TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG




HUỲNH NHẬT THANH



TÍNH CHẤT CỦA ENZYME
POLYPHENOL OXIDASE TRONG NGÓ SEN






Luận văn tốt nghiệp
Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM








Cần Thơ, 2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG




Luận văn tốt nghiệp
Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



Tên đề tài:
TÍNH CHẤT CỦA ENZYME
POLYPHENOL OXIDASE TRONG NGÓ SEN





Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện
Ts. Trần Thanh Trúc Huỳnh Nhật Thanh
MSSV: 2101957
Lớp: Công nghệ Thực phẩm K36




Cần Thơ, 2013
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -i-
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của sinh viên Huỳnh Nhật Thanh với
sự hướng dẫn của Ts. Trần Thanh Trúc. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận
văn là trung thực và do chính tác giả thực hiện. Luận văn đính kèm theo đây, với đề
tài “Tính chất của enzyme pholyphenol oxidase trong ngó sen” đã được hội
đồng chấm luận văn thông qua.
Cần Thơ, ngày tháng năm 2013
Người hướng dẫn Người viết


Trần Thanh Trúc Huỳnh Nhật Thanh






Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -ii-
LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến giáo viên hướng
dẫn – Ts. Trần Thanh Trúc. Xin cảm ơn cô đã tận tình hướng dẫn, giúp tôi có hướng
đi đúng đắn trong quá trình thực hiện luận văn. Xin chân thành cảm ơn cô- người đã
thắp sáng ước mơ và hoài bão trong tôi và đã tạo mọi điều kiện, quan tâm giúp đỡ
những lúc khó khăn để tôi có thể thuận lợi hoàn thành nghiên cứu của mình.
Xin chân thành cảm ơn thầy PGs.Ts. Nguyễn Văn Mười những người đã khơi dậy ở
tôi niềm tin, sự nỗ lực, cố gắng không ngừng và định hướng cho tôi trong công việc.

Mặc dù bận rộn với công việc giảng dạy nhưng thầy vẫn thường xuyên theo dõi,
hướng dẫn, giúp đỡ rất tận tình và trao đổi những vấn đề mới phát sinh.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô Bộ môn Công nghệ thực
phẩm, Khoa Nông nghiệp & Sinh học ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ đã
truyền đạt những kiến thức hết sức quý báu và tạo điều kiện cơ sở vật chất để tôi có
thể hoàn thành nội dung nghiên cứu của mình.
Tôi xin chân thành cảm ơn các anh, chị học viên Cao học chuyên ngành Công nghệ
thực phẩm khóa 18, 19, các anh, chị cộng sự với cô Trần Thanh Trúc và sinh viên
Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Cần Thơ đã cùng tôi chia sẻ, trao
đổi kiến thức và giúp đỡ tôi trong suốt những năm tháng học tập, hoạt động dưới
mái trường Đại học Cần Thơ.
Con xin gửi đến ba mẹ tất cả sự yêu thương và những gì tốt đẹp nhất, cảm ơn ba mẹ
đã luôn ở bên động viên con và giúp con vượt qua nhiều khó khăn trong cuộc sống.
Sự khích lệ, động viên mỗi khi con gặp khó khăn mà gia đình đã dành cho con
chính là động lực để con vươn lên và mạnh mẽ hơn.
Cuối cùng, xin kính chúc quý thầy cô cùng các anh, chị được nhiều sức khỏe, luôn
gặt hái được nhiều thành công trong sự nghiệp và cuộc sống.
Chân thành cảm ơn!
Cần Thơ, ngày tháng năm 2013
Sinh viên thực hiện



Huỳnh Nhật Thanh
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -iii-
TÓM TẮT

Đề tài đưc tin hành nhm mục đch khảo sát ảnh hưởng của các yu tố tác động đn
hoạt tính enzyme polyphenol oxidase (PPO) đưc trích ly từ ngó sen. Kt quả th nghiệm

đưc đánh giá dựa trên sự thay đổi hoạt tnh của enzyme PPO, sự thay đổi độ hấp thu của
phản ứng hóa nâu do enzyme gây ra ở bước sóng 540 nm. Qua đó, đánh giá và so sánh
hiệu quả của các yu tố pH, nhiệt độ, nồng độ cơ chất, các chất ức ch, hoạt hóa, độ bền
nhiệt độ trong việc ức ch hoạt động của enzyme PPO đưc trch ly từ ngó sen.
Kt quả của nghiên cứu cho thấy, enzyme PPO hoạt động tốt ở giá trị pH và nhiệt độ tối
thch tương ứng là 6,0 ở 30
o
C. Hoạt tnh enzyme PPO có xu hướng giảm khi tăng nhiệt độ
xử lý và bị vô hoạt ở nhiệt độ 100
o
C, trong thời gian là 10 phút. Các thông số động học
cũng đưc xác định với K
m
= 0,246 mM, V
max
= 0,812.10
-3
OD/giây = 0,812 đơn vị (U), sử
dụng catechol làm cơ chất. Hoạt tnh dịch trch PPO thô trong ngó sen ban đầu là 3274
(U/ g
ngó sen khô
). Việc áp dụng các loại phụ gia riêng l như acid citric, acid ascorbic, và
NaCl cho hiệu quả ức ch hoạt động của enzyme PPO trong ngó sen đáng k. Ngưc lại,
các ion khảo sát Fe
3+
, Mg
2+
, Mn
2+
và Cu

2+
th hiện khả năng hoạt hóa enzyme.
Từ khóa: độ bền nhiệt, hoạt hóa, ngó sen, nhiệt độ, hoạt tính, pH, polyphenol oxidase,
ức chế
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -iv-
MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
TÓM TẮT iii
MỤC LỤC iv
DANH SÁCH HÌNH vii
DANH SÁCH BẢNG viii
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT ix
Chương 1 MỞ ĐẦU 1
1.1 TỔNG QUAN 1
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1
Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3
2.1 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU 3
2.1.1 Tổng quan về cây sen 3
2.1.1.1 Nguồn gốc, phân loại 3
2.1.1.2 Đặc đim sinh thái 4
2.1.1.3 Đặc đim hình thái 4
2.1.2 Tổng quan về ngó sen 5
2.1.3 Thành phần hóa học của ngó sen 6
2.2 SỰ HÓA NÂU DO ENZYME 6
2.2.1 Giới thiệu về enzyme polyphenol oxidase (PPO) 6
2.2.2 Các cơ chất của polyphenol oxidase 7
2.2.3 Cơ chế phản ứng 8

