Nghiên cứu các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình đông tụ protein và chất lượng đậu phụ mơ hà nội định hướng sản xuất quy mô công nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN QUANG ĐỨC NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ CƠNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN Q TRÌNH ĐƠNG TỤ PROTEIN VÀ CHẤT LƯỢNG ĐẬU PHỤ MƠ HÀ NỘI ĐỊNH HƯỚNG SẢN XUẤT QUY MÔ CÔNG NGHIỆP LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Hà Nội – 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN QUANG ĐỨC NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ CƠNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN Q TRÌNH ĐƠNG TỤ PROTEIN VÀ CHẤT LƯỢNG ĐẬU PHỤ MƠ HÀ NỘI ĐỊNH HƯỚNG SẢN XUẤT QUY MƠ CƠNG NGHIỆP Ngành: Cơng nghệ thực phẩm Mã số: 9540101 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN XUÂN PHƯƠNG PGS.TS LƯƠNG HỒNG NGA Hà Nội – 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án cơng trình nghiên cứu tơi người hướng dẫn khoa học Kết số liệu trình bày luận án không trùng lặp với công trình khoa học cơng bố Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận án cảm ơn, thông tin tham khảo trích dẫn đầy đủ, xác có nguồn gốc rõ ràng Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Tập thể giáo viên hướng dẫn Tác giả luận án Nguyễn Quang Đức PGS.TS Nguyễn Xuân Phương PGS.TS Lương Hồng Nga i LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn tới giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Xuân Phương, PGS.TS Lương Hồng Nga tận tình hướng dẫn, động viên, quan tâm tạo điều kiện giúp đỡ suốt trình thực hồn thành luận án Tơi xin cảm ơn thầy cô giáo em sinh viên, học viên cao học Viện Công nghệ sinh học Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi suốt trình học tập, nghiên cứu hoàn thành bảo vệ luận án Tôi cảm ơn thầy cô giáo em sinh viên, học viên cao học Khoa Công nghệ thực phẩm – Học Viện Nông nghiệp Việt Nam, đặc biệt TS.Trần Thị Thu Hằng cộng tác đồng hành q trình nghiên cứu Tơi gửi lời cảm ơn lãnh đạo cán Viện Cơ điện nông nghiệp Công nghệ sau thu hoạch tạo điều kiện thuận lợi suốt trình học tập, nghiên cứu hồn thành bảo vệ luận án Tôi xin dành lời cảm ơn tới gia đình, người thân bạn bè ủng hộ, động viên, giúp đỡ tơi hồn thành luận án Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Nghiên cứu sinh Nguyễn Quang Đức ii Mục lục DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ viii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài luận án Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 6.1 Ý nghĩa khoa học .3 6.2 Ý nghĩa thực tiễn .3 Những đóng góp luận án Cấu trúc luận án Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nguyên liệu đậu tương 1.1.1 Tình hình sản xuất, tiêu thụ đậu tương 1.1.2 Giá trị dinh