VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM
TIỂU LUẬN MÔN: CNCB NÔNG SẢN
ĐỀ TÀI: TĂNG HIỆU SUẤT THU HỒI DỊCH
QUẢ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ENZYME
VÀ SÓNG SIÊU ÂM
GVHD:: Th.S NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
Nguyễn Thị Diệu Hậu 10308091
Hà Thị Kim Loan 10311321
Trần Yến Như
Huỳnh Phương Thế Ngọc 1
Trần Kim Thúy 10309301
Lớp : DHTP6CLT- Nhóm: 14
Sinh Viên Thực Hiện:
NỘI DUNG CHÍNH
1.Giới thiệu sơ lược về tác dụng Enzime và sóng
siêu âm.
2.Cơ chế tác dụng của sóng siêu âm và enzyme.
3. Ứng dụng trong công nghệ sản xuất thực phẩm.
4. Chất lượng dịch quả sau thu hồi.
5. Tổng kết.
1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ
SÓNG SIÊU ÂM VÀ ENZYME.
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN:
1.1SÓNG SIÊU ÂM:

1984, Sir John I. Thornycroft và Sydney W. Barnaby đã phát hiện ra sự hình thành
và vỡ của những bóng khí.

1999, De Genaro, Cavella, Romano và Masi đã sử dụng kết hợp áp suất, nhiệt độ và
sóng siêu âm để vô hoạt peroxidase, phương pháp này gọi là
manothermosonication (MTS).


Từ năm 2007 đến nay nghiên cứu về sóng siêu âm, nhiệt độ và enzyne
1.2 ENZYME
Qua 4 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: trước thế kỷ thứ XVII
- Giai đoạn 2: từ thế kỷ XVII đến nửa đầu thế kỷ XIX.
- Giai đoạn 3: từ giữa thế kỷ XIX đến 30 năm đầu của thế kỷ XX.
- Giai đoạn 4: từ những năm 30 của thế kỷ XX đến nay.
1.3 Giới thiệu về sóng siêu âm.
1.3.1 Bản chất của sóng siêu âm
Sóng siêu âm là tên gọi của những sóng có tần số cao hơn 18 kHz
Bản chất, sóng âm là sóng cơ học
1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ
SÓNG SIÊU ÂM VÀ ENZYME.
Hình 1.1: Sóng siêu âm
1.3 Giới thiệu về sóng siêu âm.
1.3.2 Phân loại sóng siêu âm
•
Phân loại theo phương dao động: dựa vào cách truyền sóng chia ra
làm hai loại: sóng dọc và sóng ngang.
- Sóng ngang là sóng mà phương dao động của các phần tử của môi
trường vuông góc với tia sóng. Tính chất này chỉ có ở vật rắn.
- Sóng dọc là sóng mà phương dao động của các phần tử môi trường
trùng với tia sóng. Truyền được trong các vật rắn cũng như trong môi
trường lỏng và khí.
•
Phân loại theo tần số: chia thành 3 vùng chính.
-Sóng âm tần số cực thấp, f < 16 Hz.
-Sóng âm tần số nghe thấy được (Audible sound): f= 16 Hz – 20 kHz.
-Sóng siêu âm (Ultrasound): f > 20kHz

1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ
SÓNG SIÊU ÂM VÀ ENZYME.
1.4 Giới thiệu về enzyme và phân loại.
1.4.1 Định nghĩa enzyme.
•
Enzyme có bản chất là protein và là chất xúc tác sinh học có tính đặc hiệu
cao.
•
Bốn vai trò chính của enzyme trong CNTP
+Enzyme khắc phục khiếm khuyết tự nhiên của nguyên liệu.
+ Enzyme nâng cao giá trị thương phẩm của nguyên liệu.
+ Enzyme là công cụ trong quá trình chuyển hóa công nghệ
+ Enzyme tăng tính chất cảm quan của sản phẩm
1.4.2 Phân loại enzyme: phân loại theo quốc tế gồm 6 loại

Oxydoreductase

Transferase

Hydrolase

Lyase

Isomerase

Ligase:
1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ
SÓNG SIÊU ÂM VÀ ENZYME.
2. CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA ENZYME VÀ SÓNG SIÊU
ÂM.

