Chuyên đề: Enzyme trong công nghiệp sản xuất nước trái cây

ược tích điện tại PH của nước quả là từ 3.5 – 4 trong khi đó điểm đẳng điện của những protein này ở PH khoảng 4 – 5. Những protein này gắn kết với hemicellulose cái mà bao quanh pectin như một lớp keo tích điện âm. Một số sản phẩm pectinase như: rapidase C80 max (DSM), pectinex C80 Max (novoenzzyme) và Rohapect DAL (AB enzyme) thủy phân một phần gel pectin và như vậy trong sự lọc tĩnh điện của những phân tử có điện tích trái dấu, sự kết tủa những vẩn đục và sau đó là sự lọc của nước trái cây. pH tốt nhất cho sự chuyển hóa này là khoảng 3.6. Kiểm tra nồng độ cồn cho thấy quá trình loại pectin có hoàn thành hay không.
Ngay ở đầu mùa vụ, táo chưa chín chứa khoảng 5 – 7 g tinh bột/lít nước táo. Tại điểm này, những kiểm tra bằng iot cho màu xanh đậm và tinh bột ở thể kết tủa với iot. Tinh bột tồn tại ở dạng hạt nhỏ có kích thước khoảng 2 – 3 μm có cấu tạo gồm 30% amylose và 70% amylopectin. Cái sau có thể làm tủa 20% khối lượng iot. Táo có chứa enzyme amylase nội sinh nhưng hoạt động rất chậm để có thể phân rã tinh bột. Khi nước trái cây được đun nóng tới khoảng 70 – 80 oC, tinh bột chuyển từ dạng không hòa tan được thành dạng hòa tan được (hồ hóa với nước). Nếu không thêm amylase vào thì những phân tử trên có thể gây ra những tác dụng bất lợi đó là tinh bột tạo thành một khối lớn rất khó thủy phân và chúng sẽ làm tắc màng lọc của máy lọc. Khi thêm amylase và amyloglucosidase của nấm vào thì kết quả là sẽ thủy phân tinh bột tan thành các đơn phân glucose và kết quả là những cặn, vón cục khi đóng chai (post – bottling) đã được ngăn chặn và quá trình lọc được cải thiện. Những enzyme được điều chế như: Hazyme DCL (DSM) và AMG (novoenzyme) chứa α – amylase và amyloglucosidase của nấm Aspergillus niger. Liều lượng tiêu chuẩn được kiểm tra bằng test với iot.
Giai đoạn thứ 3 là quá trình lọc với những tấm lọc mịn, tấm lọc mịn hiện nay được thay thế bằng máy siêu lọc (Micro or ultrafiltration). Những mằng vô cơ có giới hạn khoảng 20.000 – 50.000 Dalton. Những phần không tan và những phân tử không bị phân giải như những mảnh rhamnogalacturonan I (RG I) và rhamnogalacturonan II (RG II), những enzyme gắn protein, polyphenol vẫn giữ nguyên tình trạng ở mức độ lớn hơn hay nhỏ hơn tùy thuộc vào giới hạn của màng siêu lọc. Gần đây người ta thấy rằng những mảnh RG I và RG II không bị phân giải và những dextrin có thể làm tắc màng lọc. Rapidase UF(DSM) và Novoferm 43 (novoenzyme) có chứa Rhamnogalacturonase và những hoạt động ở phần bên giúp cải thiện tốc độ của quá trình lọc.
Kết luận nước táo sẽ rất dễ làm sau khi ngâm tựa quả táo và loại bỏ pectin bằng enzyme nồng đọ có thể lên tới 70 Brix (% về trọng lượng chất rắn hòa tan ở xiro ở 68oF). Không có sự tạo thành gel hay những cặn đục. Trước đây, một số hãng sản xuất nhỏ nước táo tự nhiên (nguyên chất) hoặc nước táo có vẩn đục như ở Đức hay ở Mỹ. Nhưng ngày nay họ không làm thêm enzyme vì sự ra đời của những enzyme pectinase thương mại mang lai tốc độ lọc rất cao.
