Tài liệu Nghiên cứu ứng dụng enzym trong chế biến tiêu sọ tại các làng nghề

BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM PHÂN VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TẠI TPHCM Y Z BÁO CÁO ĐỀ TÀI NCKH & PTCN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYM TRONG CHẾ BIẾN TIÊU SỌ TẠI CÁC LÀNG NGHỀ Chủ nhiệm đề tài: ThS. Lưu Thị Lệ Thủy 7846 07/4/2010 Thành phố Hồ Chí Minh, 12/2009 BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM PHÂN VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TẠI TPHCM Y Z BÁO CÁO ĐỀ TÀI NCKH & PTCN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYM TRONG CHẾ BIẾN TIÊU SỌ TẠI CÁC LÀNG NGHỀ Thực hiện theo Hợp đồng số 035.09 RD/HĐ-KHCN ngày 25/02/2009 giữa Bộ Công Thương và Viện Công Nghiệp Thực Phẩm Chủ nhiệm đề tài: ThS. Lưu Thị Lệ Thủy Cộng tác viên: CN. Tô Lan Phương KS. Nguyễn Anh Quân CN. Lê Khiêm Hùng CN. Lê Thị Thu Thảo CN. Phạm Ngọc Cẩn CN. Khưu Văn Hòa Thành phố Hồ Chí Minh, 12/2009 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1- Biểu đồ thu hoạch tiêu trên thế giới 6 Bảng 2-Kết quả san xuất hồ tiêu niên vụ 2007-2008 của 6 tỉnh trọng điểm 7 Bảng 3-Các chỉ số hóa lý của trái tiêu xanh 22 Bảng 4-Các chỉ số hóa lý của trái tiêu đen 23 Bảng 5-Thành phần sinh hóa của vỏ hạt tiêu đen, sọ tiêu và tiêu đen nguyên hạt 23 Bảng 6-Ảnh hưởng của nhiệt độ chần đến khả năng làm mềm vỏ tiêu xanh 25 Bảng 7-Ảnh hưởng của thời gian chần đến khả năng làm mềm vỏ tiêu xanh 25 Bảng 8-Khả năng phân hủy lớp vỏ lụa sọ tiêu với các loại enzym khác nhau 26 Bảng 9-Ảnh hưởng của pH lên mức độ bóc tách vỏ lụa của sọ tiêu 27 Bảng 10-Ảnh hưởng của tỷ lệ Peelzym trong việcbóc tách vỏ lụa của sọ tiêu 28 Bảng 11-Ảnh hưởng của thời gian thủy phân lên mức độ bóc tách vỏ lụa của sọ tiêu 28 Bảng 12-Ảnh hưởng của tỷ lệ nước ngâm đến khả năng trương nước của vỏ tiêu và chất lượng tiêu sọ 30 Bảng 13-Ảnh hưởng của thời gian ngâm nước đến khả năng trương nở của vỏ tiêu và chất lượng tiêu sọ 31 Bảng 14-Ảnh hưởng của các loại enzym khác nhau đến hiệu suất bóc vỏ 31 Bảng 15-Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất bóc vỏ của tiêu đen 32 Bảng 16-Ảnh hưởng của tỷ lệ E/S đến hiệu suất bóc vỏ của tiêu đen 33 Bảng 17-Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất bóc vỏ của tiêu đen 34 Bảng 18-Ảnh hưởng của pH đến độ sáng màu của sọ tiêu 35 Bảng 19-Ảnh hưởng của tỷ lệ E/S đến độ sáng màu của sọ tiêu 36 Bảng 20-Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến độ sáng màu của sọ tiêu 36 Bảng 21-Ảnh hưởng của chế độ sấy đến độ ẩm của sọ tiêu 39 Bảng 22-Sự biến đổi chất lượng tiêu sọ theo thời gian bảo quản 40 Bảng 23-Định mức tiêu hao nguyên, nhiên liệu và điện nước trong quá trình sản xuất thử nghiệm 43 Bảng 24-Chất lượng sản phẩm tiêu trắng sản xuất bằng phương pháp enzym 45 DANH MỤC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ VÀ SƠ ĐỒ Biểu đồ 1-Sản lượng tiêu của các nước sản xuất chính 6 Biểu đồ 2- Ảnh hưởng của nhiệt độ chần đến hiệu suất bóc vỏ tiêu xanh 25 Biểu đồ 3- Ảnh hưởng của thời gian chần đến hiệu suất bóc vỏ tiêu xanh 26 Biểu đồ 4- Hiệu suất bóc vỏ tiêu đen của các loại enzym khác nhau 32 Biểu đồ 5- Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất bóc vỏ hạt tiêu đen của enzym Peelzym 33 Biểu đồ 6- Ảnh hưởng tỷ lệ E/S đến hiệu suất bóc vỏ hạt tiêu đen 34 Đồ thị 1-Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất bóc vỏ hạt tiêu đen 35 Đồ thị 2-Ảnh hưởng của chế độ sấy đến chất lượng tiêu sọ 39 Hình 1-Cấu trúc vách tế bào thực vật 8 Sơ đồ 1- Quy trình công nghệ chế biến hạt tiêu trắng từ tiêu xanh (tiêu tươi) 29 Sơ đồ 2- Quy trình công nghệ chế biến hạt tiêu trắng từ tiêu đen 37 Sơ đồ 3- Quy trình công nghệ chế biến tiêu sọ 41 MỤC LỤC MỞ ĐẦU............................................................................................................... 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................... 5 1.1. Giới thiệu sơ liệu về cây tiêu.......................................................................... 5 1.1.1. Đặc tính sinh học [8, 15].......................................................................... 5 1.1.2. Mùa vụ và vùng trồng.............................................................................. 5 1.2. Cấu trúc và cơ chế thủy phân vách tế bào thực vật bằng enzym ................... 7 1.2.1. Cấu trúc và cơ chế thủy phân cellulose .................................................. 8 1.2.2. Cấu trúc và cơ chế thủy phân pectin........................................................ 9 1.2.3. Cấu trúc và cơ chế thủy phân xylan....................................................... 11 1.3. Tình hình sản xuất và nghiên cứu chế biến tiêu trắng (tiêu sọ) ................... 12 1.3.1. Tình hình sản xuất và nghiên cứu chế biến tiêu trắng trên thế giới ...... 12 1.3.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu chế biến tiêu trắng tại Việt Nam ..... 15 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ............................................. 