Tiểu luận công nghệ chế biến nông sản Tăng hiệu suất thu hồi dịch quả bằng phương pháp Enzyme và sóng siêu âm

TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM
… … 
TIỂU LUẬN MÔN: CNCB NÔNG SẢN
ĐỀ TÀI :
TĂNG HIỆU SUẤT THU HỒI DỊCH QUẢ
BẰNG PHƯƠNG PHÁP ENZYME VÀ
SÓNG SIÊU ÂM
Giáo Viên Hướng Dẫn : Th.S NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
Lớp : DHTP6CLT- Nhóm: 14
Sinh Viên Thực Hiện:
TP. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2014
TIỂU LUẬN MÔN: CNCB NÔNG SẢN
ĐỀ TÀI:
SVTH: NHÓM 15 1
Nguyễn Thị Diệu Hậu 10308091
Hà Thị Kim Loan 10311321
Trần Yến Như 10318311
Huỳnh Phương Thế Ngọc 10313651
Trần Kim Thúy 10309301
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
TĂNG HIỆU SUẤT THU HỒI DỊCH QUẢ
BẰNG PHƯƠNG PHÁP ENZYME VÀ
SÓNG SIÊU ÂM.
Giáo Viên Hướng Dẫn : Th.S NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
Lớp : DHTP6CLT- Nhóm: 14
Sinh Viên Thực Hiện:
TP. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2011
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

SVTH: NHÓM 15 2
Nguyễn Thị Diệu Hậu 10308091
Hà Thị Kim Loan 10311321
Trần Yến Như 10318311
Huỳnh Phương Thế Ngọc 10313651
Trần Kim Thúy 10309301
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG









MỤC LỤC
Hình 1.1: Sóng siêu âm 9
1.3.2 Phân loại sóng siêu âm.[2] 9
1.4.1 Định nghĩa enzyme.[8],[10] 10
1.4.2 Phân loại enzyme.[9], [8] 11
2 CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA ENZYME VÀ SÓNG SIÊU ÂM 11
2.1 Sóng siêu âm 12
2.1.1 Nguyên lý tác động của sóng siêu âm 12
2.1.1.1 Hiện tượng xâm khí thực 12
2.1.1.2 Hiện tượng vi xoáy: 13
2.1.2 Các hiệu ứng vật lý và hóa học khi chiếu siêu âm lên hệ chất lỏng 13

2.1.2.2 Hiện tượng vỡ bóng 14
2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hình thành và vỡ bóng 14
Hình2.2 Quá trình hình thành, phát triển và vỡ các bọt khí 15
SVTH: NHÓM 15 3
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
15
2.2 Cơ chế tác động của enzyme: 15
Hình 2.3 Cơ chế tác động của enzyme 15
2.3 Phạm vi ứng dụng 16
2.3.1 Phạm vi áp dụng của sóng siêu âm: 16
2.3.2 Phạm vi áp dụng của enzyme 17
3 ỨNG DỤNG CỦA ENZYME VÀ SÓNG SIÊU ÂM TRONG THỰC PHẨM 18
3.1.1 Quy trình sản xuất 19
Biểu đồ 3.1 Ảnh hưởng của pectinaza trên tỷ lệ phần trăm sản lượng 23
Hình 3.3 sơ đồ thiết bị trong sản xuất nước táo 23
3.2 Tác động của sóng siêu âm đến hoạt tính enzyme trong công nghê thực phẩm. 25
3.2.1 Siêu âm sử dụng trong quá trình khai thác và bảo quản 27
5 TỔNG KẾT 32
DANH MỤC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ
Hình 1.1: Sóng siêu âm 9
2 CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA ENZYME VÀ SÓNG SIÊU ÂM 11
Hình2.2 Quá trình hình thành, phát triển và vỡ các bọt khí 15
Hình 2.3 Cơ chế tác động của enzyme 15
3 ỨNG DỤNG CỦA ENZYME VÀ SÓNG SIÊU ÂM TRONG THỰC PHẨM 18
Biểu đồ 3.1 Ảnh hưởng của pectinaza trên tỷ lệ phần trăm sản lượng 23
Hình 3.3 sơ đồ thiết bị trong sản xuất nước táo 23
5 TỔNG KẾT 32
LỜI MỞ ĐẦU
SVTH: NHÓM 15 4
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG

Việt Nam là nước khí hậu cận nhiệt đới, điều kiện tự nhiên thuận lợi cho quanh
năm bốn mùa có hoa trái. Mùa nào, quả nấy, trải suốt 3 miền đất nước, từ Bắc vào
Nam, đâu đâu cũng đầy hoa thơm trái ngọt. với nguồn đặc sản phong phú và đa dạng,
hiện nay, cả nước hiện có khoảng 776.000 ha cây ăn trái, sản lượng mỗi năm 7 - 8 triệu
tấn, trong đó có nhiều loại ngon như: nhãn lồng Hưng Yên, vải thiều, sầu riêng sữa hạt
lép, xoài cát Hòa Lộc, bưởi Năm Roi, bưởi da xanh, thanh long… Tuy nhiên sức cạnh
tranh còn yếu, kim ngạch xuất khẩu thấp, chưa tương xứng với tiềm năng vốn có. Làm
gì để nâng cao giá trị và gia tăng kim ngạch xuất khẩu trái cây đang là vấn đề bức bách
đặt ra.
Nhìn chung sản xuất cây ăn quả mới nhắm vào phục vụ thị trường trong nước,
một thị trường dễ tính, đang tăng nhanh nhưng sẽ bị cạnh tranh mạnh trong tương lai.
Triển vọng của ngành sản xuất này là rất lớn với điều kiện đầu tư thích đáng và đồng
bộ từ nghiên cứu, tổ chức sản xuất giống, chế biến, đóng gói, vận chuyển, tiêu chuẩn
cất lượng, nhãn hiệu, tiếp thị, những lĩnh vực Việt Nam còn rất yếu kém.
Vì vậy cần đẩy mạnh thị trường xuất khẩu ngoài việc kiểm soát nguồn nguyên
liệu tốt ta cần đầu tư các dây chuyền sản xuất hiện đại, theo kịp tiến độ phát triển các
nước tiên tiến ta luôn hoc hỏi không ngừng, Hiện nay ngành rau quả, đồ uống của nước
ta đang phát triển mạnh không chỉ đa dạng về các dòng sản phẩm mà còn đa dạng về
phương pháp sản xuất. Ngoài việc trích ly dịch quả bằng các phương pháp truyền thống
như nghiền, ép, chần, chà…hiện có, các tổ chức nghiên cứu còn nghiên cứu các
phương pháp mới trong việc trích ly dịch quả để tăng hiệu suất và khắc phục những
nhược điểm cúa các phương pháp truyền thống và đẩy mạnh thị trường xuất khẩu. Vì
nhu cầu thực tiễn nhóm em tìm hiểu về các biện pháp làm tăng hiệu suất thu hồi dịch
quả như enzyme, sóng siêu âm,…
TĂNG HIỆU SUẤT THU HỒI DỊCH QUẢ BẰNG
PHƯƠNG PHÁP ENZYME VÀ SÓNG SIÊU ÂM
1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ SÓNG SIÊU ÂM VÀ ENZYME.
1.1 Lịch sử phát triển của sóng siêu âm. [7]
SVTH: NHÓM 15 5
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG

Hóa học ứng dụng siêu âm gọi là âm hóa học (sonochemistry), nó đã trở thành một lĩnh
vực nghiên cứu mới trong thập kỷ qua. Lịch sử của ngành âm hóa học phát triển
sau những năm 1800. 1984, trên con tàu chiến cao tốc, Sir John I. Thornycroft và
Sydney W. Barnaby đã phát hiện con tàu lắc dữ dội và chân vịt tàu bị ăn mòn
nhanh chóng. Họ tìm hiểu và thấy có những bóng khí lớn hình thành trên chân vịt
của tàu khi tàu đang chạy, sự hình thành và vỡ của những bóng khí, bằng cách
tăng kích thước của chân vịt và giảm vận tốc quay của chân vịt họ đã hạn chế được
sự ăn mòn. Vì thế phát hiện ra được cơ chế cavitation (tạm gọi là "sự tạo và vỡ
bọt").
Năm 1984, Ordónez, Sanz, Hernández và López-Lorenzo nghiên cứu sự kết hợp giữa
nhiệt độ và sóng siêu âm và đã nhận thấy rằng hiệu quả của phương pháp này cao
hơn so với tổng tác động mà từng yếu tố gây ra. Nó có khả năng vô hoạt được
peroxidase, catalase, những enzyme tự nhiên có trong sữa mà không hề làm casein
biến tính.
Năm 1999, De Genaro, Cavella, Romano và Masi đã sử dụng kết hợp áp suất, nhiệt độ
và sóng siêu âm để vô hoạt peroxidase, phương pháp này gọi là
manothermosonication (MTS).
Enzyme là một đối tượng quan trọng trong công nghệ thực phẩm. Người ta nhận thấy
rằng: sóng siêu âm không chỉ có khả năng làm tăng hoạt tính enzyme, vô hoạt
enzyme mà trong một số trường hợp hoạt tính enzyme không hề bị thay đổi. Sóng
siêu âm không tác động đến hoạt tính enzyme là một hướng nghiên cứu mới từ
năm 2007 đến nay.
1.2 Lịch sử phát triển của enzyme.[8]
Do enzyme học được coi như cột sống của hóa sinh học nên phần lớn các nghiên cứu hóa
sinh từ trước đến nay đều liên quan nhiều đến enzyme.
Về sự phát triển của học thuyết enzyme, có thể chia thành 4 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: trước thế kỷ thứ XVII
- Giai đoạn 2: từ thế kỷ XVII đến nửa đầu thế kỷ XIX.
- Giai đoạn 3: từ giữa thế kỷ XIX đến 30 năm đầu của thế kỷ XX.
- Giai đoạn 4: từ những năm 30 của thế kỷ XX đến nay.

Giai đoạn 1
Trước thế kỷ XVII người ta đa biết sử dụng các quá trình enzyme trong đời sống song
chỉ có tính chất kinh nghiệm thực tế và thông qua hoạt động của vi sinh vật. Đó là các quá
trình lên men rượu, muối dưa, làm tương và nước chấm Ở thời kỳ này người ta chưa hiểu về
bản chất enzyme và các quá trình lên men.
Giai đoạn 2
SVTH: NHÓM 15 6
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
Ở giai đoạn này các nhà bác học đã tiến hành tìm hiểu bản chất của các quá trình lên
men.
Năm 1600 Van Helmont đã nhận thấy thực chất của sự tiêu hóa là sự chuyển hóa hóa học
của thức ăn và giải thích cơ chế của nó với sự so sánh nó với quá trình lên men rượu.
Năm 1814 Kirchoff, viện sĩ Saint Petercburg đã phát hiện nước chiết của mầm đại mạch
có khả năng chuyển hóa tinh bột thành đường ở nhiệt độ thường. Đây là công trình đầu tiên
thu được chế phẩm amylase ở dạng dung dịch và lịch sử enzyme học thực sự được xem như
bắt đầu từ đây.
Sau đó, lý thuyết xúc tác đã ra đời. Năm 1835, nhà khoa học Berzelius có quan điểm cho
rằng tăng tốc độ phản ứng là hiện tượng xúc tác. Đây là một quan điểm đúng nhưng ông quan
niệm theo trường phái duy tâm nên chưa được công nhận.
Giai đoạn 3
Giai đoạn từ giữa thế kỷ XIX đến 30 năm đầu của thế kỷ XX. Có hai trường phái:
Trường phái Pasteur:
Năm 1856 Pasteur đã đề cập đến bản chất của quá trình lên men. Ông cho rằng không
thể tách các enzyme khỏi tế bào và chia thành 2 loại: "enzyme có tổ chức" và “enzyme không
có tổ chức”.
Trường phái Liebig:
Chống lại quan điểm trên của Pasteur Liebig cho rằng có thể không có hoạt động của các
tế bào vi sinh vật cũng có quá trình lên men. Nhưng năm 1871 Liebig thất bại vì thực nghiệm
không chứng minh được quan điểm trên của mình .
Năm 1883, Duyclo, nhà bác học Pháp đã đề ra nguyên tắc phân loại enzyme theo cơ chất

(substrate) do chúng biến đổi và thêm đuôi tận cùng "ase" vào.
Bác học vĩ đại người Đức E. Fisher đã đưa ra giả thuyết nổi tiếng của ông là giữa
enzyme và cơ chất kết hợp với nhau như "ổ khóa với chìa khóa".
Đanilepski, 1894 phát hiện ra tác dụng thuận nghịch của enzyme.
Vào đầu thế kỷ XX, đã phát sinh ra cơ sở động học trong tác động của enzyme dựa vào
những nghiên cứu của nhà bác học Anh là Brown và nhà bác học Pháp là Henri.
Đến năm 1913, Michaelis và Menten đã phát triển các công trình trên và nêu lên thuyết
động học của sự xúc tác enzyme.
Giai đoạn 4
Từ giữa thế kỷ thứ XX, nhất là thời gian gần đây enzyme học phát triển rất mạnh. Người
ta cũng đã xác định được các enzyme xúc tác cho các quá trình trao đổi chất như: hệ thống
enzyme đường phân, Embden -Meyerhof - Parnas năm 1933, hệ thống enzyme của chu trình
Kreps - Szent Gyorgy năm 1937 (chu trình citric acid), chu trình ornithrin trong trao đổi chất
của protein năm 1932 (Krebs - Henseleit). Nhờ những phương pháp mới trong việc tách và
SVTH: NHÓM 15 7
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
làm sạch enzyme, người ta đã xác định được vai trò rất quan trọng của kim loại trong sự xúc
tác của enzyme và tác dụng hoạt hóa của chúng.
Hiện nay người ta đang quan tâm và chú ý nghiên cứu đến việc ứng dụng enzyme. tận
dụng các nguyên liệu giàu enzyme để tách enzyme, dùng chế phẩm enzyme này để chế biến
các nguyên liệu khác nhau hoặc sử dụng vào mục đích khác nhau.
1.3 Giới thiệu về sóng siêu âm.
1.3.1 Bản chất của sóngsiêu âm.[2],[7]
Sóng siêu âm là tên gọi của những sóng có tần số cao hơn 18 kHz. Sử dụng sóng siêu âm
năng lượng cao trong công nghệ thực phẩm ngày càng được khảo sát tỉ mỉ. Phần lớn các
nghiên cứu đều áp dụng tần số sóng trong khoảng từ 20 kHz đến 40 kHz. Các môi trường chất
đàn hồi (khí, lỏng hay rắn) có thể coi như là những môi trường liên tục gồm những phần tử
liên kết chặt chẽ với nhau. Lúc bình thường, mỗi phần tử có một vị trí cân bằng bền. Nếu tác
động một lực lên một phần tử A nào đó bên trong môi trường này, nó sẽ rời khỏi vị trí cân
bằng bền. Do tương tác tạo nên bởi các mối liên kết với các phần tử bên cạnh, một mặt phần tử

