Đề tài Phương pháp thu dịch ép trong của táo

Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình Chương 1: Nguyên liệu : Táo : Dâu tằm : Bưởi : Dứa : Nho Chương 2: Quy trình thu dịch ép trong Chương 3: Các nguyên nhân gây đục Chương 4: Phương pháp làm tăng hiệu suất thu dịch ép 4.1 : Tóm tắt 4.2 : Các nguyên vật liệu 4.3 : Phương pháp thí nghiệm 4.4 : Kết quả và bàn luận Chương 5: Các phương pháp xử lý thu dịch ép trong 5.1: Làm trong dịch ép bằng xử lý protease và pectinse, vai trò mới của pectin và protein trong việc gây đục nước ép cherry 5.2: Ổn định dịch ép sử dụng kết hợp enzyme và lọc membrane 5.3: Làm trong dịch ép bằng chitosan 5.4: Làm trong nước táo sử dụng phương pháp tuyển nổi bằng điện 5.5: Ứng dụng lọc nano trong quá trình làm trong nước ép Chương 6: Các phương pháp thanh trùng dịch ép 6.1: Sử dụng khí siêu tới hạn trong thanh trùng nước táo 6.2: Thanh trùng nước táo sử dụng vi sóng Danh mục bảng Bảng 1: Thành phần của các chất có trong 100 g táo nguyên liệu…………………….....4 Bảng 2: Thành phần hóa học trung bình của giống Morus Nigal L. trong điều kiện trồng trọt bình thường………………………………………………………………….......7 Bảng 3: Thành phần acid hữu cơ trong dịch quả dâu Morus nigra………………………8 Bảng 4: Thành phần dinh dưỡng trong 100g bưởi……………………………………….9 Bảng 5: Thành phần hóa học của một số giống dứa……………………………...…….11 Bảng 6: Thành phần hóa học trên 100g quả nho ngọt ăn được…...…………………….13 Bảng 7: Các nguyên nhân gây đục…………………………………………...…………16 Bảng 8: So sánh 4 phương pháp………………………………………………………...22 Bảng 9: Kết quả về tính chất hóa lý, thành phần hóa học sau các phương pháp xử lý.…27 Bảng 10: Ảnh hưởng của các tác nhân làm trong đến các thành phần của nước quả…....31 Bảng 11: Kết quả bã lọc sau khi xử lý bằng các phương pháp khác nhau…………….....34 Bảng 12: Giá trị độ đục của các nước táo khác nhau…………………..…..…….............35 Bảng 13: So sánh thời gian lọc của các phương pháp lọc khác nhau…………..………..40 Bảng 14: So sánh độ đục giữa các phương pháp khác nhau………………..…….……...40 Bảng 15: Dữ liệu về động học của S.cerevisiae………………………………………….42 Bảng 16 : So sánh giữa các phương pháp………………………………………………..43 Bảng 17: Xác định công suất tối thích……………………….……………………..……44 Danh mục hình Hình 1: Quả táo (Red Delicious) ................................................................................4 Hình 2: Quả dâu tằm giống Morus alba khi trên cây...................................................6 Hình 3: Màu sắc quả dâu tằm từ khi còn non tới khi chín...........................................6 Hình 4: Trái bưởi..........................................................................................................9 Hình 5: Quả dứa.........................................................................................................10 Hình 6: Quả nho.........................................................................................................10 Hình 7: Kết quả xử lý bằng enzyme..........................................................................19 Hình 8: Kết quả xử lý bằng sóng siêu âm.................................................................20 Hình 9: Kết quả xử lý kết hợp enzyme và sóng siêu âm...........................................21 Hình 10: Kết quả xử lý bằng enzyme sau khi xử lý bằng sóng siêu âm.....................22 Hình 11: Kết quả về độ đục theo thời gian sử dụng các phương pháp khác nhau......24 Hình 12: Kết quả màu và độ đục theo thời gian.........................................................25 Hình 13: Kết quả phân tích bằng HPLC.....................................................................26 Hình 14: Kết quả độ đục theo thời gian......................................................................30 Hình 15: quy trình làm trong nước táo.......................................................................33 Hình 16: Kết quả protein theo các phương pháp xử lý khác nhau.............................35 Hình 17: Cấu trúc sợi nano........................................................................................39 Hình 18: Cấu trúc của màng trước và sau khi lọc.....................................................40 Chương 1: Nguyên liệu Tiêu chuẩn chọn nguyên liệu thu dịch ép trong: Các chất dinh dưỡng, màu, mùi tan nhiều trong nước Hàm lượng nước phải tương đối lớn. Sau đây, là một số loại trái cây thường được sử dụng để thu dịch ép trong. TÁO Giới thiệu chung về táo Lớp: Magnoliopsida Bộ: Rosels Họ: Rosaceae. Chi: Malus Loài: Malus domestica Hình 1 Quả táo (Red Delicious) Các nước có sản lượng táo lớn trên thế giới là Trung Quốc, Hoa Kỳ, Iran, Thổ Nhĩ Kỳ, Ý, Ấn Độ. Theo thống kê có hơn 7500 loài táo khác nhau được trồng khắp nơi trên thế giới. Trong đó, chỉ có 1500 loài là được trồng nhiều nhất. Táo chuyên sống ở vùng ôn đới, do đó nhiệt độ thích hợp thường nhỏ hơn 10 0C, độ ẩm 70 %. Thành phần hóa học trong táo: Bảng 1: Thành phần của các chất có trong 100 g táo nguyên liệu STT Thành phần 100 g táo nguyên liệu (g) 1 Nước 85.56 g 2 Protein 0.26 g 3 Lượng béo tổng cộng 0.17 g 4 Tro 0.19 g 5 Tổng lượng cacbohydrate 13.81 g 6 Đường ( tổng cộng) 10.39 g 7 Sucrose 2.07 g 8 Glucose 2.43 g 9 Fructose 5.90 g 10 Tinh bột 0.05 g 11 Xơ thô 2.40 g 12 Canxi 6.00 mg 13 Sắt 0.12 mg 14 Magiê 5.00 mg 15 Phot pho 11.00 mg 16 Kali 107.00 mg 17 Natri 1.00 mg 18 Kẽm 0.04 mg 19 Vitamin C 4.60 mg 20 Vitamin A 54.00 IU 21 Cholesterol 0.00 mg 22 Calorie 52.0 Kcal Các hợp chất mùi, vị có trong táo: Hexyl acetate tạo nên mùi thơm của táo, và 1-butanol sẽ tạo nên cảm giác ngọt. Cunningham và những chất khác sẽ tạo nên mùi thơm giống như mùi của hoa là beta-damascenone, butyl isomyl và hexyl hexanoates cùng với etyl, propyl và hexyl butanoates, là những chất quan trọng nhất tạo nên mùi táo. Những hợp chất tạo nên mùi táo gồm có : propyl acetate, butyl butyrate, t-butyl propionate, 2-metylpropyl acetate, butyl acetate, etyl butyrate, etyl 3-metylbutyrate, và