Nghiên cứu trình bày hiệu quả quá trình thuỷ phân đạt cao nhất ở 0,2%w/w tỷ lệ enzyme và thời gian 60 phút. Ở điều kiện này khối lượng chất khô đạt được cao nhất 14,01% (w/w). Phương pháp thủy phân với α-amylase giúp nâng cao lượng chất khô thu hồi được lên 2,6 lần so với phương pháp không sử dụng enzyme (đối chứng).
Kỷ yếu hội thảo khoa học – Phân ban Công nghệ Thực phẩm ỨNG DỤNG ENZYME α - AMYLASE ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ THU HỒI CHẤT KHÔ TRONG DỊCH SỮA ĐIỀU Huỳnh Trần Thảo Hiền1, Huỳnh Thị Mộng Hằng1, Nguyễn Thị Hải Hịa1, Nguyễn Thị Thảo Minh1 Khoa Cơng Nghệ Thực Phẩm, Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP HCM Email: thaohien0304@gmail.com Ngày nhận bài: 15/6/2017; Ngày chấp nhận đăng: 2/7/2017 TÓM TẮT Sản phẩm sữa điều thử nghiệm sản xuất quy mơ phịng thí nghiệm Ảnh hưởng trình thủy phân α-amylase lên hiệu suấtthu hồi chất khô từ hạt điều nghiên cứu Hai thơng số q trình khảo sát nồng độ enzyme (0,1 – 0,3% w/w) thời gian thủy phân (30 – 70 phút); hiệu q trình đánh giá thơng qua khối lượng chất khô tổng thu dịch sữa hạt điều sau lọc Kết thực nghiệm cho thấy hiệu trình thuỷ phân đạt cao 0,2%w/w tỷ lệ enzyme thời gian 60 phút Ở điều kiện khối lượng chất khô đạt cao 14,01% (w/w) Phương pháp thủy phân với α-amylase giúp nâng cao lượng chất khô thu hồi lên 2,6 lần so với phương pháp không sử dụng enzyme (đối chứng) Từ khóa: Sữa điều, thủy phân, α – amylase GIỚI THIỆU Trong năm gần đây, với lối sống ngày cao người mối quan tâm sức khỏe thay đổi lựa chọn nước uống dinh dưỡng ngày cao Các loại thức uống khơng cịn đơn để giải khát ngon miệng mà phải đáp ứng giá trị dinh dưỡng cao, giảm bệnh tật đáp ứng nhu cầu thị hiếu Xu hướng sử dụng sữa thực vật phương án thay sữa bò phân khúc phát triển nhanh thị trường loại nước giải khát dinh dưỡng toàn cầu Do sữa thực vật có số ưu điểm thay sữa bị dành cho người bị dị ứng casein, khơng dung nạp lactose, tăng lượng calorie mắc bệnh cholesterol máu Sự ưa chuộng chế độ ăn chay ảnh hưởng đến người tiêu dùng hướng tới việc lựa chọn sữa từ thực vật thay sữa bò [1] Sữa từ hạt điều, loại sữa thực vật có tiềm phát triển mang lại giá trị dinh dưỡng cao.Hạt điều (Anacardium occidentale L.) có thành phần dinh dưỡng tốt chứng minh lợi ích sức khỏe Hạt điều chứa 47% chất béo, 82% số acid béo chưa bão hòa, tỷ lệ acid béo chưa bão hòa đơn acid béo chưa bão hòa đa 4:1 có lợi [2] Các chất béo chưa bão hịa khơng làm tăng Cholesterol mà cịn có tác động điều hòa làm giảm lượng Cholesterol máu giúp tránh bệnh tim mạch Một số nghiên cứu 258 Huỳnh Trần Thảo Hiền, Huỳnh Thị Mộng Hằng, Nguyễn Thị Hải Hòa, Nguyễn Thị Thảo Minh cho thấy chất chống oxi hóa có hạt có hiệu ứng sinh học tốt liên quan đến