Nghiên cứu công nghệ trích ly lycopene từ cà chua bằng phương pháp sử dụng enzym

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
---o0o---

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRÍCH LY
LYCOPENE TỪ CÀ CHUA BẰNG PHƯƠNG PHÁP
SỬ DỤNG ENZYM

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : TS. TRƯƠNG HƯƠNG LAN
TS. LẠI QUỐC PHONG
SINH VIÊN THỰC HIỆN :TRỊNH THỊ LỆ
LỚP
:K19.CNSH - 1202

HÀ NộI - 2016


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
PHẦN I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................. 2
1.1. Tổng quan về cà chua ...................................................................... 2
1.1.1. Giới thiệu về cà chua ...................................................................... 2
1.1.2. Độ chín của cà chua ........................................................................ 3
1.1.3. Các giống cà chua được trồng phổ biến .......................................... 4
1.1.4. Tình hình sản xuất cà chua trên thế giới và ở Việt Nam .................. 6
1.2. Tổng quan về Lycopene trong cà chua ........................................... 8
1.2.1. Giới thiệu về Lycopene .................................................................. 8
1.2.2. Tính chất hóa học ........................................................................... 9

1.2.3. Tính chất vật lý ............................................................................. 10
1.2.4. Tác dụng chức năng của Lycopene ............................................... 11
1.2.5. Hàm lượng Lycopene trong cà chua và một số thực phẩm. ........... 12
1.3. Tổng quan về sử dụng Enzyme trong chiết tách các hoạt chất sinh
học từ thực vật ......................................................................................... 15
1.3.1. Vai trò của enzyme trong chiết tách hoạt chất sinh học từ thực vật17
1.3.2. Vai trò của enzyme trong chiết tách Lycopene từ cà chua ............ 18
1.4. Các chế phẩm thực phẩm Lycopene từ cà chua ........................... 21
PHẦN II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. 24
2.1. Vật liệu............................................................................................ 24
2.1.1. Nguyên liệu .................................................................................. 24
2.1.2. Thiết bị ......................................................................................... 24
2.1.3. Hóa chất ....................................................................................... 26
2.2. Phương pháp công nghệ ................................................................ 26
2.2.1. Phương pháp xác định giống cà chua thích hợp cho quá trình trích
ly Lycopene có sự hỗ trợ của enzyme. .................................................... 26


2.2.2. Phương pháp xác định loại enzyme thích hợp cho quá trình trích ly
Lycopene có sự hỗ trợ của enzyme ......................................................... 26
2.2.3. Phương pháp xác định tỷ lệ nguyên liệu/nước thích hợp cho quá
trình trích ly Lycopene có sự hỗ trợ của enzyme .................................... 28
2.2.4. Phương pháp xác định nồng độ enzyme thích hợp cho quá trình
trích ly Lycopene có sự hỗ trợ của enzyme ............................................ 28
2.2.5. Phương pháp xác định pH thích hợp cho quá trình trích ly Lycopene
có sự hỗ trợ của enzyme ......................................................................... 28
2.2.6. Phương pháp xác định thời gian thích hợp cho quá trình trích ly
Lycopene có sự hỗ trợ của enzyme ......................................................... 28
2.2.7. Phương pháp xác định nhiệt độ thích hợp cho quá trình trích ly
Lycopene có sự hỗ trợ của enzyme ......................................................... 29

2.2.8. Phương pháp xác định tốc độ khuấy thích hợp cho quá trình trích ly
Lycopene có sự hỗ trợ của enzyme ......................................................... 29
2.2.9. Quy trình công nghệ trích ly Lycopene có sự hỗ trợ của enzyme
(theo Zourro, 2010) ................................................................................ 29
2.3. Phương pháp phân tích.................................................................. 31
2.3.1. Phương pháp phân tích hàm lượng Lycopene [19]........................ 31
2.3.2. Các phương pháp phân tích hóa lý ................................................ 32
2.4. Phương pháp toán học ................................................................... 32
PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................. 33
3.1. Xác định giống cà chua có hàm lượng Lycopene cao trong số các
giống cà chua được trồng ở miền Bắc, Việt Nam .................................. 33
3.1.1. Nghiên cứu lựa chọn giống cà chua thích hợp .............................. 33
3.1.2. Nghiên cứu xác định độ chín chế biến của quả cà chua ................ 35
3.1.3. Nghiên cứu lựa chọn dạng nguyên liệu phù hợp cho quá trình trích
ly Lycopene từ cà chua có sự hỗ trợ của enzyme .................................... 36
3.2. Nghiên cứu xác định loại enzyme và các điều kiện thích hợp cho
quá trình trích ly Lycopene từ cà chua .................................................. 38


3.2.1. Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ nguyên liệu/nước thích hợp cho quá trình
trích ly Lycopene từ cà chua có sự hỗ trợ của enzyme............................ 39
3.2.2. Nghiên cứu lựa chọn nồng độ enzyme thích hợp cho quá trình trích
ly Lycopene từ cà chua có sự hỗ trợ của enzyme .................................... 40
3.2.3. Nghiên cứu lựa chọn pH dịch trích ly thích hợp cho quá trình trích
ly Lycopene từ cà chua có sự hỗ trợ của enzyme .................................... 42
3.2.4. Nghiên cứu lựa chọn thời gian thích hợp cho quá trình trích ly
Lycopene từ cà chua có sự hỗ trợ của enzyme ........................................ 43
3.2.5. Nghiên cứu lựa chọn nhiệt độ thích hợp cho quá trình trích ly
Lycopene từ cà chua có sự hỗ trợ của enzyme ........................................ 44
3.2.6. Nghiên cứu lựa chọn tốc độ khuấy thích hợp cho quá trình trích

Lycopene từ cà chua có sự hỗ trợ của enzyme ........................................ 45
3.3. Xây dựng quy trình công nghệ trích ly Lycopene từ cà chua có sự
hỗ trợ của enzyme ................................................................................... 47
3.4. Áp dụng quy trình công nghệ trích ly Lycopene từ cà chua có sự
hỗ trợ của enzyme để sản xuất chế phẩm Lycopene 5%. ...................... 48
PHẦN IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................. 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 50


