NGHIÊN cứu sản XUẤT nước HÀNH ĐEN và KHẢO sát hợp CHẤT CHỐNG OXY hóa của sản PHẨM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM
Viện Công Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm

ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT
NƯỚC HÀNH ĐEN VÀ KHẢO SÁT HỢP
CHẤT CHỐNG OXY HÓA CỦA SẢN
PHẨM.
GVHD: PGS.Ts Đàm Sao Mai
Ts.Trần Gia Bửu

NIÊN KHÓA: 2015-2019


LỜI CẢM ƠN
Trước hết, chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô bộ môn Công nghệ
thực phẩm đã hết lòng giảng dạy, truyền đạt những kiến thức cũng như các kinh
nghiệm quý báu trong suốt quãng thời gian học tập và nghiên cứu tại trường để
chúng em có được nền tảng kiến thức như ngày hôm nay.
Đặc biệt chúng em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến cô Đàm Sao Mai và
cô Trần Gia Bửu. Chúng em cảm ơn các cô đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ chúng
em hoàn thành khoá luận tốt nghiệp một cách tốt nhất.
Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô phòng thí nghiệm đã giúp đỡ
và tạo điều kiện về cơ sở vật chất như: bố trí phòng thí nghiệm, cung cấp các trang
thiết bị, dụng cụ, hóa chất… trong suốt thời gian thực hiện đồ án.
Cuối cùng, chúng em xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã bên cạnh hỗ trợ, động
viên chúng em.
Chúng em xin gửi lời chúc sức khỏe đến tất cả thầy cô và bạn bè.

TP. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 05 năm 2018

Sinh viên thực hiện

Nhóm: Hành Tím Đen

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU
1.1. Mục đích
Nghiên cứu quy trình làm sản phẩm nước uống từ hành đen.

1.2. Mục tiêu
Nâng cao giá trị sử dụng của hành tím, tạo ra sản phẩm mới lạ.

1.3. Đối tượng phạm vi nghiên cứu
Đối tượng: hành tím
Xuất xứ hành tím: hành tím Vĩnh Châu.

1.4. Nội dung nghiên cứu
Khảo sát khả năng chống oxy hóa của sản phẩm.
Khảo sát hàm lượng polyphenol.
Khảo sát hàm lượng Flavonoid.
Cảm quan về mùi vị.
Kiểm tra vi sinh của sản phẩm.

1.5. Tổng quan về cây hành tím
1.5.1 Tên gọi và nguồn gốc
Hành tím có tên khoa học là Allium ascalonicum, bắt nguồn từ
chữ Ascalon - tên của một thị trấn ở miền Nam Palestin, nơi mà các
nhà khoa học cho là nguồn gốc xuất xứ của giống hành này. Ở Vĩnh

Châu, chưa ai biết giống hành tím được trồng từ khi nào. Mọi người
thường gọi nó là "hành tàu", bởi nó được người Hoa trồng từ rất sớm.
Gặp được đất phù hợp, "hành tàu" đã phát triển mạnh cho đến ngày
nay. Vĩnh Châu là một trong ba khu vực có diện tích sản xuất hành
lớn nhất nước. Ngoài Vĩnh Châu thì đó là Quảng Ngãi và vùng ngoại
thành Hà Nội.
Hành tím thuộc nhóm Aggregatum var. aggregatum . Từ một củ sinh ra nhiều củ
hay chồi và được sử dụng cho nhân giống.

Nhóm: Hành Tím Đen

3


Hành tím có tên khoa học là Allium ascalonicum , bắt nguồn từ chữ Ascalon tên của một thị trấn ở miền Nam Palestin, nơi mà các nhà khoa học cho là nguồn gốc
xuất xứ của giống hành này.

Hình 1.1: Cấu tạo cây hành tím [1]
Hành tím trồng được trên nhiều loại đất, nhưng đất cần cao ráo, tơi xốp nhiều
dinh dưỡng, nếu trồng gần nguồn nước mặn phải tưới nước ngọt. Hành rất sợ ngập
úng, vì thế người ta cần bố trí vụ trồng vào thời điểm hết mưa để tránh hiện tượng thối
củ. Làm đất: cày ải trước 1 tháng, trước khi lên liếp 3 - 5 ngày tiến hành rải vôi, nếu
đất sét cần trộn cát mịn đều trên mặt liếp. Làm liếp: liếp cao 15 – 20 cm, mặt liếp rộng
0,7 - 0,9 m, khoảng cách mương giữa 2 liếp 20 – 30 cm. Liếp trồng cần bằng phẳng,
tưới nhẹ và phủ một lớp rơm trước khi trồng.
Tổng diện tích gieo trồng hành tím của tỉnh Sóc Trăng lớn nhất
đồng bằng Sông Cửu Long, gần 4.500 ha, trong đó chỉ riêng huyện
Vĩnh Châu đã chiếm khoảng trên 4.000 ha. Hàng năm, tổng sản
lượng hành thương phẩm có thể cung cấp từ 60.000 - 80.000 tấn
đến thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long.

