Đang tải... (xem toàn văn)
Sử dụng chế phẩm protease trong xử lý cám gạo dùng cho chế biến thức uống dinh dưỡng.Sử dụng chế phẩm protease trong xử lý cám gạo dùng cho chế biến thức uống dinh dưỡng.Sử dụng chế phẩm protease trong xử lý cám gạo dùng cho chế biến thức uống dinh dưỡng.Sử dụng chế phẩm protease trong xử lý cám gạo dùng cho chế biến thức uống dinh dưỡng.Sử dụng chế phẩm protease trong xử lý cám gạo dùng cho chế biến thức uống dinh dưỡng.Sử dụng chế phẩm protease trong xử lý cám gạo dùng cho chế biến thức uống dinh dưỡng.Sử dụng chế phẩm protease trong xử lý cám gạo dùng cho chế biến thức uống dinh dưỡng.Sử dụng chế phẩm protease trong xử lý cám gạo dùng cho chế biến thức uống dinh dưỡng.Sử dụng chế phẩm protease trong xử lý cám gạo dùng cho chế biến thức uống dinh dưỡng.Sử dụng chế phẩm protease trong xử lý cám gạo dùng cho chế biến thức uống dinh dưỡng.Sử dụng chế phẩm protease trong xử lý cám gạo dùng cho chế biến thức uống dinh dưỡng.BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm Mã ngành 62 54 01 01 LÊ HOÀNG PHƯỢNG SỬ DỤNG CHẾ PHẨM PROTEASE TRONG XỬ LÝ CÁM GẠO DÙNG CHO CHẾ B.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chun ngành: Cơng nghệ thực phẩm Mã ngành: 62.54.01.01 LÊ HOÀNG PHƯỢNG SỬ DỤNG CHẾ PHẨM PROTEASE TRONG XỬ LÝ CÁM GẠO DÙNG CHO CHẾ BIẾN THỨC UỐNG DINH DƯỠNG Cần Thơ, năm 2022 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Người hướng dẫn: PGs.Ts Lý Nguyễn Bình Luận án bảo vệ trước hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp sở Họp tại: Phòng Bảo vệ Luận án tiến sĩ (Phòng họp 3, lầu 2), Khu II - Nhà Điều Hành, Trường Đại học Cần Thơ Vào lúc: 14 giờ, ngày 03 tháng năm 2022 Phản biện 1: PGs.Ts Hồ Thanh Bình Phản biện 2: PGs.Ts Phan Thị Thanh Quế Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ Thư viện Quốc gia Việt Nam DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ CƠNG BỐ Tạp chí quốc tế Hoang Phuong Le; Diep Thanh Nghi Hong; Thi Thao Loan Nguyen; Thi My Hanh Le; Shige Koseki; Thanh Binh Ho; Binh Ly-Nguyen 2022 Thermal stability of fructooligosaccharides extracted from defatted rice bran: a kinetic study using liquid chromatography-tandem mass spectrometry Foods, 11, Issue 14, 2054 Tạp chí nước Lê Hoàng Phượng, Nguyễn Văn Thành, Đỗ Thanh Xuân, Lý Nguyễn Bình, 2020 Một số yếu tố ảnh hưởng đến q trình trích ly cám gạo Tạp chí Công thương, ISSN: 0866-7756, số 28 tháng 11/2020 Lê Hồng Phượng, Ngơ Thị Cẩm Tú, Lý Nguyễn Bình, 2021 Ảnh hưởng chế phẩm protease đến trình thủy phân cám gạo Tạp chí Cơng thương, ISSN: 0866-7756, số 10 tháng 5/2021, trang 63-68 Lê Hoàng Phượng, Nguyễn Văn Thành, Nguyễn Văn Thuận, Ngô Thị Cẩm Tú, Võ Tấn Thạnh, Phù Thị Thanh Khiết, Đỗ Thanh Xuân, Lý Nguyễn Bình, 2021 Ảnh hưởng điều kiện trích ly đến hoạt tính lipase cám gạo Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển Nông thôn, ISSN: 1859-4581, số 5/2021, trang 53-58 Lê Hoàng Phượng, Nguyễn Văn Thành, Võ Tấn Thạnh, Lý Nguyễn Bình, 2022 Tối ưu hóa q trình trích ly enzym lipase từ cám gạo Tạp chí Nông nghiệp Phát triển Nông thôn, ISSN: 1859-4581, số 7/2022, trang 67-72 Lê Hoàng Phượng, Võ Tấn Thạnh, Ngơ Thị Cẩm Tú, Lý Nguyễn Bình, 2022 Ảnh hưởng kết hợp chế phẩm protamex flavouzyme đến khả thủy phân cám gạo, ứng dụng chế biến sữa chua Báo cáo Khoa học Hội nghị Công nghệ Sinh học toàn quốc 2022 ISBN: 978-804-357052-6, tháng 11/2022, trang 571-577 Đề tài nghiên cứu khoa học Lê Hoàng Phượng (chủ nhiệm đề tài), 2019 Nghiên cứu biến đổi thành phần dinh dưỡng đa dạng sản phẩm thức uống cho người từ nguồn phụ phẩm cám gạo Đề tài khoa học công nghệ Bộ Giáo dục Đào tạo Mã số: B2019-TKG-05 Thời gian thực