Nghiên cứu thu hồi protein trong bã gạo của quá trình sản xuất sữa gạo tại nhà máy lavina food công ty cổ phần mía đường lam sơn

TỔNG QUAN

Thực trạng sản xuất sữa gạo tại nhà máy Lavina food, Công ty cổ phần mía đường Lam Sơn

1.1.1 Quy trình sản xuất của nhà máy

Nguyên liệu phụ, phụ gia

Phối trộn Đồng hóa, tiệt trùng

1.1.2 Tồn tại của dây chuyền

Ngoài sản phẩm chính là sữa gạo lứt giàu protein Ojita còn có sản phẩm phụ là bã gạo, sản lượng 4 – 5 tấn/ngày Thành phần hóa học của bã gạo tại Lam Sơn như sau:

Bảng 1-1: Bảng thành phần bã gạo tại nhà máy Lavina food, Công ty cổ phần mía đường Lam Sơn

TT Tên chỉ tiêu ĐVT Phương pháp Kết quả phân tích

2 Hàm lượng tinh bột g/100g NIFC.02.M.03 8,93

Qua bảng trên ta thấy rằng: Hàm lượng protein trong bã gạo đang ở mức cao 11,2 %, tuy nhiên lượng protein này chưa được sử dụng có hiệu quả mà đang được bán làm thức ăn gia súc với giá rất rẻ từ 500 – 800 đồng/kg Vì vậy mục tiêu của đề tài là phải tìm ra phương pháp để thu hồi lượng protein này, giảm protein theo bã thải ra ngoài Để thu hồi protein có hai giải pháp đưa ra:

Một là: Nghiên cứu phương án thủy phân protein trong bã gạo, sau đó thu hồi và chế biến (có thể sấy khô) hoặc phối trộn dịch protein thu được vào trong sản phẩm để tăng hàm lượng protein trong sản phẩm hoặc giảm protein cần phải bổ xung.

Hai là: Nghiên cứu thủy phân protein gạo ngay trong quá trình thủy phân tinh bột để thủy phân protein, từ đó giảm tăng hiệu suất thu hồi protein, giảm hàm lượng protein còn lại trong bã.

Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi sẽ thực hiện các thí nghiệm để lựa chọn ra quy trình thủy phân protein phù hợp với điều kiện thực tế đem lại hiệu quả cao.

Tổng quan về nguyên liệu gạo đưa vào sản xuất

Nguyên liệu gạo dùng cho quá trình sản xuất là gạo lứt Japonica JO2,được trồng tại huyện Thiệu Hóa, tỉnh Thanh Hóa.

1.2.1 Thành phần dinh dưỡng gạo lứt Japonica JO2

Trong gạo lứt Japonica J02 có chứa tinh bột, protein, lipid, cacbohydrate, chất xơ và chứa GABA Gạo lứt có chứa 83 % tinh bột, 8,6% protein, lipid 2,2%, cenlluloza 1,1 % và tro 1,4% (tính theo chất khô) Hàm lượng GABA chiếm 32 mg/100g, thành phần cụ thể như bảng sau:

Bảnh 1-2: Bảng thành phần hóa học của gạo Japonica JO2

TT Thành phần hóa học Đơn vị tính Kết quả

2 Tinh bột % theo chất khô 83,7±0.7

1.2.2 Tính an toàn của gạo lứt Japonica JO2

Thành phần kim loại nặng, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, độ tố nấm hầu hết không phát hiện hoặc ở mức thấp hơn tiêu chuẩn cho phép Điều này khằng định tính an toàn của gạo lứt Japonica được dùng để sản suất sữa gạo Chi tiết về hàm lượng kim loại nặng, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, độc tố nấm như bảng sau:

Bảng 1-3: Bảng dư lượng kim loại nặng, thuốc trừ sâu, độc tấm nấm của gạo lứt JO2

TT Thành phần ĐVT Hàm lượng

2 Asen mg/Kg Không phát hiện

3 Cadimi mg/Kg Không phát hiện

4 Total Aflatoxin àg/Kg Khụng phỏt hiện

5 Aflatoxin B1 àg/Kg Khụng phỏt hiện

6 Carbaryl mg/Kg Không phát hiện

7 Chlorantraniliprole mg/Kg Không phát hiện

8 Chlordane mg/Kg Không phát hiện

9 Flutolanil mg/Kg Không phát hiện

10 Sulfuryl Fluoride mg/Kg Không phát hiện

11 Total mold and yeast CFU/g Không phát hiện

Tổng quan về bã gạo

Trong quá trình sản xuất sữa gạo, syro gạo ngoài sản phẩm chính là sữa gạo, syro gạo còn có sản phẩm phụ là bã gạo Đối với các nước sản xuất syro với sản lượng lớn như Trung quốc thì khối lượng bã gạo hàng năm lên đến hơn 200.000 tấn (ở khu vực phía nam Trung Quốc) Hàm lượng protein chiếm đến hơn 60 % theo chất khô, cao hơn trong đậu nành và bột cá [1].

Theo một nghiên cứu khác hàm lượng protein trong bã gạo chiếm đến 62,6g/100g mẫu [2], phần còn lại là chất béo, carbohydrat và tro Các axit amin trong protein bã gạo là Glutamic, Prolin, Arginin, Aspartic, Leucin, và Lysin có thành phần thấp nhất Hầu hết các axit amin thiết yếu trong bã gạo đáp ứng các yêu cầu cho trẻ em theo tiêu chuẩn của FAO và WHO [2] và cao hơn trong protein đậu nành Bên cạnh đó protein gạo cũng dễ dàng tiêu hóa hơn protein đậu nành Giá trị tiêu hóa cuối cùng của protein isolate gạo là 96,66 % so với 91,41

% protein insolate của đậu nành Vì vậy protein bã gạo là nguồn protein có thể thay thế cho protein đậu nành để đáp ứng nhu cầu sử dụng protein thực vật ngày càng tăng.

Theo nhóm nghiên cứu của đại học Nachang Trung Quốc, hàm lượng protein bã gạo chiếm hơn 50% và cao hơn gấp 5 lần trong gạo Tuy nhiên nguồn nguyên liệu giàu protein này đang được xem như chất thải rắn công nghiệp hoặc làm thức ăn cho gia xúc, làm phân bón [3].

Tại Việt Nam chưa có nhiều nhà máy sản xuất sữa gạo hoặc syro từ gạo, nên các nghiên cứu về bã gạo hầu như chưa có Tại các cơ sở sản xuất sữa gạo, bã gạo hầu hết đều bán làm thức ăn gia xúc.

Protein bã gạo

1.4.1 Thành phần chính của bã gạo

Trong bã gạo có chứa nhiều protein, gluxit, tinh bột, chất xơ v.v Công nghệ sản xuất khác nhau, thành phần các dinh dưỡng trong bã gạo cùng khác nhau Thành phần chính của bã gạo tại Công ty TNHH Hengtian Giang Tây

Trung Quốc thành phần protein chiếm đến khoảng 60% so với chất khô, thành phần cụ thể như bảng sau:

Bảng 1-4: Bảng Thành phần gần đúng của bã gạo và protein isolate bã gạo tại công ty

TT Loại Protein Moiture Fat Ash Fiber Carbohydrate

0,96 a 0,02 b 0,13 b 0,39 b 0,12 b a,bgiá trị trung bình trong cùng cột số mẫu bằng 3, sự sai khác có ý nghĩa ở p ≤ 0,05.

1.4.2 Thành phần protein trong bã gạo

Trong protein bã gạo có chứa gần như đầy đủ các axitamin của gạo Nó bao gồm các nhóm axitamin như sau.

Albumins gạo là protein hòa tan trong nước, đông tụ bởi nhiệt, có liên kết chéo disulfide thấp hơn, và chiếm 2-6% protein hạt và 24-37% protein cám. Albumins gạo dễ tiêu hóa và hấp thụ Albumins gạo chứa protein với khối lượng phân tử trong khoảng 10-200 kDa, trong đó từ 16 kDa đến 60 kDa chiếm đa số. Albumin cám chứa protein có khối lượng phân từ nhỏ hơn 100 kDa Điểm đẳng điện của albumins là pH = 4,1 và 6,4 [4].

Glubulins hòa tan trong muối, glubulins gạo chứa nhiều cysteine, methionine chứa hàm lượng lysine rất thấp, và nó chiếm 15-36% protein của cám Điểm pH đẳng điện là pH 4,3; 5,85; 7,27 và 7,9 [4].

