Luận văn Ứng dụng Enzyme Naringinase thủy phân Naringin để giảm vị đắng trong quá trình chế biến nước bưởi thanh trùng

nzene. Độ hòa tan của các hợp chất phenol phụ thuộc vào số lượng nhóm hydroxyl. Số nhóm hydroxyl càng nhiều thì sự hòa tan càng cao (Kefford và Chandler, 1970). Các hợp chất phenols có vai trò quan trọng đối với sự cân bằng hormone, màu sắc, mùi vị cho thực vật. Do vậy, sự thay đổi của các hợp chất này cũng kéo theo sự thay đổi về tính chất cảm quan cũng như khả năng chịu tác động vật lý, mầm bệnh của quả (Neish, 1964). (ii) Flavonoids Các flavonoid glycoside thường tạo vị đắng và làm hạn chế khả năng phát triển các sản phẩm từ trái cây có múi. Thông thường, nồng độ của các flavonoids giảm khi trái đạt trạng thái thuần thục. Theo nghiên cứu của Pandey (1984) chúng chiếm khoảng 5 % ở quả thuần thục và 30 % ở quả chưa thuần thục (tính theo trọng lượng khô). Flavonoid glycoside chứa nhiều trong trái cây có múi, chủ yếu là hespiridin, naringin và neohespiridin. Thành phần và hàm lượng các flavonoid trong bưởi được Peterson và ctv (2006) nghiên cứu và trình bày trong bảng 2. Bảng 2: Hàm lượng các flavonoid trong bưởi Tên hợp chất Hàm lượng (mg%) Didymin 0,07 Eriocitrin 0,45 Hesperidin 2,78 Naringin 16,00 Narirutin 4,90 Neoeriocitrin 0,35 Neohesperidin 1,40 Poncitrin 0,17 (Nguồn: Peterson và ctv, 2006) Naringin Naringin (Naringenin-7-neohesperidoside) có công thức phân tử C27H32O14. Naringin là hợp chất flavonoid chủ yếu trong bưởi. Naringin chiếm khoảng 0,017-0,025 % trong nước bưởi. Ngưỡng phát hiện của naringin trong dịch quả là 50 mg/l (Kimball, 1999). Bưởi chưa thuần thục có vị rất đắng do có nồng độ naringin cao. Naringin có trong vỏ, cùi và trong dịch quả bưởi. Naringin là glycoside bao gồm aglycon naringenin và disaccharide neohespiridose (2-0-α-L-rhamnopyranosyl-D-glucosepyranose). Aglycones và neohespiridose sẽ không đắng khi hiện diện ở trạng thái đơn lẻ. Neohesperidose chứa hàm lượng lớn trong bưởi non (Ladaniya, 2008). Naringin hòa tan trong rượu, acetone và nước nóng, nhưng chỉ tan rất ít (khoảng 1/2000) trong nước ở 200C, nóng chảy ở 1710C (Maier và Metzler, 1967a). Hàm lượng naringin thay đổi trong suốt quá trình sinh trưởng, chế biến và tồn trữ. Naringin chứa hàm lượng lớn trong quả chưa thuần thục nhưng giảm trong suốt quá trình chín (Ladaniya, 2008). Trong quá trình thanh trùng, hàm lượng naringin trong nước bưởi phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian giữ nhiệt. Nhiệt độ cao và thời gian dài làm tăng vị đắng của nước bưởi (Trần Thị Cẩm Tú, 2007). Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Minh Trang (2009) về sự phân bố naringin trong các phần khác nhau của bưởi Năm Roi cho thấy hàm lượng naringin giảm dần theo thứ tự: vỏ bao (124,494 mg%); vỏ trắng (98,47 mg%); vỏ xanh (28,4 mg%); thịt quả (6,249 mg%). Bên cạnh đó, hàm lượng naringin trong dịch quả trích ly còn phụ thuộc vào phương pháp tác dụng cơ học: máy xay sinh tố (7,27 mg%), máy ép (3,66 mg%). Naringin còn có nhiều tác dụng dược lý như hoạt động chống oxy hóa, giảm lipid trong máu...Naringin có thể được dùng như để ức chế các hợp chất gây