Thế nhưng, cho tới nay sản lượng hành tím của tỉnh Sóc Trăng vẫn
chưa đáp ứng đủ nhu cầu tiêu thụ nội địa và xuất khẩu mạnh.
Hành tím được xem là một trong những đặc sản của tỉnh Sóc Trăng,
có giá trị kinh tế cao và có một vị trí quan trọng trong cơ cấu cây

Nhóm: Hành Tím Đen

4


trồng của huyện Vĩnh Châu. Để tăng cao giá trị của hành tím về mặt
kinh tế cũng như khoa học, vì vậy chúng tôi quyết định thực hiện đề
tài nghiên cứu “Nghiên cứu quy trình sản xuất nước uống hành đen”.
1.5.2 Các thành phần của củ hành
Củ hành tươi bao gồm chủ yếu là nước (khoảng 88%), saccharides (6%) và
protein (1.5 %). Tuy nhiên thành phần hóa học cụ thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố
chẳng hạn như điều kiện phát triển, thời gian thu hoạch, thời gian và điều kiện bảo
quản.
Bảng 1.1_Thành phần hóa học của củ hành tím
Thành phần

Hàm lượng (%)

Nước

86-88

Protein

1.2

Glucid

11

Cellulose

0.6

Tro

0.4

Vitamin B1

0.08 mg

Vitamin B2

0.01 mg

Vitamin C

11 mg

Ngoài ra trong hành củ còn chứa nhiều chất khoáng vi lượng khác như 38 mg
Ca, 58 mg P, 0,8 mg Fe, 0.03 mg caroten trong 100g ăn được. các nguyên tố: Na, K,
S, Si; acid acetic tinh dầu bay hơi, glucokinin, oxydase và diatase…
Flavonoid: Trong hành tím có nhiều flavonoid như anthocyanin, kaempferol, quercetin
và các dẫn xuất như isoquercetin, quercetin diglucoside, quercetin monoglucoside và

quercetin tự do.

Nhóm: Hành Tím Đen

5


1.5.3 Công dụng của hành tím
Theo Health Sina, từ xưa đến nay, cả Đông và Tây y đều coi trọng công dụng
của hành tím. Loài này còn có tên gọi khác là hành bóng, hành Hà Lan, được mệnh
danh là “vua của các loại rau” với lịch sử hơn 5.000 năm. Đến nay hành được trồng
phổ biến trên khắp thế giới. [1]
Y học cổ đại Trung Quốc ghi chép rằng hành tím vị ngọt, cay nhẹ, hơi chát, ấm
áp, có tác dụng nhuận trường, lưu thông khí huyết dạ dày, tốt cho lá lách, trừ cảm
lạnh, dễ tiêu hóa, giải độc. Y học hiện đại phát hiện loại củ này có tính kháng khuẩn
chống viêm, lợi tiểu, trị tiêu chảy, giảm đường trong máu, hạ huyết áp, hạ cholesterol,
chống oxy hóa và nhiều vai trò khác. [1]
Nghiên cứu của FAO (1999), Dharmananda (1996) và You (1989) còn cho thấy
tác dụng làm giảm các trường hợp ung thư thực quản và dạ dày ở những người ăn
hành đều đặn. Nghiên cứu mới đây nhất cũng cho thấy tác dụng phòng ung thư tuyến
tiền liệt của hành và tỏi. Hàm lượng Quercetin và Selenium rất cao của hành có thể
giải thích cho tác dụng phòng ung thư của vị thuốc và món ăn này. Củ hành có thể
được sử dụng ở các dạng sống, nấu chín và được bảo quản bằng các phưong pháp: bảo
quản tươi, sấy khô, muối chua,…[1]
Dù không thiếu dược liệu có tác dụng diệt khuẩn, ký sinh trùng, nấm mốc nhưng
cho đến nay, chuyên gia ngành dược vẫn trước sau xếp củ hành vào nhóm đứng đầu
về tính kháng sinh theo cơ chế sinh học, nghĩa là ít gây phản ứng phụ
Chất flavonoids tìm thấy trong hành tím hoạt động như một chất chống ô xy hóa
có tác dụng ngăn chặn các khối u hình thành và phát triển, đồng thời thúc đẩy khả
năng miễn dịch của cơ thể.

Hợp chất quercetin tìm thấy dồi dào trong hành tím đóng vai trò quan trọng
trong việc ngăn ngừa bệnh ung thư, đặc biệt là ung thư ruột kết. Fructooligosaccharides trong hành kích thích sự tăng trưởng của vi khuẩn có lợi trong ruột
kết và giúp giảm nguy cơ phát triển khối u ở ruột kết.

Nhóm: Hành Tím Đen

6


1.6.

Tổng quan về enzymes pectinase.

1.6.1. Giới thiệu chung
Enzyme pectinase là một nhóm enzyme thủy phân pectin , sản
phẩm của quá trình này là acid galacturonic, galactose, arabinose,
methanol… đây là một nhóm ezyme được ứng dụng rộng rãi trong
công nghiệp chỉ đứng sau amylasevà protease. Enzyme này ban đầu
được phát hiện trong các dịch chiết trái cây như cà rốt, cà chua hay
đại mạch. Đầu tiên phải kể đến là phát hiện của E.fremi (1840) trên
đối tượng cà rốt.

1.6.2. Cấu tạo.
Pectin là polysaccharide dị thể, chủ yếu là một mạch
chính gồm các gốc acid –α–D–1,4 galacturonic, liên kết với nhau
bằng liên kết 1,4–O glucozic còn gọi là acid polygalacturonic hay
acid pectic. Pectine hòa tan trong tự nhiên là ester metylic của acid
pectic.

Hình 1.2: Cấu tạo enzymes pectinase. [ ]

Trong thực tế không phải tất cả các nhóm –COOH ở C6 của
đường galactose cũng bị metyl hóa (tạo ester metylic), mà đôi khi
một số nhóm –COOH bị decacboxyl hóa (khử CO2), một số nhóm –
COOH thay thế -H bằng kim loại, cũng có lúc giữ nguyên dạng –COO.
Người ta cho rằng protopectine là hợp chất giữa pectine và araban,

Nhóm: Hành Tím Đen

7


galactose hay tinh bột. Trọng lượng phân tử từ 20.000 – 200.000
đvC.

