Ứng dụng sóng siêu âm kết hợp với chế phẩm pectinase để thu nhận dịch quả táo (malus domestica)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

QUÃNG SANH PHONG

ỨNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM KẾT HỢP CHẾ PHẨM
PECTINASE ĐỂ THU NHẬN DỊCH QUẢ TÁO
(MALUS DOMESTICA)
Chuyên ngành : Công nghệ Thực phẩm và Đồ uống
Mã số: 60.54.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 2 năm 2014.


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

QUÃNG SANH PHONG

ỨNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM KẾT HỢP CHẾ PHẨM
PECTINASE ĐỂ THU NHẬN DỊCH QUẢ TÁO
(MALUS DOMESTICA)
Chuyên ngành : Công nghệ Thực phẩm và Đồ uống
Mã số: 60.54.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 2 năm 2014

i


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP-HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS. TS. Lê Văn Việt Mẫn ......................
Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. Phan Ngọc Hòa .........................................
Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. Hoàng Kim Anh .......................................

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG
Tp. HCM ngày 24 tháng 2 năm 2014.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. TS. Trần Bích Lam
2. TS. Phan Ngọc Hịa
3. TS. Hồng Kim Anh
4. PGS. TS. Lê Văn Việt Mẫn
5. TS. Lại Quốc Đạt

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA…………

ii


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Quãng Sanh Phong.

MSHV: 10110193

Ngày, tháng, năm sinh: 4/6/1981.

Nơi sinh: Tp. Qui nhơn

Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm và Đồ uống.

Mã số : 60.54.02

I. TÊN ĐỀ TÀI: Ứng dụng sóng siêu âm kết hợp với chế phẩm pectinase để thu nhận
dịch quả táo (Malus domestica)
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
™....................................................................................................................... Sử
dụng chế phẩm pectinase (Pectinex Ultra SP-L) để hỗ trợ q trình thu nhận dịch
quả táo.
™....................................................................................................................... Sử
dụng sóng siêu âm để hỗ trợ quá trình thu nhận dịch quả táo.
™....................................................................................................................... Sử
dụng lần lượt sóng siêu âm và chế phẩm pectinase để hỗ trợ quá trình thu nhận dịch
quả táo.
Thành phần hóa học cần qua tâm trong dịch quả táo là vitamin C, phenolic tổng, và

hoạt tính chống oxi hóa.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 14/1/2013
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 24/2/2014
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. TS. Lê Văn Việt Mẫn

Tp. HCM, ngày 14 tháng 2 năm 2014
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

‱

‱

iii


‱
TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

‱

iv


LỜI CẢM ƠN
Con cảm ơn ba mẹ, đã khuyến khích về mặt tinh thần và tạo mọi điều kiện hỗ trợ
về mặt tài chính để con hồn thành luận văn này. Anh cảm ơn hai em là Quãng Sanh Vũ
và Quãng Kim Sanh Nguyệt là nguồn động lực lớn cho anh. Con yêu tất cả mọi người.
Em cảm ơn thầy Lê Văn Việt Mẫn đã tận tình giúp đỡ và cũng là tấm gương cho