ung thư. Hình 2.3. Cấu tạo hợp chất Naringin Hesperidin Hesperidin (Hesperetin-7-rutinoside) có nhiều trong cùi cam, chanh, quýt, bưởi, vị đắng ít, có hoạt tính Vitamin P. Hespiridin có thể dẫn đến sự kết tủa hoặc làm giảm độ hòa tan của các sản phẩm từ cam (Hendrickson và Kesterson, 1964b). Hesperidin ảnh hưởng rất ít hoặc không ảnh hưởng đến mùi vị của nước bưởi vì là hợp chất không hòa tan, nó thường tồn tại ở dạng kết tinh trong nước bưởi. Hesperidin có thể bị biến đổi thành hesperidin chalcone nhưng không bền thường bị thủy phân thành rhammose, glucose, aglucon hesperidin (Nguồn: Nguyễn Minh Thủy, (2008)). Hesperidin có tác dụng kháng viêm, chống oxi hóa, chống dị ứng, chống ung thư, kháng vi sinh vật (vi khuẩn, nấm, virut...), giảm đau, hạ sốt, chống độc, chống loãng xương và đặc biệt khi dùng phối hợp với vitamin C có tác dụng cộng hưởng và hỗ trợ hấp thụ vitamin C rất tốt (hppt://www.vinachem.com.vn). C50H60O27 + 2H2O = C10H12O5 + 2C6H12O6 + 2C16H14O6 Hình 2.4. Cấu tạo hợp chất Hesperidin (iii) Limonoids Limonin là một limonoid được tìm thấy với lượng lớn trong các loại trái cây có múi. Hàm lượng limonin giảm khi trái đạt trạng thái thuần thục. Limonin là chất đắng, nhưng chất tiền thân của nó là limonin monolactone không đắng và chất tiền thân này sẽ chuyển thành limonin khi gặp môi trường acid. Ở nồng độ 50 ppm limonin monolactone không gây đắng, trong khi limonin gây đắng ở nồng độ khoảng 2,7 ppm và rất đắng ở nồng độ 15-20 ppm. Vị đắng xuất hiện khi nước ép ổn định trong vài giờ hoặc sau quá trình gia nhiệt. Sau khi trích ly nước bưởi, trong môi trường acid (pH dưới 6,5), monolactone (A-lactone và D-lactone) không đắng chuyển thành dilactone (limonin) đắng (Maier và Beverly, 1968). Bưởi khi bị tổn thương cơ học, gây ra sự phá vỡ tế bào, tạo môi trường acid cho enzyme hoạt động, gây đắng dịch quả (Cabral, 1994). Limonin cũng là một chất chống ung thư. Một số thử nghiệm đối với tế bào ung thư người cho thấy limonin có hoạt tính đối với ung thư vùng miệng, vòm họng, phổi, dạ dày, đường ruột, da, gan và vú. Hình 2.5: Limonin (đắng) trong môi trường acid chuyển thành limonoate A-ring lactone (không đắng) trong môi trường kiềm. (Nguồn: Fayoux et al.(2007)) Dược tính của bưởi Các nghiên cứu gần đây đã phát hiện một tác dụng vô cùng quan trọng của quả bưởi đó là chống ung thư. Các nhà khoa học đã chứng minh chất calcium có trong các loại thức ăn có nguồn gốc từ thiên nhiên có thể phòng được ung thư đại tràng mà một trong những nguồn cung cấp calcium tốt nhất chính là từ quả bưởi. Bưởi còn có chức năng bảo vệ cơ thể chống bệnh lão hóa, làm giảm cholesterol, ngăn ngừa cao huyết áp, giảm tai biến tim mạch, làm lành vết loét dạ dày, giúp giảm cân và phòng chống bệnh tiểu đường, phòng chống và giảm bệnh viêm lợi, có tác dụng làm đẹp làn da. 2.1.2. Enzyme Naringinase Giới thiệu về enzyme Naringinase Naringinase là một enzyme được sử dụng trong sản xuất thương mại của nước trái cây có múi. Những hợp chất đắng được tìm thấy trong tất cả các bộ phận của quả bưởi như neohesperidin, limonin và naringin (Nguồn: Kefford, (1959); Marwaha and others (1994)). Naringin