Ứng dụng sóng siêu âm và chế phẩm hemicellulase trong quy trình thu nhận dịch quả sơ ri (malpighia glaral)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.35 MB, 147 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-------------------
VƯƠNG THỊ MỸ THANH
ỨNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM VÀ CHẾ PHẨM
HEMICELLULASE TRONG QUI TRÌNH
THU NHẬN DỊCH QUẢ SƠ RI
(MALPIGHIA EMARGINATA DC.)
Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm và đồ uống
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2011
I
CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS. TS Lê Văn Việt Mẫn
Cán bộ chấm nhận xét 1
: TS. Phan Tại Huân
Cán bộ chấm nhận xét 2
: TS. Ngô Đại Nghiệp
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 09 tháng 02 năm 2012.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS. TS Nguyễn Thúy Hương
2. TS. Phan Ngọc Hòa
3. PGS. TS Lê Văn Việt Mẫn
4. TS. Phan Tại Huân
5. TS. Ngô Đại Nghiệp
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn và Trưởng Khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
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 và tên học viên: Vương Thị Mỹ Thanh
MSHV: 10110199
Ngày, tháng, năm sinh: 17/02/1977
Nơi sinh: Tiền Giang
Chuyên ngành: Công nghệ Thực Phẩm & Đồ uống
Mã số: 605402
I. TÊN ĐỀ TÀI:
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. Xử lý nguyên liệu sơri bằng chế phẩm enzyme hemicelulase và khảo sát các
yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dịch sơ ri. Tối ưu hóa phương pháp xử lý sơ ri
bằng chế phẩm enzyme hemicelulase. Đánh giá chất lượng dịch quả thu được.
2. Xử lý nguyên liệu sơ ri lần lượt bằng sóng siêu âm và chế phẩm hemicelulase
và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dịch sơ ri. Tối ưu hóa phương
pháp xử lý sơ ri lần lượt bằng sóng siêu âm và chế phẩm hemicelulase. Đánh giá
chất lượng dịch quả thu được.
3. So sánh và đánh giá hiệu quả của hai phương pháp xử lý nguyên liệu sơ ri đã
được tối ưu hóa.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 01/02/2010
IV. NGÀY HỒN THÀNH NHIỆM VỤ: 22/12/2011
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. TS Lê Văn Việt Mẫn
Tp. HCM, ngày tháng năm 2012
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)
III
LỜI CẢM ƠN
Trân trọng cảm ơn PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt
nhiều kiến thức bổ ích cho tơi trong suốt q trình thực hiện Luận văn.
Trân trọng cảm ơn Thầy Huỳnh Trung Việt, cô Trần Thị Hồng Hạnh và các bạn học
viên cùng làm thí nghiệm tại PTN CNTP 1 - 2 và PTN Hóa Sinh.
Trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Trung tâm KT&CN Sinh học Tiền Giang, Sở Khoa
học Công nghệ Tiền Giang, Sở Nội vụ Tiền Giang đã tạo điều kiện cho tơi về thời gian
và tài chính để tơi tham gia khóa đào tạo cao học tại TP.HCM.
Trân trọng cảm ơn tổ chức hợp tác quốc tế của Nhật Bản (JICA) tại TPHCM đã ủng
hộ và tài trợ kinh phí để tơi thực hiện luận văn.
Và cuối cùng, trân trọng biết ơn các thành viên trong gia đình của tơi đã ln động
viên và giúp đỡ tơi hồn thành luận văn này.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 02 năm 2012
Vương Thị Mỹ Thanh
IV
ABSTRACT
In this study, two treatment methods of acerola mash were investigated:
1. Enzymatic treatment: Acerola mash was treated with hemicellulase preparation in juice
processing.
The optimal concentration of enzyme preparation and treatment time were 0.96
FBG/g and 71 minutes, respectively. Under these conditions, the extraction yield
reached maximum of 88.8 g/100g of fruit dry matter and increased 28.7% in
comparison with that of the control sample.
2. Combined ultrasound and hemicellulase treatment: Acerola mash was sonicated
and then treated with hemicellulase preparation. The sonication conditions were fixed:
ultrasonic power of 3.75 W/g and sonication time of 100s.
The optimal enzyme concentration and biocatalytic time were 0.72 FBG/g and
69.5 minutes, respectively. Under these conditions, the extraction yield achieved
maximum of 94.7 g/100g of fruit dry matter. Chemical composition of the juice
obtained was follow: Vitamin C: 18.85 g/L; total polyphenolics: 10.30 g GAE/L;
reducing sugar: 61.62 g/L and total acid: 8.55 g/L. The antioxidant activity of the
acerola juice was 83.44 mmolTEAC/L (evaluated by DPPH method) and 97.82
mmolTEAC/L (evaluated by ABTS method).
The combine ultrasound and hemicellulase treatment reduced the enzyme
concentration used in comparison with the hemicellulase treatment.
V
TĨM TẮT LUẬN VĂN
Trong nghiên cứu của chúng tơi sử dụng hai phương pháp xử lý nguyên liệu sơ ri
1. Xử lý nguyên liệu sơ ri bằng chế phẩm enzyme hemicellulase (PA1):
Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme hemicellulase và thời gian
xử lý chế phẩm enzyme hemicellulase của PA1 đến hiệu suất thu hồi chất chiết và chất
lượng của dịch sơ ri.
Kết quả cho thấy, khi nồng độ chế phẩm enzyme hemicellulase là 0.96 FBG/g
và thời gian xử lý là 71 phút thì hiệu suất thu hồi chất chiết đạt giá trị cao nhất là 88.79
g/100 g chất khô, tăng 28.7% so với mẫu đối chứng không xử lý.
