Ứng dụng phương pháp đáp ứng bề mặt (RSM) để tối ưu hóa quá trình dịch hóa trong quy trình sản xuất sữa gạo từ gạo tấm VD20.pdf

NTTU-NCKH-04 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH DÀNH CHO CÁN BỘ - GIẢNG VIÊN 2022 Tên đề tài: Ứng dụng phương pháp đáp ứng bề mặt (RSM) để tối ưu hóa q trình dịch hóa quy trình sản xuất sữa gạo từ gạo VD20 Số hợp đồng: 2021.01.173/HĐ ‒ KHCN Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Phú Thương Nhân Đơn vị công tác: Viện Ứng Dụng Công Nghệ Phát Triển Bền Vững Thời gian thực hiện: 06 tháng (Từ tháng 10/2021 đến tháng 03/2022) TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH DÀNH CHO CÁN BỘ - GIẢNG VIÊN 2022 Tên đề tài: Ứng dụng phương pháp đáp ứng bề mặt (RSM) để tối ưu hóa q trình dịch hóa quy trình sản xuất sữa gạo từ gạo VD20 Số hợp đồng: 2021.01.173/HĐ ‒ KHCN Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Phú Thương Nhân Đơn vị công tác: Viện Ứng Dụng Công Nghệ Phát Triển Bền Vững Thời gian thực hiện: 06 tháng (Từ tháng 10/2021 đến tháng 03/2022) Các thành viên phối hợp cộng tác: STT Họ tên Ths Nguyễn Phú Thương Nhân CN Văn Chí Khang Ths Trần Thị Yến Nhi Ths Đào Tấn Phát Chuyên ngành Hóa Học Hóa Học Thực Phẩm Hóa Học Cơ quan cơng tác ĐH NTT ĐH NTT ĐH NTT ĐH NTT Ký tên MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đại cương gạo .3 1.1.1 Giới thiệu 1.1.2 Sữa gạo 1.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 10 1.2.1 Ngoài nước .10 1.2.2 Trong nước .13 CHƯƠNG MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 16 2.1 Mục tiêu nghiên cứu .16 2.2 Nội dung nghiên cứu 16 2.3 Hóa chất thiết bị 16 2.4 Phương pháp sản xuất sữa gạo từ gạo VD 20 Gị Cơng 16 2.5 Phương pháp đánh giá tính chất sản phẩm sữa gạo VD 20 17 2.5.1 Phương pháp xác định ẩm độ sản phẩm 17 2.5.2 Phương pháp xác định độ nhớt, màu sắc, nồng độ chất khơ hịa tan, pH 18 2.5.3 Phương pháp xác định hàm lượng đường khử số DE 18 2.5.4 Đánh giá cảm quan chất lượng sản phẩm 19 2.5.5 Phương pháp phân tích liệu 19 2.6 Phương pháp bố trí thí nghiệm .19 2.6.1 Khảo sát chế độ rang 19 2.6.2 Khảo sát công đoạn nghiền đến q trình dịch hóa 20 i 2.6.3 Khảo sát ảnh hưởng công đoạn hồ hóa đến q trình dịch hóa 20 2.6.4 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ gạo rang: nước đến q trình dịch hố 20 2.6.5 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ enzyme amylase 21 2.6.6 Khảo sát ảnh hưởng thời gian dịch hóa .21 2.6.7 Tối ưu hóa q trình dịch hóa 22 2.6.8 Xây dựng công thức sữa gạo từ gạo VD 20 22 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24 3.1 Ảnh hưởng chế độ rang đến chất lượng dịch gạo 24 3.2 Ảnh hưởng công đoạn nghiện đến q trình dịch hóa 25 3.3 Ảnh hưởng cơng đoạn hồ hóa đến khả dịch hóa 26 3.4 Ảnh hưởng tỉ lệ gạo rang : nước đến trình dịch hóa 27 3.5 Ảnh hưởng nồng độ enzyme α-amylase đến q trình dịch hóa .28 3.6 Ảnh hưởng thời gian dịch hóa đến trình dịch hóa 29 3.7 Tối ưu hóa q trình dịch hóa 30 3.7.1 Tính phù hợp mơ hình .30 3.7.2 Tối ưu hóa thơng số trình 33 3.7.3 Xác minh mơ hình 35 3.8 Xây dựng công thức sản phẩm .36 3.9 Đánh giá cảm quan sản phẩm .37 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39 4.1 Kết luận 39 4.2 Kiến nghị 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 PHỤC LỤC 1: PHÂN TÍCH THỐNG KÊ 43 PHỤ LỤC 2: MINH CHỨNG ĐI KÈM 45 SẢN PHẨM DẠNG (hình ảnh sản phẩm đạt được) .45 ii SẢN PHẨM DẠNG 2: (quy trình, sơ đồ, bảng vẽ, sở liệu…) .46 SẢN PHẨM DẠNG 3: (toàn văn báo, sách chuyên khảo….) 