Ứng dụng sóng siêu âm kết hợp chế phẩm cellulase để tăng hiệu suất thu hồi chất chiết trong sản xuất nước dứa (ananas comosus)

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

NGUYỄN THỊ MỸ

ỨNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM KẾT HỢP CHẾ
PHẨM CELLULASE ðỂ TĂNG HIỆU SUẤT
THU HỒI CHẤT CHIẾT TRONG SẢN XUẤT
NƯỚC DỨA (ANANAS COMOSUS)
Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm và ðồ uống

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2011


CƠNG TRÌNH ðƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA – ðHQG TP-HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. Phan Ngọc Hòa
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. Ngô ðại Nghiệp
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ ñược bảo vệ tại Trường ðại học Bách Khoa, ðHQG Tp. HCM
ngày 14 tháng 08 năm 2011.
Thành phần Hội ñồng ñánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội ñồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. PGS.TS. Nguyễn Thúy Hương
2. TS. Hoàng Kim Anh

3. PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn
4. TS. Phan Ngọc Hịa
5. TS. Ngơ ðại Nghiệp
Xác nhận của Chủ tịch Hội ñồng ñánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng ñánh giá LV

Bộ môn Quản lý chuyên ngành


LÝ LỊCH TRÍCH NGANG
Họ và tên: NGUYỄN THỊ MỸ
Ngày, tháng, năm sinh: 18/08/1982

Nơi sinh: Phú Yên

ðịa chỉ liên lạc: 23 An Dương Vương, Phường 8, Quận 5, Tp. HCM
QUÁ TRÌNH ðÀO TẠO
2001-2006: Sinh viên, Trường ðH Thủy Sản Nha Trang, ngành Công nghệ Thực
phẩm.
2009-2011: Học viên cao học, Trường ðH Bách Khoa Tp. HCM, ngành Cơng
nghệ thực phẩm và đồ uống.
Q TRÌNH CƠNG TÁC
2006-2009: Cơng tác tại Cơng ty TNHH MTV Thái Ngân, Quận 7.
2009 ñến nay: Nghỉ việc, ñi học.


TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

PHÒNG ðÀO TẠO SðH

ðộc lập - Tự do - Hạnh phúc
Tp.HCM, ngày tháng 08 năm 2011

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

I-

Họ tên học viên: NGUYỄN THỊ MỸ

Phái: Nữ

Ngày, tháng, năm sinh: 18/08/1982

Nơi sinh: Phú Yên

Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm & ðồ uống

MSHV: 09110162

TÊN ðỀ TÀI: Ứng dụng sóng siêu âm kết hợp chế phẩm cellulase ñể tăng hiệu
suất thu hồi chất chiết trong sản suất nước dứa (Ananas comosus).

II-

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DỤNG:
1) Khảo sát ảnh hưởng của nồng ñộ chế phẩm enzyme và thời gian xử lý enzyme
ñến hiệu quả xử lý dứa bằng chế phẩm enzyme cellulase.

2) Khảo sát ảnh hưởng của nồng ñộ chế phẩm enzyme và thời gian xử lý enzyme
ñến hiệu quả xử lý dứa lần lượt bằng sóng siêu âm và enzyme cellulase.
3) Khảo sát ảnh hưởng của nồng ñộ chế phẩm enzyme và thời gian xử lý enzyme
ñến hiệu quả xử lý dứa đồng thời bằng sóng siêu âm và enzyme cellulase.
4) So sánh hiệu quả xử lý dứa của các phương pháp.

III-

NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: tháng 07/2010

IV-

NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: tháng 07/2011

V-

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH


 

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình, tơi đã mang ơn thầy cơ, bạn bè và gia
đình rất nhiều.
Đầu tiên, tơi xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn, người đã tận tình
hướng dẫn, quan tâm và giúp đỡ cho tôi thực hiện tốt luận văn này.

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tập thể cán bộ và thầy cô giáo bộ môn Công nghệ
Thực phẩm đã dẫn dắt, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian
học tập và thí nghiệm.
Tơi xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, tập thể lớp cao học đã giúp đỡ, động viên tơi rất
nhiều trong suốt khóa học.
Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình đã ln bênh cạnh, động viên, giúp đỡ tơi kết thúc
khóa học và hồn thành luận văn này.