A bị kéo về vị trí cân bằng, một mặt nó cũng chịu tác dụng bởi lực tác động nên phần tử A sẽ
di chuyển qua – lại quanh vị trí cân bằng, có nghĩa là phần tử A thực hiện chuyển động dưới
dạng dao động. Hiện tượng này tiếp tục xảy ra đối với các phần tử khác của môi trường. Dạng
dao động cơ, có tính chất lặp đi lặp lại, lan truyền trong môi trường đàn hồi được gọi là sóng
đàn hồi hay sóng cơ, nói một cách khác, sóng là một hiện tượng vật lý trong đó năng lượng
được dẫn truyền dưới dạng dao động của các phần tử vật chất của môi trường truyền sóng.
Về bản chất, sóng âm là sóng cơ học, do đó nó tuân theo mọi quy luật đối với sóng cơ, có thể
tạo ra sóng âm bằng cách tác động một lực cơ học vào môi trường truyền âm.
Hình bên dưới là hình biểu diễn của sóng, nó là một tập hợp của các lần nén và dãn thay đổi
tuần tự theo dạng hình sin, trong đó các đỉnh sóng thể hiện áp lực cao nhất còn các đáy sóng
thể hiện áp lực thấp nhất.
SVTH: NHÓM 15 8
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
Hình 1.1: Sóng siêu âm
Các đại lượng đặc trưng của sóng bao gồm:
- Chu kỳ T = (s) là khoảng thời gian mà sóng thực hiện một lần nén và một lần dãn.
- Tần số f = (Hz) là số chu kỳ thực hiện được trong 1 giây.
- Vận tốc truyền của sóng âm là quãng đường mà sóng âm truyền được sau một đơn vị
thời gian.
- Độ dài bước sóng λ = (μm): là quãng đường mà sóng truyền được sau khoảng thời gian
bằng 1 chu kỳ (λ = v.T = v/f). Trên hình vẽ, ta thấy bước sóng λ là khoảng cách giữa hai đỉnh
hoặc hai đáy nằm kế nhau.
1.3.2 Phân loại sóng siêu âm.[2]
Phân loại theo phương dao động: Dựa vào cách truyền sóng, người ta chia sóng cơ ra
làm hai loại: sóng dọc và sóng ngang.
- Sóng ngang là sóng mà phương dao động của các phần tử của môi trường vuông góc
với tia sóng. Sóng ngang xuất hiện trong các môi trường có tính đàn hồi về hình dạng. Tính
chất này chỉ có ở vật rắn.
- Sóng dọc là sóng mà phương dao động của các phần tử môi trường trùng với tia sóng.
Sóng dọc xuất hiện trong cá môi trường chịu biến dạng về thể tích, do đó nó truyền được trong

các vật rắn cũng như trong môi trường lỏng và khí.
Sóng siêu âm ứng dụng trong siêu âm chẩn đoán thuộc loại sóng dọc.
Phân loại theo tần số: Sóng âm được chia theo dải tần số thành 3 vùng chính.
SVTH: NHÓM 15 9
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
-Sóng âm tần số cực thấp, hay còn gọi là sóng hạ âm (Infrasound): f < 16 Hz. Ví dụ:
sóng địa chấn.
-Sóng âm tần số nghe thấy được (Audible sound): f= 16 Hz – 20 kHz.
-Sóng siêu âm (Ultrasound): f > 20kHz
Các nguồn sóng siêu âm có trong tự nhiên: Dơi, một vài loài cá biển phát sóng siêu âm
để định hướng … Nói chung các sóng này nằm trong vùng tần số 20 – 100 kHz. Sóng siêu âm
ứng dụng trong y học có tần số từ 700 KHz đến 50 MHz trong đó siêu âm chẩn đoán sử dụng
các tần số từ 2 MHz đến 50 MHz.
1.4 Giới thiệu về enzyme và phân loại.
1.4.1 Định nghĩa enzyme.[8],[10]
Trong cơ thể sống (các tế bào) luôn luôn xảy ra quá trình trao đổi chất. Sự trao đổi chất
ngừng thì sự sống không còn tồn tại. Quá trình trao đổi của một chất là tập hợp các quy luật
của rất nhiều các phản ứng hóa học khác nhau. Các phản ứng hóa học phức tạp này có liên
quan chặt chẽ với nhau và điều chỉnh lẫn nhau. Enzyme là các hợp chất protein xúc tác cho các
phản ứng hóa học đó. Chúng có khả năng xúc tác đặc hiệu các phản ứng hóa học nhất định và
đảm bảo cho các phản ứng xảy ra theo một chiều hướng nhất định với tốc độ nhịp nhàng trong
cơ thể sống.
Nguyên liệu sử dụng trong công nghệ thực phẩm là các sản phẩm nông sản thực tế chúng
là các vật thể sống, do đó trong quá trình bảo quản hoặc chế biến chúng thành các sản phẩm
thực phẩm xảy ra hàng loạt các quá trình biến đổi sinh học mà các quá trình này được xúc tác
tự nhiên bởi enzyme bản thể hay do nhà công nghệ đưa vào để đạt mục đích đặt ra. Vì vậy có
thể nói enzym đóng vai trò chủ chốt trong các quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm.
Bản chất: Enzyme có bản chất là protein và là chất xúc tác sinh học có tính đặc hiệu cao.
Bốn vai trò chính của enzyme trong CNTP:
+Enzyme khắc phục khiếm khuyết tự nhiên của nguyên liệu: Các sản phẩm nông sản có

chất lượng về dinh dưỡng, thành phần hóa học, tính chất cảm quan phụ thuộc nhiều vào:
giống, loại nông sản, điều kiện canh tác, điều kiện thu hái và vận chuyển, điều kiện bảo quản.
+ Enzyme nâng cao giá trị thương phẩm của nguyên liệu: Trong thực tế có rất nhiều các
nguyên liệu nông sản có giá trị thương phẩm thấp. Sau khi được chuyển hóa bởi tác dụng của
enzyme thì giá trị thương phẩm cao hơn rất nhiều,
+ Enzyme là công cụ trong quá trình chuyển hóa công nghệ: Trong các nhà máy chế biến
thực phẩm thì enzyme được sử dụng như một công cụ của toàn bộ quá trình chuyển hóa hoặc
là toàn bộ quá trình chuyển hóa trong dây chuyền chế biến. Nếu thiếu sự có mặt của nó thì quá
trình chế biến không thành công.
+ Enzyme tăng tính chất cảm quan của sản phẩm: Trong chế biến thực phẩm sau khi xảy
ra các giai đoạn chuyển hóa chính, thông thường các sản phảm thực phẩm chưa hẳn đã đạt
chất lượng cảm quan tối ưu. Vì thế chúng có các giai đoạn hoàn thiện sản phẩm , trong giai
SVTH: NHÓM 15 10
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
đoạn này hoặc là tạo nên những điều kiên mới cho các enzyme bản thể có lợi phát huy tác
dụng có lợi hoặc bổ sung các enzyme từ ngoài vào để làm tăng chất lượng cảm quan của sản
phẩm như cải thiện mùi và vị của sản phẩm.
1.4.2 Phân loại enzyme.[9], [8]
Mục đích của phân loại enzyme là để nhấn mạnh một cách chính xác và tổng quát, mối
quan hệ và những điều giống nhau của một loại enzyme.
Sáu lớp enzyme theo phân loại quốc tế gồm có:
+ Oxydoreductase: Các enzyme xúc tác cho phản ứng oxy hóa - khử. Trong nhóm này có
tất cả các enzyme có các tên thông thường đã biết như dehydrogenase, oxydase,
cytochromreductase và peroxydase. Trong các phản ứng do chúng xúc tác xảy ta sự vận
chuyển hydrogen, sự chuyển electron, sự oxy hóa bởi oxy phân tử, bởi hydrogen peroxide
hoặc bởi các chất oxy hóa khác.
+ Transferase: Các enzyme xúc tác cho phản ứng chuyển vị. Các transferase do bản chất
của những gốc mà chúng vận chuyển có thể tham gia vào các quá trình trao đổi chất rất khác
nhau. Trong lớp transferase bên cạnh transaminase và methyltransferase còn có các kinase
khác nhau (xúc tác chủ yếu cho sự vận chuyển của gốc phosphate từ hợp chất cao năng tới