bệnh tim mạch [3, 4] Hydrat carbon nhân điều chiếm tỷ lệ thấp khoảng 20% đường hòa tan chiếm 1% để tạo mùi vị, vị dễ chịu hấp dẫn nhân điều mà khơng bị béo phì Nhân điều chứa 20% chất đạm thực vật Về số lượng tương đương với đậu nành đậu phộng chất tương đương với sữa, trứng thịt Protein nhân điều có đầy đủ acid amin cần thiết, số lượng khơng nhiều, nhờ có mặt lúc, cân đối nên có đủ hiệu cho dinh dưỡng [2] Ngồi hạt điều cịn có sterol giúp chống viêm, có lợi cho tim mạch Campesterol - Các phân tử campesterol cạnh tranh với cholesterol, làm giảm hấp thu cholesterol ruột người [5], stigmasterol hữu ích việc phòng ngừa số bệnh ung thư, bao gồm: buồng trứng, tuyến tiền liệt, vú ung thư ruột kết Là nguồn giàu chất khoáng như: Calcium, Selenium, Magnesium, kẽm, phospho, đồng, sắt dạng hữu có tác dụng bảo vệ sức khỏe hệ thống thần kinh người Hạt điều chứa proanthocyanidins - chứng minh loại flavanol ngăn chặn tế bào ung thư tái sản xuất tiêu diệt tế bào ung thư Trong thực tế, nghiên cứu cho thấy hàm lượng đồng cao hạt điều giúp tránh khỏi gốc tự cung cấp nguồn phytochemical chất chống oxi hóa có lợi cho thể Bên cạnh giá trị dinh dưỡng phong phú, hạt điều nguồn nguyên liệu Việt Nam xuất đứng nhì giới, trình hạt chế biến xuất có nhiều kích thước bể hạt bể tư, bể tám tận dụng làm thức uống mang lại giá trị kinh tế cao Mục tiêu nghiên cứu sản xuất sữa hạt điều nhằm phát triển sản phẩm giá trị dinh dưỡng cao, tận dụng nguồn hạt điều vỡ trình sản xuất, phương án thay sữa bị hạn chế nguy mắc bệnh từ động vật sang người Trong trình sản xuất sữa từ thực vật, q trình trích ly dịch sữa có tính định đến hiệu kinh tế giá trị dinh dưỡng sản phẩm Tuy nhiên, trích ly thơng thường việc nấu để hịa tan chất khơng thu hồi hết hàm lượng chất khơ có nhân điều, mặc khác tinh bột bị hồ hóa làm tăng độ nhớt ảnh hưởng đến hiệu suất lọc Mục tiêu phương án sử dụng enzyme α – amylase hỗ trợ q trình thu hồi chất khơ, tinh bộtsẽ khơng bị hồ hóa nhiệt độ cao, làm giảm độ nhớt tăng sản lượng sữa điều cách tạo điều kiện cho trình lọc [6] Mục tiêu nghiên cứu khảo sát thành phần hóa học hạt điều vỡ tư (LWP) có đáp ứng thành phần dinh dưỡng để đưa vào sản xuất sữa điều, khảo sát hiệu trình thủy phân enzyme α - amylase lên tinh bột để hiệu suất thu hồi chất khô tốt VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu Hạt điều sử dụng cho nghiên cứu loại hạt điều vỡ tư LWP (Large White Pieces) cung cấp từ sở chế biến nông sản Thành Công xã Xuân Phú, huyện Xuân Lộc tỉnh Đồng Nai Hạt điều làm cách ngâm nước muối 25 phút để rửa nhựa điều cịn sót q trình tách bỏ vỏ lụa 259 Ứng dụng enzyme -amylast để nâng cao hiệu thu hồi chất khô dịch sữa điều Enzyme α – amylase có tên thương mại Termamyl SC sử dụng