Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano bạc trong môi trường glycerin và sản phẩm ứng dụng

-1- PHẦN MỞ ĐẦU Hồ tiêu không loại hạt gia vị quen thuộc gia đình mà cịn loại công nghiệp mang lại giá trị kinh tế cao cho người nông dân Hằng năm đem lại nguồn thu ngoại tệ lớn cho đất nước Những năm gần đây, tiêu trở thành loại trồng chủ lực công nghiệp, không giúp người dân xóa đói giảm nghèo mà cịn mang lại sống giàu có cho nhiều hộ nơng dân Vì việc trồng, chế biến xuất hồ tiêu nước ta ưu tiên trọng đầu tư phát triển Mặt khác yêu cầu người tiêu dùng ngày cao chất lượng sản phẩm, việc sản xuất tiêu sọ cịn mang tính thủ cơng, có sử dụng hóa chất H2O2, CaO, HCl… ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng, nước thải sau sản xuất tiêu sọ có chất màu, mùi tính sát khuẩn mạnh nên tiêu diệt hệ vi sinh vật gây ô nhiễm môi trường, cân sinh thái Lâu nay, người trồng tiêu thường có thói quen, sau thu hoạch phơi khơ, sau đem vào máy chà để loại cuống bán cho thương lái, sản xuất cách ngâm nước, chà rửa sử dụng hóa chất để làm tiêu sọ Chưa thực quan tâm đến khâu phơi, sơ chế tiêu chuẩn, nên hạt tiêu đen thường bị nhiễm bụi, vi khuẩn, nấm mốc gây tác hại cho người tiêu dùng, giá lại thấp, khơng có giá trị xuất Trong tiêu trắng (tiêu sọ) vừa đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm, lại có giá trị xuất cao (gấp 2-2,5 lần tiêu đen) Và vấn đề vệ sinh an tồn thực phẩm nhiễm mơi trường nên việc hạn chế sử dụng hóa chất sử dụng sản phẩm sản xuất từ enzym vi sinh vật khuyến khích Rất nhiều chủng vi sinh vật sử dụng Aspergillus niger, Botrytis cinerea, Fusarium moniliforme, Rhizopus stolonifer, Trichoderma viride, Neurospora crassa, Altenaria tenuis, Aspergillus fumigatus, Aspergillus flavus, Celluvibrio gilvus, Fusarium culmorum, Trichoderma koningi… -2- Hiện giới có đề tài nghiên cứu Vaidyanatha Lyer Thankamani, Raghavan Nair Giridhar Khoa Công nghệ sinh học, Trường đại học Kariavattom Kerala lên men sản xuất tiêu trắng sử dụng chủng vi khuẩn Bacillus mycoides, Bacillus licheniformis, Bacillus brevis với kết định lượng piperine 4% Việt Nam góp phần nghiên cứu sử dụng chế phẩm sinh học lên men sản xuất tiêu trắng với đề tài khoa học PGS.TS Nguyễn Đức Lượng cộng Trường Đại Học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh nghiên cứu cung cấp loại enzym hữu (Aspergillus niger) quy trình chế biến tiêu trắng Kỹ sư Bùi Thanh Hòa kỹ sư Võ Thị Ngọc Thanh Khoa Công Nghệ Sinh Học Trường Đại học Quốc Tế - ĐHQG áp dụng thành công chế phẩm sinh học Biocoffee-3 (A phoenicis) tỉ lệ bóc vỏ 93% định lượng piperine 5% Piperine trích ly từ hạt tiêu lên men chế phẩm Biocoffee-3 tăng 21% Chế phẩm sinh học Biopep-6 (T piluliferum) kết hàm lượng chất hòa tan tăng 25% lượng piperine cao 5.7% Để góp phần nghiên cứu làm đa dạng thêm nhiều chế phẩm sinh học tăng hàm lượng piperine nghiên cứu đề tài “ SỬ DỤNG CHẾ PHẨM SINH HỌC LÊN MEN SẢN XUẤT TIÊU TRẮNG” từ enzym vi sinh vật Aspergillus niger, Aspergillus oryza Bacillus