em theo đuổi trên con đường tri thức. Thầy chính là người đã tạo điều kiện thuận lợi cho
em vượt qua giới hạn của bản thân mình. Tận đáy lịng, em xin chân thành cảm ơn thầy.
Em cảm ơn quý thầy cô trong trường Đại học Bách khoa đã tận tình chia sẽ những
kiến thức cũng như ý tưởng để em hoàn thành luận văn. Trong suốt thời gian làm luận văn
em thật may mắn khi có được sự chỉ bảo tận tình của q thầy cô trong bộ môn Công
nghệ Thực phẩm, một lần nữa cho em gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô.
Anh cảm ơn em, Lê Thị Thanh Trúc đã cùng anh vượt qua chặng đường gian khó
này, và anh cũng xin lỗi nhiều khi làm cho em khóc. Anh rất tự hào về em đó Trúc à.
Em cảm ơn anh Huỳnh Trung Việt, vừa là đồng nghiệp vừa là người anh đã dìu
dắt, giúp đỡ, và an ủi khi em gặp khó khăn trong lúc làm luận văn.
Tơi cảm ơn nhóm bạn thân thương của tơi: Nguyễn Đình Như Hiền, Edyta
Wasowska, Võ Nguyễn Phú Thuận, Phạm Minh Tuấn, Phạm Đỗ Trang Minh, Đặng Bùi
Khuê, Mai Thị Trúc Giang, Trần Kim Lel, Lê Thanh Hải, Hồ Thị Ngọc Nhung, Tăng
Phan Duy Phúc, Trịnh Thị Diễm Trang, Lê Hồng Vân, Lê Tuấn Anh, Michaele Hellen, và
Susan D’Aloia, Diệp Thanh Xuân, Hứa Minh Đức, và Lê Hữu Hà chính các bạn cho tơi
sức mạnh để vượt qua khó khăn.
Cảm ơn các đồng nghiệp của khoa Kỹ thuật Hóa học và trường Đại học Bách khoa
đặc biệt Võ Văn Tuyên, Lê Nguyễn Tiến Sĩ, Nguyễn Ngọc Anh Tuấn, Lê Thị Hồng Nhan,
Lê Thị Thùy Trang, Lê Thị Thúy đã giúp đỡ tôi trong lúc làm luận văn.
Cảm ơn các em sinh viên và học viên đặc biệt là Châu Tú Bình, Hồ Giang Sang,
Trần Thị Minh Châu, Nguyễn Thanh Sang, Nguyễn Thị Nguyên Thảo đã cùng làm việc
tại phịng thí nghiệm Cơng nghệ Thực phẩm 2 đã tạo một môi trường thuận lợi để cùng
nhau tiến bộ.

iv


Sau cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn đến tập thể thư viện trường Đại học Bách khoa
TP. HCM và thư viện trung tâm của Đại học Quốc gia TP. HCM. Bài luận văn này hoàn
chỉnhlà nhờ vào sự tham khảo tài liệu tại hai nơi này. Cịn phịng thí nghiệm Cơng nghệ

Thực phẩm 2 là nơi tơi đã hồn thành thí nghiệm của luận văn, nơi này tơi và anh Việtgọi
thân mật là “chiến trường B2”. Tại đây, tôi đã học hỏi rất nhiều tri thức.
Mặc dù, tôi đã cố gắng hết sứcnhưng vẫn không thể tránh khỏi sai sót trong luận
văn. Tơi cảm ơn những lời góp ý chân thành và sẽ lắng nghe một cách cầu thị để hồn
chỉnh luận văn.
Chân thành cảm ơn.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 2 năm 2014

Quãng Sanh Phong

v


TĨM TẮT LUẬN VĂN
Trong nghiên cứu này, chúng tơi sử dụng sóng siêu âm và/hoặc chế phẩm
pectinase để thu nhận dịch táo (Malus domestica) giàu các hợp chất chống oxi hóa.
Đối với phương pháp xử lý siêu âm: khi cơng suất siêu âm là 20 W/g và thời gian
xử lý là 7 phút, hoạt tính chống oxi hóa của dịch quả đạt giá trị cực đại. Còn đối với
phương pháp xử lý enzyme, hoạt tính chống oxi hóa đạt giá trị cao nhất khi hàm lượng
chế phẩm pectinase là 0.36% (v/w) và thời gian xử lý là 85 phút. Phương pháp siêu âm rút
ngắn thời gian xử lý, trích ly được nhiều vitamin C và phenolic hơn trong dịch táo so với
phương pháp enzyme.
Việc sử dụng phương pháp kết hợp xử lý nguyên liệu táo lần lượt bằng sóng siêu
âm và enzyme không làm tăng lượng vitamin C và phenolic trong dịch quả so với các
phương pháp xử lý riêng lẻ.