2. Xử lý nguyên liệu sơ ri bằng kết hợp lần lượt siêu âm và chế phẩm enzyme hemicellulase (PA2):
Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme hemicellulase và thời gian xử lý
chế phẩm enzyme hemicellulase của PA 2 đến hiệu suất thu hồi chất chiết và chất lượng
của dịch sơ ri
Kết quả cho thấy, khi nồng độ enzyme hemicellase và thời gian xử lý enzyme ở
điều kiện tối ưu lần lượt là 0.72 FBG/g thời gian 69.5 phút thì hiệu suất thu hồi chất
chiết đạt giá trị cao nhất là 94.7 g/100g chất khô và tăng 38.6% so với mẫu đối chứng,
đồng thời hàm lượng vitamin C, hàm lượng các hợp chất phenolic, hàm lượng đường
khử, hàm lượng acid tổng và hoạt tính chống oxi hóa đạt giá trị cao nhất lần lượt là
18.85 g/L; 10.30 g/L; 61.62 g/L; 8.55 g/L; 83.44 mmolTEAC/L (DPPH); 97.82
mmolTEAC/L (ABTS). Khi so sánh với mẫu đối chứng không xử lý hàm lượng
vitamin C, các hợp chất phenolic, hoạt tính chống oxi hóa, đường khử và acid tổng
tăng lần lượt là 17.7%, 37.9%; 39.4% (DPPH); 41.7% (ABTS); 38.0%; 35.7%.
Phương pháp xử lý nguyên liệu sơ ri bằng kết hợp lần lượt siêu âm và chế phẩm enzyme
hemicellulase làm giảm thời gian xử lý và lượng chế phẩm enzyme so với phương pháp xử
lý chỉ sử dụng chế phẩm enzyme.
VI
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... IV
ABSTRACT ............................................................................................................... V
TÓM TẮT LUẬN VĂN .......................................................................................... VI
MỤC LỤC ............................................................................................................... VII
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... XII
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................. XVII
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................ XX
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU .........................................................................................1
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN .......................................................................................2
2.1. Sơ ri ......................................................................................................................2
2.1.1 Nguồn gốc và phân loại .................................................................................2
2.1.2. Các đặc điểm của sơ ri giống chua nhập nội.................................................3
2.1.3. Thành phần hóa học của sơ ri .......................................................................4
2.1.3.1.
Vitamin C ........................................................................................5
2.1.3.2. Các hợp chất phenolic ...........................................................................6
2.1.3.3. Acid tổng ...............................................................................................6
2.1.3.4. Đường khử .............................................................................................7
2.1.3.5. Các khoáng chất, vitamin và hợp chất bay hơi .....................................7
2.2 Cấu trúc thành tế bào quả. ...................................................................................11
2.3. Qui trình thu nhận nước quả trong .....................................................................12
2.4. Enzyme phân giải thành tế bào quả ...................................................................14
2.4.1 Các chế phẩm enzyme thủy phân sử dụng để xử lý dịch quả. .....................14
2.4.2 Enzyme hemicellulase..................................................................................15
VII
2.4.2.1 Xylanase ...............................................................................................15
2.4.2.2 Galactomannanase ................................................................................15
2.4.2.3 Beta-glucanases ....................................................................................18
2.5. Siêu âm ...............................................................................................................18
2.5.1. Định nghĩa – Phân loại. ...............................................................................18
2.5.2 Cơ chế tác động của sóng siêu âm trong q trình trích ly ..........................19
2.5.3. Ứng dụng sóng siêu âm để trích ly chất chiết từ thực vật ...........................19
CHƯƠNG 3. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................22
3.1. Nguyên liệu ........................................................................................................22
3.1.1. Sơ ri .............................................................................................................22
3.1.2. Nguồn enzyme ............................................................................................22
3.2. Thiết bị ...............................................................................................................23
3.2.1. Thiết bị điều nhiệt .......................................................................................23
3.2.2. Thiết bị siêu âm ...........................................................................................23
3.3.1. Sơ đồ nghiên cứu.........................................................................................24
3.3.2. Thuyết minh sơ đồ nghiên cứu....................................................................25
3.3.2.1. Xử lý nguyên liệu sơ ri bằng chế phẩm enzyme hemicellulase (PA 1)
..........................................................................................................................25
3.3.2.2. Xử lý nguyên liệu sơ ri lần lượt bằng sóng siêu âm và chế phẩm
enzyme hemicellulase (PA 2) ...........................................................................26
3.3.2.3. So sánh hai phương án xử lý nguyên liệu sơ ri (PA 1 và PA 2) .........27
3.4. Các phương pháp phân tích. ...............................................................................28
3.4.1. Hàm lượng đường khử. ...............................................................................28
3.4.2. Hàm lượng acid tổng ...................................................................................29
3.4.3. Hàm lượng vitamin C..................................................................................29
VIII
3.4.4. Hàm lượng các hợp chất phenolic...............................................................29
3.4.5. Hoạt tính chống oxi hóa ..............................................................................29