47 PHỤ LỤC 3: THUYẾT MINH ĐỀ CƯƠNG 60 iii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc hạt gạo Hình 1.2 Gạo nguyên hạt gạo Hình 1.3 Gạo VD 20 Gị Cơng Hình 2.1 Sơ đồ minh họa trình sản xuất sữa gạo từ gạo VD 20 Gị Cơng 17 Hình 3.1 TSS số DE dịch gạo nhiệt độ rang khác 25 Hình 3.2 Ảnh hưởng công đoạn nghiền đến số DE 26 Hình 3.3 Ảnh hưởng cơng đoạn hồ hóa đến q trình dịch hóa 27 Hình 3.4 Ảnh hưởng tỉ lệ gạo rang : nước đến số DE dịch gạo 28 Hình 3.5 Ảnh hưởng nồng độ enzyme đến số DE dịch gạo 29 Hình 3.6 Ảnh hưởng thời gian dịch hóa đến số DE dịch gạo 30 Hình 3.7 Biểu đồ giá trị thực nghiệm - dự đoán (A) phân bố ngẫu nhiên (B) 20 thí nghiệm 33 Hình 3.8 Biểu đồ đáp ứng bề mặt hai chiều ba chiều thể mối quan hệ số DE cặp yếu tố: (A) Nồng độ enzyme – tỉ lệ nước : gạo, (B) Nồng độ enzyme – thời gian dịch hóa (C) Tỉ lệ nước: gạo - thời gian dịch hóa 34 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần giá trị dưỡng gạo (trên 100g gạo) Bảng 1.2 Bảng so sánh thành phần dinh dưỡng gạo so với loại lương thức khác .5 Bảng 2.1 Danh mục hóa chất thiết bị sử dụng 16 Bảng 2.2 Bố trí thí nghiệm công đoạn nghiền 19 Bảng Bố trí thí nghiệm khảo sát chế độ nghiền 20 Bảng 2.4 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng cơng đoạn hồ hóa 20 Bảng 2.5 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ gạo rang: nước .21 Bảng 2.6 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng nồng độ enzyme 21 Bảng 2.7 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng thời gian dịch hóa .21 Bảng 2.8 Bố trí thí nghiệm tối ưu hóa 22 Bảng 2.9 Công thức sản phẩm sữa gạo .23 Bảng 3.1 Ngoại quan dịch gạo thu điều kiện rang khác 24 Bảng 3.2 Các mức giá trị khảo sát ba yếu tố sấy mơ hình .30 Bảng 3.3 Giá trị thực nghiệm dự đốn 20 thí nghiệm RSM 30 Bảng 3.4 Phân tích ANOVA cho mơ hình hồi quy 31 Bảng 3.5 Kết số DE sử dụng điều kiện tối ưu Design expert 11 36 Bảng 3.6 Ngoại quan sản phẩm sữa gạo với công thức phối trộn khác 36 v TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU STT Kết đạt Công việc thực Khảo sát yếu tố giai đoạn Các thông số thích hợp gia đoạn dịch hóa sữa gạo dịch hóa sữa gạo (chế độ rang, giai đoạn nghiền, nhiệt độ dịch hóa) Tối ưu hóa q trình dịch hóa dựa Các thơng số tối ưu cho q trình dịch thơng só (tỷ lệ ngun hóa (tỷ lệ nguyên liệu/nước, nồng độ liệu/nước, nồng độ enzyme, thời enzyme, thời gian dịch hóa) gian dịch hóa) STT Xây dựng công thức sản phẩm sữa Công thức hoàn chỉnh sản phẩm sữa gạo gạo VD 20 VD 20 Viết báo báo khoa học báo cáo Bài báo khoa học báo cáo tổng kết tổng kết đề tài đề tài Sản phẩm đăng ký Sản phẩm đạt Sữa gạo VD 20 10 chai sữa chai 100 ml sữa gạo Quy trình sản xuất sữa gạo Quy trình sản xuất sữa gạo với thơng số phù hợp Công bố báo khoa học tạp chí Cơng bố báo khoa học hội nghị nước quốc tế 6th International Conference of Chemical Engineering & Industrial Biotechnology (ICCEIB 2022) Thời gian đăng ký: từ ngày 30/06/2021 đến ngày 30/12/2021 Thời gian nộp báo cáo: ngày 20/04/2022 vi MỞ ĐẦU Là quốc gia hàng đầu giới việc xuất gạo, Việt Nam xem vựa lúa châu Á, đó, đồng sơng Cửu Long (ĐBSCL) đồng sơng Hồng hai vùng có diện tích gieo trồng lúa lớn nước Theo số liệu Tổng Cục