hexyl butydrate. Các mùi nào này ít bị mất nếu như bảo quản bằng phương pháp điều chỉnh không khí (CA). Ngoài ra cũng có những mùi vị không mong muốn có thể được tạo ra như acetylaldehite (vị cay), trans – 2 – hexanal và butyl propionate tạo vị đắng, 3- metylbutylbutyrate, butyl 3- metyl butarate tạo mùi thối không nên có trong táo. DÂU TẰM Phân loại khoa học quả dâu tằm: Ngành: Spermatophyta Lớp: Angionspermal Lớp phụ: Picotyledoncal Bộ: Urticales Họ: Moraceae Chi: Morus Loài: alba, rubra, nigra,… Hình 2: Quả dâu tằm giống Morus alba khi trên cây Hình 3: Màu sắc quả dâu tằm từ khi còn non tới khi chín Cấu tạo quả dâu: Quả phức, mọng nước Quả hình oval dài hoặc oval tròn Chiều dài quả: 7-125mm Trọng lượng quả: 1-5g Màu sắc của quả chín thay đổi tùy theo giống. Thành phần hóa học của quả dâu tằm: Phụ thuộc vào nhiều yếu tố: giống, loài, điều kiện gieo trồng và chăm sóc, thời điểm thu hoạch, phương pháp tồn trữ,… Thành phần hóa học trung bình của giống Morus Nigal L. trong điều kiện trồng trọt bình thường: Bảng 2: Thành phần hóa học trung bình của giống Morus Nigal L. trong điều kiện trồng trọt bình thường Thành phần % Khối lượng quả Nước 85-88 Carbohydrate 7.8-9.2 Protein 0.4-1.5 Acid tự do 1.1-1.9 Acid béo 0.4-0.5 Cellulose 0.7-0.2 Pectin 0.5-0.8 Chất khoáng 0.7-0.9 Carbohyrate: Chủ yếu là đường glucose và fructose. Chúng thường chiếm tỉ lệ bằng nhau khi dâu chín: glucose (khoảng 52%), fructose (khoảng 48%). Pectin, gum và các polysaccharide có liên quan: Pectin, gum và các polysaccharide có liên quan là các polymer có nhiệm vụ liên kết các tế bào thực vật với nhau. Chúng thường là các chuỗi nhánh phức tạp. Acid hữu cơ: Trong dâu tằm 2 acid hữu cơ chính là acid citric và acid malic. Ngoài ra, trong dâu còn có các acid khác như acid tartaric, acid oxalic, acid fumaric và acid ascorbic. Một số loại acid hữu cơ trong dịch quả dâu Morus nigra: Bảng 3: Thành phần acid hữu cơ trong dịch quả dâu Morus nigra Acid hữu cơ Hàm lượng trong dịch quả (g/100ml) Acid citric 1,886 Acid malic 0,164 Acid tartaric 0.0626 Acid oxalic 0.009 Acid ascorbic 0.005 Acid fumaric Rất ít Hợp chất phenol: Thành phần và hàm lượng phenol và anthocyanin thay đổi tùy theo giống và các điều kiện khác: Hàm lượng phenol tổng trong quả là 2737±480 mg/kg nguyên liệu tươi Hàm lượng anthocyanin là 521±23mg/kg nguyên liệu tươi Vỏ quả chứa lượng tanin cao nhất Flavonoid Có trong vỏ, cuống quả và lá dâu tằm, chúng tạo nên vị đắng. Các flavonoid thường thấy trong dâu là anthocyanin, flavonol, catechin (flavan-3-ols). Nonflavonoid Dự trữ chủ yếu trong không bào của tế bào. Chúng thường hiện diện ở dạng ester hóa với đường, các rượu hoặc các acid hữu cơ. Ngoài ra còn tồn tại một số dạng phenolic khác trong dâu tằm với khối lượng không đáng kể. Anthocyanin Có nhiều trong không bào vỏ và thịt quả dâu, là polyphenol tạo màu sắc đặc trưng cho dâu tằm, chiếm hàm lượng cao nhất trong các phenol và tan tốt trong nước. Anthocyanin làm cho dâu có màu hồng, đỏ, tím, tía. Các hợp chất cao phân tử: Chúng là các polymer tạo cấu trúc của tế bào. Các chất này bao gồm carbohydrate (cellulose, hemicellulose, pectin và tinh bột), protein, acid nucleic và một số lipid. Hương: Các hợp chất hương khác nhau có trong dâu tằm góp phần tạo hương vị đặc trưng: có 27 hợp chất hương dễ bay hơi được tìm thấy trong dịch ép dâu tằm. BƯỞI Tên khoa học: Citrus grandis Obseck Tên tiếng Anh: Pomelo Thuộc họ cam quýt Hình 4: Trái bưởi Nguồn gốc, phân bố: Bưởi được trồng ở nhiều nơi trên thế giới như Trung Quốc, Ấn Độ, Tây Ban Nha, Hungari, Việt Nam… Thành phần dinh dưỡng trong 100g bưởi: Trong bưởi, chủ yếu là nước, nước chiếm tỉ lệ cao trong múi bưởi. Do đó, bưởi có tính chất giải khát rất tốt. Bên cạnh đó, trong phần dịch quả bưởi còn chứa 1 lượng đường và chất khoáng khá lớn. Bảng 4: Thành phần dinh dưỡng trong 100g bưởi Thành phần dinh dưỡng Đơn vị tính Hàm lượng Năng lượng kJ 159.0 Nước g 89.7 Protein g 0.2 Glucid g 7.3 Na mg 1.0 K mg 235.0 Ca mg 23.0 P mg 18.0 Fe mg 0.5 Zn mg 0.32 Beta carotene mcg 30.0 Vitamin B1 mg 0.04 Vitamin B2 mg 0.02 Vitamin PP mg 0.3 Vitamin B6 mg 0.04 Vitamin C mg 95.0 Bưởi thích hợp để làm nước ép đóng hộp vì: Bưởi là loại quả có hàm lượng nước khá cao, khoảng 89.5%, nước trong bưởi chủ yếu là nước ở dạng tự do (hơn 95%) chứa hầu hết các chất dinh dưỡng Đường trong bưởi chủ yếu là đường fructose với một hàm lượng tương đối cao. Bưởi là loại quả thuộc nhóm chua có pH < 3.5. Acid trong bưởi cũng như các họ quả Citrus khác, chủ yếu là acid citric. Độ acid cao trong bưởi có tác dụng tăng cường khả năng diệt trùng trong sản xuất đồ hộp. Tuy nhiên trên thực tế trong bưởi có chứa naringin và hesperidin tạo vị đắng cho nước bưởi, tập trung nhiều ở vỏ bưởi, tuy nhiên ở các tép bưởi và cùi bưởi vẫn chứa naringin gây đắng cho nước bưởi nên hiện nay nước bưởi đóng hộp vẫn chưa được sản xuất rộng rãi. DỨA Hình 5: Quả dứa 1.4.1 Nguồn gốc- đặc điểm thực vật: Dứa là một loại cây ăn trái nhiệt đới có tên khoa học là Ananas comosus, thuộc họ tầm gửi Bromeliaceae, rất được ưa chuộng ở phương Tây, và cùng với xoài, dứa được mệnh danh là “vua hoa trái”. Dứa có đủ những đặc tính của một loại trái ngon theo tiêu chuẩn của người phương Tây, mùi dứa mạnh, hấp dẫn, độ ngọt cao và luôn đi đôi với một độ chua không bao giờ thiếu. Dứa là cây nhiệt đới nên thích nhiệt độ cao. Nhiệt độ thích hợp nhất là nhiệt độ bình quân hàng năm từ 21-27oC, nhiệt độ bình quân tháng thấp nhất không dưới 15oC và tháng cao nhất không quá 35oC. Nếu nhiệt độ quá cao, nhất là khi gặp trời ấm, ngoài việc không có lợi cho việc tích lũy chất khô, trái dứa còn dễ bị mặt trời dọi hỏng. Nhiệt độ quá thấp gây ảnh hưởng xấu đến trái và lá. 1.4.2 Thành phần hóa học của dứa: Trái dứa có 72-88% nước, 8-18,5% đường, 0,3-0,8% acid, 0,25-0,5% protein, khoảng 0,25% muối khoáng. 