là thành phần chính trong bưởi và nó là chất đắng nhất. Ngưỡng vị của nó trong nước là khoảng 20 ppm, nhưng mức độ 1,5 ppm có thể được phát hiện. Naringin có nhiều trong trái cây chưa trưởng thành nhưng nồng độ của nó giảm khi quả chín (Nguồn: Yusof et al, (1990)). Enzyme này thủy phân các hợp chất naringin, hợp chất có vị đắng trong nước bưởi. This enzyme contains bothEnzyme này chứa cảα-L-rhamnosidase (EC 3.2.1.40) and β-D- α-L-rhamnosidase (EC 3.2.1.40) và β-D -glucosidase (EC 3.2.1.21) activities (Norouzian glucosidase (EC 3.2.1.21)et al. , 2000).. Naringin can be hydrolyzed by theNaringin có thể được thủy phân bởiα-L-rhamnosidase activity into rhamnose and α-L-rhamnosidase tạo ra rhamnose vàprunin (4,5,7-trihydroxyflavonone-7-glucopy- prunin (4,5,7-trihydroxyflavonone-7-glucopy -ranoside), in which prunin can be further ranoside), cũng có thể thu được prunin hydrolyzed by the β-D-glucosidase activity intobởi β-D-glucosidase (Nguồn: Park and Chang, (1979)). Lực đắng của dịch quả ép sau khi đã xử lý bằng enzyme giảm đi rất nhiều do tính đắng của prunin nhỏ hơn bitterness of prunin than that of naringin about one-naringin khoảng 1/3.third, only activity of the α-L-rhamnosidase is Nhờ vậy mà nước bưởi mang lại vị hài hòa hơn, tăng giá trị cảm quan của sản phẩm. Nguồn thu nhận enzyme naringinase Trong lịch sử, naringinase đã được phân lập từ nguồn thực vật như: hạt cần tây (Nguồn: Hall, (1938)) và lá bưởi (Nguồn: Hall, (1938), Thomas và cộng sự., (1958); Ting, (1958)). Tuy nhiên, chỉ có các quy trình dựa trên vi sinh naringinases are practicable (Puri and Banergee,tạo ra naringinases là khả thi, và loài nấm mốc Aspergillus Niger được ứng dụng rộng rãi. Naringinase là một trong sản phẩm chính yếu của nấm loài Aspergillus và Penicillium (Nguồn: Ono et al, (1978)). (chèn hình có thể) Bảng 2.2. Naringinase được sản xuất bởi nhiều vi sinh vật Các ứng dụng của enzyme naringinase Enzyme này có thể được sử dụng để tạo ra các tiền hợp chất quan trọng trong thực phẩm và y học. Trong y học Chloropolysporin C Chloropolysporin A, B, và C có thể được chuyển đổi thành các dẫn xuất enzyme deglycosylated (Nguồn: Sankyo, (1988)). Sự kết hợp của chloropolysporin C và β-lactame có tác dụng chống lại các vi khuẩn gram dương như Staphylococcus aureus. Và các kháng sinh này cũng ức chế các vi khuẩn gram dương kỵ khí Enterobacteria. Rhamnose Naringinases (α-L-rhamnosidases) thủy phân naringin để sản xuất L-rhamnose. Rhamnose là một chất trung gian trong tổng hợp các hợp chất hữu cơ và nó được sử dụng như là một dược phẩm và thuốc bảo vệ thực phẩm. Prunin Prunin có hoạt động kháng viêm và có thể được sử dụng cho bệnh nhân tiểu đường (Nguồn: Roitner et al, (1984)). Các glycoside flavonone tự nhiên của naringenin cũng đã được báo cáo để ngăn chặn loét niêm mạc dạ dày trong các mô hình động vật. Trong thực phẩm Naringinase được sử dụng trong sản xuất thực phẩm với hai mục đích chủ yếu là cải thiện giá trị cảm quản sản phẩm và sản xuất phụ gia thực phẩm. Naringinase thường được sử dụng trong các quá trình khử đắng nước quả từ trái cây có múi. Bên cạnh đó, nó còn được sử dụng để loại