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Các thành phần dinh dưỡng trong 100g cà chua ............................ 3
Bảng 1.2. Diện tích, năng suất, sản lượng cà chua trên thế giới ...................... 6
Bảng 1.3. Diện tích, năng suất, sản lượng cà chua ở Việt Nam....................... 7
Bảng 1.4. Diện tích, năng suất, sản lượng cà chua của các tỉnh miền Bắc từ
năm 2010 đến năm 2012 ................................................................................ 8
Bảng 1.5. Hệ số chống oxy hóa của một số carotenoit .................................. 10
Bảng 1.6. Độ tăng nồng độ các chất chống oxy hóa trong cà chua theo thời
gian nấu........................................................................................................ 11
Bảng 1.7. Hàm lượng Lycopene ở thời kỳ chín đỏ của một số giống cà chua13
Bảng 1.8. Hàm lượng trans-lycopene và Lycopene tổng số trong cà chua và
một số sản phẩm chế biến từ cà chua ............................................................ 14
Bảng 1.9 Các chế phẩm enzyme hỗ trợ cho quá trình trích ly Lycopene từ cà
chua. ............................................................................................................. 20
Bảng 1.10. Một số chế phẩm Lycopene từ cà chua ....................................... 23
Bảng 3.1. Đặc điểm phân loại một số mẫu cà chua khảo sát ......................... 33
Bảng 3.2. Thành phần dinh dưỡng chính của một số mẫu cà chua. ............... 34
Bảng 3.3. Thay đổi về đặc tính cảm quan và hàm lượng Lycopene của cà chua
sau thu hoạch................................................................................................ 35

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ
Hình 1.1. Cây cà chua giống PT18 và một số hình dạng quả cà chua ....................... 2
Hình 1.2. Cấu trúc phân tử dạng all-trans của Lycopene .......................................... 9
Hình 2.1. Cân điện tử AND GR-200 ..................................................................... 25
Hình 2.2. Máy ly tâm Sorvall RC6 ........................................................................ 25
Hình 2.6. Trích ly dịch cà chua sử dụng máy khuấy cùng bể ổn nhiệt .................... 27
Hình 2.7. Dịch trích ly Lycopene bằng enzyme sau ly tâm .................................... 27
Hình 2.5. Dịch trích ly Lycopene từ nguyên liệu cà chua thịt quả, nguyên quả và vỏ
quả bằng dung môi BHT/ethanol/n-hexan.............................................................. 31
Hình 3.1. Hàm lượng Lycopene trong cà chua nguyên quả, vỏ cà chua, cà chua bỏ
ruột và ruột cà chua ............................................................................................... 37
Hình 3.2. Ảnh hưởng của loại enzyme đến trích ly Lycopen từ cà chua ................ 38
Hình 3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/nước đến quá trình trích ly Lycopene . 40
Hình 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến quá trình trích ly Lycopene .......... 41
Hình 3.5. Ảnh hưởng pH dịch trích ly đến quá trình trích ly Lycopene .................. 42
Hình 3.6. Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình trích ly Lycopene ...................... 43
Hình 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình trích ly Lycopene ....................... 44
Hình 3.8. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến quá trình trích ly Lycopene ............... 46
Hình 3.9. Quy trình xử lý nguyên liệu cà chua có sự hỗ trợ của enzyme quy mô
100g/mẻ ................................................................................................................ 47
Sơ đồ 2.1. Quy trình công nghệ trích ly Lycopene dự kiến .................................... 29
Sơ đồ 2.2. Quy trình công nghệ tạo bột Lycopene 5% ........................................... 30


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến TS.
Trương Hương Lan – chủ nhiệm bộ môn Thực phẩm - Dinh dưỡng, Viện
Công Nghiệp Thực Phẩm đã luôn tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện cho tôi
trong suốt quá trình tôi thực tập và hoàn thành khóa luận này.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Lại Quốc Phong đã hướng dẫn tôi trong

suốt quá trình học tập, nghiên cứu tại viện.
Và trong thời gian hoàn thành khóa luận này, tôi đã nhận được sự giúp
đỡ của Th.s Nguyễn Thị Làn và các cán bộ phòng Thực phẩm – Dinh dưỡng,
Viện Công Nghệ Thực Phẩm, tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu
đó.
Qua đây, tôi cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô
giáo trường Viện Đại Học Mở Hà Nội, đặc biệt là các thầy cô trong khoa
Công Nghệ Sinh Học đã dạy dỗ tôi trong suốt thời gian học tập tại trường.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân đã
luôn ở bên em cổ vũ, động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua.
Trong quá trình thực tập không tránh khỏi được những sai sót, kính
mong các thầy cô giáo, các anh-chị và các bạn đóng góp ý kiến để cá nhân tôi
tiếp thu và hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 06 năm 2016
Sinh viên
Trịnh Thị Lệ


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

MỞ ĐẦU
Lycopene là một hoạt chất sinh học có màu đỏ thuộc họ carotenoit. Thực
vật và vi sinh vật có khả năng tự tổng hợp Lycopene nhưng động vật và người
không tự tổng hợp được, mà phải bổ sung bằng các thực phẩm hàng ngày.
Một số loại rau quả có chứa Lycopene như rau dền, dưa hấu, cà chua, gấc... từ
30-300mg/kg,trong đó cà chua và các sản phẩm chế biến từ cà chua được coi
là nguồn cung cấp Lycopene dồi dào trong chế độ ăn của con người.
Lycopene là một chất chống oxy hóa mạnh nhờ khả năng làm vô hiệu

hóa các gốc tự do, đặc biệt là oxy nguyên tử; góp phần chống lại các tác nhân
gây bệnh ung thư,các bệnh liên quan đến tim mạch và động mạch vành.
Ở Việt Nam, cây cà chua được xếp vào loại cây có giá trị kinh tế cao,
được trồng quanh năm trên cả nước với sản lượng lớn. Những năm gần đây
một số sản phẩm chế biến từ cà chua đã được sản xuất, tuy nhiên chưa có sự
đa dạng và chưa tương xứng với tiềm năng của cây cà chua Việt Nam. Chính
vì vậy, việc nghiên cứu sản xuất các chế phẩm Lycopene từ cà chua có ý
nghĩa lớn cho việc tạo ra sản phẩm mới có giá trị cao từ loại nguyên liệu này.
Enzyme là chất xúc tác lý tưởng để hỗ trợ các quá trình trích ly các hợp
chất tự nhiên phổ biến trong công nghiệp thực phẩm. Enzyme đã được sử
dụng để xúc tác rất nhiều phản ứng thủy phân làm tăng hiệu suất trích ly của
các chất, các loại tinh dầu, các loại đường và Lycopene từ cà chua.Xuất phát
từ lý luận và thực tiễn trên, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu công
nghệ trích ly Lycopene từ cà chua bằng phương pháp sử dụng enzyme”với
các nội dung sau:
1. Lựa chọn nguyên liệu cà chua giàu Lycopene từ các giống cà chua phổ
biến ở miền Bắc, Việt Nam.
2. Xác định loại enzyme và các điều kiện thích hợp cho quá trình trích ly
Lycopene từ cà chua.
3. Xây dựng quy trình công nghệ trích ly Lycopene từ cà chua có sự hỗ trợ
của enzyme.

