Đang tải... (xem toàn văn)
Microsoft Word 7314 doc 1 BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM ––––––––––––––––––––––––––––––– BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI R D CẤP BỘ Tên đề tài “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PULLULAN TRONG SẢN XUẤT BÁNH KẸO[.]
BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM ––––––––––––––––––––––––––––––– BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI R-D CẤP BỘ Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PULLULAN TRONG SẢN XUẤT BÁNH KẸO VÀ BẢO QUẢN THỊT” Chủ nhiệm Đề tài: NGÔ THỊ VÂN 7314 23/4/2009 Hà Nội, 12-2008 I Tæng quan 1.1 Cơ sở pháp lý /xuất xứ đề tài ã Căn vào Quyết định số 1999/QĐ-BCT ngày 03 tháng 12 năm 2007 Bộ trởng Bộ Công nghiệp việc giao kế hoạch KHCN năm 2008; ã Căn vào Hợp đồng nghiên cứu Khoa học Phát triển Công nghệ số 85.08RD/HĐ- KHCN Bộ Công thơng Viện Công nghiệp Thực phẩm ký ngày 28 tháng 01 năm 2008 ( Chi tiết xem phần phụ lục) 1.2 Tính cấp thiết mục tiêu đề tài 1.2.1 Tính cấp thiết đề tài Một sản phẩm cã nguån gèc sinh häc ®ang đợc ý, quan tâm nhiều th gii lµ pullulan Pullulan có tính chất tan hon ton nc lạnh tạo dung dịch có độ nhớt, dính cao, dung dịch ổn định, không hoà tan dung môi hữu cơ, chu c khong pH rng 2- 12, không tạo gel, có sức căng bề mặt lớn nớc, nhiệt độ cháy 2502800 C Dung dịch pullulan dễ dàng hình thành màng film máng st, tơ màu, trang trí lờn v đặc biệt l màng pullulan ngn khụng cho khơng khí thấm qua, cã thĨ so s¸nh víi polypropulen, polyeste, polyvinyl [4,17,18] Chớnh vỡ đặc tính nªn pullulan ứng dụng rộng rãi ngành công nghiệp như: công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dược, mü phÈm ngành công nghiệp khác( Desh et al., 1992) Trong công nghiệp thực phẩm, pullulan sử dng để tăng độ bóng, giữ màu sắc, nâng cao chất lợng sản phẩm kẹo, lm tng nht, ®é dÝnh cho đồ uống, kem, xúc xích Màng pullulan có khả ngăn khơng cho khơng khí thấm qua nờn c s dng bao gúi, phủ bên cho sản phẩm thực phẩm chèng oxy ho¸ nhÊt sản phẩm có dầu tăng cờng khả chống màu sản phẩm Ngoi ra, pullulan sử dụng thực phẩm chức (thực phẩm calo) Trong công nghệ dược phẩm, y học, pullulan c s dng lm v nang thuc tân dợc, làm chất giữ cân áp suất máu Trong cụng ngh m phm, với khả kết dính cao pullulan đợc ứng dụng sản xuất dầu gội đầu, làm chất tạo sợi, tạo bọt độ nhớt thấp giúp cho dịch dễ thấm sâu vào da, tóc Trong ngành công nghiệp khác công nghiệp dệt thỡ nú l tỏc nhõn h vi Với khả tạo màng mỏng suốt, ngăn oxy pullulan đựơc chó ý nh− mét ngn nguyªn liƯu míi thay thÕ phần bao bì polyethylen nhằm giải vấn đề « nhiƠm m«i tr−êng bøc b¸ch hiƯn HiƯn pullulan c nghiên cứu sn xut trờn quy mô công nghiệp nhiều nước giới nh Nht Bn, Trung Quc, Th Nh K Các Công ty lớn sản xuất pullulan Công ty Hayashibare Biochemical – Osaka NhËt b¶n víi s¶n phÈm pullulan PI20 øng dụng nhiều ngành thực phẩm, dợc phẩm Các công ty Ayurvedic Remedie Holistic, c«ng ty Feinkost ingredient, c«ng ty Dow Chemical, Sumitomo Chemical sản xuất pullulan dạng bột dùng cho công nghiệp giấy, phân bón, phụ gia thực phẩm nớc ta, pullulan hầu nh cha đợc ý đến Để ứng dụng đợc pullulan, đà tiến hành nghiên cứu đề tài Nghiên cứu ứng dụng pullulan sản xuất bánh kẹo bảo quản thịt nhằm bớc đầu tạo sản phẩm có chất lợng cao góp phần đảm bảo đợc vệ sinh an toàn thực phẩm, tạo tiền đề cho nghiên cứu