KHOA HỌC CÔNG NGHỆ N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n KỲ 1 TH¸NG 12/2020 77 CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH DỊCH HÓA VÀ ĐƯỜNG HÓA PYRODEXTRIN ĐỂ SẢN XUẤT MALTODEXTRIN KHÁNG TIÊU HÓA TỪ TINH BỘT[.]
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CỦA Q TRÌNH DỊCH HĨA VÀ ĐƯỜNG HĨA PYRODEXTRIN ĐỂ SẢN XUẤT MALTODEXTRIN KHÁNG TIÊU HÓA TỪ TINH BỘT GẠO Phạm Thị Bình1, Bùi Kim Thúy2, Nguyễn Duy Lâm2 TĨM TẮT Mục đích nghiên cứu nhằm xác định thơng số cơng nghệ phù hợp cho q trình dịch hóa đường hóa pyrodextrin để sản xuất maltodextrin kháng tiêu hóa từ tinh bột gạo Các thơng số cơng nghệ q trình dịch hóa thủy phân enzim xác định được, bao gồm: nồng độ chất 33-40%, nồng độ enzim αamylase 0,4% (v/w chất khô), pH 5,8, nhiệt độ 95 - 97oC, thời gian thủy phân 60 ph Chế độ cơng nghệ q trình đường hóa là: sử dụng chất nối tiếp từ công đoạn dịch hóa với nồng độ 33-40% chất khơ, enzim amyloglucosidase nồng độ 0,2%, pH 4,5, nhiệt độ 60oC, thời gian thủy phân 300 phút Các tiêu chất lượng sản phẩm thủy phân sau dịch hóa – đường hóa: Đương lượng dextrose 54 - 57, nồng độ chất khô hịa tan 29-31%, hàm lượng thành phần kháng tiêu hóa (IDF) 64-67%, hàm lượng chất xơ thực phẩm (TDF) 61 - 64%, protein < 0,6%, lipid < 0,04%, độ màu 65 - 70 Một sơ đồ quy trình cơng nghệ thủy phân pyrodextrin đề xuất kiểm định quy mô pilot (8 kg/mẻ) Kết cho thấy quy mô pilot áp dụng thông số công nghệ đề xuất có chất lượng ổn định lần thủy phân, đồng thời đạt 90 - 95% chất lượng so với sản phẩm thủy phân quy mơ nhỏ phịng thí nghiệm 0,4 kg/mẻ Từ khóa: Dịch hóa, đường hóa, maltodextrin kháng tiêu hóa, pyrodextrin, tinh bột gạo ĐẶT VẤN ĐỀ2 Chế biến gạo thành tinh bột kháng tiêu hóa (KTH) có nhiều lợi ích cho sức khỏe cho công nghiệp chế biến thực phẩm Có lợi cho sức khỏe ăn, tinh bột kháng tiêu hóa khơng bị thủy phân enzim amylase nên không bị hấp thụ qua ruột non, giảm đáng kể cung cấp lượng cho thể, không làm tăng đường huyết (Bai et al., 2014) Tinh bột KTH lại chất xơ tan có lợi ích sức khỏe cho tất người có tính chất vượt trội so với chất xơ có (Anderson, 2009) Mặt khác, chất xơ bền axit, bền nhiệt, không bị biến đổi làm phụ gia chế biến thực phẩm, không làm thay đổi cấu trúc, mùi vị thực phẩm phối chế không cần phải thay đổi công thức chế biến (Yangilar, 2013) Tinh bột KTH phân loại thành nhóm, dextrin maltodextrin kháng tiêu hóa thuộc nhóm IV dạng tinh bột thủy phân khơng hồn tồn (Nunes, 2016) Q trình sản xuất maltodextrin KTH có nhiều công đoạn tương tự sản xuất maltodextrin loại thông thường, tức thủy phân enzim, khử màu, khử khống cuối Trường Đại học Nơng Lâm Bắc Giang Viện Cơ điện Nông nghiệp Công nghệ sau thu hoạch sấy phun (Binder & McClain, 2010) Sự khác biệt chủ yếu công đoạn đầu tiên, q trình nhiệt phân (xử lý nhiệt khô) nhiệt độ cao với xúc tác axit để tạo pyrodextrin (Laurentin, 