 


 

ABSTRACT
In this study, three methods for pineapple mash treatment and juice processing were
investigated. The effect of enzyme concentration and bio-catalytic time on extraction
yield and the pineapple juice quality were examined. Subsequently, the efficiency of
these treatment methods were compared. The results indicated that optimal conditions
were the enzyme concentration of 0.4% and the time of 60 min for enzymatic
treatment; the enzyme concentration of 0.51% and the time of 40.6 min for enzymatic
treatment after sonication and the enzyme concentration of 0.51% and the time of 39.7
min for simultaneous treatment by ultrasound and enzyme. Extraction yield increased
11.2%, 16.8% and 17.2% in comparision with in the control sample, respectively. The
bio-catalytic time in combined of ultrasound and enzyme treatments was shorter that
in enzymatic treatment. Besides, appication of ultrasound improved the pineapple
juice quality (sugars, phenolics, ascorbic acid and total acids).

 

 

TĨM TẮT LUẬN VĂN
Trong bài nghiên cứu này, chúng tơi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chế
phẩm enzyme bổ sung và thời gian xử lý enzyme đến hiệu suất thu hồi chất chiết và
chất lượng dịch ép dứa theo các phương pháp xử lý khác nhau. Từ đó, so sánh hiệu
quả xử lý của các phương pháp.
Kết quả thực nghiệm cho thấy:
¾ Phương pháp trích ly enzyme truyền thống: điều kiện xử lý tốt nhất với nồng độ
chế phẩm enzyme là 0.4% v/w và thời gian xử lý enzyme là 60 phút. Lúc này, hiệu
suất thu hồi chất chiết tăng 11.2% so với đối chứng (không xử lý enzyme).
¾ Phương pháp xử lý lần lượt bằng sóng siêu âm và enzyme: điều kiện xử lý được
tối ưu ở nồng độ chế phẩm enzyme 0.51% v/w với thời gian xử lý enzyme là 40 phút.
Hiệu suất thu hồi chất chiết tăng 16.8% so với đối chứng.
¾ Phương pháp xử lý đồng thời bằng sóng siêu âm và enzyme: điều kiện xử lý
được tối ưu tương tự như phương pháp xử lý lần lượt bằng sóng siêu âm và enzyme.
Hiệu suất thu hồi chất chiết ở trường hợp này tăng 17.2% so với đối chứng.
Khi so sánh hiệu quả xử lý của các phương pháp trên cho thấy nồng độ enzyme bổ
sung là 0.4% v/w thì đủ cho quá trình trích ly. Tuy nhiên, thời gian xử lý enzyme theo
2 phương pháp kết hợp sóng siêu âm với enzyme được rút ngắn thời gian xử lý so với
phương pháp enzyme. Ngoài ra, chất lượng của dịch ép dứa thu được theo 2 phương
pháp này cũng được cải thiện.

 


i

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN

ABSTRACT
TÓM TẮT LUẬN VĂN
MỤC LỤC ...................................................................................................................... i
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................... iv
DANH MỤC HÌNH.........................................................................................................v
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................................ ix
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU ................................................................................................. 1
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN ......................................................................................... 3
2.1.

Tổng quan về dứa và nước ép dứa .....................................................................3
2.1.1. Dứa .................................................................................................................3
2.1.2. Nước ép dứa .................................................................................................11

2.2.

Tổng quan về enzyme cellulase và ứng dụng trong sản xuất nước quả .......13
2.2.1. Cellulose và cellulase ...................................................................................13
2.2.2. Ứng dụng chế phẩm cellulase trong sản xuất nước quả ..............................18

2.3.

Tổng quan về kỹ thuật siêu âm và ứng dụng trong sản xuất nước quả .......19
2.3.1. Tổng quan về siêu âm ..................................................................................19
2.3.2. Ứng dụng sóng siêu âm trong sản xuất nước quả ........................................27

CHƯƠNG 3. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................... 29
3.1.

Nguyên liệu .........................................................................................................29

3.1.1. Dứa ...............................................................................................................29
3.1.2. Enzyme cellulase..........................................................................................29
3.1.3. Thiết bị siêu âm ............................................................................................29

 


ii
3.2.

Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................29
3.2.1. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................29
3.2.2. Thuyết minh sơ đồ nghiên cứu.....................................................................30
3.2.3. Các phương pháp phân tích..........................................................................34
3.2.4. Phương pháp xử lý số liệu............................................................................35

CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................................................................. 36
4.1.

Quá trình xử lý hỗn hợp dứa bằng chế phẩm enzyme cellulase ...................36
4.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hiệu quả xử lý hỗn hợp dứa..............36
4.1.2. Ảnh hưởng của thời gian xúc tác enzyme đến hiệu quả xử lý hỗn hợp dứa 40

4.2.

Quá trình xử lý hỗn hợp dứa lần lượt bằng siêu âm và chế phẩm enzyme

cellulase .........................................................................................................................45
4.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hiệu quả xử lý hỗn hợp dứa..............45
4.2.2. Ảnh hưởng của thời gian xúc tác enzyme đến hiệu quả xử lý hỗn hợp dứa 49

4.2.3. Tối ưu hóa q trình xử lý hỗn hợp dứa lần lượt bằng bằng siêu âm và chế
phẩm enzyme cellulase bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm ............................53
4.3.