chất khác, một phần lớn các enzyme trước kia gọi là mutase và một vài loại synthetase, ví dụ
các enzyme tổng hợp DNA và RNA).
+ Hydrolase: Các enzyme xúc tác cho phản ứng thủy phân. Trong lớp này có các enzyme
phân giải este (ví dụ lipid), glucozid, amid, peptid, protein.
+ Lyase: Các enzyme xúc tác cho phản ứng phân cắt không cần nước, loại nước tạo
thành nối đôi hoặc kết hợp phân tử nước vào nối đôi. Thuộc vào lớp này có các enzyme được
gọi là hydratase, aldolase, decarboxylase cũng như một số desaminase.
+Isomerase: Các enzyme xúc tác cho phản ứng đồng phân hóa. Tính cho đến cùng thì
chúng xúc tác cho những phản ứng chuyển các nhóm khác nhau bên trong phân tử. Trong lớp
này không những có những enzyme chuyển hóa các đồng phân hình học và đồng phân quang
học (như alaninracemase) mà cả các enzyme xúc tác cho các phản ứng. Ví dụ: sự chuyển hóa
aldose thành cetose (glucosophosphate isomerase, trướckia gọi là phosphohexoisomerase)
hoặc biến đổi vị trí của liên kết este bên trong phân tử (ví dụ phosphoglucomutase).
+ Ligase: Các enzyme xúc tác cho phản ứng tổng hợp có sử dụng liên kết giàu năng
lượng ATP. v.v
2 CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA ENZYME VÀ SÓNG SIÊU ÂM.
SVTH: NHÓM 15 11
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
2.1 Sóng siêu âm.
2.1.1 Nguyên lý tác động của sóng siêu âm.
Khi sóng siêu âm được truyền vào môi trường chất lỏng, các chu trình kéo và nén liên
tiếp được tạo thành. Trong điều kiện bình thường, các phân tử chất lỏng ở rất gần nhau nhờ
liên kết hóa học. Khi có sóng siêu âm, trong chu trình nén các phân tử ở gần nhau hơn và trong
chu trình kéo chúng bị tách ra xa. Áp lực âm trong chu trình kéo đủ mạnh để thắng các lực liên
kết giữa các phân tử và tạo thành những bọt khí nhỏ
Trong suốt chu trình kéo/nén bọt khí kéo giãn và kết hợp lại cho đến khi đạt được cân bằng
hơi nước ở bên trong và bên ngoài bọt khí. Diện tích bề mặt bọt khí trong chu trình kéo lớn
hơn trong chu trình nén. Vì vậy sự khuyếch tán khí trong chu trình kéo lớn hơn và kích cỡ bọt
khí cũng tăng lên trong mỗi chu trình. Các bọt khí lớn dần đến một kích cỡ nhất định mà tại đó
năng lượng của sóng siêu âm không đủ để duy trì pha khí khiến các bọt khí nổ tung dữ dội.

Khi đó các phân tử va chạm với nhau mãnh liệt tạo nên sự sốc sóng trong lòng chất lỏng, kết
quả là hình thành những điểm có nhiệt độ và áp suất rất cao (5000
0
C và 5x10
4
kPa) với vận tốc
rất nhanh 10
6 o
C/s.
2.1.1.1 Hiện tượng xâm khí thực.
Khi sóng siêu âm được truyền vào môi trường chất lỏng, các chu trình kéo và nén liên
tiếp được tạo thành. Trong điều kiện bình thường, các phân tử chất lỏng ở rất gần
nhau nhờ liên kết hóa học. Khi có sóng siêu âm, trong chu trình nén các phân tử ở
gần nhau hơn và trong chu trình kéo chúng bị tách ra xa. Áp lực âm trong chu trình kéo đủ
mạnh để thắng các lực liên kết giữa các phân tử và tạo thành những bọt khí nhỏ. Bọt khí
trở thành hạt nhân của hiện tượng xâm thực khí, bao gồm bọt khí ổn định và bọt khí
tạm thời (Kuldiloke J., 2002).Bọt khí ổn định là nguồn gốc của những bong bóng khí
nhỏ, kích thước của chúng dao động nhẹ trong các chu trình kéo và nén. Sau hàng ngàn chu
trình, chúng tăng thêm về kích thước.
Trong s u ố t quá t r ì n h dao động, b ọ t k h í ổn địn h có thể chuyển thành bọt
khí tạm thời. Sóng siêu âm làm rung động những bọt khí này, tạo nên hiện tượng “ sốc
sóng” và hình thành dòng nhiệt bên trong chất lỏng. Bọt khí ổn định có thể lôi kéo
những bọt khí khác vào trong trường sóng, kết hợp lại với nhau và tạo thành dòng
nhiệt nhỏ (Kuldiloke J., 2002).Các bọt khí tạm thời có kích cỡ thay đổi rất nhanh
chóng, chỉ qua vài chu rình chúng bị vỡ ra. Trong suốt chu trình kéo/nén, bọt khí
kéo giãn và kết hợp lại cho đến khi đạt được cân bằng hơi nước ở bên trong và bên ngoài
bọt khí. Diện tích bề mặt bọt khí trong chu trình kéo lớn hơn trong chu trình nén, vì vậy sự
khuyếch tán khí trong chu trình kéo lớn hơn và kích cỡ bọt khí cũng tăng lên trong mỗi chu
trình. Các bọt khí lớn dần đến một kích cỡ nhất định mà tại đó năng lượng của sóng
siêu âm không đủ để duy trì pha khí khiến các bọt khí nổ tung dữ dội. Khi đó các phân tử va

chạm với nhau mãnh liệt tạo nên hiện tượng “ sốc sóng “ trong lòng chất lỏng, kết
quả là hình thành những điểm có nhiệt độ và áp suất rất cao (5000
0
C và 5x10
4
kPa)
với vận tốc rất nhanh 10
6

o
C/s.
SVTH: NHÓM 15 12
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
Hình: Sự hình thành bọt khí trong sóng siêu âm
Hiện tượng xâm thực khí mở đầu cho rất nhiều phản ứng do có sự hình thành các ion tự
do trong dung dịch; thúc đẩy các phản ứng hóa học nhờ có sự trộn lẫn cácchất phản ứng với
nhau; tăng cường phản ứng polymer hoá và depolymer hóa bằngcách phân tán tạm thời các
phần tử hay bẻ gãy hoàn toàn các liên kết hóa học trongchuỗi polymer; tăng hiệu suất đồng
hoá; hỗ trợ trích ly các chất tan như enzyme từ tế bào động vật, thực vật, nấm men hay vi
khuẩn; tách virus ra khỏi tế bào bị nhiễm;loại bỏ các phần tử nhạy cảm bao gồm cả vi sinh vật
(Kuldiloke J., 2002)
2.1.1.2 Hiện tượng vi xoáy:
Sóng siêu âm cường độ cao truyền vào trong lòng chất lỏng sẽ gây nên sự
kích thích mãnh liệt. Tại bề mặt tiếp xúc giữa 2 pha lỏng/rắn hay khí/rắn, sóng siêu âm gây
nên sự hỗn loạn cực độ do tạo thành những vi xoáy. Hiện tượng này làm giảm ranh
giới giữa các pha, tăng cường sự truyền khối đối lưu và thúc đẩy xảy ra sự khuyếch tán ở một
vài trường hợp mà khuấy trộn thông thường không đạt được.
2.1.2 Các hiệu ứng vật lý và hóa học khi chiếu siêu âm lên hệ chất
lỏng.
2.1.2.1 Hiện tư ợn g sủ i bón g (c avitation):

Sóng siêu â m được tạ o r a bằng các dao động cơ học ở tầ n số cao hơn
18kHz. Khi truyền tron g môi trường lỏng , cá c p hần tử trong trườn g s i êu
âm trải qua các chu tr ìn h nén (com pression) và duỗ i (ra r efa c t i o n ) và
những da o độ n g này sẽ lan truyền ch o các phần tử kế cận . Khi năng
lượng đủ lớn, tại chu trình duỗi, tương tác giữa các phân tử sẽ vượt quá
SVTH: NHÓM 15 13
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
lực h ấ p dẫ n nội tại và các lỗ hổng nh ỏ trong lòng chất lỏng được hìn h
thành.
Hiện tượng trên còn được gọi là hiện tượng sủi bóng. Những bóng sủi này sẽ
lớn dần lên bởi quá trình khuếch tán một lượng nhỏ các cấu tử khí (hoặc hơi) từ
pha lỏng trongsuốt pha dãn nở và không được hấp thụ hoàn toàn trở lại trong quá
trình nén.
2.1.2.2 Hiện tượng vỡ bóng.
Khi chúng đạt đến một thể tích mà chúng không còn có thể hấp thu được
năng lượng, chúng vỡ ra một cách đột ngột và nhanh chóng. Trong suốt quá trình
vỡ, nhiệt độ và áp suất sẽ tăng lên rất cao (khoảng 4000K và 1000atm). Thể tích
chất lỏng bị gia nhiệt là rất nhỏ và nhiệt nhanh chóng bị tiêu tan, mặc dù nhiệt độ
tại vùng này thì rất cao trong vài µs.
Mặt khác, nhiệt độ và áp suất cao tạo ra khi nổ bong bóng sẽ dẫn tới sự tạo
thành các gốc tự do như là H+ và OH-
2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hình thành và vỡ bóng.
Một số thông số như là tần số và biên độ của sóng siêu âm, nhiệt độ và độ
nhớt của môi trường ảnh hưởng đến mức độ tạo bong bóng khí. Sự hình thành các lỗ hổng
hay bóng khí có thể bị giới hạn ở tần số cao hơn 2,5 MHz. Kích thước bong bóng
khí thu được ở tần số thấp hơn 2,5 MHz là tối đa và do đó những bong bóng khí này sẽ
tạo ra năng lượng lớn khi vỡ.
Siêu âm với biên độ cao hơn sẽ hình thành hiện tượng sủi bong bóng với
cường độ mạnh hơn. Bong bóng được hình thành nhanh hơn ở nhiệt độ cao hơn do
tăng áp suất hơi và giảm sức căng. Tuy nhiên sức căng hơi cao hơn sẽ làm yếu đi