70% đường dứa là saccharose, còn lại là glucose. Acid nhiều nhất trong thành phần acid hữu cơ của dứa là acid citric (65%), còn lại là acid malic (20%), acid taric (10%), acid succinic (3%). Dứa còn chứa enzyme thủy phân protein là Bromelin. Hàm lượng bromeline tăng dần từ ngoài vào trong và từ dưới gốc lên trên ngọn. Bromelin được sản xuất bằng cách trích ly từ vỏ và cùi dứa. Hàm lượng vitamin C khoảng 15-55 mg%, vitamin A 0,06 mg%, vitamin B1 0,09 mg%, vitamin B2 0,04 mg%... Thành phần hóa học của dứa cũng như các loại rau trái khác thay đổi theo giống, độ chín, thời vụ, địa điểm và điều kiện trồng trọt. Bảng 5: Thành phần hóa học của một số giống dứa. Giống dứa, nơi trồng Độ khô % Đường khử % Saccharose % Độ acid % pH Dứa hoa Phú Thọ 18 4,19 11,59 0,51 3,8 Dứa hoa Tuyên Quang 18 3,56 12,22 0,57 3,8 Dứa Victoria nhập nội 17 3,2 10,9 0,5 3,8 Dứa Hà Tĩnh 12 2,87 6,27 0,63 3,6 Dứa mật Vĩnh Phú 11 2,94 6,44 0,56 3,9 Dứa Caien Phủ Quì 13 3,2 7,6 0,49 4,0 Dứa Caien Cầu Hai 13,5 3,65 6,5 0,49 4,0 Khóm Đồng Nai 15,2 3,4 9,8 0,31 4,5 Khóm Long An 14,8 3,3 8,6 0,37 4,0 Khóm Kiên Giang 13,5 2,8 7,5 0,34 4,1 Tiêu chuẩn nguyên liệu: Dứa nguyên liệu được nhân viên phòng QA đánh giá, phân loại rồi mới đưa vào chế biến. Dứa khi nhận vào bông, cuống còn tươi (bông tự nhiên, cuống dài không quá 10cm). Dứa già bóng (phải nở từ 2/3 hàng mắt trở lên). Ruột dứa phải có màu vàng nhạt trở lên. Quả dứa phải tươi tốt, không dập úng, không chín quá (có mùi lên men). Không sâu bệnh, không meo mốc, không bị khuyết tật, không dính bùn, đất, chuột cắn và có mùi lạ khác. Chỉ tiêu về độ chín: Độ chín của dứa đánh giá theo màu sắc vỏ quả có 5 mức độ sau: Độ chín 4: 100% quả có màu vàng sẫm, trên 5 hàng mắt mở. Độ chín 3: 75-100% vỏ quả có màu vàng tươi, khoảng 4 hàng mắt mở. Độ chín 2: 25-75% vỏ quả có màu vàng tươi, 3 hàng mắt mở. Độ chín 1: quả vẫn còn xanh bóng, 1 hàng mắt mở. Độ chín 0: quả vẫn còn xanh sẫm, mắt chưa mở. Dứa được dùng trong quá trình ép này tốt nhất là có độ chín cấp 4 hoặc 3 để đảm bảo thu được nhiều dịch nhất. NHO Hình 6: Quả nho 1.5.1 NGUỒN GỐC VÀ ĐẶC TÍNH CỦA CÂY NHO Nho có tên khoa học làVitis vinifera, thuộc họï Ampelidaceae. Nho là loại quả không có đỉnh hô hấp. 1.5.2 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA QUẢ NHO Quả nho gồm vỏ mọng 5-12%, thịt quả 80-95%, hạt chiếm 0-4% khối lượng quả. Bảng 6: Thành phần hóa học trên 100g quả nho ngọt ăn được. % Ăn được 90 Năng lượng cung cấp (kcal/100g) 73 Thành phần hóa học (%) Nước 81,2 Protit 0,4 Acid hữu cơ 0,9 Glucid 16,5 Xenluloza 0,6 Tro 0,4 Muối khoáng (mg%) K 230 Ca 17 P 22 Mg 8,6 Fe 0,6 Vitamin (mg%) Caroten 0,04 Chương 2 Quy trình thu dịch ép trong Chương 3 Các nguyên nhân gây đục Bảng 7: Các nguyên nhân gây đục ĐỤC HỮU CƠ PHỨC GIỮA CÁC HỢP CHẤT VÔ CƠ VÀ HỮU CƠ GÂY ĐỤC ĐỤC VÔ CƠ Pectins Phức giữa kim loại và polyphenol Kieselghur Starch Phức giữa kim loại và các hợp chất màu Sắt phosphate Polyphenols Canxi pectate Canxi phosphate Proteins Canxi malate Canxi sulftate Các hợp chất màu Đồng pectate Các hạt vô định hình Polysacharides Phức giữa đồng và protein Phức Polyphenol-protein Vi sinh vật Sản phẩm của phản ứng maillard Các hạt cellulose Chương 4Phương pháp làm tăng hiệu suất thu dịch ép (bài báo) ỨNG DỤNG CỦA SÓNG SIÊU ÂM VÀO CÔNG ĐOẠN XỬ LÝ NGÂM NHO TRONG CHẾ BIẾN NƯỚC TRÁI CÂY Nguồn: www.elsevier.com/locate/ultsonch Application of ultrasound in grape mash treatment in juice processing - Tác giả: Lê Ngọc Liễu, Lê Văn Việt Mẫn Dep. of Food Tech., Ho Chi Minh City University of Technology, Ho Chi Minh City, Viet Nam 4.1. Tóm tắt: Thời gian gần đây, ứng dụng của sóng siêu âm đã thu hút sự quan tâm đáng kể, được xem như một phương pháp thay thế cho các phương pháp truyền thống. Trong nghiên cứu này, phương pháp phản ứng bề mặt (Response surface Methodology – RSM) để tối ưu hóa các điều kiện trong phương pháp xử lý ngâm nho bằng sóng siêu âm và bằng sóng siêu âm kết hợp enzyme. Kết quả cho thấy điều kiện tối ưu là 74 độ C trong thời gian 13 phút, và lượng enzyme là 0.05% trong 10 phút khi sử dụng pp kết hợp sóng siêu âm – enzyme . Khi so sánh với phương pháp sử dụng enzyme truyền thống, phương pháp này làm tăng hiệu suất chiết lên 3.5% và thời gian xử lý ngắn hơn, chỉ bằng 1/3 thời gian theo pp truyền thống. Khi kết hợp sóng siêu âm và enzyme, hiệu suất chiết tăng nhẹ, chỉ khoảng 2%, nhưng thời gian chỉ bằng ¼ thời gian theo pp truyền thống. Sau khi xử lý bằng sóng siêu âm, rồi xử lý bằng enzyme thì hiệu suất chiết tăng 7.3% và tổng thời gian xử lý theo pp này cũng ngắn hơn so với pp truyền thống. Bên cạnh đó, sử dụng sóng siêu âm cũng làm tăng chất lượng dịch ép nho do làm tăng hàm lượng đường, hàm lượng acid tổng, phenolics cũng như độ màu của dịch ép. 4.2. Các nguyên vật liệu: Nguồn enzyme: Pectinex Ultra SP-L của Aspergillus aculeatus từ Novozymes Switzerland AG, Dittengen, Thụy Sĩ. Enzyme này chứa nhiều loại enzyme pectinase khác nhau như: endo-polygalacturonase (EC 3.2.1.15; C.A.S No. 9032-75-1), pectin-lyase (EC 4.2.2.10; C.A.S No. 9033-35-6), pectin esterase (EC 3.1.1.11; C.A.S No. 9025-98-3) và các loại enzyme khác như beeta-galactosidase, cellulase, chitinase và transgalactosidase. Hoạt lực của Pectinex Ultra SP-L là 26.000 PG/mL. Nhiệt độ phân tích và pH tương ứng là 50 độ C và 4.5. Dịch nho: Nho (Red Cardinal) được sử dụng trong nghiên cứu này được lấy từ chợ địa phương ở Ninh Thuận, Việt Nam. Nho được làm sạch, nghiền xé trong 2-3 phút. Sau đó chỉnh pH dịch nho về 4.5 . 