Quá trình xử lý hỗn hợp dứa đồng thời bằng sóng siêu âm và enzyme

cellulase .........................................................................................................................57
4.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hiệu quả xử lý hỗn hợp dứa..............57
4.3.2.Ảnh hưởng của thời gian xúc tác enzyme đến hiệu quả xử lý hỗn hợp dứa .61
4.3.3. Tối ưu hóa q trình xử lý hỗn hợp dứa đồng thời bằng sóng siêu âm và
enzyme cellulase bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm ......................................65
4.4.

So sánh hiệu quả của các phương pháp xử lý hỗn hợp dứa ..........................68
4.4.1. Hiệu suất thu hồi chất chiết ..........................................................................69
4.4.2. Hàm lượng đường tổng ................................................................................71
4.4.3. Hàm lượng vitamin C...................................................................................71
4.4.4. Hàm lượng phenolic tổng.............................................................................72

 


iii
4.4.5. Hàm lượng acid tổng ....................................................................................72
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 74
5.1.

Kết luận ..............................................................................................................74

5.2.

Kiến nghị ............................................................................................................74

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 75

 


iv

0

DANH MỤC BẢNG

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
Bảng 2.1. Giá trị dinh dưỡng của dứa nguyên liệu ....................................................... 8
Bảng 2.2. Các hợp chất tạo mùi hương của dứa ......................................................... 10
Bảng 2.3. Giá trị dinh dưỡng của nước dứa ................................................................ 12
Bảng 2.4. Hàm lượng acid ascorbic của nước ép dứa (mg/100g) ............................... 13
Bảng 2.5. Phân loại cellulase ...................................................................................... 15
CHƯƠNG 3. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Bảng 3.1. Thông số kỹ thuật của thiết bị siêu âm ....................................................... 29
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Bảng 4.1. Giá trị tâm và bước nhảy của các yếu tố thí nghiệm B3 ............................ 53
Bảng 4.2. Bảng ma trận quy hoạch cấu trúc thực nghiệm (Thí nghiệm B3) .............. 54
Bảng 4.3. Giá trị các hệ số của phương trình hồi quy (Thí nghiệm B3) ..................... 54
Bảng 4.4. Bảng giá trị tâm và bước nhảy của các yếu tố thí nghiệm C3 .................... 65
Bảng 4.5. Bảng ma trận quy hoạch cấu trúc thực nghiệm (Thí nghiệm C3) .............. 65
Bảng 4.6. Giá trị các hệ số của phương trình hồi quy (Thí nghiệm C3) ..................... 66

 


v

1

DANH MỤC HÌNH

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
Hình 2.1. Tình hình nhập khẩu dứa vào thị trường EU năm 2000-2008 ...................... 4
Hình 2.2. Tình hình xuất khẩu dứa từ các nước vào EU năm 2008 ............................. 4
Hình 2.3. Thị trường Châu Mỹ nhập dứa tươi đơng lạnh và dứa đóng hộp năm 19972007 ............................................................................................................................... 5
Hình 2.4. Tình hình các nước xuất khẩu dứa tươi vào Châu Mỹ năm 2007 ................ 5
Hình 2.5. Tình hình xuất khẩu dứa các nước ASEAN năm 2002 ................................ 6
Hình 2.6. Ảnh hưởng của thời gian thu hoạch lên hàm lượng đường trong quá trình
phát triển của dứa (A- thu hoạch tháng 7, B- thu hoạch tháng 2) ................................. 9
Hình 2.7. Các liên kết β(1,4)-glucoside giữa các phân tử D-glucose ......................... 13
Hình 2.8. Cấu trúc mạng của cellulose (theo Meyer và Misch, 1937) ........................ 14
Hình 2.9. Sự hình thành cầu nối hydro trong chuỗi .................................................... 14
Hình 2.10. Cơ chế thủy phân cellulose ....................................................................... 16
Hình 2.11. Cơ chế enzyme thủy phân cellulose (Teeri, 1997) ................................... 17
Hình 2.12. Khoảng tần số của sóng siêu âm ............................................................... 19
Hình 2.13. Sự hình thành, lớn lên và vỡ bong bóng trong mơi trường lỏng .............. 21
CHƯƠNG 3. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Hình 3.1. Sơ đồ nghiên cứu và các hàm mục tiêu ...................................................... 30
Hình 3.2. Sơ đồ quy trình xử lý dứa ........................................................................... 31
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Hình 4.1. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm cellulase sử dụng trong quá trình xử lý
hỗn hợp dứa đến hiệu suất thu hồi chất chiết .............................................................. 36