dưỡng hạt đậu tương 1.1.3 Các sản phẩm chế biến từ hạt đậu tương .12 1.2 Tổng quan sản phẩm đậu phụ .13 1.2.1 Sản phẩm tiêu chuẩn chất lượng đậu phụ 13 1.2.2 Sản xuất bảo quản đậu phụ giới 16 1.2.3 Sản xuất bảo quản đậu phụ Việt Nam 18 1.3 Đông tụ protein đậu tương chất lượng đậu phụ 19 1.3.1 Cơ chế đông tụ protein đậu tương 19 1.3.2 Thành phần liên kết protein 22 1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình đông tụ chất lượng đậu phụ 25 1.4 Sản xuất đậu phụ MƠ truyền thống 30 iii 1.4.1 Thực trạng sản xuất khuynh hướng phát triển 30 1.4.2 Nghiên cứu công nghệ thiết bị sản xuất đậu phụ Mơ đậu phụ truyền thống 34 Kết luận phần tổng quan .37 Chương NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 2.1 Nguyên vật liệu, hóa chất thiết bị 38 2.1.1 Nguyên liệu 38 2.1.2 Hóa chất 38 2.1.3 Thiết bị nghiên cứu .39 2.2 Phương pháp nghiên cứu 39 2.2.1 Phương pháp công nghệ 39 2.2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 42 2.2.3 Phương pháp phân tích 46 2.2.4 Phương pháp đánh giá cảm quan 57 2.2.5 Phương pháp thống kê xử lý số liệu 59 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 60 3.1 Xác định chất lượng đặc trưng đậu phụ Mơ Hà Nộı 60 3.1.1 Khảo sát thực trạng chế biến đậu phụ truyền thống 60 3.1.2 Đánh giá chất lượng đậu phụ truyền thống 62 3.1.3 Phân tích tương quan tiêu chất lượng .64 3.1.4 Chất lượng đặc trưng đậu phụ Mơ Hà Nội 68 3.2 Ảnh hưởng giống đậu tương tới chất lượng đậu phụ .69 3.2.1 Chất lượng số giống đậu tương sản xuất đậu phụ 69 3.2.2 Ảnh hưởng giống đậu tương đến sản lượng chất lượng đậu phụ .72 3.3 Ảnh hưởng tác nhân đông tụ nước chua tới chất lượng đậu phụ 77 3.3.1 Xác định axit hữu vi khuẩn lactic tạo nước chua 77 3.3.2 Quá trình hình thành nước chua ảnh hưởng tới chất lượng đậu phụ .81 3.4 Ảnh hưởng đông tụ protein đến chất lượng đậu phụ .86 3.4.1 Ảnh hưởng dịch sữa đậu nành 86 3.4.2 Ảnh hưởng pH đông tụ 94 iv 3.4.3 Ảnh hưởng nhiệt độ đông tụ 100 3.4.4 Ảnh hưởng nồng độ muối NaCl bổ sung 103 3.4.5 Tối ưu q trình đơng tụ protein 106 3.4.6 Đề xuất quy trình cơng nghệ chế biến đậu phụ Mơ Hà Nội 120 3.5 Nghiên cứu ứng dụng 123 3.5.1 Sản xuất thử nghiệm sở làng nghề .123 3.5.2 Sản xuất thử nghiệm sở chế biến tập trung .124 3.5.3 Bảo quản đậu phụ Mơ Hà Nội .126 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 130 Kết luận 130 Kiến nghị 131 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 132 TÀI LIỆU THAM KHẢO 133 PHỤ LỤC v Kí hiệu chữ viết tắt DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Từ tiếng Anh 15S 15S fraction protein Nghĩa tiếng Việt Protein đậu tương 15S 11S fraction protein/ Protein đậu tương 11S globuline glycinin (11S) Glycinine 7S fraction protein/ βProtein đậu tương 7S globulines (βconglycinin (7S) Conglycinin) – 2S fraction protein Protein đậu