tinh thể hesperidin. Nó còn được dùng để tổng hợp dihydrochalcone. Độ ngọt của dihydrochalcone glucoside của naringin, neohespiridin và hespiridin lần lượt là 300, 1100 và 300 lần so với đường saccharose (Nguồn: Horowitz và Gentili. (1984)). Ngoài ra, các hoạt động rhamnosidase của naringinase kết hợp với β-glucosidase và Arabinosidase được xem là phù hợp để nâng cao hương thơm trong rượu vang. Hoạt động chuyển hóa của naringinase Naringin α-L-rhamnosidase Prunin + rhamnose Naringinase là một enzyme gồm sự kết hợp của hai thành phần là α-L- rhamnosidase (EC 3.2.1.40) và β-D-glucosidase (EC 3.2.1.21). Naringinase phân cắt naringin thành naringenin qua hai công đoạn sau: Prunin β-D-glucosidase Naringenin + Glucose Hình 2.6. Sơ đồ thủy phân naringin thành prunin, rhamnose, naringenin và glucose bởi naringinase gồm hai enzyme là α-L-rhamnosidase và β-D-glucosidase Bước thủy phân đầu tiên là quan trọng hơn vì nó làm giảm đáng kể vị đắng của nước bưởi. Prunin cơ bản là ít đắng hơn naringin (Ashok Pandey, (2004). Naringenin là một thành phần không đắng trong nước bưởi (Nguồn: Munshi et al, (1996)). Xác định hoạt động naringinase Việc xác định hoạt động của naringinase dựa trên việc xác định quang phổ của flavonones theo phương pháp kiềm glycol diethylene của Davis (1947). Các phản ứng naringin với thuốc thử để tạo ra một màu vàng được đo ở bước sóng 420 nm. Phương pháp cho hiệu suất cao như sắc ký lỏng (HPLC) đã được sử dụng cho việc xác định hoạt động naringinase (Nguồn: Horuichi et al., (1985)). Phương pháp HPLC xác định hoạt động của naringinase bằng cách đo sự thay đổi nồng độ α-rhamnoside (Nguồn: Romero et al, (1985)), bằng cách sử dụng p-nitrophenyl-L-rhamnopyranoside để đo hoạt động L-rhamnosidase của naringinase ở bước sóng 280 nm. Mô tả đặc tính của naringinase Các naringinase thương mại của Aspergillus niger cũng có cả α-rhamnosidase và các hoạt động β-D-glucosidase (Nguồn: Roitner và cộng sự, (1984)). Tỷ lệ của các hoạt động này thay đổi tùy theo nồng độ protein và độ pH. Hai enzyme này hoạt động gần như độc lập với nhau: rhamnosidase hoạt động ở pH trong khoảng 3-7, trong khi glucosidase cho thấy hoạt động tối ưu ở pH thay đổi giữa 4 và 6. Hai enzyme này được tách ra bằng công nghệ lọc gel. Naringinase tinh khiết được cố định từ Aspergillus hoạt động ở nhiệt độ tối ưu được xác định là 50°C, pH tối ưu cho hoạt động naringinase đã được xác định là 4, mặc dù ở pH 3 và 5 nó vẫn còn tương đối tích cực, có bị mất chỉ 14% hoạt động tối đa của nó (Nguồn: Manjon et al, (1985)). Hình 2.7. pH và nhiệt độ tối ưu cho mức độ hoạt động của enzyme Naringinase Tsen và Tsai (1988) đã báo cáo rằng pH tối ưu của naringinase từ Penicillium là 3,7 và enzyme này hoạt động tối đa khoảng 75-85% trong nước trái cây tự nhiên (3-3,4). Naringinase từ Penicillium sp. chứa cả a-L-rhamnosidase và b-D-glucosidase. pH tối ưu cho hai enzyme này lần lượt là 4,5 và 3,0 (Gabor và Pittner, 1984). Enzyme naringinase bị ức chế cạnh tranh bởi rượu và glucose, nồng độ ion không ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme. Nồng độ cồn 12 % (v/v) làm giảm 20 % hoạt tính của enzyme