2.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính phenolase 10
2.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT ĐỘNG CỦA ENZYME
POLYPHENOL OXIDASE TRONG NGÓ SEN 11
2.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme 11
2.3.2 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất [S] 11
2.3.3 Ảnh hưởng của chất ức chế 11
2.3.4 Ảnh hưởng của chất hoạt hóa 12
2.3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ 12
2.3.6 Ảnh hưởng của pH 13
2.4 PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ SỰ HÓA NÂU 14
2.4.1 Phương pháp vật lý 14
2.4.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ 14
2.4.1.2 Hạn ch oxy trong điều kiện bảo quản 15
2.4.1.3 Chiu xạ 15
2.4.2 Phương pháp hóa học 15
2.4.2.1 Ức ch hóa học enzyme 15
2.4.2.2 Tác nhân khử 15
2.4.2.3 Tác nhân kìm kẹp 16
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -v-
2.4.2.4 Tác nhân pH 16
2.4.2.5 Tác nhân phức hp 17
2.4.3 Phương pháp enzyme 17
2.4.4 Phương pháp gen 17
2.5 CÁC HÓA CHẤT ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU 18
2.5.1 Acid citric (C
6
H
8
O

7
) 18
2.5.2 Acid ascorbic (C
6
H
8
O
6
) 19
2.5.3 Natri chloride (NaCl) 20
2.5.4 Calcium chloride(CaCl
2
) 20
2.6 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC CÓ LIÊN QUAN 21
Chương 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23
3.1 PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM 23
3.1.1 Địa điểm, thời gian thí nghiệm 23
3.1.2 Dụng cụ thí nghiệm 23
3.1.3 Hóa chất sử dụng 23
3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24
3.2.1 Phương pháp chuẩn bị mẫu 24
3.2.2 Phương pháp chuẩn bị dịch trích enzyme thô PPO từ ngó sen 24
3.2.3 Phương pháp xác định hoạt độ của enzyme PPO 24
3.2.4 Xác định hoạt tính của enzyme PPO 25
3.2.5 Xác định các thông số động học V
M
, K
M
của PPO ngó sen 25
3.2.6 Phương pháp thu thập và xử lý kết quả 26

3.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 27
3.3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 27
3.3.2 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất (catechol) đến hoạt tính PPO
trong ngó sen 28
3.3.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của giá trị pH đến hoạt tính của enzyme
polyphenol oxidase trong ngó sen 28
3.3.4 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính của enzyme
polyphenol oxidase trong ngó sen. 29
3.3.5 Thí nghiệm 4: Xác định độ bền nhiệt của enzyme PPO thu nhận từ ngó sen
30
3.3.6 Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của các chất ức chế và hoạt hóa đến hoạt
tính của enzyme polyphenol oxidase trong ngó sen 30
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32
4.1 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC VÀ HOẠT TÍNH ENZYME BAN
ĐẦU CỦA NGUYÊN LIỆU NGÓ SEN 32
4.2 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA pH ĐẾN HOẠT TÍNH CỦA ENZYME
POLYPHENOL OXIDASE TRONG NGÓ SEN 34
4.3 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN HOẠT TÍNH CỦA ENZYME
POLYPHENOL OXIDASE TRONG NGÓ SEN 35
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -vi-
4.4 XÁC ĐỊNH ĐỘ BỀN NHIỆT CỦA ENZYME PPO THU NHẬN TỪ NGÓ SEN
36
4.5 TÁC ĐỘNG CỦA CÁC CHẤT HOẠT HÓA VÀ ỨC CHẾ ĐẾN HOẠT TÍNH
CỦA ENZYME PPO TRONG NGÓ SEN 38
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41
5.1 KẾT LUẬN 41
5.2 ĐỀ NGHỊ 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO 42
PHỤ LỤC A. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH x

PHỤ LỤC B. KẾT QUẢ THỐNG KÊ xiii



Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -vii-
DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1: Nguyên liệu ngó sen 6
Hình 2.2: Sự phụ thuộc của vận tốc phản ứng vào nồng độ enzyme 11
Hình 2.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến vận tốc phản ứng enzyme 13
Hình 2.4: Ảnh hưởng pH đến vận tốc phản ứng enzyme 13
Hình 2.5: Công thức cấu tạo acid citric 18
Hình 2.6: Công thức cấu tạo L-ascorbic acid 19
Hình 2.7. Sự tạo thành calcium-pectate ở trên tế bào thực vật 21
Hình 3.1: Sự phụ thuộc của vận tốc phản ứng vào nồng độ cơ chất theo Lineweaver –
Burk 26
Hình 3.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 27
Hình 4.1: Mô hình xác định các thông số động học Vmax, Km của PPO trong ngó sen 33
Hình 4.2: Ảnh hưởng của pH đến hoạt tính tương đối PPO của ngó sen 34
Hình 4.3: Sự thay đổi hoạt tính tương đối PPO của ngó sen theo nhiệt độ 35
Hình 4.4: Sự thay đổi hoạt tính tương đối của PPO ở các nhiệt độ khác nhau 37
Hình 1PL. Thiết bị sấy ẩm x
Hình 2PL: Sơ đồ chuẩn bị dịch trích enzyme thô PPO xii
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -viii-
DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1: Một số giống sen trên thế giới 4
Bảng 2.2: Các cơ chế phản ứng hóa nâu 9

Bảng 4.1: Sự thay đổi mật độ quang trong quá trình xác định hoạt tính của polyphenol
oxidase trong ngó sen 32
Bảng 4.2: Ảnh hưởng của các muối kim loại đến hiệu quả hoạt hóa PPO của ngó sen 38
Bảng 4.3: Ảnh hưởng của chất ức chế đến khả năng hoạt động của enzyme PPO 39
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - ix-
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