cung cấp từ công ty Boenntag địa 202B Hồng Văn Thụ, TP Hồ Chí Minh, có hoạt tính tối ưu: pH 5,5 – 5,7; nhiệt độ: 90 – 95oC, bất hoạt nhiệt độ 100oC/30 phút 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp sản xuất sữa điều Nhân điều Nước, muối Ngâm Rang Nghiền Gia nhiệt Enzyme α -amylase Thủy phân Lọc Sữa điều Hình Quy trình sản xuất sữa điều bán thành phẩm Hạt điều nhân xử lý để loại bỏ nhựa điều cách ngâm dịch nước muối 5% thời gian 25 phút, sau rửa lại nước đem rang nhiệt độ 120oC 20 phút chảo để cấu trúc hạt giòn dễ dàng cho trình nghiền Nghiền khơ máy xay Philips, Indonesia, cơng suất tối đa 600W phút nhằm giảm kích thước hạt tạo thuận lợi cho trình nghiền ướt Quá trình nghiền ướt thực với lượng nước bổ sung theo tỷ lệ điều/nước 1/7 để thu huyền phù Huyền phù hồ hóa nhiệt độ 100oC 10 phút Sau gia nhiệt tiến hành phân phối 100g hỗn hợp nước điều vào cốc thủy tinh để tiến hành thủy phân theo kế hoạch thực nghiệm (Bảng 1) Sau thủy phân hỗn hợp lọc qua qua rây 0,1mm để thu dịch sữa (mỗi mẫu lọc với thời gian phút) Dịch sữa sau lọc đem kiểm tra hàm lượng chất khô tổng để đánh giá hiệu trình thủy phân 260 Huỳnh Trần Thảo Hiền, Huỳnh Thị Mộng Hằng, Nguyễn Thị Hải Hòa, Nguyễn Thị Thảo Minh 2.2.2 Phương pháp phân tích 2.2.2.1 Thành phần hóa học hạt điều Xác định protein tổng cách xác định Nito tổng theo phương pháp Kjeldahl theo TCVN 10034:2013 Xác định hàm lượng chất béo phương pháp chiết Sohxlettheo TCVN 3703 - 90 Xác định hàm lượng glucide theo TCVN 4074:2009 Xác định hàm lượng Afatoxin B1 theo Rè.AOAC 991:31 (LCMS) LOD g/kg 2.2.2.2 Hàm lượng chất khô sữa điều sau lọc Phương pháp xác định hàm lượng chất khô dựa theo TCVN 8082:2013, theo dịch sữa sau lọc sấy đến khối lượng không đổi thiết bị sấy Ecocell, USA Hàm lượng chất khơ tính theo cơng thức: Khối lượng chất khơ tổng tính thơng qua hàm lượng chất khơ Trong đó: m: hàm lượng chất khơ tính % (g) : khối lượng chất khơ (g) : khối lượng dung dịch sau thủy phân (g) : khối lượng mẫu sữa lại sau phân bố mẫu vào giấy lọc, pipet, giá pipet (g) : khối lượng mẫu sữa, pipet, giá pipet (g) : khối lượng giấy nhơm có giấy lọc sau sấy (g) : khối lượng giấy nhơm có giấy lọc, mẫu sữa sau sấy (g) 2.2.3 Nghiên cứu ứng dụng enzyme α- amylase để nâng cao hiệu thu hồi chất khô Mục đích thí nghiệm xác định điều kiện q trình thủy phân để khối lượng chất khơ dịch sữa sau lọc đạt cao Theo đó, phân phối 100 g dịch điều sau gia nhiệt vào cốc thủy tinh 250ml với tỷ lệ enzyme sử dụng (0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3 %w/w), ứng với nồng độ enzyme khoảng thời gian thủy phân (30, 40, 50, 60, 70 phút) thực cố định nhiệt độ 90oC nhiệt độ tối ưu enzyme Thí nghiệm xây dựng theo phương pháp thực nghiệm yếu tố