Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm enxyme thương mại để sản xuất đạm thủy ngân từ khô đậu tương

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA LÂM HỌC *** KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM ENZYME THƢƠNG MẠI ĐỂ SẢN XUẤT ĐẠM THỦY PHÂN TỪ KHÔ ĐẬU TƢƠNG NGÀNH : CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÃ SỐ : 307 Giáo viên hướng dẫn : TS Đặng Hồng Ánh KS Nguyễn Thị Minh Hằng Sinh viên thực : Cầm Duy Biên Khóa học : 2005 - 2009 Hà Nội, 2009 ĐẶT VẤN ĐỀ Đảm bảo cân đối hài hồ thành phần dinh dưỡng ln nhân tố quan trọng để có thể khoẻ mạnh Trong thành phần dinh dưỡng, protein đóng vai trị vơ quan trọng, thiếu thể phát triển Trước nói đến nguồn protein, người ta thường nghĩ đến loại thức ăn có nguồn gốc từ động vật gọi “ thịt đỏ” Thập niên gần đây, giới đặc biệt quan tâm tới nguồn protein từ thực vật Theo FAO, có 30% protein tiêu thụ tồn giới có nguồn gốc từ động vật, lại 70% từ thực vật, minh chứng cho xu sử dụng protein thực vật giới đại Sở dĩ giới quan tâm tới nguồn protein từ thực vật vi sinh vật thiếu hụt protein việc tăng dân số toàn cầu; khoa học chứng minh nguyên nhân dẫn đến bệnh tim mạch, huyết áp sử dụng nhiều thịt đỏ, có chứa hàm lượng cholesterol cao Những năm qua xuất bệnh lây từ động vật sang người bệnh “bò điên” (Bovine Spongiform encephalopathy), bệnh “cúm gia cầm”, bệnh “lở mồm long móng” từ động vật móng guốc (lợn, dê, trâu, bị), bệnh ”lợn tai xanh”, Protein từ thực vật vi sinh vật có nhiều ưu điểm mà thịt đỏ khơng có protein chứa đầy đủ axit amin không thay thế, giá thành rẻ không cholesterol Trong số lồi thực vật đậu tương tên khoa học Glycine max (L) Meriil có hàm lượng protein cao Không vậy, protein từ đậu tương cịn có giá trị dinh dưỡng tương đương với thịt, chứa đầy đủ axit amin với tỷ lệ cân đối hài hồ có hệ số tiêu hố cao Protein từ đậu tương cịn có tác dụng ngăn ngừa số bệnh tiểu đường, ung thư, cao huyết áp… Chính giá trị to lớn mà nhu cầu sử dụng sản phẩm từ đậu nành nói chung protein đậu tương nói riêng ngày tăng Tuy nhiên, việc sử dụng trực tiếp sản phẩm nơng sản vào mục đích thương mại hóa ảnh hưởng nhiều đến an ninh lương thực tình trạng thiếu lương thực nghiêm trọng nước nghèo, chậm phát triển Ngun nhân tình trạng thiếu lương thực ngày giới khơng thể sản xuất đủ thực phẩm cho người mà phung phí thực phẩm quốc gia kỹ nghệ hay nói rõ nguồn gốc tình trạng đói bắt nguồn từ thói quen người sử dụng nhiều protein động vật Trong có hàng triệu người chết thiếu đói phần ba lượng ngũ cốc sản xuất giới phân nửa số cá sản xuất làm thức ăn cho súc vật nơi quốc gia giàu có Kỹ nghệ sản xuất thịt bị Hoa Kỳ tiêu thụ thực phẩm ngũ cốc nhiều tổng số lượng tiêu thụ hai nước Ấn Độ Trung Hoa Sự chăn nuôi súc vật đường lối hiệu để cung cấp thực phẩm cho dân số đà gia tăng Mỗi 10 kg ngũ cốc cho súc vật ăn đem lại kết kg thịt, kg lại chất thải mà phần lớn phân Súc vật ăn ngũ cốc nhiều gấp đến 10 lần người lại cho kết 100 kg chất protein từ thực vật sản xuất kg thịt bò, hay kg thịt heo 18 kg thịt gà Trước tình trạng thiếu lương thực ngày nay, vấn đề đặt phải sản xuất nguồn protein khác, thay nguồn protein từ động vật Trong nguồn protein nguồn protein đậu tương coi nguồn protein thực vật quan trọng nhất, chiếm 70% tổng số protein dùng cho dinh dưỡng phạm vi tồn cầu Hạt đậu tương có hàm lượng protein cao, thay phần lớn proein động vật với giá thành rẻ Các nhà khoa học với giới kinh tế học tính kg đậu tương chứa hợp chất dinh dưỡng ngang với 7,5 lít sữa; hay 2,5kg thịt; 58 trứng - sản phẩm từ động vật phải chăm sóc cơng phu Hạt Đậu Tương thành phẩm so với sản phẩm từ lồi họ đỗ khác chứa tinh bột hơn, mà chúng lại có từ 35 - 40% chất đạm anbunin giàu dinh dưỡng, chưa kể có chứa từ 18 - 22% lượng chất béo Đây giống trồng cho lượng đạm nhiều tất loài thực vật, Đậu Tương thường người ta tơn “thịt thực vật” Để có kg chất đạm dinh dưỡng từ động vật, cần phải sản xuất lượng thành phẩm chí gấp chục lần so với sản phẩm Đậu Tương Từ vấn đề nêu đặt cho ngành công nghệ bảo quản chế biến nhiều thách thức để sản xuất chế biến sản phẩm từ nơng sản có giá trị dinh dưỡng cao Với phát triển của công nghệ tiên tiến, nhiều loại sản phẩm cao cấp chế biến từ đậu tương sữa bột trẻ em, đồ ăn tráng miệng, kem cao cấp, dầu thực vật… Ngoài nghiên cứu khẳng định sử dụng thực phẩm từ protein đậu tương tránh số bệnh tật cao huyết áp, sơ cứng động mạch, cholesterol máu, đau tim… tác dụng tăng cường sức khỏe dùng cho người ăn kiêng Trong công nghiệp thực phẩm, việc sử dụng trực tiếp hạt đậu tương thô ứng dụng nhiều ngành chế biến tạo nhiều sản phẩm dinh dưỡng phục vụ cho đời sống người Tuy nhiên, trước vấn đề an ninh lương thực việc sử dụng hợp lí tái sản xuất từ sản phẩm phụ từ nhà máy chế biến cần thiết Khô đậu tương sản phẩm phụ nhà máy ép dầu, nhà máy sản xuất sữa đậu nành, nhà máy thực phẩm… Khơ đậu tương có chất lượng dinh dưỡng cao vừa rẻ, tiết kiệm nguồn protein thực vật góp phần đảm bảo an ninh lương thực giới Các sản phẩm chế biến từ dịch đạm thủy phân như: sử dụng trực tiếp làm nước chấm dinh dưỡng, sấy khô bổ sung vào sản phẩm protein thương phẩm, phục vụ trực tiếp cho nhu cầu dinh dưỡng người Khô đậu tương đậu tương chế biến sản xuất có số hạn chế mùi vị chưa thực hấp dẫn Đó mùi đậu tương, mùi xanh, vị đắng vị chát Các phương pháp vật lí, hóa học trước sử dụng q trình chế biến đậu tương nói chung có tác dụng tới việc loại bỏ yếu tố gây mùi vị khơng mong muốn Vì chúng tồn sản phẩm coi đậu tương tinh khiết Với tiến khoa học kĩ thuật xuất chế phẩm enzyme cho thấy thủy phân phương pháp enzyme có nhiều ưu điểm so với phương pháp hóa học trước Sử dụng enzyme thủy phân giảm chi phí enzyme hoạt động điều kiện nhẹ nhàng nên không cần sử dụng thiết bị chịu áp lực, acid đắt tiền, không sinh độc tố - MCPD, giá trị dinh dưỡng bảo tồn Dùng enzyme thủy phân protein khơ đậu tương giải vấn đề mùi vị cách tương đối triệt để xem phương pháp hữu hiệu để nâng cao giá trị dinh dưỡng cảm quan sản phẩm khô đậu tương Vì lí tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm enzyme thƣơng mại để sản xuất dịch đạm thủy phân từ khô đậu tƣơng” ứng dụng công nghiệp thực phẩm Chƣơng1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1 Thành phần dinh dƣỡng đậu tƣơng khô đậu tƣơng Cây đậu tương hay đỗ tương, đậu nành (tên khoa học Glycine max) loại họ Ðậu (Fabaceae), đặc điểm hạt đậu tương giàu hàm lượng protein, thực phẩm quan trọng cho người gia súc Trên giới có 1,000 loại đậu tương với nhiều đặc điểm khác nhau, hạt đậu tương có kích thước nhỏ hạt đậu Hà lan (pea) lớn giống trái anh đào (cherry), hạt đậu có nhiều màu sắc đỏ, vàng, xanh, nâu màu đen Trong ngũ cốc, đậu tương đánh giá cao H 1.1 Ảnh Đậu Tƣơng * Nguồn gốc Theo từ điển thực phẩm, đậu tương biết có nguồn gốc xa xưa từ Trung Quốc coi thực phẩm cho đời sống người từ 4000 năm trước, sau truyền bá sang Nhật Bản vào khoảng kỷ thứ VIII, vào nhiều kỷ sau có mặt nước Á Châu Thái Lan, Malaisia, Hàn Quốc Việt Nam Cây đậu tương có mặt châu Âu vào đầu kỷ XVII Hoa Kỳ vào kỷ XVIII Ngày Hoa Kỳ quốc gia đứng đầu