cường độ nổ bong bóng
Độ nhớt của chất lỏng cũng ảnh hưởng đến hiện tượng sủi bong bóng. Trong
môi trường có độ nhớt cao, sự lan truyền của các phần tử trong trường siêu âm bị
cản trở và do đó làm giảm mức độ sủi bong bóng. Trong trường hợp này, siêu âm
có tần số thấp hơn và năng lượng cao hơn có khả năng xuyên thấu vào thực phẩm
tốt hơn là siêu âm có tần số cao hơn.
SVTH: NHÓM 15 14
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
Hình2.2 Quá trình hình thành, phát triển và vỡ các bọt khí
2.2 Cơ chế tác động của enzyme:
Hình 2.3 Cơ chế tác động của enzyme
Trong phản ứng có sự xúc tác của enzyme, nhờ sự tạo thành phức hợp trung gian enzyme
cơ chất mà cơ chất được hoạt hoá. Khi cơ chất kết hợp vào enzyme, do kết quả của sự cực hoá,
sự chuyển dịch của các electron và sự biến dạng của các liên kết tham gia trực tiếp vào phản
ứng dẫn tới làm thay đổi động năng cũng như thế năng, kết quả là làm cho phân tử cơ chất trở
nên hoạt động hơn, nhờ đó tham gia phản ứng dễ hơn.
Năng lượng hoạt hoá khi có xúc tác của enzyme không những nhỏ hơn rất nhiều so với
trường hợp không có xúc tác mà cũng nhỏ hơn so với cả trường hợp có chất xúc tác thông
thường.
VD: trong phản ứng phân huỷ H
2
O
2
thành H
2
O và O
2
nếu không có chất xúc tác thì năng
lượng hoạt hoá là 11,7 Kcal/mol, còn nếu có enzyme catalase xúc tác thì năng lượng hoạt hoá
chỉ còn 5,5Kcal/mol.

Sự tạo thành phức hợp enzyme cơ chất và sự biến đổi phức hợp này thành sản phảm, giải
phóng enzyme tự do thường trải qua 3 giai đoạn theo sơ đồ sau:
SVTH: NHÓM 15 15
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
Trong đó E là enzyme, S là cơ chất, ES là phức hợp Enzyme-cơ chất, P là sản phẩm.
- Giai đoạn thứ nhất: Enzyme kết hợp với cơ chất bằng liên kết yếu tạo thành phức hợp
Enzyme-cơ chất (ES) không bền, phản ứng này xảy ra rất nhanh và cần năng lượng hoạt hoá
thấp.
- Giai đoạn thứ hai: xảy ra sự biến đổi cơ chất dẫn đến sự kéo căng và phá vỡ các liên kết
đồng hoá trị tham gia phản ứng
- Giai đoạn thứ ba: tạo thành sản phẩm, còn enzyme được giải phóng ra dưới dạng tự do.
Các loại liên kết chủ yếu được tạo thành giữa E và S trong phức hợp ES là các tương tác:
- Tương tác tĩnh điện, liên kết ion, liên kết muối, cầu muối, cặp ion: Liên kết này được
tạo thành giữa nhóm tích điện của cơ chất (S) với nhóm tích điện trái dấu trong phân tử
Enzyme (E).
-Liên kết Hydro: liên kết này được tạo thành theo kiểu A - H B, trong đó hydro kết hợp
với A bằng liên kết cộng hoá trị đồng thời tạo liên kết yếu với B. Liên kết này được tạo thành
khi khoảng cách giữa A và B là 3A
o
.
- Tương tác Vander Waals: Tương tác này yếu hơn tương tác tĩnh điện và liên kết hydro.
Tương tác này thể hiện rất rõ khi nhiều nguyên tử của cơ chất có thể đồng thời tiếp cận với
nhiều nguyên tử của enzyme. Nó chỉ xảy ra khi có sự ăn khớp về cấu trúc không gian giữa cơ
chất và enzyme.
Mỗi loại liên kết đòi hỏi những điều kiện khác nhau và chịu ảnh hưởng khác nhau khi có
nước.
2.3 Phạm vi ứng dụng
2.3.1 Phạm vi áp dụng của sóng siêu âm:
Siêu âm là một lĩnh vực đang được nghiên cứu và có tiềm năng phát triển
trong ngành công nghệ thực phẩm. Sóng siêu âm có tần số từ 20kHz đến trên

25MHz thường được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Có 2 lĩnh vực được
ứng dụng chính trong công nghệ thực phẩm:
Siêu âm tần số cao và năng lượng thấp: còn được gọi là siêu âm chuẩn đoán,
trong khoảng tần số 20-60 MHz. Phần này được sử dụng như một kỹ thuật phân
tích, không làm phá huỷ cấu trúc của mẫu, điều này được ứng dụng để xác định
tính chất thực phẩm, đo tốc độ dòng chảy, kiểm tra bao gói thực phẩm…(Floros,
J.D., 1994).
-Tần số thấp và siêu âm năng lượng cao (2MHz-10MHz): được ứng dụng
rộng rãi như một quá trình hỗ trợ trong hàng loạt các lĩnh vực như: kết tinh, sấy,
SVTH: NHÓM 15 16
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
bài khí, trích ly, lọc, đồng hoá, làm mềm thịt, quá trình oxi hoá, quá trình tiệt
trùng… (Floros, J.D., 1994).
- Sóng siêu âm được ứng dụng trong nhủ hoá, trên các sản phẩm từ thịt, tác
động của sóng siêu âm đến bảo quản lạnh đông thực phẩm tươi, tác động siêu âm
đến sản xuất kem, tác động siêu âm đến cô đặc và sấy lạn.
Ngoài ra, Sóng siêu âm cũng đã được ứng dụng để chuẩn đoán đột quỵ song
chưa bao giờ được áp dụng cho việc điều trị. Vài năm gần đây, các công trình
nghiên cứu đã hướng tới việc tìm hiểu xem sóng siêu âm có thể làm tăng tác dụng
của thuốc TPA hay không. Tác dụng lâu dài của sóng siêu âm còn được chú ý hơn
nhiều. Sau 3 tháng, 42% bệnh nhân được điều trị bằng thuốc TPA kết hợp với
sóng siêu âm đã hoàn toàn mất hẳn các triệu chứng bại liệt hoặc có thể tự lo cho
bản thân. Trong khi đó, chỉ có 29% bệnh nhân dùng thuốc chống đông máu hồi
phục. Hơn nữa, hiện tượng chảy máu trong não khi kết hợp sử dụng sóng siêu âm
với thuốc ít khi xảy ra và không nghiêm trọng hơn so với khi chỉ dùng thuốc
chống đông máu.
Sóng siêu âm có thể được thấy trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong gia
đình, chúng ta thường sử dụng sóng siêu âm để huýt sáo báo hiệu cho con chó,
chuông chống trộm và sử dụng trong việc làm sạch đồ kim hoàn. Trong y khoa,
các bác sĩ sử dụng sóng siêu âm để loại bỏ những sạn trong thận mà không cần

phải làm phẫu thuật, chữa trị những tổn thương về sương sụn (như ở khuỷu tay),
và chụp những hình ảnh phát triển của thai nhi trong thời kỳ mang thai. Trong
công nghiệp, siêu âm rất quan trọng trong công nghiệp sản xuất mỹ phẩm và thực
phẩm, hàn plastics, khuấy trộn, làm sạch những vật có kích cỡ lớn.
Sóng siêu âm còn được ứng dụng trong các kỹ thuật làm sạch như làm sạch
rau quả.
2.3.2 Phạm vi áp dụng của enzyme.
Ứng dụng enzyme như các hoá chất để phân tích định lượng các chất: có thẻ
xác định các chất đặc biệt với hàm lượng rất thấp và bị lẫn với các chất khác
tương tự với nhau mà các phương pháp hoá học khác khó có thể xác định được
chính xác,hoặc phân tích những chất không bền dễ dàng bị phân huỷ ở nhiêt độ
hoặc áp suất cao,hoặc những điều kiện phản ứng khó thiết lập.
- VD: xác định cơ chất sử dụng amylase để định lượng tinh bột cho kết quả
chính xác hơn khi dùng acid vì một số polysaccharide như hemicellulos enzyme
cũng bị thuỷ phân bởi acid ở điều kịên thường.
-Sử dụng enzyme trong công nghiệp:từ 1970 tách enzyme ra khỏi tế bào và
sử dụng trong sản xuất công nghiệp, hiện tại có ít nhất 60 enzyme đã được thương
mại hoá, đa số là các enzyme ngoại bào. Ví dụ: sản xuất sữa, bánhmì, beer, công
ngiệp dệt…
SVTH: NHÓM 15 17
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
- Sử dụng enzyme trong công nghiệp sản xuất bột giặt và các chất tẩykhác.
- Sử dụng trong công nghiệp sản xuất sợi, vải, bột giấy và giấy.
- Sử dụng enzyme trong nông nghiệp: tăng hiệu suất sử dụng thức ăn, sản
xuất thức ăn dễ tiêu hoá cho động vật, đặc biệt là động vật còn non để tăng hiệu
quả sử dụng thức ăn.
- Một số lĩnh vực mới: nhuộm tóc, tạo sóng cho tóc,chăm sóc da,khai thác
dầu mỏ.
- Enzyme trong y dược: chuẩn đoán bệnh, điều trị bệnh,.
3 ỨNG DỤNG CỦA ENZYME VÀ SÓNG SIÊU ÂM TRONG THỰC PHẨM.

Sản xuất nước quả chiếm tỷ trọng lớn trong ngành công nghiệp sản xuất nước giải khát
trên thế giới và nước táo là loại nước quả phổ biến nhất. Thông thường mọi người vẫn quan
niệm sản xuất nước quả chỉ đơn giản là ép quả và thu lấy nước cốt. Nhưng trên thực tế quá
trình này phức tạp hơn rất nhiều, đặc biệt khi tiến hành với khối lượng lớn vài tấn quả một lúc.
Ngoài ra còn rất nhiều vấn đề quan trọng khác mà nhà sản xuất phải quan tâm như làm thế nào
để tăng hiệu suất, kiểm soát độ trong, độ ngọt, kéo dài thời gian sử dụng Do đó để sản xuất
đạt hiệu quả nhất thiết phải áp dụng kỹ thuật trong từng công đoạn sản xuất.
Có rất nhiều yếu tố kỹ thuật trong quá trình sản xuất cần phải quan tâm. Chẳng hạn như
phải chọn lực ép thích hợp với từng loại táo như loại táo thu hoạch sớm, loại thu hoạch muộn
hoặc loại táo lưu trữ trong kho. Những vấn đề cần quan tâm khác nữa như làm sao để duy trì
được độ ngọt, độ trong của sản phẩm nước táo thành phẩm.
Dinh dưỡng:
• Một quả táo cỡ trung bình cho 6 oz hay ¾ cốc nước táo.
• Một quả táo cỡ trung bình cho ½ cốc nước sốt táo
•1– ¼ quả táo cho một suất nước táo ép (khoảng 8 oz hay 240 ml) = 120 calo
• Trung bình trên thế giới mỗi người ăn 50,8 pao sản phẩm táo một năm (khoảng 23 kg),
trong đó: 37% là trái táo tươi, 63% là các sản phẩm chế biến từ táo (nước táo, sốt táo…)
• 51% sản phẩm chế biến từ táo là nước quả và rượu táo. Các sản phẩm khác bao gồm
táo khô, táo đông lạnh, táo tươi thái lát, sốt táo đóng hộp và dấm.
Thu hoạch:
Mỗi vùng miền trên thế giới thu hoạch vào từng thời điểm khác nhau. Riêng ở Mỹ táo
được thu hoạch vào mùa thu. Táo phải được kiểm tra độ chín trước khi quyết định thu hoạch.
Trái táo được hái quá sớm sẽ chua hoặc có nhiều bột. Trái táo hái quá muộn sẽ mềm và bở.
Những tiêu chuẩn để đánh giá độ chín của táo bao gồm:
• Hàm lượng đường.
SVTH: NHÓM 15 18
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
• Độ cứng chắc
• Hạt
• Màu vỏ táo

Mặc dù đã có một số nơi thu hoạch
táo bằng máy nhưng hiện nay thu hoạch
bằng tay vẫn là phổ biến.
3.1 Ứng dụng của enzyme trong
quá trình thu hồi dịch quả.
Ứng dụng đầu tiên của enzyme
trong công nghiệp sản xuất nước ép trái
cây là sử dụng pectinase trong việc lọc
nước trái cây(1930). Quá trình lọc nhanh
nước trái cây sau khi phá vỡ pectin bởi
pectinase, giảm bớt độ nhớt của nước trái
cây trong 1 quá trình ngắn hơn và cải thiện Hình 3.1 Táo xanh
chất lượng nước táo sản xuất quy mô công nghiệp. Sau đó pectinase được dùng để loại bỏ
pectin của dâu đỏ. Ứng dụng của pectinase và amylase để phân giải pectin và tinh bột của trái
táo trong suốt quá trình lọc nóng đã ngăn chặn sự đóng cặn khi đóng chai (post – bottling),
mức độ cô đặc của nước táo cao hơn. Kết quả là thể tích bảo quản nhỏ hơn, chi phí vận chuyển
rẻ hơn, nước cô đặc ổn định hơn mà không bị hỏng. Thử nghiệm tựa quả táo với pectinase và
hemicellulase như sau: bằng cách làm giảm độ nhớt của tựa quả táo, công suất ép nước và sản
lượng được cải thiện đáng kể. Việc loại bỏ pectin của quả bằng pectinase có độ hoạt động cao
đã cải thiện chất lượng sản phẩm thông qua ngăn cản sự đong cặn của nước ép sau khi cô đặc.
Trong quy trình làm sạch, làm ổn định hoặc cô đặc nước quả, sự ngâm nóng với enzyme đảm
bảo năng suất cao hơn và màu tươi hơn. Ngày nay, những hãng sản xuất enzyme cung cấp cho
người sản xuất nước ép trái cây những enzyme hỗn hợp tốt nhất dựa trên thành phần cấu tạo
cơ bản của trái táo để cải thiện chất lượng và giữ sự ổn định của sản phẩm hoàn chỉnh, cùng
với đó là quá trình sản xuất sẽ ngắn hơn và công suất sẽ cao hơn. Kết hợp với thiết bị kĩ thuật
và quy trình công nghệ mới, enzyme công nghiệp cho phép người sản xuất tăng thêm hiệu quả
để sản xuất thực phẩm, thức ăn gia súc, và tái chế (xử lý) một khối lượng lớn chất thải.
3.1.1 Quy trình sản xuất.
Quy trình chế biến nước táo cơ bản gồm những công đoạn sau:
3.1.1.1 Kiểm tra bằng mắt.