2.1 Sóng siêu âm.
2.1.1 Nguyên lý tác động của sóng siêu âm.
Là quá trình kéo và nén liên tục làm cho các liên kết hóa
học bị giảm dần và đến khi lực kéo đủ mạnh để thắng
các lực liên kết giữa các phân tử và tạo thành những bọt
khí nhỏ.
Trong suốt chu trình kéo/nén bọt khí kéo giãn nỡ
Diện tích bề mặt bọt khí Các bọt khí lớn đến một kích
cỡ nhất định làm chocác bọt khí nổ tung dữ dội.
2. CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA ENZYME VÀ SÓNG SIÊU
ÂM.
2.1 Sóng siêu âm.
2.1.1.1 Hiện tượng xâm khí thực.
Hiện tượng xâm thực khí mở đầu
cho rất nhiều phản ứng:
•
tăng cường phản ứng polymer
hoá và depolymer hóa .
•
tăng hiệu suất đồng hoá.
•
hỗ trợ trích ly các chất tan như
enzyme từtế bào động vật, thực
vật, nấm men hay vi khuẩn.
•
tách virus ra khỏi tế bào bị nhiễm
loại bỏ các phần tử nhạy cảm bao
gồm cả vi sinh vật
Hình: Sự hình thành bọt khí
trong sóng siêu âm

2. CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA ENZYME VÀ SÓNG SIÊU
ÂM.
2.1 Sóng siêu âm.
2.1.1.2 Hiện tượng vi xoáy:
Sóng siêu âm cường độ cao đi vào chất lỏng
sẽ gây nên sự kích thích mãnh liệt. Tại bề mặt tiếp
xúc giữa 2 pha lỏng/rắn hay khí/rắn, sóng siêuâm
gây nên sự hỗn loạn cực độ do tạo thành những vi
xoáy.
2. CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA ENZYME VÀ SÓNG SIÊU
ÂM.
2.1 Sóng siêu âm.
2.1.2 Các hiệu ứng vật lý và hóa học khi chiếu siêu âm lên hệ chất
lỏng .
2.1.2.1 Hiện tượng sủi bóng (cavitation)
Khi sóng truyền trong môi trường lỏng, các phần tử trong
trường siêu âm trải qua các chu trình nén-duỗi và những dao động này
sẽ lan truyền cho các phần tử kế cận. Khi năng lượng đủ lớn sẽ vượt
quá lực hấp dẫn nội tại và các lỗ hổng nhỏ trong lòng chất lỏng được
hình thành. Hiện tượng trên còn được gọi là hiện tượng sủi bóng.
2.1.2.2 Hiện tượng vỡ bóng.
•
Khi hiện tượng sủi bọt đạt đến trạng thái quá cân bằng thì chúng vỡ
đột ngột và nhanh chóng.
•
Trong quá trình vỡ, nhiệt độ và áp suất sẽ tăng lên rất cao (khoảng
4000K và 1000atm.
•
Nhiệt độ và áp suất cao tạo ra khi nổ bong bóng sẽ dẫn tới sự tạo thành
các gốc tự do như là H+ và OH-

2. CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA ENZYME VÀ SÓNG SIÊU
ÂM.
2.1 Sóng siêu âm.
2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hình
thành và vỡ bóng.
Tần số và biên độ: biên độ cao cường độ sủi bọt
mạnh.
Nhiệt độ và độ nhớt của môi trường: Độ nhớt cao
làm giảm mức độ sủi bong bóng.
2.2 Cơ chế tác động của enzyme.
Enzyme tác động theo nguyên tắc “ổ khóa, chìa khóa.”
2. CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA ENZYME VÀ SÓNG
SIÊU ÂM.
Hình 2.3 Cơ chế tác động của enzyme
2.2 Cơ chế tác động của enzyme:
•
E:enzyme
•
S:cơ chất
•
ES:phức hợp Enzyme-cơ chất.
•
P:sản phẩm.
- Giai đoạn thứ nhất: Enzyme kết hợp với cơ chất bằng liên kết yếu tạo
thành phức hợp Enzyme-cơ chất (ES) không bền, phản ứng này xảy
ra rất nhanh và cần năng lượng hoạt hoá thấp
- Giai đoạn thứ hai: xảy ra sự biến đổi cơ chất dẫn đến sự kéo căng và
phá vỡ các liên kết đồng hoá trị tham gia phản ứng
- Giai đoạn thứ ba: tạo thành sản phẩm, còn enzyme được giải phóng ra
dưới dạng tự do.

2. CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA ENZYME VÀ SÓNG
SIÊU ÂM.
2.3 Phạm vi ứng dụng
2.3.1 Phạm vi áp dụng của sóng siêu âm:
Ứng dụng chính trong công nghệ thực phẩm:
Siêu âm tần số cao và năng lượng thấp: kỹ thuật phân tích, đo tốc độ dòng
chảy, kiểm tra bao gói thực phẩm.
-Tần số thấp và siêu âm năng lượng cao (2MHz-10MHz):ứng dụng trong kết
tinh, sấy, bài khí, trích ly, lọc, đồng hoá, làm mềm thịt, quá trình oxi hoá,
quá trình tiệt trùng.
Ngoài ra còn ứng dụng trong y khoa, mỹ phẩm,…
2.3.2 Phạm vi áp dụng của enzyme.
Ứng dụng như các hoá chất để phân tích định lượng các chất với hàm lượng
rất thấp và bị lẫn với các chất khác và phân tích những chất không bền dễ
dàng bị phân huỷ ở nhiêt độ hoặc áp suất cao.
Ứng dụng trong:sản xuất sữa, bánhmì, beer, công ngiệp dệt…
Trong công nghiệp sản xuất bột giặt và các chất tẩykhác, sản xuất sợi, vải,
bột giấy và giấy…
Enzyme được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
Ứng dụng trong công nghệ
thực phẩm
•
Sản xuất nước quả chiếm tỷ trọng lớn
trong ngành công nghiệp sản xuất
nước giải khát trên thế giới và nước
táo là loại nước quả phổ biến nhất.
•
Do đó để sản xuất đạt hiệu quả nhất
thiết phải áp dụng kỹ thuật trong từng
công đoạn sản xuất.

3 ỨNG DỤNG CỦA ENZYME VÀ SÓNG
SIÊU ÂM TRONG THỰC PHẨM.
Dinh dưỡng
Một quả táo cỡ trung bình cho 6 oz hay ¾ cốc
nước táo.
Một quả táo cỡ trung bình cho ½ cốc nước sốt táo
1– ¼ quả táo cho một suất nước táo ép (khoảng 8 oz
hay 240 ml) = 120 calo.
Trung bình trên thế giới mỗi người ăn 50,8 pao sản
phẩm táo một năm (khoảng 23 kg), trong đó: 37% là
trái táo tươi, 63% là các sản phẩm chế biến từ táo
(nước táo, sốt táo…)
51% sản phẩm chế biến từ táo là nước quả và
rượu táo. Các sản phẩm khác bao gồm táo khô, táo
đông lạnh, táo tươi thái lát, sốt táo đóng hộp và dấm.
Ứng dụng của enzyme trong quá trình
thu hồi dịch quả của enzyme
•
Ứng dụng đầu tiên của enzyme trong công nghiệp sản xuất
nước ép trái cây là sử dụng pectinase trong việc lọc nước trái
cây.
•
. Kết hợp với thiết bị kĩ thuật và quy trình công nghệ mới,
enzyme công nghiệp cho phép người sản xuất tăng thêm hiệu
quả để sản xuất thực phẩm, thức ăn gia súc, và tái chế (xử lý)
một khối lượng lớn chất thải.
Cơ chế tác dụng trong dịch quả khi thu
hồi dịch
•
protopectin không tan được chuyển hóa dần

