylase lên tinh bột
β-amylase
Đặc tính
β-amylase là một loại albumin. Tâm xúc tác của nó chứa gốc –SH, -COOH cùng
với vòng imidazol của các gốc histidin. β-amylase chỉ phổ biến trong thực vật, đặc
biệt có nhiều trong các hạt nẩy mầm. Trong vi khuẩn không có β-amylase. Sự tồn
tại của β-amylase trong mold cho đến nay vẫn chưa được xác định.
β-amylase rất bền khi không có ion Ca
2+
, bị kìm hãm bởi ion kim loại nặng như:
Cu
2+
, Hg
2+
, ure, iodo, acetanid, iod, ozon.
pH tối thích trong dung dịch bột thuần khiết là 4 ÷ 6, trong dung dịch nấu là 5 ÷
5,6; nhiệt độ tối thích trong tinh bột thuần khiết là 40 ÷ 50˚C, trong dung dịch nấu
là 60 ÷ 65˚C; β-amylase bị vô hoạt ở 70˚C
Cơ chế tác dụng lên mạch tinh bột
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
11
β-amylase xúc tác sự thủy phân các liên kết α-1,4-glucoside trong tinh bột,
glycogen, polysaccharide đồng loại. Phân cắt tuần tự từng gốc maltose một ở đầu
không khử. Maltose có cấu hình β được tạo thành. β-amylase được gọi là enzyme
ngoại phân (exo-enzyme).
β-amylase phân giải 100% amylose thành maltose. Phân giải 54 ÷ 58%

amylosepectin thành maltose. Do mỗi nhánh của amylosepectin có từ 20 ÷ 25 phân
tử glucose nên sau khi thủy phân tạo 10 ÷ 12 phân tử maltose. Khi tới liên kết α-
1,4-glucoside gắn với liên kết α-1,6-glucoside, β-amylase sẽ ngưng tác dụng, phần
saccharide còn lại là dextrin phân tử lớn. Có chứa rất nhiều liên kết α-1,6-
glucoside gọi là dextrin có màu tím đỏ với Iod.

γ-amylase
Đặc tính
So với α-amylase và β-amylase, γ-amylase bền với acid hơn nhưng lại kém bền
dưới tác dụng của rượu etylic, acetone không được bảo vệ bằng Ca
2+
. γ-amylase
không bền với ion kim loại nặng: Cu
2+
, Hg
2+
… có trong nấm mốc và một loài vi
khuẩn.
Vận tốc thủy phân các cơ chất khác nhau bằng γ-amylase tinh thể cho thấy rằng
các polysaccharide phân tử lớn hơn thì bị thủy phân nhanh hơn các chất phân tử
thấp. Đa số γ-amylase đã biết đều thuộc loại enzyme “acid”. Hoạt động tốt ở
50˚C, hoạt lực tối đa trong vùng pH = 3,5 ÷ 5,5. So với α-amylase, γ-amylase bền
với acid hơn nhưng lại kém bền dưới tác dụng của rượu etylic, acetone
Cơ chế tác dụng lên mạch amylose và amylosepectin
Enzyme γ-amylase có khả năng xúc tác thủy phân cả liên kết α-1,4 và liên kết α-
1,6-glucoside trong tinh bột, glycogen, polysaccharide, cả maltose và các
oligosaccharide kiểu maltose. Là enzyme ngoại phân exo-enzyme, nó thủy phân
polysaccharide từ đầu không khử tuần tự từng gốc glucose một. Không thủy phân
được các dextrin vòng.
Khi thủy phân tinh bột, ngoài glucose còn có thể tạo thành oligosaccharide. Ngoài

ra γ-amylase còn có khả năng cắt cả liên kết α-1,2 và liên kết α-1,3-glucoside nữa.
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
12
K
3
K
1

Hình 2: Cơ chế tác dụng của enzyme amylase
Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme amylase
Ảnh hưởng của nồng độ enzyme và cơ chất
Ảnh hưởng của nồng độ enzyme
Khi cơ chất đầy đủ thì vận tốc của phản ứng enzyme tỉ lệ thuận với nồng độ
enzyme