toàn phần (Full Factorial Design), tổ hợp lặp lại lần Theo đó, có 25 tổ hợp (cơng thức thí nghiệm) 25 x = 75 thí nghiệm 261 Ứng dụng enzyme -amylast để nâng cao hiệu thu hồi chất khô dịch sữa điều Hiệu trình thủy phân đánh giá dựa hiệu suất thu hồi chất khô (%,w/w); hiệu suất thu hồi chất khơ tỷ số khối lượng chất khô so với so với khối lượng huyền phù trước thủy phân Thiết kế thí nghiệm thể bảng Bảng Thiết kế thí nghiệm khảo sát hiệu suất thu hồi chất khô Tỷ lệ enzyme Thời gian (phút) (%w/w) 30 40 50 60 70 0,1 (1) (2) (3) (4) (5) 0,15 (6) (7) (8) (9) (10) 0,2 (11) (12) (13) (14) (15) 0,25 (16) (17) (18) (19) (20) 0,3 (21) (22) (23) (24) (25) (1) ÷ (25) tổ hợp cơng thức thí nghiệm Song song với cơng thức thí nghiệm trên; mẫu đối (khơng dùng enzyme thủy phân) thực để đánh giá tính hiệu trình thủy phân 2.3 Phương pháp xử lý số liệu Sự khác biệt hiệu suất thu hồi chất khô kiểm định phương pháp phân tích phương sai (AVOVA) kiểm định LSD Phần mềm quy hoạch thực nghiệm phân tích thống kê sử dụng JMP 10 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát thành phần hóa học hạt điều Bảng Bảng thành phần hóa học nhân điều Chỉ tiêu Trung bình Độ lệch chuẩn (SD) Độ ẩm 5,25 0,02 Glucide tổng (g/100g) 22,37 0,34 Đạm tổng (g/100g) 18,14 0,56 Chất béo (g/100g) 47,90 0,04 Có tương đồng kết nghiên cứu với tài liệu nghiên cứu trước Gobert Tkatchenko trích dẫn (1949) thành phần hóa học hạt điều Cụ thể, độ ẩm trung bình hạt điều qua trình khảo sát 5,25%, chênh lệch cao với độ ẩm hạt điều theo tài liệu Globert 4,4% Tuy độ ẩm hạt nằm giới hạn – 6% có tương đồng với số nghiên cứu trước cụ thể Woodroof (1970) độ ẩm 5,9%, hạn chế phát triển loại nấm mốc Hàm lượng protein glucide 18,14; 47,9% thấp 262 Huỳnh Trần Thảo Hiền, Huỳnh Thị Mộng Hằng, Nguyễn Thị Hải Hòa, Nguyễn Thị Thảo Minh so với tài liệu Globert protein glucide là: 18,45 47,98% Như vậy, thấy chất lượng điều nghiên cứu thấp chút so với tài liệu nghiên cứu trước Nguyên nhân loại điều sử dụng đề tài loại bể tư (LWP) thứ phẩm trình sản xuất hạt điều nguyên xuất nên chất lượng không loại hạt nguyên Tuy vậy, hàm lượng tiêu chất lượng loại điều nghiên cứu không chênh lệch so với loại điều nghiên cứu khác, cho thấy giá trị tiềm mặt phát triển sản phẩm sữa từ hạt điều bể tư đáp ứng mặt giá trị dinh dưỡng Kết Aflatoxin B1 không phát hiện, đạt TCVN 4850:2010 hạt điều an tồn tiêu độc tố nên đưa vào nghiên cứu sản xuất 3.2 Hiệu trình thủy phân enzyme α- amylase Kết thí nghiệm nhằm để nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ thời gian lên hiệu thủy phân enzyme Bảng Kết phân tích phương sai nhân tố ảnh hưởng tỷ lệ thời gian lên khối lượng chất khô thu sau thủy phân DF Tổng bình phương F p Tỷ lệ 102,87383 2250,740