sản xuất đậu tương chiếm 50% sản lượng toàn giới, đến Brazil, Trung Quốc, Ấn Ðộ… Quê hương đậu tương Đông Nam Á, 45% diện tích trồng đậu tương 55% sản lượng đậu tương giới nằm Mỹ Nước Mỹ sản xuất 75 triệu đậu tương năm 2000, phần ba xuất Các nước sản xuất đậu tương lớn khác Brazil, Argentina, Trung Quốc Ấn Độ Phần lớn sản lượng đậu tương Mỹ để nuôi gia súc, để xuất khẩu, tiêu thụ đậu tương người đất nước tăng lên Dầu đậu tương chiếm tới 80% lượng dầu ăn tiêu thụ Mỹ * Cây đậu tương Hoa Kỳ Cây đậu tương thực phẩm quan trọng Hoa Kỳ, công nghệ sinh học tập trung vào đậu tương, theo số liệu thống kê Bộ Nơng Nghiệp Hoa Kỳ năm 2008 diện tích trồng đậu tương chuyển gen Hoa Kỳ chiếm 92% tổng diện tích trồng đậu tương nước, với diện tích trồng tăng từ 23,6 triệu năm 2007 lên 27,7 triệu năm Diện tích trồng tăng 95% bang Indiana, Iowa, Kansas, Missouri, Nam Dakota Nebraska Ðối với đậu tương có khoảng 70 triệu bột đậu tương có nguồn gốc từ đậu tương chuyển gen dùng làm thức ăn chăn nuôi hàng năm Nhu cầu đậu tương tăng cao phần lớn dùng để sản xuất nhiên liệu sinh học, thức ăn cho gia súc thực phẩm Từ năm 1970 trở lại đây, nhiều thức ăn truyền thống đậu tương Miso, Tempeh loại đậu hũ bắt đầu dùng phổ biến tiêu thụ cửa hàng thực phẩm Những thức ăn có nguồn gốc đậu tương hệ thứ hai xuất phục vụ bữa ăn hàng ngày, người tiêu dùng dễ tìm thấy sản phẩm đậu tương khác ngồi truyền thống sữa đậu nành, đậu hũ, xì dầu Ta cịn thấy Bacon đậu tương, Hot dogs đậu tương, đậu hũ Cheese, Yogurt đậu tương hệ thống phục vụ thực phẩm 1.1.1.Thành phần Đậu Tƣơng a Protein Hàm lượng protein cao hạt đậu nhiều hợp chất có giá trị khiến đậu tương trở thành thực phẩm quan trọng giới Protein hạt đậu chứa khoảng 38% tùy loại, nhiều giống đậu tương có hàm lượng protein đặc biệt cao tới 40% - 50% Có chế phẩm đậu tương mang tới 90 - 95% protein, nguồn protein thực vật có giá trị cao cung cấp cho người Trong hạt đậu chứa sắt, canxi, phốt thành phần chất xơ tốt cho tiêu hóa Vitamin đậu tương có nhiều nhóm B đáng kể vitamin B1, B2, B6, ngồi cịn có vitamin E, acid pholic So sánh với loại đậu khác, đậu tương có chứa axit béo thiết yếu cao hơn, tổng số chất béo chứa khoảng 18%, thành phần cácbon hydrat chiếm 31% Thành phần có đậu tương nhắc tới nhiều giúp ích cho sức khỏe người gồm có phytosterols, lecithin, isoflavons phytoestogen sản phẩm ức chế phân hủy protein Ðiều cần lưu ý, đậu tương có hàm lượng protein khác với thịt động vật như: trứng, thịt, cá, sữa bò chỗ chứa đựng hai acid amin methionin triptophan lượng thấp (thơng thường loại protein hình thành 20 axit amin tạo nên) Cũng thiếu hụt hạt đậu tương dùng làm thức ăn bổ sung thay cystein loại acid amin có chứa gốc sulfure giống methionin mà thể tổng hợp được, bổ sung thêm bắp có chứa axít amin khơng thay triptophan b Lipide Hàm lượng lipide đậu tương khoảng 15 - 20% theo vật chất khô Lipide đậu tương có đặc điểm mà mỡ động vật khác khơng có Nó chứa lượng acid béo không no, đặc biệt linoleic acid béo khơng thay Hầu hết tồn dầu đậu tương sản xuất dùng làm thức ăn So sánh loại dầu khác hàm lượng chất béo đậu tương cao 15 lần Do đậu tương có hàm lượng chất béo cao nên giá trị lượng so với trọng lượng tổng lượng Calo đậu tương cung cấp cao gấp lần thịt bò thịt gà c Gluxit Hàm lượng gluxit đậu tương chiếm 30 - 35% theo vật chất khô, thường bao gồm polysaccharide khơng hịa tan hemicellulose chiếm 15%, cellulose chiếm 4%, pectin đường hòa tan sucrose 5%, stachyose 3,8% raffinose 1,1% Rafinose tri - saccharide gồm lactose, glucose va fructose