ABSTRACT
In this study, ultrasound and/or pectinase preparation was used for the extraction of
apple (Malus domestica) juice with high antioxidant activity.
In the ultrasound-assisted extraction (UAE), when the ultrasound power and time

were 20 W/g and 7 min respectively, the antioxidant activity of the obtained juice
achieved maximum. In the enzyme-assisted extraction (EAE), the antioxidant activity of
apple juice was the highest as the concentration of the pectinase preparation and
biocatalytic time were 0.36% (v/w) and 85 min, respectively. The UAE shortened the
treatment time and extracted more vitamin C and phenolic level than the EAE.
The consequent treatment of apple mash with ultrasound and enzyme preparation
did not improve the vitamin C and phenolic level in the obtained juice in comparison with
the UAE or EAE.

vi


LỜI CAM KẾT
Tôi cam kết, tôi là tác giả của luận văn này. Đây là bản gốc của luận văn.
Tôi biết rằng, luận văn của tơi có thể số hóa để xuất bản.

vii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................iv
TÓM TẮT LUẬN VĂN ..................................................................................................vi
LỜI CAM KẾT...............................................................................................................vii
DANH MỤC BẢNG .......................................................................................................xi
DANH MỤC HÌNH........................................................................................................xv
MỞ ĐẦU..........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN..............................................................................................2
1.1. Nguyên liệu: Táo ...................................................................................................2
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại ..................................................................................2
1.1.2. Cấu tạo quả táo và thành phần dinh dưỡng......................................................2

1.1.3. Quy trình thu nhận dịch táo ............................................................................8
1.2. Enzyme pectinase và ứng dụng trong sản xuất nước quả........................................9
1.2.1. Hệ enzyme pectinase ......................................................................................9
1.2.2. Ứng dụng pectinase để trích ly dịch quả .......................................................10
1.3. Kỹ thuật siêu âm..................................................................................................11
1.3.1. Phân loại của sóng siêu âm ...........................................................................11
1.3.2. Tác động của sóng siêu âm trong q trình trích ly rắn lỏng .........................12
1.3.3. Ứng dụng sóng siêu âm trong q trình trích ly dịch quả. .............................13
1.4. Tính mới của đề tài ..............................................................................................13
CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................14
2.1. Nguyên liệu .........................................................................................................14
2.1.1. Táo ...............................................................................................................14
2.1.2. Enzyme ........................................................................................................14
2.2. Quy trình thu nhận dịch táo ở quy mơ phịng thí nghiệm......................................14
2.3. Sơ đồ nghiên cứu .................................................................................................15

viii


2.4. Thuyết minh sơ đồ nghiên cứu.............................................................................18
2.4.1. Xử lý táo bằng chế phẩm enzyme pectinase ..................................................18
2.4.2. Xử lý táo bằng sóng siêu âm .........................................................................19
2.4.3. So sánh hiệu quả trích ly dịch táo của hai phương pháp: xử lý enzyme và xử lý
siêu âm ...........................................................................................................................20
2.4.4. Xử lý táo lần lượt bằng sóng siêu âm và enzyme ..........................................21
2.5. Các phương pháp phân tích..................................................................................22
2.5.1. Xác định hoạt tính chống oxi hóa..................................................................22
2.5.2. Xác định tổng hàm lượng các hợp chất phenolic...........................................23
2.5.3. Xác định hàm lượng acid ascorbic ................................................................23
2.6. Phương pháp xử lý số liệu....................................................................................23

2.6.2. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm và tối ưu hóa ......................................24
2.6.3. Tính tốn các thơng số động học của q trình trích ly .................................24
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .....................................................................25
3.1. Xử lý táo bằng chế phẩm enzyme pectinase .........................................................25
3.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme...................................................25
3.1.2. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme.........................................................28
3.1.3. Tối ưu hóa nồng độ và thời gian xử lý enzyme .............................................31
3.2. Xử lý táo bằng sóng siêu âm ................................................................................35
3.2.1. Ảnh hưởng của cơng suất siêu âm.................................................................35
3.2.2. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm..................................................................38
3.2.3. Tối ưu hóa cơng suất và thời gian siêu âm ....................................................40
3.3. So sánh hai phương pháp trích ly có sóng siêu âm và enzyme hỗ trợ ...................43
3.3.1. So sánh thông số động học của q trình trích ly các hợp chất phenolic và
vitamin C trong dịch quả táo...........................................................................................43
3.3.2. So sánh chất lượng sản phẩm........................................................................47
3.4. Xử lý táo lần lượt bằng sóng siêu âm và enzyme..................................................48
3.4.1. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme trong phương pháp xử lý kết hợp.
.......................................................................................................................................48