polyfermenticus, Bacillus amyloliquefaciens Mục đích đề tài: Sử dụng chế phẩm sinh học (có chứa vi sinh vật) tổng hợp enzym pectinase cellulase phân giải pectin, cellulose thành phần cấu tạo nên vỏ hạt tiêu, sản xuất tiêu trắng (tiêu sọ) với hàm lượng piperine tăng cao cung cấp cho thị trường với quy trình sản xuất thân thiện với mơi trường sản phẩm giữ màu sắc mùi vị đạt chất lượng, an toàn cho người sử dụng Để đạt mục đích đề tài chúng tơi đề nội dung nghiên cứu sau: 1) Khảo sát độ ẩm hạt tiêu cho trình lên men sản xuất tiêu trắng 2) Khảo sát tỷ lệ chế phẩm tốt cho trình lên men sản xuất tiêu trắng 3) Khảo sát thời gian lên men đạt tỉ lệ bóc vỏ hạt tiêu cao -3- 4) Kiểm tra định lượng piperine hạt tiêu 5) Kiểm tra độc tính aflatoxin, ochratoxin 6) Kiểm tra hàm lượng vi sinh sản phẩm Nếu đạt nội dung nghiên cứu ứng dụng đề tài vào quy mô sản xuất công nghiệp công ty sản xuất tiêu trắng Ý nghĩa khoa học đề tài sử dụng chế phẩm từ vi sinh vật có nguồn gốc tự nhiên, khơng sử dụng chất hóa học, thời gian sản xuất ngắn, chi phí thấp, an toàn cho người sử dụng, sản phẩm đạt chất lượng cao, quy trình sản xuất thân thiện với mơi trường -4- CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu hồ tiêu Hồ tiêu có nguồn gốc từ Ấn Độ sử dụng làm gia vị ăn từ 2000 năm trước công nguyên [26] Cây hồ tiêu (Piper nigrum L.) thuộc họ Piperaceae, Piperales, có số nhiễm sắc thể 2n = 52 [12] Hồ tiêu có danh pháp hóa học Piper nigrum lồi leo có hoa thuộc họ hồ tiêu trồng chủ yếu để lấy hạt, thường dùng làm gia vị dạng khô tươi [16] 1.1.1 Yêu cầu sinh thái phân bố địa lý hồ tiêu Hồ tiêu loại đặc trưng vùng nhiệt đới ẩm Các vùng trồng hồ tiêu giới chủ yếu nằm vùng Châu Á Thái Bình Dương Ấn Độ, Indonesia, Malaysia, Sri Lanca, Thái Lan Việt Nam Hồ tiêu trồng nước khác Brazil, Madagascar Cây hồ tiêu đòi hỏi lượng mưa cao, nhiệt độ cao đồng ẩm độ khơng khí cao, kiểu khí hậu đặc trưng vùng nhiệt đới nóng ẩm với thay đổi không đáng kể độ dài ngày ẩm độ khơng khí suốt năm [12] Căn vào đặc tính thực vật hồ tiêu hình dạng lá, phác hoa, chùm v.v mà người ta phân biệt giống hồ tiêu khác Trong trình canh tác lâu đời khu vực hình thành nên giống hồ tiêu địa phương tiêu Tiên Sơn vùng Pleiku, tiêu Vĩnh Linh Quảng Trị, tiêu Lộc Ninh Bình Phước (gồm tiêu sẻ Lộc Ninh tiêu trung Lộc Ninh), tiêu Phú Quốc v.v [12] 1.1.2 Đặc điểm hình thái hồ tiêu Thân: Hồ tiêu dạng dây leo rể phụ Thân tròn nhẵn, tầy lên mấu, mọc uốn éo [16] Loại thân thảo mềm dẻo phân thành nhiều đốt, đốt có đơn [12] Lá: Lá có cuống, mọc so le Hình bầu dục hình trứng, dài 11-15 cm, rộng 5-9 cm, gốc trịn, đầu nhọn, có chấm mờ, mặt lục sẫm bóng, mặt màu xám nhạt, gân lồi rõ, cuống dài 2-3 cm [16] -5- Hoa: Cụm hoa mọc đối diện với thành ngắn Lá bắc thuôn dài, lớn lên với trục bông, hoa khác gốc, tạp tính bao bọc bắc, nhị 2, bao phấn hình thận, bầu thượng hình trịn [16] Hoa hồ tiêu không tập trung mà thành nhiều lứa Hoa tự hồ tiêu hình gié, treo lủng lẳng, dài 12cm tùy giống tùy điều kiện chăm sóc Trên hoa tự có bình qn 