Còn stachyose tetra - saccharide gồm galactose, glucose fructose Đậu tương khơng có tinh bột (< 1% ) d.Tro Hàm lượng tro trung bình đậu tương 4,9%, có chứa khống chất Ca, P, K, Na, Mg nguyên tố vi lượng Fe, Zn, Cu, Mn… Trong đậu tương cịn có đủ vitamin A, B, C, E, K… Nếu so sánh đậu tương với loại thịt bò, vịt, gà, cá… loại thực phẩm đắt tiền mặt đậu tương hẳn, đặc biệt giá trị khoáng chất nói chung lớn gấp lần e Một số hợp chất khác Trong đậu tương có hợp chất tương tự kích thích tố nữ estrogen mà nhiều nghiên cứu khoa học cho biết có hiệu việc ngừa trị số bệnh Ðó hợp chất isoflavones Có hai loại isoflavone đậu tương daidzen genistein, hợp chất có cấu trúc hóa học gần giống kích thích tố nữ estrogen Cịn gọi estrogen thực vật (phytoestrogen) Estrogen thực vật có tác dụng tương tự estrogen tự nhiên yếu hơn, có nhiều đậu tương, bao gồm bốn cấu trúc hóa học aglycones, daidzein, ghenistein glycitein Cùng với tác dụng hiệu tổng hợp hợp chất đậu tương dùng làm thực phẩm, người ta cho isoflavone giúp làm giảm nguy ung thư ngực, ung thư ruột, nghiên cứu động vật chứng minh sử dụng sản phẩm đậu tương ức chế 5% khả ung thư Nhiều nghiên cứu cho thấy đậu tương chứa nhiều isoflavone coi thực phẩm tăng nữ tính bảo vệ phụ nữ giảm chứng bệnh như: tim mạch, rối loạn tiền mãn kinh, ung thư lỗng xương nên đậu tương cịn mệnh danh “thần dược” phụ nữ Nhiều nghiên cứu lâm sàng người động vật nghiên cứu trả lời xác tác dụng quí báu Số lượng hợp chất isoflavones phụ thuộc vào chủng loại đậu tương kể điều kiện trồng trọt mùa thu hoạch Hot dogs, Burger, Cheese, Yohurts chế biến từ đậu tương có số lượng nhỏ isoflavones, không thấy xuất dầu đậu tương Trong đun nấu, isoflavones bền vững không bị phân hủy Một điều dễ nhận thấy, đậu tương có chế tự bảo vệ nịi giống cao, hạt đậu bị loài chim ăn, có tác nhân ức chế phân hủy protein đặc biệt cấu trúc lớp vỏ hạt đậu, nên hạt khơng bị tiêu hóa dày vài loài chim, dẫn tới phân chim thải ra, nhiều hạt đậu cịn có khả mọc mầm trở thành đậu tương nguyên vẹn Câu hỏi đặt dầy người có tiêu hóa khơng? Thơng thường sản phẩm vào thể, có chế tự điều hòa, thể sớm nhận biết làm tăng điều tiết số enzyme tuyến tụy dẫn tới làm giảm tác dụng số tác nhân ức chế phân hủy protein Một số sản phẩm ức chế khả phân hủy protein bị giảm đáng kể qua chế biến nấu ăn hạt mọc mầm Ðậu tương sống chứa nhiều tác nhân ức chế phân hủy protein Nhiều nghiên cứu tác dụng hợp chất cịn tiếp tục Ðiều khơng thể phủ nhận đậu tương cung cấp lượng lớn protein thực vật cho lồi người Ðể có đánh giá xác tồn diện đậu tương giá trị trị bệnh, chờ mong kết khoa học khám phá thêm lợi ích sản phẩm đậu tương nhằm phục vụ sức khỏe người Bảng 3.2: Ảnh hưởng tỉ lệ bột/nước đến hiệu suất thủy phân loại enzyme Enzyme Neutrase Flavourzyme Alcalase N(g/l) V (dịch lọc) Tổng (N) N(g/l) V (dịch lọc) Tổng (N) N(g/l) V (dịch lọc) Tổng (N) 1/7 7,0 4,0 28,0 8,4 4,0 33,6 7,0 4,0 28,0 1/8 5,5 5,0 27,5 6,7 5,0 33,5 5,5 5,0 27,5 1/9 4,6 6,0 27,6 5,6 6,0 33,6 4,6 6,0 27,6 Kết tính tốn bảng 3.2 cho thấy, thủy phân tỉ lệ nước 1/7; 1/8; 1/9 tổng đạm formol thu tương đương hay có độ sai khác khơng đáng kể Theo nguyên tắc nêu độ pha lỗng thấp hạn chế tổn hao thiết bị, nhiệt năng… nên sử dụng tỉ lệ bột/nước 1/7 cho tồn thí nghiệm sau 3.1.2 Nghiên cứu lựa chọn loại enzim tỷ lệ sử dụng thích hợp Trên thị trường enzyme thương mại Việt Nam phổ biến sản phẩm hãng Novozyme (Đan Mạch) enzyme thuỷ phân protein có loại phổ biến Neutrase, Flavorzyme, Alcalase mà loại có phạm vi ứng dụng riêng Để thuỷ phân khơ đậu