Hình 4.2. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm cellulase sử dụng trong quá trình xử lý
hỗn hợp dứa đến hàm lượng vitamin C ....................................................................... 37
Hình 4.3. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm cellulase sử dụng trong quá trình xử lý
hỗn hợp dứa đến hàm lượng phenolic tổng ................................................................. 38
 


vi
Hình 4.4. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm cellulase sử dụng trong quá trình xử lý
hỗn hợp dứa đến hàm lượng đường tổng..................................................................... 39
Hình 4.5. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm cellulase sử dụng trong quá trình xử lý
hỗn hợp dứa đến hàm lượng acid tổng ........................................................................ 40
Hình 4.6. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hiệu suất thu hồi chất chiết trong
quá trình xử lý hỗn hợp dứa bằng chế phẩm enzyme cellulase ................................... 41
Hình 4.7. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng vitamin C trong quá
trình xử lý hỗn hợp dứa bằng chế phẩm enzyme cellulase ......................................... 42
Hình 4.8. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng phenolic tổng trong
quá trình xử lý hỗn hợp dứa bằng chế phẩm enzyme cellulase ................................... 42
Hình 4.9. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng đường tổng trong
quá trình xử lý hỗn hợp dứa bằng chế phẩm enzyme cellulase ................................... 43
Hình 4.10. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng acid tổng trong quá
trình xử lý hỗn hợp dứa bằng chế phẩm enzyme cellulase ......................................... 44
Hình 4.11. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm cellulase đến hiệu suất thu hồi chất
chiết khi xử lý hỗn hợp dứa lần lượt bằng sóng siêu âm và enzyme .......................... 45
Hình 4.12. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm cellulase đến hàm lượng vitamin C khi
xử lý hỗn hợp dứa lần lượt bằng sóng siêu âm và enzyme ......................................... 46
Hình 4.13. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm cellulase đến hàm lượng phenolic tổng
khi xử lý hỗn hợp dứa lần lượt bằng sóng siêu âm và enzyme ................................... 47
Hình 4.14. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm cellulase đến hàm lượng đường tổng khi
xử lý hỗn hợp dứa lần lượt bằng sóng siêu âm và enzyme ......................................... 48

Hình 4.15. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm cellulase đến hàm lượng acid tổng khi
xử lý hỗn hợp dứa lần lượt bằng sóng siêu âm và enzyme ......................................... 49
Hình 4.16. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hiệu suất thu hồi chất chiết khi
xử lý hỗn hợp dứa lần lượt bằng sóng siêu âm và chế phẩm cellulase ....................... 49
Hình 4.17. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng vitamin C khi xử lý
hỗn hợp dứa lần lượt bằng sóng siêu âm và chế phẩm cellulase ................................. 50
 


vii
Hình 4.18. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng phenolic tổng khi
xử lý hỗn hợp dứa lần lượt bằng sóng siêu âm và chế phẩm cellulase ....................... 51
Hình 4.19. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng đường tổng khi xử
lý hỗn hợp dứa lần lượt bằng sóng siêu âm và chế phẩm cellulase............................. 52
Hình 4.20. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng acid tổng khi xử lý
hỗn hợp dứa lần lượt bằng sóng siêu âm và chế phẩm cellulase ................................. 53
Hình 4.21. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme sử dụng (X1) và thời gian xử lý (X2) đến
hiệu suất thu hồi chất chiết (Y) của quá trình xử lý hỗn hợp dứa lần lượt bằng sóng
siêu âm và chế phẩm cellulase..................................................................................... 56
Hình 4.22. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm cellulase đến hiệu suất thu hồi chất
chiết khi xử lý hỗn hợp dứa đồng thời bằng sóng siêu âm và enzyme........................ 57
Hình 4.23. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm cellulase đến hàm lượng vitamin C khi
xử lý hỗn hợp dứa đồng thời bằng sóng siêu âm và enzyme ...................................... 58
Hình 4.24. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm cellulase đến hàm lượng phenolic tổng
khi xử lý hỗn hợp dứa đồng thời bằng sóng siêu âm và enzyme ................................ 58
Hình 4.25. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm cellulase đến hàm lượng đường tổng khi
xử lý hỗn hợp dứa đồng thời bằng sóng siêu âm và enzyme ...................................... 60
Hình 4.26. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm cellulase đến hàm lượng acid tổng khi
xử lý hỗn hợp dứa đồng thời bằng sóng siêu âm và enzyme ...................................... 60
Hình 4.27. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hiệu suất thu hồi chất chiết khi