19 2.1. Nguyên, vật liệu và hoá chất ........................................................................ 19 2.1.1. Nguyên liệu............................................................................................ 19 2.1.2. Hoá chất ................................................................................................. 19 2.1.3. Enzym .................................................................................................... 19 2.2. Thiết bị, dụng cụ........................................................................................... 19 2.3. Phương pháp nghiên cứu.............................................................................. 20 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN ....................................................... 22 3.1. Khảo sát thành phần hóa lý và xây dựng tiêu chuẩn của nguyên liệu ......... 22 3.1.1. Xây dựng tiêu chuẩn nguyên liệu .......................................................... 22 3.1.2. Thành phần hóa lý của vỏ hạt tiêu đen, sọ tiêu và tiêu đen nguyên hạt 23 3.2. Khảo sát các yếu tố công nghệ liên quan tới khả năng bóc vỏ hạt tiêu xanh (tiêu tươi) bằng enzym ........................................................................................ 24 3.2.1. Xử lý nguyên liệu .................................................................................. 24 3.2.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ chần đến việc làm mềm vỏ tiêu xanh ....... 24 3.2.1.2. Ảnh hưởng của thời gian chần trong việc làm mềm vỏ tiêu xanh... 25 3.2.2. Khảo sát khả năng phân hủy lớp vỏ lụa sọ tiêu với các loại enzym khác nhau.................................................................................................................. 26 3.2.3. Khảo sát các yếu tố công nghệ liên quan tới khả năng bóc vỏ hạt tiêu tươi (tiêu xanh) bằng Peelzym......................................................................... 27 3.2.3.1. Ảnh hưởng của pH .......................................................................... 27 3.2.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ E/S (% v/w) .................................................... 27 3.2.3.3. Khảo sát thời gian thủy phân .......................................................... 28 3.3. Khảo sát các yếu tố công nghệ liên quan tới khả năng bóc vỏ hạt tiêu đen bằng enzym.......................................................................................................... 30 1 3.3.1. Xử lý nguyên liệu .................................................................................. 30 3.3.1.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước ngâm đến khả năng trương nước của vỏ tiêu và chất lượng tiêu sọ. ............................................................................ 30 3.3.1.2. Ảnh hưởng của thời gian ngâm nước đến khả năng trương nở của lớp vỏ tiêu và hiệu suất bóc vỏ. .................................................................... 30 3.3.2. Khảo sát khả năng bóc vỏ tiêu đen của các loại enzym khác nhau....... 31 3.3.3. Khảo sát các yếu tố công nghệ liên quan tới khả năng bóc vỏ hạt tiêu đen bằng Peelzym ............................................................................................ 32 3.3.3.1. Ảnh hưởng của pH .......................................................................... 32 3.3.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ E/S .................................................................. 33 3.3.3.3. Khảo sát thời gian thủy phân .......................................................... 34 3.3.3.4. Ảnh hưởng của pH đến độ sáng màu của sọ tiêu............................ 35 3.3.3.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ E/S (% v/w) .................................................... 36 3.3.3.6. Khảo sát thời gian thủy phân .......................................................... 36 3.4. Nghiên cứu chế độ sấy tiêu sọ...................................................................... 39 3.5. Nghiên cứu bảo quản tiêu trắng ................................................................... 40 3.6. Thử nghiệm sản xuất tiêu sọ và đánh giá hiệu quả kinh tế .......................... 41 3.6.1. Hướng dẫn thực hành chế biến tiêu sọ .................................................. 42 3.6.2. Đánh giá hiệu quả kinh tế ...................................................................... 43 3.6.3. Đánh giá chất lượng sản phẩm tiêu sọ................................................... 44 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................... 46 4.1. Kết luận ........................................................................................................ 46 4.2. Kiến nghị ...................................................................................................... 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................... 47 PHỤ LỤC ............................................................................................................ 