3.4.5.1. DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) ...............................................29
3.4.5.2. ABTS (2,2’-Azino-bis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid))......30
3.5. Cơng thức tính tốn ............................................................................................30
3.6. Phương pháp xử lý số liệu. .................................................................................31
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN...............................................................32
4.1.Thành phần hóa học của nguyên liệu sơ ri – Giống sơ ri chua nhập nội ............32
4.2. Xử lý nguyên liệu sơ ri bằng chế phẩm enzyme hemicellulase (PA 1) .............33
4.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme của PA 1 ................................33
4.2.1.1. Hiệu suất thu hồi chất chiết. ................................................................34
4.2.1.2. Hàm lượng đường khử và acid tổng. ...................................................34
4.2.1.3. Hàm lượng các hợp chất phenolic và vitamin C. ................................36
4.2.1.4. Hoạt tính chống oxi hóa ......................................................................37
4.2.2. Ảnh hưởng của thời gian xử lý chế phẩm enzyme của PA 1 ......................39
4.2.2.1. Hiệu suất thu hồi chất chiết .................................................................40
4.2.2.2. Hàm lượng đường khử và acid tổng. ...................................................40
4.2.2.3. Hàm lượng các hợp chất phenolic và vitamin C .................................42
4.2.2.4. Hoạt tính chống oxi hóa ......................................................................43
4.2.3. Tối ưu hóa PA 1 bằng phương pháp qui hoạch thực nghiệm .....................45
4.2.3.1.Tối ưu hóa nồng độ và thời gian xử lý chế phẩm enzyme của PA 1 ...45
4.2.3.2. Xác định thành phần hóa học của dịch sơ ri ở điều kiện tối ưu của PA 1 . .......46
4.3. Xử lý nguyên liệu sơ ri lần lượt bằng sóng siêu âm và chế phẩm enzyme
hemicellulase (PA 2) .....................................................................................................48
IX
4.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme của PA 2 ................................48
4.3.1.1. Hiệu suất thu hồi chất chiết .................................................................49
4.3.1.2. Hàm lượng đường khử và acid tổng ....................................................49
4.3.1.3. Hàm lượng các hợp chất phenolic và vitamin C .................................51
4.3.1.4. Hoạt tính chống oxi hóa ......................................................................52
4.3.2. Ảnh hưởng của thời gian xử lý chế phẩm enzyme của PA 2 ......................53
4.3.2.1. Hiệu suất thu hồi chất chiết .................................................................53
4.3.2.2. Hàm lượng đường khử và acid tổng. ...................................................55
4.3.2.3. Hàm lượng các hợp chất phenolic và vitamin C .................................56
4.3.2.4. Hoạt tính chống oxi hóa. .....................................................................57
4.3.3. Tối ưu hóa bằng phương pháp qui hoạch thực nghiệm của PA 2 ...............58
4.3.3.1.Tối ưu hóa nồng độ và thời gian xử lý chế phẩm enzyme của PA 2 ...58
4.3.3.2.So sánh thành phần hóa học của dịch sơ ri ở điều kiện tối ưu. ............60
4.4. So sánh và đánh giá hiệu quả của hai phương pháp xử lý nguyên liệu sơ ri
đã được tối ưu hóa………………………………………………………….
61
4.4.1 Hiệu suất thu hồi chất chiết ..........................................................................62
4.4.2.Thành phần dinh dưỡng của dịch sơ ri .........................................................63
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................68
5.1. Kết luận ..........................................................................................................68
5.2 Kiến nghị .........................................................................................................68
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................69
PHỤ LỤC ..................................................................................................................78
Phụ lục A: Các phương pháp tính tốn phân tích . ...............................................78
Phụ lục B: Xử lý nguyên liệu sơ ri bằng chế phẩm enzyme hemicellulase (PA 1)
...................................................................................................................................87
X
Phụ lục C: Xử lý nguyên liệu sơ ri lần lượt bằng sóng siêu âm và chế phẩm
enzyme hemicellulase (PA 2) ..................................................................................105
Phụ lục D: Xử lý nguyên liệu bằng các phương pháp (CPP) .............................123
XI
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. So sánh năng suất và chất lượng của các giống sơ ri được trồng tại
Gị Cơng ...................................................................................................... 2
Bảng 2.2. Thành phần hóa học trái sơri Gị Công - Giống sơri chua địa phương. .......... 4
Bảng 2.3. So sánh thành phần hóa học của một số dịch quả ........................................... 5
Bảng 2.4. Thành phần các khoáng chất và vitamin ......................................................... 8
Bảng 2.5. Thành phần các hợp chất bay hơi trong trái sơ ri xanh, chín một phần và
chín thuần thục................................................................................................................. 9
Bảng 2.6. Một số chế phẩm enzyme được ứng dụng trong sản xuất dịch quả .............. 14
Bảng 2.7. Một số nghiên cứu ứng dụng sóng siêu âm hỗ trợ cho q trình trích ly ..... 20
Bảng 2.8. Một số nghiên cứu ứng dụng sóng siêu âm kết hợp với enzyme trong q
trình trích ly ................................................................................................................... 21
Bảng 3.1. Đặc tính kỹ thuật của enzyme thương mại Viscozyme L ............................. 22
Bảng 3.2. Thông số kỹ thuật của thiết bị siêu âm. ....................................................... 23
Bảng 4.1. Thành phần hóa học của nguyên liệu sơ ri.................................................... 32
Bảng 4.2. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme của PA 1 đến hiệu suất thu hồi
chất chiết và thành phần hóa học của dịch quả sơ ri ..................................................... 33