hiện: 06/2019 đến 05/2021 Chương Mở đầu 1.1 Tính cấp thiết luận án Trong năm năm (05), từ 2016-2020, nước sản xuất gần 43 triệu lúa/năm, Đồng sơng Cửu Long vựa lúa nước cung cấp 23,8 triệu tấn, chiếm 56% sản lượng gạo (FAOSTAT) Lượng gạo xuất ĐBSCL chiếm 90% tổng lượng gạo xuất nước Hằng năm, có khoảng 2,4 triệu cám sản xuất từ trình xay xát lúa ĐBSCL Rõ ràng, nguồn phụ phẩm ngành chế biến gạo dồi dào, tiềm khai thác lớn Trong đó, cám gạo nguồn nguyên liệu chứa nhiều dưỡng chất sử dụng cho nhiều lĩnh vực thực phẩm, dược phẩm mỹ phẩm (Khalid et al., 2015) Cám gạo chiếm đến khoảng 10% tổng trọng lượng gạo thơ, bao gồm: vỏ bì, vỏ lụa, lớp cutin nhân, tầng aleuron phôi mầm Tuy nhiên, nay, cám thường tận dụng làm dầu cám thức ăn chăn nuôi Việc nâng cao chất lượng cám làm thức ăn cho người chưa nghiên cứu ứng dụng Hơn nữa, trình chế biến bảo quản cảm, chất béo từ cám dễ bị thủy phân oxy hóa Việc sử dụng enzyme protease vô hoạt lipase số enzyme khác vừa có ý nghĩa khoa học vừa có ý nghĩa thực tiển cao Protease thủy phân lipase nhiệt độ thấp (~55oC) vừa giữ giá trị cảm quan (màu sắc, mùi vị) dinh dưỡng (vitamin, khả tiêu hóa protein) Hơn nữa, q trình thủy phân với protease, số peptid acid amin tạo thành, sản phẩm vừa tăng khả hấp thu vừa tăng hoạt tính sinh học hỗ trợ sức khỏe Cám có thành phần dinh dưỡng cao gồm 14÷16% protein, 12÷23% chất béo, 8÷10% chất xơ, giàu vitamin, đặc biệt vitamin B, khoáng chất sterol khác.… hàm lượng cân đối có nhiều xơ dễ tiêu xem tốt cho người (Saunders & R.M., 1985) Hơn nữa, công bố Han et al (2015) cho thấy protein cám gạo có tính vượt trội so với protein đậu nành protein động vật (casein) khả tiêu hóa giá trị sinh học khác Theo cơng trình khoa học công bố, cám gạo nguồn cung cấp acid béo Vì thế, cám gạo khơng nguồn thức ăn cho chăn ni mà sử dụng để phát triển thêm sản phẩm khác từ nguồn nguyên liệu giàu dinh dưỡng Tuy nhiên, tính ưu việt gây khó khăn cho q trình bảo quản hàm lượng dinh dưỡng cao, đặc biệt hàm lượng chất béo chưa bão hòa Hư hỏng lớn nhất, cần quan tâm hóa dầu hoạt động enzyme lipase lipoxygenase làm oxy hóa acid béo chưa no (chưa bão hịa) acid linoleic, linolenic để hình thành hydroperoxide tạo thành hợp chất có nhóm carbonyl có mùi ôi khét làm thay đổi mùi vị tự nhiên cám gạo tạo thành chất gây ung thư Để loại trừ tác nhân gây hại cho sản phẩm thực phẩm người ta sử dụng nhiều biện pháp, đó, sử dụng enzyme phương pháp ưu việt đặc tính trội phản ứng xúc tác enzyme Enzyme chất xúc tác sinh học khơng có ý nghĩa cho q trình sinh trưởng, sinh sản thực vật mà cịn đóng vai trò quan trọng chế biến thực phẩm, y học, kỹ thuật phân tích, cơng nghệ gen bảo vệ môi trường (Nguyễn Đức Lượng, 2004) Với ưu điểm bật, enzyme ngày nghiên cứu ứng dụng rộng rãi Do đó, tác giả thực đề tài “Sử dụng chế phẩm protease xử lý cám gạo dùng cho chế biến thức uống dinh dưỡng” nhằm kết hợp nguồn nguyên liệu dồi xử lý phương pháp sinh học tiên tiến, làm đa dạng sản phẩm thực phẩm an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Thông qua việc sử dụng enzyme thương mại, xác lập điều kiện tối ưu xử lý enzyme lipase ứng dụng chế biến thức uống dinh dưỡng từ cám gạo 1.3 Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu chia làm nội dung: - Nội dung 1: Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố đến khả vô hoạt enzyme lipase cám gạo chế phẩm Protamex Flavourzyme - Nội dung 2: Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ tiệt trùng thời gian bảo quản lên thành phần hợp chất bay nước cám gạo - Nội dung 3: Nghiên cứu động học phân hủy nhiệt hợp chất fructooligosaccharides [1-kestose (GF2), nystose (GF3), 1-fructosylnystose (GF4)] trích ly từ cám gạo - Nội dung 4: Ứng dụng cám gạo xử lý vào chế biến thức uống dinh dưỡng 1.4 Ý nghĩa luận án Hiện nay, nước ta việc nghiên cứu phụ phẩm nơng nghiệp cơng trình cơng bố, đó, kết nghiên cứu cám gạo mang lại ý nghĩa to lớn quan trọng, góp phần vào việc định hướng phát triển ngành lúa gạo, mạnh Việt nam Nghiên cứu việc sử dụng kết hợp chế phẩm protease mang lại hiệu xử lý cám gạo ứng dụng nguồn nguyên liệu chế biến sản phẩm dinh dưỡng hướng đầy tiềm Bên cạnh đó, nghiên cứu bước đầu khảo sát diện điều kiện chế biến ảnh hưởng đến độ bền nhiệt thành phần FOS, prebiotic quan trọng sức khỏe người Do đó, đề tài có giá trị khoa học, thực tiễn thời cao Hơn nữa, đề tài cịn có tính đại sử dụng kỹ thuật fingerprinting headspace để truy vết định lượng hợp chất tạo hương vị trình chế biến nhiệt sản phẩm nước uống từ cám gạo 1.5 Điểm luận án Kết nghiên cứu đóng góp sở khoa học cho vấn đề nghiên cứu bỏ ngõ, cám gạo Việc sử dụng kết hợp chế phẩm protease nhằm rút ngắn thời gian tăng hiệu xử lý enzyme lipase giúp cho việc thu hồi dịch thủy phân chứa thành phần dinh dưỡng trội, làm gia tăng giá trị sản phẩm ứng dụng sữa chua bột dinh dưỡng, hai sản phẩm có tính khả thi chuyển giao sản xuất thực tế Đồng thời, việc nghiên cứu thành phần fructooligosaccharide (FOS) cám gạo nội dung bật, chưa có cơng trình nghiên cứu cơng bố Ngồi ra, phương pháp “metabolomics” xem cơng cụ đánh giá chất lượng, q trình chế biến tính an tồn ngun liệu sản phẩm cuối sử dụng nghiên cứu Từ cho thấy nghiên cứu công trình có tính đối tượng phương pháp Chương TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan cám gạo Cám gạo phụ phẩm từ trình xay xát gạo Cám gạo nguồn chất xơ rẻ nguồn chất béo có ích để dùng làm dầu ăn (dầu cám gạo) Vì xem thức ăn gia súc nên cám gạo không dùng nhiều chế độ dinh dưỡng tăng cường sức khỏe người Giá trị dinh dưỡng cao cám gạo khiến quan tâm nhiều sức khỏe cộng đồng Theo nghiên cứu Elizabeth (2011) đến từ trường đại học Colorado phần cám gạo (tương đương 28 g theo tiêu chuẩn Bộ Nông nghiệp Mỹ USDA) cung cấp nhiều phân nửa nhu cầu loại vitamin thiamine, niacin vitamin B6 ngày Thành phần hóa học giá trị dinh dưỡng cám gạo biến động lớn, phụ thuộc vào kỹ thuật xay xát gạo (Trần Thị Thu Trà, 2010) Cám gạo thường có dạng bột, mềm mịn Cám gạo chứa nhiều chất dinh dưỡng quý Với 14÷16% protein, 12÷23% chất béo, 8÷10% chất xơ, cám gạo nguồn giàu vitamin B chất khoáng sắt, kali, magiê, mangan, clo (Saunder, 1985) Thành phần cám có nhiều vitamin chất béo tốt, lại cân đối có nhiều xơ dễ tiêu xem tốt cho người 2.2 Tổng quan chế phẩm protease Công nghệ sản xuất enzyme đem lại lợi nhuận lớn cho nhiều nước, sản lượng kim ngạch mua bán chế phẩm enzyme thị trường giới tăng 20÷30% năm (Murado et al., 2009) Trong số enzyme sử dụng chế biến thực phẩm, enzyme thủy phân chiếm tỷ lệ lớn (Rao et al., 1998), khoảng 97% doanh số enzyme cơng nghiệp tồn cầu (Haard & Simpson, 2000) Trong đó, protease enzyme thủy phân có giá trị thương mại lớn, chiếm khoảng 60% tổng giá trị thương mại enzyme công nghiệp cung cấp thị trường giới với nhiều ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, mỹ phẩm đặc biệt y học đại (Tunga et al., 2003; Rao, 2010) Sử dụng enzyme thủy phân tác nhân hỗ trợ dựa số ưu điểm so với sử dụng hóa chất, có độ đặc hiệu cao, hiệu xúc tác nhiệt độ vừa phải thân thiện với môi trường 2.3 Tổng quan hợp chất fructooligosaccharides Fructooligosaccharides (FOS) oligosaccharides diện tự nhiên thực vật hành tây, rau diếp xoăn, tỏi, măng tây, chuối, atisơ, số nhiều người khác FOS có tác động sinh lý quan trọng prebiotic, tăng hấp thu khoáng chất giảm