= EkV *
(1)
Trong đó: v: vận tốc của phản ứng
k: hằng số vận tốc
[E]: nồng độ của enzyme
Hình 4: Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến tốc độ phản ứng
Nồng độ của enzyme càng lớn bao nhiêu thì lượng cơ chất bị biến đổi càng nhiều

bấy nhiêu. Tuy nhiên có trường hợp khi nồng độ enzyme quá lớn thì vận tốc phản
ứng chậm.
Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất
Enzyme tham gia quá trình xúc tác tạo phức hợp enzyme – cơ chất (ES). Trường
hợp đơn giản nhất, phản ứng chỉ có một cơ chất (S), enzyme (E) xúc tác cho sự
chuyển hóa cơ chất tạo thành một sản phẩm (P), phản ứng xảy ra như sau:



Trong đó:
K
1
: hằng số vận tốc phản ứng tạo ES
K
2
: hằng số vận tốc phân ly ES và cơ chất ban đầu
K
3
: hằng số vận tốc phân ly phức hợp ES tạo sản phẩm P
Mối quan hệ giữa vận tốc phản ứng do enzyme xúc tác và nồng độ cơ chất được
biểu diễn theo phương trình Michaelis – Menten như sau:
[ ]
[ ]
SK
SV
v
m
+
=
max

(2)
Trong đó: v : vận tốc phản ứng
K
m
: hằng số Michaelis – Menten
E + S
ES
E + P
K
2
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
13
V
max
: vận tốc phản ứng cực đại
[S] : nồng độ cơ chất
Trong đó v là hàm số của [S], đồ thị có dạng nhánh hyperbol vuông góc:

Hình 3: Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến tốc độ phản ứng
K
m
gọi là hằng số Michaelis – Menten và đặc trưng cho mỗi enzyme – K
m
đặc
trưng cho ái lực của enzyme với cơ chất. K
m
có trị số càng nhỏ thì ái lực của
enzyme đối với cơ chất càng lớn, nghĩa là vận tốc enzyme càng lớn.Qua đồ thị
chung của đường biểu diễn cho thấy khi tăng nồng độ cơ chất, vận tốc phản ứng

tăng. Khi tăng nồng độ cơ chất đến một giá trị nào đó, vận tốc phản ứng đạt giá trị
cực đại V
max
, sau đó vận tốc phản ứng sẽ không tăng nữa nếu ta tiếp tục tăng nồng
độ cơ chất.
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt động của enzyme
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến phản ứng của enzyme. Tốc độ phản ứng
enzyme không phải lúc nào cũng tỉ lệ thuận với nhiệt độ phản ứng. Tốc độ phản
ứng chỉ tăng đến một giới hạn nhiệt độ nhất định. Vượt quá nhiệt độ đó tốc độ
phản ứng enzyme giảm và dẫn đến mức triệt tiêu. Nhiệt độ tương ứng với tốc độ
phản ứng enzyme cao nhất được gọi là tốc độ tối ưu. Phần lớn enzyme hoạt động
mạnh nhất ở nhiệt độ 40÷50
0
C. Nhiệt độ tối ưu của những enzyme khác nhau thì
khác nhau.
Bảng tóm tắt nhiệt độ / pH


Tốc độ phản ứng (%)

Nhiệt độ (
o
C)
Tốc độ phản ứng (%)
pH
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
14
Bảng tóm tắt nhiệt độ (=alpha-
amylase, =beta-glucanase)

Bảng tóm tắt pH (=alpha-
amylase, =beta-glucanase)
Hình 4: Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến tốc độ phản ứng
Ảnh hưởng của pH đến phản ứng enzyme
pH môi trường thường ảnh hưởng đến mức độ ion hóa cơ chất, enzyme và đặc biệt
ảnh hưởng đến độ bền của enzyme. Chính vì thế pH có ảnh hưởng rất mạnh đến
phản ứng của enzyme.
Nhiều enzyme hoạt động rất mạnh ở pH trung tính. Tuy nhiên cũng có nhiều
enzyme hoạt động ở pH acid yếu. Một số khác lại hoạt động mạnh ở pH kiềm và
cả pH acid. pH tối ưu cũng phụ thuộc vào nhiệt độ, khi tăng nhiệt độ phản ứng thì
pH tối ưu sẽ chuyển dịch về phía pH lớn hơn.
Người ta thường sử dụng ảnh hưởng của pH để điều hòa phản ứng trong bảo quản,
chế biến thực phẩm, tuyển chọn giống vi sinh vật.
Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa đến hoạt động của enzyme
Chất hoạt hóa là những chất có tác dụng làm cho enzyme amylase từ trạng thái
không hoạt động hoặc hoạt động yếu trở nên mạnh hơn, chất hoạt hóa có bản chất
giống nhau có thể là:
- Các chất hữu cơ phức tạp (coenzyme, vitamin) làm nhiệm vụ chuyển nhóm
chuyển hydro. Ví dụ: NAP
+
, NADP
+
, acid ascorbic (chuyển hydro), ADP (chuyển
photphat)…
- Những chất có khả năng phá vỡ một số liên kết trong phân tử tiền enzyme kết
quả là bỏ một vài đoạn peptide, phá thế bị bao vây của các nhóm hoạt động trong
trung tâm hoạt động của enzyme làm cho enzyme trở nên hoạt động.
- Các chất có tác dụng phục hồi những nhóm chức hoạt động của trung tâm hoạt
động của enzyme.
Ví dụ: Trung tâm hoạt động của papain có chứa nhóm –SH sẽ chuyển thành –S-S-