2003) Trong trình thủy phân, sử dụng phổ biến enzim α-amylase amylo-glucosidase, α-amylase giúp cắt mạch amylose amylopectin thành đơn vị ngắn gọi q trình dịch hóa, enzim amyloglucosidase biến tất phân tử thành đường D-glucose q trình gọi đường hóa Q trình dịch hóa – đường hóa thực chất trình thực liên tục khởi đầu trình xử lý vật liệu lỏng từ bột pyrodextrin Về lý thuyết, thủy phân đồng thời α-amylase amyloglucosidase (AMG) Tuy nhiên, có chứng cho thủy phân đồng thời có lợi áp dụng cho tinh bột thường, tinh bột xử lý nhiệt pyrodextrin xảy cạnh tranh (antagonistic) enzim (Zhang et al., 2013) Trong thực tế sản xuất maltodextrin KTH, cơng ty lớn nước ngồi sử dụng riêng rẽ hai enzim nói (Park et al., 2017) Mặt khác, khả thủy phân AMG thấp nhiều so với α-amylase, nên thời gian đường hóa thường kéo dài 12 - 48 Giảm thời gian đường hóa thực có ý ngha thc tin Nông nghiệp phát triển nông thôn - K - THáNG 12/2020 77 KHOA HC CƠNG NGHỆ Mục đích nghiên cứu nhằm xác lập chế độ công nghệ thủy phân enzim cho trình dịch hóa đường hóa pyrodextrin tổng hợp từ tinh bột gạo, để tạo dịch thủy phân có thành phần, đặc tính phù hợp cho công đoạn tinh chế thu nhận sản phẩm maltodextrin kháng tiêu hóa VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Vật liệu Tinh bột gạo tẻ giống IR50404 Cơng ty TNHH Chế biến thực phẩm Hịa Phát (Hóc Mơn, TP HCM) cung cấp Tinh bột có độ ẩm 13%, protein 6,3%, lipid 0,8% Từ tinh bột tinh chế phịng thí nghiệm để có tinh bột có độ ẩm 12%, carbohydrate 83,9%, protein 1,03%, lipid 0,12% Sấy để có mẫu độ ẩm 5% Enzim α-amylase (EC 3.2.1.1.) Termamyl SC (Novozymes A/S, Đan Mạch) Đây enzim αamylase chịu nhiệt có hoạt độ 2860 IU/mL kiểm định Viện Kiểm nghiệm An toàn vệ sinh thực phẩm Quốc gia Enzym amyloglycosidase (EC 3.2.1.3) AMG 300 L (Novozymes, Đan Mạch) có hoạt độ 518 U/mL phân tích kiểm định Viện Kiểm nghiệm An toàn vệ sinh thực phẩm Quốc gia ngày 16/10/2019 Các KIT gồm có: Kit Mega-Calc TM: Maltose/Sucrose/D-glucose (K-MASUG) để xác định loại đường maltose, sucrose glucose; Kit KGLUC để xác định đường D-glucose(GOPOD Format); KitK-TDFR-100A/K-TDFR-200A 04/17 để xác định hàm lượng chất xơ thực phẩm tổng số TDF Các kit Novozymes (Đan Mạch) cung cấp 2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 2.2.1 Chuẩn bị bột pyrodextrin Pyrodextrin chuẩn bị từ tinh bột gạo theo phương pháp nêu số sáng chế Mỹ (Binder & McClain, 2010; Park et al., 2017) với số cải tiến Theo đó, tinh bột gạo tinh chế có độ ẩm 4-5% phun ủ với axit HCl nồng độ 1,5 2,0% để có pH 2,4 Độ ẩm tinh bột ủ - 10 khoảng 12 - 15% Tinh bột axit hóa sau sấy để giảm độ ẩm 4-5% ban đầu, xử lý nhiệt khô 160 - 170oC độ trắng tinh bột đạt 62 - 65% Bột pyrodextrin làm nguội nhanh rây để loại bỏ bột vón trước đóng gói bảo quản kín 78 2.2.2 Xác định thơng số q trình dịch hóa pyrodextrin Để xác định nồng độ chất thích hợp cho dịch