dần thành pectin tan bởi enzyme pectinase nội
sinh trong quả táo, tinh bột được chuyển hóa
chậm thành gluco bởi amylase trong suốt quá
trình chuyển hóa.
•
Táo sẽ khó mềm nếu không được ngâm với
pectinase .
Pectin là nguyên nhân chính làm cho nước ép táo bị
đục.Quá trình lọc có được sau khi depectinazation bằng
enzyme.
Giai đoạn thứ nhất là làm mất ổn định của những
vẩn đục của nước táo bởi PL .
Giai đoạn thứ hai là sự tạo kết tủa của vẩn đục.
Giai đoạn thứ 3 là quá trình lọc với những tấm lọc
mịn.
3 ỨNG DỤNG CỦA ENZYME VÀ SÓNG
SIÊU ÂM TRONG THỰC PHẨM.
3.2 Tác động của sóng siêu âm đến hoạt tính enzyme
trong công nghê thực phẩm.
•
Ở năng lượng tương đối thấp sóng siêu âm có tác
dụng làm tăng hoạt tính của enzyme.
•
Ở năng lượng cao sóng siêu âm làm vô hoạt
enzyme.
•
sóng siêu âm cũng có thể vô hại hoạt enzyme.
Tóm lại, đối với một enzyme cụ thể, sóng siêu âm
có khả năng làm tăng hoạt tính nhưng cũng có khả
năng vô hoạt và cũng có thể không gây ảnh hưởng

gì đến hoạt tính của enzyme.
3.2.1 Siêu âm sử dụng trong quá trình khai thác và bảo quản.
Phá vỡ tế bào.
Siêu âm có thể làm giảm tính chọn lọc của màng tế bào. Các
hoạt động cơ học của siêu âm hỗ trợ sự khuếch tán của các
dung môi vào mô. Khi siêu âm phá vỡ các tế bào cơ học do sự
tạo thành các lỗ trống, nó tạo điều kiện chuyển giao từ tế bào
vào dung môi.
Trích ly Protein và Enzyme.
Hiệu quả của siêu âm cường độ cao: chiết xuất của các hợp chất
hữu cơ chứa trong cơ thể thực vật và siêu âm có lợi trong khai
thác tiềm năng và thành phần.
Chất béo và protein.
Sóng siêu âm thường được sử dụng để cải thiện việc khai thác
các chất béo và protein từ hạt giống cây trồng, như đậu tương
hoặc hạt dầu khác.
3 ỨNG DỤNG CỦA ENZYME VÀ SÓNG SIÊU ÂM
TRONG THỰC PHẨM.
3.2.1 Siêu âm sử dụng trong quá trình khai thác và bảo quản.
Giải phóng hợp chất Phenolic và Anthocyanins.
•
Siêu âm có thể dẫn tới sự gia tăng trong các hợp chất phenolic, ancaloit và sản
lượng nước trái cây.
•
Việc phá vỡ các thành tế bào bằng cách sử dụng enzym đã được cải thiện khi kết
hợp với siêu âm.
Vô hoạt vi sinh vật và Enzyme.
Nhiệt tạo ra bởi hiện tượng xâm thực, có thể vô hoạt của các enzym. Làm giảm sự ảnh
hưởng hương vị và sắc tố màu đáng kể so với các phương pháp khác.
Hiệp lực của siêu âm với nhiệt độ và áp suất.

•
Sóng siêu âm hiệu quả hơn khi kết hợp với các phương pháp khác
- Nhiệt và siêu âm.
- Áp suất và siêu âm.
- Áp suất, nhiệt và siêu âm.
Oxy hóa.
Sóng siêu âm (20kHz) có ảnh hưởng vào quá trình oxy hóa cholesterol đến
cholestenone.
3 ỨNG DỤNG CỦA ENZYME VÀ
SÓNG SIÊU ÂM TRONG THỰC PHẨM.
4 CHẤT LƯỢNG DỊCH QUẢ SAU THU HỒI.
•
Ưu điểm:
•
Tăng hiệu suất thu hồi nước quả.
•
Quá trình trích ly nhanh hơn.
•
Tăng lượng đường và acid trích ly.
•
Cải thiện màu sắc.
•
Quá trình làm trong và lọc dễ dàng hơn.
•
Tăng hiệu quả sản xuất .
•
Giảm độ nhớt.
•
Làm tăng và ổn định màu sắc.
•

Nhược điểm
•
Thời gian xử lý kéo dài (1-2 giờ) ở nhiệt độ tương đối cao (xấp
xỉ 50
o
C)
•
Làm tăng chi phí nhiên liệu và ảnh hưởng xấu đến các chất
dinh dưỡng mẫn cảm với nhiệt độ có trong sản phẩm.