Bảng 4.3. Ảnh hưởng của thời gian xử lý chế phẩm enzyme của PA 1 đến hiệu suất thu
hồi chất chiết và thành phần hóa học của dịch quả sơ ri. .............................................. 39
Bảng 4.4. Ảnh hưởng của các biến độc lập X 1 và X 2 của PA 1 đến hiệu suất
thu hồi chất chiết ....................................................................................... 45
Bảng 4.5. Kết quả quy hoạch thực nghiệm của PA 1 .................................................... 46
Bảng 4.6.Thành phần hóa học của dịch sơ ri ở điều kiện tối ưu của PA 1..................... 47
Bảng 4.7. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme của PA 2 đến hiệu suất thu hồi
chất chiết và thành phần hóa học của dịch quả sơ ri ..................................................... 48
Bảng 4.8. Ảnh hưởng của thời gian xử lý chế phẩm enzyme của PA 2 đến hiệu suất thu
hồi chất chiết và thành phần hóa học của dịch quả sơ ri. .............................................. 54
Bảng 4.9. Kết quả qui hoạch thực nghiệm của PA 2 ..................................................... 59
Bảng 4.10. Ảnh hưởng của các biến độc lập X1 và X2 của PA 2 đến hiệu suất
thu hồi chất chiết ....................................................................................... 59
XII
Bảng 4.11. Thành phần hóa học của dịch sơ ri ở điều kiện tối ưu của PA 2 .................. 61
Bảng 4.12. Các điều kiện cho những phương pháp xử lý nguyên liệu sơ ri ................. 61
Bảng 4.13. Kết quả phân tích các thành phần hóa học, dinh dưỡng của dịch sơ ri khi xử lý
nguyên liệu sơ ri bằng các phương pháp khác nhau. ..................................................... 64
Bảng A.1. Mô tả phương pháp xây dựng đường chuẩn và phương pháp xác
định hàm lượng đường khử......................................................................... 79
Bảng A.2. Mô tả phương pháp xây dựng đường chuẩn Vitamin C............................... 81
Bảng A.3. Mô tả phương pháp xây dựng đường chuẩn và phương pháp xác
định hàm lượng các hợp chất phenolic ........................................................ 82
Bảng A.4. Mô tả phương pháp xây dựng đường chuẩn và phương pháp xác định hoạt
tính chống oxy hóa – theo phương pháp DPPH ............................................................ 83
Bảng A.5. Mô tả phương pháp xây dựng đường chuẩn và phương pháp xác định hoạt
tính chống oxy hóa – theo phương pháp ABTS ............................................................ 85
Bảng B.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme hemicellulase của PA 1 đến
hàm lượng vitamin C. .................................................................................................... 86
Bảng B.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme hemicellulase của PA 1 đến
hàm lượng các hợp chất phenolic. ................................................................................. 87
Bảng B.1.3. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme hemicellulase của PA 1 đến
hoạt tính chống oxi hóa của - phân tích theo phương pháp DPPH. .............................. 88
Bảng B.1.4. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme hemicellulase của PA 1 đến
hoạt tính chống oxi hóa - phân tích theo phương pháp ABTS. ..................................... 89
Bảng B.1.5. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme hemicellulase của PA 1 đến
hàm lượng đường khử. .................................................................................................. 90
Bảng B.1.6. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme hemicellulase của PA 1 đến
hàm lượng acid tổng. ..................................................................................................... 91
Bảng B.1.7. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme hemicellulase của PA 1 đến
hiệu suất thu hồi chất chiết. ........................................................................................... 92
Bảng B.2.1. Ảnh hưởng của thời gian xử lý của PA 1 đến hàm lượng vitamin C. ....... 93
Bảng A.2.2. Ảnh hưởng của thời gian xử lý của PA 1 đến hàm lượng các hợp
chất phenolic. ............................................................................................ 94
XIII
Bảng B.2.3. Ảnh hưởng của thời gian xử lý của PA 1 đến hoạt tính chống oxi hóaphân tích theo phương pháp DPPH. .............................................................................. 95
Bảng B.2.4. Ảnh hưởng của thời gian xử lý của PA 1 đến hoạt tính chống oxi hóaphân tích theo phương pháp ABTS. .............................................................................. 96
Bảng B.2.5. Ảnh hưởng của thời gian xử lý của PA 1đến hàm lượng đường khử ...... 97
Bảng B.2.6. Ảnh hưởng của thời gian xử lý của PA 1đến hàm lượng acid tổng .......... 98
Bảng B.2.7. Ảnh hưởng của thời gian xử lý của PA 1 đến hiệu suất thu hồi
chất chiết .................................................................................................. 99
Bảng B.3.1. Hàm lượng đường khử của dịch sơ ri ở điều kiện xử lý tối ưu của
PA 1. ....................................................................................................... 100
Bảng B.3.2. Hàm lượng acid tổng của dịch sơ ri ở điều kiện xử lý tối ưu của
PA 1. ....................................................................................................... 100
Bảng B.3.3. Hiệu suất thu hồi chất chiết của dịch sơ ri ở điều kiện xử lý tối
ưu của PA 1. ............................................................................................ 101
Bảng B.3.4. Hàm lượng vitamin C của dịch sơ ri ở điều kiện xử lý tối ưu của
PA 1. ....................................................................................................... 101
Bảng B.3.5. Hàm lượng các hợp chất phenolic của dịch sơ ri ở điều kiện xử lý tối ưu
của PA 1....................................................................................................................... 102
Bảng B.3.6. Hoạt tính chống oxi hóa của dịch sơ ri ở điều kiện xử lý tối ưu của PA 1 phân tích theo phương pháp DPPH. ............................................................................ 102
Bảng B.3.7. Hoạt tính chống oxi hóa của dịch sơ ri ở điều kiện xử lý tối ưu của PA 1 phân tích theo phương pháp ABTS ............................................................................. 103
Bảng C.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme hemicellulase của PA 2 đến
hàm lượng vitamin C. .................................................................................................. 104