AOAC Association of Official Analytical Chemists
ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long
GRAS Generally recognized as safe
ISO International Organization for Standardization
NMKL Nordic Committee on Food Analysis
PPO Polyphenol oxidase
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam




Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 1-
CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

1.1 TỔNG QUAN
Các phản ứng hóa nâu thường làm giảm tính chất cảm quan của sản phẩm, thay đổi
trong màu sắc, hương vị, cũng như cấu trúc của một loại rau quả (Martinez và
Whitaker, 1995). Điều này dẫn đến việc suy giảm chất lượng nhanh chóng và giá
thành thấp ngay thời điểm thu hoạch nên đầu ra cho một số loại còn phụ thuộc rất

nhiều vào thương lái. Sen là loại cây được trồng khá phổ biến ở đồng bằng sông
Cửu Long, có vòng sinh trưởng ngắn, thu hoạch đồng loạt. Nhưng bên cạnh đó, một
trong những vấn đề thường xảy ra trong chế biến ngó sen là sự hóa nâu và các biến
đổi vật lý diễn ra trong suốt quá trình sau thu hoạch và tồn trữ sau đó. Đa phần, ngó
sen được bán tươi cho hệ thống nhà hàng, quán ăn. Nhìn chung, các nghiên cứu trên
thế giới và trong nước về tiền xử lý, bảo quản và chế biến các sản phẩm từ ngó sen
vẫn còn rất hạn chế. Ngó sen sau thu hoạch nếu không có biện pháp tiền xử lý hiệu
quả sẽ nhanh chóng biến đổi màu và mất giá trị dinh dưỡng. Trên thực tế, quá trình
xử lý ngó sen vẫn chưa được quan tâm sâu sắc. Mặt khác, việc xử lý với các loại
hóa chấtn không rõ nguồn gốc, thành phần, xuất xứ và liều lượng sử dụng vẫn còn
rất phổ biến trên thị trường, không đảm bảo điều kiện an toàn vệ sinh thực phẩm.
Do đó, những biện pháp xử lý thích hợp nhằm ngăn chặn phản ứng hóa nâu do
enzyme là một phần không thể thiếu trong các quá trình sản xuất.
Enzyme polyphenol oxidase (PPO) được xếp trong nhóm oxydoreductase, phân bố
rộng rãi trong tự nhiên, hiện diện trong tế bào vi sinh vật, thực vật và cả động vật.
(Queiroz et al., 2008; Simsek và Yemenicioglu, 2007). Quá trình xử lý nguyên liệu
sau thu hoạch là một bước cần thiết cho các quá trình chế biến tiếp theo. Vì vậy,
việc xác định tính chất của enzyme PPO từ ngó sen và đề ra những biện pháp xử lý
thích hợp nhằm ngăn chặn phản ứng hóa nâu do enzyme là một phần không thể
thiếu trong các quá trình sản xuất. Trên cơ sở đó, nghiên cứu khảo sát các tính chất
của enzyme polyphenol oxidase trong ngó sen đã được thực hiện để xác định sự tác
động của các điều kiện tồn trữ, bảo quản và chế biến đến hoạt tính của enzyme
polyphenol oxidase.
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Mục tiêu chính của đề tài là xác định tính chất của enzyme PPO trong ngó sen trong
các điều kiện xử lý khác nhau. Trên cơ sở đó, xác định các thông số động học để
điều khiển quá trình xử lý nguyên liệu ngó sen tươi sau thu hoạch đồng thời đảm
bảo an toàn thực phẩm và giữ được phẩm chất ngó sen.
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ


Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 2-
Từ mục tiêu nghiên cứu trên, đề tài tiến hành nghiên cứu với các nội dụng sau:
- Xác định các thông số động học V
max
, K
m
và hoạt tính của enzyme ban đầu
trong nguyên liêu.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ, giá trị pH đến hoạt tính enzyme PPO, từ
đó xác định các thông số tối ưu cho sự hoạt động của enzyme.
- Xác định khả năng bền nhiệt của enzyme trong điều kiện xử lý nhiệt.
- Khảo sát ảnh hưởng của chất hoạt hóa và chất ức chế đến hoạt động của PPO
từ ngó sen.

Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 3-
CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU
2.1.1 Tổng quan về cây sen
2.1.1.1 Nguồn gốc, phân loại
Cây sen (Nelumbo nucifera Gaertn, có tên khác là Nelumbium nelumbo (L.) Druce
và Nelumbium speciosum (wild)) thuộc họ Nelumbonaceae, là loài thực vật thủy
sinh đa niên có nguồn gốc từ châu Á, Ba tư, Ấn Độ (Wang et al., 2009). Hiện nay,
cây sen đã lan rộng đến Trung Quốc và khu vực Đông Bắc của Úc (Nguyen, 2001).
Nelumbo nucifera Gaertn là loài sen được trồng nhiều ở nước ta.
Hệ thống phân loại của cây sen:
Giới: Plantae
Bộ: Proteales

Họ: Nelumbonaceae
Chi: Nelumbo
Loài: N. nucifera
(Đỗ Huy Bích, 2000)
Sự phân loại các loại sen ban đầu cũng chỉ ở mức độ gọi tên dựa vào đặc điểm hoa,
mục đích sử dụng hay địa danh được thể hiện trong Bảng 2.1. Viện nghiên cứu thực
vật Wuhan ở Trung Quốc đã tập hợp được 125 giống sen và phân thành các nhóm
theo mục đích sử dụng. Theo phương pháp phân loại này, sen được phân thành các
nhóm sau:
+ Nhóm sen cho củ: cho năng suất củ cao, chất lượng tốt nhưng không có hoặc
có hoa rất ít.
+ Nhóm sen cho hoa: cho hoa to, nhiều, màu sắc đẹp nhưng không có củ. Cánh
hoa nhiều, còn được gọi là hoa 1.000 cánh. Màu sắc của hoa thay đổi từ màu trắng,
vàng, tím đỏ hoặc có 2 màu trên cùng một cánh hoa, thường màu trắng ở phần dưới
và tím hoặc hồng ở trên. Nhóm sen cho hoa cũng có gương nhưng hột nhỏ, năng
suất kém.
+ Nhóm sen cho hột: cho nhiều hột với tỉ lệ hột chắc cao. Hột lớn có hương vị
thơm ngon. Cánh hoa ít, màu đỏ, rễ thường mảnh và không có củ (Nguyen, 2001).
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 4-
Bảng 2.1: Một số giống sen trên thế giới
Giống
Nguồn gốc
Nhân
giống
Loại
hình
sen
Đặc điểm