1.6.3. Phân loại.
Enzyme pectinase có thể phân loại theo cơ chế tác dụng của
chúng:
STT

Enzymes (tên gọi theo hệ
thống)

Enzymes
(tên thường
gọi)

1

Pectin-pectinhydrolase
pectinesterase

2

Poly-α-1,4 galacturonidglycano hydrolase-PG

Endopoly
galacturona
se
(endo-PG)

3

Poly-α-1,4-D
galacturonidgalacturon hydrolase.

Exopoly
galacturona
se
(exo-PG)

4

Poly-α-1,4-Dgalacturonidmetilester Glycanohydrolase.

Endopolyme
tilgalacturona
se
(Endo-PMG)

Poly-α-1,4-D-galacturonid

digalacturonoliase.

Exopectatliase
(exo-PKTE).

5

Nhóm: Hành Tím Đen

Phản ứng xúc tác
Pectin + H2O = n
metanol + pectic
acid
Thủy phân liên kết
α-1,4-Dgalacturonid trong
galacturonid không
theo một trật tự
nào.
Thủy phân liên
kết α-1,4-Dgalacturonid trong
pectat, trong
galacturonic với sự
đứt mạch của acid
galacturonic
Thủy phân liên kết
α-1,4-Dgalacturonid trong
pectin không theo
một trật tự nhất
định.
Thủy phân liên kết

α-1,4-Dgalacturonid trong
pectat với sự tạo
thành ∆-4,5
aciddegalacturonic

8


6

7

Endopectatli
ase
(PETE).

Poly-α-1,4-D-galacturonid
glicanoliase

Endopectinli
ase
(Endo-PTE).

Poly-α-1,4-D-galacturonid
metylester glicanoliase.

không theo một
trật tự nhất định.
Thủy phân liên
kết α-1,4-Dgalacturonid trong

pectat, trong
galacturonic với sự
tạo
thành nối đôi
không theo một
trật tự nhất định.
Thủy phân liên kết
α-1,4-Dgalacturonid trong
pectin với sự tạo
thành nối đôi
không theo một
trật tự nhất định.

Pectinesterase (PE): xúc tác sự thủy phân của các nhóm
methyl ester. Enzyme thường tấn công vào các nhóm ester methyl
của đơn vị galaturonate nằm kề đơn vị không bị ester hoá, phân cắt
các nhóm methoxy (COOCH3) đứng cạnh các nhóm –COOH tự do, tạo
thành acid pectinic hoặc acid pectic và methanol. Pectinesterase thu
được từ các nguồn khác nhau có giá trị pH tối ưu khác nhau. Nếu thu
từ nguồn VSV thì PH tối ưu từ 4,5-5,5, còn nếu từ nguồn thực vật thì
có pH tối ưu từ 5,0-8,5. Pectinesterase từ nấm mốc có nhiệt độ tối ưu
là 30-40 o C và bị vô hoạt ở 55-62o C. Pectinesterase thường được
hoạt hoá bởi các ion Ca2+ và Mg

2+

.

Polygalacturonase: còn có tên gọi là poly -1,4galacturoniglucanohydrolase, xúc tác sự phân cắt các mối
liên kết –1,4- glycosid. Các exo-PG (exo-poly 1,4--D-galacturonide)

galacturonohydrolase, phân cắt từ các đầu không khử, và endo-PG
(endo-poly1,4--D-galacturonide) glycanohydrolase, tấn công
ngẫu nhiên vào giữa mạch cơ chất. Polygalacturonase ít gặp

Nhóm: Hành Tím Đen

9


trong thực vật nhưng có chủ yếu ở một số nấm mốc và vi khuẩn.
Polygalacturonase là một phức hệ enzyme gồm có nhiều cấu tử và
thường có tính đặc hiệu cao đối với cơ chất. Trên cơ sở tính đặc hiệu
và cơ chế tác dụng với cơ chất, enzym polygalacturonase được chia
làm bốn loại.
Polymethylgalacturonase: hay còn gọi là 1,4-galacturonite
methylesglucanohydrolase, tác dụng trên polygalactorunic acid đã
được methoxyl hoá (tức là pectin). Enzyme này lại được phân thành
hai nhóm nhỏ phụ thuộc vào khả năng phân cắt ở trong hay cuối
mạch trong phân tử pectin, đó là endo-glucosidase -polymethyl
galacturonase kiểu I và exo-glucosidase- polymethylgalaturonase
kiểu II.
Polygalacturonase, enzyme tác dụng trên pectic acid hoặc
pectinic, cũng được chia thành hai nhóm nhỏ là endo-glucosidasepolygalacturonase kiểu II và exo-glucosidase-polygalacturonase kiểu
IV. Enzyme endo- glucosidase-Polymethyl-galacturonase kiểu I là
enzyme polymethylgalacturonase dịch hoá pectin có mức độ methyl
hoá càng cao thì bị thủy phân bởi enzyme này càng nhanh và càng
có hiệu quả. Trong dung dịch, khi có mặt của enzyme pectinesterase
thì hoạt độ của enzyme này thường bị giảm. Enzyme này rất phổ
biến trong các VSV, đặc biệt là nấm mốc A. niger, A, awamori.
Pectate lyase (PEL): xúc tác sự phân cắt các đơn vị

galacturonate không bị ester hoá. Cả hai enzyme exo-PEL (exoPoly(1,4-D-galac turonide) lyase) và endo-PEL (endo-poly(1,4-Dgalacturonic lyase) đều tồn tại. Pectate và pectin có lượng methoxyl
thấp là các cơ chất thích hợp hơn cả cho các enzyme này. Nói chung,
cả hai enzyme này đều có khoảng pH tối đa nằm trong khoảng từ
8,0-11, đều cần ion Ca2+ để hoạt động. Pectate lyase không được tìm
thấy trong cây xanh, nhưng có ở vi khuẩn và nấm. Các enzyme VSV

Nhóm: Hành Tím Đen

10


ngoại bào này đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình gây
bệnh ở thực vật, gây ra sự phân hủy mô của thành tế bào, làm mềm
và làm mục mô thực vật.

haypoly
Pectin-transeliminase
còn được
gọi
là
–1
1.6.4. Đặc điểm của enzymes pectinase.
1 Enzymes pectinase từ thực vật.
Pectinesterase:
Trong thực vật, hầu hết các loại cây cho trái đều chứa enyme
PE.Enzyme này thường tồn tại dưới nhiều hình thức khác nhau, nằm
trong phần vỏ tế bào. PE ở thực vật nói chung có hoạt độ tối ưu
trong khoảng pH hơi kiềm. Các cation kim loại ở nồng độ thấp, như
Ca 2+ chẳng hạn, có khuynh hướng làm tăng nồng độ hoạt động của
enzyme.