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

1

TRỊNH THỊ LỆ - K19


LUẬN VĂN TỐT

T NGHIỆP
NGHI

PH
PHẦN
I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.

Tổng quan về cà chua

1.1.1. Giới thiệu về cà chua
Cà chua có nguồ
ồn gốc ở Peru, một nước ở Nam Mỹ,, là lo
loại cây ăn quả
thuộc họ cà “Solanaceae
Solanaceae”, có tên khoa học là “Lycopersicon
Lycopersicon sculentum
Mill”.Cà chua được đưa
đư vào trồng tại Việt Nam cuối thế kỷ 19 ở các tỉnh
đồng bằng Bắc Bộ và một
m số tỉnh vùng cao.Cà chua có quả mọng,
ng, nhi
nhiều nước
(khoảng 90-95% là nướ
ớc), có số lượng ô (hay còn gọi là buồng
ng hạt)
h khác nhau
(2-3 có khi nhiều hơn).
ơn). Hình
H

dạng quả có thể dẹt,
t, tròn, hình elip, bbầu dục dài,
dạng quả mận, dạng
ng quả
qu lê… , khối lượng từ 30-150g/quả.

ng quả
qu cà chua
Hình 1.1. Cây cà chua giống PT18 và một số hình dạng
Cà chua có vị ngọọt, tính mát, có tác dụng tạo năng lượng,
ng, làm cân bbằng
tế bào và tăng sức sống
ng[1,4]. Trong cà chua chín có chứaa nhi
nhiều chất dinh
dưỡng như: đường,
g, vitamin A, C.
C...photpho, canxi, đồng, magie,
gie, β-catoten…
đặc biệt là Lycopene (bảng
(b
1.1). Do có thành phần dinh dưỡng
ng phong phú nên
cà chua đã trở thành món ăn thông dụng của nhiều nướcc và là cây ăn quả
được trồng rộng
ng rãi trên kh
khắp các châu lục.
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
H

2

TRỊNH
NH TH
THỊ LỆ - K19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Bảng 1.1. Các thành phần dinh dưỡng trong 100g cà chua[9]
Thành phần

Đơn vị

Hàm

Thành

Đơn vị

Hàm

tính

lượng

phần

tính

lượng

Nước

g

94,0

Vitamin B1

mg

0,06

Carbohydrat

g

3,92

Vitamin B2

mg

0,04

Protein

g

0,88

Vitamin PP

mg

0,5

g

1,2

mg

0,1 - 100

Canxi

mg

10 - 12

Vitamin B6

mg

0,08

Photpho

mg

26

Vitamin E

mg

0,54

Vitamin B5

mg

0,089

β-caroten

mg/kg

4,49

Vitamin A

mg

13

Lycopene

mg/kg

20 – 200*

Vitamin C

mg

40

Chất xơ tiêu
hóa tổng số

Kẽm, đồng,
magie

Ghi chú: ( *: Theo Takeoka và cộng sự,2001)
1.1.2. Độ chín của cà chua
Xác định thời kỳ chín của cà chua nhằm phục vụ yêu cầu tiêu dùng và
các yêu cầu về chế biến, vận chuyển. Quả cà chua chín cây có chất lượng tốt
hơn so với quả cà chua chín do dấm hay chín trong thời gian bảo quản. Quá
trình chín của cà chua phải trải qua các thời kỳ sau[2]:
• Thời kỳ quả xanh: quả và hạt phát triển chưa hoàn chỉnh. Nếu thu hoạch
quả ở thời kỳ này và thông qua các phương pháp thúc chín thì quả chín
không bình thường, quả không có hương vị, không có màu sắc đặc trưng
của giống.
•

Thời kỳ chín xanh: chất keo bao quanh hạt được hình thành, quả chưa có
màu hồng hoặc vàng. Nếu đem thúc chín thì quả sẽ thể hiện màu sắc của
giống.

•

Thời kỳ chín vàng: đỉnh quả xuất hiện màu vàng hoặc màu hồng với diện
tích bề mặt chiếm khoảng 10%.

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

3

TRỊNH THỊ LỆ - K19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

•

Thờikỳ chuyển màu: diện tích bề mặt từ 10% -30% có màu vàng hoặc đỏ.

•

Thời kỳ chín hồng: diện tích về mặt quả từ 30%- 60% có màu hồng nhạt
hoặc màu vàng.

•

Thời kỳ chín hồng - đỏ: diện tích bề mặt quả từ 60%- 90% có màu vàng
hoặc đỏ.

•

Thời kỳ chín đỏ: diện tích bề mặt từ 90% trở lên có màu đỏ.
Độ chín trong cà chua là quá trình sinh hóa phức tạp. Cường độ của quá

trình đó phụ thuộc vào mức độ chín bắt đầu và điều kiện chín, nhiệt độ, độ ẩm
tương đối của không khí, ánh sáng…Trong thời kỳ quả chín, nhiệt độ và ánh
sáng ảnh hưởng rất lớn đến sự hình thành các sắc tố của quả, chủ yếu là
Lycopene (màu đỏ) và caroten (màu vàng) [3].
1.1.3. Các giống cà chua được trồng phổ biến
Ở nước ta, các giống cà chua được trồng chủ yếu thuộc 3 nhóm sau [1]:
• Cà chua múi: quả to, nhiều ngăn tạo thành múi. Quả có vị chua, nhiều hạt,
ăn không ngon, nhưng cây mọc khỏe, sai quả, chống chịu sâu bệnh khá.
• Cà chua hồng: giống hình dáng quả hồng, không có múi hoặc múi không
rõ. Thịt quả nhiều bột, ăn ngon. Khả năng chống chịu sâu bệnh kém hơn so
với cà chua múi.
• Cà chua bi: quả bé, ăn hơi chua, hơi ngái. Cây sai quả,khả năng chống chịu
sâu bệnh khá, nhưng giá trị kinh tế thấp. Nông dân thường tự trồng trong
vườn để cung cấp thực phẩm cho gia đình.
Một số giống cà chua thích hợp cho chế biến được trồng rộng rãi ở
nước ta gồm HT21, PT18, VT5, Montavi, Savior… Đây là các giống cà chua
phù hợp với các điều kiện khí hậu, chế độ canh tác ở miền Bắc nước ta, đạt
năng suất cao, ngắn ngày, nhanh chín, thu quả tập trung, độ chín đỏ tốt, thịt
quả dày, chất lượng thịt quả tốt, quả chắc, khả năng vận chuyển tốt.
Giống cà chua VT5: Là giống được chọn tạo bởi Viện Cây Lương thực
– Cây thực phẩm. Đây là giống có khả năng chịu nhiệt tốt, chống chịu bệnh
virut xoăn vàng lá, héo xanh do vi khuẩn trên đồng ruộng khá, năng suất đạt
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