50 2 MỞ ĐẦU Tiêu là loại gia vị rất hấp dẫn được sử dụng ở nhiều nước nhưng là sản phẩm xuất khẩu quan trọng của một số nước có điều kiện trồng tiêu như Việt Nam, Indonesia, Ấn Độ và Brazil. Trên thị trường thế giới có nhiều sản phẩm của tiêu nhưng chủ yếu là tiêu đen, tiêu trắng và một lượng nhỏ là nhựa dầu hồ tiêu. Tiêu đen được tiêu thụ chủ yếu ở các nước đang và kém phát triển với giá thấp. Tiêu trắng được thị trường các nước phát triển ở Châu Âu, Châu Mỹ, Châu Á ưa chuộng do có màu sắc hấp dẫn, mùi thơm nồng và ít tạp nhiễm vi sinh vật. Vì thế, tiêu trắng được sử dụng ngày càng rộng rãi trong chế biến thực phẩm ở nhiều nước. Việt Nam là nước đứng đầu về sản lượng tiêu nhưng Indonesia lại là nước sản xuất tiêu trắng đứng đầu (tới 80% sản lượng tiêu được chế biến thành tiêu trắng) nhờ phát triển tốt mạng lưới chế biến ở qui mô trang trại. Ở nước ta, tiêu trắng được sản xuất với sản lượng thấp hơn rất nhiều so với tiêu đen trong khi ở các nước xu hướng chung là phát triển sản xuất và chế biến tiêu trắng. Theo số liệu của Hiệp Hội Hồ tiêu: năm 2008, Việt Nam xuất khẩu 90.000 tấn, chiếm khoảng 35% sản lượng tiêu của thế giới nhưng chủ yếu là tiêu đen (90%) và một lượng nhỏ tiêu trắng (khoảng 10%) nên giá trị kinh tế không cao. Thị trường xuất khẩu tiêu của Việt Nam có trên 30 nước chủ yếu là ở Châu Âu, Châu Á, Châu Mỹ và Châu Phi. Tiêu trắng được xuất khẩu với giá 5.112 USD/tấn cao xấp xỉ 1,6 lần tiêu đen (3.235USD/tấn). Đây là sự thiệt thòi lớn cho người nông dân và nền kinh tế đất nước. Hiện nay, việc sản xuất tiêu trắng chủ yếu là sản xuất thủ công và bán công nghiệp đi từ tiêu xanh và tiêu đen theo phương pháp ngâm nước. Quá trình ngâm dài ngày và thay nước nhiều lần đến khi vỏ tiêu thối mũn mới đem xát vỏ, vì vậy sau khi xát vỏ tiêu thường sậm màu, mùi thối rất khó chịu và phải khử màu khử mùi bằng hoá chất. Việc phân rã vỏ tiêu chủ yếu là phân rã tự nhiên, chỉ tiêu vi sinh của tiêu trắng thường không đạt tiêu chuẩn, do vậy phải sấy tiêu ở nhiệt độ cao trong thời gian dài để khử khuẩn gây tổn thất các hợp chất thơm bay hơi, làm giảm chất lượng sản phẩm. Hơn nữa, quá trình ngâm ủ và thay nước dài ngày tiêu tốn rất nhiều nước, gây ô nhiễm môi trường. Trong điều kiện của Việt Nam hiện nay, muốn đẩy mạnh việc xuất khẩu 3 tiêu trắng cần thiết phải xây dựng mô hình chế biến ngay tại vùng nguyên liệu. Vì vậy, cần phải có qui trình công nghệ và thiết bị sản xuất tiêu trắng (từ tiêu xanh, tiêu đen) phù hợp với qui mô của các hộ gia đình và các trang trại, nhằm giảm chi phí sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm đáp ứng yêu cầu xuất khẩu và gia tăng giá trị. Với mong muốn nâng cao chất lượng tiêu trắng đáp ứng nhu cầu tiêu dùng và xuất khẩu, giải quyết các vấn đề còn tồn tại của các phương pháp sản xuất hiện nay, nhóm đề tài đã tiến hành “Nghiên cứu ứng dụng enzym trong chế biến tiêu sọ tại các làng nghề” với mục tiêu là xây dựng quy trình công nghệ sản xuất tiêu sọ tại các làng nghề bằng phương pháp sử dụng enzym. Sản xuất tiêu trắng bằng phương pháp enzym là xu thế tất yếu do có các ưu điểm như: thời gian ngâm ủ ngắn và tiết kiệm nước, hạn chế sự tổn thất các hợp chất thơm, chất lượng sản phẩm đồng đều và tốt hơn, kỹ thuật đơn giản, dễ áp dụng tại vùng nguyên liệu, hạn chế sự ô nhiễm mùi và ô nhiễm nước thải tại nơi sản xuất. 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Giới thiệu sơ liệu về cây tiêu 1.1.1. Đặc tính sinh học [8, 15] Cây tiêu có tên khoa học là Piper nigrum L., thuộc họ Hồ tiêu Piperaceae, có nguồn gốc từ Tây Nam Ấn Độ, đã du nhập vào Việt Nam khá lâu, mang nhiều đặc trưng của cây trồng miền nhiệt đới. Cây tiêu thích hợp với khí hậu vùng xích đạo và nhiệt đới, nhiệt độ trung bình 22 - 280C, lượng mưa cần thiết từ 2.000 - 3.000mm/năm, phân bổ đều trong tháng 7 và 8, sau đó là 3 - 5 tháng không mưa ở giai đoạn ra hoa và thu hoạch. Hồ tiêu có thể trồng được trên nhiều vùng đất nhưng đất thích hợp phải là đất tơi xốp, nhiều mùn, pH 5,5 - 7, thoát nước tốt. Ở Việt Nam các vùng đất nâu đỏ bazan rất phù hợp cho việc trồng tiêu. Mật độ trồng thích hợp nhất của hồ tiêu từ 2.000 – 2.500 nọc/ha. Đất dốc cần bố trí hàng tiêu theo đường đồng mức để giảm bớt rửa trôi dinh dưỡng và xói mòn đất. Cây hồ tiêu có nguồn gốc từ tán rừng thưa nên ánh sáng tán xạ nhẹ phù hợp với yêu cầu sinh lý của cây tiêu hơn là trực xạ. Trồng tiêu trên cây trụ sống vừa tạo được độ che bóng cho vườn tiêu vừa đảm bảo trụ cho tiêu leo bám. [8] Theo y học cổ truyền, tiêu có vị cay, tính nóng, có tác dụng kích thích tiêu hóa nên thường được dùng làm gia vị. Ngoài ra, tiêu còn có công dụng giảm đau, chống nôn. Hạt tiêu còn được dùng để chữa hen (Trung Quốc) hay chữa dịch tả (Ấn Độ). 