Bảng C.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme hemicellulase của PA 2 đến
hàm lượng các hợp chất phenolic. ............................................................................... 105
Bảng C.1.3. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme hemicellulase của PA 2 đến
hoạt tính chống oxi hóa phân tích theo phương pháp DPPH ...................................... 106
Bảng C.1.4. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme hemicellulase đến hoạt tính
chống oxi hóa của PA 2 phân tích theo phương pháp ABTS ...................................... 107
XIV
Bảng C.1.5. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme hemicellulase của PA 2 đến
hàm lượng đường khử. ................................................................................................ 108
Bảng C.1.6. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme hemicellulase của PA 2 đến
hàm lượng acid tổng. ................................................................................................... 109
Bảng C.1.7. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme hemicellulase của PA 2 đến
hiệu suất thu hồi chất chiết. ......................................................................................... 110
Bảng C.2.1. Ảnh hưởng của thời gian xử lý của PA 2 đến hàm lượng vitamin C ...... 111
Bảng C.2.2. Ảnh hưởng của thời gian xử lý PA 2 đến hàm lượng các hợp chất
phenolic. ...................................................................................................................... 112
Bảng C.2.3. Ảnh hưởng của thời gian xử lý của PA 2 đến hoạt tính chống oxi hóa phân tích theo phương pháp DPPH. ............................................................................ 113
Bảng C.2.4. Ảnh hưởng của thời gian xử lý của PA 2 đến hoạt tính chống oxi - phân
tích theo phương pháp ABTS ...................................................................................... 114
Bảng C.2.5. Ảnh hưởng của thời gian xử lý của PA 2 đến hàm lượng đường khử .... 115
Bảng C.2.6. Ảnh hưởng của thời gian xử lý của PA 2 đến hàm lượng acid tổng ....... 116
Bảng C.2.7. Ảnh hưởng của thời gian xử lý của PA 2 đến hiệu suất thu hồi
chất chiết ................................................................................................. 117
Bảng C.3.1. Hàm lượng đường khử của dịch sơ ri ở điều kiện xử lý tối ưu của PA 2
..................................................................................................................................... 118
Bảng C.3.2. Hàm lượng acid tổng của dịch sơ ri ở điều kiện xử lý tối ưu của PA 2
..................................................................................................................................... 118
Bảng C.3.3. Hiệu suất thu hồi chất chiết của dịch sơ ri ở điều kiện xử lý tối
ưu của PA 2 ............................................................................................. 119
Bảng C.3.4. Hàm lượng vitamin C của dịch sơ ri ở điều kiện xử lý tối ưu của PA 2 .......
..................................................................................................................................... 119
Bảng C.3.5. Hàm lượng các hợp chất phenolic của dịch sơ ri ở điều kiện xử lý
tối ưu của PA 2 ........................................................................................ 120
XV
Bảng C.3.6. Hoạt tính chống oxi hóa của dịch sơ ri ở điều kiện xử lý tối ưu của PA 2 phân tích theo phương pháp DPPH ............................................................................. 120
Bảng C.3.7. Hoạt tính chống oxi hóa của dịch sơ ri ở điều kiện xử lý tối ưu của PA 2 phân tích theo phương pháp ABTS ............................................................................. 121
Bảng D.1. Hàm lượng đường khử của dịch sơ ri của CPP .......................................... 122
Bảng D.2. Hàm lượng acid tổng của dịch sơ ri của CPP ........................................... 122
Bảng D.3. Hiệu suất thu hồi chất chiết của dịch sơ ri của CPP................................... 123
Bảng D.4. Hàm lượng vitamin C của dịch sơ ri của CPP ........................................... 123
Bảng D.5. Hàm lượng các hợp chất phenolic của dịch sơ ri của CPP ........................ 124
Bảng D.6. Hoạt tính chống oxi hóa của dịch sơ ri của CPP - phân tích theo
phương pháp DPPH.................................................................................. 124
Bảng D.7. Hoạt tính chống oxi hóa của dịch sơ ri của CPP - phân tích theo
phương pháp ABTS .................................................................................. 125
XVI
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Giống sơ ri chua nhập nội (Malpighia emarginata DC) ................................. 3
Hình 2.2. Cấu trúc thành tế bào thực vật. ...................................................................... 12
Hình 2.3. Qui trình chế biến nước quả trong ................................................................. 13
Hình 2.4. Cơ chế phân giải arabinoxylan của hệ enzyme hemicellulase .................... 15
Hình 2.5. Thủy phân galactomanno-oligosaccharides bằng Aspergillus niger
β –mannosidases ..................................................................................... 17
Hình 2.6. Các vùng tần số âm và lĩnh vực ứng dụng. ................................................... 18
Hình 3.1. Sơ đồ nghiên cứu ........................................................................................... 24
Hình 3.2. Sơ đồ thu nhận dịch quả sơ ri ở qui mơ phịng thí nghiệm. .......................... 25
Hình 4.1. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme của PA 1 đến hiệu suất
thu hồi chất chiết. ................................................................................... 34
Hình 4.2. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme của PA 1đến hàm lượng
đường khử. ............................................................................................. 35
Hình 4.3. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme của PA 1 đến hàm
lượng acid tổng ....................................................................................... 36
Hình 4.4. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme của PA 1 đến hàm
lượng vitamin C. ..................................................................................... 36
Hình 4.5. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme của PA 1 đến hàm lượng các hợp
chất phenolic. ................................................................................................................. 37