4

TRỊNH THỊ LỆ - K19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

48 - 50 tấn/ha vụ xuân hè và 55 - 60 tấn/ha vụ thu đông... Giống có thời gian
sinh trưởng 120-130 ngày, dạng hình sinh trưởng bán hữu hạn. Thân lá màu
xanh, dạng lá cà chua thường, hơi vặn, dạng chùm quả trung gian, quả vai
trắng xanh. Quả dạng tròn dài, thịt quả dày, quả chín có màu đỏ tươi, 80 - 90
gam/quả, đặc ruột, cùi dày, ít hạt, độ Brix đạt 5,2%, thích hợp cho ăn tươi và
sản xuất nguyên liệu cho chế biến.
Giống cà chua Montavi: Là giống F1, có nguồn gốc từ Ấn Độ, được
phân phối bởi công ty Sumanis. Đây là giống ngắn ngày, thời gian từ khi bắt
đầu trồng tới khi thu hoạch từ 65-70 ngày. Cà chua Montavi thuộc loại sinh
trưởng bán hữu hạn, cây cao, sinh trưởng mạnh. Là giống chịu nhiệt tốt, chịu
lạnh khá nên có thể trồng được quanh năm miền Nam. Ở miền Bắc có thể
trồng cả vụ sớm, chính vụ và vụ muộn. Giống có nhiều ưu điểm về khả năng
kháng bệnh sương mai, đốm nâu và đặc biệt là bệnh xoăn đầu do virut. Giống
ra hoa sai, tỷ lệ đậu quả cao (hơn 89%) ngay cả trong điều kiện nắng nóng
kéo dài. có kích thước và trọng lượng đồng đều từ 90-100 g/quả, năng suất
cao từ 7-8 quả/chùm. Quả dạng thuôn dài, khi chín có mẫu mã đẹp, màu đỏ
đậm, đều màu, cứng quả thích hợp cho vận chuyển đi xa.
Giống cà chua lai HT21: được lai tạo bởi Trường Đại Học Nông
Nghiệp I. HT21 thuộc giống sinh trưởng ngắn ngày (90-100 ngày), thấp cây,
nhiều quả, nhanh chín, chín tập trung. Đây là giống chống chịu sâu bệnh tốt,
khả năng đậu quả lớn, cho năng suất cao không những ở điều kiện vụ đông
mà còn vụ xuân hè. HT21 cho quả có độ lớn, độ chắc quả tốt, hàm lượng chất
khô và chất hòa tan cao.
Giống cà chua PT18: đây là giống cà chua được Viện nghiên cứu rau
quả tạo ra. Giống PT18 có thời gian sinh trưởng ngắn ngày (100-120 ngày),

chuyên dùng cho chế biến công nghiệp. Thân có màu trắng, phân cành ít,
kháng bệnh khá, năng suất cao. Dạng quả thuôn dài, màu đỏ, không bị nứt,
chất lượng quả tốt với độ brix bằng 4,8-5,2. Trồng được rải vụ từ tháng 8 đến
tháng 3 năm sau.
Giống cà chua Savior: được các nhà khoa học công ty Syngenta chọn
ra. Đây là giống cà chua chịu được nóng, có thể trồng vào các tháng nóng
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

5

TRỊNH THỊ LỆ - K19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

nhất ở các tỉnh phía Bắc và miền Trung khi mà tất cả các giống cà chua khác
không thể trồng được. Giống này có khả năng chống chịu tốt với bệnh virut
vàng xoăn lá. Đây là giống cà chua sinh trưởng bán hữu hạn, quả cứng dạng
trứng dẹp rất thuận tiện cho việc vận chuyển và chế biến, khả năng sinh
trưởng và phát triển khỏe. Cà chua Savior trồng được nhiều vụ trong năm.
1.1.4. Tình hình sản xuất cà chua trên thế giới và ở Việt Nam
1.1.4.1. Trên thế giới
Cà chua tuy là loại cây trồng khá muộn nhưng lại có khả năng thích ứng
rộng cho hiệu quả kinh tế và giá trị sử dụng cao. Trên thế giới, có nhiều giống
cà chua mới được ứng dụng nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của con
người cả về số lượng và chất lượng.
Theo thống kê mới nhất của FAO (2014), diện tích sản xuất cà chua
năm 2011 đạt 4,73 triệu ha, tốc độ tăng về diện tích sản xuất chậm, luôn duy
trì diện tích sản xuất khoảng trên 4,5 triệu ha trong suốt 5 năm (2007 – 2012).
Trong khi đó sản lượng cà chua tăng liên tục từ 137,64 triệu tấn (2007) lên

đến 162,80 triệu tấn (2012). Diện tích, năng suất, sản lượng cà chua trên thế
giới từ năm 2007 đến năm 2012 được thể hiện ở bảng 1.2.
Bảng 1.2. Diện tích, năng suất, sản lượng cà chua trên thế giới
Diện tích

Năng suất

Sản lượng

(triệu ha)

(tấn/ha)

(triệu tấn)

2007

4,26

32,32

137,64

2008

4,24

33,29

141,07

2009

4,54

33,97

154,39

2010

4,53

33,55

152,06

2011

4,73

33,59

159,02

2012

4,81

33,81

162,80

Năm

Nguồn: FAO năm 2014

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

6

TRỊNH THỊ LỆ - K19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

1.1.4.2. Tại Việt Nam
Cà chua được du nhập vào Việt Nam mới hơn 100 năm nhưng đã trở
thành loại rau phổ biến và được sử dụng ngày càng rộng rãi. Giai đoạn từ năm
2009 đến nay, bộ giống cà chua đã có sự chọn lọc đáng kể. Các giống cao sản
có dạng bán hữu hạn, năng suất cao, có nhiều phẩm chất tốt đã được sử dụng
phổ biến ở nhiều tỉnh.Trong điều tra của tiến sĩ Phạm Đồng Quảng và cộng sự
(2006), hiện nay cả nước có khoảng 115 giống cà chua được gieo trồng, trong
đó có 10 giống được gieo trồng với diện tích lớn hơn 6259 ha, chiếm 55%
diện tích cả nước [6]. Diện tích trồng cà chua ở nước ta duy trì ở khoảng từ 20
đến 24 nghìn ha. Tuy nhiên năng suất, sản lượng cà chua từ năm 2007 đến
năm 2012 đã tăng rõ rệt.Ví dụ sản lượng đạt 458.426 tấn năm 2007 thì đến
năm 2012 đã tăng đến 616.980 tấn, năng suất đạt 257 tạ/ha.Theo Vụ
NôngNghiệp- Tổng cục thống kê năm 2013, số liệu cụ thể được thể hiện ở
bảng 1.3.