làm enzyme mất khả năng hoạt động. Nếu thêm vào môi trường các chất hoạt hóa
có tính khử như cystein, glutation, nhóm –SH sẽ được phục hồi và enzyme sẽ hoạt
động trở lại.
- Các anion, các ion kim loại cũng có thể tham gia tạo thành trung tâm hoạt động
của enzyme làm cầu nối giữa enzyme và cơ chất hoặc ổn định cấu hình cần cho
hoạt động xúc tác của enzyme.
Tuy nhiên, khi sử dụng các hóa chất này phải tùy từng loại mà sử dụng nồng độ
khác nhau vì các chất hoạt hóa chỉ có tác dụng hoạt hóa ở một nồng độ nhất định.
Vượt quá nồng độ này chúng sẽ gây ức chế hoạt động của enzyme.
Ảnh hưởng của chất kìm hãm
Các chất kìm hãm là chất có mặt trong phản ứng enzyme làm yếu hoặc chấm dứt
hoàn toàn tác dụng của enzyme nhưng lại không bị enzyme làm thay đổi tính chất
hóa học, cấu tạo hóa học và tính chất vật lý của chúng.
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
15
Các chất kìm hãm có bản chất hóa học khác nhau có thể là ion kim loại, các phân
tử vô cơ, các chất hữu cơ và protein.
Cơ chế kìm hãm của các chất kìm hãm có thể là thuận nghịch hoặc không thuận
nghịch
Kìm hãm thuận nghịch: phản ứng giữa enzyme và chất kìm hãm sẽ nhanh
chóng đạt được trạng thái cân bằng:



Trong đó:
E: enzyme
I: chất kìm hãm
K
1

, K
2
: hệ số vận tốc của phản ứng thuận nghịch
Kìm hãm không thuận nghịch: K
2
sẽ rất nhỏ và không đáng kể.
Thường phân biệt hai loại kìm hãm thuận nghịch là: kìm hãm cạnh tranh và kìm
hãm không cạnh tranh.
Kìm hãm cạnh tranh: các chất kìm hãm cạnh tranh là những chất có cấu trúc tương
tự như cấu trúc của cơ chất. Chúng có khả năng kết hợp với trung tâm hoạt động
của enzyme. Khi đó chúng sẽ chiếm vị trí của cơ chất trong trung tâm hoạt động.
Cơ chất loại trừ lẫn nhau của chất kìm hãm và trung tâm hoạt động làm giảm số
lượng các enzyme kết hợp với cơ chất. Kết quả làm hoạt động của enzyme sẽ
giảm.
Kìm hãm không cạnh tranh: chất kìm hãm không chiếm trung tâm hoạt động của
enzyme mà là ở một vị trí ngoài trung tâm hoạt động của enzyme. Kết quả chất
kìm hãm này làm thay dổi cấu trúc không gian của phân tử enzyme theo chiều
hướng bất lợi cho hoạt động xúc tác, làm giảm hoạt động của enzyme.
Tất cả các amylase đều bị kìm hãm bởi những ion kim loại nặng như: Cu
2+
, Ag
+
,
Hg
+
...
Ngoài ra acid sunfosalisilic 20%, acid chlohydric làm ngưng hoạt động của
enzyme.
Động học phản ứng vô hoạt enzyme amylase
- Phản ứng bậc 1

Sự vô hoạt enzyme bởi nhiệt độ độ thường tuân theo phương trình động học phản
ứng bậc 1.