tương cần phải lựa chọn xem loại enzyme phù hợp với chất hiệu suất tạo axit amin cao Do chúng tơi thí nghiệm loại enzyme nồng độ khác để vừa xác định loại phù hợp đồng thời xác định nồng độ tối ưu loại Để nghiên cứu sử dụng tỷ lệ enzyme thích hợp, thí nghiệm tiến hành sau: Tiến hành thí nghiệm với mẫu 100 g bột khơ đậu Khơ đậu tương xay nhỏ hịa với nước theo tỷ lệ 1:7, cho Termamyl theo tỷ lệ chất 0,1% khuấy Nâng nhiệt độ lên 950C, ổn nhiệt 30 phút lại đun sơi 30 phút Q trình vừa có tác dụng dịch hoá khối chất đồng thời làm biến tính protein giúp q trình thuỷ phân dễ dàng Xử lý nhiệt 32 ngăn chặn vi sinh vật gây thối hỏng trình thủy phân kéo dài Sau hạ nhiệt độ xuống 50oC bổ sung loại enzyme với nồng độ khác vào giữ ổn định nhiệt độ 16 Sau thời gian thủy phân, dịch lọc mẫu thu điều chỉnh thể tích 40ml (nghĩa 1kg khô đậu tương thu 4l dịch lọc) Sau tiến hành lọc mẫu giấy lọc Φ=0,45 Lọc cẩn thận tiến hành xác định tổng đạm hòa tan đam formol a, Nghiên cứu sử dụng enzyme Neutrase để thủy phân khơ đậu tương Neutrase hoạt động tối thích nhiệt độ 45-500C, khoảng pH 6,5-7,5 nên chọn nhiệt độ thủy phân 500C, pH=7 Độ pH dịch trước thủy phân 7,0 Chọn nồng độ enzyme: 1; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; % so với nguyên liệu Hình 3.2: Ảnh mẫu dịch lọc thủy phân Thí nghiệm lặp lần lấy kết trung bình ghi bảng sau 33 Bảng3.3: Ảnh hưởng nồng độ enzyme Neutrase (Neu) đến hiệu suất thuỷ phân tạo protein hòa tan Neu% Protein hòa tan 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 OD h(g/l) H (%) 0,482 20,75 21,84 0,571 25,69 27,05 0,593 26,92 28,33 0,632 29,08 30,61 0,636 29,31 30,85 0,624 28,64 30,15 H(%): hiệu suất thủy phân protein hịa tan theo tổng đạm thơ H = 4h*100/380 (%) Trong đó: -h tỉ lệ đạm hịa tan g/l -380 số gam đạm thô 1kg Khơ Đậu Tương -4 số lít dịch lọc thu thủy phân 1kg Khô Đậu Tương Bảng3.4: Ảnh hưởng nồng độ enzyme Neutrase (N) đến hiệu suất thuỷ phân tạo Nitơ formol Nitơ formol Neu% 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 VNaOH) f(g/l) F% 0,6 4,2 23,43 0,8 5,6 31,24 1,0 7,0 39,05 1,2 8,4 46,86 1,2 8,4 46,86 1,2 8,4 46,86 F(%): Hiệu suất thủy phân đạm formol Nitơ tổng 34 F = 4f*100/(380/5,3) (%) Trong đó: f: tỉ lệ đạm formol g/l 5,3: hệ số nitơ tổng có protein thực vật Qua bảng 3.3 3.4 Kết protein hoà tan nitơ formol cho thấy xu hướng tăng nồng độ enzyme hiệu suất thuỷ phân tăng lên đến nồng độ enzyme 1,6% hiệu suất đạt cao nhất, tíêp tục tăng nồng độ sử dụng enzyme trình thuỷ phân khơng có hiệu Do thấy với việc sử dụng enzyme Neutrase nồng độ enzyme thích hợp 1,6 % tạo dịch đạm thuỷ phân có nồng độ nitơ formol đạt cao 8,4 g/l b, Nghiên cứu sử dụng flavourzyme thủy phân khô đậu Flavourzyme hoạt động thích hợp pH 5,5-7.0 Nhiệt độ thích hơp 500C Tiến hành thủy phân khô đậu tương sử dụng nồng độ Flavourzyme 1;1,2;1,4;1,6;1,8;2 Nhiệt độ thủy phân 500C, pH dung dịch gốc Sau thủy phân thu tỉ lệ dịch lọc lít dịch lọc kg Khơ Đậu Tương Bảng 3.5 Ảnh hưởng nồng độ enzyme Flavourzyme (Fla) đến hiệu suất thuỷ phân tạo protein hòa tan Fla% 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 Protein hòa tan OD h(g/l) H(%) 0,513 22,47 23,65 0,567 25,47 26,81 0,584 26,42 27,81 0,652 30,19 31,78 0,644 29,75 31,32 0,658 30,53 32,13 35 Bảng 3.6Ảnh hưởng nồng độ enzyme Flavourzyme (Fla) đến hiệu suất thuỷ phân tạo Nitơ formol Nitơ formol Fla% 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 VNaOH) f(g/l) F(%) 0,8 5,6 31,24 1,0 7,0 39,05 1,2 8,4 46,86 1,4 9,8 54,67 1,4 9,8 54,67 1,4 9,8 54,67 Kết protein hoà tan nitơ focmol cho thấy giống dùng enzyme Neutrase, tăng nồng độ enzyme lên 1,6% hiệu suất thuỷ phân khơng tăng thêm nữa Do thấy với việc sử dụng enzyme Flavourzyme nồng độ enzyme thích hợp 1,6 % tạo dịch đạm thuỷ phân có nồng độ nitơ focmol đạt cao 9,8 g/l c, Sử dụng enzyme Alcalase thủy phân khơ đậu tương Alcalase có điều kiện hoạt động : pH 6,5-8; nhiệt độ thích hợp 55-70oC Tiến hành thủy phân khô đậu tương sử dụng nồng độ 1;1,2;1,4;1,6;1,8;2 Nhiệt độ thủy phân 550C, pH dung dịch gốc 7, ta kết 4(l) dịch lọc Các công thức tính hiệu suất thủy phân protein hịa tan Nitơ formol tương tự cách tính hiệu suất enzyme Neutrase 36 Bảng3.7 Ảnh hưởng nồng độ enzyme Alcalase(Al) đến hiệu suất thuỷ phân tạo Protein hòa tan Al% 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 Protein hòa tan OD h(g/l) H(%) 0,489 21,14 22,25 0,528 23,31 24,53 0,612 27,97 29,44 0,628 28,86 30,38 0,615 28,14 29,62 0,624 28,64 30,15 Bảng 3.8 Ảnh hưởng nồng độ enzyme Alcalase (Al) đến hiệu suất thuỷ phân tạo Nitơ formol Đạm Formol Al% 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 VNaOH) f(g/l) F(%) 0,6 4,2 23,43 0,8 5,6 31,24 1,0 7,0 39,05 1,2 8,4 46,86 1,2 8,4 46,86 1,2 8,4 46,86 Kết protein hoà tan nitơ focmol cho thấy theo xu hướng chung với loại enzyme tăng nồng độ enzyme hiệu suất thuỷ phân tăng lên đến nồng độ enzyme 1,6% hiệu suất đạt cao Do thấy với việc sử dụng enzyme Alcalase nồng độ enzyme thích hợp 1,6 % tạo dịch đạm thuỷ phân có nồng độ nitơ focmol đạt cao 8,4 g/l d, Chọn loại enzym thích hợp để thuỷ phân khơ đậu tƣơng 37 Qua thí nghiệm tối ưu hóa nồng độ loại enzyme cho ta kết xác đinh loại enzym nồng độ sử dụng thích hợp 1,6% so với nguyên liệu Tuy nhiên để kh ẳng đ ịnh loại enzyme phù hợp để thuỷ phân khơ đậu tương, tiến hành thí nghiệm đồng thời với điều kiện loại enzyme nồng độ tối ưu nhất, sau kết thúc trình thuỷ phân đánh giá hiệu suất thu hồi Kết nêu bảng sau Bảng3.9: Kết thủy phân loại enzyme Đạm hòa tan Loại E Đạm formol OD h(g/l) H(%) VNaOH f(g/l) F(%) Fla 0,655 30,36 31,96 1,4 9,8 54,67 Neu 0,620 28,42 29,91 1,2 8,4 46,86 Al 0,628 28,86 30,38 1,2 8,4 46,86 Qua bảng 3.9,kết nhận xét sử dụng enzyme Flavourzyme cho kết thủy phân acid amine cao số loại enzym thương mại nghiên cứu e, Sử dụng hỗn hợp enzyme thủy phân khô đậu tƣơng để nâng cao hiệu suất thu hồi Để đạt mức độ thủy phân protein cao việc sử dụng hỗn hợp enzyme thủy phân cần thiết Qua thí nghiệm cho ta thấy sử dụng enzyme Flavourzyme cho kết thủy phân cao nhất, giảm yếu tố gây mùi peptide gây đắng Tuy nhiên giá thành enzyme Flavourzyme cao cịn Neutrase khả rẻ(chỉ 1/6 so với flavourzyme Alcalase) Cịn enzyme Alcalase hiệu suất thủy phân không cao loại enzyme giá thành cao so với enzyme Neutrase Do nghiên cứu sử dụng kết hợp loại enzyme có giá thành thấp Neutrase kết hợp với enzyme có khả xúc tác phản ứng thuỷ phân tốt Flavourzyme với mong muốn nâng cao hiệu suất thu hồi sản phẩm 38 Chúng sử dụng cố định nồng độ enzyme Neutrase tối ưu 1,6%, bổ sung thêm Flavourzyme với nồng độ khác nhau: 0,8;1;1,2;1,4;1,6(%) Bảng 3.10: Ảnh hưởng việc sử dụng hỗn hợp enzyme(Neu 1,6%+ Fla nồng độ khác nhau) tới hiệu suất thuỷ phân Đạm hòa tan N1,6 Fl(n) 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 Đạm formol OD g/l % VNaOH 0,762 0,798 0,836 0,842 0,846 36,31 38,31 40,42 40,75 40,97 38,22 40,32 42,54 42,89 43,13 1,5 1,6 1,7 1,7 1,7 g/l % 10,5 11,2 11,9 11,9 11,9 58,58 62,48 66,39 66,39 66,39 Có thể nhận thấy việc sử dụng hỗn hợp enzyme cho hiệu suất thủy phân cao, hiệu suất thu hồi sản phẩm cải thiện