Các prolamins gạo hòa tan trong dung dịch rượu (60-70%) ethanol và chiếm khoảng 4% cám Các polypeptit của prolamin nằm trong khoảng từ 12 đến

17 kDa, chúng giàu glutamine, axit glutamic, alanin, glycine và arginine nhưng ít lysine Trong tất cả các phần protein của hạt gạo, prolamin chứa lượng glutamine, axit glutamic cao nhất (19,9 mol%) và isoleucine (12,3 mol%) và chứa thấp nhất threonine (1,3 mol%), cysteine (0,1 mol%), glycine (6,2 mol%), histidine (1,7 mol%), arginine (4,6 mol%), lysine (1,0 mol %) và methionine (0,8 mol%) Hàm lượng cao của các axit amide và hàm lượng thấp của các axit amin phân cực sẽ là một trong những lý do độ hòa tan thấp của prolamin trong nước. Điểm đẳng điện của prolamins là pH = 6,0-6,5 [4].

Phần lớn protein của hạt gạo nằm trong phần glutelin Protein trong glutelin tổng hợp rất rộng rãi gồm liên kết disulfide, và glycosyl hóa và khó hòa tan Glutelin trong gạo bao gồm các protein trọng lượng phân tử cao nằm trong khoảng từ 45 đến 150 kDa Thành phần axit amin của glutelin không khác biệt nhiều so protein từ gạo vì nó là loại protein nhiều nhất trong gạo Phần glutelin trong nội nhũ gạo chứa một số polypeptit có khối lượng phân tử 57 kDa, 34 - 37 kDa, 25 kDa, 21 23 kDa, 16 kDa và 14 kDa, và protein 57-kDa, protein bao gồm hai tiểu đơn vị 34 - 37 kDa (tiểu đơn vị α có tính axit) và 21 - 23 kDa (tiểu đơn vị βcơ bản) được liên kết bằng liên kết disulfua Glutelins trong gạo được coi là tương tự như Legumins trong đậu nành và đậu và thuộc loại A và B Glutelin loại

B rất giàu lysine và được coi là một nguồn gen tốt để tăng hàm lượng lysine trong gạo Điểm đẳng điện của glutelin là pH = 4,8, 5,7 6,8 và 8,0 và 8,7 [4]. Glutenlin gạo hòa tan ít trong nước nhưng dễ dàng hòa tan trong kiềm pH > 10 và trong axit pH < 3 [4].

1.4.3 Đánh giá các thông số dinh dưỡng

1.4.3.1 Tỷ lệ axit amin cần thiết trên tổng số axit amin (E/T %) [2]

1.4.3.2 Chỉ số axit amin thiết yếu (EAAI). Được định nghĩa là giá trị trung bình của hình học của axitamin cần thiết trong thực phẩm so với axitamin trong trứng Công thức tình như sau:

“p”: biểu thị cho mẫu protein thực phẩm.

“s”: biểu thị cho mẫu protein tiêu chuẩn (của trứng). n: là số axit amin cần thiết, (bao gồm Lys, Met + Cys, Thr, Ile, Trp, Val, Leu, và Phe + Tyr, n=8).

AAS được định nghĩa là thành phần axit amin giới hạn trong mẫu thực phẩm so với thành phần giới hạn axitamin trong mẫu chuẩn (g/100 protein) được khuyến cáo bởi FAO và WHO Nó biểu thị giới hạn thành phần axit amin trong mẫu phân tích và mẫu chuẩn [2].

1.4.3.4 Điểm số hóa học (CS)

Dùng để so sánh EAA cần thiết trong mẫu phân tích và EAA trong protein mẫu trứng.

1.4.3.5 Tỷ lệ hiệu quả protein (PER).

Giá trị PER của protein bã gạo và protein đậu nành được tính toán bằng 3 phương trình hồi quy dựa trên hàm lượng Leu, Pro, Tyr, Met và His (g/100g protein) được đề xuất bởi Alsmeyer và cộng sự như sau:

1.4.4 Đánh giá giá trị dinh dưỡng của bã gạo

1.4.4.1 Thành phần axitamin cần thiết không thể thay thế

Thành phần axit amin (g/100g protein) của protein bã gạo (RPD), protein isolate bã gạo (RPI) và protein isolate đậu nành (SPI) cùng với yêu cầu của FAO/WHO được thể hiện như bảng dưới Thành phần axit amin thiết yếu trong bảng ngoài trừ Lys và Thur đều cao hơn hoặc tương tự mẫu so sánh và cao hơn so với yêu cầu của FAO, WHO Protein bã gạo (RPD) và protein insolate bã gạo

(RPI) giàu hàm lượng Glu, Pro, Arg, Asp và Leu, với tổng hàm lượng của 5 loại axit amin trên là 52,93g/100 gam và 50,7 g/100g tương ứng [2].

Bảng 1-5: Bảng các giá trị thành phần axitamin và giá trị yêu cầu theo khuyến cáo của FAO và WHO [2]

TT Thông số FAO/WHO 1985

Axitamin thiết yếu RPD RPI SPI Trẻ em Người lớn

11 Acidi e 26,02 27,68 27,06 aGiá trị lấy theo kết quả trung bình 3 lần phân tích. bAlanin, Valin, Isoleucin, Leucin, Phenylalanin, Tryptonphan, Prolin, Glycin and Metionin. cCystein, Threonin, Tyrosin and Serin. dArginin, Histidin, and Lysin. eAspartic and Glutamic.

1.4.4.2 Đánh giá giá trị dinh dưỡng của Protein bã gạo

Bảng 1-6: Bảng đánh giá giá trị dinh dưỡng của protein bã gạo và protein đậu tương so với FAO và WHO (1973) [2]

TT Thông số Protein bã gạo Protein isolate đậu nành

Theo như khuyến cáo của FAO và WHO thì tỷ số axitamin cần thiết so với protein tổng số ít nhất (E/T) là 36 % thì (E/T) của protein bã gạo là 39.97 % còn của đậu tương là 40,05.

Giá trị EAAI của protein bã gạo là 0,71 còn của đậu tương là 0,74 cũng gần tương tự nhau.

Giá trị PER của protein bã gạo có giá trị từ 2,72 đến 3,9 cao hơn protein đậu nành.

Nhận xét: Qua các số liệu ở trên thấy rằng nguồn protein bã gạo có giá trị dinh dưỡng tương đương giá trị dinh dưỡng của đậu nành, hoàn toàn có thể thay thế cho protein đậu nành Việc nghiên cứu thu hồi nguồn protein này rất có ý nghĩa trong việc hạ giá thành sản phẩm, giảm lượng chất thải trong quá trình sản xuất sữa gạo tại Nhà máy Lavina food, Công ty cổ phần mía đường Lam Sơn.

CÁC PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN PROTEIN TỪ GẠO

Trong công nghệ thực phẩm, phương pháp xử lý kiềm bột gạo thường được áp dụng để loại protein nội nhũ trong quá trình làm sạch tinh bột Phần protein này thường được bỏ đi hay là thành phần của thức ăn chăn nuôi Trong điều kiện kiềm đặc biệt có hiệu quả cho chiết tách protein từ bột gạo, nơi mà glutelin chiếm thành phần chủ yếu trong thành phần protein Xử lý kiềm sau đó kết tủa protein đẳng điện đã được sử dụng để tách chiết protein cám gạo, kết quả thu được protein có hàm lượng từ 40-80% Giống lúa, điều kiện kiềm, sử dụng cám gạo ổn đinh hay không, điều kiện kỹ thuật cụ thể được ứng dụng sẽ cho protein có hàm lượng khác nhau, với sự ổn định nhiệt độ làm giảm khả năng tách chiết protein và làm thay đổi cấu trúc thành phần axit amin được tách chiết Các nghiên cứu đã chỉ ra protein được tách chiết bằng phương pháp kiềm có khả năng tiêu hóa tốt hơn, đặc tính sinh học tốt hơn so với protein được tách chiết bằng phương pháp thủy phân dùng enzym α amilaza.Tuy nhiên tách chiết bằng phương pháp kiềm cũng có một số hạn chế như làm biến tính protein, hòa tan thêm các chất không phải protein làm cho sản phẩm protein thu được có độ tinh khiết không cao, làm tăng tốc độ phản ứng Mailard hình thành các chất có màu tối, và có thể hình thành chất độc như các hợp chất lysinoalanine Bảng hiệu suất chiết tách protein bằng phương pháp kiềm ở điều kiện khác nhau (trang bên).