Bảng 1.3. Diện tích, năng suất, sản lượng cà chua ở Việt Nam
Năng suất

Sản lượng (

(tạ/ha)

tấn)

23.283

197

458.426

2008

24.850

216

535.438

2009

20.540

241

494.332

2010

21.784

252

550.183

2011

23.083

255

589.830

2012

23.917

257

616.890

Năm

Diện tích ( ha )

2007

Nguồn: Vụ Nông Nghiệp- Tổng cục thống kê năm 2013
Cà chua ở nước ta được trồng chủ yếu vào vụ đông, thường tập trung ở
các tỉnh thuộc đồng bằng và trung du Bắc Bộ (Hà Nội, Hải Dương, Vĩnh
Phúc…), còn ở miền Nam tập trung ở các tỉnh An Giang, Tiền Giang, Lâm
Đồng. Theo số liệu thống kê của Vụ Nông nghiệp Việt Nam (2003) Hà Nội là
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

7

TRỊNH THỊ LỆ - K19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

tỉnh thành có diện tích đất trồng cà chua lớn nhất phía Bắc,năm 2012 là 1.686
ha.Tuy nhiên sản lượng cà chua lớn nhất lại không phải Hà Nội mà là Hải
Phòng. Năm 2012, Hải Phòng có diện tích đất trồng cà chua là 1.259ha thu
hoạch với sản lượng đạt41.021 tấn, cao hơn nhiều so với Hà Nội chỉ đạt
29.298 tấn. Tình hình sản xuất cà chua với số liệu cụ thể tại một số tỉnh miền
Bắc được thể hiện ở bảng 1.4.
Bảng 1.4. Diện tích, năng suất, sản lượng cà chua của các tỉnh miền Bắc
từnăm 2010 đến năm 2012
Tỉnh thành
Nam Định

Hải Phòng

Hà Nội

Hải Dương

Năm

Diện tích (ha)

2010
2011
2012
2010
2011
2012
2010
2011
2012
2010
2011
2012

1.334
1.426
1.444
1.267
1.210
1.259
1.054
1.114
1.686
1.034
1.114

1.000

Năng suất
(tạ/ha)
197,6
198,5
202,0
314,8
330,7
327,7
227,9
248,4
252,8
260,1
263,1
260,9

Sản lượng
(tấn)
26.365
28.307
29.298
39.886
40.039
41.021
24.032
27.686
29.542
26.889
29.313

26.093

Nguồn: Vụ Nông Nghiệp- Tổng cục thống kê năm 2013
1.2.

Tổng quan về Lycopene trong cà chua

1.2.1. Giới thiệu về Lycopene
Lycopene là một hoạt chất sinh học có màu đỏ thuộc họ carotenoit. Con
người đã bắt đầu nghiên cứu về Lycopene carotenoit từ khá sớm. Họ tình cờ
khám phá ra Lycopene từ năm 1873, do Hartsen lần đầu tiên chiết xuất được
kết tinh Lycopene từ trái dâu tây có sắc tố đỏ đậm, tuy nhiên độ tinh khiết rất
thấp [24]. Đến năm 1875, Millardet đã chiết xuất cà chua thu được Lycopene
thô[33], nhưng không thể phân biệt được rõ với carotenoit. Cho đến năm
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

8

TRỊNH THỊ LỆ - K19


LUẬN VĂN TỐT
T NGHIỆP
NGHI

1903, Schunck chiếtt xuất
xu được Lycopene và carotenoit từ cà chua đồng thời
chiết xuất carotenoit hấấp thụ quang phổ khác nhau, và đặtt tên là “Lycopene”
từ đóó cái tên Lycopene đđã được xác nhận [38].
1.2.2. Tính chấtt hóa học

h
Lycopene có công thức
t
phân tử là C40H56 và có khối lượ
ợng phân tử là
536,88 g/mol.. Lycopene là một
m tetraterpen đối xứng, được tổ hợ
ợp từ 8 đơn vị
isopren. Nó là một chuỗ
ỗi hydrocacbon mạch thẳng
ng không bão hòa ch
chứa 11 nối
đôi liên hợp và 2 nốii đôi không liên hợp.
h
Mật độ cao củaa các liên kkết đôi liên
hợp tạo phổ có tính chốống oxy hóa mạnh, khiếnn cho Lycopene tr
trở thành một
trong những chất chống
ng oxy hóa tiềm
ti năng nhất[15]. Khác vớii các carotenoit
khác, hai vòng cacbon ở hai đầu mạch trong cấu trúc phân tử của Lycopene
không khép kín, đượcc thể
th hiện ở hình 1.2.

Hình 1.2. Cấu
u trúc phân tử dạng all-trans củaa Lycopene
Với cấu
u trúc phân tửcủa
t
Lycopene cho phép nó khử hoạạt tính của các

gốc tự do. Do các gốcc ttự do là các phân tử không cân bằng điệnn hóa hhọc, nên
chúng có khả năng phảản ứng cao với các thành phần tế bào và gây ra ssự phá
hủy thường xuyên.. Các oxy nguyên ttử là sản phẩm phụ củaa quá trình oxy hóa
trao đổi chấtcủa tế bào. Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấyy rằng
r
Lycopene
có hoạt tính chống
ng oxy hóa mạnh
m
nhất trong số các carotenoit tự nhiên. Khả
năng dập tắtt oxy nguyên ttử của Lycopene cao gấp 2 lần so vớii β-caroten,
β
gấp
10 lần so với α-tocopherol,
tocopherol, ggấp 100 lần vitamin E và gấpp 125 llần so với
glutathione.

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
H

9

TRỊNH
NH TH
THỊ LỆ - K19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Bảng 1.5. Hệ số chống oxy hóa của một số carotenoit[15].

STT

Carotenoit

Hệ số chống
oxy hóa

STT

Carotenoit

Hệ số chống
oxy hóa

1

Lycopene

31

5

Tocopherol

19

2

α-caroten

25

6

β-caroten

14

3

Astxanthin

24

7

Zeaxanthin

10

4

Canthaxanthin

21

8

Lutein

8

Lycopene có tới 1.056 đồng phân khác nhau do có nhiều liên kết đôi
trong cấu trúc phân tử, nhưng chỉ có một phần nhỏ được tìm thấy trong tự
nhiên. Lycopene ở dạng đồng phân all-trans chiếm ưu thế hơn, được tìm thấy
nhiều nhất trong thực vật. Đồng phân dạng cis- được tìm thấy trong tự nhiên
bao gồm: 5-cis, 9-cis, 13-cis, và 15-cis.
1.2.3. Tính chất vật lý
Lycopene thuộc họ carotenoit và là chất mà tự nhiên tạo nên màu đỏ của
cà chua và một số loại rau quả khác như: gấc, dưa hấu, đu đủ…Thực phẩm
không có màu đỏ cũng có thể chứa Lycopene như các loại đậu, đỗ.
Trên thế giới hiện nay đã tìm thấy hơn 600 loại carotenoit, tạo nên các
màu sắc khác nhau từ vàng, màu cam, đỏ, tím…là sắc tố chính của trái cây,
rau quả chín.
Lycopene được xác định bằng phương pháp so sánh màu quang phổ
hoặc sắc kí lỏng cao áp (HPLC) với một số tính chất vật lý và hóa học đặc
trưng sau [23]:
- Hình dạng tinh thể: hình kim, có màu đỏ tím
- Điểm nóng chảy: 172-175oC
- Điểm sôi : 660,9 °C
- Độ hòa tan: không tan trong nước; ít tan trong cồn; tan trong chất béo (dầu
hoặc mỡ), chloroform, hexan, benzen, cacbon disunfua, axeton, ete dầu.
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

10

TRỊNH THỊ LỆ - K19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

- Nhạy cảm: ánh sáng, oxy, nhiệt độ cao, các axit, các ion kim loại như Cu
(II), Fe (III) xúc tác cho quá trình oxy hóa của nó.
Không giống các chất dinh dưỡng khác sẽ bị giảm giá trị dinh dưỡng khi
chế biến, hàm lượng Lycopene có giá trị sinh học tăng lên trong quá trình chế
biến cà chua.Quá trình xử lý nhiệt và chế biến cà chua sẽ làm chuyển hóa
Lycopene từ dạng all-trans thành dạng cis- là dạng có hoạt tính sinh học cao
hơn. Đồng phân cis- tăng lên cùng quá trình tăng nhiệt độ và thời gian chế
biến. Quá trình chế biến còn làm tăng hoạt tính sinh học của Lycopene nhờ sự
phá vỡ thành tế bào, làm yếu mạng liên kết của Lycopene với mạng lưới tế
bào, khiến cho Lycopene dễ dàng được giải phóng. Các nhà khoa học của đại
học Cornell (New York) chứng minh bằng cách đun nóng cà chua đến 88oC
trong thời gian càng lâu thì nồng độ Lycopene nói riêng và các chất oxy hóa
nói chung càng tăng thể hiện ở bảng 1.6.
Bảng 1.6. Độ tăng nồng độ các chất chống oxy hóa trong cà chua theo
thời gian nấu

STT

Thời gian
nấu

Mức độ tăng (%)

(phút)

Translycopene

Cislycopene

Các chất
chống oxy hóa

1

2

54

6

28

2

12

171

17

34

3

30

164

35

62

1.2.4. Tác dụng chức năng của Lycopene
Cho đến thập niên 80 của thế kỉ trước, con người mới bắt đầu nhận thức
rằng Lycopene có thể chữa khối u, phòng bệnh tim mạch[13]. Năm 1985,
nghiên cứu sinh của viện y học thuộc đại học Harvard phát hiện ra, trong cuộc
sống hằng ngày hấp thụ lượng lớn carotenoit từ trái cây và rau quả thì tỷ lệ
mặc các bệnh khối u sẽ thấp hơn[40]. Báo cáo của Heber & Lu (2002) chỉ ra
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

11

TRỊNH THỊ LỆ - K19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

rằng hàm lượng carotenoit trong huyết tương cao hay thấp có liên quan đến
khả năng tự trị liệu của người cao tuổi, Lycopene có khả năng phòng ngừa
bệnh tật và bảo vệ chức năng của cơ thể người cao tuổi [25].
Trong các năm gần đây, Lycopene đã thu hút được sự chú ý đáng kể nhờ
lợi ích tiềm năng của nó đối với sức khỏe con người. Các kết quả nghiên cứu
dịch tễ và thực nghiệm đã chỉ ra rằng Lycopene có thể góp phần chống lại
bệnh tim mạch và một số loại bệnh ung thư[10]. Hiện nay, nhiều bằng chứng
tiếp tục cho thấy Lycopene có thể góp phần chống lại bệnh ung thư, xơ vữa
động mạch, giúp làm giảm mức cholesterol trong máu, các bệnh liên quan đến
động mạch vành và các bệnh thoái hóa khác.
Bằng chứng dịch tễ đã cho thấy rằng Lycopene trong sản phẩm giúp tăng
cường khả năng chống bệnh ung thư và các bệnh thoái hóa nhờ các phản ứng

gốc tự do[18,29]. Lycopene làm giảm tỷ lệ mặc bệnh thiếu máu cục
bộ[44,47]. Những tác động có lợi trên chủ yếu do tính chất chống oxy hóa
mạnh của Lycopene làm nhanh tốc độ oxy hóa, là nguyên nhân chủ yếu gây
nên các bệnh trên [17,43].
1.2.5. Hàm lượng Lycopene trong cà chua và một số thực phẩm.
Trong tự nhiên, chỉ thực vật và vi sinh vật mới có khả năng tự tổng hợp
Lycopene. Động vật và con người không có khả năng tự tổng hợp Lycopene
mà phải bổ sung từ thức ăn. Thực phẩm chứa nhiều Lycopene là các loại rau
quả có màu đỏ như gấc, cà chua, dưa hấu, bưởi đào… Hàm lượng Lycopene
trong cà chua phụ thuộc vào tính di truyền, các yếu tố môi trường (nhiệt độ,
ánh sáng, nước và chất dinh dưỡng có sẵn), kỹ thuật nông nghiệp (giống, ngày
thu hoạch) và điều kiện bảo quản sau thu hoạch [16,32]. Một số nghiên cứu
còn chỉ ra rằng hàm lượng Lycopene chủ yếu được quyết định bởi yếu tố di
truyền của giống cà chua [7,22,26].
Trong cà chua tươi, hàm lượng Lycopene tìm thấy dao động khá rộng từ
20-200mg/kg quả tươi. Mức độ dao động hàm lượng Lycopene trong cà chua
tươi được quan sát thấy trong nhiều giống ở một số quốc gia khác nhau: ở Tây
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