lượng cholesterol huyết thanh, triacylglycerols phospholipid FOS bao gồm chuỗi tuyến tính đơn vị fructose, liên kết liên kết β (21) Số lượng đơn vị fructose dao động từ đến 60 thường chấm dứt đơn vị glucose Công thức tổng quát đường FOS GFn, n = 2, 3, (G gốc đường glucose, F gốc đường fructose), bao gồm ba đại diện đường GF2 (1-kestose), GF3 (nystose), GF4 (fructofuranosylnystose) FOS không bị thủy phân glycosidases ruột non tiếp cận ruột già với cấu trúc không thay đổi Ở đó, chúng chuyển hóa vi khuẩn đường ruột để hình thành acid cacboxylic ngắn, L-lactate, CO2, hydro chất chuyển hóa khác Chúng khơng cung cấp lượng, không gây ung thư coi chất xơ hòa tan, tốt cho sức khỏe 2.4 Hợp chất bay phương pháp xác định Những hợp chất hữu bay (Volatile organic compounds VOC) hợp chất hữu chứa nhiều nguyên tử cacbon có áp suất bốc cao, dễ dàng bay khơng khí Chúng hình thành nhóm chất hóa học phức tạp ester, rượu, andehyde, cetone, lactone, ketone terpenoid Các hợp chất bay sinh từ chất béo, acid amin, terpenoid carotenoid (El Hadi & Zhang, 2013; Goff & Klee, 2006) Ngoài ra, số hợp chất sulfur S-methyl thiobutanoate, 3-(methylthio) propanal, 2-(methylthio) ethyl acetate, 3-(methylthio) ethyl propanoate, 3-(methylthio) propyl acetate góp phần vào hương vị trái (Song & Forney, 2007) Tùy vào loại thực phẩm, mục đích sử dụng có phương pháp xác định hợp chất bay phù hợp Có thể sử dụng phương pháp kết hợp nhiều phương pháp nhằm đạt mục đích nghiên cứu Thiết bị thường dùng hệ thống sắc ký khí (GC) khối phổ (GC/MS) 2.5 Động học phân hủy nhiệt thuộc tính thực phẩm Quá trình chế biến nhiệt nhằm mục đích tiêu diệt vi sinh vật (vi sinh vật gây bệnh vi sinh vật gây hư hỏng) vô hoạt enzyme gây hư hỏng Tuy nhiên, với tiêu diệt vi sinh vật vô hoạt enzyme, việc xử lý nhiệt gây nên phân hủy không mong muốn chất dinh dưỡng, màu sắc, cấu trúc tính chất khác 2.6 Phương pháp Metabolomics nghiên cứu thực phẩm Metabolomics, nghiên cứu chuyển hóa chất, lên công cụ quan trọng nhiều lĩnh vực chữa bệnh dinh dưỡng Trong khoa học thực phẩm, metabolomics gần xem cơng cụ đánh giá chất lượng, q trình chế biến tính an tồn ngun liệu sản phẩm cuối Metabolomics, nghiên cứu chất chuyển hóa nhỏ có hệ thống, trở thành công cụ quan trọng nhiều lĩnh vực nghiên cứu Các nghiên cứu quan điểm bệnh người, khám phá dược phẩm, phân tích thực vật, dinh dưỡng người… cho thấy tác động rộng lớn phát triển nhanh chóng chuyển hóa (Juan, 2009) Các phân tích mục tiêu quan trọng để đánh giá hoạt động nhóm hợp chất cụ thể mẫu điều kiện xác định Các chất chuyển hóa mục tiêu thường yêu cầu mức độ tinh cao chiết xuất có chọn lọc chất chuyển hóa Ngược lại, chất chuyển hóa khơng mục tiêu (cịn gọi tồn diện) tập trung vào việc phát nhiều nhóm chất chuyển hóa tốt để thu mẫu dấu vân tay mà không thiết phải xác định định lượng hợp chất cụ thể Vì vậy, dựa vào mục tiêu phân tích sử dụng, hầu hết nghiên cứu chuyển hóa phân loại phân biệt/tách chất, cung cấp thơng tin tiên đốn Chương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Phương tiện nghiên cứu 3.1.1 Địa điểm thời gian nghiên cứu Quá trình thực nghiệm, thu thập xử lý số liệu tiến hành môn Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp, Trường Đại học Cần Thơ; Trung tâm Quản lý Thực hành Thí nghiệm, Trường Đại học Kiên Giang Thời gian thực đề tài từ tháng 11/2016 đến tháng 06/2021 3.1.2 Dụng cụ, thiết bị Thiết bị sử dụng: máy sắc ký khí GCMS (7890B GC System, Mỹ), máy quang phổ tử ngoại khả kiến UV 1800 (Đức), máy quang phổ so màu (ZE-6000/Nippondenshoku, Nhật), máy điều chỉnh hiệu điện Metrohm, bể rửa siêu âm gia nhiệt (S100H/Elma, Đức), máy ly tâm (EBA 