Qianling white
Wuhan, China
Hột
Hoa
Hoa trắng, thân củ nhỏ
Red lotus
Wuhan, China
Hột
Hột
Hoa đỏ, không có thân củ
Quang Dong
Quang Dong, China
Củ
Củ
Hoa trắng, thân củ lớn
Toku
Tokushima, Japan
Hột
Chưa
rõ
Chưa rõ
Bitchu
Tokushima, Japan
Củ
Củ
Thân củ lớn
Việt Nam white
Việt Nam
Hột
Hoa

Hoa trắng, thân củ nhỏ
Tiền Giang
Tiền giang, Việt Nam
Hột


Việt Nam Red
Việt Nam
Hột
Hoa
Hoa đỏ, cho hột
(Nguyen, 2001)
2.1.1.2 Đặc đim sinh thái
Sen được tìm thấy ở các ao, đầm, ruộng nước ngọt hoặc nước lợ. Theo Nguyễn
Quốc Vong (2001), cây sen cũng có một số nhu cầu nhất định về môi trường sống
như: đất, nước, thời tiết. Đất có tác dụng giúp rễ cây bám vào và phát triển, cung
cấp chất dinh dưỡng cho cây, ổn định pH. Đất không thích hợp cho cây sen là đất
sét nặng và đất chứa quá nhiều chất hữu cơ. Nhiệt độ bình quân cho sen phát triển
tốt là 25
o
C. Sen không tăng trưởng ở vùng bị sương giá do rất nhạy cảm với nhiệt
độ lạnh. Tuy nhiên, củ sen có đặc tính miên trạng qua đông nhằm giúp sen tồn tại.
Vì vậy, việc phân hóa củ được kích thích khi cường độ chiếu sáng giảm và nhiệt độ
thấp (Phạm Hoàng Hộ, 1999).
Chất lượng môi trường nước rất quan trọng để sen tăng trưởng. Sen có thể thích
nghi tốt với biến động của pH đất. Tuy nhiên, pH thích hợp nhất là khoảng từ 6÷6,5.
Độ sâu của mực nước thích hợp nhất là 20 cm, khi mới trồng là 5 cm. Thay đổi độ
sâu sẽ ảnh hưởng đến nhiệt độ nước. Độ sâu càng tăng tính giữ nhiệt càng kéo dài
nhưng nước quá sâu sẽ ảnh hưởng đến phát triển bộ rễ vì việc vận chuyển không khí
từ lá qua hệ thống vận chuyển khí gặp trở ngại (Đỗ Tất Lợi, 2004).

2.1.1.3 Đặc đim hình thái
Sen là loài nê thực vật đa niên hai lá mầm (Hoàng Thị Sản, 1999; Phạm Hoàng Hộ,
1999), bộ nhiễm sắc thể 2n=16 (Nguyen, 2001). Cây sen có rễ, củ (căn hành), lá,
hoa và quả.
Rễ: sen có rễ chùm, có khoảng 20 ÷ 50 rễ trên một đốt củ. Rễ thường có màu trắng
kem khi còn non và có màu nâu khi già (Nguyen, 2001).
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 5-
Củ: củ sen thường có từ 3 ÷ 4 lóng, hình thành từ một đoạn rễ, kích thước của lóng
tùy thuộc vào giống sen; thường có màu trắng kem nhưng đôi khi có màu nâu. Cấu
tạo củ xốp nên không khí có thể thông suốt chiều dài củ (Nguyen, 2001).
Lá: lá sen có hình khiên, kích thước lớn, có đường kính khoảng 20 ÷ 100 cm. Màu
sắc lá không hoàn toàn giống nhau giữa các giống sen, lá có màu xanh, xanh xám,
xanh đỏ với một lớp sáp dày trên bề mặt. Tuy nhiên, mặt dưới có màu xanh sáng
không có sáp và có mép láng. Gân lá xuất phát từ tâm nơi đính vào cuống và tỏa
đều ra mép lá. Cuống lá hay còn gọi là cọng sen thường xốp, đường kính và chiều
cao thay đổi theo tuổi cây và điều kiện môi trường. Cuốn lá nhỏ, mềm và xốp khi
còn non và cứng khi già; có nhiều gai nhỏ (Omata et al., 1992).
Hoa: hoa lưỡng tính, mọc đơn độc, khá lớn, nằm trên một cuống dài. Hoa có 4 ÷ 6
cánh đài màu xanh hoặc màu đỏ tía (Nguyen, 2001), đài dạng cánh nên rất khó phân
biệt rõ đài và tràng hoa (Hoàng Thị Sản, 1999). Đài hoa và tràng hoa xếp hình xoắn
ốc. Tràng hoa thường 12 ÷ 20 cánh hay nhiều hơn tùy vào giống sen. Cánh hoa hình
elip và có một màu như: trắng, hồng, đỏ tía hoặc có hai màu trên một cánh hoa như
trắng với chóp hồng hoặc hồng chóp tía (Nguyen, 2001; Hick, 2000).
2.1.2 Tổng quan về ngó sen
Ngó sen được phát triển ra từ củ của cây sen. Ngó sen màu trắng, tiết diện gần tròn,
có khía dọc màu nâu, ngọn có mang chồi hình chóp nhọn. Ngó sen là một thức ăn
đồng thời là vị thuốc có tính thông dụng. Ngó sen được sử dụng rộng rãi và được
dùng trong các món ăn phổ biến của các nước trên thế giới. Ngó sen được tiêu thụ

như rau tươi, ngoài ra được chế biến thành các món gỏi, ngó sen muối chua. (Hoàng
Thị Sản, 1999)
Trong thành phần ngó sen có chứa glucose, calcium, photpho, sắt, tyrosine, arginine
và đặc biệt là vitamin C. Ngó sen được xem là thuốc cầm máu, chữa đại tiểu tiện ra
máu, chảy máu cam, tử cung xuất huyết. Bột ngó sen có màu vàng nâu, hạt tinh bột
tròn hoặc gần tròn, đường kính 5 ÷ 10 µm. Thông thường, ngó sen để ăn sống hoặc
luộc ăn, ngó sen có tác dụng bổ trung khai vị thích hợp cho những người cơ thể suy
nhược như vừa ốm khỏi
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 6-