xử lý hỗn hợp dứa đồng thời bằng sóng siêu âm và enzyme ...................................... 61
Hình 4.28. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng vitamin C tổng khi
xử lý hỗn hợp dứa đồng thời bằng sóng siêu âm và enzyme ...................................... 63
Hình 4.29. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng phenolic tổng khi
xử lý hỗn hợp dứa đồng thời bằng sóng siêu âm và enzyme ...................................... 63
Hình 4.30. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng đường tổng khi xử
lý hỗn hợp dứa đồng thời bằng sóng siêu âm và enzyme ............................................ 63
Hình 4.31. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng acid tổng khi xử lý
hỗn hợp dứa đồng thời bằng sóng siêu âm và enzyme ................................................ 64
 


viii
Hình 4.32. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme sử dụng (X1) và thời gian xử lý (X2) đến
hiệu suất thu hồi chất chiết (Y) của quá trình xử lý hỗn hợp dứa kết hợp đồng thời siêu
âm và enzyme .............................................................................................................. 67
Hình 4.33. Hiệu suất thu hồi chất chiết của các phương pháp xử lý mẫu dứa ........... 69
Hình 4.34. Hàm lượng đường tổng của các phương pháp xử lý mẫu dứa .................. 70
Hình 4.35. Hàm lượng vitamin C của các phương pháp xử lý mẫu dứa .................... 70
Hình 4.36. Hàm lượng phenolic tổng của các phương pháp xử lý mẫu dứa .............. 71
Hình 4.37. Hàm lượng acid tổng của các phương pháp xử lý mẫu dứa ..................... 72

 


ix

2

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

U (Ultrasound) – Sóng siêu âm
E - Enzyme
EAU (Enzyme after ultrasound) – Siêu âm trước, enzyme sau
CEU (Combined enzyme - ultrasound) – Kết hợp đồng thời siêu âm và enzyme
OPT (Optimal) – Điều kiện tối thích
GAE (Gallic acid equivalent) – Hàm lượng phenolic tổng theo đương lượng acid gallic
FAO (Food and Agriculture Organization) – Tổ chức lương thực và thực phẩm
DP (Degree of polymerization ) – Mức độ polymer hóa của cellulose
R (Reducing) – Đầu khử
NR (Non - reducing) – Đầu không khử
C (Crystalline) – Vùng tinh thể
CMC (carboxymethyl cellulose) – cơ chất carboxymethyl cellulose
CBH – Cellobiohydrolase
EG – Endoglucanase
ANOVA (Analysis of variance) – Phân tích sự khác biệt
HPLC (High pressure liquid chromatography) – Sắc ký lỏng cao áp (Sắc ký lỏng hiệu
năng cao)

 


1
3

4

CHƯƠNG 1

MỞ ĐẦU

Trái cây là loại thực phẩm thiết yếu trong xã hội ngày nay. Do đặc tính nhanh hư hỏng
nên trái cây thường được chế biến thành nhiều loại sản phẩm khác nhau như nước ép
trái cây, trái cây đóng hộp, mứt…
Nước ép trái cây là một sản phẩm rất quan trọng của ngành công nghiệp chế biến trái
cây. Chúng đã trở thành nhu cầu phổ biến của con người trong mọi thời đại khi mà quỹ
thời gian đã dành cho những cơng việc xã hội. Ngồi đường và acid hữu cơ nó cịn
cung cấp vitamin, khống và các chất chống oxy hóa cho người sử dụng (Barrett và
cộng sự, 2005).
Trong công nghiệp chế biến nước trái cây, quá trình trích ly là một cơng đoạn quan
trọng giải phóng ra các thành phần dinh dưỡng từ tế bào quả (Somogyi và cộng sự,
1996). Theo kỹ thuật truyền thống, trái cây được nghiền để phá vỡ mô tế bào rồi ép.
Dịch quả thu được chủ yếu là những hợp chất tan trong nước như đường, khoáng chất,
các vitamin (C, B) và các hợp chất hòa tan khác. Lượng bã thải ra khá lớn và còn lẫn
một hàm lượng các chất dinh dưỡng trong bã. Thêm vào đó, cịn có một số thành phần
khác nữa có vai trị quan trọng nhưng ít quan tâm tới là các chất xơ hòa tan (prebiotic)
cịn sót lại trong phần bã.
Ngày nay, enzyme là cơng cụ thiết yếu trong sản xuất nước quả. Xử lý nguyên liệu
bằng enzyme tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn kế tiếp, cải thiện hiệu suất thu
hồi dịch chiết (Kashyap và cộng sự, 2001) và chất lượng dịch quả (Buchert và cộng sự,
2005). Enzyme cellulase cũng đã được sử dụng trong sản xuất nước trái cây. Tuy nhiên,
phương pháp này có nhược điểm là thời gian xử lý dài ở nhiệt độ khá cao (50oC) nên
ảnh hưởng xấu đến các thành phần dinh dưỡng mẫn cảm với nhiệt có trong nước quả.
Kỹ thuật xử lý nguyên liệu bằng sóng siêu âm là một trong những kỹ thuật mới được
ứng dụng để làm tăng hiệu suất trích ly một số chất chiết từ nguyên liệu thực vật. Tuy
nhiên, hầu hết các cơng trình nghiên cứu trước đây đều tập trung sử dụng sóng siêu âm
để trích ly một hoặc một vài hợp chất có trong nguyên liệu. Sau này sóng siêu âm mới
 