đáng kể so với dùng riêng rẽ loại enzyme Kết thời điểm đầu trình thuỷ phân, pH dịch chất đem thủy phân khoảng 7,0 nhiệt độ 500C, điều kiện thích hợp cho enzyme Neutrase hoạt động thủy phân protein trước để tạo thành peptide và polypeptide, dịch thủy phân giai đoạn tương đối đắng việc tạo thành peptide gây đắng Quá trình thủy phân enzyme neutrase làm pH dịch thủy phân giảm xuống khoảng 6,0 enzyme flavourzyme bắt đầu hoạt động thủy phân tiếp peptide polypeptide thành peptide mạch ngắn acid amine, dịch thủy phân giai đoạn không cịn vị đắng peptide gây đắng bị thủy phân Như nhờ có mặt Neutrase mà hiệu thuỷ phân enzyme Falvourzyme tăng cường dẫn tới làm tăng hiệu suất tạo thành axit amin dịch đạm thuỷ phân Qua bảng với giá trị trung bình lần lặp thí nghiệm cho ta thấy nồng độ enzyme Neutrase 1,6% Flavourzyme 1,2% cho hiệu suất thủy phân cao tiết kiệm enzyme nhiều Đây nồng độ enzyme lựa chọn cho quy trình sản xuất dịch đạm thuỷ phân từ khô đậu tương 39 3.1.3 Xác định thời gian thủy phân thích hợp Để đảm bảo hiệu suất thủy phân cao, thời gian thủy phân khơng bị kéo dài khơng cần thiết gây hao phí lượng, ta cần phải xác định thời gian phản ứng tối ưu Tiến hành thí nghiệm với thời gian khác giữ nguyên điều kiện nồng độ hỗn hợp enzyme Neutrase1,6% Flavourzyme 1,2%; độ pH dịch chất ban đầu 7, nhiệt độ thuỷ phân 500C Tiến hành thủy phân sau khoảng thời gian 8, 12, 16, 20, 24 lấy mẫu dịch thời điểm để xác định nồng độ prrotein hoà tan nitơ focmol Trước phân tích đun nóng dịch thuỷ phân để diệt enzyme cho kết độ đạm xác ứng với thời điểm Bảng 3.11: Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến trình thuỷ phân T0(h) 12 16 20 24 Đạm hòa tan Đạm formol OD g/l % VNaOH 0,548 0,658 0,836 0,838 0,826 24,42 30,52 40,42 40,53 39,86 25,70 32,13 42,54 42,66 41,96 0,8 1,4 1,7 1,7 1,7 g/l 5,6 9,8 11,9 11,9 11,9 % 31,24 54,67 66,39 66,39 66,39 Qua bảng 3.11 kết thấy sau thời 16h trình thuỷ phân gần triệt để, có tiếp tục kéo dài thêm thời gian hiệu suất khơng tăng thêm Do dừng trình thuỷ phân sau 16 đảm bảo hiệu suất thu hồi cao mà cho hiệu kinh tế cao 40 3.2: Xây dựng đƣợc quy trình sản xuất dịch thủy phân phƣơng pháp enzyme Khô đậu tương Xay nhỏ Bột Hịa nước(1:7) 0.1% Termamyl Đun nóng 950C, 30-60 phút Đạm hóa(1.6% Neu, 1.2%Fla) Đạm thơ Diệt enzym 800C Lọc Dịch đạm thủy phân Sơ đồ1 :Quy trình sản xuất dịch đạm thủy phân phương pháp enzyme 41 3.3 Đánh giá chất lƣợng nƣớc chấm phối chế từ dịch đạm thuỷ phân khơ đậu tƣơng theo quy trình nghiên cứu Sau có quy trình sản xuất dịch đạm thuỷ phân với đầy đủ thông số công nghệ cần thiết tiến hành mẻ thí nghiệm áp dụng đầy đủ thơng số quy trình với lượng ngun liệu bột khơ đậu tương kg Quá trình thực sau: kg khơ đậu hồ lít nước, tiến hanhd dịch hoá 95oC tác dụng xúc tác enzyme Termamyl tỷ lệ 1% Sau khối dịch làm nguội đến 50oC bổ sung loại enzyme đạm hoá Neutrase 1,6% Flavourzyme 1,2%, tiến hành thuỷ phân 16 Sau lọc tách bã để thu lấy lít dịch đạm thuỷ phân, tiến hành phân tích thành phần nitơ focmol, nitơ tồn phần protein hồ tan, từ tính hiệu suất thu hồi nitơ toàn phần so với nguyên liệu ban đầu Kết bảng sau: Bảng11 Kết phân tích Nitơ tổng số theo phương pháp kjiedahl Mẫu nitơ formol nitơ tổng số khô đậu tương 71,70 Dịch thủy phân 11,9 12,19 mẫu nước chấm 7,5 9,10 Tính tốn hiệu suất thu hồi protein khô đậu tƣơng Hiệu suất thủy phân protein tính sau: Từ 1kg khơ đậu tương có 380g protein thô hay 71,7g nitơ (380:5.3) Sau thủy phân thu lít dịch lọc có hàm lượng N2 tổng 12,19(g/l) Hàm lượng Nitơ tổng xác định phương pháp