4.3. Phương pháp thí nghiệm: Khảo sát 4 phương pháp xử lý như sau Phương pháp xử lý bằng enzyme Phương pháp xử lý bằng sóng siêu âm Phương pháp xử lý bằng enzyme kết hợp sóng siêu âm Phương pháp xử lý bằng enzyme sau khi xử lý bằng sóng siêu âm 4.4. Kết quả và bàn luận: Phương pháp xử lý bằng enzyme: Hình 7: Kết quả xử lý bằng enzyme Xử lý dịch nho bằng enzyme làm tăng hiệu suất chất chiết. Từ đồ thị cho thấy với nồng độ enzyme là 0.04%v/v tương ứng với thời gian 40 phút làm tăng hiệu suất chất chiết lên 9.2% khi so sánh với mẫu không qua xử lý. Khi tăng nồng độ enzyme và kéo dài thời gian ngâm dịch nho thì hiệu suất tăng không đáng kể. Từ kết quả thí nghiệm cho thấy enzyme pectinase và cellulase có thể làm tăng hiệu suất chất chiết cũng như các thí nghiệm đã làm trước đó trên táo, thơm, cà rốt, dâu, cam. Phương pháp xử lý bằng sóng siêu âm: Hình 8: Kết quả xử lý bằng sóng siêu âm Ta thấy, nhiệt độ và thời gian đều có ảnh hưởng tích cực lên chất chiết trong đó ảnh hưởng của nhiệt độ thì mạnh mẽ hơn so với thời gian. Nhiệt độ tối ưu cho quá trình là 74oC tương ứng với thời gian tối ưu là 13 phút làm hiệu suất tăng 12.9% so với mẫu không xử lý. Như vậy, so với phương pháp xử lý bằng enzyme thì hiệu suất ở thí nghiệm này cao hơn 3.4%. Phương pháp xử lý kết hợp enzyme và sóng siêu âm: Hình 9: Kết quả xử lý kết hợp enzyme và sóng siêu âm Từ kết quả cho thấy, điều kiện tối ưu là : Nồng độ enzyme sử dụng: 0.05%v/v Thời gian: 10 phút. Hiệu suất chiết tăng 11.4% so với mẫu không qua xử lý, tức cao hơn so với xử lý bằng phương pháp enzyme là 2% với thời gian ngắn hơn rất nhiều. Nhưng, hiệu suất chiết ở phương pháp này thấp hơn so với phương pháp sử dụng sóng siêu âm. Theo các nghiên cứu trước thì ảnh hưởng của sóng siêu âm lên enzyme là không đáng kể. Theo Yachmenev et all. khi sử dụng sóng siêu âm để vô hoạt enzyme thì hiệu quả khá kém. Nếu sử dụng ở cường độ thấp và đều đặn thì thậm chí sóng siêu âm còn không phá hủy hay vô hoạt enzyme. Trong nghiên cứu này, sóng siêu âm được sử dụng với cường độ là 2 W/cm2 còn có thể làm tăng hoạt tính enzyme, tăng cường khả năng xúc tác và cắt các sản phẩm trong phản ứng thủy phân. Do vậy, sóng siêu âm làm tăng hiệu quả hoạt động của enzyme với hiệu suất chất chiết tăng và thời gian ngắn hơn. Phương pháp xử lý enzyme sau khi xử lý bằng sóng siêu âm: Hình 10: Kết quả xử lý bằng enzyme sau khi xử lý bằng sóng siêu âm Theo kết quả từ thí nghiệm 2 thì sóng siêu âm làm tăng hiệu suất chiết nhưng đồng thời nó cũng làm tăng hàm lượng polysaccharide trong mẫu. Nếu các mạch này được cắt ngắn thì hiệu suất chiết sẽ tăng. Do vậy, sau đó enzyme được sử dụng ở nhiệt độ 74oC trong thời gian 13 phút. Đồ thị thứ 2 cho thấy khi sử dụng enzyme với nồng độ 0.06%v/v và thời gian là 20 phút thì hiệu suất chiết cao hơn so với phương pháp 2 là 3.8% và so với phương pháp 1 là 7.3%. So sánh một số tính chất của dịch nho thu được theo 4 phương pháp trên Hàm lượng đường khử, acid, phenolic và màu của dịch nho đều tăng đáng kể. Bảng 8: So sánh 4 phương pháp Độ sáng Đường khử (g/L) Acid tổng (gTartaric/L) Phenolic tổng (g/L) C 24.7±0.7 122.8±0.5 4.13±0.01 2.56±0.01 ET 30.7±0.3 130.4±0.3 4.54±0.01 4.93±0.03 ST 29.9±0.8 137.5±0.6 4.69±0.01 5.48±0.01 CUET 29.7±0.3 141.8±0.3 4.72±0.01 5.64±0.04 EATAS 30.0±0.0 136.1±0.8 4.58±0.01 4.84±0.03 Chương 5 Các phương pháp xử lý thu dịch ép trong (bài báo) LÀM TRONG DỊCH ÉP BẰNG CÁCH XỬ LÝ PROTEASE VÀ PECTINASE, VAI TRÒ MỚI CỦA PECTIN VÀ PROTEIN TRONG VIỆC GÂY ĐỤC NƯỚC ÉP CHERRY Nguồn: www.elsevier.com/locate/fbp Juice clarification by protease and pectinase treatments indicates new roles of pectin and protein in cherry juice turbidity Tác giả : Manuel Pinelo, Birgitte Zeuner, Anne S. Meyer Center for BioProcess Engineering, Department of Chemical and Biochemical Engineering, Søltofts Plads, Building 229, Technical University of Denmark, DK-2800 Kgs. Lyngby, Denmark Ngành công nghệ nước ép trong thực hiện bởi sự kết hợp của enzyme pectinase, gelatin-silica sol và betontie.Việc xử lý với gelatin-silical sol từng bước thì chậm, có hại và yêu cầu quá trình làm sạch về sau.Trong bài báo này,sử dụng luân phiên ezyme thương mại, và thêm vào pectinase, pectinex Smash, protease, Enzeco, cả 2 loại enzyme này đều được lấy từ chủng Aspergillus spp. Acid gallic và acid tanic cũng là những yếu tố được khảo sát, protein, pectin, và phenolics cũng được khảo sát. Ảnh hưởng luân phiên của các yếu tố được khảo sát ngay lập tức sau từng quá trình xử lý (kiểm độ đục tức thời) và kiểm sau 14 ngày bảo quản lạnh (sự phát triến độ đục). Kết quả của protease cho thấy dấu hiệu giảm tức thời của độ đục, nhưng độ trong lại giảm sau khi bảo quản lạnh. Ngược lại, pectianse thêm vào thì ảnh hưởng tức thời đến độ đục không rõ rang nhưng ảnh hưởng đó lại tăng trong suốt quá trình bảo quản. Acid phenolic được thêm vào để giảm độ đục, khi thêm vào cùng với pectinase hoặc protease. Tuy nhiên, khi acid gallic và acid tannic được thêm vào với nhau thì chúng lại tăng độ đục.Thông thường, độ đục tức thời được tạo ra bởi pectin, trong khi sự phát triển độ đục trong bảo quản lạnh thì do phức tạo ra giữa protein-phenol. Theo kết quả thì chúng tôi đề nghị protein đóng vai trò với độ đục tức thời,và pectin có thể kêt hợp gây tăng độ đục trong quá trình bảo quản. Các dữ liệu do đó có thể mở đường cho sự phát triển nghành công nghiệp nước trái cây. Ảnh hưởng của enzyme pectinase: Các bài báo cáo trước đây đã đưa ra rằng xử lý bằng enzyme pectinase có thể làm tăng hoặc giảm độ đục của nước trái cây nói chung cũng như nước berry nói riêng. Hai hiện tượng như là đối lập này được giải thích như sau: (1) Dưới sự xúc tác của enzyme pectinase các mạch phân tử pectin được cắt thành các mạch ngắn hơn. Kết quả nhiều đoạn pectin nhỏ hơn, mang điện tích âm được hình thành gây nên hiện tượng đục tức thời do hiện tượng tăng lên của các phần tử nhỏ khi so sánh với phân tử lớn ban đầu. (2) Hoạt động của enzyme pectinase lên lớp pectin bên ngoài của protein trong phần tử pectin-protein làm cho các phần tử mang điện tích trái dấu kết hợp với nhau. Do đó, độ đục tăng lên tức thời rồi sau đó giảm xuống. Dựa vào giả thuyết trên, hoạt động xúc tác của enzyme pectinase phụ thuộc vào các phần tử pectin và các tính chất của nó trong nước trái cây như là mức độ methyl hóa, mức độ polyme hóa, mức độ kết hợp với protein. Tính chất của các phần tử pectin còn thay đổi tùy theo các quá trình tiền xử lý trước đó và pH cua dich ep. Ảnh hưởng của enzyme protease: Làm trong nước trái cây