Cà chua chứa ít nhất hai loại PE. Cả PE1 và PE2 đều tăng trong
giai đoạn đầu của quá trình chín. Khi bước vào giai đoạn chín, nồng
độ enzyme PE1 giảm xuống, nhưng PE2 tích luỹ dần cho đến khi trái
cây có màu đặc trưng của trái chín. PE2 có khối lượng phân tử 23kD,
pH tối ưu 7,6. Enzyme này bị bất hoạt 50% sau 5 phút đun ở 67 oC.
Các ion Ca2+ và Na+ làm tăng hoạt độ của enzyme lên tối đa ở các
nồng độ 0,005M và 0,05M, theo thứ tự.
PE của đậu nành là protein có khối lượng phân tử 33kD, hoạt
động tối ưu tại pH gần 8. Polygalacturonic acid, là sản phẩm được
hình thành do quá trình để methyl hoá các phân tử galacturonic
acid.
Trong thịt quả chuối có hai isoenzyme PE. Cả hai có cùng khối
lượng phân tử là 30kD, nhưng có điểm đẳng điện khác nhau: 8,8 và
9,3. Các enzyme này hoạt động ở pH tối đa là 7,5. Hoạt độ enzyme
Nhóm: Hành Tím Đen

11


tăng lên khi thêm vào dung dịch NaCl ở nồng độ 0,2M, và đưa pH
của dung dịch về 6,0. Các enzyme này bị ức chế bởi nhiều loại.
Polyol có khối lượng phân tử thấp, như glycerol, sucrose,
glucose, maltose và galactose.
PE trong quả cam có hai loại: đó là hai isoenzyme PE1 và PE2
có khối lượng phân tử 36,kD, nhưng có điểm đẳng điện khác nhau là:
• 10,05 và 11,0, theo thứ tự.
• pH tối ưu của PE1 là 7,6, còn của PE2 là 8,0.
Trong thành phần của nhiều thịt quả khác cũng chứa hai
isoenzyem, một trong hai enzyme này có tính bền nhiệt hơn, còn
enzyme kia thì ít mẫn cảm hơn khi bị tác động của protease. Độ ổn

định của enzyme có thể liên quan đến mức độ glycosyl hoá của các
phân tử enzyme. Enzyme bền nhiệt hơn và enzyme còn lại có khối
lượng là 51kD và 36kD, theo thứ tự.

Hình 1.3: Cấu trúc của pectinesterase từ carrot. [ ]
Cả táo và kiwi cũng chứa hai loại isoenzyme. Các isoenzyme
của kiwi có cùng khối lượng phân tử là 57kD và cùng điểm đẳng điện
là 7,3. Tuy nhiên, chúng khác nhau về mức độ bền nhiệt.
• Polygalacturonase:

Nhóm: Hành Tím Đen

12


Hầu hết các nghiên cứu về PG đều trên cơ sở các nguồn VSV.
PG thường được tìm thấy trong các phần tiết ngoại bào của các loài
nấm và vi khuẩn gây bệnh, chẳng hạn như Sacchromyces gragilis,
Aspergillus niger, Lactobacillus plantarum, Cochiliobolus
carbonum, Neurospora crassa, cácloài Ascomycete, Phizopus
arrchizus, và Fusarium osyporum. Tuy nhiên, trong thực tế, PG của
thực vật bậc cao được nghiên cứu rất nhiều ở cà chua chín.
Các enzyme PG trong cà chua chín tồn tại dưới hai dạng, và cả
hai đều là endo-enzyme. PG1 có khối lượng phân tử 84kD và có
khoảng 50% bị bất hoạt ở nhiệt độ 78oC. PG2 có khối lượng phân tử
44kD và có khoảng 50% bị bất hoạt ở 57oC. PG1 có độ ổn định tối đa
ở pH 4,3, trái lại PG2 ổn định tối đa ở pH 5,6.
Exo-PG thủy phân các đầu không khử của chuỗi
polygalacturonic, tạo ra galacturonic acid là sản phẩm thủy phân
chiếm ưu thế.Sự thủy phân polymer này bị gián đoạn của sự tồn tại

của các mạch nhánh trong cơ chất. Mức độ thuỷ phân tăng tỉ lệ với
kích thước cơ chất, đạt tối đa với mức polymer hoá 20 đối với các
exo-PG ở cà rốt và đào. Hoạt động của các exo-enzyme làm tăng
nhanh sự tạo thành các nhóm khử và làm tăng chậm độ nhớt của
dung dịch cơ chất. Sự phân hủy polyuronide trong quá trình chín
không gây ra sự tích lũy galacturonic acid, và chỉ có endo-enzyme
PG là có liên quan.