Hình 4.6. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme của PA 1đến hoạt tính
chống oxi hóa (a) theo phương pháp DPPH; (b) theo phương pháp ABTS ................37
Hình 4.7. Ảnh hưởng của thời gian xử lý chế phẩm enzyme của PA 1 đến hiệu suất thu
hồi chất chiết. ................................................................................................................. 40
Hình 4.8. Ảnh hưởng của thời gian xử lý chế phẩm enzyme của PA 1 đến hàm lượng
đường khử. ..................................................................................................................... 41
Hình 4.9. Ảnh hưởng của thời gian xử lý chế phẩm enzyme của PA 1 đến hàm lượng
acid tổng ........................................................................................................................ 41
Hình 4.10. Ảnh hưởng của thời gian xử lý chế phẩm enzyme của PA 1 đến hàm lượng
vitamin C ....................................................................................................................... 42
XVII
Hình 4.11. Ảnh hưởng của thời gian xử lý chế phẩm enzyme của PA 1 đến hàm lượng
các hợp chất phenolic .................................................................................................... 43
Hình 4.12. Ảnh hưởng của thời gian xử lý chế phẩm enzyme của PA 1 đến hoạt tính
chống oxi hóa (a) theo phương pháp DPPH; (b) theo phương pháp ABTS .................. 44
Hình 4.13. Đồ thị đáp ứng bề mặt dự đốn, tối ưu hóa hiệu suất thu hồi chất
chiết của PA 1 ............................................................................................... 46
Hình 4.14. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme của PA 2 đến hiệu suất thu hồi
chất chiết ........................................................................................................................ 49
Hình 4.15. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme của PA 2 đến hàm lượng
đường khử ........................................................................................................ 50
Hình 4.16. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme của PA 2 đến hàm lượng
acid tổng........................................................................................................... 50
Hình 4.17. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme của PA 2 đến hàm lượng
vitamin C ....................................................................................................................... 51
Hình 4.18. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme của PA 2 đến hàm lượng các
chất phenolic .................................................................................................................. 51
Hình 4.19. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzyme của PA 2 đến hoạt tính chống
oxi hóa (a) theo phương pháp DPPH; (b) theo phương pháp ABTS ............................ 52
Hình 4.20. Ảnh hưởng của thời gian xử lý chế phẩm enzyme của PA 2 đến hiệu suất
thu hồi chất chiết............................................................................................................ 53
Hình 4.21. Ảnh hưởng của thời gian xử lý chế phẩm enzyme của PA 2 đến hàm lượng
đường khử ...................................................................................................................... 55
Hình 4.22. Ảnh hưởng của thời gian xử lý chế phẩm enzyme của PA 2 đến hàm lượng
acid tổng ........................................................................................................................ 55
Hình 4.23. Ảnh hưởng của thời gian xử lý chế phẩm enzyme của PA 2 đến hàm lượng
vitamin C ....................................................................................................................... 56
Hình 4.24. Ảnh hưởng của thời gian xử lý chế phẩm enzyme của PA 2 đến hàm lượng
các hợp chất phenolic .................................................................................................... 56
Hình 4.25. Ảnh hưởng của thời gian xử lý chế phẩm enzyme của PA 2 đến hoạt tính
chống oxi hóa (a) theo phương pháp DPPH; (b) theo phương pháp ABTS .................. 57
XVIII
Hình 4.26. Đồ thị đáp ứng bề mặt dự đốn, tối ưu hóa hiệu suất thu hồi chất chiết của
PA 2 ............................................................................................................................... 60
Hình 4.27. So sánh hiệu suất thu hồi chất chiết của dịch sơ ri khi xử lý nguyên liệu
bằng các phương pháp khác nhau. ................................................................................. 62
Hình 4.28. So sánh hàm lượng vitamin C (a) và các hợp chất phenolic (b) khi xử lý
nguyên liệu bằng các phương pháp khác nhau. ............................................................. 65
Hình 4.29. So sánh hoạt tính chống oxi hóa khi xử lý nguyên liệu bằng các phương
pháp khác nhau. ............................................................................................................. 66
Hình 4.30. So sánh hàm lượng đường khử (a) và acid tổng (b) khi xử lý nguyên liệu
bằng các phương pháp khác nhau .................................................................................. 66
XIX
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ABTS: 2,2' - Azinobis-(3-ethylBenzoThiazoline-6-Sulfonic acid)
ANOVA: Analysis Of Variance – Phân tích sự khác biệt
C: Mẫu đối chứng
E: Mẫu xử lý enzyme ở điều kiện tối ưu
Ec: Mẫu xử lý enzyme ở tâm
CPP: Xử lý nguyên liệu bằng các phương pháp
DPPH: 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl
FBG: Fungal Beta Glucanase
GC/MS: Gas Chromatography–Mass Spectrometry – phương pháp phân tích kết
hợp sắc kí khí và quang phổ khối
GAE: Gallic Acid Equivalent – Hàm lượng tương đương Gallic
HPLC: High Performance Liquid Chromatography method - phương pháp phân
tích sử dụng sắc ký lỏng hiệu năng cao
HSTH: Hiệu suất thu hồi
PA 1: Xử lý nguyên liệu sơ ri bằng chế phẩm enzyme hemicellulase
PA 2: Xử lý nguyên liệu sơ ri lần lượt bằng sóng siêu âm và chế phẩm enzyme
hemicellulase
TEAC: Trolox Equivalent Antioxidant Capacity - hàm lượng antioxidant tương
đương với trolox
TN: Thí nghiệm
U: Mẫu chỉ xử lý siêu âm
UE: Mẫu xử lý lần lượt siêu âm và enzyme ở điều kiện tối ưu
UEc: Mẫu xử lý lần lượt siêu âm và enzyme ở tâm
XX
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU
Sơ ri được trồng phổ biến tại các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long, đặc biệt là tại
Tiền Giang. Diện tích trồng sơ ri tại Tiền Giang là 278 ha vào năm 2007, năng suất có
thể đạt đến 45 tấn/ha vào năm thứ 3 sau khi trồng đối với giống sơ ri chua nhập nội.