tương 2S 11S/7S ratio Tỷ lệ protein 11S/ protein 7S GD Glucono-delta-Lactone GDL hay gọi Đường nho- loại tác nhân dùng đông tụ đậu phụ %ck % db % chất khô centipoise Đơn vị đo độ nhớt 2S 11S/7S cP DTN Ellman Ellman 2,2’Thuốc thử Ellman Ellman bisnitrophenyl sulfate bisnitrophenyl sulfate (DTNB) OPA o-phthaldehyt Thuốc thử o-phthaldehyt (OPA) A l-Anilinonaphthalene8-sulfonate l-A nilinonaphthalene-8-sulfonate (ANS) TQ TQ soybean Giống đậu tương TQ nhập từ Trung Quốc sử dụng làng nghề đậu Mơ M1 Giống đậu tương M1 nhập từ Mỹ M1 soybean sử dụng làng nghề đậu Mơ DT84 DT84 soybean Giống đậu tương DT84 DT26 DT26 soybean Giống đậu tương DT26 DT51 DT51 soybean Giống đậu tương DT51 DT30 DT30 soybean Giống đậu tương DT30 DT22 DT22 soybean Giống đậu tương DT22 Nước chua TCVN Naturally whey 2,2’- fermented Dịch Whey lên men tự nhiên có pH3,84,2 sử dụng đơng tụ protein sản xuất đậu phụ Tiêu chuẩn Việt Nam vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Diện tích sản lượng đậu tương Việt Nam .6 Bảng 1.2 Thành phần hoá học hạt đậu tương Bảng 1.3 Tỷ lệ axit amin không thay protein đậu tương Bảng 1.4 Các phân đoạn (dưới đơn vị) protein đậu tương 10 Bảng 1.5 Giá trị dinh dưỡng đậu phụ .14 Bảng 1.6 Một số loại đậu phụ phổ biến giới 14 Bảng 1.7 Các liên kết giúp ổn định cấu trúc protein 23 Bảng 1.8 Một số tác nhân đông tụ chế biến đậu phụ 28 Bảng 2.1 Bảng cho điểm cảm quan mẫu đậu phụ 58 Bảng 2.2 Xếp hạng chất lượng cảm quan mẫu đậu phụ 59 Bảng 3.1 Thông số cơng nghệ quy trình chế biến đậu phụ Mơ 60 Bảng 3.2 Thành phần dinh dưỡng đậu phụ Mơ 62 Bảng 3.3 Tính chất lý, cấu trúc đậu phụ Mơ .62 Bảng 3.4 Chất lượng cảm quan đậu phụ Mơ 64 Bảng 3.5 Hệ số tương quan tiêu dinh dưỡng, lý, cấu trúc đậu phụ Mơ .65 Bảng 3.6 Hệ số tương quan tương quan chất lượng cảm quan tiêu chất lượng dinh dưỡng đậu phụ 66 Bảng 3.7 Hệ số tương quan tương quan chất lượng cảm quan tiêu lý, cấu trúc đậu phụ Mơ 67 Bảng 3.8 Một số tiêu dinh dưỡng, lý cấu trúc đậu phụ Mơ Hà Nội 68 Bảng 3.9 Một số tiêu chất lượng cảm quan đậu phụ Mơ Hà Nội 68 Bảng 3.10 Đặc điểm hình thái thành phần hóa học số giống đậu tương 69 Bảng 3.11 Tỷ lệ 11S/7S loại đậu tương phổ biến chế biến đậu phụ 70 Bảng 3.12 Sản lượng thành phần dinh dưỡng đậu phụ theo giống đậu tương 72 Bảng 3.13 Tính chất lý, cấu trúc đậu phụ theo giống đậu tương .73 Bảng 3.14 Màu sắc đậu phụ theo giống đậu tương 76 Bảng 3.15 Thành phần axit hữu nước chua đậu phụ Mơ 77 Bảng 3.16 Các đặc điểm hình thái, đặc tính tính sinh lý, sinh hóa chủng lactic phân lập từ nước chua đậu phụ Mơ 79 Bảng 3.17 Chủng lactic chiếm ưu phân lập, định danh nước chua sản xuất đậu phụ Mơ truyền thống 81 Bảng 3.18 Chất lượng đậu phụ đơng tụ whey có thời gian lên men khác 84 Bảng 3.19 Điểm cảm quan đậu phụ đông tụ whey có thời gian lên men khác 85 