hóa, chuẩn bị mẫu bột pyrodextrin, mẫu 100 g Bổ sung nước cất tỷ lệ bột nước khác để dịch lỏng có nồng độ 20%, 25%, 33% 40% Đun lên 60-70oC khuấy để hịa tan hồn tồn Điều chỉnh pH 5,8 1N NaOH Cho vào cốc 0,2% (v/w) α-amylase chịu nhiệt (Termamyl SC) tính theo khối lượng pyrodextrin Nâng nhiệt độ cốc mẫu lên 95 - 97oC trì nhiệt độ thời gian thủy phân 60 phút Tiếp dùng 1N HCl để điều chỉnh pH trì nhiệt độ 97oC 10 phút để bất hoạt enzim α-amylase Xác định nồng độ enzim thời gian thủy phân thích hợp cho q trình dịch hóa cách bố trí thí nghiệm tương tự vừa nêu Để xác định nồng độ enzim, lập cơng thức dịch pyrodextrin có nồng độ chất 33%, có nồng độ enzim α-amylase khác 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5% tính theo lượng dextrin khơ Khi xác định thời gian thủy phân thích hợp, cơng thức pyrodextrin có nồng độ chất (33%), nồng độ enzim (0,4%), khác thời gian thủy phân 20, 40, 60, 90, 120 phút Trong thí nghiệm phân tích DE (dextrose equivalent) để đánh giá mức độ thủy phân pyrodextrin Mỗi thí nghiệm lặp lại lần 2.2.3 Xác định thông số q trình đường hóa pyrodextrin Xác định nồng độ enzim thích hợp cho đường hóa cách chuẩn bị mẫu bột pyrodextrin tiến hành dịch hóa Sau bất hoạt enzim α-amylase (AA), tiến hành đường hóa enzym amyloglucosidase (AMG) với nồng độ enzim (tỷ lệ E/S) khác nhau: 0,05%, 0,1%, 0,15%, 0,20%, 0,25 0,3% Tiến hành đường hóa theo chế độ: nồng độ chất 33%, pH 4,5, nhiệt độ 60oC, thời gian 300 ph Bằng cách tương tự để xác định pH thủy phân thích hợp cho đường hóa, theo mẫu đường hóa với mơi trường thủy phân có pH khác - Tiến hành đường hóa theo chế độ: nồng độ chất 33%, nhiệt độ 60oC, nồng độ enzim 0,2%, thời gian 300 ph Xác định nhiệt độ thời gian thủy phân thích hợp với khoảng nhiệt độ giải 50 - 70oC giải thời gian 60 - 360 phút Chỉ số DE xác định tất thí nghiệm thớ nghim c lp li ln Nông nghiệp phát triển nông thôn - K - THáNG 12/2020 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Trong thí nghiệm nêu mục 2.2.2 2.2.3, bước nhảy dải đo thông số khảo sát nồng độ chất, nồng độ enzim, pH, nhiệt độ, thời gian đặt dựa sở nghiên cứu tác giả khác sử dụng enzimα-amylase amyloglucosidase (Blazek & Gilbert, 2010), khuyến nghị nhà sản xuất enzim, thử nghiệm thăm dò sơ 2.2.4 Thử nghiệm dịch hóa - đường hóa quy mơ pilot Cân kg pyrodextrin hịa tan vào 16 lít nước khử ion Khuấy cho tan lọc qua rây có lưới inox kích thước lỗ rây 0,297 mm Rót dịch vào nồi nấu dịch thể tích 30 lít Điều chỉnh pH, nồng độ enzim α-amylase, nhiệt độ, thời gian thủy phân theo kết thu từ thí nghiệm nêu mục 2.2.2 Sau kết thúc dịch hóa, tiến hành đường hóa theo chế độ pH, nồng độ enzim amyloglucosidase, nhiệt độ, thời gian thủy phân dựa vào kết thu từ thí nghiệm mục 2.2.3 Để kết thúc thủy phân, điều chỉnh pH 4,5 nâng nhiệt lên 121oC phút Thí nghiệm lặp lại lần 2.3 Phương pháp phân tích 2.3.1 Phương pháp xác định