Sơ ri là loại quả giàu vitamin C, các hợp chất phenolic và có hoạt tính chống oxi
hóa cao. Tuy nhiên, trái sơ ri có nhược điểm là vỏ mỏng, nhiều nước (nước chiếm
87.5%) (Trần Minh Tâm, 2000) nên rất dễ bị dập và thối rữa. Tỉ lệ tổn thất trái sơ ri
sau thu hoạch lên đến 40% (Merzadri và cộng sự, 2005). Việc nghiên cứu và tìm ra các
giải pháp bảo quản, chế biến các sản phẩm từ trái sơ ri là rất cần thiết để giảm tổn thất
sau thu hoạch cũng như giải quyết ổn định đầu ra cho trái sơ ri tại Việt Nam.
Trong công nghiệp thực phẩm, sử dụng các chế phẩm enzyme để xử lý nguyên liệu
đã trở nên phổ biến và được xem là kỹ thuật xử lý truyền thống. Ngày nay, sử dụng
sóng siêu âm để xử lý nguyên liệu là một kỹ thuật mới có nhiều ưu điểm và tiềm năng
ứng dụng vào thực tiễn. Với sự hỗ trợ của sóng siêu âm, q trình trích ly dịch quả
được cải thiện hơn so với phương pháp chỉ sử dụng enzyme (Le. và cộng sự, 2010)
Trên cơ sở đó, chúng tơi thực hiện đề tài “Ứng dụng sóng siêu và chế phẩm
hemicellulase trong qui trình thu nhận dịch quả sơ ri”. Trong nghiên cứu này, chúng
tôi sử dụng chế phẩm enzyme Viscozyme L để xử lý sơ ri thu nhận dịch quả. Đây là
loại chế phẩm có hoạt tính hemicellulase. Nhóm enzyme này phá vỡ các thành phần
của thành tế bào thực vật (các loại hemicellulose) làm cho dịch quả dễ dàng thoát ra
khỏi tế bào. Ngồi ra chúng tơi cũng kết hợp sóng siêu âm và chế phẩm enzyme để xử
lý lần lượt nguyên liệu nhằm cải thiện hiệu suất thu hồi chất chiết cũng như chất lượng
dịch quả sơ ri.
1
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
2.1. Sơ ri
2.1.1 Nguồn gốc và phân loại
Sơ ri có tên khoa học là Malpighia emarginata DC. (Howard,1988), thuộc họ
Malpighiaceae. Cây sơ ri là loại cây thân bụi, có khoảng 30 lồi và có nguồn gốc ở
Trung và Nam Mỹ. Sơ ri được trồng nhiều ở các nước như Brazil, Venezuela, Ấn
Độ.… Ở Việt Nam cây sơ ri được trồng rãi rác ở các tỉnh ĐBSCL, đặc biệt trồng nhiều
ở Gị Cơng – Tiền Giang (Trần Minh Tâm, 2000). Cây sơ ri được công nhận là một
trong 7 chủng loại cây ăn quả đặc sản của Tiền Giang (Phạm Ngọc Liễu và cộng sự,
2010).
Sơ ri trồng ở Gị Cơng - Tiền Giang có 3 giống: Giống ngọt, giống chua địa phương
và giống chua nhập nội (Phạm Ngọc Liễu và cộng sự, 2010).
Bảng 2.1. So sánh năng suất và chất lượng của các giống sơ ri được trồng tại Gị
Cơng (Phạm Ngọc Liễu và cộng sự, 2010)
Số
TT
Chỉ tiêu
Giống sơ ri
ngọt.
Giống sơ ri chua
địa phương
Giống sơ ri
chua nhập nội.
1
Năng suất (kg/cây/năm)
98-120
20,98
113
2
Trọng lượng quả (g)
5,16 ±0,14
4,76±0,21
8,42±1,04
3
Tỷ lệ thịt quả (%)
85,6 ±3,1
79,7±3,4
86,54±1,3
4
Giá trị cảm quan
đặc trưng
Vị ngọt
Vị chua ngọt
Vị rất chua
Trái sơ ri có 3 thùy, thịt có rất nhiều dịch với vị chua, ngọt và hương đặc trưng
(Mezadri và cộng sự, 2008). Sơ ri chín từ 3 đến 4 tuần sau khi ra hoa (Johnson, 2003).
2
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
Thịt quả thường có màu đỏ hơi vàng hay vàng, vài loại có màu đỏ đậm, thịt quả chiếm
khoảng 79,7% - 85.6% trọng lượng quả (Phạm Ngọc Liễu và cộng sự, 2010). Sơ ri nổi
tiếng như là nguồn thực phẩm giàu vitamin C và nó chứa các hợp chất có hoạt tính
sinh học như carotenoids và các hợp chất phenolic. Đây là những thành phần tạo nên
hoạt tính chống oxy hóa có trong quả sơ ri (Mezadri và cộng sự, 2008).