Bảng 1-7: Hiệu suất chiết tách protein bằng phương pháp kiềm ở điều kiện khác nhau [5]

TT Nguyên liệu Điều kiện Hiệu suất thu hồi protein (%)

1 Cám gạo nguyên pH=9 ở 24 0 C 14-20 chất béo

2 Cám gạo tách béo pH=2,0-12,0, thời gian 1,36-12,20 tách chiết 32 – 58 phút

3 Cám gạo tách béo pH=8, nhiệt độ tách chiết 31,27

4 Cám gạo tách béo Khuấy ở nhiệt độ phòng 37,6-46,2 trong 2 giờ

5 Cám gạo pH=9, khuấy 300 vòng ở 32,9 nhiệt độ 50 0 C trong 2 giờ

6 Gạo tấm Dung dịch 0,1% NaOH 77,30 khuấy ở nhiệt độ phòng nhiệt độ phòng trong 1 giờ để qua 1 đêm

7 Cám gạo pH, tỷ lệ 1:7,5 (w/w) 25 khuấy trong 1 giờ

Chiết xuất protein từ cám gạo và bột gạo thường đạt được bằng phương pháp enzym Tùy thuộc giống lúa, mức độ xay xát và xử lý bằng enzym, hàm lượng protein thu được có thể đạt lớn hơn 90% bằng enzym thủy phân tinh bột.Tinh bột là thành phần chính của nội nhũ, các enzym như α amylaza,glucoamylaza thường được sử dụng để phân loại enzym trong tinh bột Tuy nhiên sản phẩm protein nếu thủy phân từ gạo và bột gạo thường có giá thành cao nên protein gạo thường được thủy phân từ các nguồn có giá trị rẻ hơn như phụ phẩm của quá trình sản xuất syro gạo, nó có hàm lượng protein lớn hơn 50% Các enzym thủy phân cacbohydat như xenluloza, hemicelluloza, pectinaza và xylanaza chúng thủy phân thành tế bào, chúng thúc đẩy quá trình tách chiết protein từ cám gạo, giải phóng protein từ cấu trúc polysacarit Enzym proteaza cũng được sử dụng để thuỷ phân protein từ gạo Một số loại enzym proteaza có nguồn gốc động vật, thực vật, vi khuẩn, nấm được sử dụng cho mục đích này. Sản phẩm protein được chiết xuất bằng enzym proteaza sẽ có cấu trúc và tính chất khác với protein ban đầu [6].

Các enzym thủy phân không ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng, bên cạnh đó nó cải thiện tính chất hóa lý, cảm quan cho protein Mặc dù phương pháp enzym có các ưu điểm như không sinh các chất độc nhưng nó cũng có nhược điểm là thời gian dài và chi phí cao [5].

Bảng 1-8: Hiệu suất chiết tách protein bằng phương pháp enzym ở điều kiện khác nhau [5]

TT Nguyên liệu Điều kiện Hiệu suất thu hồi protein (%)

1 Cám gạo tách béo Phytaza & xylanaza khuấy 34,0-74,6 ở 55 0 C trong 2 giờ

2 Cám gạo tách béo Amylaza, tỷ lệ cám và 58,4 nước 1:17, nhiệt độ 50,4 0 C

3 Cám gạo tách béo 0,1% (w/w) Papain & 5% 54-82,6

5 Cám gạo 0,5%(w/w) amylaza 30-35 viscozyme ở pH=4,1-6,5, khuấy trong 60 phút

Phương pháp vật lý thường được ưu thích hơn phương pháp hóa học và enzym trong quá trình chế biến thực phẩm bởi vì nó không làm thay đổi nhiều cũng như dễ điều chỉnh, kinh tế trong quá trình chế biến Nhưng nhược điểm là hiệu xuất thu hồi protein thấp Đông lạnh-rã đông, khuấy trộn tốc độ cao, nấu thủy nhiệt, sử dụng nước giới hạn là một trong các phương pháp tiếp cận để chiết tách protein gạo Các lực cắt lớn trong quá trình nghiền keo, đồng hóa, phối trộn tốc độ cao làm phá vỡ vỏ tế bào, sau đó là quá giải phòng protein, do đó thức đẩy quá trình tách chiết Đối với phương pháp lạnh đông sự phân giải tế bào do sự hình thành các tinh thể đá, làm vỡ cấu trúc nội bào, trong khi tế bào phải chịu áp suất cao, do đó làm vỡ tế bào [5].

Một vài phương pháp vật lý như đông lạnh rã đông, khuấy trộn tốc độ cao, áp suất cao đã được điều tra để đánh giá tính hiệu quả trong chiết xuất protein cám gạo tách béo ổn nhiệt.Trong các phương pháp kiểm tra thì phương pháp sóng âm là có hiệu suất cao nhất nhưng cũng chỉ đạt 15 %.Tuy nhiên hiệu suất chiết tách protein sẽ tăng lên rõ rệt khi phương pháp vật lý kết hợp với các enzym như enzym α amylaza và proteaza, Theo (Xia và cộng sự 2002), nghiền keo gạo tấm, sau đó hóa lỏng, phân loại bằng tỷ trọng sẽ được hiệu suất thu hồi protein là 82% và độ tinh khiết 44%, độ tinh khiết tăng lên 88% khi sau đó thủy phan tiếp bằng enzym amylaza và glucoamylaza [6].

Một vài phương pháp chiết tách protein đã được ứng dụng như bảng sau: [5]

Bảng 1-9 : Hiệu suất chiết tách protein bằng phươngpháp vật lý ở điều kiện khác nhau [5]

TT Nguyên liệu Điều kiện Hiệu suất thu hồi protein (%)

1 Cám gạo tách béo Phối trộn + Enzym 81

2 Cám gạo tách béo Đông lạnh 16 giờ + rã 12-56 đông

Phối trộn + Amilaza & 66 proteaza Áp suất cao + Amilaza & 67 proteaza

3 Cám gạo Nghiền keo + đồng hóa 37,8-67,5

1.5.4 Công nghệ siêu âm và vi sóng

Ngày nay công nghệ siêu âm và vi sóng ngày càng được chú trọng hiện nay do có các đặc tính nổi trội như hiệu suất cao, giảm thời gian, giảm chi phí vận hành, không sinh các chất độc hại Lợi thế của gia nhiệt siêu âm là phá vớ liên kết hydro yếu được thúc đẩy bằng sự quay lưỡng cực của các phân tử Siêu âm có thể phá vớ thành tế bào, và liên kết phân tử bởi tác dụng của nhiệt độ cao, và sóng xung kích có thể làm vỡ các bong bóng tạo thành do sóng siêu âm [5]

Bảng 1-10: Hiệu suất tách chiết protein bằng công nghệmới ở các điều kiện khác nhau [5]

TT Nguyên liệu Điều kiện Hiệu suất thu hồi protein (%)

1 Cám tách béo Siêu âm 100W trong 5 25,86-44,5 phút, pH

2 Cám tách béo Vi sóng, 800 W, trong 20- 67-70

3 Mầm lúa mỳ Siêu âm 363W trong 24 37-57 phút

Các phương pháp thu nhận protein từ bã gạo

Bã gạo được rửa (hoặc dùng enzym) để tách hết chất béo, sau đó tiếp tục dùng enzym để thủy phân hết phần tinh bột, xellulo để thu được bã gạo có hàm lượng protein cao Hỗn hợp được trộn với nước đã khử ion với tỷ lệ (1:10, w/w) và điều chỉnh pH = 11 với NaOH 1M Hỗn hợp được khuấy trộn từ từ trong 4 giờ ở

40 0 C và ly tâm 5.000 vòng/phút ở 15 phút Protein thu được sẽ được kết tủa ở pH 4,5, điều chỉnh bằng HCl 1M, kết tủa thu được được bằng ly tâm 5.000 vòng/phút trong 15 phút [7] Tuy nhiên phương pháp kiềm này khó điều khiển quá trình và có thể hình thành các chất độc như lysinoalanine bởi các phản ứng phụ [1].

Bã gạo (có hàm lượng protein) theo chất khô khoảng 60 %, được pha với nước khử khoáng với tỷ lệ 1/10 và khuấy trong 30 phút ở nhiệt độ 50 0 C sau đó phần cặn bã được loại ra bằng máy ly tâm có tốc độ 5.000 vòng/phút trong 15 phút, quá trình này nhằm rửa hết tinh bột trong bã gạo Sau đó hỗ hợp được pha trong nước với tỷ lệ 1/10 điều chỉnh pH = 6 bằng NaOH 1M, sau đó thủy phân tinh bột bằng enzym Termamyl 120 L, Viscozyme, bằng cách xử lý này có thể thu được bã gạo có hàm lượng protein 80 % (theo chất khô) Sau đó bã gạo sẽ được thủy phân tiếp bằng các enzym proteaza thương mại có sẵn trên thị trường như Alcalase 2.4L, Neutrase 0.8L, Flavourzyme, Protamex và Trypsin, tỷ lệ enzym và cơ chất là 1/100, quá trình thủy phân 4 giờ, pH điều chỉnh bằng 3M NaOH Dịch thủy phân điều chỉnh về pH = 7, đun sôi trong 10 phút để bất hoạt enzym, ly tâm tốc độ 5.000 vòng/phút trong 15 phút, sấy phun ở nhiệt độ đầu vào

185 0 C, 90 0 C đầu ra, bảo quản ở -20 0 C Kết quả thực hiện như bảng sau:

Bảng 1-11: Hiệu suất thu hồi với các loại enzym khác nhau [8]

TT Chỉ tiêu Loại enzyme

Alcalase Trypsin Neutrase Flavourzyme Proramex

1 Hoạt lực 2.4 4.000 U/g 0.8 AU/g 500 LAPU/g 1.5 AU/g

Lựa chọn công nghệ trong quá trình thu hồi protein tại nhà máy Lavina food

Qua các công nghệ chiết suất protein được mô tả ở trên bao gồm công nghệ kiềm, hóa học, vật lý, vi sóng thì thương pháp Enzym là phương pháp có nhiều ưu điểm như: không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, điều kiện phản ứng nhẹ nhàng, không cần phải thay đổi các thông số quá trình như nhiệt độ và pH Vì vậy chúng tôi lựa chọn công nghệ thủy phân protein của dung dịch gạo và bã gạo bằng enzym proteaza.