bằng cách sử dụng enzyme protease là một kết quả mới. Protease tham gia xúc tác phản ứng thủy phân protein nhằm ngăn chặn sự hình thành liên kết giữa protein – polyphenol trong quá trình bảo quản lạnh. Khá là thú vị khi kết quả thực nghiệm cho thấy khi ta sử dụng protease thì chỉ số FNU giảm đến mức thấp nhất kể cả có thêm pectinase, galic acid, tannic acid hay không. (Hình 2). Hình 11: Kết quả về độ đục theo thời gian sử dụng các phương pháp khác nhau. Cơ chế xúc tác của protease trong việc giảm độ đục vẫn chưa rõ ràng. Người ta cho rằng có thể protease ngăn chặn sự liên kết tĩnh điện của phần tử protein mang điện tích dương và pectin mang điện tích âm hay sự kết hợp giữa phần tử protein và polyphenol. Protease còn tham gia xúc tác thủy phân màng tế bào và các cơ quan nội bào của những chất mang bản chất protein, như là màng không bào hay là màng tế bào. ỔN ĐỊNH DỊCH ÉP SỬ DỤNG KẾT HỢP ENZYME VÀ LỌC MEMBRANE Thí nghiệm về điều kiện tối thích của hệ laccase trên chế phẩm nước táo Kết quả cho rằng là sử dụng trong 2-3h với 5mg enzyme/L là tối ưu. Hình 12: Kết quả màu và độ đục theo thời gian Kết quả của quá trình phân tích bằng HPLC Hình 13: Kết quả phân tích bằng HPLC 5.2.2 Thí nhiệm xác định membrane tối thích cho phương pháp này Kết quả cho thấy hệ enzyme chỉ có tác dụng với các acid cinnamic (acid caffeic, coumaric, chlorogenic và ferulic) mà không tác dụng với các chất mùi có sẵn trong táo như florizin. Bảng 9: Kết quả các tính chất hóa lý, thành phần hóa học sau các phương pháp xử lý khác nhau Phenolic tổng Độ màu Độ đục Độ nhớt mg/l A 420mm NTU Pa.s Dịch A chưa xử lý 265 268 26 1.36 Lọc 225 247 0.15 1.32 Xử lý enzyme 241 245 34 1.4 Xử lý enzyme và lọc 194 195 0.04 1.33 Dịch B chưa xử lý 699 346 16.2 1.36 Lọc 626 277 0.13 1.31 Xử lý enzyme 571 259 83 1.34 Xử lý enzyme và lọc 399 191 0.16 1.33 Bảng trên cho thấy quá trình kết hợp vi lọc với xử lý enzyme ở 2 mẫu táo A và B. LÀM TRONG DỊCH ÉP BẰNG CHITOSAN Giới thiệu Làm trong là một bước quan trọng trong quy trình chế biến nước quả và thường thu được qua việc lọc tinh (microfiltration), xử lý enzyme hoặc sử dụng các chất hỗ trợ làm trong như: bentonite, silica sol, polyvinyl pyrrolidone hoặc kết hợp chúng. Người ta tìm ra hiệu quả của Chitosan (deacetylated chitin) là một tác nhân đông tụ trong việc hỗ trợ tách các hạt huyền phù từ các loại thức uống. Hơn nữa, chitosan lại không độc hại và biodegaradable, nó được sử dụng như là chất thay thế trong việc làm trong nước quả. Ứng dụng của chitosan bị hạn chế vì khả năng hòa tan của nó trong axit hữu cơ. Trong bài báo này chúng tôi trình bày về sự chuẩn bị dung dịch chitosan trong nước và áp dụng nó vào việc làm trong dịch quả. Nguyên liệu và phương pháp Chitosan được chiết từ vỏ tôm Chuẩn bị nước quả: Trài cây được rửa với nước để loại bỏ đi các chất bám dính trên bề mặt. nước quả được trích ly bằng cách đồng hóa trong bồn trộn ở tốc độ 8000 rpm trong 3 phút, sau đó được đem đi lọc qua vải chees (cheese cloth). Dịch trích được bảo quản ở 4 oC đên khi đem đi sử dụng. Chuẩn bị dung dich chitosan trong nước Dung dịch chitosan trong nước được chuẩn bị bằng cách thủy phân vỏ tôm với 100 ml AcOH 10% (v/v) ở 95 oC trong 20h. axit dư được loại bỏ bằng cách đun nóng ở 60oC trong máy bôc hơi chân không quay (rotary evaporator under vacuum)/ chitosan được trích ly với nước và được làm khô bằng sấy thăng hoa. Làm trong dịch quả Cho vào Erlen 250ml một lượng 50 ml các dịch quả khác nhau và 5ml dung dịch chitosan 2%, ủ ở 25 oC kết hợp lắc nhẹ trong 90 phút. sau đó lây ra từ đó 5ml dịch quả sau những khoảng thời gian. Đem đo mật độ quang sử dụng quang phổ kế ở bước song 540nm sau khi đã lọc qua vải lọc (cheesecloth). Làm nhiều thí nghiệm tương tự với 1g bentonite hoặc gelatin là chát hỗ trợ làm trong với 50 ml nước quả. Kết quả và bàn luận ảnh hưởng của chitosan trong việc làm trong nước táo, nho, chanh, cam và của gelatin, bentonite được trình bày ở hình 1. Cứ 5 ml dung dịch chitosan 2% ( tương đương 100mg chitosan hoà tan) được sử dụng làm trong 50 ml dịch quả. Sự gia tăng nồng độ chitosan không làm tăng mức độ làm trong. Bảng1: ảnh hưởng của các tác nhân làm trong đến độ đục của nước trái cây (A, apple juice), (B, grape juice), (C, lemon juice), (D, orange juice). (□) Control, (●) bentonite,(∆) gelatin, (▼) chitosan Hình 14: Kết quả độ đục theo thời gian Độ đục nước quả giảm đột ngột sau khi cho chitosan trong 30 phút đối với nước nho và cam và trong 60 phút đối với hai nước còn lại ( táo và chanh). Sau đó độ đục lại giảm chậm và đạt tới giá trị cân bằng sau 90 phút. Bentonite và gelatin trong trường hợp này không có hiệu quả bằng chitosan Để xác định sự thay đổi thành phần hoá học của nước quả vì xử lý bẳng chất hỗ trợ làm trong, dịch quả được tiến hành thí nghiệm đẻ phân tích hàm lượng tổng chất khô hoà tan, protein và axit chuẩn độ. Dữ liệu được trình bày trong bảng dưới Bảng 10: Ảnh hưởng của các tác nhân làm trong đến các thành phần của nước quả Dịch ép Hàm lượng chất khô hoà tan (oBrix) Bentonite Gelatin Chitosan Táo 14.06 ± 0.24 13.90 ± 0.22 (14.40 ± 0.21) 13.24 ± 0.16 Nho 15.32 ± 0.15 15.28 ± 0.22 (15.81 ± 0.21) 15.02 ± 0.26 Protein tổng (mg/100ml) Táo 34.61 ± 0.66 34.24 ± 0.58 (41.07 ± 0.37) 29.33 ± 0.48 Nho 30.26 ± 0.38 29.27 ± 0.42 (34.51 ± 0.42) 27.87 ± 0.38 Độ acid (ml of 0.1N NaOH) Táo 2.33 ± 0.09 2.38 ± 0.10 (2.30 ± 0.07) 2.26 ± 0.08 Nho 3.24 ± 0.11 3.24 ± 0.13 (3.28 ± 0.08) 3.1 ± 0.08 Nó cho thấy tất cả các chất hỗ trợ làm trong chủ yếu là làm giảm thành phần protein của nước quả. Điều này có thể là do bản chất đa điện dương (polycationic nature) của chitosan và protein liên kết với nhau. Ngoài ra thành phần protein trong nước quả cũng rất thấp, sự giảm nhẹ sẽ không tác độn đến giá trị dinh dưỡng của nước quả. Thay đổi của độ acid và tổng chất khô hoà tan vì xử lý chitosan, bentonite và gelatine là không đáng kể. điều này chỉ ra rằng nồng độ acid hữu cơ và đường hiện diện trong