Trong nghiên cứu này, nguyên liệu chúng tôi chọn là sơ ri giống chua nhập nội
được trồng tại Gị Cơng (Tiền Giang).
2.1.2. Các đặc điểm của sơ ri giống chua nhập nội
(a)
(b)
Hình 2.1. Giống sơ ri chua nhập nội (Malpighia emarginata DC)
(a) Cây sơ ri được trồng tại Gị Cơng; (b) Cấu trúc trái sơ ri.
Sơ ri giống chua nhập nội được công nhận là cây đầu dịng và được trồng rộng rãi
tại Gị Cơng trong năm 2010 (Phạm Ngọc Liễu và cộng sự, 2010). Giống sơ ri chua
nhập nội có các đặc tính như sau:
- Khả năng ra hoa, đậu quả: cao hơn 3.8 lần so với giống sơri chua địa phương.
- Năng suất trung bình khoảng 113 kg/cây (cây từ 3 – 3,5 tuổi cho 8 vụ quả
trong năm), thời gian thu hoạch của mỗi vụ quả kéo dài từ 7 – 10 ngày, có sự khác
biệt có ý nghĩa so với năng suất của giống sơri chua địa phương.
- Hàm lượng vitamin C của trái sơ ri chua nhập nội cao gấp 1.5 lần so với trái
sơ ri chua địa phương (Phạm Ngọc Liễu và cộng sự, 2010).
3
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
- Trọng lượng quả của trái sơ ri chua nhập nội cao gấp 1.63 lần so với trái sơ ri
chua địa phương.
Thành phần hóa học và chất lượng của quả sơ ri phụ thuộc vào các yếu tố như
kiểu gen, điều kiện khí hậu, vùng địa lý, phương pháp trồng trọt. (Mezadri và cộng sự,
2008).
2.1.3. Thành phần hóa học của sơ ri
Bảng 2.2. Thành phần hóa học trái sơri Gị Cơng - Giống sơri chua địa phương
(Trần Minh Tâm, 2000)
Thành phần
Nước
Tỷ lệ (%)
87,50
Protein thô (N*6,25)
0,90
Chất béo
0,45
Pectin
Acid tổng (tính theo acid citric)
Vitamin C
0,56 ÷ 0,65
1,03
1.2 ÷ 2.2
Tro tổng số
0,49
Đường tổng
5,40
+ Glucose
2,22
+ Fructose
3,21
Khống
+ Calcium
0.024
+ Phosphorus
0.025
Số liệu phân tích thành phần hóa học của sơ ri ở bảng 2.2 và bảng 2.3 cho thấy
sơ ri có hàm lượng vitamin C rất cao (1100 - 2000 mg%) so với các loại quả khác,
nhưng giá trị pH, hàm lượng đường và Độ Bx (oBx) của sơ ri thì tương đối thấp.
4
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
Bảng 2.3. So sánh thành phần hóa học của một số dịch quả (Trần Minh Tâm, 2000)
Loại quả
Thành phần
Sơri
Xồi
Dứa
Lê
Đường tổng (%)
5,60
13,20
11,80
13,80
pH
4,04
5,26
4,41
6,38
Acid tổng
1,03
0,50
1,50
0,30
Độ Bx (oBx)
6,00
8,00
7,50
10,00
Vitamin C (mg%)
1100
80
150
40
(tính theo acid citric, %)
2.1.3.1. Vitamin C
Sơ ri là loại trái cây nhiệt đới có chứa hàm lượng vitamin C cao. Theo Mezadri
và cộng sự (2008) hàm lượng vitamin C trong thịt quả sơ ri khoảng 6.32 - 9.20 g/kg
và trong dịch sơ ri ở khoảng 9.44 -17.97 g/L. Khi so sánh với các loại trái cây khác
như xồi, dứa, lê thì lượng vitamin C của sơ ri cao hơn 7.3 - 27.5 lần (Trần Minh
Tâm, 2000). Đây là ưu điểm vượt trội giúp cho trái sơ ri được tiêu thụ nhiều và được
mở rộng vùng trồng tại Việt Nam .
Vitamin C trong quả sơ ri bao gồm acid ascorbic và acid dehydroascorbic,
nhưng hàm lượng acid dehydroascorbic thấp hơn so với acid ascorbic. Hàm lượng
acid dehydroascorbic là 0.080 – 1.640 g/kg đối với thịt quả sơ ri và 0.01 – 4.30 g/L đối
với dịch quả sơ ri. Do vậy acid ascorbic là dạng chủ yếu của vitamin C và chiếm đến
90% tổng hàm lượng vitamin C trong quả sơ ri. Mặc khác, hoạt tính chống oxy hóa
của vitamin C chiếm khoảng 40 – 83% tổng hoạt tính chống oxy hóa trong quả sơ ri
(Mezadri và cộng sự, 2008).
Trong q trình chín, trái sơ ri có sự thay đổi hàm lượng vitamin C. Trái sơ ri
xanh có hàm lượng vitamin C cao hơn trái sơ ri chín và chín thuần thục (Nogueira và
cộng sự, 2002). Hàm lượng vitamin C giảm là do sự oxi hóa sinh hóa (phân giải
vitamin C). Điều này được xác nhận do sự hình thành 3-hydroxy-2-pyrone, và 3hydroxy-2-pyrone chỉ tìm thấy được trong sơ ri chín (Vendramini và cộng sự, 2000).
5