Enzym proteaza có hai loại: endoproteaza và exoproteaza Endoproteaza thủy phân liên kết peptit bất kỳ trong mạch peptit Exoproteaza phá vớ liên kết peptit từ amino hoặc carboxyl ở đầu mạch và tách một phần amino acid ra khỏi chuỗi protein (Wang và cộng sự, 2009) Proteaza có thể có nguồn gốc từ thực vật, động vật và vi sinh vật Proteaza có nguồn gốc thực vật (papain, bromelain,ficin, ), proteaza động vật (tripsin, pepsin, renin ), proteaza có nguồn gốc từ vi sinh vật (vi khuẩn, nấm sợi) Trong thủy phân tinh bột sống, proteaza có khả năng làm suy yếu cấu trúc của tinh bột, hỗ trợ giải phóng tinh bột, làm tăng hiệu quả thủy phân tinh bột Khi dùng enzym proteaza thủy phân protein trong dịch gạo sẽ làm tăng lượng protein và axit amin trong dịch thủy phân.

Các sản phẩm từ protein gạo

1.8.1 Tổng quan về ứng dụng sản phẩm protein gạo

Protein gạo đã được quan tâm đặc biệt của ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm do tính chất độc đáo của nó về giá trị dinh dưỡng, giàu các axitamin cần thiết Protein này không chứa gluten do đó nó không là thành phần gây dị ứng [9] Có thể sử dụng sản phẩm thủy phân protein từ gạo như chất bổ sung dinh dưỡng, bổ sung vào cà phê, là chất điều vị trong thực phẩm, sản phẩm chăm sóc cá nhân, bánh kẹo, bổ sung vào nước ngọt và nước trái cây, nước sôt,nước thịt, bánh kẹo, và ứng dụng rộng rãi trong các sản phẩm khác.

Bảng 1-12: Ứng dụng của protein gạo trong một số sản phẩm[5]

TT Loại protein Sản phẩm Hàm lượng Kết quả

1 Protein cám gạo Bánh mỳ 1-5% Khối lượng giảm đi cô đặc và lượng vi sinh vật it hơn mẫu chuẩn

2 Protein cám gạo Miến gạo 10% Cải thiện giá trị dinh isolate dưỡng, đặc tính bột nhào của miến gạo

3 Protein cám gạo Biscuit 5,10 and Tăng giá trị dinh cô đặc 15% dưỡng tăng hàm lượng protein

4 Protein cám gạo Màng bao 4% Hầu hết mong muốn gói liên quan đến tính chất vật lý và muốn áp dụng trong bao gói thực phẩm

5 Protein thủy phân Môi trường 2% Hỗ trợ sự phát triển cám gạo nuôi cấy vi của vi sinh vật như sinh vật môi trường gluco

1.8.2 Một số sản phẩm ứng dụng protein gạo

1.8.2.1 Sản phẩm bột protein gạo lứt Được chiết xuất 100% từ gạo lứt hữu cơ, là nguồn protein thực vật tự nhiên, đã được chứng minh là có lợi cho sự phát triển cơ bắp, cải thiện quá trình phục hồi khi luyện tập, hỗ trợ giảm mỡ, và có lợi cho sức khỏe nói chung Sản phẩm có năm đặc điểm chính:

- Chứa 100% protein gạo lứt hữu cơ.

- Lý tưởng để phát triển cơ.

- Chứa các axit amin quan trọng.

Bảng 1-13: Bảng thông tin dinh dưỡng bột gạo lứt

TT Chỉ tiêu ĐVT Giá trị tính cho 100g sản phẩm

1.8.2.2 Bánh mỳ bổ sung protein từ cám gạo cô đặc [10]

Bảng 1-14: Thành phần nguyên liệu 01 ổ bánh mỳ

TT Nguyên Protein gạo tính theo % so với bột mỳ (%) liệu (gam)

Nguyên liệu để sản xuất bánh mỳ công thức kiểm chứng (control) và công thức bổ sung protein cám gạo cô đặc được thực hiện như bảng dưới Trong mỗi công thức tổng khối lượng nguyên liệu làm 01 ổ bánh mỳ là 346 gam Protein gạo và bột mỳ được sử dụng là 167 gam, các thành phần khác không thay đổi, Thứ tự tiến hành:

- Trộn các loại nguyên liệu bao gồm: bột mỳ, sữa bột, muối, sàng qua sàng 100 mesh trước khi cho nấm men, protein gạo cô đặc.

- Cùng thời điểm đó phối trộn: đường, trứng, vani và nước trong một bát khác và phối trộn đều.

- Phối trộn phần 1 và 2 ở trên cho thật đều.

- Nhào để tạo thành bột (sử dụng máy nhào làm bánh mỳ), cho đến khi bột mịn và đàn hồi, khoảng 5-8 phút.

- Để bột ở nhiệt độ môi trường trong 1 giờ sau đó chuyển vào một bát hình chữ nhật và để bột cho 1 cái khác trong khoảng 30 phút.

- Xịt một ít nước lên bề mặt bột nhào để ngăn ngừa tình trạng khô xảy ra trong khi nướng,

- Cho bát vào lò nướng ở nhiệt độ 180 0 C, trong khoảng 15-30 phút, tối thiểu cho đến khi bánh ngả màu vàng.

- Đưa bánh ra khỏi là nướng để nguội trước khi phân tích.

Phân tích thành phần gần đúng của bánh mỳ ở các hàm lượng protein cám gạo cô đặc khác nhau:

- Hàm lượng chất béo và tro trong tất cả các mẫu không khác nhau về mặt thống kê.

- Hàm lượng protein và độ ẩm ở các mẫu khác nhau về mặt thống kê.

- Độ ẩm thấp nhất và cao nhât khi hàm lượng protein cám gạo cô đặc tương ứng là 5% và 2%.

- Hàm lượng protein cũng như hàm lượng chất xơ tăng lên khi hàm lượng protein cám gạo cô đặc tăng lên Tuy nhiên nó chia làm hai cặp 2% và 3% protein cám gạo cô đặc và 4% và 5% protein cám gạo cô đặc, thành phần chất xơ không khác nhau về mặt thống kê.

- Khi hàm lượng RBPC tăng lên thì thể tích cũng như sự giảm khối lượng bánh mỳ giảm đi. Đánh giá cảm quan:

- Đánh giá cảm quan cho màu sắc và mùi điểm số không khác nhau ở các mẫu với hàm lượng RBPC khác nhau.

- Mẫu bánh mỳ (kiểm chứng) control nhận được điểm đánh giá cao về cấu trúc, vị và độ ưu thích chung Tuy nhiên mẫu thêm 1% RBPC được đánh giá điểm số tương tự như mẫu control về độ ưu thích.

Như vậy: Từ kết quả đánh cảm quan nhân thấy có thể thêm tối đa 1% RBPC vào bánh mỳ để duy trì sự chấp nhận của người tiêu dùng đối với sản phẩm.

1.8.2.3 Bánh qui bổ sung protein cám gạo cô đặc (RBPC) [11]

Protein cám gạo cô đặc được sử dụng trong công thức sản xuất bánh quy, mẫu control (mẫu đối chứng) chứa 0% RBPC và mẫu chứa 5% RBPC so với bột mỳ Bột mỳ và RBPC được trộn với nhau sau đó trộn đường, muối, dầu đậu tương Các thành phần khô được chuyển đến máy trộn bột, nước được cho thêm vào để tạo khối bột mềm, sau đó dầu đậu nành được cho vào để đồng nhất hỗn hợp.Quá trình tạo hình bánh quy bằng cách sử dụng máy cán bột 0,4 cm và dùng phương pháp dập Khay bánh được nướng trong lò nướng 20 phút và quan sát những thay đổi trong quá trình nướng Sau khi nướng xong bánh được làm nguội xuống 45 0 C và được đưa đi đánh giá hóa lý và cảm quan.