12

TRỊNH THỊ LỆ - K19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Ban Nha là từ 18,6-65,0 mg/kg [32], ở Bỉ là 33,26-103,70 mg/kg [14],
Hungary là từ 63,0-155,0 mg/kg [26], ở Mỹ là 85,3-145,1 mg/kg[21] và ở
Việt Nam là từ 50-87 mg/kg [5].
Lycopene được phân bố khác nhau trong các phần của quả cà chua như:

vỏ quả, phần không tan trong nước và phần các chất hòa tan trong nước có
tính cả chất xơ hòa tan [39]. Kết quả cho thấy 72-92% Lycopene được tìm
thấy trong phần chất xơ không tan và vỏ cà chua. Phần vỏ của bã thải cà chua
có chứa hàm lượng Lycopene cao hơn gấp năm lần so với nước ép cà chua
(tính theo khối lượng ướt), nhưng độ ẩm cao và nhạy cảm với vi sinh vật làm
cho việc bảo quản và xử lý nguên liệu trở nên khó khăn. Năm 2011, Barret và
cộng sự đã xác định hàm lượng Lycopene trong vỏ cà chua, bã cà chua chế
biến, cà chua nguyên quả và nước ép cà chua giảm dần,tương ứng là 3.760;
176; 84; 47 mg/kg[8]. Trong khi đó theo kết quả phân tích của Ranveer và
cộng sự (2013) thì hàm lượng Lycopene này tương ứng là 420; 195; 84; 47
mg/kg, trong vỏ cà chua, bã cà chua chế biến, cà chua nguyên quả và nước ép
cà chua[37].
Nghiên cứu các giống cà chua khác nhau cho thấy hàm lượng
Lycopene trong vỏ quả đều cao hơn thịt quả.Nguyễn Thị Hồng Minh (2012),
cũng đưa ra hàm lượng Lycopene ở thời kỳ chín đỏ trong thành phần vỏ quả
và thịt quả của một số giống cà chua được thể hiện ở bảng 1.7.
Bảng 1.7. Hàm lượng Lycopene ở thời kỳ chín đỏ của một số giống cà
chua [5]
Hàm lượng Lycopene (mg/kg)
Giống

Vỏ quả

Thịt quả

PT18

87,9

61,2

XH2

94,6

37,3

HT12

99,7

68,9

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

13

TRỊNH THỊ LỆ - K19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Đà Lạt

103,6

71,3

Savior

112,9

82,9

Cà chua chứa nhiều chất chống oxy hóa bao gồm: vitamin E, axit
ascorbic, carotenoit, flavonoit, và các hợp chất phenol [9]. Lycopene có hàm
lượng lớn hơn hẳn so với các carotenoit khác, từ 20-200mg/kg, trung bình từ
50-100mg/kg, đặc biệt một số loại cà chua cho hàm lượng Lycopene lên tới
300-400mg/kg. Cà chua và sản phẩm cà chua được xem là nguồn Lycopene
chính và cũng là nguồn carotenoit quan trọng trong khẩu phần ăn. Nghiên cứu
của Cucu và cộng sự (2011) cho thấy, trong các loại hoa quả tươi và các loại
rau giàu Lycopene khác, tỷ lệ trans-lycopene chiếm đến 94-99% hàm lượng
Lycopene tổng số. Hàm lượng trans-lycopene cao cũng được tìm thấy trong
các sản phẩm chế biến từ cà chua như nước cà chua, cà chua cô đặc, cà chua
đóng hộp, cà chua khô và ketchup, chiếm khoảng 94%. Một số sản phẩm khác
như súp cà chua, pizza, paste với sốt cà chua và phomat có tỷ lệtranslycopene thấp hơn, khoảng 76-87%. Hàm lượng Lycopene trong cà chua tươi
và một số sản phẩm chế biến từ cà chua được thể hiện ở bảng 1.8.
Bảng 1.8. Hàm lượng trans-lycopene và Lycopene tổng số trong cà chua
và một số sản phẩm chế biến từ cà chua[14]

STT

Thực phẩm

Hàm lượng (mg/kg sản phẩm)
Trans-lycopene

Lycopene tổng số

31,35 – 98.59

33,26 – 103,70

1

Các loại cà chua tươi

2

Cà chua cô đặc

280,80 – 340,14

3

Cà chua cô đặc gấp 2 lần

428,72 – 573,72

455,74 – 604,29

4

Các loại cà chua đóng hộp

64,59 – 209,62

70,40 – 93,27

5

Cà chua phơi khô

74,29 – 87,75

79,23 – 93,79

6

Sốt pasta

25,06 – 101,06

28,92 – 120,00

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

14

298,07 – 358,42

TRỊNH THỊ LỆ - K19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

7

Súp cà chua

0,99 – 63,39

1,29 – 77,90

8

Nước cà chua

57,59 – 78,98

60,56 – 82,47

9

Pizza

3,90 – 38,06

4,55 – 41,30

10

Ketchup

27,19 – 141,38

28,76 – 148,48

11

Phomat

0,77 – 16,20

0,96 – 17,51

12

Các loại Snack

0,24 – 1,76

0,24 – 1,76

13

Các loại kẹo

0,28 – 2,49

0,63 – 2,86

1.3.

Tổng quan về sử dụng Enzyme trong chiết tách các hoạt chất sinh

học từ thực vật
Enzyme là chất xúc tác lý tưởng để hỗ trợ quá trình trích ly, biến đổi
hoặc tổng hợp các chức năng sinh học phức tạp từ các hợp chất thiên nhiên
ban đầu. Chức năng của các enzyme trong chiết tách các hoạt chất sinh học từ

thảo dược là phá vỡ các liên kết giữa các tế bào thực vật để tạo ra các cấu trúc
nhỏ và mở hơn. Việc hiểu rõ hơn về cấu trúc polysaccharit của cơ chất thực
vật và sử dụng các enzyme đặc hiệu hơn có thể góp phần làm sáng tỏ và cho
phép các enzyme thâm nhập tốt hơn tới các vùng hoạt động. Việc sử dụng
enzyme thủy phân như xenlulaza, hemixenlulaza hay pectinaza và hỗn hợp
của chúng trong quá trình ủ các nguyên liệu thực vật trước khi trích ly tạo
điều kiện thuận lợi để phá hủy thành tế bào thực vật, do đó thúc đẩy quá trình
trích ly của sản phẩm trao đổi chất khỏi các nguyên liệu thực vật. Puri (năm
2011) đã quan sát thấy xử lý enzyme phá hủy các phức hợp pectin-celluloza
trong bột vỏ chanh làm tăng hiệu quả của quá trình chiết xuất flavonoit [35].
Enzym đã được sử dụng để làm tăng lượng flavonit từ nguyên liệu thực
vật và giảm thiểu tối đa việc sử dụng các dung môi, nhiệt. Sử dụng enzyme để
xử lý các pectin-polysaccharit với nồng độ enzyme 0,1% w/w đã tăng hiệu
suất trích ly chất chống oxi hóa từ 1,7 đến 7,4 g/kg nguyên liệu trọng lượng
khô[20]. Enzyme cũng giúp cải thiện hiệu suất trích ly Lycopene từ cà chua.
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