2
được ứng dụng để thu hồi hỗn hợp nhiều loại chất chiết khác nhau từ thực vật, rút ngắn
thời gian xử lý (Lieu & Le, 2010; Ivanovíc và cộng sự, 2009; Toma và cộng sự, 2001).
Trong chế biến nước trái cây, sự kết hợp sóng siêu âm và enzyme trong quá trình thu
nhận dịch nho cũng được nghiên cứu thử nghiệm (Lieu & Le, 2010).
Ở nước ta, dứa cũng được trồng rất nhiều và phía nam tập trung chủ yếu ở Long An và
Tiền Giang. Với sản lượng lớn mỗi năm, dứa chủ yếu được chế biến đóng hộp và nước
dứa cô đặc.
Chúng tôi cho rằng thành phần của dứa có chứa rất nhiều chất xơ nên việc sử dụng
enzyme cellulase cho q trình trích ly thu nhận dịch ép dứa là thích hợp. Trên cơ sở
đó chúng tơi tiến hành nghiên cứu kết hợp sóng siêu âm và chế phẩm enzyme cellulase
để xử lý nguyên liệu trong sản xuất nước ép dứa.

 


3
5

6

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN

2.1.

Tổng quan về dứa và nước ép dứa

2.1.1. Dứa

2.1.1.1.

Tình hình trồng dứa

Dứa có tên khoa học là Ananas comosus [L.] Merr., thuộc về họ Dứa (Bromeliaceae),
có nguồn gốc ở khu vực Nam Mỹ.
Dứa là trái cây đặc sản nhiệt đới. Quả dứa được dùng để ăn tươi và là nguyên liệu cho
ngành công nghiệp đồ hộp, rượu mùi, mứt. Trên thị trường quốc tế, dứa được thương
mại hóa chủ yếu ở dạng đồ hộp. Phụ phẩm của dứa được dùng làm thức ăn cho gia súc,
lá dứa để lấy sợi.
Thị trường dứa thế giới rất sôi động. Dứa có một vị trí quan trọng trong nền kinh tế của
nhiều nước. Theo FAO, trung bình hơn 80 nước trên thế giới sản xuất gần 14 triệu tấn
dứa. Thái Lan (2.3 triệu tấn), Philipines (1.5 triệu tấn), Brazil (1.4 triệu tấn), Trung
Quốc (1.4 triệu tấn) và Ấn Độ (1 triệu tấn). Trong đó, Costa Rica chiếm thị phần rất lớn
ở Châu Âu (73%, năm 2008) và thị trường Châu Mỹ (82%, năm 2007) (Ellen Pay,
2009).
Thị trường châu Âu
Dứa tươi là một trong những thị trường rau quả phát triển nhanh nhất ở châu Âu. Gần
đây, tất cả các mặt hàng dứa nhập vào thị trường châu Âu đều có nguồn gốc từ các
nước bên ngồi, chỉ có Bồ Đào Nha sản xuất dứa với sản lượng 2000 tấn mỗi năm là để
cung cấp cho thị trường nội địa. Tình hình nhập khẩu tăng hằng năm là 12%, từ
317.478 tấn năm 2000 lên đến 873.936 tấn năm 2008 (Hình 2.1) làm tổng giá trị nhập
khẩu từ 233 triệu euro năm 2000 đến 555 triệu euro năm 2008. Nhu cầu dứa cao nhất
vào tháng 5, tháng 6 và dịp Noel (Ellen Pay, 2009).

 


4

Hình 2.1. Tình hình nhập khẩu dứa vào EU năm 2000-2008 (đơn vị tấn và 103 Euro).
Costa Rica là nước xuất khẩu dứa lớn nhất vào thị trường châu Âu, cung ứng 670.119
tấn, chiếm 73% tổng sản lượng nhập khẩu vào EU năm 2008. Các nước còn lại cung
ứng với sản lượng thấp hơn như: Cote d’Ivoire (6%), Ecuador (5%), Panama (4%),
Ghana (4%), Brazil (3%), Honduras (3%) and Cameroon (1%) (Hình 2.2).