1.1.2. Mùa vụ và vùng trồng Mùa thu hoạch tiêu khác nhau ở từng nước, tùy thuộc vào điều kiện khí hậu. So với các quốc gia khác thì Sri Lanka, Ấn Độ và Thái Lan là các nước có thời gian thu hoạch tiêu lâu nhất. Tại Ấn Độ, thời điểm thu hoạch tiêu bắt đầu từ tháng 11 và kéo dài cho đến tháng 3 năm sau. Ở Indonesia, thời gian thu hoạch từ tháng 7 đến tháng 10. Ở Brasil, thời gian thu hoạch kéo dài từ tháng 8 đến tháng 10. Ở Việt Nam, thu hoạch tiêu bắt đầu từ tháng 3 và kết thúc vào tháng 5. Tháng 3/2005 Hiệp hội Hồ tiêu Việt Nam được kết nạp vào Hiệp hội hồ tiêu quốc tế (IPC) gồm có 6 nước thành viên là các quốc gia sản xuất, xuất khẩu hồ tiêu hàng đầu thế giới như: Ấn Độ, Indonesia, Malaysia, Sri Lanka, Brasil và Việt Nam. Các quốc gia này chiếm trên 80% sản lượng và số lượng xuất khẩu, là nhân tố chủ yếu chi phối điều tiết thị trường giá cả hạt tiêu toàn cầu. 5 Bảng 1: Biểu đồ thu hoạch tiêu trên thế giới Tháng 1 Nước 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Ấn Độ Indonesia Brasil Malaysia Việt nam Srilanka Thái Lan Hiện nay, Việt Nam là nước sản xuất tiêu lớn nhất trên thế giới chiếm khoảng 1/3 sản lượng thế giới. Tiếp theo là Ấn Độ, Brasil, và Trung Quốc. Thái Lan 4% Sri Lanka 5% Malaysia 8% Việt Nam 32% Indonesia 9% Trung Quốc 10% Ấn Độ 19% Brazin 14% Biểu đồ 1: Sản lượng tiêu của các nước sản xuất chính Từ năm 2001 đến nay, Việt Nam luôn chiếm ngôi số 1 thế giới về số lượng hồ tiêu xuất khẩu, bình quân 70.600 tấn/năm (chiếm 31,2% thị phần thế giới. Từ năm 2003 đến nay, sản lượng trồng hồ tiêu Việt Nam luôn dẫn đầu thế giới, bình quân khoảng 77.500 tấn/năm chiếm khoảng 30% sản lượng tiêu toàn cầu. Ở Việt Nam, do vị trí địa lý thuận lợi, điều kiện thiên nhiên ưu đãi, cây Hồ tiêu đã được trồng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau từ Quảng trị đến Kiên Giang, nhưng tập trung trọng điểm ở 6 tỉnh. Các tỉnh trồng tiêu trọng điểm chiếm gần 80% diện tích và 75% sản lượng tiêu cả nước. Đây là vùng nguyên liệu tập trung có lợi thế đặc biệt cho quá trình 6 sản xuất và chuyên môn hóa, phát triển cơ sở hạ tầng cho thu mua, chế biến, tại vùng nguyên liệu, giảm chi phí cho xuất khẩu. Bảng 2- Kết quả sản xuất hồ tiêu niên vụ 2007 - 2008 của 6 tỉnh trọng điểm Diện tích trồng (ha) Diện tích thu hoạch (ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (tấn) Bình Phước 10.176 8.616 24,4 21.023 Gia Lai 3.800 3.720 35,0 13.020 Đắc Nông 6.853 6.201 20,4 12.670 Đồng Nai 7.712 5.979 20,5 12.299 Bà Rịa- Vũng Tàu 7.518 6.387 13,8 8.795 Đắc Lắc 4.346 3.650 17,4 6.716 40.405 34.550 21,5 74.523 Tỉnh Cộng 1.2. Cấu trúc và cơ chế thủy phân vách tế bào thực vật bằng enzym Vách tế bào thực vật là cấu trúc bao quanh màng tế bào có vai trò bảo vệ và cố định hình dạng tế bào. Vách tế bào thực vật còn non và đang trong quá trình tăng trưởng được gọi là vách sơ cấp. Vách tế bào sơ cấp bao gồm cellulose, pectine, hemicellulose, một lượng nhỏ glycoprotein và các hợp chất phenolic. Cellulose là thành phần cấu trúc chính trong vách tế bào thực vật. Các chuỗi cellulose liên kết với nhau tạo thành cấu trúc vi sợi. Hemicellulose cũng là thành phần rất quan trọng của vách tế bào, có vai trò như các cầu nối liên kết các chuỗi cellulsose và làm tăng sức căng của cellulose. Hemicellulose là polymer của xylose, glucose và mannose hoặc mannose với glucose bởi các liên kết β-1,4 và β-1,3 glucozit. Các loại hemicellulose chủ yếu là xylan, lichenin, β−D glucan và laminarin. Khi tế bào trưởng thành hoặc chết, vách tế bào sơ cấp được phát triển thành vách thứ cấp. Ngoài thành phần chính là cellulose và hemicellulose, trong vách thứ cấp còn có thêm lignin – được hình thành bởi quá trình đồng phân hóa các dẫn xuất phenylpropan như cumaryl alcohol, coniferyl alcohol và sinapyl alcohol. 7 Vách sơ cấp Pectin Màng tế bào Cellulose Hemicellulose Hình 1: Cấu trúc vách tế bào thực vật [23] 1.2.1. Cấu trúc và cơ chế thủy phân cellulose Cấu trúc của cellulose [2, 23] Cellulose là thành phần polysaccharit chủ yếu trong cấu trúc của vách tế bào thực vật, được cấu tạo bởi các đơn phân β-D-gluco pyranose liên kết với nhau bằng liên kết β-1,4-glucozit. Mỗi đơn phân glucose xoay một góc 180o với phân tử liền kề tạo thành cấu trúc dạng chuỗi từ 2.000-25.000 đơn phân. Trong tự nhiên, các chuỗi cellulose liên kết với nhau bởi liên kết hydro và Vanderwal tạo nên cấu trúc vi sợi và thường có 2 vùng: - Vùng kết tinh: có cấu trúc trật tự rất cao, không thấm nước và lực căng rất lớn, có khả năng chống lại sự phân hủy hóa học và sinh học cao. - Vùng vô định hình: có cấu trúc không chặt do đó kém bền hơn. Vùng này có thể hấp thu nước và trương lên. Đặc tính của cellulose: - Cellulose không tan trong nước mà chỉ có thể trương phồng lên do hấp thụ nước. - Cellulose bị phân hủy ở nhiệt độ bình thường hoặc ở nhiệt độ 40-50oC nhờ các enzym cellulase. Cellulose bị phân hủy khi đun nóng với axít hoặc kiềm ở nồng độ cao. Khi thủy phân bằng H2SO4 hay HCl đậm đặc, nhiệt độ cao, cellulose bị phân giải hoàn toàn thành β-glucose, còn trong điều kiện nhẹ nhàng hơn thì sản phẩm là cellobiose. 