Bảng 1-15: Thành phần bánh quy bổ sung 5% RBPC và mẫu đối chứng[5]

TT Chỉ tiêu Mẫu control Mẫu 5% RBPC

Qua bảng trên ta thấy:

- Độ ẩm tăng từ 2,75 lên 3,96 %.

- Hàm lượng protein tăng từ 7,54% lên 9,13%.

- Hàm lượng tro tăng từ 4,4 % lên 8,45%.

- Hàm lượng chất béo giảm từ 20,79% xuống 14,28%. ˗ Chiều dài và độ dầy của bánh quy khác nhau về mặt thống kê, mẫu 5% RBPC có chiều dày và chiều dài lớn hơn. ˗ Về thể tích và tỷ trọng không có sự khác biệt.

Giá trị cảm quan: ˗ Mẫu bánh quy 5% RBPC và mẫu đối chứng các chỉ tiêu màu, hương, vị, cấu trúc không có sự khác nhau về mặt thống kê. ˗ Tổng quan mức độ chấp nhận thì mẫu kiểm chứng có điểm số cao hơn.

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Vật liệu nghiên cứu

Bã gạo tại, bột gạo và các loại nguyên liệu phụ, phụ gia tại Công ty cổ phẩn mía đường Lam Sơn.

Là một enzym proteaza trung tính được ứng dụng trong sản xuất thực phẩm Được sản xuất bằng các phân lập chủng Bacillus subtilis thông qua quá trình lên men chìm, tách chiết và làm sạch Nó được sử dụng để xúc tác thủy phân protein trong môi trường trung tính sản xuất peptide và amino axit. b Đặc tính sản phẩm. ˗ Loại enzym: proteaza. ˗ Số châu âu: 3.4.24.28. ˗ Hình thức bề ngoài: Màu nâu nhạt. ˗ Hoạt lực: 200.000 U/gam. ˗ Độ ẩm: max 8 %.

NP-2000 ổn định ở nhiệt độ dưới 37 0 C, ở pH từ 7 – 8, không ổn định ở nhiệt độ lớn hơn 45 0 C và mất hoạt lực ở trên 60 0 C Điều kiện tối ưu của NP-

2000 là nhiệt độ 50 0 C, liều lượng sử dụng là 0,2% casein như chất nền ở pH=7,2.

* Ứng dụng và lợi ích. ˗ NP-2000 được ứng dụng trong sản xuất các loại bánh, mang lại các hiệu quả như sau:

+ Thủy phân tinh bột có trong bột nhào thành peptone, peptit và amino axit, do đó làm giảm độ cứng của bột nhào, cho phép có độ đàn hồi như mong muốn, giảm thời gian trộn.

+ Cải thiện màu sắc và độ sáng bỏng của sản phẩm.

+ Cho phép cầu trúc vụn đều và hương vị gòn của bánh qui và bánh qui giòn.+ Tăng hàm lượng của polypeptit và amino axit, do đó cải thiện hương vị các sản phẩm nướng.

*Đóng gói, bảo quản và thời gian sử dụng. ˗ NP-2000 được đóng gói 25 kg trong thùng phi giấy với túi plastic tiêu chuẩn thực phẩm bên trong hoặc bao giấy 20 kg. ˗ Thời gian sử dụng: 6 tháng ở điều kiện nhiệt độ dưới 25 0 C, bao bì chưa mở, không có ánh sáng chiếu trực tiếp.

2.1.2.2 Enzym Alphalase AP4. a.Mô tả.

Alphalase AP4 là một phức hợp enzyme chứa enzyme Alpha-amylase chịu nhiệt, beta-glucanase và một protein trung tính được chiết suất từ các chủng Bacillus licheniformis, Geosmitthia emersonii và Bacillus amyloliquefaciens chọn lọc. b.Đặc điểm hóa lý. ˗ Trạng thái vật lý: Lỏng. ˗ Màu sắc: Màu nâu. ˗ Trọng lượng riêng: 1,14 – 1,20 kg/l. ˗ Hoạt lực: ˗ Alpha – amylase: Nhỏ nhất 12300 LU/g. ˗ Beta – glucanase: nhỏ nhất 1800 BGU/g. ˗ Proteaza: nhỏ nhất 250 AZO/g. c ứng dụng. Ứng dụng nhiều trong sản xuất bia, cho phép tỷ lệ đại mạch cao (lên đến 60%), bổ sung trực tiếp vào nồi đường hóa Tăng nhanh khả năng chuyển hóa tinh bột Tạo điều kiện để thu được hàm lượng chất chiết cao và quá trình tách dịch đường được đồng nhất. d Liều lượng sử dụng. ˗ Trong nồi nấu malt: 0,1 – 0,5 kg/tấn hạt. ˗ Trong nồi nấu đại mạch: 0,1-0,2 kg/tấn đại mạch. e Quy cách đóng gói. ˗ Phi nhựa 240 kg; can nhựa 30 kg.

Alphalase NP là enzym proteaza trung hòa được chuẩn bị từ Bacillus amyloliquefaciens. b ứng dụng.

Trong để thủy phân protein trong malt. c Đặc điểm hóa, lý. ˗ Trạng thái vật lý: là chất lỏng. ˗ Tỷ trọng: 1,15-1,2 kg/lít. ˗ Hoạt lực: min 1.600 AZO/g. d pH và phiệt độ tối ưu. ˗ Hoạt động ở nhiệt độ 30 đến 78 độ C, tối ưu ở 59 độ C. ˗ pH = 4 – 8,5 tối ưu ở 6,5. e Liều lượng. f Quy cách đóng gói:

Enzym Protein-glutaminase “Amano” 500 được sản xuất bởi quá trình lên men đặc biệt với sự lựa chọn chủng Chryseobacterium proteolyticum Enzym thủy phân glutamine còn lại trong protein và peptides Protein bị thay đổi bởi enzym thủy phân sẽ cải thiện chức năng như độ hòa tan, tính nhũ hóa và tính chất tạo bọt. b Đặc điểm. ˗ Là bột có màu nâu hay trắng. ˗ pH tối ưu: 5 – 9. ˗ Nhiệt độ tối ưu: 60 0 C. ˗ Phản ứng ổn định: < 50 0 C. ˗ Chuyển hóa glutamine còn lại trong protein và peptides thành axit glatamic. ˗ Tăng tính hòa tan của protein, cải thiện các chức năng khác như nhũ hóa và tạo bọt. ˗ Được ứng dụng nhiều trong công nghiệp thực phẩm bao gồm làm mềm bột nhào, cải thiện hương vị protein thủy phân, tăng sự hòa tan của protein khi có mặt in ion Ca ++ c Hoạt lực.

Không nhỏ hơn 500 U/g theo phương pháp của nhà sản xuất Amano. d Bảo quản.

Trong nơi khô ráo, mát, không tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời. 2.1.2.5 Thermoase GL30 a.Mô tả.

Thermoase GL30 là vi khuẩn trung hòa được phân lập từ Geobacillus

Stearothermophilus Là enzym xúc tác thủy phân protein GL30 hoạt động tốt ở nhiệt độ cao lên đến 80 0 C, trong điều kiện không có canxi. b Tính chất. ˗ Là chất lỏng màu vàng nhạt đến nâu nhạt. ˗ Nhiệt độ tối ưu: 60 – 70 0 C. ˗ pH tối ưu: 7 – 8. ˗ pH ổn định: 5 – 8. ˗ Chịu muối: Hoạt lực 70 % trong môi trường muối NaCl 20 %. c Hoạt lực.

Hoạt lực: > 300.000 U/ml theo phương pháp Folin, pH = 8. d Bảo quản.

Bảo quản trong môi trường mát, khô, tránh tiếp xúc với ánh sáng mặt trời 2.1.2.6 Neutrase 0.8 L a.Mô tả

Neutrase được sản xuất bởi hãng Novozymes,là protease trung tính được sản xuất từ chủng vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens Enzyme này thủy phân protein thành các amino nitrogen tự do và các peptid hòa tan. ˗ Màu: nâu. ˗ Dạng vật lý: Lỏng. ˗ Tỷ trọng: 1,25 g/ml. b Hoạt độ:

Hoạt độ > 0.8 AU-NH/g c Ứng dụng

Nếu nấm men không được cung cấp đủ amino nitrogen tự do, quá trình lên men sẽ kém và chất lượng bia giảm Bổ sung Neutrase vào nồi malt nhằm tăng hàm lượng protein hòa tan Điều này rất có ích khi khi malt sử dụng có chất lượng kém hoặc nấu với tỉ lệ nguyên liệu phụ cao Ngoài ra, Neutrase cũng làm tăng hàm lượng peptid hòa tan Các peptid hòa tan giúp cải thiện độ ổn định bọt của bia.

* Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH tới hoạt độ của Neutrase 0.8L. ˗ Nhiệt độ tối ưu: 45 0 C. ˗ Khoảng hoạt động tốt: 40 – 50 0 C.

*Phương pháp sử dụng và liều lượng sử dụng ˗ Neutrase được cho vào nồi malt ở đầu giai đoạn dừng 50 – 52°C Liều lượng sử dụng là 0,6 – 1 Kg/tấn malt.

*Khoảng hoạt động tối ưu ˗ Nhiệt độ: 40 – 50°C ˗ pH: 5.5 – 6.5

2.1.2.7 Enzym Alphalase THP a.Mô tả ˗ Alphalase THP là enzym proteaza trung tính, bền nhiệt có nguồn gốc từ vi khuẩn. ˗ Là chất lỏng màu nâu. ˗ Có tác dụng làm tăng protein hòa tan. b Ứng dụng:

Thủy phân protein trong quá trình đường hóa hoặc sau đường hóa. c Khoảng hoạt động tối ưu ˗ pH = 7 – 8. ˗ Nhiệt độ: 70-80 0 C d Hoạt lực ˗ Hoạt lực enzym: 150 -170 U/g.

Là enzym thủy phân protein, hoạt động ở môi trường trung tính và acid nhẹ. b Khoảng hoạt động tối ưu ˗ pH = 5,5 – 6,5. ˗ Nhiệt độ: 45 – 55 0 C c Liều lượng. ˗ Liều lượng 10 – 50 LAPU/g protein

2.1.2.9 Sodium hidroxit (NaOH) a Mô tả

Hóa chất NaOH là một hợp chất hóa học vô cơ, thường gọi là xút ăn da. NaOH mang tính kiềm, thường dùng để trung hòa axit Dạng hạt màu trắng b.Hướng dẫn sử dụng

Pha loãng ra các nồng độ 40%, 15%, 5N phục vụ phân tích hàm lượng Protein và DE.

2.1.2.10 Boric acid (H3BO3) a.Mô tả

Boric acid là một axit yếu của Bo, có công thức hóa học là H 3 BO 3 Dạng hạt màu trắng b Hướng dẫn sử dụng

Pha loãng nồng độ 3% phục vụ phân tích

Protein 2.1.2.11 Sunfuric acid (H 2 SO 4 ) a Mô tả

Axit sunfuric là một axit vô cơ gồm các nguyên tố lưu huỳnh, oxy và hydro với công thức hóa học là H 2 SO 4 Axit sunfuric là hóa chất lỏng không màu, không mùi và sánh, hòa tan trong nước và một phản ứng tỏa nhiệt cao. b Hướng dẫn sử dụng ˗ Sử dụng nồng độ nguyên chất phá mẫu phân tích Protein ˗ Pha loãng nồng độ 0,1N dùng chuẩn độ mẫu Protein

2.1.2.12 Cupper(II) sunfat (CuSO 4 ) a Mô tả

Là những tinh thể tam tà màu xanh lam b Hướng dẫn sử dụng

Dùng là chất xúc tác trong việc công phá mẫu

Protein 2.1.2.13 Potassium Sulphate (K 2 SO 4 ) a Mô tả

Potassium sulfate là một muối có công thức là K 2 SO 4 Hay còn gọi là

Kali sunfat, tồn tại ở dạng kết tinh màu trắng b Hướng dẫn sử dụng

Dùng là chất xúc tác trong việc công phá mẫu

Protein 2.1.2.14 Potassium ferricyanide (K 3 Fe[CN] 6 ) a Mô tả

Potassium ferricyanide là một hợp chất với công thức hóa học

K₃[Fe(CN)₆] Muối màu đỏ tươi này chứa ion hình bát giác [Fe(CN)₆]3− Chất này tan trong nước và dung dịch của nó tạo ra huỳnh quang màu xanh lá cây- vàng b Hướng dẫn sử dụng

Pha loãng ở nồng độ 1%, dùng trong phân tích hàm lượng đường khử, đường tổng, DE của quá trình thủy phân gạo

Công thức hóa học:C 16 H 18 C l N 3 S•3H 2 O Sử dụng là chất chỉ thị 2.1.2.16 Methyl red ˗ Methylred(2-(N,N-dimethyl-4-aminophenyl)axit azobenzenecarboxylic), còn được gọi là C.I Acid Red 2, là thuốc nhuộm chỉ thị chuyển sang màu đỏ trong dung dịch axit. ˗ Công thức hóa học là: C 15 H 15 N 3 O 2

2.1.3.Dụng cụ và thiết bị

- Bình tam giác 250ml (Duran – Đức)

- Bình tam giác cổ mài thành dày 500ml (Duran – Đức)

- Bình định mức 100ml (Duran – Đức)

- Bình định mức 250ml (Duran – Đức)

- Ống phỏ mẫu ứ42x300mm, 250ml ( Velp – Italia)

- Ống ly tâm 15ml (Falcon – Mỹ)

- Buret khóa thủy tinh 50ml (Duran – Đức)

- Ống sinh hàn hai đầu nhám (Cordial Lab – Trung Quốc)

- Ống đong thủy tinh 20ml, 1000ml (Duran – Đức)

- Chân đế kẹp buret AS ONE 6-255-01 (AS ONE – Nhật Bản)

- Pipet 5ml, 10ml, 25ml (Duran – Đức)

- Đũa thủy tinh (Onelab- Trung Quốc)

- Cốc đong thủy tinh 2000ml (Duran – Đức)

- Bình Duran 100ml, 250ml, 500ml (Duran – Đức)

- Giấy lọc định tính (Trung Quốc)

- Thìa cân hóa chất (Onelab- Trung Quốc)

- Thiết bị phá mẫu Kjeldahl 6 vị trí Velp, model: DK6 (Velp – Italia)

- Máy chưng cất Nito tự động UDK Velp149 (Velp – Italia)

- Máy li tâm nhỏ Hettich EBA20 (Hettich – Đức)

- Máy khấy từ gia nhiệt MSH 20A (DAIHAN – Hàn Quốc)

- Cân phân tích Ohaus 0,01mg (Ohaus – Trung Quốc)

- Máy đo pH (Mettet Toledo – Thụy Sỹ)

- Máy đo Brix Atago RX500 (Atago – Nhật Bản)

- Bếp hồng ngoại (Trung Quốc)

- Máy cất nước LASANY LPH – 4 (LASANY - Ấn Độ)

Phương pháp nghiên cứu

Ta dùng các loại enzym proteaza khác nhau để thủy phân protein bã gạo, từ đó tìm ra loại enzym có hiệu suất thủy phân cao nhất Từ enzym có hiệu suất thủy phân cao nhất tiếp tục thí nghiệm với nồng độ và thời gian khác nhau để tìm ra nồng độ và thời gian thủy phân hiệu quả nhất.

Phương pháp tính toán hiệu suất thu hồi protein: Ta tính toán khối lượng protein có trong nguyên liệu ban đầu (bột gạo, bã gạo), sau quá trình thủy phân, tính toán khối lượng protein trong dịch thủy phân thu được Hiệu suất thu hồi protein là lượng protein trong dịch thủy phân thu được chia cho khối lượng protein trong nguyên liệu ban đầu.

Ta tiến hành thí nghiệm theo sơ đồ như sau (trang bên)

2.2.1 Quy trình sản xuất có ứng dụng enzym proteaza

2.2.1.1 Quy trình sản xuất ứng dụng enzymproteaza thủy phân protein bã gạo

Nguyên liệu phụ, phụ gia

Phối trộn Đồng hóa, tiệt Rót vô trùng

PA1: Emzyme thủy phân protein

HÌNH 2-1: Quy trình sản xuất sữa gạo ứng dụng enzyme thủy phân protein bã.