Hình 2.1: Nguyên liệu ngó sen
(
2.1.3 Thành phần hóa học của ngó sen
Thành phần hóa học của ngó sen thay đổi phụ thuộc chủ yếu vào giống. Thành phần
hóa học ngó sen bao gồm tinh bột, asparagine, arginine, trigonelline, tyrosine,
glucose; các vitamin như C, A, B, PP và một ít tanin. Theo y học cổ truyền, ngó sen
có vị ngọt chát, tính bình, vào kinh can tâm vị. Ngoài ra, ngó sen có tác dụng thu
liễm cầm máu, tráng dương, an thần ().
2.2 SỰ HÓA NÂU DO ENZYME
2.2.1 Giới thiệu về enzyme polyphenol oxidase (PPO)
Quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ trong cơ thể sinh vật do hệ enzyme oxy hóa
khử xúc tác. Các enzyme này thuộc nhóm chính trong hệ thống phân loại enzyme
và có tên gọi chung là oxidoreductase (Queiroz et al., 2008). Trong điều kiện sinh
học oxy phân tử có khả năng oxy hóa cơ chất khi được hoạt hóa bởi các enzyme đặc
hiệu – các chất hoạt hóa oxy (oxidase) hay các chất hoạt hóa hydro (dehydrogenase)
(Đỗ Quý Hai và Trần Thanh Phong, 2005). Nhóm enzyme oxy hóa khử rất phổ biến
trong tế bào của mọi sinh vật vì phản ứng oxy hóa khử là một trong những quá trình
cơ bản nhất của sự sống (Lê Ngọc Tú và cộng sự, 2005). Phản ứng xảy ra mạnh ở

môi trường acid yếu gần trung tính.
Polyphenol oxidase (hay còn gọi là phenolase) được phát hiện đầu tiên ở nấm bởi
Schoenbein năm 1856, là một metalloprotein có chứa nguyên tử đồng và thuộc vào
nhóm enzyme oxy hóa khử, xúc tác phản ứng oxy hóa hợp chất phenolic với sự hiện
diện của oxy tạo sản phẩm quinone, hình thành màu nâu trong trái cây và rau củ bị
tổn thương nên polyphenol oxidase được gọi là enzyme hóa nâu (Fabienne
Crumière, 2000).
Phenolase xúc tác 2 kiểu phản ứng: phenol hydraxylase (cresolase) và polyphenol
oxidase (catecholase) (Kertesz và Zito, 1962). Tùy theo từng loại cơ chất nguồn
enzyme mà phenolase có thể có hoạt tính khác nhau.
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 7-
- Hoạt tính cresolase có ở monophenol monoxygenase có khả năng hydroxyl hóa
monophenol thành o-diphenol sau đó oxy hóa thành o-quinon. Từ lâu người ta đã
biết đến hoạt tính này ở các loài nấm (Galeazzi et al., 1981) và mới phát hiện gần
đây ở khoai tây, đào, nho, mơ, táo, bơ, xà lách… (Bohdziewicz et al., 1994), hoạt
tính này thường bị mất đi trong quá trình tinh chế enzyme.
- Hoạt tính catecholase xúc tác cho sự oxy hóa o-diphenol thành o-quinon.
Theo Benjamin (1973), hoạt tính catecholase giữ vai trò chủ đạo trong quá trình hóa
nâu do enzyme của rau quả, nơi chứa rất nhiều hợp chất thiên nhiên ở dạng o-
diphenol. Enzyme này cũng có trong một số mô động vật nhưng không quan trọng
như trong hệ thống thực phẩm.
Ở mô thực vật tươi, chưa bị dập, enzyme phenolase không hoạt động vì chúng nằm
trong các bào quan đặc biệt. Nhưng khi mô bị dập, phenolase được giải phóng ra có
điều kiện tiếp xúc với cơ chất và oxy không khí nên phản ứng hóa nâu xảy ra.
(Nguyễn Đức Lượng, 2004)
2.2.2 Các cơ chất của polyphenol oxidase
Cơ chất của enzyme PPO là các hợp chất phenol, đây là những chất trong phân tử
có chứa vòng benzen liên kiết với một hoặc nhiều hơn hai nhóm hydroxyl. Cơ chất

quan trọng của enzyme này là o-diphenol và m-phenol, các hợp chất dạng p-
diphenol cũng có thể tham gia phản ứng hóa nâu (Hoàng Kim Anh, 2005).
- o-diphenol được xem là cơ chất dễ bị tấn công nhất và có cấu trúc hóa học
thích hợp nhất cho hoạt động của enzyme PPO.
- m-diphenol như tyrosine và p-cresol là cơ chất tác dụng chậm, chúng được
hydroxyl hóa trước sự oxy hóa đến o-quinones tương ứng.
- p-diphenols bị hydroxyl hóa bởi cresolase rồi oxy hóa thành quinone tương
ứng.