hàm lượng thành phần kháng tiêu hóa (IDF) Hàm lượng IDF đo phương pháp Englyst & Hudson (1996) với số cải tiến phù hợp Theo đó, gam mẫu pyrodextrin cân xác, 50 ml dung dịch đệm phosphat 0,08M (pH 6,0) thêm vào, thêm 0,1 ml enzim αamylase chịu nhiệt (Termamyl 120L, Novo Laboratories, Inc, USA) phản ứng 95oC 30 phút Làm nguội đến nhiệt độ phòng chỉnh pH dung dịch tới pH 7,5 ± 0,1 dung dịch 0,275 M NaOH (dùng khoảng 10 mL) Bổ sung 0,5 mL dung dịch protease để phản ứng 60oC 30 phút Hỗn hợp phản ứng làm nguội điều chỉnh pH 4,5 Làm nguội dung dịch điều chỉnh đến độ pH 4,5 ± 0,2 0,325 M HCl (dùng khoảng 10 mL) Bổ sung 0,3 mL enzim amyloglycosidase để phản ứng 60°C 30 phút Làm nóng đến 90°C 15 phút để kết thúc phản ứng Hỗn hợp thu lọc pha loãng thành 100 mL với nước cất hàm lượng glucose tạo xác định phương pháp pyranose-oxidase sử dụng kit K-GLUC (GOPOD Format) (Novozymes, Đan Mạch) Hàm lượng thành phần kháng tiêu hóa (%) tính theo công thức: 100 - Lượng glucose tạo thành (%) x 09 2.3.2 Phương pháp xác định hàm lượng chất xơ dinh dưỡng tổng số (TDF) Hàm lượng TDF pyrodextrin hay tinh bột xác định theo phương pháp AOAC 2001.03 (AOAC, 2005) với số cải tiến công đoạn xác định đường HPLC Theo đó, kit K-MASUG (Novozymes, Đan Mạch) sử dụng để xác định tổng đường DP1 DP2 (3 loại đường maltose, sucrose glucose) 2.3.3 Phương pháp xác định đương lượng dextrose (DE) Xác định DE theo Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10376:2014 sản phẩm thủy phân từ tinh bột - Xác định khả khử đương lượng dextrose Phương pháp chuẩn độ số Lane Eynon 2.3.4 Phương pháp xác định độ trắng bột độ màu dung dịch pyrodextrin Đo trực tiếp độ trắng tinh bột hay pyrodextrin thiết bị đo độ trắng Kett C-300 (Kett Electric Laboratory) có khoảng đo từ tới 100 với biểu thị tối nhất, 100 biểu thị trắng Số hiển thị hình tương ứng với độ trắng tinh bột với đơn vị % Để đo màu dịch lỏng trước tiên phải chuẩn bị dung dịch pyrodextrin có 10% chất khơ, tức có độ Brix 10% Sau lọc qua giấy lọc trước đo mật độ quang OD bước sóng 420 nm 720 nm Dùng cuvet thạch anh dày cm Hiệu số hai OD (giá trị tuyệt đối) nhân với 10 coi độ màu dịch (Maeda, Shimada & Katta, 2015) 2.4 Phương pháp xử lý số liệu Số liệu xử lý theo phần mềm Microsoft Excel 2016, Minitab phiên 2016 Số liệu đo IDF tính toán theo phần mềm kit Mega-CalcTM (Đan Mạch) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xác định chế độ cơng nghệ thủy phân enzim để dịch hóa pyrodextrin 3.1.1 Xác định nồng độ chất nồng độ enzim thích hợp để dịch hóa Các nồng độ chất pyrodextrin khảo sát 25%, 33%, 40% 50% Kết đương lượng dextrose (DE) để đánh giá mức độ thủy phân pyrodextrin thể hình Nhận thấy DE giảm nồng độ chất tăng Với nồng độ chất cao 50%, DE đạt 15,6 Đây kết khơng mong đợi yờu cu sn phm cui cựng l Nông nghiệp phát triển nông thôn - K - THáNG 12/2020 79 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ maltodextrin kháng tiêu hóa phải có DE gần giá trị 20% tốt (Bai & Shi, 2016) Ở nồng độ chất 25% cho kết DE = 21,5 nên không phù hợp Kết nồng độ chất pyrodextrin từ gạo phù hợp Hình Sự thay đổi đương lượng dextrose phụ thuộc nồng độ chất pyrodextrin Kết nêu hình cho thấy tăng nồng độ enzim α-amylase DE tăng theo, từ nồng độ 0,4% DE có xu hướng bão hịa bắt đầu giảm dần từ nồng độ 0,5% Nồng độ enzim α-amylase 0,1% cho DE thấp với giá trị 12,2 nồng độ enzim 0,4% cho kết DE cao đạt giá trị 20,3 Khoảng nồng độ enzim 0,1 - 0,3% cho DE < 18 lượng enzim chưa đủ để xúc tác thủy phân triệt để dung dịch nồng độ chất 33% thời gian 60 phút, sử dụng nồng độ 0,5% 0,6% không cần thiết Đây nồng độ enzim cao gấp hai lần so sánh với đề xuất trình bày nghiên cứu Okuma & Matsuda (2003) Một số Hình Sự thay đổi đương lượng dextrose theo thời gian thủy phân Kết phân tích DE hàm lượng chất khơ (độ Brix) thời gian thủy phân khác nêu hình hình Tại hình cho thấy DE tăng tăng thời gian thủy phân đạt giá trị tối đa 80 33 - 40% Khoảng nồng độ phù hợp với kết nghiên cứu Bai & Shi (2016) hay Okuma & Matsuda (2003) tinh bột ngô Woo & Moon (2000) tinh bột khoai tây Hình Sự thay đổi đương lượng dextrose phụ thuộc nồng độ enzim tác giả khác lựa chọn nồng độ enzim α-amylase 0,2% để thủy phân pyrodextrin hay tinh bột (Woo & Moon, 2000; Blazek & Gilbert, 2010) Sự khác biệt kết trình dịch hóa tiến hành đối tượng ngun liệu tinh bột khác nhau, loại enzim có nguồn gốc, hoạt độ khác Từ kết lập luận kết luận 0,4% nồng độ enzim α-amylase (Termamyl SC, Novozymes A/S, Đan Mạch, hoạt độ 2860 IU/mL) thích hợp cho q trình dịch hóa pyrodextrin có nồng độ chất 33-40% khoảng thời gian 60 phút 3.1.2 Xác định thời gian thủy phân thích hợp để dịch hóa Hình Sự thay đổi hàm lượng chất khơ hịa tan (oBx) theo thời gian thủy phân thời điểm 60 - 90 ph Nhưng tiếp tục kéo dài thời gian đến 120 ph, DE khơng tăng thêm, mà có phần giảm Khoảng thời gian từ 20 - 40 ph đầu cho kết DE < 16 Đây giá trị DE khỏ thp nờn Nông nghiệp phát triển nông thôn - K - THáNG 12/2020 KHOA HC CễNG NGHỆ chưa đáp ứng yêu cầu sản phẩm maltodextrin kháng tiêu hóa cần tạo Bên cạnh đó, khoảng thời gian thủy phân 90 - 120 ph kết DE phù hợp cần thời gian thủy phân dài nhiệt độ cao làm tăng biến màu dịch thủy phân Từ hình thấy q trình dịch hóa - 40 ph đầu có độ Brix tăng nhanh, đạt mức cao thời điểm 60 ph (37,5%), sau không thay đổi đáng kể Kết hợp kết hình hình 4, thời gian thủy phân thích hợp nên chọn 60 Hình Sự thay đổi DE sản phẩm đường hóa phụ thuộc nồng độ enzim AMG Bố trí cơng thức với nồng độ enzim amyloglycosidase (AMG) 0,05%, 0,1%, 0,15%, 0,2%, 0,25% 0,3% (tính theo chất khơ pyrodextrin) để xác định nồng độ enzim cần thiết Kết xác định DE nêu hình cho thấy DE tăng dần theo chiều tăng nồng độ enzim AMG, đạt giá trị cực đại nồng độ enzim 0,2% sau giảm dần nồng