20-60 hoa xếp thành hình xoắn ốc, hoa lưỡng tính hay đơn tính Các giống hồ tiêu cho suất cao thường có tỷ lệ hoa lưỡng tính nhiều [12] Quả: Quả hồ tiêu thuộc loại hạch, khơng có cuống, hình cầu [12] Khi chín màu đỏ, đem phơi khơ thành đen, đường kính 3-4 mm, hạt trịn Mặt ngồi màu nâu đen, có nhiều vết nhăn hình vân lưới lên Đỉnh đầu có vết vịi nhụy nhỏ lên, gốc có vết sẹo cuống Quả cứng Vỏ ngồi bóc Vỏ màu trắng tro màu vàng nhạt, mặt cắt ngang màu trắng vàng Quả có chất bột, có lỗ hổng nhỏ Mùi thơm, vị cay [16] Mùa hoa quả: Tháng 5-8 [16] Thành phần hóa học hạt tiêu: Tinh dầu 1,2-2%, Piperin 5-9%, Chanvixin 2,2-6%, Chất béo 8% ,Tinh bột 36% , Tro 4% [23], [25] Hình 1.1: Cây tiêu hoa [48] Hình 1.2: Gié hoa chùm tiêu[48] http://www.lrctnu.edu.vn:8080/gsdl/collect/khuyenno/index/assoc/HASH72d9.dir/do c.pdf [49] -6- Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng hạt tiêu [47] tbsp tiêu đen Năng lượng Năng lượng từ chất béo Tổng số 16 1.89 %DV Tổng chất béo 0.21g 0% Chất béo bão hòa 0.063g 0% Chất béo khơng bão hịa đơn 0.065g Chất béo khơng bão hịa đa 0.072g Đường 0.04g Cholestreol 0mg 0% Natri 3mg 0% Kali 81mg 2% Tổng Carbohydrate 4.15g 1% Chất xơ 1.7g 7% Protein 0.7g 1% Canxi 3mg 0% Sắt 10mg 56% Vitamin C 2% http://www.foodguts.com/?ingredient=black+pepper 1.1.3 Các loại sản phẩm hồ tiêu thị trường giới Sản phẩm hồ tiêu thông dụng thị trường giới tiêu đen tiêu trắng Ngày nhiều loại sản phẩm có giá trị phát triển thêm từ hồ tiêu Điều thuận lợi không cần dùng nguyên liệu hồ tiêu tốt để chế biến loại sản phẩm Ví dụ tiêu lép, loại tiêu có phẩm cấp dùng để sản xuất dầu tiêu Ấn Độ nước có vị trí quan trọng việc sản xuất xuất sản phẩm hồ tiêu có giá trị tăng thêm [12] -7- 1.1.3.1 Tiêu đen Toàn trái tiêu bao gồm vỏ trái hạt phơi khô đến độ ẩm 13% Tiêu đen thành phẩm có màu đen với lớp vỏ hạt nhăn bọc bên [12] 1.1.3.2 Dầu tiêu Là tinh dầu bay hơi, chiết xuất từ tiêu phương pháp chưng cất nước Đó hỗn hợp lỏng tự nhiên, suốt, có màu xanh vàng đến xanh [12] 1.1.3.3 Oleoresin tiêu Còn gọi dầu nhựa tiêu, chất chiết xuất đậm đặc chiết xuất dung môi cổ truyền chiết xuất nhiệt độ cao Oleoresine hỗn hợp tinh dầu, nhựa hợp chất piperine có chất alkaloid tạo vị cay Dầu nhựa tiêu có đầy đủ đặc trưng hương vị thơm cay tiêu [12] 1.1.3.4 Tiêu bột Hạt tiêu khô nghiền kích cỡ khác tùy theo yêu cầu người tiêu thụ Gần công nghệ xay tiêu bột nhiệt độ thấp giới thiệu để tránh mát chất thơm bay nghiền hạt tiêu Nghiền tiêu nhiệt độ thấp loại bỏ vi khuẩn nấm mốc [12] 1.1.3.5 Tiêu xanh ngâm nước muối Tiêu xanh ngâm nước muối chế biến từ tiêu chưa chín Sau hái, tách cẩn thận tiêu khỏi gié, tránh làm vỡ, dập Các tiêu (hạt tiêu xanh) ngâm dung dịch giấm muối để giữ màu xanh tự nhiên thể chất dòn, xốp hạt tiêu xanh Tiêu thành phẩm có hương vị thơm ngon người tiêu dùng chấp nhận [12] 1.1.3.6 Tiêu xanh khử nước Đây loại sản phẩm chế biến từ hạt tiêu xanh, cách xử lý hạt nhiệt độ cao để làm vô hiệu hoạt động enzym làm hạt tiêu hóa nâu đen Tiêu xanh qua xử lý nhiệt