này. Hoạt tính thủy phân của naringinase giảm 15 % khi có sự hiện diện của 21 % (w/v) glucose. Tuy nhiên, tốc độ thủy phân của enzyme này không bị ảnh hưởng khi có SO2 ở nồng độ 50 ppm (Gallego và ctv, 2001). Theo Thomas và cộng sự (1958) việc làm giảm chất đắng của nước bưởi đã đạt được khi chuyển naringin thành rhamnose và pruning, những chất này tương đối không đắng và quá trình thủy phân tạo naringenin là không cần thiết. Nghiên cứu của Ladaniya (2008) còn cho thấy các yếu tố nhiệt độ, pH, nồng độ enzyme và thời gian thuỷ phân cũng có ảnh hưởng đến hiệu quả thủy phân naringin. Khả năng thủy phân của naringinase tăng khi tăng nhiệt độ. Tuy nhiên, mối quan hệ này không tuyến tính. Ở nồng độ enzyme thấp, khả năng thủy phân tỷ lệ với thời gian thuỷ phân. Tuy nhiên, ở nồng độ enzyme cao hơn thì khả năng thủy phân ít phụ thuộc vào thời gian. Theo Walson (2001), nhiệt độ tốt nhất cho quá trình thủy phân là 600C, enzyme hoạt động tối đa ở pH 4, nhưng hoạt động của enzyme không có sự khác biệt ở pH 3,5 đến 4,5. Kết quả nghiên cứu của Ting cho thấy, nồng độ enzyme thấp thì hiệu quả thủy phân tỷ lệ thuận với thời gian, trong khi nồng độ enzyme cao hơn thì tỷ lệ thủy phân giảm theo thời gian phản ứng. Nguyên nhân có thể là do sự có mặt của những enzyme khác và những chất ức chế như glucose và ảnh hưởng của sản phẩm cuối. (chèn hình) Ngoài ra, áp suất cũng có tác động đến hoạt tính thủy phân naringin của enzyme naringinase. Vấn đề này được Helder và ctv nghiên cứu vào năm 2006. Kết quả cho thấy, ở cùng một nhiệt độ (303 K), hoạt động của enzyme cao hơn ở áp suất 160 MPa (Vmax = 2,7 mM/phút) so với áp suất khí quyển (Vmax = 0,06 mM/phút). 2.1.3. Nước Nước là thành phần chủ yếu trong dịch quả và cũng là thành phần quan trọng trong sản xuất các loại nước giải khát, vì thế chất lượng nước có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên, nước trong tự nhiên không ở dạng tinh khiết mà thường có lẫn nhiều tạp chất, vi sinh vật… Bảng 2.3.Tiêu chuẩn nước dùng trong công nghiệp thực phẩm Chỉ tiêu Tiêu chuẩn Chỉ tiêu vật lý Mùi vị Độ trong (ống Dienert) Màu sắc (thang màu coban) Chỉ tiêu hóa học pH CaO MgO Fe2O3 MnO BO43- SO42- NH4+ NO2- NO3- Pb As Cu Zn F Chỉ tiêu vi sinh Tổng số vi khuẩn hiếu khí Chỉ số Coli (số Coli/1lits nước) Chuẩn số Coli (số ml nước có 1 Coli) Vi sinh vật gây bệnh Không 100ml 5 độ 6,0 – 7,8 50 – 100 mg/l 50 mg/l 0,3 mg/l 0,2 mg/l 1,2 – 2,5 mg/l 0,5 mg/l 0,1 – 0,3 mg/l không không 0,1 mg/l 0,05 mg/l 2,0 mg/l 5,0 mg/l 0,3 – 0,5 mg/l <100 cfu/ml <20 >50 không có (Nguồn: Nguyễn Vân Tiếp và ctv (2000)) 2.1.4. Đường Đường Saccharose là thành phần quan trọng trong các loại nước giải khát, được sản xuất từ mía hoặc từ củ cải đường. Saccharose là một loại carbonhydrate, công thức phân tử là C12H22O11, disaccharide do hai monosaccharide là D-Glucose và D-Fructose tạo thành. Các loại quả chứa từ 8-15% hàm lượng đường tổng số. Đường liên kết chặt chẽ với nước làm giảm độ hoạt động của nước trong sản phẩm và do vậy nó góp phần ngăn cản sự phát triển của vi sinh vật. Ngoài tác dụng ngăn cản sự phát triển của vi sinh vật, trong quá trình sản xuất nước giải