Bảng 3.20 Chất lượng nước chua cho sản xuất đậu phụ Mơ 85 Bảng 3.21 Các liên kết protein đậu phụ theo nồng độ dịch sữa đậu nành 87 Bảng 3.22 Chất lượng cảm quan đậu phụ theo pH đông tụ 100 Bảng 3.23 Các liên kết protein theo nhiệt độ đông tụ 101 Bảng 3.24 Các liên kết protein đông tụ theo nồng độ muối NaCl bổ sung 103 Bảng 3.25 Nhân tố mức độ bố trí theo mơ hình Box Behken 106 Bảng 3.26 Mơ hình thí nghiệm q trình đơng tụ protein chế biến đậu phụ Mơ 107 vi Bảng 3.27 Kết phân tích hồi quy liên kết S-S 108 Bảng 3.28 Kết phân tích hồi quy liên kết ưa béo .110 Bảng 3.29 Kết phân tích hồi quy liên kết tĩnh điện 112 Bảng 3.30 Kết phân tích hồi quy liên kết mailard 114 Bảng 3.31 Thơng số tối ưu hóa q trình đơng tụ protein 116 Bảng 3.32 Kết liên kết protein đậu phụ theo điều kiện tối ưu 119 Bảng 3.33 Chất lượng đậu phụ Mơ Hà Nội thành phẩm- sở làng nghề 123 Bảng 3.34 Chất lượng đậu phụ Mơ Hà Nội thành phẩm- sở tập trung 124 Bảng 3.35 Thành phần axit amin đậu phụ Mơ Hà Nội thành phẩm 125 Bảng 3.36 Chất lượng đậu phụ tươi bảo quản .126 Bảng 3.37 Chất lượng dinh dưỡng đậu phụ Mơ Hà Nội (dạng chiên) 127 Bảng 3.38 Chất lượng đậu phụ chiên trình bảo quản 128 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Tăng trưởng diện tích, suất, sản lượng, đậu tương giới .5 Hình 1.2 Mơ hình protein 11S đậu tương 10 Hình 1.3 Mơ hình protein 7S đậu tương 11 Hình 1.4 Một số sản phẩm chế biến từ protein đậu tương 13 Hình 1.5 Hệ thống thiết bị sản xuất đậu phụ đại 16 Hình 1.6 Hệ thống chế biến đậu phụ chiên .18 Hình 1.7 Một số loại đậu phụ thị trường Việt Nam 19 Hình 1.8 Cơ chế q trình đơng tụ 19 Hình 1.9 Các mạng lưới đông tụ protein đậu tương .21 Hình 1.10 Các liên kết protein 22 Hình 1.11 Các liên kết sunfua qua cầu nối S-S .23 Hình 1.12 Các đường hướng phản ứng maillard (Hodge 1953) 24 Hình 1.13 Biến đổi thành phần protein, lipit gia nhiệt dịch sữa đậu nành 27 Hình 1.14 Quy trình sản xuất đậu phụ Mơ truyền thống 31 Hình 1.15 Sản xuất đậu phụ Mơ truyền thống 32 Hình 1.16 Hệ thống thiết bị chế biến đậu phụ Mơ suất 400kg sản phẩm/ca 36 Hình 2.1 Quy trình sản xuất đậu phụ Mơ Hà Nội 40 Hình 2.2 Sơ đồ nghiên cứu .41 Hình 2.3 Biểu đồ nguyên tắc đo máy đo cấu trúc TPA 47 Hình 2.4 Mơ hình đo tiêu lý, cấu trúc đậu phụ máy đo cấu trúc TPA 47 Hình 2.5 Sơ đồ tách 11S, 7S từ bột đậu tương tách béo 51 Hình 2.6 Cơ chế phản ứng 2-mercaptothanol 52 Hình 3.1 Điện di đồ gel polyacrylamide 12% protein giống đậu tương 71 Hình 3.2 Điện di đồ gel polyacrylamide 12% protein giống đậu tương 71 Hình 3.3 Hình ảnh chụp SEM mẫu đậu phụ giàu protein 7S (sau tách protein đông tụ pH 5,5 tiếp tục đông tụ pH 4,5) với độ phóng đại 1500 (giống đậu tương DT84) 75 Hình 3.4 Hình ảnh chụp SEM mẫu đậu phụ giàu 11S (đông tụ pH 5,8) với độ phóng đại 2000 (giống đậu tương DT84) 75 vi