ix


CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................52
4.1. Kết luận ...............................................................................................................52
4.2. Kiến nghị.............................................................................................................52
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................53
PHỤ LỤC.......................................................................................................................59
Phụ lục A. Các phương pháp phân tích .......................................................................59
Phụ lục B. Kết quả xử lý táo bằng chế phẩm enzyme pectinase ..................................63
Phụ lục C. Kết quả xử lý táo bằng sóng siêu âm .........................................................68

Phụ lục D. Kết quả so sánh hai phương pháp trích ly có sóng siêu âm và enzyme hỗ trợ
.......................................................................................................................................73
Phụ lục E. Kết quả xử lí táo lần lượt bằng sóng siêu âm và enzyme ............................76

x


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1. Thành phần dinh dưỡng của táo theo USDA ...................................................4
Bảng 1. 2. Thành phần cơ bản của 15 giống táo (Malus domastica Borkh.) .....................5
Bảng 1. 3. Hàm lượng phenolic tổng trong vỏ và thịt của các giống táo ...........................6
Bảng 1. 4. Hoạt tính chống oxi hóa tổng của dịch trích từ táo ...........................................7
Bảng 1. 5. Phân loại của sóng siêu âm và ứng dụng ........................................................11
Bảng 3. 1. Ma trận quy hoạch thực nghiệm và kết quả hoạt tính chống oxi hóa phân tích
bằng phương pháp ABST của dịch táo trong phương pháp xử lý enzyme .......................32
Bảng 3. 2. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến hoạt tính chống oxi hóa tổng phân tích
bằng phương pháp ABST của dịch táo được xử lý enzyme .............................................33
Bảng 3. 3. Ma trận quy hoạch thực nghiệm và kết quả hoạt tính chống oxi hóa phân tích
bằng phương pháp ABTS của dịch quả trong phương pháp xử lý siêu âm.......................41
Bảng 3. 4. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến hoạt tính chống oxi hóa tổng phân tích
bằng phương pháp ABTS của dịch táo được xử lý siêu âm .............................................42
Bảng 3. 5. Các thơng số động học của q trình trích ly vitamin C và phenolic tổng trong
dịch quả táo của phương pháp xử lý enzyme (EAE) và phương pháp xử lý siêu âm (UAE)
.......................................................................................................................................47
Bảng 3. 6. Độ tăng các thành phần trong dịch trích quả táo so với mẫu đối chứng khi xử lý
nguyên liệu bằng chế phẩm enzyme (EAE) và sóng siêu âm (UAE) ...............................48
Bảng B.1. 1. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme đến hàm lượng vitamin C ........63
Bảng B.1. 2 Ảnh hưởng nồng độ chế phẩm enzyme đến hàm lượng phenolic .................63
Bảng B.1. 3. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme đến hoạt tính chống oxy hóa tổng
phân tích bằng phương pháp ABTS ................................................................................64

Bảng B.1. 4. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme đến hoạt tính chống oxy hóa tổng
phân tích bằng phương pháp FRAP ................................................................................64