khát người ta còn bổ sung lượng đường nhầm mục đích điều vị cho sản phẩm. Bảng 2.4. Chỉ tiêu chất lượng Saccharose dùng trong chế biến nước uống Thành phần Chỉ tiêu Saccharose Nước Tro Đường khử Chất không tan Độ pH Màu sắc 99,7% 0,15% 0,15% 0,15% 60% 7 Trắng (Nguồn: Lê Mỹ Hồng (2006)) 2.1.5. Acid Thường dùng trong phối chế là acid citric. Việc bổ sung acid thực phẩm nhằm: Điều vị, làm tăng thêm hương vị cho sản phẩm. Làm cho sản phẩm có vị chua ngọt hài hòa, kích thích tiêu hóa. Tạo cảm giác giải khát cho người uống. Tạo phức với kim loại nặng, giúp ngăn chặn sự oxy hóa và phản ứng hóa nâu. Tạo ra môi trường có pH thấp giúp bảo quản sản phẩm. Bảng 2.5. Tiêu chuẩn acid sử dụng trong nước giải khát phải đạt yêu cầu: Thành phần Chỉ tiêu Acid citric Tro Acid sulfuric tự do Asen > 99 % <0,5% <0,05% <0,00014% (Nguồn: Bùi Thị Quỳnh Hoa (2006)) 2.1.6. Đặc điểm chung và phân loại đồ hộp nước quả 2.1.6.1. Đặc điểm chung đồ hộp nước quả Nước quả là nước được chiết từ dịch quả, có giá trị dinh dưỡng cao và nó đã trở thành nhu cầu thiết yếu của người tiêu dùng. Những chất có giá trị dinh dưỡng cao nhất trong quả như glucid, acid hưu cơ, vitamine đều tập trung ở dịch quả. Sản phẩm đóng hộp nước quả có chứa đầy đủ và cân đối các chất đó nên có giá trị dinh dưỡng cao. 2.6.1.2. Phân loại đồ hộp nước quả Người ta có thể phân loại nước quả theo nhiều cách. Tùy theo mức độ tự nhiên của sản phẩm mà phân loại đồ hộp nước quả thành các loại sau: Nước quả tự nhiên: là sản phẩm được chế biến từ một loại quả không pha thêm đường hoặc bất cứ phụ gia nào. Nước quả hỗn hợp: là dạng sản phẩm được chế biến bằng cách pha trộn hai hay nhiều loại nước quả với nhau. Lượng nước quả pha thêm không quá 35% so với nước quả chính. Nước quả pha đường: để tăng thêm vị ngon ngọt, mốt số nước quả như chanh, cam, quýt…người ta có pha thêm đường. Nước quả cô đặc: chế biến bằng cách cô đặc nước quả tự nhiên theo phương pháp đun nóng (bốc hơi ) hay phương pháp lạnh đông. Tùy theo phương pháp bảo quản người ta chia nước quả thành các dạng sau: Nước quả thanh trùng: là dạng sản phẩm được đóng vào bao bì kín và được thanh trùng bằng nhiệt (có thể thanh trùng trước hoặc sau khi rót vào bao bì). Nước quả bảo quản lạnh: được bảo quản lạnh hay lạnh đông. Nước quả nạp khí: khí nạp là CO2 có tác dụng ức chế sự hoạt động của vi sinh vật và tăng tính giải khát. Tùy theo trạng thái sản phẩm người ta phân loại nước quả thành các dạng: Nước quả dạng trong: được chế biến bằng cách tách dịch bào ra khỏi mô quả bằng phương pháp ép. Sau đó được lắng lọc triệt để như nước quả trong hoặc không triệt để như nước quả dạng đục. Nước quả nghiền: dạng sản phẩm này được chế biến bằng cách nghiền mịn mô quả cùng với dịch bào rồi pha thêm đường, acid thực phẩm cùng với các phụ gia khác. 2.1.7. Hệ vi sinh vật trong nước quả Các hệ vi sinh vật tồn tại trong đồ hộp nguy hiểm nhất là các loại vi khuẩn, sau đó là nấm men và nấm mốc. 2.1.7.1. Vi khuẩn Loại hiếu khí: Bacillus mesentericus, Bacillus subtilis Loại kỵ khí: Clostridium sporogenes, Clostridium putrificum Loại vừa hiếu khí vừa kỵ khí: Bacillus thermophillus, Staphylococcus