21/Hettich, Đức), hệ thống sắc ký lỏng ghép lần khối phổ (LC-MS/MS) với phần mềm tính tốn Masslynx bao gồm: đầu dò khối phổ MS với nguồn ion hóa ESI hiệu XEVO TQS-micro (Waters Corporation, Mỹ) hệ thống sắc ký lỏng siêu hiệu UPLC (Waters Corporation, Mỹ) Cột sắc ký loại Luna amino - NH2 (150 mm ì mm ì àm) ca hóng Phenomenex - Mỹ 3.1.3 Nguyên liệu - Hóa chất Cám gạo nguyên liệu mua HTX ấp Căn Cứ, xã Vĩnh Phong, huyện Vĩnh Thuận, tỉnh Kiên Giang Loại cám sử dụng toàn nghiên cứu phụ phẩm trình xay xát giống lúa ST24, trồng ruộng tôm Cám gạo dùng nghiên cứu thành phần fructooligosaccharide cám gạo khử chất béo cung cấp Công ty TNHH Wilmar Agro Việt Nam, có địa Khu cơng nghiệp Hưng Phú 1, phường Tân Phú, quận Cái Răng, thành phố Cần Thơ, Việt Nam Các hóa chất dùng nghiên cứu loại tinh khiết sản xuất hãng Merck Sigma a) Protamex: Protamex mua từ công ty Novozymes (Đan Mạch), Công ty TNHH Công nghệ Trung Sơn, số 403 Nguyễn Thái Bình, phường 12, quận Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minh cung cấp Protamex thuộc nhóm endopeptidase, có nguồn gốc từ Bacillus, tổ chức FAO/WHO cho phép sử dụng Protamex có hoạt độ ghi nhãn 1,5 AU/g, hoạt động thích hợp khoảng pH 5,5÷7,5 nhiệt độ 45÷65oC Protamex bị hoạt tính 30 phút 55oC (122oF) pH 10 phút 85oC (185oF) pH Nhiệt độ bảo quản tốt Protamex 0÷5oC b) Flavourzyme: Flavourzyme 500 MG mua công ty Novozymes (Đan Mạch), Công ty TNHH Công nghệ Trung Sơn, số 403 Nguyễn Thái Bình, phường 12, quận Tân Bình, thành phố Hồ Chí Minh cung cấp, sản xuất từ Aspergillus oryzae q trình lên men chìm Flavourzyme thuộc nhóm exopeptidase Flavourzyme hoạt động tốt môi trường trung tính hay acid nhẹ thủy phân protein Flavourzyme có hoạt tính ghi nhãn 500 LAPU (Leucine Aminopeptidase Units)/g, pH thích hợp khoảng 5÷7 nhiệt độ thích hợp khoảng 50÷55oC Bảo quản Flavourzyme nhiệt độ 0÷4oC c) Cellulase: Chế phẩm Cellulase cung cấp Novozymes (Bagsvaerd, Đan Mạch), Công ty TNHH Công nghệ Trung Sơn, 403 Nguyễn Thái Bình, P.12, Q Tân Bình, TP.HCM, Việt Nam Chế phẩm cellulase có màu nâu, ghi nhận với hoạt độ 700 EGU / g nhiệt độ bảo quản tốt 0÷4oC d) Men giống thương mại (Probiotics Yogurt Starter) (Pháp): sản phẩm Yógourment – Pháp Thành phần gồm chủng lợi khuẩn hoạt động lên men: L casei, B longum, L bulgaricus, S thermophilus, L acidophilus e) Bộ kit FOS chuẩn: kit fructooligosaccharide chuẩn bao gồm 1-kestose (GF2), nystose (GF3) 1-fructosyl-nystose (GF4) với độ tinh khiết 99% mua từ Fujifilm Wako Pure Chemical Corporation (Osaka, Nhật Bản): 1-Kestose, 99.0+% (HPLC) 250 mg × vial CAS No 470-69-9, C18H32O16 = 504,44 Nystose, 99.0+% (HPLC) 250 mg × vial CAS No 13133-07-8, C24H42O21 = 666,58 1F-Fructofranosylnystose, 80.0+ % (HPLC) 250 mg × vial CAS No 59432-60-9, C30H52O26 = 828,72 3.2 Phương pháp nghiên cứu 3.2.1 Phương pháp phân tích Các tiêu phân tích theo phương pháp tiêu chuẩn tổng hợp Bảng 3.1 Bảng 3.1: Một số phương pháp phân tích tính chất hóa lý Chỉ tiêu Phương pháp phân tích Độ ẩm Sấy mẫu đến khối lượng không đổi nhiệt độ 105oC theo TCVN 3700-90 Độ nhớt Xác định thiết bị đo độ nhớt Brookfield DV1MLTJ0 Hàm lượng protein Phương pháp Lowry (1951) Hoạt tính lipase, thơng qua Phương pháp đo quang phổ Whyte (1964) việc định lượng glycerol bước sóng 635 nm tạo thành Hoạt tính lipase, thơng qua Chuẩn độ liên tục NaOH 0,05 N theo việc định lượng acid béo phương pháp chuẩn độ Cherry Crandall tạo thành Xác định 1-kestose (GF2), Bằng phương pháp đo khối phổ song song nystose (GF3), and 1(UPLC-ESI-MS/MS) (Prošek et al., 2003) fructosyl-nystose (GF4) 3.2.2 Phương pháp thu thập xử lý kết Các thí nghiệm bố trí hồn toàn ngẫu nhiên với lần lặp lại Kết thí nghiệm phân tích thống kê sử dụng chương trình SAS 9.1, Statgraphics Centurion 15.1, phần mềm Excel, XLSTAT 3.