Tìm kiếm loại bỏ đất, cành cây còn sót lại, Những quả táo bị sứt mẻ hay méo mó vẫn có
thể làm nước táo.
3.1.1.2 Rửa.
SVTH: NHÓM 15 19
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
Táo sau đó được rửa với nước bằng nhiều cách trong vòng 10 đến 45 phút. Người ta có
thể thêm clo điôxit, hipoclorit hay các hợp chất clo khác để hạn chế sự phát triển của vi sinh
vật vào nước tuần hoàn. Một số qui trình rửa còn sử dụng cả việc cọ rửa vật lý nhằm làm giảm
thời gian rửa táo. Một số qui trình rửa thêm bên ngoài vỏ để loại bỏ hiệu quả các vết bẩn và
các chất hóa sinh còn sót lại trên bề mặt quả táo (thuốc trừ sâu).
3.1.1.3 Dịch nghiền.
Sau quá trình rửa, táo được cắt nhỏ ra bằng một máy nghiền, máy xay táo hay “búa
nghiền” rồi trở thành hỗn hợp dịch táo nghiền. Để dịch táo nghiền dễ ép, nó không được
nghiền quá mịn, không được khuấy hay để nhiệt độ quá 350 C. Khi xử lý với pectinaza, nhiệt
độ được giữ ở mức vừa phải, từ 20 đến 300C và quá trình phản ứng thường kéo dài từ 30 đến
120 phút. Điều này nhằm hạn chế quá trình thủy phân của protopectin. Protopectin gắn kết các
tế bào và sự thủy phân của nó làm yếu các mô quả, làm giảm khả năng ép và làm tăng độ nhớt.
Táo cũng giống như nhiều loại quả khác có rất nhiều pectin đặc biệt là phía trong lõi.
Pectin nói chung là một chuỗi mạch thẳng của D-Galacturonic axit với alpha 1,4 glycosidic
liên kết rải rác với L – Rhamnoza. Nó được tìm thấy trong thành của tế bào thực vật cùng với
hemixenluloza.
Việc bổ xung pectinaza vào dịch quả có rất nhiều lợi ích, đặc biệt đối với táo là một loại
quả có kết cấu mềm. Pectinaza cao cấp dùng cho dịch nghiền táo có một tỷ lệ lớn pectin
esteraza và polygalacturonaza (aka pectin glycosidaza). Những loại enzyme này làm giảm một
cách nhanh chóng độ nhớt và độ dính của bột táo nhão mà không làm ảnh hưởng đến
protopectin hay làm giảm khả năng ép của nó. Hoạt động của hỗn hợp enzyme bao gồm
xenlulaza và hemixenlulaza có thể phá vỡ thành tế bào và làm tăng hiệu suất sản xuất sản
phẩm nước quả nói chung lên 5 – 10%. Tuy nhiên kèm theo đó còn có sự tăng lên của
xenlobioza (phân tử nhỏ). Khi hỗn hợp enzyme này được sử dụng nên dùng với lượng ít nhất
có thể và trong khoảng thời gian ngắn nhất nhằm làm giảm đến mức tối thiểu lượng

xenlobioza sinh ra.
• LiquiSEB-RL cung cấp chủ yếu hoạt lực phân cắt pectin và hoạt lực của xenlulaza và
hemixenlulaza.
• ClariSEB cung cấp chủ yếu hoạt lực pectinaza và một ít hoạt lực của xenlulaza và
hemixenlulaza.
SVTH: NHÓM 15 20
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
3.1.1.4 Dịch cháo nghiền.
Sau đó được đưa tới máy ép thủy lực để nén dịch nghiền và tách lấy nước quả. Một máy
ép đơn thường chỉ có hiệu suất ép 60 – 70% nước quả từ trái táo tươi.
Táo dự trữ trong kho thường cho ít nước hơn và dịch nhão chưa xử lý của nó thường có
xu hướng dính vào máy ép. Hiện tượng này xảy ra do sự thủy phân của protopectin xuất hiện
trong quá trình chín của trái táo làm cho các tế bào bị phân tách và làm mềm trái táo.
Nước được thêm vào phần bã táo còn lại và nó được ép kiệt, thông thường dùng máy ép
ngang. Sự tăng lên về thể tích nước ép không quan trọng, sự tăng lên về lượng đường mới cần
được quan tâm. Nước táo thông thường có nồng độ khoảng 12 Brix. Lần ép kiệt lấy đường thứ
2 (táo đường) có thể tăng nồng độ nước quả lên 12.3 đến 12.5 Brix.
3.1.1.5 Nước quả sau đó được bơm đến bồn chứa để lọc bỏ tạp chất.
Nếu pectinaza không được bổ xung vào dịch táo nghiền thì có thể bổ xung vào nước táo
tại bồn chứa. Việc sử dụng những sản phẩm như LiquiSEB hay ClariSEB sẽ làm giảm độ
nhớt, ngăn ngừa và giảm sự tắc ngẽn trong quá trình lọc, tăng tốc độ lọc. Nếu LiquiSEB đã
được sử dụng trong dịch táo nghiền thì ClariSEB có thể sử dụng tại công đoạn này nhằm làm
giảm độ nhớt và làm trong sản phẩm.
LiquiSEB còn có thể dùng khi tiến hành vệ sinh bồn chứa nhằm giúp thông thoáng màng
lọc.
3.1.1.6 Nước quả sau khi lọc được bơm đến bồn làm trong.
Một số người thích loại nước quả đục, đặc biệt là tại Nhật Bản. Một số người cảm thấy
nước táo đục tự nhiên hơn và nó phổ biến hơn trong các cửa hàng thực phẩm dành cho sức
khỏe cũng như trên thị trường thực phẩm tự nhiên. Hiện tượng đục của nước táo gây ra bởi
pectin và/hoặc tinh bột. Quả táo chưa chín hoặc hái sớm có mức tinh bột cao hơn một chút so

với quả táo được thu hoạch vào giữa hoặc cuối vụ.
Một lần nữa, LiquiSEB hoặc ClariSEB sẽ làm giảm hiện tượng đục của nước quả gây ra
bởi pectin.
SEBamyl-L là một endo-amylaza sẽ phân cắt tinh bột thành dextrin và maltoza.
SEBamy-GL là một exo-amylaza
sẽ loại bỏ hiện tượng đục đồng thời
làm tăng thêm lượng đường gluco.
3.1.1.7 Nước táo được lọc lại một
lần nữa khi lảm trong.
Hầu hết các nhà máy bây giờ sử
dụng phương pháp siêu lọc. Kích
SVTH: NHÓM 15 21
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
thước ống lọc trong vi lọc là 0.1 đến 10 µm. Kích thước ống lọc trong siêu lọc là 0.001 đến 0.1
µm. Do đó phân tử nào có kích thướng lớn hơn 10,000 dalton có thể bít kín các lưới lọc này,
làm giảm tốc độ lọc và đòi hỏi chi phí cao khi làm sạch lưới lọc. Nếu nước quả đã được xử lý
với enzyme pectinaza và amylaza trước đó thì quá trình lọc sẽ không gặp vấn đề gì và hiện
tượng tắc nghẽn sẽ không xảy ra.
Hình3.2 Sản phẩm nước táo.
3.1.1.8 Nước táo sau khi được xử lý enzyme.
Qua hai lần lọc sẽ có hai hướng xử lý:
a) Đi thẳng đến dây chuyền đóng chai, ở đó nước táo được thanh trùng và rót vào chai
rồi mang đi làm lạnh.
b) Một phần nước táo được đưa đến bộ phận cô đặc để loại bỏ nước tạo nên dịch cô đặc,
dịch này thường có nồng độ 70Brix. Dịch này sau đó được đưa đến chứa trong một bồn inox
sạch để đóng chai bất cứ khi nào cần
3.1.2 Cơ chế tác dụng trong dịch quả khi thu hồi dịch
Quá trình làm mềm phần tựa của táo (Apple pulp maceration)
Táo được bảo quản ở nhiệt độ thấp, được kiểm soát trong không khí một vài tháng và
được sản xuất theo nhu cầu của thị trường. Trong suốt quá trình đó, protopectin không tan