pyrogenes aureus Loại gây bệnh, gây ra ngộ độc do nội độc tố: Bacillus botulinus, Salmonella 2.1.7.2. Nấm men, nấm mốc Nấm men chủ yếu là Saccharomyces ellipsoids, hiện diện khắp trong thiên nhiên. Nấm men thường thấy trong đồ hộp có chứa đường. Bào tử nấm men không có khả năng chịu được nhiệt độ cao, chúng có thể bị chết nhanh ở nhiệt độ 600C. Nấm mốc ít thấy trong đồ hộp. 2.1.8. Các dạng hư hỏng của đồ hộp nước quả 2.1.8.1. Đồ hộp hư hỏng do vi sinh vật Các loại đồ hộp bị hư hỏng vì vi sinh vật sinh ra các chất khí có thể gây ra phồng nắp hoặc không sinh khí và không phồng nắp, nhưng có dấu hiệu thực phẩm bị hư hỏng như nước vẩn đục, vữa nát, có bọt, có mùi lạ ( chua, thối)…do các nguyên nhân như: thanh trùng không đúng chế độ, phương pháp làm nguội không thích hợp, mối ghép bị hở, vi sinh vật phát triển nhiều trước khi thanh trùng, bảo quản ở nhiệt độ cao. 2.1.8.2. Đồ hộp bị hư hỏng do hiện tượng hóa học Hiện tượng ăn mòn lớp mạ của bao bì hộp sắt sinh ra khí hidro có thể làm cho hộp bị phồng, dẫn đến biểu hiện kim loại đã nhiễm vào sản phẩm. Các phản ứng hóa học giữa các thành phần thực phẩm, giữa thực phẩm với bao bì tạo thành các chất làm giảm phẩm chất của đồ hộp về giá trị dinh dưỡng và cảm quản của sản phẩm. 2.1.8.3. Đồ hộp bị hư hỏng do tác dụng cơ lý Trong các giai đoạn ghép mí, thanh trùng, bảo quản và vận chuyển, đồ hộp có thể bị hỏng do phồng, bẹp, méo và gỉ. Đồ hộp bị hư hỏng do tác dụng cơ lý chỉ mất giá trị về mặt thương phẩm, mà không mất giá trị về mặt dinh dưỡng, thực phẩm không bị biến đổi, có thể chế biến lại, hoặc dùng để chế biến thành các sản phẩm khác. 2.1.9. Bảo quản nước quả 2.1.9.1. Thanh trùng Cơ sở của quá trình thanh trùng đồ hộp thực phẩm Thanh trùng là một quá trình quan trọng, có tác dụng quyết định tới khả năng bảo quản và chất lượng của sản phẩm. Đây là biện pháp cất giữ thực phẩm theo nguyên lý tiêu diệt mầm móng gây hư hỏng thực phẩm (nguyên tắc đình chỉ sự sống) bằng nhiều phương pháp khác nhau: dùng dòng điện cao tần, tia ion hóa, siêu âm, lọc thanh trùng và tác dụng của nhiệt độ. Thanh trùng bằng nhiệt độ cao của nước nóng và hơi nước nóng là phương pháp thanh trùng phổ biến nhất trong sản xuất đồ hộp. Khi nâng nhiệt độ của môi trường quá nhiệt độ tối thích của vi sinh vật thì hoạt động của vi sinh vật bị chậm lại. Ở nhiệt độ cao, protid của chất nguyên sinh của vi sinh vật bị đông tụ làm cho vi sinh vật bị chết. Quá trình đông tụ protid này không thuận nghịch, nên hoạt động của vi sinh vật không phục hồi sau khi hạ nhiệt. Động học của quá trình tiêu diệt vi sinh vật bằng nhiệt Từ thực nghiệm đã chỉ sự tiêu diệt vi sinh vật được thể hiện bởi phương trình (1) Trong đó : N : lượng vi sinh vật trong sản phẩm sau thời gian t (cfu/ml). kT: hệ số vận tốc tiêu diệt vi sinh vật ở nhiệt T, tùy theo loại vi sinh vật và tính chất của đồ hộp mà trị số k thay đổi. t : Thời gian xử lý (phút) n : Bậc phản ứng. Trong hầu hết trường hợp, bậc phản ứng bằng 1, tiến trình vô hoạt bậc nhất có thể viết như sau: hay (2) Với phương trình vi phân (3) có thể được lấy tích phân theo các điều kiện ở thời điểm ban đầu t = 0 thì N = No ở thời