độ 0,25 - 0,3% Với nồng độ enzim AMG 0,2% cho kết DE 57,4, giá trị phù hợp với yêu cầu sản phẩm kháng tiêu hóa mong đợi Kết hồn tồn phù hợp với số cơng bố trước nước (Okuma & Matsuda, 2003; Binder & McClain, 2010) Nhưng so sánh với kết nghiên cứu Woo & Moon (2000) thấy tác giả dùng nồng độ enzim AMG 0,05% điều kiện pH nồng độ chất tương tự Lý họ kéo dài thời gian thủy phân tới 48 Từ nhận xét trên, kết luận nồng độ enzim AMG cần cho phản ứng đường hóa 0,2% Hình trình bày phụ thuộc trị số DE vào pH mơi trường thủy phân Từ hình thấy DE có giá trị cao khoảng pH 4,0 - 4,5 tương ứng với DE 54,9 57,7 Các điều kiện môi trường pH 5,0 - 6,0 khơng phù hợp enzim bị ức ph Đây kết phù hợp với đề xuất sáng chế US 0275253 A1 (Maeda et al., 2015) Tuy nhiên, kết thời gian ngắn so với kết Okuma & Matsuda (2003) 3.2 Nghiên cứu chế độ công nghệ thủy phân enzim để đường hóa pyrodextrin 3.2.1 Xác định nồng độ enzim pH thích hợp để đường hóa pyrodextrin Hình Sự thay đổi DE sản phẩm đường hóa phụ thuộc pH thủy phân chế làm giảm tốc độ phản ứng, nên DE giảm dần xuống 39,8 Binder & McClain (2010) đề xuất pH 4,5 cho thủy phân đường hóa pyrodextrin Như vậy, khẳng định pH 4,5 thích hợp cho phản ứng đường hóa pyrodextrin để sản xuất maltodextrin kháng tiêu hóa từ tinh bột gạo 3.2.2 Xác định nhiệt độ thời gian thủy phân thích hợp để đường hóa pyrodextrin Hình nêu kết xác định DE phụ thuộc vào nhiệt độ thủy phân công thức nhiệt độ (50°C, 55°C, 60°C, 65°C, 70°C) Đánh giá số liệu kết thấy nhiệt độ phản ứng thủy phân tăng dần từ 50 - 70°C DE tăng dần đạt bão hịa 60°C, sau lại giảm dần Ở nhiệt độ 60°C thu DE cao 56,8 Q trình đường hóa nhiệt độ cao hơn, từ 65 - 70°C kết DE thấp nhiệt độ cao làm ức chế enzim AMG Tham chiếu với kết khác cho thấy sáng chế U.S 9353392 B2 đề xuất 60oC nhiệt độ đường hóa tối ưu cho pyrodextrin (Maeda et al., 2015) Khảo sát ảnh hưởng thời gian thủy phân tới số DE khoảng từ 120 - 360 ph có số liệu kết nêu hình Nhận thấy đương lượng dextrose DE tăng dn theo thi gian v t cc Nông nghiệp phát triển nông thôn - K - THáNG 12/2020 81 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ đại DE = 57,9 300 ph bão hịa sau Vì vậy, 300 ph hay h chọn thời gian thích hợp để đường hóa pyrodextrin với thời gian dịch hóa h nêu mục 3.1.3 Thời gian đường hóa pyrodextrin theo kết cơng bố nước khác nhau, thường dài h Woo & Moon (2000) sử dụng nồng độ enzim AMG 0,05% nên đạt hiệu đường hóa sau 48 Maeda et al (2015) giảm thời gian đường hóa cịn đường hóa với nồng độ enzim 0,1% Hầu hết sáng chế Mỹ khuyến nghị đường hóa 24 với nồng độ enzim 0,1% (Binder & McClain, 2010; Park et al., Hình Sự thay đổi DE sản phẩm đường hóa phụ thuộc nhiệt độ thủy phân 3.3 Quy trình cơng nghệ kiểm định quy trình thủy phân pyrodextrin quy mơ pilot Hình Sơ đồ quy trình hịa trộn, dịch hóa, đường hóa pyrodextrin để sản xuất maltodextrin từ tinh bột gạo Từ kết xác định thông số công nghệ thu mục nêu trên, sơ đồ quy trình cơng nghệ hịa trộn - dịch hóa - đường hóa pyrodextrin đề xuất nêu hình Nguyên liệu bột 82 2017) Sự khác biệt thời gian đường hóa sản xuất maltodextrin kháng tiêu hóa nhiều lý do, chẳng hạn khác chất, nguồn gốc hoạt độ enzim, yêu cầu DE hàm lượng thành phần kháng tiêu hóa sản phẩm Trong nghiên cứu này, kết thời gian đường hóa ngắn (5 giờ) sử dụng nồng độ enzim cao (0,2%) thơng số thủy phân tiệm cận tối ưu Thời gian có lợi cho thực tế sản xuất rút ngắn tới 1/5 - 1/2 so với thời gian cơng bố nước ngồi Hình Sự thay đổi trị số DE sản phẩm đường hóa phụ thuộc vào thời gian thủy phân pyrodextrin cần đảm bảo chất lượng, đặc biệt hàm lượng thành phần kháng tiêu hóa IDF độ trắng bột Hàm lượng IDF > 65% độ trắng > 60% coi tiêu chất lượng phải đạt nguyên liệu bột pyrodextrin Nếu độ trắng < 60% gặp nhiều khó khăn tốn cho cơng đoạn tinh chế Quy trình có cơng đoạn chính: 1- Hịa trộn bột pyrodextrin; 2- Dịch hóa; 3- Đường hóa; 4-Bất hoạt enzim lọc loại tạp chất thơ; 5- Kiểm tra chất lượng dịch thủy phân Kiểm định quy trình thực lần tương ứng với mẻ thủy phân thiết bị nấu dịch kiểu nồi lên men chịu áp lực Nồi tích 30 lít thích hợp cho thủy phân kg bột pyrodextrin/mẻ, điều khiển tự động nhiệt độ, tốc độ khuấy thời gian Kết xác định thông số chất lượng dịch thủy phân từ mẻ nêu bảng Số liệu cho thấy sản phẩm có mức ổn định cao chất lượng khác biệt mẻ sản xuất không đáng kể Tuy nhiên, so sánh thông số chất lượng quy mơ pilot quy mơ phịng thí nghiệm (0,4 kg/mẻ) xuất khác số thông số DE, IDF, TDF, độ Brix lch v tr s ca Nông nghiệp phát triển nông thôn - K - THáNG 12/2020 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ tiêu - 10% chấp nhận thử nghiệm quy mô lớn Nguyên nhân chênh lệch thông số sản phẩm hai quy mô chưa khảo sát, nhìn chung quy mơ lớn tốc độ thời gian cấp nhiệt hay làm mát lớn nhiều so với quy mô nhỏ Tương tự, thời gian để điều chỉnh pH bất hoạt khác Bảng Các thông số chất lượng mẻ sản phẩm dịch hóa - đường hóa Thơng số đo Đương lượng dextrose DE Nồng độ chất khơ hịa tan (%) Thành phần kháng tiêu hóa IDF (%) Chất xơ thực phẩm tổng số TDF (%) Độ màu Hàm lượng protein (%) Hàm lượng chất béo (%) Quy mô pilot kg/mẻ phịng thí nghiệm Từ đề xuất quy trình cơng nghệ cho cụm cơng đoạn hịa trộn - dịch hóa đường hóa pyrodextrin để sản xuất maltodextrin kháng tiêu hóa từ tinh bột gạo TÀI LIỆU THAM KHẢO Anderson J W., Baird P., Davis R H Jr., Ferreri Knudtson M., Koraym A., et al (2009) Health benefits of dietary fiber Nutrition Reviews, 67, 188–205 Mẻ Mẻ Mẻ Quy mơ nhỏ phịng TN 54,6 53,9 56,3 57,9 28,7 29,8 30,6 31,8 66,4 67,1 64,3 68,9 Bai Y & Shi Y C (2016) Chemical structures in pyrodextrin determined by nuclearmagnetic resonance spectroscopy Carbohydrate Polymers, 151, 426–433 Binder T., McClain J (2010) Method of producing resistant starch