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm Phương pháp tiếp cận nghiên cứu tổng quát thể sơ đồ 3.2 Hình 3.2: Sơ đồ tiếp cận nội dung nghiên cứu Nội dung nghiên cứu tổng quát trình bày Hình 3.3 Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố đến khả vô hoạt enzyme lipase cám gạo chế phẩm Protamex Flavourzyme Nguyên liệu cám gạo xác định thành phần hóa học ban đầu (protein, chất béo, carbohydrat tro) Sau đó, nguyên liệu cám sử dụng để làm nguyên liệu trình thủy phân nhằm vô hoạt enzyme lipase chế phẩm Protamex Flavourzyme Mục đích: xác định điều kiện trích ly lipase cám gạo yếu tố ảnh hưởng đến khả thủy phân Protamex Flavourzyme Các nội dung khảo sát: Loại dung môi sử dụng: nước cất, nước muối, ethanol Nồng độ dung môi (M): 0.5; 1; 1.5; Tỷ lệ dung môi nguyên liệu: 5:1; 7:1; 9:1 Nhiệt độ trích ly (oC): 29; 32; 35; 38; 41 Nhiệt độ thủy phân (oC): 40; 45; 50; 55; 60; 65 Thời gian trích ly (phút): 120; 180; 240; 300; 360 Thời gian thủy phân (phút): 60; 120; 180; 240; 300; 360 Tỷ lệ emzyme sử dụng (%): 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5 Các tiêu theo dõi: Hàm lượng thành phần hóa học ban đầu (protein, chất béo, carbohydrat tro) (% vật liệu khô), hoạt tính lipase (UI/mL), hàm lượng glycerol sinh (%), hàm lượng protein tổng số (mg/mL), hàm lượng acid amin (%) 3.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ tiệt trùng thời gian bảo quản lên thành phần hợp chất bay nước cám gạo Mục đích: xác định chương trình chạy nhiệt phù hợp điều kiện lấy mẫu, bảo quản ảnh hưởng đến hợp chất bay dịch cám gạo vô hoạt enzyme lipase Các nội dung nghiên cứu: Xác định chương trình chạy nhiệt phù hợp: X1; X2; X3; X4 Nhiệt độ cân mẫu (oC): 40; 50; 60 Thời gian cân lấy mẫu (phút): 20; 30; 40 Tỉ lệ dung dịch NaCl bão hòa (%): 10; 20; 30 Chỉ tiêu theo dõi: số lượng chất xuất sắc kí đồ 3.3.3 Nghiên cứu động học phân hủy nhiệt hợp chất fructooligosaccharides [1-kestose (GF2), nystose (GF3), 1fructosyl-nystose (GF4)] trích ly từ cám gạo Mục đích: tìm quy luật biến đổi FOS (bao gồm 1-kestose (GF2), nystose (GF3) 1-fructosyl-nystose (GF4)) cám gạo tác dụng nhiệt độ pH Các nội dung nghiên cứu: Nhiệt độ xử lý (oC): 90; 100; 110 pH dung dịch FOS: 5; 6; 10 Thời gian xử lý (phút): 5; 10; 20; 30; 40; 50; 60 Chỉ tiêu theo dõi: hàm lượng FOS lại (bao gồm 1-kestose (GF2), nystose (GF3) 1-fructosyl-nystose (GF4)) mẫu khảo sát ứng với số liệu bố trí thí nghiệm Phân tích động học phân hủy nhiệt FOS dựa theo phương trình động học phù hợp 3.3.4 Ứng dụng cám gạo vô hoạt enzyme lipase chế biến thức uống Mục đích: ứng dụng dịch cám gạo vô hoạt enzyme lipase vào chế biến thức uống dinh dưỡng Nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu chế biến sữa chua uống bổ sung dịch cám gạo xử lý enzyme lipase (%): 15; 25; 35 Chỉ tiêu theo dõi: số pH, độ nhớt, độ tách nước điểm cảm quan Khảo sát điều kiện chế biến theo dõi thời gian bảo quản bột cám gạo hỗn hợp: bột uống hỗn hợp cám gạo dinh dưỡng vị cacao bột uống hỗn hợp cám gạo dinh dưỡng vị trà xanh Chỉ tiêu theo dõi: nấm men, nấm mốc, tổng vi vật hiếu khí Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Ảnh hưởng số yếu tố đến khả vô hoạt enzyme lipase cám gạo chế phẩm Protamex Flavourzyme thương mại 4.1.1 Thành phần hóa học Thành phần hóa học giá trị dinh dưỡng cám gạo phụ thuộc lớn vào kỹ thuật xay xát gạo, mức độ tách trấu trước xát gạo Trong nghiên cứu mẫu nguyên liệu cám gạo gửi phân tích Trung tâm Chất lượng Nơng Lâm Thủy sản vùng 6, kết xác định Bảng 4.1 Bảng 4.1: Kết phân