5.1.2.5 Chế biến quả mọng (Red-Berry)
Việc sản xuất nước trái cây sạch (clear) và cô đặc từ blackcurrant (nho đen của hy lạp), mâm xôi, hoặc dâu đòi hỏi phải ngâm và dùng enzym depectinization (loại bỏ pectin)[531], [532]. Việc lọc, và cô đặc là rất khó bởi vì các loại nước trái cây này có hàm lượng pectin cao (hàm lượng đặc trưng của pectin còn dư trọng lượng phân tử thấp của 7 g L 1 so với 0,5 g L 1 ở nước táo). Người ta cho rằng vùng lông sợi pectin hòa tan trong dung dịch keo như
nước trái cây và hemicelluloses có xu hướng liên kết với phenol và protein trong qua trình chế biến và đóng gói (lưu trữ). Kết quả là sự hình thành các cụm liên kết màu nâu không thể phục hồi mà các enzym không thể phá vỡ. Một vấn đề nữa có liên quan đến ô nhiễm thường xuyên của các loại quả mọng màu đỏ, chủ yếu là quả dâu tây và mâm xôi, với Botrytis cinerea. Các loại nấm ký sinh này sinh trưởng, phát triển trên quả thối tiết ra α,β​​-1,3-1,6 - glucan được liên kết thành các quả với một trọng lượng phân tử của ca. 106 Dalton [533]. Chất kết dính này làm giảm khả năng lọc filterability (tính có thể lọc) và sự nguyên chất (tinh chất) của nước ép. Chúng ta có thể thủy phân glucan này với β-glucanases với Filtrase (DSM) Glucanex (Novozymes).
Quy trình một giai đoạn: quá trình đơn giai đoạn bao gồm đồng thời ngâm nho đen hoặc ngâm quả mâm xôi và depectinization (loại bỏ pectin) (Hình 40)
Pectinaza được sử dụng để cải thiện nước ép và chiết màu nước trong khi vẫn giữ các tính chất cảm quan của quả. Tuy nhiên, màu sắc chiết xuất đôi khi mất ổn định một phần bởi anthocya-nases (các hoạt động phụ của pectinaza) hoặc bằng quá trình oxy hóa. Quá trình oxy hóa có thể là hóa học hoặc enzym, do nội sinh polyphenol oxidase (PPO) của quả, và được xúc tác bởi các ion kim loại. Do đó,yêu cầu rằng thịt quả được làm nóng đến 900C để ức chế oxidases của nước trái cây trước khi ngâm với enzyme. Một số loại quả mọng là rất acidid (pH 2,6-2,8) và có hàm lượng phenol cao (phenolics) và sắc tố (anthocyanins) (antocian-chất sắc), mà là chất ức chế của pectinaza. Do đó, chế biến quả mọng đòi hỏi cần pecti-nases thương mại, điều mà đặc biệt là ổn định dưới các điều kiện này. Đây là trường hợp cho Klerzyme 150 (DSM), Klerzyme Intense (DSM), và Pectinex BEXXL (Novozymes)
Quy trình hai giai đoạn: Quy trình hai giai đoạn gồm ngâm làm mềm (enzyme-maceration) của thịt quả, tiếp theo là một sự bổ sung enzyme thứ hai cho depectinization (loại bỏ pectin) ở nhiệt độ thấp. Quả mâm xôi hoặc cây lý gai được đun nóng đến 900C ít nhất là hai phút để tăng cường lọc (chiết) màu sắc và phá hủy polyphenol oxidase của trái cây. Thịt quả này sau đó được làm mát đến 20-250C cho ngâm enzym. Sau quá trình ép, nước trái cây chiết xuất được loại bỏ pectin (depectinized) với pectinaza. Nhiệt độ xử lý thấp sau khi làm nóng ngăn ngừa giảm hương thơm, và nước trái cây chất lượng cao và cô đặc có thể được sản xuất. Trong trường hợp của dâu tây, nó là không thích hợp để làm nóng thịt quả bởi vì nó có thể tạo ra một chất lỏng đặc sệt, mất mùi thơm và nước có màu nâu. Do đó, dâu tây được chế biến ở nhiệt độ môi trường xung quanh [532].
5.1.2.6 Chế biến cam quýt và trái cây nhiệt đới
Trái cây nhiệt đới là quy trình chủ yếu để tạo nước ép cô đặc và lưu trữ trước khi tiếp tục chế biến tạo nước đục hoặc trong suốt. Nước trái cây nguyên chất, đục trong suốt từ mơ, đào, kiwi, xoài, ổi, đu đủ, chuối thường được xử lý mà không có các enzyme. Vấn đề chính là độ nhớt có thể được giảm với pectinaza [528]. Pectinaza và amylases có thể được sử dụng sau đó để sản xuất nước trái cây trong suốt.