Thống kê, diện tích gieo trồng lúa thu đơng nước năm 2020 ước tính đạt 724 nghìn ha, lúa mùa đạt 1.584,6 nghìn Tính đến hết tháng 12/2020, suất lúa ước tính đạt 58,7 tạ/ha, tăng 0,5 tạ/ha; sản lượng lúa ước tính đạt 42,69 triệu Kết sản xuất vụ đông xuân nước năm đạt với suất 65,7 tạ/ha, tăng 0,2 tạ/ha so với vụ đông xuân năm 2019; sản lượng đạt 19,9 triệu tấn, giảm 593,5 nghìn Tuy nhiên, hạt gạo VD 20 cần vượt qua thách thức để phát triển ổn định, bền vững Các thách thức liên quan đến tổ chức sản xuất (xây dựng vùng nguyên liệu), cơng nghệ (giống, trồng trọt, chế biến), đa dạng hố sản phẩm trọng tăng nhanh tỷ trọng sản phẩm giá trị gia tăng cao sản phẩm Nghiên cứu sử dụng gạo VD 20 để tạo sản phẩm bảo vệ sức khỏe, sử dụng trực tiếp phát triển theo kinh nghiệm truyền thống, chưa có nghiên cứu thực tế cách hệ thống Việt Nam; đặc biệt việc sử dụng gạo VD 20 làm sản phẩm sữa gạo vấn đề mẻ người quan tâm Các nghiên cứu chi tiết diện thành phần có hoạt tính sinh học, có tác động tốt đến sức khỏe người hạt gạo VD 20, đặc biệt khu vực Gị Cơng, tỉnh Tiền Giang chưa quan tâm Điều cho thấy cần thiết việc kết hợp với nghiên cứu nước nhằm đề xuất giải pháp sử dụng tối đa, toàn diện hạt gạo VD 20 phát triển sản phẩm có giá trị gia tăng, tính chất chức tốt, từ nâng cao giá trị hạt gạo VD 20 vùng Gị Cơng, tỉnh Tiền Giang nói riêng khu vực Đồng Bằng Sơng Cửu Long nói chung Dựa thực tiễn đó, chúng tơi đưa hướng nghiên cứu việc ứng dụng gạo VD 20 làm sản phẩm sữa gạo dinh dưỡng Nghiên cứu góp phần gia tăng giá trị dinh dưỡng thương mại cho hạt gạo VD 20 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đại cương gạo 1.1.1 Giới thiệu Gạo (Oryza sativa L.) thuộc họ Gramineae họ cỏ (Genus Oryza) tiêu thụ từ 5000 năm trước (Zhou et al., 2002) Gạo thích nghi với đa dạng môi trường sống chu cấp lương thực ngày cho nửa dân số giới tập chủ yếu nước châu Á Ấn Độ, Thái Lan, Trung Quốc, Nhật Bản, Việt Nam Theo liệu từ FAOSTAT (2012), sản lượng gạo đứng thứ giới sau mía đường bắp Gạo cung cấp 19% lượng 13% protein đầu người (Development-of-Calcium-Fortified-Rice-Milk-and-Its-Storage-Studies.Pdf, n.d.) Hình 1.1 Cấu trúc hạt gạo Hình 1.1 mơ tả cấu trúc hạt gạo ban đầu bao gồm vỏ trấu (16-28% khối lượng khơ) thóc Việc loại bỏ lớp vỏ trấu thu nhận gạo lứt Sự phân bố thành phần gạo bao gồm phần vỏ lụa (1-2%), lớp aleurone với lớp áo hạt vỏ necellus chiếm 4-6% Phôi chiếm 2-3% nội giàu tinh bột chiếm 89-94% Lớp aleurone dao động từ đến lớp dày phần lưng so với phần bụng hạt gạo dày hạt ngắn so với hạt dài Việc loại bỏ lớp aulerone để sản xuât đạt gạo trắng có cảm quan tốt làm thât thoát hàm lượng protein, chât béo, xơ, đường khử đường tổng, tro, xơ thành phần khác vitamin, acid amin tự (Zhou et al., 2002) ... DÀNH CHO CÁN BỘ - GIẢNG VIÊN 2022 Tên đề tài: Ứng dụng phương pháp đáp ứng bề mặt (RSM) để tối ưu hóa q trình dịch hóa quy trình sản xuất sữa gạo từ gạo VD20 Số hợp đồng: 2021.01.173/HĐ ‒ KHCN... gia đoạn dịch hóa sữa gạo dịch hóa sữa gạo (chế độ rang, giai đoạn nghiền, nhiệt độ dịch hóa) Tối ưu hóa q trình dịch hóa dựa Các thơng số tối ưu cho q trình dịch thơng só (tỷ lệ ngun hóa (tỷ... tổng kết tổng kết đề tài đề tài Sản phẩm đăng ký Sản phẩm đạt Sữa gạo VD 20 10 chai sữa chai 100 ml sữa gạo Quy trình sản xuất sữa gạo Quy trình sản xuất sữa gạo với thơng số phù hợp Công bố