1.6.5. Enzymes pectinase từ vi sinh vật.
Nguồn giàu enzyme pectinase là nấm mốc, nấm men, vi
khuẩn.
Nấm mốc: penicillium glaucum, p.ehrlichii, p.chrysogenum,
p.expanam, p.cilrimim, aspergillus awamori, a.foetidus, a.niger,
a.terrus, a.saitoi, a.aureus, a.oryzae, a.wentii, fusarium moniliforme,
…
Nhóm: Hành Tím Đen

13


Nấm men: saccharomyces fragilis
Vi khuẩn: bacillus polymyxa, flavobacterium pectinovorum,
klebsiella aerogenes…
Các loài vi sinh vật này thường có trong bề mặt tất cả các loại
quả, các bộ phận khác của thực vật. khi quả bị hư hỏng, hoặc thực
vật chết, chúng sẽ cùng các loài vi sinh vật khác phá huỷ nhanh quả
và các bộ phận của thực vật. Người ta thường thu pectinase từ canh
trường bề mặt hoặc từ canh trường bề sâu của nấm mốc.
Các vi khuẩn và nấm men cũng tổng hợp được enzime này
a.niger chủ yếu tổng hợp ra pectinnesterase. con.diplodiella,

pen.citrimin tạo ra chủ yếu là polygalacturonase.
Nấm men sacch.fragilis dường như chỉ tạo ra
endopectintraseliminase.
Vi khuẩn bac.polymyxa, bac.species lại chủ yếu tạo ra
transeliminase.
• Pectinesterase:
Pectinesterase thu được từ các nguồn khác nhau có giá trị PH
tối ưu khác nhau: pH tối ưu của pectinesterase từ nguồn nấm mốc là
4,5 đến 5,5 còn của chế phẩm đã loại bỏ enzime polygalacturonase
sẽ có PH tối ưu từ 2,0 đến 6,5. Trái lại ph tối ưu của pectinesterase từ
nguồn thực vật thượng đẳng là từ 6 đến 7,5 – 8.
Nhiệt độ tối ưu của pectinesterase từ nấm mốc là 40 đến 450
C. Từ 55 đến 620C thì enzime bị vô hoạt, trong khi đó nhiệt độ tối ưu
của enzime pectinesterase từ thực vật thượng đẳng cao hơn: từ 55 –
600oC
Pectinesterase có thể nhận được từ canh trường nấm mốc
A.niger có nhiệt độ tối ưu là 30 – 45oC, Phopt = 4,5-5,5 và bị vô hoạt ở
55- 62oC và từ thực vật (phopt =7,5-8, toopt = 55-60o C). Khả năng
Nhóm: Hành Tím Đen

14


hoạt động của chúng phụ thuộc vào nguồn thu nhận, mức độ ester
hoá của pectin. Ion natri và đặc biệt là ion canxi, cũng như chlorua
của Na, K và Ca sẽ hoạt hóa pectinesterase từ nấm mốc conithyrium
diplodiella và từ a.niger.trái lại các cation hóa trị 3 và 4 (thủy ngân
nitrat, chì nitrat, nhôm sunfat và sắt clorua) sẽ kìm hãm tác dụng
của pectinesterase.
Ngoài ra, người ta đã thu được enzime pectinesterase ở trạng

thái đông thể và người ta cũng đã xác lập được rằng n-axit cuối
trong phân tử enzime là phenylalanin.
Pectinesterase của nấm mốc sẽ thủy phân trước nhất là
nhóm methylester nằm ở giữa hai nhóm carboxyl tự do. và enzime
sẽ thủy phân lần lượt cắt liên kết ester dọc theo phân tử pectin. hoạt
động của pectinesterase phụ thuộc nhiều vào mức độ ester hóa của
pectin và tỷ lệ thuận vào mức độ ester hóa. Chẳng hạn, đối với tác
động của pectinesterase từ nấm mốc a.niger, cần thiết phải có
pectin ester hóa ở mức độ cao không ít hơn 70%.
• Polygalacturonase:
Hầu hết các nghiên cứu về Polygalacturonase đều trên cơ sở
các nguồn vi sinh vật. Polygalacturonase thường được tìm thấy trong
các phần tiết ngoại bào của các loài nấm và vi khuẩn gây bệnh,
chẳng hạn như: saccharomyces fragilis, asperigillus niger,
lactobacillus plantarum, cochlibolus carbonum, neurosrora
crassa, các loài ascomycete, rhizopus arrchizus và fusarium
oxysrorum.
PH tối ưu của các polygalacturonase cũng khác nhau, phụ
thuộc vào nguồn thu và cơ chất. Chẳng hạn polygalacturonase dịch
hóa (endopolygalacturonase) khi tác dụng trên acid pectinic thì ph
tối ưu nằm trong khoảng từ 4,0 – 5,5. cũng enzyme đó nhưng khi tác

Nhóm: Hành Tím Đen

15


dụng trên pectin thì lại có ph tối ưu trong khoảng 5,5 – 6. Còn
polygalacturonase đường hóa khi tác dụng trên pectin thì ph tối ưu
từ 3 – 4 nhưng khi tác dụng trên acid pectinic thì ph tối ưu cao hơn

một ít ở vùng 4,4- 6
Các polygalacturonase chủ yếu bền vững ở vùng pH từ 4 – 6
Polygalacturonase đường hóa chủ yếu từ A.niger nếu được
hoạt hóa bằng thủy ngân thì có thể bền vững khi pH= 2,5.
Nhiệt độ tối ưu của đa số polygalacturonase nằm trong khoảng
từ 40-450C. Trong khoảng nhịệt độ đó, chúng thường bền vững,
nhưng sẽ bị vô hoạt hóa khi ở nhiệt độ 50 và 55 - 650C.

1.6.6. Trung tâm hoạt động của enzymes
pectinase.
Enzyme pectinase chứa vùng có 8 – 10 vòng xoắn kép về phía
phải với 2 vòng tạo thành khe liên kết với cơ chất.
Trung tâm hoạt động của enzyme này chứa axit amin
Aspartate và Lysine. Có 1 Histidine nằm gần trung tâm hoạt động sẽ
ảnh hưởng đến khả năng xúc tác của enzyme.
Nhiệt độ tối ưu của enzyme pectinase khoảng từ 45 – 55 oC.

1.6.7. Cơ chế tác dụng của enzymes pectinase.
Trong chế biến nước quả, người ta sử dụng các chế phẩm
enzym nhằm hai mục đích cơ bản.
-

Phá vỡ thành tế bào thực vật nhằm nâng cao hiệu suất thu

nước quả.
- Làm trong và ổn định chất lượng nước.
 Phá vỡ thành tế bào
Tế bào thực vật được cấu tạo bằng vỏ tế bào (thành tế bào).
Vỏ tế bào như một lớp thành bảo vệ rất hữu hiệu và tạo hình cho tế

Nhóm: Hành Tím Đen

16


bào. Ở vỏ tế bào thực vật có nhiều chất pectin, các chất pectin được
xem như chất ciment gắn các tế bào với nhau. Phá vỡ sự gắn kết
này sẽ tạo điều kiện cho các vật chất trong tế bào thoát ra khỏi tế
bào. Các chế phẩm enzym có chứa không chỉ pectinase mà còn chứa
các enzym trong nhóm cellulase. Các loại enzym này sẽ làm phá vỡ
thành tế bào và giúp quá trình thu nhận dịch tế bào tốt hơn.
 Làm trong dịch quả:
Nước quả sau khi được tách khỏi tế bào thường chứa nhiều
chất khác nhau. Trong đó chất pectin chiếm lượng đáng kể và pectin
thường gây hiện tượng độ nhớt cao và gây đục nước quả. Các chất
protein có trong bào tương, màng tế bào và gian bào. Pectin chứa
polygalacturonic acid, araban và galactan.Trong đó lượng
polygalacturonic acid chiếm tới 40-60%. Khi bị thủy phân, pectin
tách thành hai phần:
• Phần trung tính – phức chất galactanoraban
• Phần acid – acid pectic.
Trong bào tương, pectin nằm ở dạng hòa tan. Trong màng tế
bào và gian bào, chúng nằm ở dạng không hòa tan gọi là
protopectin. Protopectin ở màng gian bào có chứa lượng kim loại khá
lớn và một lượng nhóm metocyl đủ để làm protopectin bền vững.
Còn protopectin ở màng tế bào chứa một lượng kim loại không
nhiều, có độ metocyl hóa cao. Vì thế, tế bào thực vật có khả năng
trương nở tốt.
Nếu enzym tham gia phân giải pectin ở gian bào sẽ làm các tế
bào khó liên kết với nhau và thịt quả dễ dàng bị mềm ra.Pectin

thường có mối liên kết hydro và liên kết nguyên tử yếu hơn so với
cellulose. Tham gia phân hủy pectin gồm nhiều loại enzym :
cellulose, pectinase,…

Nhóm: Hành Tím Đen

17


1.6.8. Lợi ích khi sử dụng enzymes pectinase.
Từ khi phát hiện ra enzym và khả năng chuyển hóa của enzym
loài người đã tăng nhanh quá trình sản xuất và ứng dụng enzym
trong công nghiệp. Số lượng enzym phát hiện ngày càng nhiều và số
lượng enzym được ứng dụng vào công nghiệp cũng ngày càng nhiều.
Trong sản xuất thực phẩm, người ta thường sử dụng các chế
phẩm pectinase dưới dạng tinh khiết. Người ta không dùng chế
phẩm dưới dạng canh trường nấm mốc sấy khô.
Pectinase thường được sử dụng trong các ngành công nghiếp
thực phẩm sau:
• Sản xuất rượu vang.
• Sản xuất nước quả và nước uống không có cồn;
• Sản xuất các mặt hàng từ quả: nước quả cô đặc, mứt nhừ, mứt
đông,..
• Sản xuất nước giải khát.
• Sản xuất cà phê và cà phê hòa tan.

1.7.

Phản ứng Maillard và những ứng dụng trong

chế biến thực phẩm
“Một trong những phản ứng tạo ra mùi vị quan trọng nhất
trong nấu ăn là phản ứng Maillard. Đôi khi nó được gọi là “phản ứng
tạo màu nâu”, nhưng gọi thế thì chưa đầy đủ. Thịt nấu chín, hải sản,
và các loại thực phẩm giàu protein khác trải qua phản ứng Maillard
làm biến thành màu nâu, nhưng có những phản ứng khác cũng gây
ra màu nâu. Phản ứng Maillard tạo ra sắc tố màu nâu trong sả phẩm
theo một cách rất cụ thể: bằng cách sắp xếp các axit amin và các
loại đường đơn giản nhất định, sau đó chúng tự sắp xếp trong vòng
liên kết và phản xạ ánh sáng vào mắt thành màu nâu.”

Nhóm: Hành Tím Đen

18


1.71. Phản ứng Maillard.
Các giai đoạn hình thành phản ứng
+ Giai đoạn đầu của phản ứng tạo melanoidin
 Phản ứng ngưng tụ cacbonylamin
Giai đoạn đầu tiên của sự tạo thành melanoidin là sự ngưng tụ
đường với axitamin.

Hình 1.4: Phản ứng chuyển vị Amadori tạo ra 1-amin-1-dezoxy2-xetozơ
Khi ở nhiệt độ cao thì phức đường amin bị đồng phân hóa hay
người ta gọi là bị chuyển vị nội phân Amadori. Kết quả là giữa
nguyên tử cacbon thứ nhất và thứ hai phát sinh ra nối kép và tạo
thành 1 – amin – 1 – dezoxy – 2- xetoza.