and products formed therefrom US Patent No.: 7,744,944 B2 61,7 63,5 60,8 65,3 69,3 66,7 65,2 58,8 0,62 0,57 0,44 0,62 0,05 0,03 0,04 0,07 KẾT LUẬN Đã xác định thông số chế độ thủy phân để dịch hóa pyrodextrin: Nồng độ chất pyrodextrin 33 - 40%, enzim α-amylase (Termamyl SC, hoạt độ 2860 IU/mL) nồng độ 0,4% tính theo khối lượng chất khô, pH 5,8 - 6,0, nhiệt độ 95 - 97oC, thời gian thủy phân 60 ph Đã xác định thông số chế độ thủy phân để đường hóa pyrodextrin: Cơng đoạn đường hóa nối tiếp cơng đoạn dịch hóa, chất có nồng độ 33 - 40% cơng đoạn dịch hóa sử dụng trực tiếp cho cơng đoạn đường hóa, enzym amyloglucosidase (Novozyme, hoạt độ 518 U/mL) nồng độ 0,2%, pH 4,0 - 4,5, nhiệt độ 60oC, thời gian đường hóa 300 phút Đã kiểm định thông số thủy phân để dịch hóa đường hóa quy mơ pilot kg/mẻ, thu kết ổn định chất lượng sản phẩm lần tiến hành thủy phân độc lập đạt 90 - 95% chất lượng so với kết quy mô thủy phân nhỏ Association of Official Analytical Chemists – AOAC (2005) AOAC Official method 2001.03 Dietary fiber in foods containing resistant maltodextrin In Official Methods of Analysis of the Association of Official Analytical Chemists 14 ed AOAC: Washington, DC Blazek J., Gilbert E P (2010) Effect of enzymatic hydrolysis on nativestarch granule structure Biomacromolecules, 11, 3275-3289 Englyst H N & Hudson G J (1996) The classification and measurement of dietarycarbohydrates Food Chemistry, 57, 15–21 Laurentin A., Cárdenas M., Ruales J., Pérez E., Tovar J (2003) Preparation of indigestible pyrodextrins from different starch sources J Agric Food Chem, 51, 5510–5515 Maeda Y., Shimada K., Katta Y (2015) Method for producing indigestible dextrin US Patent No.: US 2015/0275253 A1 Nunes F M., Lopes E S., Moreira A S., Simões J., Coimbra M A., Domingues R M (2016) Formation of type resistant starch and maltodextrins from amylose andamylopectin upon dry heating: A model study Carbohydrate Polymers, 141, 253-262 10 Okuma K & Matsuda I (2003) Production of indigestible dextrin from pyrodextrin J Appl Glyosci., 50(3), 389-394 11 Park J W, Park S W, Chong Jin Park C J (2017) Method for preparing digestion-resistant Maltodextrin U.S Patent 2017/0335020 A1 N«ng nghiƯp phát triển nông thôn - K - THáNG 12/2020 83 ... sản xuất maltodextrin từ tinh bột gạo Từ kết xác định thông số công nghệ thu mục nêu trên, sơ đồ quy trình cơng nghệ hịa trộn - dịch hóa - đường hóa pyrodextrin đề xuất nêu hình Nguyên liệu bột. .. (2010) đề xuất pH 4,5 cho thủy phân đường hóa pyrodextrin Như vậy, khẳng định pH 4,5 thích hợp cho phản ứng đường hóa pyrodextrin để sản xuất maltodextrin kháng tiêu hóa từ tinh bột gạo 3.2.2...KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Mục đích nghiên cứu nhằm xác lập chế độ công nghệ thủy phân enzim cho q trình dịch hóa đường hóa pyrodextrin tổng hợp từ tinh bột gạo, để tạo dịch thủy phân có thành