Nước ép cam quýt: sự phát triển sản xuất nước ép cam cô đặc đông lạnh bắt đầu vào năm 1940. Nước cam là nước ép trái cây tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới. Chế biến nước ép cam quýt bao gồm khai thác tất cả các sản phẩm phụ, trong đó pectin và tinh dầu là có ý nghĩa nhất (Hình 41).
Mặc dù tại một số quốc gia không được phép sử dụng enzyme trong sản xuất nước cam ép chất lượng cao (premium), chúng có thể được sử dụng trong các ứng dụng khác. Enzym có thể tăng sản lượng (yield) các chất rắn thu hồi trong quá trình rửa thịt quả, tạo cơ sở thuận lợi (facilitate) cho sản xuất nước ép trái cây cô đặc chất lượng cao, cải thiện thu hồi tinh dầu từ vỏ, nước đã loại bỏ vị đắng (debitter), và nước chanh lọc [528]. Một ví dụ về chế biến nước cam quýt bằng cách sử dụng các enzym là để làm tróc vỏ trái cây. toàn bộ cam hoặc bưởi được xử lý với pectinaza cho tiêu hóa của albedo (phần màu trắng, phần bên trong của vỏ), có liên kết với flavedo (phần màu cam hoặc màu vàng bên ngoài của vỏ). Vỏ quả thì được làm xây xát và cả trái được xử lý bằng một dung dịch pectinase 2% theo công nghệ truyền chân không. Sau khi làm sạch, trái được duy trì ở 400C cho 15-60 phút để phân hủy albedo bên trong quả. Vỏ trái cây sau đó được rửa sạch, làm mát, và đóng gói.
Một ví dụ khác là việc sản xuất nước chanh ép cô đặc. Nước chanh đục vắt ra từ máy ép (extractor) có chứa các hạt gồm pectin và các protein vẫn tồn tại trong thể vẩn và hương vị citral ràng buộc (chủ yếu hương vị chanh). Tinh lọc (clarification) nước chanh ép đã đạt được trước đây bằng cách bổ sung một lượng lớn khí bentonite hoặc sulfur dioxide. Ngày nay, tinh lọc có thể được thực hiện với pectinase Clarex Citrus 12XL (DSM) có độ axit cao làm giảm phần pectin của nước ép đục. Các enzyme được thêm vào nước ép với số lượng là 10 g HL 1 tại 10/08 8C để tránh quá trình oxy hóa. Các chất rắn hòa tan được loại bỏ bằng cách lọc hoặc siêu lọc. Nước ép chanh tốt có thể được cô đặc ở 658 Brix (thang đo nồng độ đường).
5.1.2.7 Kết luận
Ngày nay, nhà sản xuất enzyme cung cấp một phạm vi rộng cho pectinases của quá trình sản xuất nước trái cây cho việc cung cấp đa dạng như: nước ép thô, nước ép tinh khiết và tập trung. Cách mạng về công nghệ và quy trình sản xuất cho phép những người sản xuất đạt được hiêu suất cao cùng với chất lượng cao của sản phẩm. 
ngàyViệc sử dụng pectinaza riêng biệt phát triển (thích nghi, thích hợp) với quá trình quả cải thiện tuổi thọ của các loại nước quả và cô đặc (sự ổn định về màu sắc và tự do từ độ đục). Ngoài việc chế biến nước trái cây, phạm vi rộng và độ đặc hiệu cao của enzim thương mại mở đường cho quá trình mới và các loại sản phẩm mới có nguồn gốc từ trái cây. Xu hướng này để xử lý trái cây theo nhẹ hơn và điều kiện kiểm soát chặt chẽ hơn để có được các sản phẩm trái cây mới với các đặc tính cảm giác gần gũi hơn với những trái cây tươi.
Tuy nhiên, do công nghệ chế biến tiến hóa nhanh hơn so với quy định, đó là nhất thiết-Sary để xác định giá trị chuẩn thực phẩm và quá trình liên quan (thiết bị, các giai đoạn của quá trình, loại enzym ...). Tại châu Âu, một quy tắc thực hành đã được phát triển để duy trì chất lượng và tính xác thực tiêu chuẩn [534]. Thành viên của Hiệp hội các ngành công nghiệp của Juices và Nectars từ trái cây và rau quả (AIJN) song song với Hiệp hội các vi sinh thực phẩm sản xuất enzyme (AMFEP) đã thiết lập chuẩn cho các thành phần nước ép trái cây và định rõ enzym, phù hợp với tiêu chuẩn thương mại và các quy định khác nhau quốc gia.