kA
dt
dA
−=
(3)
Hay:
kdt
A
dA
−=
(4)
E + I
EI
E + I
K
2
K
1
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
16
Phương trình vi phân (2) được lấy tích phân theo điều kiện đầu và cuối.
Khi t = 0 → A = A
o

t = t → A = A

∫∫
−=
tA
o
kdt
dA
0A
A
(5)
Khi quá trình thực hiện ở nhiệt độ vô hoạt không đổI (k= hằng số, quá trình xử lý
là đẳng nhiệt) thì phương trình (5) được viết:

∫∫
−=
tA
o
dtk
dA
0A
A
(6)
→
kt
Ao
A
−=







ln
(7)
Hay: A=A
o
exp(-kt) (8)
Phương trình (8) là phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa hoạt tính còn lại của
enzyme và thời gian xử lý nhiệt.
Hay:
t
DAo
A 1
log −=






(9)

k
303,2
D =

Trong đó:
A: Hoạt tính của enzyme ở thời điểm t (đơn vị hoạt tính).
A
o:

Hoạt tính của enzyme ban đầu (đơn vị hoạt tính).
t: là thời gian xử lý nhiệt (phút)
k: là hằng số tốc độ phản ứng vô hoạt enzyme bậc 1 (1/phút)
D: thời gian làm giảm hoạt tính của enzyme xuống 10 lần (phút)








ln(A/A
o
)

Th
ờ
i gian (phút)
t
1
t
2
t
3
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
17
Hình 5: Hình vẽ minh hoạ động học phản ứng vô hoạt enzyme bậc 1 ở các
nhiệt độ khác nhau

- Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của hằng số tốc độ
Theo quan điểm động học về ảnh hưởng của nhiệt độ lên hằng số tốc độ vô hoạt
được biễu diễn theo phương trình Arrhenius:
2RT
ln Ea
dT
kd
=
(10)
Hay:
dT
Ea
kd
2RT
ln =
(11)
Lấy tích phân 2 vế phương trình ta được:
2
*
R
ln
0k
T
dTEa
kd
T
T
k
o
∫∫

−=
(12)
→






−=−
TTo
Ea
kok
11
R
lnln
(13)






−+=
TTo
Ea
kok
11
R
lnln

(14)
Trong đó:
k: Hằng số tốc độ vô hoạt enzyme ở nhiệt độ T (1/phút)
k: Hằng số tốc độ vô hoạt enzyme ở nhiệt độ T
o
(1/phút)
R: Hằng số khí lý tưởng (R= 8,314 J/mol.K)
T: Nhiệt độ xử lý (K)
T
o
: Nhiệt độ tham chiếu (K)









Hình 6: Hình vẽ minh hoạ ảnh hưởng của nhiệt độ đến hằng số tốc độ

ln(k)
1/T (1/K)
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
18
Enzyme pectinase
Giới thiệu
Enzyme pectinase là nhóm enzyme thuỷ phân pectin, sản phẩm tạo thành các acid

galacturonic, galactose, methanol…
Phân loại và cơ chế tác dụng của enzyme
Trong hệ enzyme phân giải pectin gồm nhiều enzyme khác nhau được phân loại
phổ biến như sau:
Enzyme pectinesterase (PE)
Enzyme pectinesterase chỉ phân cắt nhóm methoxyl đứng cạnh nhóm –COOH tự
do, enzyme pectinesterase có ái lực với nhóm methoxyl ở vị trí 3 và 7. Sự phân cắt
các nhóm methoxyl sẽ xảy ra một cách tuần tự bắt đầu từ nhóm –COOH tự do. Kết
quả là tạo thành acid pectinic hoặc acid pectic và methanol.

Hình 7: Cơ chế tác dụng của các enyme pectinase lên pectin
Enzyme polygalacturonase (PG)
Enzyme polygalacturonase xúc tác sự phân cắt các liên kết α-1,4-glucoside ở trong
các mạch của chất pectin. Enzyme polygalacturonase là một phức hệ enzyme gồm
nhiều cấu tử và thường có tính đặc hiệu cao đối với cơ chất. Dựa vào tính đặc hiệu
và cơ chế tác dụng trên cơ chất, các enzyme này ra hai loại:
Enzyme polymethylgalacturonase (PMG)
Enzyme này tác dụng trên acid polygalacturonic đã được methoxyl hoá. Tuy nhiên
phụ thuộc vào khả năng phân cắt ở trong hay cuối mạch của chất pectin mà được
chia thành 2 nhóm: