Luận văn : BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BỘT CACAO BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN CÓ BỔ SUNG VI SINH VẬT part 3 ppt

11
Quá trình lên men
i. Sự lên men của lớp nhầy
Lớp nhầy chiếm khoảng 15-20 % trọng lượng của hạt ca cao tươi và chứa một trữ
lượng đường cao, pH khoảng 3.5. Theo Roelfsen có khoảng 24 loài vi sinh vật được
tìm thấy trong một khối ca cao đang lên men, nhưng chỉ có một số ít trong số đó là
được biết đến vai trò của chúng. Trong giai đoạn đầu của quá trình lên men dưới sự tác
động của các vi sinh vật có trong lớp nhầy gây chuyển hóa đường trong lớp nhầy thành
cồn ethylic và khí carbonic bay ra.
C
6
H
12
O
6
Æ 2C
2
H
5
OH + 2 CO
2
Sự chuyển hóa trên xảy ra dưới những điều kiện hơi yếm khí. Khi chất nhầy bị
tan vỡ và thành dịch chảy ra làm môi trường ủ trở nên thông thoáng hơn. Độ acid cũng
giảm, pH đạt khoảng 5.0. Ngay khi các tế bào chất của lớp nhầy bị hủy hoại, không
khí thâm nhập vào khối ủ và có sự gia tăng về acetic do có hiện tượng oxid hóa cồn
thành acid acetic.
Theo Kenten và Powell (1960) các phản ứng do sự hoạt động của các vi sinh vật
luôn phát nhiệt nhiều, làm tăng nhiệt độ khối ủ có thể lên đến 50
o
C. Nhiệt độ tăng đều

lên trong suốt 48 giờ đầu lên men, đạt 42-48
o
C vào cuối giai đoạn ấy. Sau khi được
đảo trộn lần đầu, nhiệt độ tăng lên đến 50
o
C. Sau đó nó lại giảm chậm xuống, nhưng
tăng lên lại khi đảo trộn khối hạt ủ lần nữa. Sau 6 ngày ủ nhiệt độ đạt cỡ 48
o
C
Ngay sau khi vỏ hạt để acid thấm qua vào tới phôi nhũ, sẽ giết chết hạt và hạ thấp
độ pH của cotyledon xuống còn 4.8 gây chết hạt. Mục đích là để cho hạt chết không
còn sức nảy mầm.
ii. Những nội phản ứng trong các mô của cotyledon
Các mô của cotyledon do hai tế bào tạo thành: tế bào có sắc tố chứa các
polyphenols (tanin, catechin, anthocyanin, leucoanthocyanin); các purin (theobromine
và caffeine), và các tế bào dự trữ không có màu sắc chứa những tinh thể bơ ca cao;
những hạt tinh bột; những protein (hạt aleuron) và các enzyme.
Khi hạt ca cao đã chết, cotyledon sẽ hút ẩm làm cho vách tế bào của nó trở nên
thấm nước và nội chất của tế bào có thể khuếch tán qua các mô. Những enzyme của tế
bào dự trữ nhờ thế được tiếp xúc với những polyphenols của tế bào sắc tố mà trước kia
hoàn toàn bị ngăn cách. Hoạt tính enzyme về thủy phân hóa protein sẽ xảy ra.

12
Trong các polyphenols những sắc tố anthocyanin bị thủy phân hóa cho ra
cyanidin và hai đường khử, là những chất không màu mà sau khi bị oxy hóa sẽ có màu
nâu đặc biệt (màu nâu cacao). Những polyphenols khác sẽ tản đi một phần qua lớp vỏ
của hạt hoặc chịu những biến đổi hóa học; cả hai tiến trình đều góp phần làm giảm vị
đắng và chát. Các biến đổi này xảy ra cho tới cuối đợt lên men và còn tiếp tục trong
quá trình phơi khô. Cần lưu ý rằng bớt chất chát là một đặc điểm của ca cao đã lên
men tốt

Đối với những phức chất đạm, trong quá trình lên men trữ lượng đạm tổng số
giảm đều vì chất theobromine hao mất. Chừng 40% theobromine của phôi nhũ tươi
khuếch tán vào các mô và di chuyển vào vỏ của hạt làm cho trữ lượng theobromine ở
vỏ hạt tăng lên rất nhiều. Vì thế mà vị đắng của hạt ủ tốt càng giảm thêm đi. Còn các
protein trong cotyledon bị thủy phân háo thành các amino acid và chuyển sang các
dạng không hòa tan do các phản ứng với các polyphenols. Các biến đổi này sẽ phản
ánh qua các vị, hương và màu sắc của các hạt
Hiệu quả quan trọng nhất của quá trình ủ hạt ca cao là sự xuất hiện của những
tiền chất của hương vị chocolate. Theo Rohan, 1958 những chất đường khử tìm thấy
trong hạt cacao đã lên men là một thành phần của các tiền chất. Chỉ có những tiền chất
này mới truyền vào cho hạt ca cao khi rang có hương vị chocolate. Cần lưu ý rằng các
tiền chất ấy không hề có sẵn trong các loại tế bào của phôi nhũ khi hạt ca cao còn tươi,
mà chỉ được sinh ra trong quá trình lên men mà thôi.
2.2.1.2 Các phương pháp ủ hạt ca cao
i. Ủ thành đống
Đây là phương pháp phổ biến nhất trong việc ủ ca cao ở Tây Phi. Hạt ca cao
được đổ đống thành hình nón trên các lá chuối được xếp tròn trên mặt đất. Nhằm giúp
cho sự thoát dịch nhầy, trong quá trình lên men, người ta kê dưới lớp lá chuối các cành
cây hoặc các thanh tre thành hình nan hoa của bánh xe. Các lá chuối được cuộn lên
nhằm giữ hơi nóng trong suốt quá trình ủ. Cứ hai ngày một lần, giở lá chuối ra để xáo
trộn hạt cho đều, rồi lại đậy lá chuối vào
ii. Ủ trong thúng
Các thúng đan bằng tre được dùng cho phương pháp này. Chúng được đổ đầy ca
cao rồi sau đó dùng lá chuối đậy lại. Dịch nhầy chảy ra qua các mặt bên và đáy thúng.

13
Việc đảo trộn được thực hiện bằng cách đổ từ thúng này sang thúng kia, cứ 2 ngày một
lần.
iii. Ủ trong thùng
Các thùng gỗ có kích thước 1.2 x 1.2 x 0.9 hoặc 1.2 x 2 x 0.7, bằng các tấm gỗ

lắp ghép có thể tháo rời được. Các thùng này có thể bố trí theo hình bậc thang. Thùng
ủ có lỗ 15 mm ở dưới đáy để chất dịch nhầy có lối thoát và khối ủ dễ thông hơi.
Tiến hành lót lá chuối ở đáy và quanh thùng rồi đổ hạt ca cao tươi vào, khi đổ hạt
nửa thùng tiếp tục lót lá chuối phủ phần miệng thùng để để chuẩn bị đậy kín bằng lá
chuối rồi dằn cây lên hoặc đậy nắp và dằn đá. Cứ 2 ngày lại một lần tiến hành đảo trộn
bằng các xúc hạt từ thùng này sang thùng khác.
iv. Ủ trên khay
Khay ủ bằng gỗ sau 10 cm. Đáy khay là một cái vạt bằng nan tre đặt song song
và cách nhau chừng 0.5 cm. Mỗi khay chia thành hai phần bằng nhau, bằng một cái
ngăn di động bằng gỗ. Chỉ đổ đầy ca cao nửa khay. Chồng 12 khay lên nhau, góc đầy
hạt quay về cùng một phía. Lớp hạt trên của mỗi khay tiếp giáp với vạt tre làm đáy của
khay trên và những khoảng trống giữa các nan tre là những ống thông khí mà qua đó
không khí có thể thấm vào khối ủ. (Phạm Trí Thông, 1999)
Sau 24 giờ ủ, người ta phủ lên chồng khay một mảnh vải bao bì để vừa chống
mất nhiệt cho toàn bộ vừa đảm bảo đủ thông thoáng. Sau đó không cần làm gì nữa cho
đến lúc ngừng ủ. Thời gian ủ trên khay là 3-4 ngày, ngắn hơn so với các phương pháp
ủ khác.
2.2.1.3 Phơi và sấy ca cao
Sau khi ủ, ẩm độ của hạt ca cao khoảng 55 % và ẩm độ này cần phải giảm xuống
đến giá trị 6-7 % mới bảo quản an toàn được. Nhưng nếu hạ thấp ẩm độ xuống dưới 5
% hạt ca cao sẽ rất giòn và dễ gãy. Mục đích của việc phơi sấy, ngoài việc hạ thấp ẩm
độ còn để hoàn tất các biến đổi hóa học xảy ra tiếp tục bên trong hạt sau thời kì lên
men để tạo hương vị đặc biệt cho ca cao.
Hạt ca cao có thể được phơi nắng mặt trời hoặc sấy bằng các máy sấy. Hạt ca cao
được ủ và phơi sấy tốt sẽ cho màu tím nhạt và màu nâu chocolate.Khi bóp hạt bằng tay
sẽ nghe âm thanh rắc rắc và dễ nghiền thành bột.


14
2.2.2 Qui trình sản xuất bột cacao

2.2.2.1 Loại bỏ tạp chất
Hạt được đi qua sàng có φ = 16 mm để tách các tạp chất lớn hay các sợi dây nhợ
và sau đó đi qua sàng có lỗ φ = 8 mm để tách sạch các tạp chất nhỏ như vỏ hạt vụn, sỏi
đá, mảnh kim loại. Trong quá trình lên men hay phơi sấy cacao, bụi bẩn có thể bám
trên vỏ hạt có thể lẫn vào các sản phẩm sau này, làm giảm hương vị của chúng do đó
cần có quá trình thổi sạch bụi khỏi hạt cacao. Hao hụt qua hệ thống làm sạch ước
chừng 1 – 1,3% tính theo khối lượng.
2.2.2.2 Xử lý nhiệt
Nếu hạt cacao không qua xử lý nhiệt sơ bộ mà đi thẳng vào giai đoạn rang, thì sẽ
phát sinh nhược điểm sau:
¾ Hạt cacao có kích thước rất khác nhau phụ thuộc vào nguồn gốc loài
(Forastero, Criollo hay Trinitario) do đó rất khó đảm bảo các hạt rang có độ
chín đồng đều; các hạt nhỏ bị rang quá nhiệt trong khi các hạt lớn thì rang
chưa tới.
¾ Hạt nguyên có kích thước khá lớn, nên bên trong và bên ngoài hạt có độ chín
rất khác nhau
¾ Khi rang ở nhiệt độ cao khoảng 120
o
C, dầu cacao rất linh động, dễ dàng bị
vỏ hạt ca cao vốn có hàm lượng dầu thấp sẽ hấp thụ dầu cao cao mạnh, tổn
thất dầu ca cao trong quá trình tách vỏ khoảng 5 – 6 %.
Do đó, cần quá trình xử lý nhiệt sơ bộ để khắc phục các nhược điểm trên. Người
ta cần nâng nhiệt độ trên bề mặt hạt cacao lên 90 – 100
o
C để phần vỏ hạt mất nước và
dễ tách rời khỏi lõi hạt ca cao. Nhờ vậy, tổn thất dầu ca cao trong quá trình thổi tách
vỏ chỉ còn khoảng 1 %.
2.2.2.3 Rang
Rang là một trong những công đoạn cần thiết trong kỹ nghệ chế biến ca cao và

chocolate. Vai trò của quá trình rang có tác dụng nhiều mặt:
¾ Làm nảy nở chất thơm để tạo cho thành phẩm ca cao một hương và vị đặc
biệt. Đây là vai trò chính yếu nhất của khâu rang
¾ Tách nhân (mảnh hạt) và vỏ, nhưng chỉ ở mức độ làm lỏng lớp vỏ hạt
¾ Loại một phần độ chua acetic của ca cao

15
¾ Hạ thêm độ ẩm của hạt xuống đến 2.5 – 5 % để sấy khô phần nhân ca cao
¾ Phát triển màu sắc đặc thù chocolate
¾ Góp phần vô hoạt Salmonella và các vi sinh vật có hại khác.
Những biến đổi trong quá trình rang
i. Sự biến đổi về độ ẩm
Hàm ẩm trước khi rang là 6 – 8 %. Sau khi rang còn 2 – 3 %. Độ ẩm thích hợp
cho các quá trình như nghiền, ép dầu là 2 %. Nếu độ ẩm lớn hơn 3 %, độ nhớt khối
chocolate tăng mạnh, việc sản xuất gặp nhiều khó khăn. Nếu độ ẩm nhỏ hơn 1 % mức
độ nghiền và sản lượng ép dầu giảm; ảnh hưởng nhiều đến năng suất.
ii. Sự thay đổi hàm lượng acid và các chất dễ bay hơi
Trong quá trình hong khô ca cao trước đó đã tạo ra các amino acid tự do trong
hạt ca cao. Các amino acid đó là một trong những tiền chất quan trọng để tao ra mùi
hương chocolate, nhưng trong quá trình rang chúng sẽ bị phân huỷ một số. Có tám
nhóm amino acid được phân lập ra và thấy rằng tất cả đều bị phân huỷ một phần,
nhưng với các tốc độ khác nhau. Một điểm lưu ý là thành phần nitrogen tổng số trong
hệ thống không hề bị mất mát, có lẽ là do sự kết hợp của các phức chất nitrogen với
các đường khử. Akabori, 1932 đã cho rằng các đường khử có khả năng phân huỷ các
amino acid, và sau đó hai ông Rohan và Steward tiếp tục công trình nghiên cứu trên
hạt ca cao, đã chỉ ra rằng trong quá trình rang các đường khử đã bị huỷ hoại gần như
toàn bộ. Qua sự biểu diễn trên đồ thị sử giảm dần của các amino acid tự do theo hàm
lượng đường khử và giả thiết rằng cả hai nhóm chức này tương tác với nhau để sinh ra
các sản phẩm bay hơi, có thể nói rằng nguyên nhân của sự phân huỷ một phần của các
amino acids là do sự thiếu hụt các đường khử trong hạt ca cao.

Các chất dễ bay hơi làm hạt ca cao có mùi khó chịu. Sau khi rang, hàm lượng của
chúng giảm: hàm lượng acid dễ bay hơi từ 0.4 % (tính theo acid acetic) giảm xuống
còn 0.3 %, lượng chất khô tổn thất trong quá trình rang khoảng 0.1 – 0.2 %.
iii. Sự thay đổi hàm lượng chất chát
Chất chát trong ca cao làm cho chocolate và bột cacao có vị chát và đắng đặc
trưng. Chất chát gồm 2 loại:
¾ Chất chát thuỷ phân: là hợp chất mà các nhân phenol liên kết với nhau thông
qua nguyên tử oxi. Chất chát thuỷ phân quan trọng là tanin

16
¾ Chất chát ngưng tụ: là hợp chất mà các nhân phenol liên kết với nhau thông
qua nguyên tử carbon. Chất chát ngưng tụ với nhau thì có tính chát. Trong hạt
ca cao tươi chưa lên men có 0.6 –1 % catesin nhưng sau khi lên men chúng
chuyển thành chất chát ngưng tụ L – epicatesin. Trong hạt ca cao khô đã lên
men, lượng chất chát từ 3 – 6 %. Sau khi rang còn lại 2 – 3 %
iv. Sự thay đổi chất màu
Trong quá trình rang, L –epicatesin bị oxy hoá chuyển thành flobaphen có màu
nâu đỏ đặc trưng của chocolate. Ngoài ra còn phải kể tới phản ứng Maillard giữa
đường khử và acid amin, phản ứng caramel hoá. Tất cả những phản ứng này giúp tạo
màu và quan trọng nhất là tạo mùi chocolate
Các phương pháp rang hạt ca cao
i. Rang gián đoạn
Thường rang trong thùng quay: tác nhân truyền nhiệt là không khí nóng 250 –
300
o
C được thổi vào thùng quay. Nhiệt độ ra của không khí 160 – 170
o
C. Nhiệt độ
hạt ca cao 120 – 125
o

C. Thời gian rang từ 12 – 15 phút. Sau đó hạt được làm nguội
nhanh xuống 30 – 40
o
C nếu dùng phương pháp rang trước tách vỏ sau, nhằm ngăn
chặn tinh dầu dịch chuyển từ lõi ra vỏ hạt. Tổn thất chất khô trong quá trình rang 0.2 –
0.3 %.
ii. Rang liên tục
Thiết bị rang liên tục nhằm kiểm soát chặt chẽ hơn các thông số trong quá trình
rang, nhờ vậy mà chất lượng hạt rang tốt hơn nhiều. Thiết bị rang liên tục thường dùng
là thùng quay dạng ống được cấp nhiệt trực tiếp hay gián tiếp, trao đổi nhiệt cùng
chiều hay ngược chiều.
Trong qui trình sản xuất của nhà máy, bột ca cao được rang trực tiếp bằng sản
phẩm cháy của khí hoá lỏng propan – butan. Tuy loại nhiên liệu này đắt tiền nhưng rất
sạch, caloriphe nhỏ gọn và quan trọng hơn là dễ dàng kiểm soát thông số trong quá
trình rang.
2.2.2.4 Nghiền thô và phân ly
Hạt nguội thì chuyển qua công đoạn nghiền thô và phân ly. Công đoạn này nhằm
đề tách hoàn toàn vỏ ra khỏi mảnh nhân. Nghiền thô là tiến trình nghiền sơ bộ hạt ca
cao rang nhằm làm vỡ lớp vỏ hạt. Trong khi nghiền thô cố gắng giữ sao cho các phần

17
tử vỡ ra của vỏ và mảnh nhân càng lớn càng tốt (85 – 90 % các phân tử nên có kích
thước lớn hơn 3 mm) để tránh tạo ra các mảnh hạt quá vụn và bụi bặm.
Nguyên lý của việc phân ly dựa trên sự khác nhau về khối lượng riêng của mảnh
nhân và vỏ hạt. Máy ứng dụng các nguyên lý phân ly như phân ly cơ học dùng sàng,
và phân ly động dùng quạt. Mục đích của việc phân ly là thu được hai cấu tử cơ bản:
phần mảnh nhân có chứa một ít vỏ và mầm, và phần vỏ hạt chứa không đáng kể mảnh
nhân. Thành phần có giá trị nhất của hạt ca cao chính là mảnh nhân, còn vỏ hạt xem
như là phần bỏ đi.
2.2.2.5 Kiềm hoá

Kiềm hoá nhằm làm gia tăng hương vị thơm ngon của chocolate và bột ca cao.
Quá trình kiềm hoá phụ thuộc vào nồng độ và lượng chất kiềm, thời gian và nhiệt độ
kiềm hoá. Trong quá trình này hàng loạt các tác động khác nhau:
¾ Sự hấp thu của nước dẫn đến sự trương nở của thành tế bào, protein, tinh bột
và các chất sợi, tạo thuận lợi cho các phản ứng hoá học.
¾ Trung hoà các acid tự do như acid acetic, citric, tartric…, làm độ chua của
chocolate giảm rõ rệt
¾ Hydrate hoá các ester để tạo thành các hợp chất có mùi thơm
¾ Làm giảm hàm lượng các hợp chất tanin và sản phẩm ít chát hơn
¾ Phá huỷ cấu trúc của protein, tạo thành các acid amin, hợp chất amin,
amoniac tự do, các hợp chất globulin hay các protein thứ cấp khác
¾ Phản ứng Maillard giữa đường khử và acid amin tự do làm tăng cảm quan về
màu sắc và mùi vị
¾ Sự phân huỷ các hợp chất glucid góp phần tạo sản phẩm một mùi vị giống
như của vanille, tạo các sản phẩm đặc trưng của phản ứng caramel hoá
¾ Trung hoà các acid béo tự do, tạo thành các sản phẩm của phản ứng xà phòng
hoá
¾ Phá huỷ một phần lecithin có trong ca cao, một chất bảo quản và chất nhũ
tương tự nhiên của ca cao. Hai tác động cuối gây bất lợi đối với chất lượng
bột ca cao. Do đó cần chú ý tác dụng tiêu cực này
Việc kiềm hoá thực hiện bằng cách tẩm dung dịch kiềm 3 – 8 % (K
2
CO
3
, Na
2
CO-
3
, KOH hay NaOH) vào bột ca cao và ủ trộn trong thùng quay ở nhiệt độ 70 – 80
o

C
trong 30 – 45 phút. Lượng kiềm cho vào vừa đủ để nâng pH của bột ca cao từ 4.5 – 5

18
lên 6.8 – 7. Tuỳ theo yêu cầu chất lượng của chocolate và bột ca cao mà các thông số
trên có thể thay đổi rất khác nhau.
2.2.2.6 Sấy bột kiềm
Mảnh nhân sau khi kiềm hoá ẩm được sấy ở 90 – 100
o
C để đạt độ ẩm sau cùng
là 1.5 – 2 %. Độ ẩm bột có ảnh hưởng quan trọng hiệu suất ép tách bơ cũng như độ
nhớt của chocolate và bột ca cao do đó cần khống chế độ ẩm trong giới hạn nói trên
2.2.2.7 Nghiền mảnh nhân
Mảnh nhân chứa cỡ 55 % bơ ca cao, có trong các tế bào ở pha rắn. Các thành tế
bào bị phá huỷ trong tiến trình nghiền và nhiệt sinh ra do ma sát sẽ nâng nhiệt độ lên
trên 34
o
C, điểm nóng chảy của bơ ca cao, làm lỏng hoá chất béo tạo thành một chất
bột nhão. Khi tiến trình tiếp tục, kích thước các phần tử nghiền giảm dần và chất bột
nhão càng ngày càng có dạng lỏng, còn gọi là rượu mùi ca cao (cocoa liquor). Hỗn
hợp này gồm các phần tử chất rắn lơ lửng trong thề pha chất béo liên tục
Bột ca cao nhào nghiền xong có thể dùng hoặc để sản xuất bơ ca cao và bột ca
cao, hoặc để làm chocolate. Người ta có thể giữ nó ở thể lỏng bằng nhiệt, hay để nó
nguội và trở thành rắn thường gọi là ca cao khối.
2.2.2.8 Ép
Mục đích của công đoạn ép rượu mùi ca cao (khối bột nhão) để tách bơ ca cao ra
khỏi các thành phần không chứa chất béo. Bơ ca cao là một trong nhưng chất béo có
giá trị rất cao. Nó không những để sản xuất ra chocolate mà còn sử dụng trong các
ngành dược phẩm (chế supputoira), ngành mỹ phẩm (son đánh môi) nhờ đặc tính nhiệt
độ tan chảy thấp khoảng 34 – 35

o
C, và bơ ca cao kém chất lượng còn dùng được trong
ngành sản xuất xà phòng. Bột ca cao đem ép có hàm lượng bơ ban đầu khoảng 55.5 %,
sau đó giảm xuống còn khoảng 18 % (bột ép có hàm lượng bơ như vậy thích hợp làm
thức uống). Áp lực tác động lên bột ca cao đạt tới 380 – 400 kg/cm
2
. Nhiệt độ bột ca
cao đem ép cần đạt 65 – 70
o
C để giảm độ nhớt của dầu ca cao, dầu ca cao sẽ dễ thoát
ra hơn. Thời gian ép khoảng 5 – 10 phút.
2.2.2.9 Xay bánh dầu
Bánh dầu ca cao sau khi ra khỏi mâm ép sẽ rơi vào thùng chứa hoặc trên một
băng chuyền để tiếp tục được xay xát (nghiền tinh) để thành bột mịn hơn.
Cấu trúc bánh dầu ép rất kết chặt, đặc biệt là khi bánh có hàm lượng chất béo
thấp. Trước khi xay xát bánh được đập vỡ ra. Mục đích để đập vỡ bánh dầu thành từng

19
miếng có kích thước nhỏ hơn 5 mm, trước khi đưa vào xay trong các máy xay xát kiểu
con lăn
2.2.2.10 Sàng
Sản phẩm bột ca cao cuối cùng được sàng qua vải lọc, nylon hoặc lưới kim loại
trước khi đem đi đóng gói bằng vật liệu chống hút ẩm