(Hoàng Kim Anh, 2005)
Catechol

Cafeic acid

Catechin



Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 8-

(Hoàng Kim Anh, 2005)
Flavonoid và tannin (catechins và leucoanthocyanins) tác động như cơ chất của
phenolase. Các dẫn xuất có các nhóm thế methyl không phải là cơ chất của
phenolase.
Trái với o-diphenol, m-diphenol không là cơ chất thích hợp của PPO, và nó có một

hiệu ứng ức chế đối với cơ chất. Sự ức chế đó theo kiểu cạnh tranh do có sự gần
giống nhau về mặt hóa học giữa các chất ức chế (Hoàng Kim Anh, 2005).
2.2.3 Cơ chế phản ứng
Tùy theo từng loại cơ chất và nguồn enzyme mà phenolase có hoạt tính khác nhau.
Phenolase thực hiện xúc tác hai kiểu phản ứng: phenol hydroxylase (cresolase) và
polyphenol oxidase (catecholase) (Chikezie, 2006). Enzyme phenolase trong chuối,
trà và thuốc lá chỉ có hoạt tính catecholase trong khi phenolase ở táo, khoai tây và
củ cải đường có cả hoạt tính cresolase (Baruah và Swain, 1953).
Ở mô thực vật tươi khi chưa bị dập, phenolase không hoạt động vì chúng nằm ở các
bào quan đặc biệt. Khi mô bị dập, phenolase được giải phóng có điều kiện tiếp xúc
với cơ chất với sự hiện diện của oxy và phản ứng hóa nâu mới có thể xảy ra
(Karoviová và Kohajdová, 2005).
Cơ chất là monophenol
Phản ứng xảy ra gồm hai bước:
[O]
Monophenol o-Diphenol (1)
Hydroxyl hóa, hoạt tính cresolase
[O]
o-diphenol o-quinones (2)
Oxy hóa, hoạt tính catecholase
(Baruah và Swain, 1953)
Đầu tiên monophenol bị hydroxyl hóa tạo thành dạng o-diphenol tương ứng, khi đó
enzyme thể hiện hoạt tính cresolase.
- o-diphenol bị oxy hóa tạo thành o-quinones nhờ tác dụng của hoạt tính
catecholase.
Ferulic
acid


Guaicol


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 9-
Cơ chất là diphenol
Catechol là một o-diphenol, dễ dàng bị tấn công bởi enzyme phenolase bằng hoạt
tính catecholase. Sự tạo thành quinones tùy thuộc vào enzyme và oxy. Khi phản ứng
này đã xảy ra, các phản ứng tiếp theo sẽ không cần sự hiện diện của enzyme, các
phản ứng tạo thành chất màu bắt đầu từ quinones:
- Đầu tiên là hydroxyl hóa o-quinones tạo thành trihydroxybenzene
- Sản phẩm trihydroxybenzene tiếp tục phản ứng với o-quinones để thành lập
hydroxyquinone
- Hydroxyquinone xảy ra sự đa phân hóa, ngưng tụ oxy hóa tạo thành hợp chất
polymer có màu.
- Sản phẩm cuối cùng của sự oxy hóa do phenolase thường có màu nâu, màu
đen hoặc các màu trung gian như: hồng, đỏ nâu, xanh đen, gọi chung là
melanin hay flobafen (Lê Ngọc Tú, 2002).
Phản ứng hóa nâu trong thực phẩm xảy ra rộng rãi do trong quá trình chế biến hay
do tổn thương cơ học. Phản ứng hóa nâu làm biến đổi tính chất màu và giá trị dinh
dưỡng của thực phẩm. Trong các sản phẩm sấy khô như rau, củ, quả lạnh đông, sự
hóa nâu thường không mong muốn do nó làm thay đổi màu mùi và làm giảm giá trị
cảm quan của thực phẩm (Ensiminger và Vamos Vigyyazo, 1995). Hiểu rõ cơ chế
các phản ứng hóa nâu giúp ta có thể ngăn chặn hoặc kiểm soát những tiến trình xảy
ra ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm. Các cơ chế của các phản ứng hóa nâu
được trình bày trong Bảng 2.2.
Bảng 2.2: Các cơ chế phản ứng hóa nâu
Cơ chế
Yêu cầu oxygen
Cần nhóm amin trong
phản ứng ban đầu

pH thích hợp
Maillard
-
+
Kiềm
Caramel hóa
-
-
Kiềm, acid
Oxy hóa acid ascorbic
+
-
Acid nhẹ
Phenolase
+
-
Acid nhẹ
(Lê Ngọc Tú, 2002)
Sự hóa nâu do enzyme xảy ra trong nhiều loại rau trái như khoai tây, táo, chuối, cà
chua, khi mô bị hư, dập nát, tách vỏ, cắt, bệnh hay để tiếp xúc với các điều kiện
không khí. Khi đó mô bị tổn thương nhanh chóng hóa sậm màu bên ngoài do sự
biến đổi hợp chất phenol thành melanin màu nâu (Eskin et al., 1971).
Sự hóa nâu do enzyme của mô thực vật trong không khí do sự hiện diện của các cơ
chất o-diphenol như catechol, protocatechic acid (3,4-hydroxy benzoic acid) và
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 10-
cafeic acid (3,4-hydroxy cinnamic acid) với enzyme thích ứng oxygenase (Eskin et
al., 197). Các chất flavonoid và tanin (catechin và leucoanthocyanin) tác động như
cơ chất của phenolase.

Việc kiểm soát hay ngăn chặn phản ứng hóa nâu do enzyme trong thực phẩm rất
quan trọng trong các lĩnh vực trái cây, rau, nước trái cây, thực phẩm đông lạnh và
trong các quá trình tách nước thực phẩm (Lê Ngọc Tú, 2002).
2.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính phenolase
Giống như những cấu trúc xúc tác sinh học khác, phenolase cũng chịu ảnh hưởng
bởi các yếu tố như: cơ chất, nồng độ cơ chất, nồng độ enzyme, nhiệt độ, pH, ion
kim loại, hàm lượng oxygen, các chất kìm hãm, chất hoạt hóa (Đỗ Quý Hai và Trần
Thanh Phong, 2005).
 Ảnh hưởng bởi cơ chất
Trên những loại cơ chất khác nhau, phenolase có hoạt tính khác nhau. Phenolase sẽ
thực hiện phản ứng cresolase đối với cơ chất là monophenol và phản ứng với
catecholase đối với cơ chất là diphenol, thể hiện hoạt tính xúc tác mạnh nhất đối với
o-diphenol và sẽ bị ức chế với m-diphenol (Galeazzi et al., 1981).
 Ảnh hưởng bởi nhiệt độ
Trong các phản ứng sinh học, khi nhiệt độ tăng thì khả năng xúc tác của enzyme
cũng sẽ tăng theo. Nhưng khả năng tăng vận tốc xúc tác cũng luôn có một giới hạn
nhất định. Quá giới hạn đó hoạt tính của enzyme sẽ giảm dần và đi đến bị vô hoạt,
khi đó cấu trúc không gian của tâm hoạt động của enzyme sẽ không còn phù hợp
với cấu trúc không gian của cơ chất. Enzyme phenolase hoạt động mạnh trong
khoảng nhiệt độ 30
o
C ÷ 40
o
C (Fang et al., 2006).
 Ảnh hưởng của pH đến hoạt tính của phenolase
Giá trị pH cho hoạt tính tối đa của phenolase phụ thuộc vào nguồn gốc cũng như
thành phần cơ chất được sử dụng. Nhìn chung, khoảng pH thích hợp cho hoạt động
của phenolase nằm trong khoảng từ 6 ÷ 7 (Fang et al., 2006).
 Ảnh hưởng của các chất kìm hãm, hoạt hóa đến hoạt tính enzyme
Sự có mặt của các chất kìm hãm, hoặc hoạt hóa sẽ đưa đến hiện tượng ức chế hay