Phức đường amin

Phẩm vật của sự chuyển vị Amadori là hợp
chất có khả năng phản ứng và là chất khởi
đầu để tạo thành polyme có màu sẫm gọi là

melanoidin.
Dạng enol của 1 – amin -1 deoxy – 2
xetoza

1 –amin -1 deoxy – 2
Nhóm: Hành Tím Đen

19


 Tạo thành furfurol và ozon
Nếu gluxit ban đầu là glucose thì sản phẩm chuyển vị Amadori
khi đun nóng sẽ là furan sau đó chuyển thành bazơ schiff của
hydroxymetylfurfurol:
H

HN

R

C
C

OH

HO

C

H

H

C

OH

H

C

OH

HOHC

- H2O

HOH2C

CHOH

C
H

C

CH NH

CH3

- H2O

HC
HOH2C

CH

C

C

CH

NH

O

O

bazo schiff of hydroxymetyl furfurol

furan of dezoxyfructoza

CH2OH
1 - amin - 1 - dezoxy - 2 - xetoza

 Tạo thành reducton có 6 nguyên tử C
Reducton là những hợp chất hữu cơ có tính khử mạnh do có
nhóm endiol. Thông thường, nhóm endiol của reducton được liên kết
với gốc aldehit hoặc axit. Do đó những hợp chất này rất nhạy với
phản ứng oxy hóa khử.
Ví dụ về reducton có sáu nguyên tử C là axit dehydroascobic.
Không phải chỉ riêng reducton mà cả các dạng dehydro của nó cũng
góp phần tạo nên màu nâu.
O

O
H2 C

C

OH O

HC

C
H

hydroxymetylglioxal

C

OH OH

C

H

reducton hay laø enolaldehit cuûa axit tartric

 Phân hủy đường

Nhóm: Hành Tím Đen

20


Một trong những giai đoạn trung gian củ phản ứng tạo
melanoidin là sự phân hủy đường từ sản phẩm chuyển vị Amadori để
tạo thành các sản phẩm khác nhau : triozoreducton, aldehit pỉuvic,
axeton, diaxetyl. Một số chất tạo thành khi phân hủy đường có mùi
và vị dễ chịu.
 Phân hủy các hợp chất amin
Sản phẩm chuyển vị Amadori có thể kết hợp với axitamin tạo
ra CO2 và H2O:
R

CH

+

NH2

R'

CH2 NH HC

O

COOH

- CO2

R''

- H2O

COOH

aminodezoxyxetoza

axit amin
R CH2 N

C

C

CH2 NH CH R''

R'

COOH

R

CH N

H

H

H

COOH

C

C

N

C

R'

H

R''

H

bazo schiff

Bazơ schiff tạo thành bị thủy phân thành aldehit và hợp chất
amin. Chính hợp chất amin này sẽ cho các sản phẩm chứa nitơ và có

màu nâu sau này. Còn aldehit được tọa thành trong phản ứng này,
so với axitamin đã phản ứng với aminodezoxyxetoza thì có ít hơn
một nguyên tử C.
C
N
R'
H

R''

H

C

H

C

H

N

H

C

COOH

NH2

O

R
H

H

R'

O

H

H

CH2
+

RC

C

NH
R''

C

COOH

H

CH3
bazo schiff

amin

Giữa furfurol hoặc hydroxymetylfurfurol và axitamin có thể xảy
ra sự tương tác oxy hóa.
Kết quả là từ axitamin tạo thành aldehit có ít hơn 1 nguyên tử C.

Nhóm: Hành Tím Đen

21


Aldehit cũng có thể được tạo thành do kết quả của sự chuyển
amin giữa axitamin với reducton
HC

CH

HC

C

+ O2

O
C

CH

HC

C

O
C
OOH

O

H

O

HC

axit peroxyfurfurolic

furfurol

+ Giai đoạn cuối
Giai đọan cuối cùng này bao gồm rất nhiều phản ứng phức tạp,
chủ yếu là hai phản ứng sau:
 Phản ứng ngưng tụ andol tạo thành polyme màu nâu không
chứa nitơ;
 Phản ứng trùng hợp aldehitamin tạo thành các hợp chất nitơ dị
vòng.
H3C

+

C

O

O

O
HCH 2

H

H
aldehit axetic

H3C

C

aldehit axetic

CH

CH2

C

OH

H

aldol

Giai đoạn cuối cùng của phản ứng melanoidin sẽ tạo nên các
polyme không no hòa tan được trong nước, sau đó là các polyme
không no và không hòa tan được trong nước, nhưng đều có màu
đậm và gọi chung là melanoidin.

1.72. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng Maillard
Thực tế trong hỗn hợp phản ứng có chứa đồng thời tất cả các
sản phẩm, nhưng tỷ lượng của sản phẩm này hay sản phẩm khác
chiếm ưu thế là phụ thuộc mức độ tiến hành phản ứng.
Cường độ màu của phản ứng phụ thuộc vào bản chất axit
amin, đường, nồng độ chất khô trong dung dịch, nhiệt độ, pH và một
số yếu tố khác.
Ảnh hưởng của axitamin và đường: Qua cơ chế phản ứng,
ta thấy một trong những sản phẩm của giai đoạn trung gian là
Nhóm: Hành Tím Đen

22


furfurol và oxymetylfurfurol kèm theo sự tái tạo lại axitamin vốn đã
tham gia tương tác với đường ở phản ứng đầu tiên. Như vậy,
axitamin có thể xem như một chất xúc tác trong giai đoạn đầu.
Các axitamin tham gia phản ứng khác nhau phụ thuộc vào
nhiệt độ, pH và lượng nước
Theo Kretovic, axitamin có khả năng phản ứng và cho sản

phẩm màu mạnh hơn cả là glicocol, alanin, asparagin. Xistin và
tirozin cho sản phẩm màu yếu hơn cả. Cho mùi mạnh hơn cả là valin
và lơxin. Glicocol cho màu rất đậm, mùi của bia và vị hơi chua.
Alanin phản ứng chậm hơn và cho sản phẩm tương tự. Phenylalanin
phản ứng rất chậm, tạo thành sản phẩm có màu nâu sẫm và có mùi
thơm hoa hồng. Lơxin cho sản phẩm có màu không đáng kể nhưng
có mùi bánh mỳ đặc trưng. Axit glutamic có hoạt độ cao, nhưng cho
sản phẩm có màu nhạt.