nước quả còn lại là không thay đổi Giá trị cảm quan của nước quả trước và sau khi xử lý với chitosan thể hiện trên hương vị, dạng, màu sắc và khả năng được chấp nhận. Theo kết quả phân tích thì vẻ bề ngoài và khả năng đuọzzc chấp nhậ là tăng lên đáng kể tuy nhiên những thông số khác thì thay đổi không đáng kể. Nghiên cứu này đề xuất rằng dung dịch chitosan trong nước ( water – soluble chitosan) có thể được sử dụng như là chất làm trong dịch quả mà sự xử lý này lại không tác động đến những thông số hoá sinh của dịch quả. 5.4 LÀM TRONG NƯỚC TÁO SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TUYỂN NỔI BẰNG ĐIỆN 5.4.1 Giới thiệu Trước đây, quy trình làm trong phụ thuộc vào sự tuyển nổi hạt (flotation of particles) được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm. ở Canada hệ thống “clarifruit” đã được ứng dụng trong sản xuất nước táo. Hệ thống này dựa vào sự nổi của các hạt huyền phù, sử dụng dòng khí nitơ chưa bão hoà (1984). Năm 1997 Ferrarini, Celotti, Zironi đề nghị một phương pháp mới khác với các phương pháp thông thường đó là kết hợp giữa phương pháp tuyển nổi dựa trên sự hoà tan của khí vào nước quả, với phương pháp lọc bằng dòng chảy ngang (cross flow filtration). Hạn chế chính của hệ phương pháp này là thường cần nhiều chất keo tụ trước quá trình tuyển nổi để đạt được hiệu quả cho quá trình làm trong. Phương pháp điện tuyển nổi (EF) có thể xem là phương án có khả năng thay thế tốt trong việc làm trong dịch quả. EF là quá trình tách chất rắn hay chất lỏng dựa trên những hạt huyền phù, bởi các bọt khí hình thành từ bề mặt các bản điện cực được nhúng chìm trong nước táo và được cung cấp điện. Khi so sánh với những phương pháp tuyển nổi khác, ưu điểm của EF là nó tạo ra những bọt khí có kích thước đồng nhất, điều này làm tăng tính hiệu quả cho quá trình làm trong. Hơn nữa có thể kiểm soát được nồng độ bọt khí bằng cách thay đổi mật độ dòng điện (1992) 5.4.2 Tiến hành thí nghiệm Làm trong nước táo Trước khi được xử lý làm trong bằng EF thì nước táo được xử lý với pectinase (pectinex 100, 45g/ml, và Pectinex Ultra, 10mg/l) và amylase (AMG 300l, 18 mg/l). Liều lượng enzyme sử dụng tương tự như trong công nghiệp. Sự phân cắt pectin được xảy ra ở 50 oC±1oC trong 50 phút. Sau đó nước quả được làm trong bằng phương pháp điện tuyển nổi (hình 2) Hình 15: quy trình làm trong nước táo Trước tiên EF được tiến hành với các mật độ dòng điện khác nhau (10, 20 và 40 mA/cm2) có sử dụng và không sử dụng gelatin (200mg/l). Sau đó EF được tiến hành với một mật độ dòng điện (20mA/cm2 kết hợp với các nồng độ khác nhau của gelatin thêm vào (0, 50, 100 và 200 mg/l). Mật độ dòng 20 mA/cm2 được phát hiện là mật độ tốt nhất trong việc tạo ra các bọt khí và không làm hại đến anod ( anod bắt đầu thoái hoá ở 40 mA/cm2). Trước khi xử lý EF, dung dịch gelatin được cho vào nước táo. Sau khi trộn trong 5 phút, dung dịch được chuyển vào thiết bị xử lý EF. Quá trình xử lý được tiến hành ở nhiệt độ: 48 – 50 oC, trong 30 phút. Bã mịn được tháo ra. Còn nước quả được thu hồi 5.4.3 Kết quả Bã mịn Tính toán: Bã mịn sau quá trình xử lý được làm khô chân không ở 70 oC đến khối lượng không đổi và thành phần rắn trong đó sẽ được phân tích. Vì có vài nước quả đường bị giữ lại trong bã sau quá trình làm khô, nên thành phần chất rắn của bã lọc (không tính đường) được tính toán theo công thức sau: Wf: khối lượng thực của bã lọc (không tính đường ) Wdf: khối lượng bã lọc khô Z = 0.11: là tỷ lệ phần đường trong nước quả Whf: khối lượng của bã lọc ẩm Lượng bã thu được trong phương pháp sử dụng gelatin thì cao hơn so với phương pháp không có sử dụng gelatin Tuy nhiên, ảnh hưởng của mật độ dòng điện lên thành phần rắn của bã (không tính đường) là không đáng kể Bảng 11: Kết quả bã lọc sau khi xử lý bằng các phương pháp khác nhau Bã ẩm Bã khô Bã đã loại đường g g % g % EF không sử dụng gelatin 10 mA/ cm2 83.0 ± 0.5 11.6 ± 0.5 14.0 2.8 ± 0.4 3.4 20 mA/ cm2 66.8 ± 8.5 9.7 ± 0.7 14.5 2.6 ± 0.2 3.9 40 mA/ cm2 57.2 ± 4.1 8.5 ± 0.6 14.9 2.5 ± 0.0 4.4 Gelatin 0 mA/ cm2 131.0 ± 14.1 18.0 ± 3.8 13.7 4.0 ± 0.9 3.1 EF sử dụng gelatin 10 mA/ cm2 102.4 ± 13.1 14.5 ± 1.5 14.2 3.6 ± 0.0 3.5 20 mA/ cm2 96.6 ± 6.5 13.9 ± 0.6 14.4 3.7 ± 0.62 3.8 40 mA/ cm2 59.0 ± 0.6 9.8 ± 0.1 16.6 3.7 ± 0.0 6.2 Thành phần rắn trong bã mịn theo phương pháp xử lý Các đại lượng hoá lý và tính chất của nước táo Thành phần tannin: trong nước táo chưa được làm trong (275±26 mg/l); trong nước táo đã được xử lý loại pectin (depectinized juice) là 225±7 mg/l. sự tăng lên mật độ dòng điện trong cả hai phương pháp EF có hoặc không sử dụng gelatin làm giảm đáng kể thành phần tannin. Đối với phương pháp EF không sử dụng gelatin: thành phần tannin giảm 10 – 35% trên mẫu nước quả đã xử lý pectin, và giảm 26 – 47% trên mẫu nước quả chưa được làm trong. Sự giảm tối đa khi tăng mật độ dòng lên 40 mA/cm2. t – test chỉ ra rằng xử lý bằng phương pháp điện tuyển nổi có sử dụng gelatin thì làm tăng hiệu quả đáng kể về việc làm giảm tannin hơn so với khi xử lý bằng phương pháp điện tuyển nổi mà không sử dụng gelatin. Thành phần protein: của nước quả chưa được làm trong là: 208±26 mg/l và nó được giảm đáng kể tới 119±12 mg/l sau khi xử lý pectin (depectinisation). Trái lại với kết quả làm giảm thành phần tannin ở trên, thành phần protein (hình 5) giảm không đáng kể khi xử lý bằng phương pháp EF một mình. Thành phần protein từ 113 – 120 mg/l, không khác nhiểu so với trong trong nước quả đã xử lý pectin. Mặt khác, với cùng cách xử lý thì thành phần protein có sự tăng nhẹ khi tăng mật độ dòng. Hình 16: Kết quả protein theo các phương pháp xử lý khác nhau. Độ đục: Bảng 12: Giá trị độ đục của các nước táo khác nhau. Độ đục NTU Độ màu (%đo tại 440 nm) pH oBrix Dịch chưa lọc 436±2.8 6.8 ±3.2 3.3 ±0.1 11 ± 0.4 Dịch sau thuỷ phân pectin 8.9 ±1.4 52.7 ± 3.4 3.2 ±0.1 11 ±0.2 EF không sử dụng gelatin 10 mA/cm2 9.1 ±0.3 51.8 ±0.9 3.1 ±0.1 10.8 ±0.2 20 mA/cm2 10.2±1.4 51.2 ±1.3 3.2 ±0.2 11.2 ±0.2 40 mA/cm2 20±0.9 44.5 ±3.3 3 ±0.3 11 ± 0.3 200mg/l gelatin 0 mA/cm2 5.4 ±0.2 66.7 ±1.8 3.2 ±0.1 10.9 ±0.2 EF sử dụng gelatin 10 mA/cm2 4.6 ±0.4 68.6 ±0.2 3.3 ±0.1 11.1 ±0.3 20 mA/cm2 3.4 ±0.5 69.5 ±0.9 3.2 ±0.2 11.2 ±0.1 40 mA/cm2 10.9 ±2.5 24.9 ±2.5 3.1 ±0.1 10.9 ±0.4 Độ đục giảm hơn đáng kể đối với nước quả xử lý bằng phương pháp EF không thêm gelatin so với nước quả không được xử lý làm trong Độ đục thấp nhất khi xử lý EF cho 200 mg/l gelatin (3.4 ±0.1 NTU).Tuy nhiên, giá trị này là cao hơn rất ít so với giá trị độ đục nhỏ nhất (2 NTU) được yều cầu cho sản phẩm “nước quả trong và ổn đinh” (Van Buren, 1989) Khi tăng lượng gelatin trong quá trình xử lý EF thì có sự tăng đáng kể độ truyền suốt, điều này chứng tỏ có sự cải thiện về màu sắc của nước quả. Thực tế thì phương pháp xử lý điện tuyển nổi không làm ảnh hưởng đến pH và độ Brix 5.4.4 BÀN LUẬN Thành phần tannin và protein ảnh hưởng của mật độ dòng Bài nghiên cứu này chứng tỏ rằng sự loại bỏ tannin bằng phương pháp EF được cải thiện khi tăng mật độ dòng. Điều này có thể vì khi đó sẽ sinh ra một lượng lớn các bọt khí, cũng như làm tăng sự xảy ra các phản ứng oxi hoá. Thực tế thì sự tăng lên của việc sinh ra các bọt khí trong thiết bị sẽ mang nhiều các hạt lên bề mặt của dịch quả, trong khi oxi được hình thành sẽ thúc đẩyphản ứng oxi hoá có enzyme tannin bằng enzyme polyphenols oxydases (PPO) hình thành nên các oligomer có độ hoà tan kém hơn và dễ dàng được các bọt khí đưa lên bề mặt. trái lại với việc loại bỏ tannin, sự giảm protein không được cải thiện khi tăng mật độ dòng điện lên. Thực tế thì khi xử lý EF có thêm gelatin, thành phần protein còn tăng nhẹ ở một nồng độ dòng xác định. Không rõ lý do tại sao như vậy. Có giả thiết cho rằng vì sự oxi hoá tannin được tăng lên khi tăng mật độ dòng và những tannin đã được oxi hoá đó trùng hợp với nhau tạo nên những phân tử lớn hơn mà dễ dàngbị khử bởi gelatin, gelatin dư sẽ còn lại trong dung dịch, và điều đó thể hiện lên sự tăng nhẹ của protein ,mức độ của protein ở nước quả đã xử lý pectin và nước quả xử lý bằng EF là thấp nhất, khi so sánh với mẫu nước quả chưa được xử lý làm trong, điều này có thể là do tác động của pectinase. Thực tế thì phức được tạo ra giữa protein và carbohydrate là yếu tố chính làm cho nước táo có màu trắng sữa (opalescence) và thành phần protein vào khoảng 36% (Yamsaki< yasui, Arima, 1964). ở pH của nước quả, bề mặt của protein mang điện tích âm, đối với pectin và carbohydrate khác cũng vậy. Mặt khác, vẫn có một số protein mang điện tích dương. Bằng cách sử dụng enzyme pectinase, thuỷ phân không hoàn toàn pectin cho có thể dẫn đến sự lý giải cho những protein với điện tích dương này và sự hình thành phức giữa protein và protein mà có thể kết tủa hoặc bị loại ra bởi EF Ảnh hưởng của nồng độ gelatin Bài nghiên cứu này cũng chứng tỏ rằng khi tăng lượng gelatin cho vào trong nước táo đã làm cải thiện việc loại tannin và protein khi kết hợp với xử lý EF. Biết pH của nước táo (pH ~3.3), tannin và protein trong nước táo mang điện âm, cũng tương tự cho hầu hết các hợp chất phenolic. Điều này giúp cho sự hình thành sự tương tác với gelatin có điện dương. Và vì thế sự hình thành nên phức không hoà tan của protein và tannin. Những phức này được loại bỏ ra khỏi nước quả (đi vào bã mịn) bởi những bọt khí được sinh ra từ các điện cực và điều này giải thích cho sự giảm của tannin và protein khi tăng thêm lượng gelatin cho vào Độ đục Xử lý làm trong cho thấy sự liên hệ giữa độ đục với nồng độ tannin và protein của nước táo; độ đục của nước quả thấp hơn, tương ứng sự thấp hơn thành phần tannin và thành phần protein. Siebert, Troukhanova, và Lynn (1996) thấy rằng độ đục của mẫu là do đặc tính của protein và polyphenol cũng như tỷ lệ của chúng. Khi nồng độ protein (gây ra kết tủa) xấp xỉ tương đương với một polyphenol, những hạt keo lớn sẽ hình thành và gây ra độ đục lớn. tuy nhiên, khi nồng độ của protein hoặc nồng độ của polyphenol dư, dẫn đên tạo các hạt nhỏ hơn và độ đục ít hơn. Đối với nước quả được xử lý bằng EF ở mật độ dòng 20 mA/cm2 với 200 mg/l gelatin thêm vào (độ đục thấp nhất), nồng độ protein là xấp xỉ 50% khi so sánhvới nồng độ của tannin, trong khi nươc quả xử lý EF mà không cho thêm gelatin (độ đục cao hơn) nồng độ protein và tannin xấp xỉ bằng nhau. Tuy nhiên, người ta mong đợi là sự khác nhau giữa các cách xử lý cũng là vì lượng protein sót cao hơn trong phương pháp EF mà không cho gelatin. Biết rằng khi protein một mình hoặc kết hợp với hợp chất phenolic thì làm nước quả không ổn định. Nếu chúng ta xét ở độ đục 2 NTU hoặc thấp hơn để chắc chắn sự ổn định tốt của nước quả khi bảo quản, thì tất cả các cách xử lý lại cho kết quả là không ổn định. Xử lý EF ở 20 mA/cm2 và thêm vào 200 mg/l có thể thu được độ đục là ở mức 3.4 NTU, vẫn là quá cao. Tuy nhiên, nếu đem so sánh những giá trị này với những giá trị thu được theo phương pháp tuyển nổi bởi dòng khí phân tán (dispersed gas) (Ferrarini et al.., 1997), thì có vẻ phương pháp EF hiệu quả hơn trong việc làm giảm độ đục nước quả. Ferrarini et al.., 1997 trình bày giá trị độ đục sau khi tuyển nổi đạt đến xấp xỉ 10% so với độ đục của nước quả khi chưa được làm trong (unclarified juice), trong khi kết quả thu được sau khi xử lý EF ở 20 mA/cm2 với 200 mg/l và cho thêm 200 mg/l gelatin cho thấy độ đục đã giảm 99%. Hơn nữa, với những thí nghiệm tiến hành bởi Ferrarini et al (1997) sử dụng một lượng lớn hơn của những tác nhân làm trong (70 – 150 mg gelatin/l, 400 – 800 mg/l silica sol và 200 – 500 mg/l bentonite). Kết quả được trình bày bởi tác giả cũng gợi lên rằng việc làm trong dịch quả có thể được cải thiện bằng cách kết hợp xử lý EF với bước với một bước xử lý siêu lọc. 5.4.5 KẾT LUẬN: Bài nghiên cứu này đã chứng minh được rằng phương pháp EF kết hợp với một lượng nhỏ các tác nhân làm trong có khả năng tuyển nổi nhanh các chất lơ lửng hiện diện trong nước quả, khi so sánh với phương pháp tuyển nổitruyền