8 Cơ chế thủy phân cellulose bởi hệ enzym cellulase [29] Quá trình phân hủy cellulose tự nhiên nhờ phức hệ enzym cellulase, bao gồm chủ yếu là enzym C1, CX và β-1,4-glucosidase. Erikson và cộng tác viên (1974) đã đưa ra cơ chế tác động phối hợp của C1, CX và glucosidase như sau: - Những vùng có mức độ kết tinh thấp trong sợi cellulose bị các enzym endoglucanase tấn công tạo ra các đầu tự do. - Các enzym exoglucanase phân cắt từ đầu tự do của các chuỗi, tạo ra các cellobiose. - Cellobiose dưới tác động của enzym β-glucosidase bị thủy phân thành glucose • Enzym C1 là một enzym không đặc hiệu. Dưới tác dụng của enzym này, các loại cellulose tự nhiên bị trương lên và chuẩn bị cho tác động của enzym khác tiếp theo. • Enzym CX còn gọi là enzym β-1,4-glucanase. Enzym này thủy phân cellulose thành cellobiose. CX được chia thành 2 loại: - Exo-β-1,4-glucanase (1,4-β-D-glucan cellobiohydrolase, EC 3.2.1.91). Enzym exoglucanase phân cắt chuỗi cellulose từ đầu không khử và giải phóng cellobiose. Enzym exoglucanase không thủy phân cellulose kết tinh cũng như cellulose hòa tan (carboxymethyl cellulose) nhưng có thể thủy phân được cellulose đã bị cắt ngắn mạch. Vai trò chính của enzym này là giúp cho enzym endocellulase tác động được lên vùng cellulose kết tinh. - Endo-glucanase (1,4-β-D-glucanohydrolase, EC 3.2.1.4). Enzym endoglucanase thủy phân liên kết β-1,4-glucozit một cách ngẫu nhiên để giải phóng cellodextrin, cellobiose và glucose. Enzym endoglucanase phân giải mạnh mẽ các cellulose vô định hình nhưng tác động rất yếu trên cellulose kết tinh và chúng không có khả năng phân giải cellobiose. Chính nhờ sự phân cắt trước của endocellulase tạo ra các đầu không khử, enzym cellobiohydrolase dễ dàng thủy phân hoàn toàn cellulose kết tinh. • Enzym β-1,4-glucosidase hay cellobiase (EC 3.2.1.21): thủy phân cellobiose và các cello-oligosaccharid mạch ngắn thành glucose. Enzym β-1,4glucosidase phân cắt hai loại cơ chất là cellobiose và cellohexanose (gồm 6 đơn vị glucose), enzym này thủy phân cellobiose nhanh hơn cellohexanose. 1.2.2. Cấu trúc và cơ chế thủy phân pectin Cấu trúc của pectin Trong vách tế bào sơ cấp chứa một hàm lượng tương đối cao pectin (khoảng 35%). Cấu tạo của pectin chủ yếu là một mạch chính gồm các gốc axít 9 α-D-galacturonic, liên kết với nhau bằng liên kết 1,4-O-glucozit, còn gọi là axít polygalacturonic hay axít pectic. Trong tự nhiên, pectin có 2 dạng chủ yếu: - Dạng pectin hòa tan, chủ yếu ở dịch tế bào. - Dạng protopectin không tan trong nước, tồn tại chủ yếu ở thành tế bào và các lớp gian bào, thường ở dạng liên kết với polysaccharit khác như arabinan, tinh bột, cellulose. Pectin giữ vai trò quan trọng trong quá trình chín của quả. Khi quả còn xanh và đang phát triển, protopectin phân tán ở thành tế bào với tỷ lệ khá cao làm quả cứng. Khi quả bắt đầu chín, protopectin chuyển dần sang dạng pectin hòa tan dưới tác dụng của axít hữu cơ và enzym protopectinase trong quả, quả càng chín càng mềm, pectin hòa tan tăng cao, ngược lại protopectin không tan sẽ giảm dần. Cơ chế thủy phân pectin bởi enzym pectinase Pectinase là một nhóm enzym tham gia vào quá trình thủy phân pectin, sản phẩm tạo thành là axít galacturonic, glucose, galactose, arabinose, methanol…[3] Enzym pectinase chứa một vùng có 8-10 vòng xoắn β kép về phía phải với 2 vòng sẽ tạo thành một khe liên kết với cơ chất. Người ta nhận thấy rằng trung tâm hoạt động của enzym này có chứa 2 axít amin là aspartate và lysine và một histidine nằm gần trung tâm hoạt động sẽ ảnh hưởng đến khả năng xúc tác của enzym. • Enzym pectinesterase (PE) (E.C.3.1.1.11): xúc tác sự thủy phân liên kết ester phức tạp của pectin và protopectin. PE chỉ thủy phân liên kết ester giữa các nhóm metoxyl và -COOH tự do. PE có ái lực với nhóm metoxyl ở vị trí thứ 5 lớn hơn với các nhóm ở vị trí thứ 3 và 7. Như vậy, sự phân cắt nhóm metoxyl sẽ xảy ra một cách tuần tự bắt đầu từ nhóm -COOH tự do, Kết quả là tạo thành axít pectic hoặc axít pectinic và methanol. • Enzym Polygalacturonase (PG) (E.C.3.2.1.15): tham gia quá trình thủy phân liên kết α-1,4-glucozit của axít pectic và các polygalacturonic khác, tách các gốc axít D-galacturonic thành các phân tử D-galacturonic tự do. PG là một phức hợp enzym gồm nhiều cấu tử và thường có tính đặc hiệu cao đối với cơ chất. Có 4 kiểu PG dựa vào tính đặc hiệu và cơ chế tác dụng: - Endo-glucozidase-polymetylgalacturonase kiểu I (Endo-PMG-I): là enzym dịch hóa, pectin có mức độ metoxyl hóa càng cao thì bị thủy phân bởi enzym này càng nhanh. Enzym này phổ biến ở nấm mốc như: Asp. niger, Asp.awamori, Botrytis cinerea và Neurospora crassa. 