sản xuất pullulan nớc ta 1.2.2 Mục tiêu đề tài ứng dụng pullulan chế biến bảo quản thực phẩm 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.3.1 Nghiên cứu điều kiện công nghệ ứng dụng pullulan sản xuất bánh kẹo 1.3.2 Nghiên cứu điều kiện công nghệ sử dụng pullulan bảo quản thịt 1.3.3 ứng dụng sản xuất sản phẩm kẹo quy mô thử nghiệm 1.4 Tổng quan tài liệu 1.4.1 Giới thiệu pullulan Pullulan đợc sinh tổng hợp từ chủng Aureobasidium pullulans, đợc hình thành tế bào trạng thái pha log muộn (Catley,1971) hình thành phụ thuộc nhiều nhân tố bao gồm pH, nhiệt độ, chất chủng giống (Catley,1971; Yuen, 1974; Madi et al, 1997; Gibb,1996) HiƯu st vµ khèi lợng phân tử phụ thuộc nhiều vào điều kiện lên men Bender ngời miêu tả hình thành polysacarit ngoại bào từ chủng Aureobasidium pullulan ( Bender etal., 1959) Năm 1938 nhà khoa học Bayer đà quan sát hình thành polymer ngoại bào từ chủng Aureobasidium pullulan mÃi đến năm 1958 tác giả Bayer phân lập đợc bắt đầu nghiên cứu đặc tính polysacarit Năm 1959 polysacarit ngoại bào từ chủng Aureobasidium pullulan đợc đặt tên pullulan Trong suốt năm 1961 pullulan đợc nghiên cứu xem xét cấu trúc phân tử Sau phát enzim pullulanase thuỷ phân liên kết alpha 1,6 glucozit để chuyển pullulan thành maltotrioza cấu trúc pullulan đợc làm sáng tỏ [4,5,6,9] Hiện theo hệ thống số quèc tÕ (INS), m· sè pullulan lµ E 1204 Trong sản phẩm thơng mại PI 20 sản phẩm pullulan đà deion tồn 1250 đơn vị glucoza Trên thÕ giíi, Cơng ty Hayshibara Co.ltd, NhËt b¶n sản xuất pullulan quy mô công nghiệp từ năm 1972 với sn lng 1000 tn/ nm Công ty Shanghai Puao BioTech Co.Ltd -Trung quốc sản xuất pullulan quy mô công nghiệp [17] 1.4.2 Cấu tạo cấu trúc cña pullulan Pullulan polysaccharit tạo chủ yếu đơn vị maltotrioza phần nhỏ đơn vị maltotetraoza theo liên kết α- 1,6 glucozit Các đơn vị cấu tạo từ glucoza theo liờn kt - 1,4 glucozit Pullulan có công thức hoá häc (C6H10O5)n Pullulan sản xuất từ tinh bột thơng qua q trình lên men tõ chủng Aureobasidium pullulans Hình 1.1 Cấu trúc pullulan [5] Polysacarit ngo¹i bào ca chng Aureobasidium pullulans cú hai dạng sn phm: polysaccarit dị hình glucan trung hồ Glucan trung hồ gọi pullulan , chứa hai liên kết α- 1,4 α- 1,6 glucozit Pullulan xác định dựa sở quay cực, thuỷ phân axit fomic, phổ hồng ngoại, phương pháp phân tích methyl hố Người ta đưa tỉ lệ liên kết α- 1,4 : α- 1,6 glucozit ph©n tư pullulan 3:2 dựa phương pháp methyhoá oxyhoá Cấu trúc pullulan mô tả chuỗi mạch thẳng bao gồm đơn vị maltotrioza liên kết với theo liên kết α - 1,6 glucozit đơn vị lại tạo thành từ ba đơn vị glucoza liên kết với theo liên kết α - 1,4 glucozit [5, 6,12] Khảo sát pullulan từ chủng khác Aureobasidium pullulans, Bouveng cộng [10] đưa kết tương tự với tỉ lệ liên kết α 1,4: α - 1,6 glucozit 2:1, giá trị lí thuyết chuỗi polymaltotrioza Sự thay đổi liên kết α - 1,4 α - 1,6 glucozit cho pullulan từ chủng khác cơng bố rộng rãi Hình 1.2 Cấu trúc n gin ca pullulan [5] Bng phơng pháp thu phõn hoàn toàn enzim pullulanaza – enzim đặc hiệu tác động lên liên kết α - 1,6 glucozit cho thÊy cấu trúc polymaltotrioza (hình 1.2) cã chót thay đổi sau tìm thấy maltotetraoza, đơn vị tetrasaccharit xuất ë cuối phân tử pullulan Sau người ta xác định đơn vị maltotetraoza khơng xuất cuối chuỗi mà phân bố cách ngẫu nhiên phân tử polymaltotrioza Tỉ lệ lên tới 7%.