tích thành phần hóa học cám gạo STT Chỉ tiêu phân tích Protein Chất béo Carbohydrate Tro Kết 12,22 16,03 50,74 9,35 11 Đơn vị % vật liệu khô % vật liệu khô % vật liệu khô % vật liệu khô 4.1.2 Ảnh hưởng điều kiện trích ly enzyme lipase đến khả thu nhận enzyme từ cám gạo Trích ly enzyme lipase nguyên liệu cám tạo điều kiện cho q trình vơ hoạt diễn dễ dàng Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng loại dung môi, nồng độ dung mơi, nhiệt độ trích ly, thời gian trích ly cho cho thấy: sử dụng dung dịch muối nồng độ 1M, trích ly thời gian 240 phút nhiệt độ 38oC cho kết tốt Tuy nhiên, tối ưu trình với ba nhân tố nồng độ dung môi, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu thời gian trích ly cho giá trị tối ưu theo Bảng 4.2 Bảng 4.2 Giá trị tối ưu nồng độ dung dịch trích ly NaCl, tỷ lệ dung dịch trích/nguyên liệu thời gian trích ly trình trích ly lipase từ cám gạo Giá trị tối ưu 1M 7:1 Nhân tố Nồng độ dung dịch trích ly Tỷ lệ dung dịch trích ly /nguyên liệu Thời gian trích ly 4.1.3 Ảnh hưởng số yếu tố đến khả vô hoạt enzyme lipase cám gạo chế phẩm Protamex Flavourzyme Các thông số nhiệt độ thủy phân, tỷ lệ enzyme sử dụng thời gian xử lý enzyme Protamex enzyme Flavouzyme xác định 50oC Chế phẩm Protamex (endopeptidase) chất lipase cám gạo nồng độ chế phẩm 0,4% thời gian xúc tác giờ, với chế phẩm Flavourzyme (exopeptidase) nồng độ enzyme sử dụng tối ưu 0,4% thời gian xử lý tối ưu Tuy nhiên, hai chế phẩm có đặc hiệu phân cắt chất khác nên phối hợp xử lý enzyme cho kết tốt Cụ thể là: thời gian xử lý vô hoạt lipase mức giá trị tối ưu, tương ứng với lượng glycerol sinh (bởi hoạt tính lipase cịn lại) 2,62% mức độ vô hoạt lipase tương ứng 76,6%, rút ngắn ~50% thời gian xử lý vô hoạt enzyme lipase Đồng thời, kết hợp enzyme thu dịch thủy phân giàu dinh dưỡng, chứa nhiều acid amin cần thiết (Hình 4.1, 4.2 4.3) 12 Hình 4.1 Thành phần acid amin có dịch cám gạo sau vô hoạt enzyme lipase chế phẩm protease Phân tích mối tương quan phương thức sử dụng hai chế phẩm Flavourzyme Protamex vị trí phân bố acid amin đồ thị Hình 4.2 Hình 4.3 thơng qua phương pháp phân tích thành phần (PCA) cho thấy nhóm 11 acid amin tạo với hàm lượng cao phân bố gần phương thức sử dụng kết hợp Protamex Flavourzyme (góc phần tư thứ nhất), nhóm acid amin tạo với hàm lượng cao lại phân bố gần phương thức sử dụng riêng lẻ chế phẩm Flavourzyme Vì vậy, việc kết hợp enzyme Protamex Flavourzyme vô hoạt enzyme lipase mà cho dịch thủy phân giàu dinh dưỡng so với việc sử dụng enzyme riêng lẻ 13 Hình 4.2 Đồ thị bi-plot biểu diễn mối tương quan thành phần acid amin mẫu dịch cám gạo thủy phân hai chế phẩm Flavourzyme Protamex Mối liên hệ phương thức sử dụng enzyme phân nhóm acid hình thành với hàm lượng cao Hình 4.3 Đồ thị bi-plot biểu diễn mối tương quan acid amin thiết yếu không thiết yếu mẫu dịch cám gạo tác động thủy phân chế phẩm Flavourzyme Protamex 14 4.2 Ảnh hưởng chế độ tiệt trùng thời gian bảo quản lên thành phần hợp chất bay nước cám gạo Đối với trình phân tích hợp chất bay diện mẫu kỹ thuật sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS), chương trình chạy nhiệt có ảnh hưởng định đến q trình phân tích Nhiệt độ chương trình làm thay đổi thời gian phân tích, thay đổi khả dị tìm cấu tử (sự diện peak sắc ký đồ) Nghiên cứu xác định chương trình nhiệt thích hợp với tổng thời gian chạy 33 phút Sản phẩm nước cám gạo nghiên cứu có pH 6,0, giá trị tiệt trùng F (còn gọi F-value) yêu cầu trình tiệt trùng nhiệt độ tham chiếu 121,1oC phút, với giá trị z Clostridium botulinum 10oC Trong thí nghiệm này, thành phần hợp chất bay diện mẫu nước cám gạo qua tiệt trùng mẫu đối chứng (không