2.2.1.2 Quy trình sản xuất ứng dụng enzyme proteaza thủy phân protein dịch gạo tại điểm gia nhiệt đến 60 0 C

Nguyên liệu phụ, phụ gia

Phối trộn Đồng hóa, tiệt trùng

PA 2: Enzym thủy phân protein

Hình2-2: Quy trình sản xuất ứng dụng enzyme thủy phân protein dịch gạo tại điểm gia nhiệt đến 60 0 C

2.2.1.3 Quy trình sản xuất ứng dụng enzyme proteaza thủy phân protein dịch gạo tại điểm hạ nhiệt độ về 60 0 C.

Nguyên liệu phụ, phụ gia

Phối trộn Đồng hóa, tiệt trùng

PA2: Emzym thủy phân protein

Hình2-3: Quy trình sản xuất ứng dụng enzym thủy phân protein trong dịch gạo tại điểm hạ nhiệt độ về 60 0 C

2.2.1.4 Thí nghiệm chọn enzym thủy phân protein bã gạo hiệu quả nhất

Chọn loại enzym có hiệu suất cao nhât

Chọn loại nồng độ enzym hiệu quả nhất

Chọn thời gian thủy phân hiệu quả nhất Đánh giá dịch thủy phân

Hình 2.1: Sơ đồ quá trình thí nghiệm chọn enzymproteaza thủy phân protein bã gạo hiệu quả nhất

2.2.1.5 Thí nghiệm chọn enzym thủy phân protein dịch gạo hiệu quá nhất

Thí nghiệm chọn thời điểm cho enzym

Thí nghiệm chọn nồng độ enzym hiệu quả nhất

Thí nghiệm chọn thời gian thủy phân hiệu quả nhất Đánh giá dịch thủy phân

Hình 2.2: Sơ đồ thí nghiệm chọn enzym proteaza thủy phân protein dịch gạo hiệu quả nhất

2.2.2.1 Bố trí các thí nghiệm để xác định enzym protein thủy phân protein bã gạo cho hiệu suất cao nhất.

Bảng 2-1: Bố trí thì nghiệm chọn loại enzym thủy phân bã gạo hiệu quả nhất

TT Loại enzym Nồng độ Hiệu suất

* Thí nghiệm 1: ˗ Dùng enzymAlphalase AP4 thủy phân,phối trộn bã gạo ướt (độ ẩm 70 %) với nước theo tỷ lệ 1:4 (w/w) sau đó lắc đều, gia nhiệt đến nhiệt độ 65 – 70 0 C, nhiệt độ tối ưu cua enzym, điều chỉnh pH = 6 – 7, cho Alphalase AP4 tỷ lệ tỷ lệ 0,1 %, thủy phân trong 30 phút, trong quá trinh thủy phân dùng khuấy từ khuấy đều Sau khi thủy phân enzym được bất hoạt ở 100 0 C trong 5 phút Ly tâm ở tốc độ 3.000 vòng/phút, xác định khối lượng phần bã, xác định khối lượng phần lỏng, phân tích hàm lượng protein trong dịch, protein trong bã, tính toán hiệu suất thu hồi protein.

Tương tự thí nghiệm thứ nhất, ta chỉ thay thế enzym Alphalase AP4 bằng

Tương tự thí nghiệm thứ 1, ta chỉ thay thế enzym Alphalase NP bằng enzym Alphalase THP.

Tương tự thí nghiệm 1, ta chỉ thay thể enzym Alphalase THP bằng enzym Neutrase 0,8L.

Tương tự thí nghiệm 1, ta chỉ thay thế enzym Neutrase 0,8L bằng

Tương tự thí nghiệm 1, ta chỉ thay thể enzym Flavourenzyme bằng enzym NP-2000.

Sau khi làm các thí nghiệm như trên với các loại enzym, ta sẽ chọn được enzym có hiệu suất thủy phân protein bã gạo cao nhất, tao gọi đó là enzym A, và chọn enzym A cho các thí nghiệm tiếp theo.

2.2.2.2 Bảng bố trí thí nghiệm để xác định nồng độ enzym thủy phân protein bã gạo hiệu quả nhất

Bảng 2-2 : Bảng bố trí thí nghiệm chọn nồng độ enzym thủy phân bã gạo hiệu quả nhất

TT Loại enzym sử dụng Nồng độ Hiệu suất

Dùng Enzym A để thủy phân, phối trộn bã gạo ướt (độ ẩm 70 %) với nước theo tỷ lệ 1:4 (w/w) sau đó lắc đều, gia nhiệt đến nhiệt độ 40 – 50 0 C, nhiệt độ tối ưu của enzym, pH = 7,0 – 7,5 , Enzym A cho vào theo tỷ lệ 0,1 %, thủy phân trong 30 phút, trong quá trinh thủy phân dùng khuấy từ khuấy đều Sau khi thủy phân enzym được bất hoạt ở 100 0 C trong 5 phút Ly tâm ở tốc độ 3.000 vòng/phút, xác định khối lượng phần bã, xác định khối lượng phần lỏng, phân tích hàm lượng protein trong dịch, protein trong bã, tính toán hiệu suất thu hồi protein.

* Thí nghiệm 2: Tiến hành tương tự như thí nghiệm 1, chỉ khác là nồng độ enzym tăng lên 0,5%.

* Thí nghiệm 3: Tiến hành tương tự như thí nghiệm 1, chỉ khác là nồng độ enzym tăng lên 1,0%

* Thí nghiệm 4: Tiến hành tương tự như thí nghiệm 1, chỉ khác là nồng độ enzym tăng lên 1,5%

* Thí nghiệm 5: Tiến hành tương tự như thí nghiệm 1, chỉ khác là nồng độ enzym tăng lên 2,0%

* Thí nghiệm 6: Tiến hành tương tự như thí nghiệm 1, chỉ khác là nồng độ enzym tăng lên 2,5%

2.2.2.3 Bảng bố trí thí nghiệm để xác định thời gian thủy phân của enzym thủy phân protein bã gạo hiệu quả nhất.

Bảng 2-3: Bảng bố trí thí nghiệm chọn thời gian thủy phân protein bã gạo hiệu quả nhấ t

TT Loại enzym sử dụng Thời gian thủy Hiệu suất phân

* Thí nghiệm 1: ˗ Dùng Enzym A để thủy phân, phối trộn bã gạo ướt (độ ẩm 70 %) với nước theo tỷ lệ 1:4 (w/w) sau đó lắc đều, gia nhiệt đến nhiệt độ 40 – 50 0 C, nhiệt độ tối ưu của enzym, pH = 6,91, Enzym NP – 2000 cho vào theo tỷ lệ 2,0 %, thủy phân trong 30 phút, trong quá trinh thủy phân dùng khuấy từ khuấy đều Sau khi thủy phân enzym được bất hoạt ở 100 0 C trong 5 phút Ly tâm ở tốc độ 3.000 vòng/phút, xác định khối lượng phần bã, xác định khối lượng phần lỏng, phân tích hàm lượng protein trong dịch, protein trong bã, tính toán hiệu suất thu hồi protein.

Thực hiện tương tự thí nghiệm 1, chỉ khác là thời gian thủy phân tăng lên 60 phút.

Thực hiện tương tự thí nghiệm 1, chỉ khác là thời gian thủy phân tăng lên 90 phút.

2.2.2.4 Thí nghiệm ứng dụng enzym PG 500 và Thermoase GL30 trong quá trình sản xuất sữa gạo để thủy phân protein dịch gạo, giảm protein trong bã. a) Bố trí thí nghiệm xác định thời điểm cho Enzym PG 500 và ThermoaseGL30.

Bảng 2-4: Bảng bố trí thí nghiệm xác định thời điểm cho enzym Enzym PG 500 và

TT Loại enzym Nồng độ Thời điểm cho Hiệu suất thu enzym hồi Protein

3 Enzym PG 500 0,5 % Gia nhiệt lên

100 0 C, sau đó làm nguội về

60 0 C, cho enzym ˗ Thí nghiệm 1: Thí nghiệm đối chứng dùng 100g bột gạo lứt, hòa trong nước với tỷ lệ 1:6 (w/w), enzym Laminex BG2 tỷ lệ 0,1 % và enzym Amylex 5T tỷ lệ 0,1 %, thực hiện quy trình như trong sản xuất sữa gạo, kết thúc quá trình cân khối lượng bã, phân tích thành phần protein trong bã, trong thành phẩm, tính tỷ lệ protein thu hồi. ˗ Thí nghiệm 2: Thực hiện tương tự thí nghiệm 1, tuy nhiên tại bước enzym 1, gia nhiệt đến 60 0 C, cho Enzym PG 500 0,5 % và Thermoase GL30 0,5

% thủy phân trong 60 phút, các bước sau tiến hành tương tự như quy trình sản xuất sữa gạo Kết thúc quá trình cân khối lượng bã, phân tích thành phần protein trong bã, trong thành phẩm, tính tỷ lệ protein thu hồi. ˗ Thí nghiệm 3: Thực hiện quy trình như sản xuất sữa gạo hiện tại, tuy nhiên sau khi thực hiện quá enzym 2 sẽ làm nguội về 60 0 C, dùng Enzym PG 500 0,5 % và Thermoase GL30 0,5 % thủy phân trong 60 phút Các bước sau tiến hành tương tự như quy trình sản xuất sữa gạo Kết thúc quá trình cân khối lượng bã, phân tích thành phần protein trong bã, trong thành phẩm, tính tỷ lệ protein thu hồi. b) Bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng Enzym PG500 và GL 30 sử dụng.

Bảng2-5: Bảng bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng enzym sử dụng hiệu quả nhất.