gia tăng hoạt tính xúc tác của polyphenoloxidase, tùy thuộc vào cấu tạo mà chúng
sẽ có cơ chế hoạt hóa, ức chế khác nhau (ức chế không đặc hiệu, ức chế không cạnh
tranh, ức chế cạnh tranh) (Fang et al., 2006).
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 11-
2.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT ĐỘNG CỦA ENZYME
POLYPHENOL OXIDASE TRONG NGÓ SEN
2.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme
Trong điều kiện thừa cơ chất, nghĩa là [S] >>[E] thì vận tốc phản ứng phụ thuộc
tuyến tính vào nồng độ enzyme. Đường biểu diễn có dạng: tốc độ phản ứng v= K[E]
có dạng y = ax. Khi thừa cơ chất thì khi nồng độ enzyme tăng vận tốc tăng. Khi
nồng độ enzyme bão hòa với nồng độ cơ chất thì nồng độ enzyme tăng vận tốc
không thay đổi.






Hình 2.2: Sự phụ thuộc của vận tốc phản ứng vào nồng độ enzyme
(Đỗ Quý Hai và Trần Thanh Phong, 2005)
2.3.2 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất [S]
Khi enzyme (E) kết hợp với cơ chất (S) sẽ hình thành phức hợp enzyme –cơ chất.
Phức hợp sau đó tạo ra sản phẩm (P) và giải phóng enzyme. Mischaelis va Menten
đã giải thích tích chất động học của phản ứng enzyme và lập được phương trình
biểu diễn sự liên quan giữa vận tốc phản ứng và nồng độ cơ chất (Đỗ Quý Hai và
Trần Thanh Phong, 2005).
Tính chất phổ biến của phương trình Michelis – Menten thể hiện ở chỗ nó không
chỉ dùng trong trường hợp đơn giản như đã nói ở trên (một cơ chất S tạo thành một

sản phẩm P) mà nó cũng đúng trong những trường hợp phức tạp hơn, phản ứng gồm
hai hay nhiều cơ chất tạo thành nhiều sản phẩm (Đỗ Quý Hai và Trần Thanh Phong,
2005)
2.3.3 Ảnh hưởng của chất ức chế
Chất kìm hãm là chất có khả năng làm giảm hoạt tính hoặc làm ngưng hoạt tính của
enzyme. Nó có thể là những ion, các phân tử vô cơ, hữu cơ và cả protein. Cơ chế
kìm hãm của các chất kìm hãm có thể là thuận nghịch hoặc không thuận nghịch.
(Đỗ Quý Hai và Trần Thanh Phong, 2005)
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 12-
Chất ức chế (hay chất kiềm hãm) là chất có khả năng làm yếu hoặc làm đứt hoàn
toàn tác dụng của enzyme. Khi có mặt cơ chất, hoạt tính xúc tác của enzyme bị ảnh
hưởng bởi loại và nồng độ chất ức chế. Các chất ức chế có thể tác động thuận
nghịch hoặc không thuận nghịch với enzyme. Chất ức chế thuận nghịch tương tác
với enzyme thông qua các liên kết không đồng hóa trị hay các phản ứng phân ly.
Ngược lại chất ức chế không thuận nghịch gây ra sự thay đổi liên kết đồng hóa trị
trong enzyme.
Trong ức chế thuận nghịch gồm có ức chế cạnh tranh và ức chế không cạnh tranh:
+ Ức chế cạnh tranh: chất ức chế có cấu tạo tương tự như cơ chất, nó gắn vào
trung tâm hoạt động của enzyme, ngăn cản sự kết hợp giữa enzyme và cơ chất. Vì
vậy xảy ra sự cạnh tranh giữa cơ chất và chất ức chế, làm giảm số lượng các
enzyme kết hợp với cơ chất, kết quả là hoạt động của enzyme sẽ bị giảm.
+ Ức chế không cạnh tranh: chất ức chế không gắn vào trung tâm hoạt động
của enzyme mà gắn vào vị trí khác trong phân tử enzyme, làm thay đổi cấu trúc
không gian của phân tử enzyme làm cho enzyme giảm khả năng xúc tác. Chất ức
chế có thể phản ứng với enzyme tự do và cơ chất tạo thành phức hợp enzyme - chất
ức chế - cơ chất.
(Đặng Thị Thu và Nguyễn Thị Xuân Sâm, 2009)
2.3.4 Ảnh hưởng của chất hoạt hóa