Hình 2.2. Tình hình xuất khẩu dứa từ các nước vào EU, năm 2008 (đơn vị tấn).
Thị trường châu Mỹ
Cũng như ở châu Âu, thị trường dứa tươi cũng là một trong những thị trường rau quả
phát triển nhanh nhất tại châu Mỹ. Hơn thập kỷ qua, dứa tươi nhập vào châu Mỹ tăng
gấp 3 lần, từ 206.770 tấn năm 1997 lên đến 644.764 tấn năm 2007. Hằng năm, tổng

 


5
giá trị nhập khẩu dứa tăng trung bình 17%, từ 79 triệu USD năm 1997 lên 423 triệu
USD năm 2007 (Hình 2.3) (Ellen Pay, 2009).

Hình 2.3. Thị trường Châu Mỹ nhập dứa tươi đơng lạnh và dứa đóng hộp năm 1997-2007.

Hình 2.4. Tình hình các nước xuất khẩu dứa tươi vào Châu Mỹ, năm 2007.
Costa Rica cũng là nước cung ứng dứa tươi lớn nhất vào thị trường này, chiếm khoảng
82% tổng sản lượng năm 2007. Các quốc gia khác cũng xuất vào thị trường này khoảng
3-5% sản lượng như Ecuador, Mexico, Guatemala và Honduras. Trong khi đó, mặt
hàng dứa chế biến được cung cấp chủ yếu bởi 3 nhà nhập khẩu lớn: Philippines, Thái
Lan và Indonesia (Ellen Pay, 2009).
 

6
Ở châu lục này chỉ có Hawaii là sản xuất dứa. Sản lượng dứa tươi được sản xuất năm
2006 ở mức 96.000 tấn (73.7 triệu USD).
Tình hình phát triển dứa ở khu vực ASEAN và Việt Nam
Trong khu vực ASEAN, Thái Lan, Indonesia, Philipines và Việt Nam là 4 nước có diện
tích trồng dứa lớn. Tuy nhiên, trong số 4 nước này, chỉ có Thái Lan và Philipines có
sản lượng tương đối lớn, đặc biệt là Thái Lan (Nguyễn Đỗ Anh Tuấn, 2003).
Thái Lan, Philipines và Indonesia chiếm tới 80% lượng xuất khẩu dứa đóng hộp thế
giới. Thái Lan là nước xuất khẩu dứa lớn nhất trong khu vực ASEAN, chiếm 52% tổng
lượng dứa xuất khẩu ở khu vực Đông Nam Á và chiếm 25% thị phần thế giới trong
năm 2002. Sản phẩm dứa xuất khẩu của Thái Lan chủ yếu là dứa đóng hộp (Hình 2.5)
(Nguyễn Đỗ Anh Tuấn, 2003).
Việt Nam, 0.45

Thái Lan, 25.29

Indonesia,
6.13

Malaysia,
2.10

Philippines,
14.42

Hình 2.5. Tình hình xuất khẩu dứa các nước ASEAN, năm 2002.
Tại Việt Nam, dứa được trồng khá phổ biến, phân bố từ Phú Thọ đến Kiên Giang. Tiền
Giang là tỉnh có sản lượng dứa đứng đầu cả nước. Năm 2007, sản lượng dứa của tỉnh
Tiền Giang đạt 161.300 tấn. Tiếp theo là Kiên Giang (85.000 tấn), Ninh Bình (47.400
tấn), Nghệ An (30.600 tấn), Long An (27.000 tấn), Hà Nam (23.400 tấn), Thanh Hoá

(20.500 tấn). Tổng sản lượng cả nước năm 2007 đạt 529.100 tấn. Nhiều địa phương
xây dựng thương hiệu đặc sản quả dứa như dứa Đồng Giao (Tam Điệp - Ninh Bình),
hoặc ở Kiên Giang, Tiền Giang đều có những nhà máy chuyên sản xuất, chế biến các
thực phẩm từ quả dứa.

 


7
2.1.1.2.