Hình 1. Ảnh hưởng của đường đến phản ứng Mailard
Cường độ của phản ứng cũng phụ thuộc vào bản chất của
đường khử. Glucozơ phản ứng mãnh liệt hơn cả, sau đó là galactozơ
và lactozơ.
Cường độ của phản ứng melanoidin còn phụ thuộc vào nồng độ
đường. Tỷ lệ giữa axitamin và đường thích hợp nhất là 1/2 hoặc 1/3.
Nếu tăng nồng độ đường sẽ làm cho melanoidin tạo ra có thể tan
được ngay cả khi nồng độ của chúng rất cao. Nói chung, phản ứng
có thể tiến hành ngay cả khi nồng độ axitamin không đáng kể và tỷ
lệ axitamin/ đường rất nhỏ như 1/40 thậm chí 1/300.

Nhóm: Hành Tím Đen

23


Ảnh hưởng của nước
Để phản ứng Maillard tiến hành cực đại thì xung quanh mỗi
phân tử protein phải tạo nên lớp đơn phân glucozơ và lớp đơn phân
nước. Như vậy, sự có mặt của nước là điều kiện rất cần thiết để tiến
hành phản ứng. Nồng độ chất tác dụng càng cao, lượng nước càng ít

thì phản ứng xảy ra càng mạnh.

Hình 1.7.1: Ảnh hưởng của độ ẩm đến phản ứng Maillard
Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH
Ở 0 0C và dưới 0 0C phản ứng melanoidin không xảy ra. . Người
ta nhận thấy khi ở nhiệt độ 95÷ 100 0C phản ứng sẽ cho các sản
phẩm có tính chất cảm quan tốt hơn cả. Khi nhiệt độ quá cao thì các
melanoidin tạo thành có vị đắng và mùi khét. Vì vậy, trong sản xuất
để thu được malt màu , người ta thường khống chế phản ứng ở
1600C, mặc dù lượng chất màu đạt cực đại ở 190 0C vì ở nhiệt độ
trên 1600C các melanoidin tạo thành sẽ không hòa tan trong nước do
đó giảm khả năng cho màu của malt thu được.
Phản ứng Maillard có thể tiến hành trong một khoảng pH khá
rộng, tuy nhiên trong môi trường kiềm phản ứng xảy ra nhanh hơn.
Trong môi trường axit pH < 3, quá trình tạo melanoidin rất yếu và
chủ yếu là sự phân hủy đường nhưng khi tăng nhiệt độ tốc độ phản
ứng tăng nhanh ngay cả trong môi trường axit (pH = 2).
Chất kìm hãm và chất tăng tốc phản ứng
Phản ứng caramel hóa, oxy hóa và melanoidin là những phản
ứng có sự tham gia của các hợp chất cacbonyl. Do đó chất kìm hãm

Nhóm: Hành Tím Đen

24


phản ứng là

những chất phản ứng được với nhóm cacbonyl như

dimedon, hydroxylamin, bisunfit. Những chất này sẽ kết hợp với các
chất khác nhau phát sinh ra ở trong giai đoạn trung gian, do đó làm
ngừng các quá trình tiếp theo của phản ứng.

1.73. Ứng dụng của phản ứng Maillard
Trong các sản phẩm thực phẩm đều có chứa đường và axitamin
ở các hàm lượng khác nhau do đó phản ứng Maillard rất phổ biến
trong quá trình sản xuất và bảo quản thực phẩm. Tùy thuộc vào yêu
cầu về tính chất cảm quan của từng sản phẩm mà người ta tạo điều
kiện để tăng cường phản ứng đến tối đa hoặc kìm hãm phản ứng
đến mức tối thiểu.
Trong sản xuất bánh mỳ người ta tạo điều kiện cho phản ứng
này phát triển tối đa. Màu sắc của vỏ bánh mỳ hầu như do phản ứng
này quyết định. Vì vậy những biện pháp kỹ thuật tương ứng trong
quy trình sản xuất lên men để tạo axitamin tự do, đường khử, điều
chỉnh nhiệt độ trong giai đoạn nướng đều nhằm mục đích đó.
Trong sản xuất bia, màu sắc và hương vị của bia chủ yếu do
malt quyết định. Các biện pháp kỹ thuật trong sản xuất malt đều
nhằm điều hòa phản ứng melanoidin. Để thu được malt vàng, người
ta cho mọc mầm trong một thời gian ngắn, làm mất nước nhanh để
thu được lượng axitamin và ít đường làm khó khăn cho phản ứng
cacbonylamin. Trái lại để sản xuất malt đen thì nhiệt độ sấy phải cao
hơn, thời gian sấy lâu hơn. Theo Manxev, do thủy phân gluxit và
protein

mà tích tụ những hợp chất có khả năng tạo thành chất

thơm. Malt sấy ở nhiệt độ thấp quá sẽ ảnh hưởng xấu đến vị của bia,
còn khi sấy ở nhiệt độ qúa cao, bia sẽ có vị khét. Vì vậy khi sản xuất
bia vàng cần phải kiểm tra sự tạo melanoidin và hạn chế thời gian

đun sôi dung dịch lên men

Nhóm: Hành Tím Đen

25