Các chất có tác dụng làm tăng hoạt tính của enzyme được gọi là các chất hoạt hóa
enzyme. Các chất hoạt hóa enzyme có bản chất hóa học rất khác nhau. Chúng có thể
là các anion, các ion kim loại, các chất hữu cơ có cấu trúc phức tạp. Các chất hoạt
hóa có tác dụng hoạt hóa ở nồng độ nhất định. Vượt qua nồng độ này chúng sẽ gây
ức chế hoạt động của enzyme. Ở nồng độ hoạt hóa, các chất hoạt hóa thường làm
nhiệm vụ chuyển nhóm hydrogen hoặc phục hồi các nhóm chức năng trong trung
tâm hoạt động của enzyme (Đặng Thị Thu và Nguyễn Thị Xuân Sâm, 2009).
Tuy nhiên tác dụng hoạt hóa chỉ giới hạn ở những nồng độ xác định, vượt quá giới
hạn này có thể làm giảm hoạt tính enzyme.
2.3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ
Theo quy luật của các phản ứng hóa học thông thường, vận tốc phản ứng enzyme
càng tăng khi nhiệt độ tăng, nhưng vì enzyme có bản chất là protein do đó khi tăng
nhiệt độ tới một giới hạn nào đó thì vận tốc phản ứng enzyme sẽ bị giảm do sự biến
tính của protein (Nguyễn Đức Lượng, 2004).
Nhiệt độ ứng với vận tốc cực đại gọi là nhiệt độ tối thích, thường ở trong khoảng từ
40 ÷ 60
o
C. Tuy nhiên, mỗi enzyme có một nhiệt độ tối thích khác nhau, nó phụ
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 13-
thuộc vào nhiều yếu tố như nguồn enzyme, cơ chất, pH môi trường, thời gian phản
ứng…
Nhiệt độ mà enzyme bị mất hoàn toàn hoạt tính xúc tác gọi là nhiệt tới hạn thường
vào khoảng 70 ÷

80
o
C. Ở nhiệt độ tới hạn enzyme bị biến tính, ít khi có khả năng
phục hồi. Ngược lại, ở nhiệt độ dưới 0

o
C hoạt tính của enzyme tuy bị giảm nhưng
lại có thể tăng lên khi đưa về nhiệt độ bình thường (Lê Ngọc Tú, 2002).

Hình 2.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến vận tốc phản ứng enzyme
(Nguồn: Lê Ngọc Tú, 2002)
2.3.6 Ảnh hưởng của pH
Giá trị pH có ảnh hưởng lớn tới vận tốc phản ứng enzyme, mỗi enzyme chỉ hoạt
động thích hợp nhất ở một pH xác định gọi là pH tối thích của enzyme. Ví dụ, pH
opt
của tripsine là 5 ÷ 9, của pepsine là 1,8 ÷ 2,2. Cùng một loại enzyme nhưng thu từ
các nguồn khác nhau cũng có pH tối thích khác nhau .pH có ảnh hưởng rất lớn đến
trạng thái ion hóa của các nhóm chức trong trung tâm hoạt động của enzyme, trạng
thái ion hóa của cơ chất và phức chất ES.

Hình 2.4: Ảnh hưởng pH đến vận tốc phản ứng enzyme
(Nguồn: Lê Ngọc Tú, 2002)

Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 36 - 2013 Trường Đại học Cần Thơ

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 14-
Ngoài các yếu tố chính đã nêu trên, hoạt tính của enzyme còn phụ thuộc vào những
yếu tố khác: ánh sáng (đặc biệt là tia tử ngoại), sóng siêu âm, tia bức xạ,… Trong hệ
thống sống, hoạt tính enzyme còn phụ thuộc vào giai đoạn sinh trưởng phát triển.
2.4 PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ SỰ HÓA NÂU
Sự hóa nâu do tác động của PPO làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng thực phẩm, làm
giảm giá trị kinh tế của nhiều loại thực phẩm, đặc biệt là trái cây tươi như táo, lê,
chuối, nho, táo tây và rau củ như rau diếp, nấm rơm, khoai tây, ngó sen, khoai
lang,…, và hải sản như tôm, cua (Ensiminger và Vamos Vigyyazo, 1995). Sự hóa
nâu làm giảm giá trị cảm quan do đó làm giảm giá trị thương mại và sự chấp nhận

của người tiêu dùng (do sự thay đổi màu sắc, mùi vị, độ mềm và giá trị dinh dưỡng)
đối với trái cây và rau củ bị hóa nâu (Marshall et al., 2000).
Ức chế PPO gây hiện tượng hóa nâu trong phần lớn các sản phẩm thực phẩm tươi là
mục tiêu của nhiều ngành công nghiệp thực phẩm. Có nhiều phương pháp để ức chế
enzyme hóa nâu, tuy nhiên việc lựa chọn phương pháp phù hợp tùy thuộc vào
nguồn gốc của PPO, rút ngắn quy trình sản xuất, phụ thuộc vào giá thành của
phương pháp và sự chấp nhận của người tiêu dùng đối với phương pháp lựa chọn
(Lê Ngọc Tú, 2002).
2.4.1 Phương pháp vật lý
2.4.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ lạnh (dưới 10
o
C) làm giảm hoạt động của enzyme hóa nâu, tuy nhiên sự
thay đổi màu vẫn xảy ra ở nhiệt độ lạnh và sản phẩm dễ bị hỏng do sự tạo thành các
tinh thể đá. Trong điều kiện lạnh hoạt động enzyme hóa nâu bị ức chế hoàn toàn khi
lưu giữ ở nhiệt độ khoảng -18
o
C
Xử lý ở nhiệt độ cao là phương pháp thường sử dụng trong công nghiệp thực phẩm
để ngăn cản sự hư hỏng của thực phẩm với mục tiêu làm giảm hoạt tính của enzyme
bởi sự bất hoạt không thuận nghịch enzyme và giảm sự nhiễm khuẩn. Xử lý nhiệt
độ cao là phương pháp dễ sử dụng để ức chế enzyme hóa nâu trong rau quả, trái
cây, tôm, tôm hùm, ….Tuy nhiên, thời gian và nhiệt độ xử lý phải phù hợp với tính
chất của sản phẩm. Những bất lợi của xử lý nhiệt là hình thành mùi và màu không
mong muốn do phản ứng Maillard.
Phương pháp xử lý nhiệt kết hợp với sóng siêu âm cũng được sử dụng để ức chế
PPO. Ưu điểm của phương pháp này là giảm nhiệt độ xử lý, thường được ứng dụng
để xử lý các sản phẩm nhạy cảm với nhiệt (Nguyễn Đức Lượng, 2004)