10 - Endo-glucosidase-polygalacturonase kiểu II (Endo-PG-II): là enzym dịch hóa, enzym này có thể thủy phân axít pectic hay axít pectinic và chỉ tác dụng khi có mặt nhóm COOH tự do. Hoạt độ của Endo-PG-II sẽ tăng lên nhiều khi cơ chất được xử lý sơ bộ bằng PE. Đa số vi khuẩn và nấm mốc là những vi sinh vật tổng hợp được enzym này. - Exo-glucozidase-polymetylesterase kiểu III (Exo-PMG-III): là enzym đường hóa, enzym này có thể cắt từng axít galacturonic ra khỏi axít pectinic hoặc pectin. Exo-PMG-III có ái lực cao với các gốc axít galacturonic đã được metoxyl hóa, nghĩa là phân cắt các liên kết α-1, 4glucozit ở đầu mạch nằm giữa hai gốc axít galacturonic có nhóm COOCH3. - Exo-glucosidase-polygalacturonase kiểu IV (Exo-PG-IV): enzym này thường có ái lực mạnh đối với các liên kết glucozit ở cuối mạch của phân tử axít pectinic hay axít pectic nhưng không có nhóm metyl. • Enzym Pectate lyase (PL): Enzym này có vai trò xúc tác liên kết α-1,4glucozit, tiến tới làm mất hoạt tính nguyên tử hydro ở carbon thứ 5 tạo thành liên kết đôi giữa carbon thứ 4 và thứ 5. Dựa trên cơ chế tác dụng của PL, người ta chia thành 2 nhóm: - Nhóm Endo-pectatelyase: tham gia thủy phân phân tử polygalacturonic ở chỗ khác nhau của dãy tạo nên axít galacturonic. - Nhóm Exo-pectatelyase: tham gia phân hủy thành phần mạch vòng của axít digalacturonic chưa bão hòa. 1.2.3. Cấu trúc và cơ chế thủy phân xylan Cấu trúc của xylan [23] Xylan là polysaccharide cấu trúc chính trong vách tế bào thực vật, đứng thứ hai sau cellulose. Xylan là thành phần chính của hemicellulose, một phức hợp polysaccharit gồm: xylan, xylanglucan, glucomannan, glactoglucomannan và arabinogalactan. Phức hợp này cùng với cellulose và lignin hình thành nên thành phần polymer của vách tế bào thực vật, tương tác với nhau nhờ các liên kết cộng hóa trị và không cộng hóa trị. Xylan là ranh giới giữa lignin và cellulose, đây là vị trí quan trọng cho sự kết dính của chất xơ và tính toàn vẹn của vách tế bào thực vật. Xylan là polymer của các đơn phân xylose liên kết với nhau bởi liên kết β1,4-glucozit. Trong tự nhiên, phần lớn xylan ở dạng polysaccharit dị thể, có các nhóm thế khác nhau trong chuỗi khung sườn và chuỗi bên. Các nhóm thế phổ biến là acetyl, aarabinofuranosyl và glucuronysyl. Dựa vào các nhóm thế, xylan 11 được phân loại thành homoxylan thẳng, glucuronoxylan và glucuronoarabinoxylan. arabinoxylan, acetylxylan, Cơ chế thủy phân xylan bởi enzym [17, 24, 25, 28] Vì tính không đồng nhất và phức tạp của xylan do đó để thủy phân hoàn toàn xylan cần một hệ enzym hoạt động phối hợp: β-1,4-endoxylanase (EC 3.2.1.8) cắt ngẫu nhiên xylan, β-D-xylosidase (EC 3.2.1.37) cắt các đơn phân xylose từ đầu không khử của xylooligosaccharide và xylobiose. Việc loại bỏ nhóm bên được xúc tác bởi β-L-arabinofuranosidase (EC 3.2.1.55), β-Dglucuronidase (EC 3.2.1.139), acetylxylan-esterase (EC 3.1.1.72), ferulic acid esterase (EC 3.1.1.73) và ρ-coumaric acid esterase (EC 3.1.1.-) Xylanase thủy phân xylan theo cơ chế axít - bazơ, nhờ 2 gốc glutamate: Glu 78 và Glu 172. Trong đó, Glu 78 hoạt động như chất ưa nhân và có xu thế tích điện âm, ngược lại Glu 172 có tính axít và có xu thế được proton hóa. Trong cơ chế dời chỗ 2 lần của endoxylanase, Glu 172 đóng vai trò như một chất axít ở bước đầu tiên và như một chất bazơ ở bước thứ 2. Hệ xylanse được sinh tổng hợp chủ yếu bởi nấm sợi, xạ khuẩn và vi khuẩn: Aspergillus, Trichoderma, Clostridia, Bacillus, Streptomycetes,... Endoxylanase của nấm sợi hoạt động trong khoảng pH 3,5 – 5,5 và ổn định trong khoảng pH 1,0 – 10,0. Endoxylanase của vi khuẩn hoạt động ở pH tối ưu cao hơn endoxylanase của nấm sợi và ổn định ở pH 5,0 – 7,3. 1.3. Tình hình sản xuất và nghiên cứu chế biến tiêu trắng (tiêu sọ) Sản phẩm hồ tiêu thông dụng trên thị trường thế giới là tiêu đen và tiêu trắng. Ngày nay nhiêu loại sản phẩm có giá trị đã được phát triển thêm từ hồ tiêu như dầu tiêu được chế biến từ tiêu lép (Ấn Độ), dầu nhựa tiêu (oleoresine), tiêu xanh ngâm muối, tiêu xanh khử nước, tiêu đỏ… 1.3.1. Tình hình sản xuất và nghiên cứu chế biến tiêu trắng trên thế giới Các phương pháp sản xuất tiêu trắng: 1/ Phương pháp ngâm nước: + Ngâm ở sông hoặc suối: tiêu xanh sau khi tách khỏi cuống được cho vào túi bằng cói (khoảng 20-25 kg/túi) buộc chặt rồi ngâm ở sông hoặc các dòng suối từ 2 - 3 tuần. Trong quá trình ngâm nước, lớp vỏ ngoài bị phân hủy dần dần. Sau thời gian ngâm, các túi tiêu được vớt lên rồi chà bằng chân và rửa bằng nước. Hạt tiêu sau khi chà rửa đem phơi nắng 2-3 ngày. Phương pháp này chỉ ứng dụng được ở những vùng gần sông suối, rất khó mở rộng quy mô sản xuất và thời gian chế biến quá dài. + Ngâm trong các bể xi măng: là phương pháp được sử dụng chủ yếu ở Ấn Độ. Theo Sudarsan (2000) việc sản xuất tiêu trắng được thực hiện theo cách 12 thức như sau: Tiêu xanh được ngâm nước trong các bể xi măng, thời gian phân hủy lớp vỏ mất hơn 9 ngày. Hoặc tiêu xanh được ủ chín kết hợp với ngâm nước (khoảng 2-3 ngày), phương pháp này mất tổng cộng khoảng 7 ngày. Hoặc tiêu đen ngâm trong nước khoảng 12 ngày. Tiêu sau khi ngâm được xát vỏ bằng phương pháp cơ học, rửa sạch và phơi khô đến khi đạt độ ẩm cần thiết (khoảng 8 - 12%). Nhược điểm của các phương pháp ngâm nước là thời gian ngâm dài (khoảng 10 - 15 ngày), nước ngâm bốc mùi hôi thối ảnh hưởng rất xấu đến môi trường xung quanh và ám vào sản phẩm rất khó loại trừ, tiêu bị sậm màu và tạp nhiễm các vi sinh vật, chất lượng sản phẩm không tốt. 2/ Phương pháp chôn dưới đất ẩm: tiêu được ủ chín rồi chôn dưới đất ẩm khoảng 5 ngày đem xát vỏ, rửa sạch rồi phơi khô. Hạn chế của phương pháp này