15

TRỊNH THỊ LỆ - K19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Enzyme xellulaza và pectinaza hỗ trợ cho quá trình trích ly Lycopene từ mô
cà chua trong điều kiện tối ưu hóa kết quả làm tăng đáng kể hàm lượng
Lycopene (206% so với mẫu đối chứng không sử dụng enzyme)[11]. Trích ly
dầu oliu với sự hỗ trợ của enzyme pectinaza và β-glucocanaza làm tăng sản
lượng dầu lên tới 15% so với mẫu đối chứng không sử dụng enzyme[21].
Ngoài ra, các loại enzyme được sử dụng phổ biến trong công nghiệp

thực phẩm xúc tác rất nhiều phản ứng thủy phân và một tỷ lệ lớn trong số
chúng tác động lên các polyme thành tế bào làm tăng hiệu suất chiết của các
dịch quả, các loại dầu và các loại đường. Trong chế biến thực phẩm, các
enzyme proteaza được sử dụng để tách chiết, làm trong và cô đặc các loại
nước quả phúc bồn tử đen[30], trích ly pectin-polysaccharit từ quả măng cụt
[20],các chất thơm và các chất màu từ loại nguyên liệu thực vật [41]. Chất
lượng của các loại dầu thu bằng xử lý enzyme cao hơn so với các loại dầu
được chiết xuất bằng hexan. Li (2006) đã cho thấy hàm lượng các chất
polyphenol tăng lên đáng kể khi sử dụng quy trình trích ly kết hợp enzyme
của hỗn hợp vỏ chanh và vỏ nho[31].
Để hạn chế tối đa việc sử dụng các dung môi hữu cơ, chiết xuất sử
dụng enzyme là lựa chọn khả thi và thân thiện với môi trường “xanh”. Chiết
xuất bằng enzyme của các protein đậu tương cũng đã được công nhận là một
giải pháp thay thế cho chiết xuất bằng hexan [12]. Những hiểu biết về thành
phần tế bào của nguyên vật liệu giúp lựa chọn loại enzyme thích hợp cho quá
trình tiền xử lý.
Các sản phẩm quan trọng trong công nghiệp được sản xuất bằng
phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của enzyme trong những năm gần đây được
trình bày ở bảng 1.9.

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

16

TRỊNH THỊ LỆ - K19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Bảng 1.9. Các hợp chất trong công nghiệp được trích ly với sự hỗ

trợ của enzyme từ thực vật

Sản phẩm

Dầu
Carotenoit
Caroten
Lycopene

Nguồn
gốc
Hạt nho

Hiệu suất
Loại enzyme sử dụng

đa (%)
Xenlulaza, proteraza,
xylaza, pectinaza

Cúc vạn

Viscozyme, Pectinec,

thọ

neutraza, corolaza

Cà rốt
nghiền

Cà chua

thu hồi tối

Tài liệu tham
khảo
Maria et al.,

15,7

(2007)
Wu et al.,

97

(2005)

Pectinec Ultra SP-L

0,0064

Pancreatin

2,5 lần

Stoll et al.,
(2003)
Dehghan,Shoar
et al .,(2011)
Ananthanarayan

Cà chua

Xenlulaza và pectinaza

206

& Choudhari.,
(2007)

1.3.1. Vai trò của enzyme trong chiết tách hoạt chất sinh học từ thực vật
Ứng dụng enzyme cho quá trình trích ly các hoạt chất sinh học không sử
dụng dung môi đang là một đề xuất đáng quan tâm. Tiền xử lý nguyên liệu
bằng enzyme làm giảm thời gian trích ly, làm tăng năng suất và chất lượng
của sản phẩm, cũng như giảm thiểu tối đa lượng dung môi sử dụng [34,41].
Những hiểu biết về thành phần tế bào nguyên vật liệu giúp lựa chọn loại
enzyme thích hợp cho quá trình tiền xử lý. Giảm thiểu việc sử dụng dung môi
cho quá trình trích ly đặc biệt quan trọng đối với môi trường, cung cấp giải
pháp “xanh” hơn là trích ly bằng các phương pháp truyền thống không xử lý
bằng enzyme.
Trích ly các hoạt chất sinh học từ thực vật có sự hỗ trợ của enzyme có
tiềm năng thương mại song bên cạnh đó cũng có một số vấn đề kỹ thuật như:
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

17

TRỊNH THỊ LỆ - K19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

- Chi phí của các enzyme tương đối đắt khi xử lý khối lượng nguyên liệu
thô lớn;
- Các chế phẩm enzyme hiện nay có thể không thủy phân hoàn toàn
thành tế bào thực vật, hạn chế hiệu suất trích ly các hợp chất;
- Trích ly với sự hỗ trợ của enzyme khó thực hiện ở quy mô công nghiệp
do các điều kiện môi trường phản ứng của enzyme khác nhau như tỷ lệ phần
trăm oxy hòa tan, nhiệt độ và loại cơ chất.
Tuy nhiên, nếu như các hạn chế trên có thể được khắc phục, trích ly với
sự hỗ trợ của enzyme không chỉ làm tăng hiệu suất trích ly mà còn tăng cường
chất lượng sản phẩm do các điều kiện chế biến nhẹ nhàng như nhiệt độ trích
ly thấp, thời gian ngắn…[36].
1.3.2. Vai trò của enzyme trong chiết tách Lycopene từ cà chua
Trong những năm gần đây, rất nhiều tác giả đã nghiên cứu khả năng hỗ
trợ trích ly Lycopene từ cà chua bằng các loại enzyme có hoạt tính pectinaza,
xellulaza,

arabanaza,

β-glucanaza,

hemixellulaza,

xylanaza,

polygalacturonaza, pectin methylesterza, pectin lyaza, proteaza… [11,45].
Tuy nhiên, các nghiên cứu chủ yếu sử dụng các chế phẩm enzyme có hoạt
tính pectinaza và xellulaza, rất ít nghiên cứu sử dụng proteaza và đã nhận thấy
rằng pectinaza cho hiệu quả trích ly cao hơn so với các enzyme khác [11,37].
Ananthanarayan & Choudhari (2007) đã sử dụng chế phẩm Cellulast

1,5L có hoạt tính xellulaza và chế phẩm Pectinex Ultra SP-L có hoạt tính
pectinaza để hỗ trợ quá trình trích ly Lycopene từ các mô cà chua bằng ete
dầu và axeton. Trong nghiên cứu này, cà chua nguyên quả, vỏ cà chua, bã thải
cà chua dạng bột và bã thải cà chua công nghiệp được xử lý với enzyme
xellulaza trong 15 phút ở 55oC và được xử lý với enzyme pectinaza trong 20
phút ở 60oC. Sau đó, Lycopen được trích ly 3 lần với hỗn hợp ete dầu và
aceton (1:1). Kết quả cho thấy, đối với cà chua nguyên quả, vỏ cà chua và bã
thải cà chua dạng bột, enzyme pectinaza làm tăng hiệu quả trích ly Lycopene
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

18

TRỊNH THỊ LỆ - K19