[10,9,15] Cấu trúc pullulan hình 1.1 cho ®Õn vÉn chấp nhận cách rộng rói Tuy nhiên cu trỳc phân tử pullulan có nhiều thay đổi, ®ó khả phân nhánh (nh−ng không đáng kể) Bouveng cộng [10] cho r»ng kh«ng loại khả có liên kết α - 1,3 glucozit phân tử (1%- 2%) Bởi vì, ơng tìm thấy glucoza khơng bị oxyhố cũn li sau s ụxyhoỏ tun hon Tác giả Elinov Mateeva [15] cho thấy có liên kết α - 1,3 glucozit mức cao 7% Do có nhiều ý kiến khác cấu trúc mạch thẳng có liên kết α - 1,3 glucozit với α - 1,4 glucozit với độ dài khác ảnh hưởng trực tiếp lên liên kết α - 1,6 glucozit Bằng cách kết tủa với cetyl trimetylamoni hydroxit, Bouveng cộng [10,15] tách β-glucan axit polysaccharit dị hình chứa glucoza, manoza, galactoza axit uronic có pullulan Bằng phương pháp metyl hố, oxihố hồn tồn, thuỷ phân axit enzim, người ta tìm thấy β -glucan có chứa liên kết β - 1,3 glucozit liên kết với liên kết β - 1,6 glucozit Một β-glucan chứa 68% liên kết 1,3 glucozit 32% liên kết 1,6 glucozit axit malic tách sau kết tủa phân đoạn với cetyl trimethylamoni bromua[15] 1.4.3 Khèi luợng phân tử pullulan Khối lợng phân từ pullulan phụ thuộc vào điều kiện nuôi cấy (thời gian, pH, phosphat, ), nhiên khoảng 10- 3000 kDa (Sugimoto, 1978; Wiley et al., 1993) Đã có nhiều nghiên cứu phân tử lượng pullulan cho thấy có biến thiên đáng kể Sự phân cắt enzim amylaza vµ phân cắt enzim pullulanase lên pullulan phân tử lượng thấp tạo tetrasaccharit phân nhánh thay đơn vị maltotetraoza.Và đơn vị maltotetraoza pullulan bị phân cắt enzim α- amylaza tuyn nc bt Tác giả Yeun [17] cho điều chỉnh phân tử lượng cách lựa chọn chủng thay đổi điều kiện nuụi cy Tác giả Sugimoto [12] thỡ li cho rng pH nồng độ photphat hai yếu tố quan trọng quyÕt định phân tử lượng pullulan Phân tử lng gim tng pH v tăng nng photphat canh trng Pullulan có khối lợng phân tử 500,000- 600,000 dalton đợc sản xuất pH ban đầu 3, pullulan có khối lợng phân tử 200,000300,000 dalton pH ban đầu 4,5 Để có pullulan phân tử luợng cao cần điều chỉnh pH canh tr−êng từ 3,0 – 6,0 sau hai ngày nu«i cÊy tăng nồng độ nguồn cácbon Phân tử lượng cña pullulan tăng tỉ lệ tế bào tăng, tăng tc khuy Ngoài pullulan có khối lợng phân tử 1000000 danton sử dụng glucoza kết hợp víi glucozamin m«i tr−êng nu«i cÊy Pullulan cã khèi lợng phân tử lớn đợc sử dụng nhiều ngành công nghiệp hơn.[17,12] 1.4.4 TNH chất PULLULAN Pullulan cã nh÷ng tÝnh chÊt rÊt −u viƯt nh− : bột màu trắng, không mùi, không vị , không hút ẩm, chứa 6% ẩm, tính khử Pullulan bị phá huỷ nhiệt độ cao 250 280 0C Pullulan hoà tan nớc lạnh nớc nóng, không hoà tan dung môi hữu trừ dimethylformaldehide dimethylsulfoxide( Sugimoot, 1978; Tsujiaka Misuhashi, 1993).Dung dịch pullulan nhớt nhng không tạo gel ổn định Độ nhớt pullulan phụ thuộc vào khối lợng phân tử pullulan Độ nhớt dung dịch nồng độ 10% 30 0C 132-179mm2/s, độ nhớt pullulan tơng tự với dung dịch gum arabis Pullulan có khả hình thành mét mµng film st Dung dịch pullulan có sức cng b mt cao độ n nh tốt, chịu pH réng từ 2-12, độ nhớt khơng thay đổi có mặt ion kim loại khác cú dung dch Với khả dính kết cao nªn cã thĨ nÐn trùc tiÕp d−íi nhiƯt cã Èm Pullulan tạo thành loại vật liệu có hình dạng khác Pullulan tạo thành màng có tính chất ngăn ngừa, khơng cho khơng khí thấm qua Sản phẩm thơng mại hÃng Hayshibara Co.ltd có thành phần nh sau: Trng thỏi S ho tan nước (250C) Dạng bột màu trắng vàng trắng Dễ tan Độ ẩm