TT Tên enzym Nồng độ Hiệu suất thu hồi

Thermoase GL30 0,7 % ˗ Thí nghiệm 1: Thực hiện tương tự như quy trình sản xuất sữa gạo, tuy nhiên tại bước enzym 1, gia nhiệt đến 60 0 C, cho Enzym PG 500 0,5 % và Thermoase GL30 0,5 % thủy phân trong 60 phút, các bước sau tiến hành tương tự như quy trình sản xuất sữa gạo Kết thúc quá trình cân khối lượng bã, phân tích thành phần protein trong bã, trong thành phẩm, tính tỷ lệ protein thu hồi. ˗ Thí nghiệm 2: Thực hiện giống thí nghiệm 1, điều chỉnh lượng tăng enzym, Enzym PG 500 0,7 % và Thermoase GL30 0,7 % Kết thúc quá trình cân khối lượng bã, phân tích thành phần protein trong bã, trong thành phẩm, tính tỷ lệ protein thu hồi. ˗ Thí nghiệm 3: Thực hiện giống thí nghiệm 2, điều chỉnh lượng tăng enzym, Enzym PG 500 0,3 % và Thermoase GL30 0,3 % Kết thúc quá trình cân khối lượng bã, phân tích thành phần protein trong bã, trong thành phẩm, tính tỷ lệ protein thu hồi. c) Bảng bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân bằng enzym

Enzym PG 500 và Thermoase GL30 (trang bên)

Bảng 2-6: Bảng bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân hiệu quả nhất

TT Loại enzym Thời gian Hiệu suất thu hồi protein

Thermoase GL30 ˗ Thí nghiệm 1: Thực hiện tương tự như quy trình sản xuất sữa gạo, tuy nhiên tại bước enzym 1, gia nhiệt đến 60 0 C, cho Enzym PG 500 0,5 % và Thermoase GL30 0,5 % thủy phân trong 60 phut, các bước sau tiến hành tương tự như quy trình sản xuất sữa gạo Kết thúc quá trình cân khối lượng bã, phân tích thành phần protein trong bã, trong thành phẩm, tính tỷ lệ protein thu hồi. ˗ Thí nghiệm 2: Thực hiện giống thí nghiệm 1, thời gian thủy phân của Enzym PG 500 0,5 % và Thermoase GL30 0,5 % trong 90 phút Kết thúc quá trình cân khối lượng bã, phân tích thành phần protein trong bã, trong thành phẩm, tính tỷ lệ protein thu hồi. ˗ Thí nghiệm 5: Thực hiện giống thí nghiệm 2, thời gian thủy phân củaEnzym PG 500 0,5 % và Thermoase GL30 0,5 % trong 30 phút Kết thúc quá trình cân khối lượng bã, phân tích thành phần protein trong bã, trong thành phẩm,tính tỷ lệ protein thu hồi.

Phương pháp phân tích

2.3.1 Xác định hàm lượng protein tổng số bằng phương pháp Kjeldahl.

Hàm lượng protein tổng số được xác định bằng phương pháp Kjeldahl, TCVN 8125:2009.

Phân hủy các hợp chất Nitơ trong mẫu bằng axit sulfuric đậm đặc, có mặt chất xúc tác, để các hợp chất hữu cơ bị oxihoa Cacbon và hidro tạo thành CO 2 và H 2 O, còn nitơ giải phóng ra dưới dạng NH 3 kết hợp với H 2 SO 4 tạo thành (NH 4 ) 2 SO 4 tan trong dung dịch. Đuổi (NH 3 ) ra khỏi dung dịch bằng NaOH, đồng thời chưng cất và thu nó bằng một lượng dư axit boric H 3 BO 3 Định lượng tetraborat amon tạo ra bằng dịch H2SO4 chuẩn, qua đó tính được nitơ trong mẫu.

Cũng có thể hấp thu NH3 dư bằng một lượng dư axit sulfuric hay clohydric chuẩn Sau đó đem định phân axit sulfuric dư không phản ứng với NH3 để tạo thành amon sunfat bằng dung dịch NaOH chuẩn, từ đó để suy ra lượng

H 2 SO 4 đã tham gia phản ứng với NH 3

2.3.1.2 Tiến hành làm thí nghiệm. ˗ B1: Cân chính xác mẫu cần phân tích (1 gam với mẫu bã gạo, 5ml với mẫu sữa), độ chính xác 0,01g vào bình Kjeldahl 250ml, đánh dấu, ghi lại khối lượng mẫu ˗ B2: Cân 2g hỗn hợp xúc tác (K 2 SO 4 +CuSO 4 tỉ lệ 2:1) vào bình Kjeldahl đã có mẫu ˗ B3: Đong 20ml H2SO4 đậm đặc (98%) vào bình Kjeldahl ˗ B4: Đặt vào máy phá mẫu đạm Kjeldahl – Velp Thao tác theo HDVH máy.

Phá ở nhiệt độ 350 o C trong 6 giờ (mẫu được phá hoàn toàn là mẫu xanh lá cây khi nóng, màu trắng hoặc xanh dương khi nguội, chú ý khi hết thời gian cài đặt nhưng mẫu chưa đổi sang những màu trên thì tiếp tục phá đến khi mẫu chuyển sang 1 trong các màu trên là đạt) ˗ B5: Sau khi hoàn thành phá mẫu, đợi mẫu nguội xuống dưới 30 o C, chuyển qua máy chưng cất đạm tự động UDK 149 Cài đặt các thông số mấy như sau: 10ml H3BO3 (3%), 100ml NaOH (40%), chưng cất trong 5 phút thu được dịch chưng cất ˗ B6: Đưa dịch chưng cất đi chuẩn độ: nhỏ 6 giọt chất chỉ thị Taxiro vào dịch chưng cất, chuẩn độ bằng H2SO4 0,1N Nhỏ từ từ H2SO4 0,1N vào dịch chưng cất, lắc liên tục đến khi dịch chuyển sang màu tím là đạt Ghi lại lượng dịch

Kết quả: - Hàm lượng nitơ tổng số tính theo công thức sau:

Trong đó: N – Hàm lượng nitơ tổng số (đv:%) a – Số ml H 2 SO 4 0,1N dùng định phân thí nghiệm b – Số ml H 2 SO 4 0,1N dùng định phân mẫu kiểm chứng 0,14 – Số mg nitơ ứng với 1ml H2SO4 0,1N

100 – Hệ số tính thành % m – Lượng mẫu (mg)

- Hàm lượng protein có trong mẫu sữa = N*6,25 (%)

Trong đó:N – Hàm lượng nitơ tổng số (đv: %)

6,25: hệ số chuyển đổi Hàm lượng protein trong mẫu bã gạo = N *6,95 (%)

Trong đó:N – Hàm lượng nitơ tổng số ( %)

2.3.2 Tính hiệu suất thu hồi protein

Hiệu suất thu hồi protein được xác định bằng khối lượng protein thu được sau quá trình thủy phân chia cho tổng số protein trong mẫu ban đầu.

2.3.3 Phép thử cho điểm thị hiếu

Là phép thử thể hiện trên số đông người (> 60 người) để tìm hiểu mức độ hài lỏng đối với sản phẩm nghiên cứu Điều quan trọng đối với phép thử là công việc quy hoạch đối tượng người thử hay còn gọi là lựa chọn nhóm người tiêu dùng mục tiêu của sản phẩm Phép thử này được thực hiện tại nơi bán và giới thiệu sản phẩm hay sản phẩm được gửi đến gia đình người thử.

Người thử được mời thử nếm sản phẩm và đo mức độ ưu thích, hài lòng của mình với thang điểm được định nghĩa trước thông qua các thuật ngữ mô tả cấp độ hài lòng, ưu thích Thang điểm là thang điểm 9, với các mức độ như sau:

Bảng 2-7: Bảng thang điểm đánh giá mức độ ưu thích

5 Không thích cũng không ghét

Chuẩn bị bố trí thí nghiệm như sau (trang bên)

Phòng thí nghiệm cảm quan PHIẾU CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM

Mẫu sữa được mã hóa như sau:

Người thử Trình bày Mã số

Bảng trên lặp lại với 6 lần thử

Phiếu trả lời thí nghiệm.

Họ và tên: ……… Tuổi: … Nam. Nữ 

Bạn nhận được 03 mẫu sữa, điền mã số mẫu bạn nhận được trên hàng theo thứ tự từ trái sang phải hãy thử nếm sau đó đánh chéo vào mức độ yêu thích của bbangj theo bảng bên dưới (có thể có những vị trí trùng nhau)

Không thích cũng không ghét

Chú ý: Sử dụng nước và bánh mỳ thanh vị sau mỗi lần thử.

Các kết quả thu được phân tích thông kê bằng cách sử dụng phương pháp phương sai (ANOVA) Phương pháp giúp tính được chuẩn F để xác định liệu 3 mẫu có khác nhau không ? nếu có chúng ta tiếp tục chuẩn t student để xác định mãu nào khác mẫu nào.