xi


Bảng B.2. 1. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng vitamin C..............65
Bảng B.2. 2. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng phenolic tổng........65
Bảng B.2. 3. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hoạt tính chống oxy hóa tổng
phân tích bằng phương pháp ABTS ................................................................................66
Bảng B.2. 4. Ảnh hưởng của thời gian xử lý đến hoạt tính chống oxy hóa tổng phân tích
bằng phương pháp FRAP................................................................................................66
Bảng B.3. 1. Ma trận quy hoạch thực nghiệm và kết quả hoạt tính chống oxi hóa phân tích
bằng phương pháp ABTS của dịch táo trong phương pháp xử lý enzyme .......................67
Bảng C.1. 1. Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến hàm lượng vitamin C......................68
Bảng C.1. 2. Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến hàm lượng phenolic tổng ................68
Bảng C.1. 3. Ảnh hưởng của cơng suất siêu âm đến hoạt tính chống oxy hóa tổng phân
tích bằng phương pháp ABTS.........................................................................................69
Bảng C.1. 4. Ảnh hưởng của cơng suất siêu âm đến hoạt tính chống oxy hóa tổng phân
tích bằng phương pháp FRAP .........................................................................................69
Bảng C.2. 1. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng vitamin C.......................70
Bảng C.2. 2. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng phenolic tổng.................70
Bảng C.2. 3. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hoạt tính chống oxy hóa tổng phân
tích bằng phương pháp ABTS.........................................................................................71
Bảng C.2. 4. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hoạt tính chống oxy hóa tổng phân
tích bằng phương pháp FRAP .........................................................................................71
Bảng C.3. 1. Ma trận quy hoạch thực nghiệm và kết quả hoạt tính chống oxi hóa phân
tích bằng phương pháp ABTS của dịch táo trong phương pháp xử lý siêu âm.................72
Bảng D. 1. Hàm lượng vitamin C và phenolic tổng theo thời gian xử lý siêu âm.............73

xii


Bảng D. 2. Hàm lượng vitamin C và phenolic tổng theo thời gian xử lý enzyme.............73
Bảng D. 3. Giá trị nghịch đảo tốc độ trích ly vitamin C và phenolic tổng theo thời gian khi
xử dụng phương pháp trích ly có sóng siêu âm hỗ trợ .....................................................74
Bảng D. 4. Giá trị nghịch đảo tốc độ trích ly vitamin C và phenolic tổng theo thời gian khi
xử dụng phương pháp trích ly có chế phẩm enzyme hỗ trợ .............................................74
Bảng D. 5. Chất lượng dịch táo thu được từ phương pháp trích ly bằng chế phẩm enzyme
và siêu âm.......................................................................................................................75
Bảng E.1. 1. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme trong phương pháp xử lý kết hợp đến hàm
lượng vitamin C..............................................................................................................76
Bảng E.1. 2. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme trong phương pháp xử lý kết hợp đến hàm
lượng phenolic tổng ........................................................................................................76
Bảng E.1. 3. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme trong phương pháp xử lý kết hợp đến hoạt
tính chống oxy hóa (phương pháp ABTS).......................................................................77
Bảng E.1. 4. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme trong phương pháp xử lý kết hợp đến hoạt
tính chống oxy hóa (phương pháp FRAP) .......................................................................77

xiii


xiv


DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1. Bề mặt cắt ngang của quả táo chụp dưới kính điện tử qt ..............................3
Hình 1. 2. (A) Tế bào phần thịt quả táo, (v) Tế bào chất, (CW) Thành tế bào, (m) Lớp
trung gian để kết dính các tế bào ......................................................................................3
Hình 1. 3. Các hợp chất phenolic trong thịt, vỏ, và hỗn hợp vỏ - thịt quả . ........................6

Hình 1. 4. . Sóng âm và tần số.........................................................................................11
Hình 1. 5. Sự hình thành bong bóng khí trong pha lỏng .................................................12
Hình 1. 6. Hiện tượng vỡ bong bóng trong vùng lân cận bề mặt .....................................12
Hình 1. 7. Q trình phá vỡ thành tế bào bởi sóng siêu âm .............................................13
Hình 2. 1. Sơ đồ quy trình thu nhận dịch táo ...................................................................15
Hình 2. 2. Sơ đồ nghiên cứu............................................................................................17
Hình 3. 1. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme đến hàm lượng vitamin C trong
dịch quả táo ....................................................................................................................25
Hình 3. 2. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme đến hàm lượng phenolic tổng trong
dịch quả táo ....................................................................................................................26
Hình 3. 3. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme đến hoạt tính chống oxi hóa tổng
trong dịch quả táo phân tích bằng phương pháp ABTS ...................................................27
Hình 3. 4. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme đến hoạt tính chống oxi hóa tổng
trong dịch quả táo phân tích bằng phương pháp FRAP ...................................................27
Hình 3. 5. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng vitamin C trong dịch
quả táo ............................................................................................................................29
Hình 3. 6. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng phenolic tổng trong
dịch quả táo ....................................................................................................................29
Hình 3. 7. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hoạt tính chống oxi hóa của dịch
quả táo phân tích bằng phương pháp ABTS ....................................................................30
Hình 3. 8. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hoạt tính chống oxi hóa của dịch
quả táo phân tích bằng phương pháp FRAP ....................................................................31

xv


Hình 3. 9. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme và thời gian xử lý đến hoạt tính
chống oxi hóa của dịch táo trong phương pháp xử lý enzyme. ........................................34
Hình 3. 10. Ảnh hưởng của cơng suất siêu âm đến hàm lượng vitamin C trong dịch quả
táo...................................................................................................................................35