là phải có mặt bằng rộng và sản phẩm rất dễ tạp nhiễm vi sinh vật. (Verghese, 1999) 3/ Phương pháp sử dụng hóa chất: tiêu đen được ngâm nước với tỷ lệ 1:5 trong 4 ngày, sau đó đem luộc trong dung dịch NaOH 4% kết hợp với khuấy để tách vỏ. Sản phẩm sau khi tách vỏ được tẩy trắng bằng dung dịch H2O2 2,5%, rửa nước rồi phơi khô (Joshi, 1962) Hiện nay, hầu hết các phương pháp kể trên đều ít được dùng trong sản xuất tiêu trắng vì cho sản phẩm có chất lượng không tốt, mức độ tạp nhiễm vi sinh vật cao, tiêu tốn nhiều nước và tốn chi phí nhân công. Việc sản xuất tiêu trắng theo hướng sinh học là xu thế ngày càng được sử dụng do có các ưu điểm vượt trội là rút ngắn thời gian sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm. Các nghiên cứu sản xuất tiêu trắng gần đây chủ yếu là nghiên cứu sử dụng vi khuẩn và enzym để phân hủy lớp vỏ ngoài của hạt tiêu. Vi sinh vật được sử dụng để phân rã vỏ tiêu là các chủng vi khuẩn hoặc nấm mốc có các hoạt tính cellulase và pectinase. Thankamony (1999) sử dụng vi khuẩn Bacillus subtilis không gây bệnh được phân lập từ đất có hoạt tính cellulase để phân hủy lớp vỏ ngoài của hạt tiêu đen. Thời gian nuôi cấy mất khoảng 2 - 4 ngày trong điều kiện nuôi cấy lắc (qui mô phòng thí nghiệm), sau đó việc bóc vỏ được hoàn tất bằng cách xát và rửa nước. Phương pháp này cho phép rút ngắn thời gian bóc vỏ nhưng phải sục khí liên tục. Thankamony và Giridhar (2004) nghiên cứu bóc vỏ tiêu đen bằng cách dùng các chủng vi khuẩn Bacillus không tạo bào tử. Dịch nuôi cấy vi khuẩn (100 ml) sau 6 giờ, bổ sung 50g tiêu đen rồi nuôi cấy lắc (tốc độ lắc 80 vòng/phút) ở 37oC. Sau 4 ngày ủ, thu lấy hạt tiêu, đem xát vỏ, rửa sạch, rồi sấy khô. Hiệu suất bóc vỏ đạt 80% khi sử dụng chủng B. mycoides hoặc B. 13 licheniformic, đạt 90% khi dùng chủng B. brevis. Sử dụng kết hợp cả 3 chủng vi khuẩn này gồm B. mycoides, B. licheniformic và B. brevis để bóc vỏ hạt tiêu đen, sau 4 ngày hiệu suất bóc vỏ đạt 95 – 98%. Thử nghiệm ở qui mô lớn hơn: bể lên men gồm 25 lít môi trường dinh dưỡng, bổ sung 3 lít dịch nuôi cấy của ba chủng vi khuẩn (tỷ lệ 1:1:1) và 10kg tiêu đen. Cứ 24 giờ bổ sung 0,1% glucose, sau 10 -12 ngày, hiệu suất bóc vỏ đạt 90 - 95%. Hạt tiêu thành phẩm có màu trắng kem, được bao bọc bởi lớp màng mỏng có vân. Tiêu trắng sản xuất theo phương pháp này vẫn duy trì được hàm lượng các chất thơm và nhựa dầu bay hơi, các chỉ tiêu vi sinh thấp hơn so với tiêu trắng thương phẩm sản xuất theo phương pháp truyền thống. Gopinathan và Manilal (2005) sử dụng các chủng vi khuẩn Xanthomonas sp., Pseudomonas sp., và Bacillus sps. phân lập từ đất có khả năng phân hủy lớp vỏ ngoài của hạt tiêu xanh trong thời gian 3 ngày. Đối với hạt tiêu đen trước khi xử lý sinh học cần được ngâm nước khoảng 4 ngày. Sau khi lên men, tách vỏ hoàn toàn nhờ máy chà quả và rửa nước, sau đó đem phơi hoặc sấy để đạt độ ẩm qui định. Tỷ lệ hạt tiêu còn vỏ là 1 - 2% khi dùng nguyên liệu tiêu xanh và 2-3% khi sử dụng nguyên liệu là tiêu đen. Tiêu trắng được sản xuất theo phương pháp này có sự cải thiện về màu sắc và giảm mức độ tạp nhiễm vi sinh vật. Tuy nhiên cần thiết phải phân loại hạt tiêu trước khi xử lý với vi khuẩn để sản phẩm tiêu trắng có chất lượng tốt và đồng đều hơn [19]. Martin Steinhaus và Peter Shieberle (2005), thử nghiệm sản xuất tiêu trắng từ tiêu đen theo nhiều phương pháp ngâm khác nhau và đi đến kết luận như sau: các thành phần tạo mùi hôi trong quá trình sản xuất tiêu trắng như 3methylindole, 4-methylphenol và axít butanoic không hình thành trong quá trình sản xuất nếu thời gian lên men ngắn hoặc ngâm ủ kéo dài kết hợp với thay nước thường xuyên. Như vậy việc rút ngắn thời gian ngâm ủ sẽ loại trừ được các thành phần tạo mùi hôi và giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường [26]. Sản xuất tiêu trắng bằng phương pháp enzym chủ yếu đi từ nguyên liệu là tiêu xanh. Các enzym được dùng trong sản xuất tiêu trắng chủ yếu là các enzym có khả năng phân hủy các thành phần cấu trúc vỏ tiêu. Có thể dùng một loại hay kết hợp nhiều loại enzym trong quá trình ngâm ủ không những vừa rút ngắn thời gian sản xuất, hạn chế ô nhiễm môi trường mà còn làm giảm lượng vi sinh và cải thiện chất lượng của sản phẩm. Phương pháp này đơn giản và dễ nhân rộng quá trình sản xuất. Gopinathan (2004) nghiên cứu sử dụng enzym pectinase để phân hủy lớp vỏ ngoài của hạt tiêu. Đối với hạt tiêu xanh, thời gian ngâm ủ là 24 giờ ở 37 – 40oC và pH=3,5 đạt hiệu suất là 27 – 32%; đối với tiêu đen mất khoảng 40 – 45 giờ đạt hiệu suất 67 – 73%. Chất lượng sản phẩm tiêu trắng tạo ra theo phương 14 pháp này được cải thiện đáng kể so với các phương pháp sản xuất truyền thống, sản phẩm có màu sáng hơn và mức độ tạp nhiễm vi sinh vật thấp hơn hẳn [18]. Namiki Takashi và cộng sự (2007) sử dụng các enzym cellulase, hemicellulase, pectinase và protopectinase để phân hủy vỏ tiêu. Tiêu xanh đã tách cuống hoặc tiêu đen được ủ với enzym trong điều kiện thích hợp. Sau khi ủ, tiêu trắng được chà rửa với nước, rồi phơi khô hoặc sấy bằng phương