Kjieldahl, xác định nitơ tổng số dịch thủy phân sau 16h nồng độ hỗn hợp enzyme 1,6%Neutrase; 1,2% Flavourzyme Vậy hiệu suất thủy phân protein bằng: 12,19*4*100/71,7=68 (%) 42 Theo giới thiệu ứng dụng chế phẩm enzyme protease hãng NoVo hiệu suất thủy phân protease chế phẩm enzyme nằm khoảng 5070% Hiệu suất nghiên cứu đạt 68% đạt giá trị so với lí thuyết Ngồi u cầu có hàm lượng Protein cao, nước chấm cần có hương vị tốt màu sắc đẹp Tiến hành phối trộn hợp chất bổ sung vào dịch thủy phân Gồm muối(Nacl) , mỳ chính, caramen, Hương, C2H5OH, Acid Lactic, Bột Năng, … pha chế theo tỉ lệ thích hợp Thu mẫu nước chấm từ dịch đạm thủy phân, có hương vị thơm ngon màu sắc hấp dẫn Sản phẩm gửi mẫu phân tích trung tâm y tế dự phịng Hà Nội Trung tâm Phân tích giám định thực phẩm Quốc gia để phân tích tiêu hố lý, vi sinh 3-MCPD Hình 4: mẫu nước chấm từ dịch thủy phân Kiểm nghiệm 3-MCPD: Mẫu nước chấm từ dịch thủy phân đem kiểm nghiệm 3-MCPD Phương pháp đo lường 3-MCPD ỏ tất phòng xét nghiệm cấp giấy phép hoạt động kiểm nghiệm theo phương pháp thống nhất: phương pháp Sắc ký đồ Khí sử dụng Phổ kế Sắc ký trọng lượng Kết thể pick phổ sắc kí trọng lượng, với mẫu thử có 3-MCPD 3-MCPD xuất 11h41’, cịn mẫu nước chấm đem xét nghiệm 11h41’ khơng phát nên kết luận mẫu nước chấm đem kiểm nghiệm không chứa 3-MCPD 43 Như thấy sản phẩm nước chấm phối chế từ dịch đạm thuỷ phân từ khô đậu tương dử dụng số loại enzyme thương mại hoàn toàn đáp ứng tiêu chất lượng nước chấm theo TCVN, đặc biệt khơng có 3-MCPD nên hồn tồn an toàn cho người sử dụng 44 KẾT LUẬN - Xác định loại enzyme, nồng độ hỗn hợp enzyme sử dụng, thời gian thủy phân khô đậu tƣơng cho hiệu suất thủy phân cao +Đã xác định enzyme sử dụng Neutrase Flavourzyme, sử dụng hỗn hợp với nồng độ loại Neutrase 1.6%, Flavourzyme 1.2%, nhiệt độ thủy phân 500C, pH dung dịch gốc 7, thời gian thủy phân 16 tiếng Đạt hiệu suất thủy phân 68% +Xây dựng quy trình sản xuất dịch đạm thủy phân từ khô đậu tương: khô đậu tương xay nhỏ hòa với nước với tỉ lệ 1/7, cho Termamyl theo tỉ lệ 0,1% nguyên liệu, tăng nhiệt độ lên 950C 0,5-1 h Hạ nhiệt độ xuống 500C, Đạm Hóa cho enzyme Neutrase Flavourzyme vào theo tỉ lệ nghiên cứu 1,6:1,2(%) giữ nhiệt độ 16h; lọc bỏ bã thu dịch lọc thủy phân - Pha chế dịch đạm thủy phân thành nƣớc chấm thƣơng phẩm +Tiến hành phối trộn hợp chất bổ sung vào dịch thủy phân Gồm muối(Nacl) , mỳ chính, caramen, Hương, C2H5OH, Acid Lactic, Bột Năng, … pha chế theo tỉ lệ thích hợp Thu mẫu nước chấm từ dịch đạm thủy phân, có hương vị thơm ngon màu sắc hấp dẫn Sản phẩm gửi mẫu kiểm định an toàn vệ sinh thực phẩm đáp ứng yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm mà y tế đề - Kiến nghị Qua kết nghiên cứu đạt cho thấy việc sử dụng enzyme thương mại để thủy phân protein khô đậu tương cho dịch đạm thủy phân đạt hiệu suất cao Kính mong mở rộng nghiên cứu để hoàn thiện ứng dụng vào thực tế sản xuất quy mô công nghiêp 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Thanh Mai, Nguyễn Thị Hiền, Phạm Thu Thủy, Nguyễn Thanh Hằng, Lê Thị Lan Chi 2005 Các Phương Pháp Phân Tích Ngành Cơng Nghệ Lên Men NXB Khoa Học Và kĩ Thuật Hà Nội Phạm Thị Trân Châu, Phan Tuấn Nghĩa 2006 Công Nghệ Sinh Học tập 3-Enzyme Ứng Dụng NXB Giáo Dục Phạm Văn Sở, Bùi Thị Như Thuận 1998 Kiểm Nghiệm Lương Thực Thực Phẩm NXB Khoa Học Kĩ Thuật Hà Duyên Tư, Nguyễn Thị Hiền, Lê Thị Cúc, Lê Ngọc Tú 1986 Quản Lí Chất Lượng Thực Phẩm ĐH Bách Khoa Đà Nẵng Nguyễn Xuân Phương, Nguyễn Văn Thoa 2004 Cơ Sở Lí Thuyết Kĩ Thuật Sản Xuất Thực Phẩm NXB Giáo Dục 46