thống. Phương pháp EF có hiệu quả đến việc giảm từng phần thành phần tannin của nước quả. Tuy nhiên, sự giảm này đối với thành phần protein là do sử dụng pectinase, mà nó gây ra sự hình thành những phức protein – protein và lắng xuống. hầu hết các giá trị độ đục trình bày đối với nước quả đã được xử lý làm trong thấp hơn 10 NTU nhưng chúng vẫn có hơn giá trị 2 NTU – giá trị yêu cầu để thu được nước quả ổn định (stable juice). pH và độ Brix của nước táo không bị ảnh hưởng bởi cách xử lý EF, trong khi màu sắc thì được cải thiện khi EF được thực hiện kết hợp với cho thêm một lượng nhỏ gelatin. Bằng cách kết hợp EF với một bước siêu lọc (ultrafiltration) sẽ có thể giảm được độ đục của nước táo xuống thấp hơn 2 NTU. Dòng permeat thu được khi siêu lọc cũng được cải thiện khi được xử lý trước bằng EF ỨNG DỤNG LỌC NANO TRONG QUÁ TRÌNH LÀM TRONG NƯỚC ÉP. Màng lọc là sợi nano của polyethylene Một dung dịch chứa 30% chất tan trong đó có trifluoracetic (TFA) và dichloromethane (DMC) theo tỷ lệ 80:20. Dung dịch này được đặt trong một điện trường và tạo thành một mạng lưới các sợi nano có cấu trúc rất đặc biệt. Các sợi này có cấu trúc cơ học rất chắc chắn có khả năng chịu nén ( ở áp suất 2,7±0,2 MPa) và chịu kéo (35±8%) hơn hẳn các sợi làm màng membrane bình thường khác. Hình dưới cho ta thấy cấu trúc của các sợi này Hình 17: Cấu trúc sợi nano. Các sợi này được sắp xếp một cách ngẫu nhiên, cấu trúc không gian xốp với độ rỗng cao và đường kính nhỏ (trung bình là 420nm) Qúa trình lọc được thực hiện như các loại lọc membrane khác ở điều kiện 4C. Hình hai cho ta thấy cấu trúc của màng trước khi lọc và sau khi lọc. Hình 18: Cấu trúc của màng trước và sau khi lọc Kết quả thí nghiệm cho ta 3 kết luận Bảng 13: So sánh thời gian lọc của các phương pháp lọc khác nhau. Thời gian lọc (phút) Nhiệt độ (oC) Áp suất (PSI) Chất trợ lọc Tốc độ lọc (m/cm2.phút) Lọc thông thường 160 50 - Gelatn và bentonite - Siêu lọc 35 - 50.8 - 0.17 PET 6 - 0.7 - 0.35 Thời gian lọc rất ngắn Bảng 14: So sánh độ đục giữa các phương pháp khác nhau. Độ màu (đo ở bước sóng 440nm) Độ đục (% T650nm) Hàm lượng chất tan (oBrix) Độ acid (%w/w) Mẫu đối chứng 0.53±0.07 75±4 14.5±0.4 0.33±0.03 Lọc thông thường 0.41±0.04 82±4 14.5±0.5 0.32±0.03 Siêu lọc 0.40±0.03 87±2 14.2±0.2 0.35±0.01 PET 0.40±0.03 88±1 14.4±0.5 0.32±0.02 Độ đục của dung dịch thì ít hơn các loại khác. Mẫu đối chứng Lọc thông thường Siêu lọc PET Protein tổng(μg/L) 194±16 84±16 145±14 98±3 Đường Glucose 95.4±0.8 91.3±0.5 94.8±0.9 88.9±0.6 Fructose 37.2±0.3 35.2±0.5 33.7±0.8 33.6±0.4 Sucrose 13.6±0.5 12.3±0.3 13.1±0.4 10.9±0.4 Acid hữu cơ Malic 9.7±0.2 9.9±0.3 9.8±0.1 9.8±0.2 Oxalic 0.14±0.03 0.1±0.02 0.18±0.05 0.13±0.03 Hợp chất phenolic và hàm lượng đường giảm so với các phương pháp lọc khác. Trong tương lai người ta sẽ tìm cách khắc phục nhược điểm này. Chương 6: Các phương pháp thanh trùng dịch ép SỬ DỤNG KHÍ SIÊU TỚI HẠN TRONG THANH TRÙNG NƯỚC TÁO. Các thí nghiệm được thực hiện trong một bộ máy multi-batch như hình 1.Hỗn hợp khí (RIVOIRA,CO2 4.0 độ tinh khiết 99,99% ; hoặc RIVOIRA, NO2 3.5 đô tinh sạch 99,95%) được bơm bằng một cái bơm thể tích với tốc độ tối đa là 11l/h vào 10 bình phản ứng làm bằng thép ko rỉ đã chứa trước 5ml mẫu. Trước khi nén, khí được làm lạnh đến 4 độ C,sau đó được làm nóng bởi một điện trở đến nhiệt độ của mẫu trong bình phản ứng.Một bộ điều chỉnh nhiệt kết nối với một bộ cảm biến nhiệt độ (Pt 100 ôm) bên trong dung dịch, nhiệt độ được duy trì cố định tại 36 độ C. Mỗi bình phản ứng được cung cấp một hệ thống cánh khuấy từ tính (VETROTECNICA, micro-stirrer Velp 10.0161) để chắc chắn sự hòa tan của khí siêu tới hạn trong dung dịch,nhiệt độ và áp suất cũng được ghi nhận chính xác. Kết quả: Bảng 15 : Dữ liệu về động học của S.cerevisiae. Áp suất (100 bar) Áp suất (200 bar) t (phút) Log(N/N0) t (phút) Log(N/N0) CO2 5 0.04 5 -2.94 15 -2.34 15 -3.48 25 -3.16 25 -4.12 35 -4.02 35 -4.30 45 -4.05 45 -4.69 50 -4.70 50 -4.54 NO2 5 -3.12 5 -3.23 15 -3.30 15 -3.43 25 -4.34 25 -3.91 30 -4.74 30 -4.51 THANH TRÙNG NƯỚC TÁO SỬ DỤNG VI SÓNG. Từ nguyên liệu táo tạo ra nước ép táo sau đó kiểm tra độ Brix, pH, và thành phần acid malic, độ truyền suốt tại 440nm và 650 nm. Vi khuẩn E.coli không gây bệnh được nuôi cấy sau 24h ở nhiệt độ 37 độ C.Cụm vi khuẩn được đếm ở mẫu nước ép trước và sau thanh trùng,mẫu nước ép được trộn đều với tốc độ 270rpm . Mẫu được làm lạnh đến 5 độ C trước khi xử lý. 3 thí nghiệm đã được làm thử với các cách xử lý khác nhau: -không thanh trùng -thanh trùng ở điều kiện 83 độ C trong 30s -Xử lý với vi sóng tại công suất 900, 720, 450, và 270 W. Bảng 16 chỉ ra không có dấu hiệu khác nhau giữa thanh trùng thông thường và xử lý vi sóng tại 900W và 720W ở 60s và 90s. Bảng 16: So sánh giữa các phương pháp Điều kiện cfu/mLdịch ép 830C, 30s 0.0 ±0.0 Vi sóng Công suất (W) Thời gian(s) 900 40 1.0 ×101 ± 0.2 900 50 2.7 × 100 ±0.1 900 60 0.6 × 100 ±0.1 900 90 0.0 ×100 ± 0.0 720 40 3.4 × 102 ± 2.1 720 50 3.3 × 100 ± 0.2 720 60 0.0 × 100 ± 0.0 720 90 0.0 × 100 ± 0.0 D value thấp hơn tại 900W và 720W, và không có sự khác nhau (P<0,05) ở giá trị D-value giữa 900W và 720W. Tương tự như kết quả khảo sát tại 1000W và 2000W .Suốt quá trình xử lý nhiệt độ tăng từ 18 độ C lên đến 76,2+_1,9 độ C tại 720. Nhiệt độ tối đa tại 900 và 720 đều ở trên nhiệt độ vô hoạt của E.coli.Những kết quả chỉ ra rằng hầu hết các ảnh hưởng của vi sóng lên vi sinh vật là do tác dụng của nhiệt độ. Bảng 17: Xác định công suất tối thích Công suất (W) D (phút) Tmax (0C) 900 0.42 ± 0.03 70.3 ± 2.1 720 0.48 ± 0.10 76.2 ± 1.9 450 0.99 ± 0.14 58.5 ± 1.6 270 3.88 ± 0.26 38.3 ± 1.2 Z (W) 652.5 ± 2.16 Tóm lại: nồng độ E.coli thấp hơn trong nước táo tại 900 và 720W trong thời gian xử lý là 60 và 90s. Tại điều kiện đó không có sự khác biệt giữa việc xử lý nhiệt thông thường và xử lý bằng vi sóng.Và từ các kết quả trên ta thấy vi sóng có thể áp dụng cho thanh trùng nước táo. Hình 19: Độ đục theo thời gian.