Hình 3. 11. Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến hàm lượng phenolic tổng trong dịch
quả táo ............................................................................................................................36
Hình 3. 12. Ảnh hưởng của cơng suất đến hoạt tính chống oxi hóa tổng của dịch quả táo
phân tích bằng phương pháp ABTS ................................................................................37
Hình 3. 13. Ảnh hưởng của cơng suất đến hoạt tính chống oxi hóa tổng của dịch quả táo
phân tích bằng phương pháp FRAP ................................................................................37
Hình 3. 14. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng vitamin C trong dịch quả táo
.......................................................................................................................................38
Hình 3. 15. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng phenolic tổng ...................39
Hình 3. 16. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng hoạt tính chống oxi hóa của
dịch quả táo phân tích bằng phương pháp ABTS ............................................................40
Hình 3. 17. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng hoạt tính chống oxi hóa của
dịch quả táo phân tích bằng phương pháp FRAP.............................................................40
Hình 3. 18. Ảnh hưởng của công suất và thời gian xử lý siêu âm đến hoạt tính chống oxi
hóa của dịch táo trong phương pháp xử lý siêu âm..........................................................43
Hình 3. 19. Sự thay đổi hàm lượng vitamin C theo thời gian xử lý siêu âm.....................44
Hình 3. 20. Sự thay đổi hàm lượng phenolic tổng theo thời gian xử lý siêu âm ...............44
Hình 3. 21. Sự thay đổi hàm lượng vitamin C theo thời gian xử lý enzyme.....................45
Hình 3. 22. Sự thay đổi hàm lượng phenolic tổng theo thời gian xử lý enzyme ...............45
Hình 3. 23. Giá trị nghịch đảo tốc độ trích ly của vitamin C và phenolic tổng theo thời
gian khi sử dụng phương pháp trích ly có sóng siêu âm hỗ trợ ........................................46
Hình 3. 24. Giá trị nghịch đảo tốc độ trích ly của vitamin C và phenolic tổng theo thời
gian khi sử dụng phương pháp trích ly có chế phẩm enzyme hỗ trợ ................................46
Hình 3. 25. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme xử lý sau khi trong phương pháp xử lý kết
hợp đến hàm lượng vitamin C.........................................................................................49

xvi


Hình 3. 26. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme trong phương pháp xử lý kết hợp đến hàm

lượng phenolic tổng ........................................................................................................50
Hình 3. 27. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme trong phương pháp xử lý kết hợp đến hoạt
tính chống oxi hóa (phương pháp ABTS)........................................................................51
Hình 3. 28. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme trong phương pháp xử lý kết hợp đến hoạt
tính chống oxi hóa (phương pháp FRAP) ........................................................................51

xvii


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AA: Acid ascorbic.
ABTS: 2,2’-Azinobis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid).
ANOVA: Analysis of variance – Phân tích phương sai.
CCCD: Central composite circumscribed design – Tâm phức hợp vòng tròn ngoại
tiếp.
EAE: Enzyme-assisted extraction – Trích ly bằng enzyme.
FRAP: The ferric reducing ability of plasma hoặc ferric on reducing antioxidant
power hoặc ferric reducing power – Khả năng khử sắt của huyết tương hoặc khả năng
chống oxy hóa được thể hiện qua sự khử ion Fe 3+.
GAE: Gallic acid equivalent – Đương lượng acid gallic.
P: Phosphorus.
RSM: Response surface methodology – Mơ hình đáp ứng bề mặt.
Sb: Antimony.
TPTZ: 2,4,6-tripyridyl-s-triazine.
TE: Trolox equivalent – Đương lượng Trolox.
UAE: Ultrasound-assisted extraction – Trích ly bằng sóng siêu âm.