điểm t = t thì N = N (3) Khi thực hiện tiêu diệt vi sinh vật ở nhiệt độ không đổi, kT = hằng số (quá trình đẳng nhiệt): hay ln hoặc (4) Trong đó N : lượng vi sinh vật trong sản phẩm ở thời điểm t (cfu/ml) No: lượng vi sinh vật ban đầu (cfu/ml) kT : hệ số vận tốc tiêu diệt vi sinh vật ở nhiệt độ T t : Thời gian gia nhiệt (phút) Ở nhiệt độ tiêu diệt vi sinh vật không đổi, lượng vi sinh vật giảm theo hàm số mũ theo thời gian. Điều này có nghĩa tổng số vi sinh vật không thể giảm đến 0. Vì vậy, không thể đảm bảo tuyệt đối rằng tất cả vi sinh vật sẽ bị tiêu diệt bởi một quá trình nào đó. Ta có thể viết: (5) Hình 2.8. Sự tiêu diệt vi sinh vật theo thời gian và thời gian tiêu diệt vi sinh vật theo quan hệ logarite (Nguồn: Lê Mỹ Hồng, (2006)). Với giá trị D là thời gian cần thiết tại một nhiệt độ xác định để tiêu diệt 90% lượng vi sinh vật ban đầu. Được gọi là “thời gian tiêu diệt thập phân”. Với: Vậy thời gian tiêu diệt vi sinh vật: (6) Tính toán ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt (Giá trị thanh trùng F) Để xác định mức độ tiêu diệt vi sinh vật, cần phải biết trị số D và z biểu thị cho loài vi sinh vật cần tiêu diệt. Một cách tổng quát, gía trị F được biểu thị : Tref : nhiệt độ “tham chiếu” tương ứng với quá trình xử lý nhiệt (ví dụ đối với quá trình tiệt trùng thì nhiệt độ đó là 121,10C đối với quá trình thanh trùng thì nhiệt độ đó là 1000C...) T : Nhiệt độ xử lý nhiệt (0C) z : tùy thuộc vào loại vi sinh vật cần tiêu diệt và tính chất của sản phẩm. Nói chung, người ta chọn loài sinh bào tử Clostridium botulinum là mục tiêu của quá trình thanh trùng và đại diện cho loài chịu nhiệt, có z = 100C. Trong trường hợp nhiệt độ thay đổi theo thời gian, người ta ghi nhận T(t), khi đó giá trị F được tính như sau : Nó có ý nghĩa là tính trên tổng thời gian ảnh hưởng tức thời, mà đã được biểu thị bởi gía trị 10 (T - Tref)/z được gọi là yếu tố Bigelow. Công thức Bigelow cho ta tính được sự phá hủy các bào tử bởi nhiệt trong trường hợp xử lý ở nhiệt độ không cố định. Chọn chế độ thanh trùng Chọn nhiệt độ thanh trùng - Nhóm sản phẩm đồ hộp không chua và ít chua có pH > 4,6 cần phải có nhiệt độ thanh trùng cao mới tiêu diệt được các loại vi sinh vật ưa nhiệt gây hư hỏng đồ hộp. Nhiệt độ đó vào khoảng 105 – 1210C, được gọi là quá trình tiệt trùng. - Nhóm sản phẩm đồ hộp chua có pH <4,6 có thể thanh trùng nhiệt độ 1000C hoặc thấp hơn, khoảng 800C Khi xác định nhiệt độ thanh trùng, phải chú ý nhiệt độ đó phải là nhiệt độ của cả khối sản phẩm cần được thanh trùng, phải là nhiệt độ ở vị trí trung tâm của hộp. Chọn thời gian thanh trùng Thời gian thanh trùng tổng quát của đồ hộp (hay thời gian đồ hộp chịu tác dụng nhiệt) bao gồm thời gian truyền nhiệt (t1) và thời gian tiêu diệt (t2) t = t1 + t2 (phút) Nhưng trong thực tế, ngay trong thời gian truyền nhiệt, một số vi sinh vật có trong đồ hộp cũng bị tiêu diệt, do tác dụng của nhiệt độ cao hơn nhiệt độ phát triển của vi sinh vật đó. Vì vậy thời gian thanh trùng thực tế nhỏ hơn tổng của thời gian truyền nhiệt và thời gian tiêu diệt. t < t1 + t2 Muốn xác định được chính xác thời gian thanh trùng t, cần phải khảo sát c