Phân loại dứa

Phân loại khoa học của dứa (Nguồn wikipedia)
Giới (regnum)

Plantae

Lớp (class)

Angiospermae

Phân lớp (subclass) Monocots
Ngành (phyllum)

Commelinids

Bộ (ordo)

Poales

Họ (familia)

Bromeliaceae

Phân họ (subfamilia) Bromelioideae
Chi (genus)

Ananas

Lồi (species)

A. comosus

Dứa có tất cả khoảng 60 – 70 giống, được chia thành ba nhóm:
Giống dứa Queen: quả nhỏ, mắt quả lồi, thịt quả màu vàng đậm, giòn, thơm, ngọt. Dứa
loại này có phẩm chất cao nhất và được trồng nhiều nhất ở nước ta. Dứa hoa, dứa tây,
dứa Victoria, khóm cũng thuộc nhóm này.
Giống dứa Cayenne: quả rất to, mắt phẳng và nông, thịt quả vàng ngà, nhiều nước, ít
thơm và kém ngon hơn dứa Queen. Được trồng ở các vùng dứa lớn trên thế giới (Thái
Lan, Hawaii, Philipine...), ít trồng ở Việt Nam. Dứa độc bình thuộc nhóm này.
Giống dứa Red Spainish: quả trung bình, mắt sâu , thịt quả vàng nhạt, có chỗ trắng, vị
chua, hương thơm kém và nhiều nước hơn dứa Queen. Dứa loại này có chất lượng kém
được trồng ở khu vực Liễn Sơn. Dứa ta, dứa mật thuộc nhóm này.
2.1.1.3.

Thành phần dinh dưỡng

Quả dứa chứa rất nhiều chất dinh dưỡng như: đường, acid hữu cơ, các vitamin, khống,
hợp chất phenolic. Ngồi ra, trong quả dứa có chứa enzyme bromelain được ứng dụng

nhiều trong lĩnh vực y học.
Thành phần dinh dưỡng của dứa thay đổi theo giống, độ chín, thời gian thu hoạch...
 


8
Bảng 2.1. Giá trị dinh dưỡng của dứa nguyên liệu (*)
Đơn vị

Giá trị dinh dưỡng
(trên 100g)

g

87.24

kcal

45

Protein

g

0.55

Lipid

g

0.13

Carbohydrate

g

11.82

Đường tổng

g

8.29

Ca

mg

13

Fe

mg

0.25

Mg

mg

12

P

mg

9

K

mg

125

Mn

mg

1.593

Vitamin C (Acid ascorbic)

mg

16.9

Vitamin B1 (Thiamin)

mg

0.078

Vitamin B12 (Riboflavin)

mg

0.029

Vitamin PP (Niacin)

mg

0.470

Vitamin B5 (Acid pantothenic)

mg

0.193

Vitamin B6

mg

0.106

Folate

mcg

11

IU

52

mcg

31

Thành phần dinh dưỡng
Nước
Năng lượng

Khống

Vitamin

Vitamin A
Beta carotene

(*) Mẫu phân tích là dứa Champaka and Smoothe Cayenne (Nguồn USDA, 2010)
Trong phần tiếp theo, chúng tôi sẽ giới thiệu một số thành phần hóa học quan trọng của
dứa.
Đường
Trong dứa, sự tích lũy đường đóng một vai trị quan trọng trong việc tạo hương vị đặc
trưng của dứa. Thành phần sucrose, glucose và fructose đóng vai trị quyết định đến độ
ngọt của dứa (Shinjro và cộng sự, 2004).
 

9
Hàm lượng đường trong dứa chiếm khoảng 12-15% (w/v) trong đó hai phần ba là
đường sucrose (Sairi và cộng sự, 2004). Glucose và fructose chiếm tỷ lệ tương đương
nhau lần lượt là 2.3% và 2.4% (Belitz và cộng sự, 2009). Hàm lượng của chúng có thể
thay đổi theo từng giai đoạn phát triển của quả, tùy giống, mùa, điều kiện canh tác
(Zhang và cộng sự, 2010).

Hình 2.6. Sự thay đổi hàm lượng đường trong quá trình phát triển của dứa (A- thu
hoạch tháng 7, B- thu hoạch tháng 2) (Zhang và cộng sự, 2010).
Acid hữu cơ
Acid hữu cơ trong các loại quả có nguồn gốc từ các q trình sinh hóa hoặc từ hoạt
động của một số lồi vi sinh vật như nấm men và vi khuẩn. Các acid carboxylic này
quyết định pH và hàm lượng acid tổng của trái cây, có tác dụng ức chế hoạt động của
enzyme và là tác nhân tạo phức với kim loại, từ đó cản trở sự kết tủa hóa học và q
trình oxy hóa. Ngồi ra, các acid hữu cơ khơng bay hơi ảnh hưởng đến đặc tính cảm
quan của trái cây như hương vị, màu sắc (Hernandez và cộng sự, 2009).
Quả dứa có hàm lượng acid hữu cơ cao chiếm khoảng 0.6-1.2% (w/v), trong đó chủ
yếu là acid citric chiếm 87%, cịn lại là acid malic (Sairi và cộng sự, 2004) và một hàm
lượng nhỏ các acid hữu cơ khác (acid oxalic, succinic, quinic) (Hernandez và cộng sự,
2009).