pháp sấy tang quay hoặc sấy tĩnh. Tiêu trắng sản xuất bằng phương pháp enzym có chất lượng cao hơn hẳn về màu sắc và hương vị so với tiêu trắng sản xuất theo phương pháp truyền thống [27]. Thử nghiệm gần đây của công ty Novozymes (2009): tiêu xanh sau khi tách cuống đem chần 90- 100oC rồi chà nhẹ để tăng diện tích tiếp xúc giữa enzym và cơ chất, ngâm tiêu vào nước (tỷ lệ 1:1), điều chỉnh pH đạt 4 – 5, bổ sung Peelzym với nồng độ 0,1 - 0,4%, ủ ở 45 - 55oC trong 18 giờ hoặc ở nhiệt độ thường trong 3 ngày. Kết thúc quá trình ủ, đem xát và loại bỏ tiêu còn sót vỏ, sọ tiêu đem rửa, tẩy trắng rồi sấy khô. Hiệu suất bóc vỏ đạt khoảng 30%. Các kết quả nghiên cứu thử nghiệm đã khẳng định việc sử dụng enzym Peelzym (là hỗn hợp enzym có các hoạt tính gồm β-glucanase, xylanase, cellulase và hemicellulase thu nhận từ chủng Asperillus aculeatus) hiệu quả cao hơn hẳn khi dùng một loại enzym. Quá trình bóc tách vỏ sau đó dễ dàng được hoàn tất nhờ công đoạn xát vỏ. Nhìn chung, phương pháp sử dụng enzym mang lại nhiều lợi ích như: rút ngắn thời gian sản xuất; giảm mức độ tạp nhiễm vi sinh vật; cải thiện chất lượng sản phẩm về màu sắc, mùi vị và cảm quan; giảm chi phí sản xuất đặc biệt là giảm lượng nước sử dụng, hạn chế sự ô nhiễm nước thải và ô nhiễm mùi hôi tại nơi sản xuất. Ngoài các nghiên cứu về phương pháp sản xuất tiêu, phương pháp bảo quản tiêu đóng vai trò rất quan trọng nhằm duy trì chất lượng sản phẩm trong suốt quá trình bảo quản và lưu thông phân phối. Catherine và cộng sự (2008) đã nghiên cứu so sánh ảnh hưởng của các phương pháp bảo quản (dùng hơi nóng hoặc chiếu xạ) đến các chỉ tiêu hóa lý và vi sinh của tiêu đen. Phương pháp dùng hơi nóng làm giảm hàm lượng piperine và gây sậm màu của sản phẩm trong quá trình bảo quản, trong khi phương pháp chiếu xạ làm giảm đáng kể lượng vi sinh nhưng ít ảnh hưởng tới chất lượng hóa lý. Việc bảo quản tiêu thành phẩm ở nhiệt độ thấp (40C) cũng hạn chế được sự thất thoát của piperin [16]. 1.3.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu chế biến tiêu trắng tại Việt Nam Phương pháp sản xuất tiêu trắng truyền thống: tiêu tươi hoặc tiêu chín già (chùm xuất hiện trái chín đỏ) đem ủ 2 – 3 ngày đêm, bỏ vào bao đem ngâm ở 15 dòng nước chảy hay trong bể ngâm thay nước hàng ngày. Ngâm từ 7 – 10 ngày (vào mùa lạnh thời gian ngâm lâu hơn) cho đến khi vỏ nát rời, cho vào rổ hay máy xát kỹ, sau đó đãi hết vỏ và phơi 1- 2 nắng trên nong, nia đến khi hạt có độ ẩm 12- 13% là có thể đem bảo quản và tiêu thụ. Chế biến thủ công không thể sản xuất theo dạng hàng hoá vì chất lượng sản phẩm không đồng đều. Hơn nữa, thời gian kéo dài khó đáp ứng xuất khẩu. Chế biến tiêu trắng bán công nghiệp từ tiêu đen: hiện nay ở các vùng trồng tiêu, các hộ trồng tiêu chế biến tiêu trắng từ tiêu đen, một số hộ nông dân thu gom thêm tiêu đen từ các hộ khác để chế biến tiêu trắng đã hình thành các vùng sản xuất tiêu sọ không tập trung với sản lượng tiêu sọ tùy thuộc vào nhu cầu của thị trường và các đại lý thu mua. Quy trình sản xuất tại các hộ gia đình khá đơn giản, gồm các công đoạn như sau: Chọn loại tiêu đen có dung trọng > 550g/l để chế biến tiêu trắng. Tiêu đen được quạt kỹ để loại các hạt nhẹ. Tiêu hạt nặng được cho vào bao rồi ngâm nước trong các bể ximăng từ 7 – 8 ngày. Hai ba ngày thay nước một lần hoặc không thay nước cho đến khi vỏ hạt tiêu thối mũn, đem ra xát để bóc vỏ hạt rồi đãi sạch. Hạt tiêu sau khi đãi sạch vỏ có màu nâu vàng. Theo yêu cầu của thị trường, tiêu được làm trắng bằng cách ngâm trong H2O2 trong vòng 30 phút để oxi hóa các chất hữu cơ và các chất màu. Tiêu sau khi tẩy trắng được phơi trên sân có lót bạt hoặc đem sấy ở 50 – 60oC trong nhiều giờ liên tục để đạt độ ẩm 12%. Với cách chế biến này, chất lượng tiêu trắng không đồng đều. Ngoài ra, vấn đề ô nhiễm môi trường xảy ra trong vùng, mùi hôi thố từ các bể ngâm tiêu bốc lên nồng nặc. Các nông hộ và các cơ sở chế biến nhỏ không chú ý đến vấn đề tiêu thoát nước thải, gây ô nhiễm mùi môi trường xung quanh. Chế biến tiêu trắng xuất khẩu ở quy mô lớn: tương tự như chế biến tiêu trắng ở quy mô bán công nghiệp nhưng công nghiệp hơn ở các công đoạn ngâm ủ, xử lý an toàn thực phẩm, sấy và xử lý nước thải chế biến. Nhiều nhà máy bên cạnh việc mua tiêu đen loại tốt để chế biến còn thu mua tiêu sọ đã qua chế biến bán thủ công của nông dân về gia công thêm khâu làm trắng, sấy và đóng bao bì đạt tiêu chuẩn xuất khẩu. Ở Việt nam, các công ty nước ngoài, công ty liên doanh và các công ty tư nhân như: Harris Preman, Vina Harris, ManSpice, Trường Lộc, Maseco, Tấn Hưng, Agexport HCM, Itimex HCM đã đầu tư dây chuyền chế biến hiện đại, chế biến tiêu sạch theo phương pháp hấp sấy bằng hơi nước, xử lý vi sinh. Sản phẩm đạt tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm. Cho đến nay, các nghiên cứu về sản xuất tiêu trắng tại Việt Nam không nhiều và chưa hoàn thiện nên rất khó để triển khai ứng dụng rộng rãi. Có 2 công trình nghiên cứu sản xuất tiêu trắng chủ yếu theo phương pháp ngâm nước và ủ kín như sau: 16