tiệt trùng) xác định kỹ thuật sắc ký khí khối phổ (GCMS) Kết nghiên cứu cho thấy việc xử lý nhiệt có tác động rõ ràng đến thành phần hợp chất bay có mẫu Các yếu tố tỉ lệ dung dịch NaCl bão hòa (so với dung dịch mẫu, v/v), nhiệt độ thời gian cân lấy mẫu headspace tĩnh ảnh hưởng nhiều đến số lượng hợp chất bay ghi nhận thực phép phân tích sắc ký khí khối phổ Nghiên cứu xác định: nhiệt độ ủ mẫu tối ưu 50oC, thời gian ủ mẫu 30 phút tỉ lệ dung dịch NaCl bão hòa sử dụng (so với dung dịch mẫu, v/v) 20% Theo thời gian bảo quản, hợp chất bay có nước cám bị thay đổi Với mẫu nước cám gạo qua xử lý nhiệt không bảo quản mẫu qua xử lý nhiệt bảo quản xong tháng đầu tiên, thành phần hợp chất bay diện nước cám gạo biến đổi không nhiều, hai mẫu phân bố góc phần tư thứ I Tuy nhiên, với mẫu nước cám gạo qua xử lý nhiệt bảo quản xong tháng bảo quản xong tháng, thành phần hợp chất bay diện nước cám gạo có thay đổi rõ rệt, hai mẫu phân bố góc phần tư thứ II, đồng thời phương sai tích lũy đạt đến 97,43%, giá trị cao 4.3 Động học phân hủy nhiệt hợp chất fructooligosaccharides [1kestose (GF2), nystose (GF3), 1-fructosyl-nystose (GF4)] trích ly từ cám gạo 4.3.1 Xây dựng đường chuẩn kết xác định hàm lượng FOS ban đầu sau trình trích ly 15 Từ chất chuẩn FOS ban đầu (bao gồm 1-kestose (GF2), nystose (GF3) 1-fructosyl-nystose (GF4)), tiến hành chạy sắc ký dung dịch chất chuẩn để xây dựng ba đường chuẩn phương trình hồi quy diện tích đỉnh tín hiệu nồng độ chất phân tích Kết nghiên cứu cho thấy: áp dụng quy trình trích ly theo phương pháp Patindol Wang (2007) có chỉnh sửa cho thấy có diện FOS (bao gồm 1-kestose (GF2), nystose (GF3) 1fructosyl-nystose (GF4)) mẫu nguyên liệu ban đầu 4.3.2 Động học phân hủy nhiệt hợp chất fructooligosaccharides [1-kestose (GF2), nystose (GF3), 1fructosyl-nystose (GF4)] trích ly từ cám gạo giá trị pH khác Ảnh hưởng nhiệt độ pH kết hợp lên phân hủy nhiệt 1-kestose (GF2), nystose (GF3) fructofuranosylnystose (GF4) chiết xuất từ cám gạo hòa tan dung dịch đệm nghiên cứu 90, 100 110oC giá trị pH 5,0, 6,0 7,0 Như quan sát thấy, suy giảm nhiệt độ-pH kết hợp mẫu cám gạo GF2, GF3 GF4 mơ tả đầy đủ mơ hình bậc khoảng nhiệt độ nhiệt độ 90 -110oC Hằng số tốc độ phân hủy, giá trị k, ước tính cách sử dụng phân tích hồi quy tuyến tính ln (A/A0) so với t, trình bày Bảng 4.3 Bảng 4.3 Hằng số tốc độ phân hủy nhiệt bậc (phút-1) GF2, GF3, GF4 trích ly từ cám gạo pH 90oC 100oC 110oC Ea (kJ.mol-1) R2 5.0 0.0112±0.0012a 0.0174±0.0020 0.0430±0.0056 77.7 0.9565 6.0 0.0109±0.0011 0.0141±0.0015 0.0318±0.0031 61.8 0.9090 7.0 0.0052±0.0005 0.0090±0.0008 0.0159±0.0012 64.6 0.9995 5.0 0.0147±0.0011 0.0236±0.0020 0.0473±0.0052 67.5 0.9848 6.0 0.0081±0.0009 0.0192±0.0016 0.0401±0.0030 92.3 0.9993 7.0 0.0061±0.0005 0.0136±0.0014 0.0246±0.0026 81.0 0.9949 5.0 0.0102±0.0009 0.0186±0.0020 0.0353±0.0041 72.1 0.9990 6.0 0.0084±0.0006 0.0157±0.0011 0.0270±0.0031 67.6 0.9992 7.0 0.0072±0.0007 Standard error of regression 0.0123±0.0011 0.0169±0.0014 49.2 0.9824 GF2 GF3 GF4 a 16 ... nghiên cứu ứng dụng rộng rãi Do đó, tác giả thực đề tài ? ?Sử dụng chế phẩm protease xử lý cám gạo dùng cho chế biến thức uống dinh dưỡng? ?? nhằm kết hợp nguồn nguyên liệu dồi xử lý phương pháp sinh... 3.3.4 Ứng dụng cám gạo vô hoạt enzyme lipase chế biến thức uống Mục đích: ứng dụng dịch cám gạo vô hoạt enzyme lipase vào chế biến thức uống dinh dưỡng Nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu chế biến sữa... xát gạo Cám gạo nguồn chất xơ rẻ nguồn chất béo có ích để dùng làm dầu ăn (dầu cám gạo) Vì xem thức ăn gia súc nên cám gạo không dùng nhiều chế độ dinh dưỡng tăng cường sức khỏe người Giá trị dinh