xviii

MỞ ĐẦU
Táo là một trong những loại cây ăn trái được tiêu thụ hàng đầu trên thế giới. Sản
lượng táo toàn cầu năm 2011 xấp xỉ 40 triệu tấn. Bên cạnh những thành phần dinh dưỡng
thông thường tương tự như ở các loại trái cây khác, táo còn chứa các chất có hoạt tính
chống oxi hóa như vitamin C và phenolic nên có tác dụng cải thiện sức khỏe và ngăn
ngừa một số bệnh tật [1-5].
Nước trái cây là một trong những sản phẩm phổ biến trong ngành công nghiệp chế
biến rau quả hiện nay. Để hỗ trợ cho quá trình trích ly dịch quả, nhiều nhà máy đã sử
dụng chế phẩm enzyme để phá vỡ cấu trúc mô quả, cải thiện hiệu suất và chất lượng dịch
chiết [6]. Gần đây, một số cơng bố khoa học cho thấy sóng siêu âm cũng có thể hỗ trợ q
trình trích ly một số loại dịch quả để rút ngắn thời gian sản xuất và nâng cao chất lượng
sản phẩm [7]. Tuy nhiên, chưa có cơng bố khoa học nào so sánh hiệu quả trích ly dịch táo
của hai phương pháp sử dụng sóng siêu âm và sử dụng chế phẩm enzyme để hỗ trợ.
Mục đích của nghiên cứu này là khảo sát sự ảnh hưởng củasóng siêu âm và/hoặc
chế phẩm enzyme pectinase đến quá trình thu nhận dịch táo giàu các hợp chất chống oxi
hóa, đồng thời so sánh các thơng số động học của hai phương pháp trích ly có hỗ trợ của
sóng siêu âm và của chế phẩm enzyme.

1


CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1. Nguyên liệu: Táo
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại
Táo là loại cây ăn quả xuất hiện 6500 năm trước công nguyên. Ban đầu cây táo
phân bố chủ yếu vùng khí hậu ơn đới thuộc trung Á và bắc Mỹ[8]. Sau đó, cây táo được
đem trồng tại nhiều quốc gia trên thế giới [9].Táo là loài cây thân gỗ thuộc họ hoa hồng
(Rosaceae)[10]. Cây táo thuộc loại cây hai lá mầm.
Phân loại tên khoa học của táo như sau:
Giới: Plantae

Ngành: Angiospermae
Lớp: Eudicots
Bộ: Rosales
Họ: Rosaceae
Chi: Malus
Loài: M. domestica
1.1.2. Cấu tạo quả táo và thành phần dinh dưỡng
1.1.2.1. Cấu tạo quả táo:
Quả táo gồm có ba phần chính: vỏ quả, thịt quả và hạt. Trong quy trình thu nhận
dịch quả táo, người ta quan tâm đến phần thịt và vỏ quả. Hình 1.1 cho thấy phần thịt quả
có cấu trúc xốp, điều đó khiến việc thu nhận dịch quả là dễ dàng.
Thành tế bào quả nói chung chứa khoảng 30 % cellulose, 30 % hemicellulose, 35
% pectin và 5 % protein [11].

2


Hình 1. 1. Bề mặt cắt ngang của quả táo chụp dưới kính điện tử qt [12]

Hình 1. 2. (A) Tế bào phần thịt quả táo, (v) Tế bào chất, (CW) Thành tế bào, (m) Lớp
trung gian để kết dính các tế bào [13]

3


Thành tế bào thịt và vỏ quả gồm 3 lớp: lớp sơ cấp, lớp thứ cấp, và lớp trung gian.
Lớp trung gian có thành phần chính là pectin và có vai trị kết dính các tế bào lại với nhau
trong cấu trúc của mơ thực vật (Hình 1.2).
Như vậy, các phân tử cellulose và hemicellulose trong thành tế bào sẽ liên kết với
các phân tử pectin trong lớp trung gian (middle lamella) của mơ quả.