được chuyển hóa dần dần thành pectin tan bởi enzyme pectinase nội sinh trong quả táo, tinh
bột được chuyển hóa chậm thành gluco bởi amylase trong suốt quá trình chuyển hóa. Lượng
pectin tan có thể giảm từ 0.5 – 5g/kg táo chín quá (chín nục).
Táo sẽ khó mềm nếu không được ngâm với pectinase (fig 37).
SVTH: NHÓM 15 22
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
Biểu đồ 3.1 Ảnh hưởng của pectinaza trên tỷ lệ phần trăm sản lượng
nước ép táo trong quá trình chế biến.
Trong quy trình sản xuất truyền thống,enzyme được sử dụng tại 2 giai đoạn khác nhau
(fig 38).
Hình 3.3 sơ đồ thiết bị trong sản xuất nước táo
Thêm enzyme pectinase thương mại có nguồn gốc từ Aspergillus sp vào bột táo là rất cần
thiết bởi vì những hoạt động của enzyme nội sinh quá chậm, quá yếu để có thể tạo ra một tác
dung túc thời, dễ nhận thấy. Vi pectin táo có mức dộ methyl hóa cao, những enzyme thương
mại phải chứa lượng pectinase hoặc pectinase methylase cô đặc hơn trong sự kết hợp với
polygalactonase, arabanase và những enzyme phân giải khác như rhamnogalactonase và
xylogalacturonase.
Một số loại hỗn hợp enzyme như: rapidase press (DSM), rspidase smart (DSM), pectinex
UltraSP (novo enzyme) và Rohapect MA+ (AB enyme), chứa những enzyme cần thiết được
bán để ngâm tựa quả táo để mang lại hiệu quả và sản lượng cao trong trong toàn mùa.
SVTH: NHÓM 15 23
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
Kết quả phân giải tựa táo giảm mạnh ở những loại tựa táo có độ nhớt cao, thể tích lớn nước
trái cây dao động (free – run) và ép nhanh. Sản lượng đạt trên 90% với áp suất hơi nước và bột
táo được lọc qua so với 75 – 80% maximum đạt được khi không có mặt của enzyme.
Sự loại bỏ pectin của táo (Apple juice depectinization).
Pectin là nguyên nhân chính làm cho nước ép táo bị đục. 1 lít nước táo với 13% chất khô
có thể chứa 2 -5 g pectin sau khi ép. Điều này phụ thuộc vào độ chín của quả. Liều lượng
pectinase được nghiên cứu và quyết định trong phòng thí nghiệm bằng cách kiểm tra với cồn.
Acid hóa ethanol (2 thể tích ethanol chứa 0.5% HCl + 1 thể tích nước táo) được dùng để kết

tủa, làm lắng pectin với trọng lượng phân tử lên tới 3000 Dalton. Điều này rất quan trong khi
sử dụng acid hóa methanol. Mặt khác, sự kết tủa của acid hữu cơ hay của Ca pectate vì sự thay
đổi của PH sau khi trộn lẫn ethanol với nước rps trái cây. Và những sai lệch rõ ràng về kết quả
đã được ghi nhận. Pectinlyase, pectin methylesterase, polygalacturonase và arabinase là những
enzyme quan trọng nhất. Arabinase chiếm 55% lượng đường trung tính trong phần nhánh của
pectin của táo. Quá trình lọc có được sau khi depectinazation bằng enzyme.
Giai đoạn thứ nhất là làm mất ổn định của những vẩn đục của nước táo bởi PL
(pectinlyase). Những tác động không nhìn thấy được nhưng kết quả làm giảm mạnh độ nhớt
của nước táo ép (Fig 39).
PL sẽ cắt pectin ở những vị trí ngẫu nhiên và chỉ cần cắt 1 – 2% liên kết là đủ để giảm
50% độ nhớt của nước táo.
PG (polygalacturonase) trở nên hoạt động sau khi có hoạt động của PME (pectin
methylesterase). Vì trọng lượng phân tử cao nên PG không thể thủy phân pectin với mức độ
methyl hóa tốt hơn 50 – 60% vì các chướng ngại. Ở pha này, PL không có hoạt động kéo dài
và sự thủy phân pectin phụ thuộc vào hệ thống PME/PG.
SVTH: NHÓM 15 24
TIỂU LUẬN: CNCB NÔNG SẢN GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
Giai đoạn thứ hai là sự tạo kết tủa của vẩn đục. Sự đóng cặn rất cần thiết cho quá trình
lọc nước táo sau khi xử lý phân giải pectin và tinh bột bằng enzyme. Những vẩn đục này bao
gồm những protein mà được tích điện tại PH của nước quả là từ 3.5 – 4 trong khi đó điểm
đẳng điện của những protein này ở PH khoảng 4 – 5. Những protein này gắn kết với
hemicellulose cái mà bao quanh pectin như một lớp keo tích điện âm. Một số sản phẩm
pectinase như: rapidase C80 max (DSM), pectinex C80 Max (novoenzzyme) và Rohapect
DAL (AB enzyme) thủy phân một phần gel pectin và như vậy trong sự lọc tĩnh điện của những
phân tử có điện tích trái dấu, sự kết tủa những vẩn đục và sau đó là sự lọc của nước trái cây.
pH tốt nhất cho sự chuyển hóa này là khoảng 3.6. Kiểm tra nồng độ cồn cho thấy quá trình loại
pectin có hoàn thành hay không.
Ngay ở đầu mùa vụ, táo chưa chín chứa khoảng 5 – 7 g tinh bột/lít nước táo. Tại điểm
này, những kiểm tra bằng iot cho màu xanh đậm và tinh bột ở thể kết tủa với iot. Tinh bột tồn
tại ở dạng hạt nhỏ có kích thước khoảng 2 – 3 μm có cấu tạo gồm 30% amylose và 70%

amylopectin. Cái sau có thể làm tủa 20% khối lượng iot. Táo có chứa enzyme amylase nội
sinh nhưng hoạt động rất chậm để có thể phân rã tinh bột. Khi nước trái cây được đun nóng tới
khoảng 70 – 80
o
C, tinh bột chuyển từ dạng không hòa tan được thành dạng hòa tan được (hồ
hóa với nước). Nếu không thêm amylase vào thì những phân tử trên có thể gây ra những tác
dụng bất lợi đó là tinh bột tạo thành một khối lớn rất khó thủy phân và chúng sẽ làm tắc màng
lọc của máy lọc. Khi thêm amylase và amyloglucosidase của nấm vào thì kết quả là sẽ thủy
phân tinh bột tan thành các đơn phân glucose và kết quả là những cặn, vón cục khi đóng chai
(post – bottling) đã được ngăn chặn và quá trình lọc được cải thiện. Những enzyme được điều
chế như: Hazyme DCL (DSM) và AMG (novoenzyme) chứa α – amylase và amyloglucosidase
của nấm Aspergillus niger. Liều lượng tiêu chuẩn được kiểm tra bằng test với iot.
Giai đoạn thứ 3 là quá trình lọc với những tấm lọc mịn, tấm lọc mịn hiện nay được thay
thế bằng máy siêu lọc (Micro or ultrafiltration). Những mằng vô cơ có giới hạn khoảng 20.000
– 50.000 Dalton. Những phần không tan và những phân tử không bị phân giải như những
mảnh rhamnogalacturonan I (RG I) và rhamnogalacturonan II (RG II), những enzyme gắn
protein, polyphenol vẫn giữ nguyên tình trạng ở mức độ lớn hơn hay nhỏ hơn tùy thuộc vào
giới hạn của màng siêu lọc. Gần đây người ta thấy rằng những mảnh RG I và RG II không bị
phân giải và những dextrin có thể làm tắc màng lọc. Rapidase UF(DSM) và Novoferm 43
(novoenzyme) có chứa Rhamnogalacturonase và nhữn những hoạt động ở phần bên giúp cải
thiện tốc độ của quá trình lọc.
3.2 Tác động của sóng siêu âm đến hoạt tính enzyme trong công nghê thực phẩm.
Enzyme là một đối tượng quan trọng trong công nghệ thực phẩm do khả năng xúc tác
đặc hiệu, điều kiện phản ứng an toàn. Nghiên cứu tác động cùa sóng siêu âm đến enzyme
người ta nhận thấy rằng: sóng siêu âm không chỉ có khả năng làm tăng hoạt tính enzyme, vô
hoạt enzyme mà trong một số trường hợp hoạt tính enzyme không hề bị thay đổi.
Ở năng lượng tương đối thấp, khi mà các tác động vật lý tỏ ra ưu thế hơn các tác động
hoá học thì sóng siêu âm có tác dụng làm tăng hoạt tính của enzyme.
SVTH: NHÓM 15 25