2.3 GIỚI THIỆU VỀ CELLULOSE, PECTIN, CELLULASE,
PECTINASE

2.3.1 Giới thiệu cellulose

Cellulose là một loại homocellulose gồm nhiều đơn vị β – D - glucose và được

nối với nhau bởi liên kết β - D - 1,4 glucozit. Mức độ polymer hóa của phân tử
cellulose thay đổi nhiều từ vài chục đến vài vạn đơn vị (15 – 15000) nhưng thường
trung bình là khoảng 300 đơn vị β-glucose
Hình 2.1: Cấu trúc của cellulose


Phân tử cellulose kéo dài thành chuỗi, nhiều chuỗi nằm song song với nhau và
chúng gắn kết với nhau thông qua liên kết hydro. Như vậy cầu nối hydro có thể tạo
nên giữa hai chuỗi cellulose trong cùng một lớp và giữa hai chuỗi cellulose ở hai lớp
khác nhau Cellulose cấu tạo dạng sợi, các sợi này liên kết lại thành bó gọi là các
microfibrin có cấu trúc không đồng nhất. Chúng có những phần kết tinh và những
phần vô định hình nhưng phần lớn cellulose trong thiên nhiên có cấu trúc kết tinh.

O
O
O
OH
OH
CH
2
OH
n
O
O
CH
2
OH
OH
OH
O

CH
2
OH
OH
OH
OH
- D- glucopyranose
β
n

20
Những phần kết tinh không liên tục mà xen kẽ trong chuỗi cellulose. Kích thước chuỗi
kết tinh này khác nhau tùy thuộc vào nguồn cung cấp cellulose nhưng thường thì
đường kính dao động từ 60 – 100 A
o
và dài 600 – 1500 A
o
. Các sợi microfibrin có
chiều rộng khoảng 100 – 300 A
o
và chiều dày khoảng 40 – 100 A
o
.
Tính chất chung của cellulose
¾ Cellulose là một trong những chất tự nhiên khá bền, không tan trong nước
nhưng có thể hút nước và trương nở lên. Tuy nhiên, chúng có thể bị phân hủy
trong điều kiện nước có nhiệt độ cao và áp suất lớn, hay trong dung dịch có
chứa tác nhân acid hay kiềm mạnh.
¾ Cellulose có thể bị phân hủy ở nhiệt độ 40 – 50
o

C thường nhưng với điều
kiện phải có mặt enzyme cellulase
¾ Cellulose có cấu tạo từ các đơn vị C
6
H
10
O
5
nhưng cấu tạo phức tạp hơn rất
nhiều so với tinh bột và cho màu nâu với Iod
Trong tế bào thực vật cellulose liên kết chặt chẽ với hemicellulose, pectin, lignin.
Điều này ảnh hưởng rất lớn đến sự phân hủy cellulose của enzyme. Trong tự nhiên
không có sinh vật nào có đầy đủ các hệ enzyme vì thế để phân hủy phức cellulose thì
đòi hỏi có sự kết hợp của nhiều vi sinh vật khác nhau
Dạng kết tinh vô định hình dễ bị phân hủy bởi enzyme vi sinh vật, nhưng dạng
kết tinh thì có cấu trúc rất chặt chẽ nên khó bị phân hủy. Ở các loại gỗ càng có nhiều
vùng kết tinh thì gỗ càng chắc. Muốn phá hủy hoàn toàn cellulose thì trước tiên phải
chuyển chúng sang dạng vô định hình nhờ các loại enzyme khác có ở vi sinh vật

2.3.2 Giới thiệu enzyme cellulase

Enzyme cellulase có thể chia thành 3 enzyme như sau
¾ Enzyme C
1

¾ Enzyme C
2

Trong loại này có thể chia làm hai loại enzyme nhỏ
o Cellobiohydrolase (CBH) có tên khác là exo-β-1,4 glucanase hay

exocellulase
o Endoglucanase có tên khác là endo β-1,4-D-glucanase hay β-1,4
glucan-4-glucanohydrolase