Để giải phóng các chất dinh dưỡng bên trong tế bào quả, người ta cần phá hủy cấu
trúc của thành tế bào và lớp trung gian nói trên trong phần thịt và vỏ quả [14].
1.1.2.2. Thành phần dinh dưỡng của quả táo
Thành phần dinh dưỡng của quả táo phụ thuộc vào giống táo, điều kiện trồng trọt
và thời điểm thu hoạch. Bảng 1.1 giới thiệu khái quát về thành phần dinh dưỡng cơ bản
của quả táo.
Tương tự như các loại trái cây khác, đường và acid là hai thành phần cơ bản có
trong quả táo. Loại đường chủ yếu được tìm thấy trong táo là đường fructose, glucose,
sucrose, và sorbitol[8, 15].
Bảng 1. 1. Thành phần dinh dưỡng của táo theo USDA [16, 17]
Vitamin
Thành
B6,phần
mg

0.061
Hàm lượng trong 100
0.037
g

Vitamin C, mg

Táo4.6
có vỏ

Táo khơng
4 có vỏ

Canxi,
mg kJ

Năng lượng,

6
218

5
200

13.81
0.12

12.76
0.07

2.4
5

1.3
4

Photpho,
mg g
Đường tổng,

11
10.39

11
10.1

Béo, gmg
Kali,

0.17
107

0.13
90

Protein,
Kẽm,
mgg

0.26
0.04

0.27
0.05

Nước, g

85.56

86.67

3

2

Vitamin B1, mg

0.017

0.019

Vitamin B2, mg

0.026

0.028

Vitamin B3, mg

0.091

0.091

Carbohydrates,
Sắt,
mg
g
Xơ, g mg
Magie,

Vitamin A,

g

4

Thành phần acid chính trong táo là acid malic và citric. Ngồi ra, quả táo cịn có
acid ascorbic là chất chống oxi hóa thường được tìm thấy trong thực phẩm. Bảng 1.2 giới
thiệu những thành phần cơ bản của 15 giống táo khác nhau.
Bảng 1. 2. Thành phần cơ bản của 15 giống táo (Malus domastica Borkh.) [18]
Tổng

Tổng

chất khô chất rắn
Giống táo

Đường

Độ chua

Tổng

Tổng

Tổng acid

tổng

(phương

acid

acid

ascorbic

pháp

malic

citric

hòa tan

chuẩn độ) (mg/100 (mg/100 (mg/100
(%)

(%)

(%)

(%)

g)

g)

g)

Arlet

16.26

14.20

12.58

0.17

718.40

37.50

4.70

Ionagold

14.96

14.30

12.69

0.20

678.10

10.10

3.50

Cadel

12.91

11.30

9.50

0.24

725.40

12.60

4.30

Aura

14.81

13.30

11.63

0.17

717.10

3.50

5.20

Prima

12.49

10.80

8.97

0.15

701.80

15.90

6.80

Early Red

16.66

16.30

14.81

0.13

637.70

47.80

3.60

Red Boskoop

20.09

16.50

15.03

0.77

1993.70

16.30

18.70

Red Boskoop

15.45

14.20

12.58

0.24

871.70

18.90

8.20

Patul

18.71

15.10

13.86

0.44

1250.20

7.70

2.60

Idared

14.04

13.00

11.31

0.27

893.90

13.80

11.40

Golden Delicious

14.72

13.20

11.52

0.30

973.50

7.90

3.80

Granny Smith

14.89

13.10

11.41

0.44

1274.10

26.40

4.20

Starkrimson

13.41

11.90

10.14

0.10

522.20

49.10

3.80

Florina

16.46

15.00

13.43

0.20

749.10

31.10

5.60

Mutzu

16.83

14.10

12.48

0.17

637.30

23.50

6.30

Trung bình

15.51

13.75

12.13

0.27

919.06

21.47

6.18

Ngồi những thành phần hóa học cơ bản nói trên, các nhà sản xuất dịch quả còn
quan tâm đến những hợp chất phenolic trong quả táo.
Sự phân bố các hợp chất phenolic trong quả táo được trình bày ở hình 1.3.

5