sau sấy khơ hay phơi khơ nhiệt độ kiểm soát, nhờ giữ lại màu xanh tự nhiên thu hái Sau ngâm vào nước, hạt tiêu phục hồi lại hình dạng màu sắc gần giống hạt tiêu xanh -8- thu hái Mùa thu hoạch tiêu xanh diễn thời gian ngắn năm, nhu cầu tiêu dùng tiêu xanh suốt năm Tiêu xanh khử nước tồn trữ năm, đáp ứng với nhu cầu tiêu dùng [12] 1.1.3.7 Tiêu xanh cải tiến Để khắc phục nhược điểm thể chất hương vị tiêu xanh khử nước, khắc phục nhược điểm chi phí bao bì đóng gói tiêu xanh ngâm muối, người ta có cải tiến chế biến tiêu xanh Để sản xuất loại tiêu xanh cải tiến này, hạt tiêu xanh rửa nước, bước đem ngâm nước muối 2-3 tháng, xả nước đóng gói túi PE để đưa thị trường [12] 1.1.3.8 Tiêu xanh đông khô Đây sản phẩm tiêu xanh hảo hạng chế biến cách làm khô hạt tiêu xanh đến độ ẩm khoảng 4% nhiệt độ âm 30- 400C điều kiện chân không Màu sắc, hương thơm thể chất tiêu xanh đông khô tốt nhiều so với tiêu xanh phơi khô ánh sáng mặt trời hay khử nước qua sấy Sản phẩm giữ nhiệt độ bình thường phịng Khi đuợc làm ẩm trở lại, sản phẩm giống sản phẩm tiêu xanh thu hái q trình chế biến địi hỏi máy móc phức tạp nên sản phẩm tiêu xanh đơng khơ có giá đắt [12] 1.1.3.9 Tiêu đỏ Khi tiêu chín hồn tồn, màu tiêu chuyển từ xanh sang đỏ Màu đỏ hấp dẫn so với màu đen hay màu trắng ngà tiêu trắng Để chế biến tiêu đỏ, thu hái tiêu nhiều tiêu chùm chín đỏ Các tách cẩn thận khỏi chùm Các lại ủ lại 2-3 ngày chuyển sang màu đỏ tiếp tục chế biến thành tiêu đỏ Các tiêu đỏ sau tách khỏi chùm trái phải chế biến ngày Màu đỏ tiêu giữ lại cách ngâm tiêu vào dung dịch nước muối hay muối giấm với chất bảo quản thực phẩm Sau tiêu khử nước quy trình khử nước tiêu xanh Ngồi cịn có sản phẩm khác chế biến từ tiêu trà tiêu, kẹo tiêu, dầu thơm tiêu, tiêu dùng cho hương liệu mỹ phẩm [12] -9- Hình 1.3: Tiêu khơ: Tiêu xanh, tiêu đen, tiêu đỏ, tiêu trắng [57] http://www.uni-graz.at/~katzer/engl/Pipe_nig.html 1.1.3.10 Tiêu trắng Tiêu trắng hay gọi tiêu sọ Quả tiêu chín già tách lớp vỏ bên ngồi phơi khơ Tiêu trắng thành phẩm hạt trịn nhẵn có màu trắng ngà a Cách chế biến tiêu trắng thủ cơng Là để tiêu chín già, chùm trái có 50% trái chín đỏ hái, đem ủ - ngày đêm sau tách hạt, bỏ vào bao đem ngâm dòng nước chảy, hay bể ngâm có thay nước hàng ngày Ngâm từ 7-10 ngày vỏ nát rời, cho vào rổ hay máy xát kỹ sau đãi hết vỏ phơi 1-2 nắng nong, nia đến hạt có độ ẩm 12 - 13% đem bảo quản tiêu thụ Chế biến thủ công thường với số lượng phải lựa chùm trái thời gian nhân công thu hoạch [12] b Chế biến bán công nghiệp quy mô nông hộ Tiêu trắng cịn chế biến cơng nghiệp từ tiêu đen loại có dung trọng 570g/lít Để đạt loại tiêu đen có dung trọng cao dùng làm nguyên liệu chế biến tiêu trắng phải thu hoạch lúc chùm trái có 2-3 chín đỏ Tiêu đen có chất lượng cao nói đem quạt kỹ để chọn hạt nặng, đem ngâm nước vòng 7-8 ngày Hai ba ngày thay nước lần, đến vỏ trái tiêu nát rời đem xay xát để loại bỏ vỏ hạt, đãi phơi khô bạt, sản phẩm có màu vàng - 10 - ngà [21] Theo yêu cầu thị trường người ta làm trắng cách ngâm H2O2 2% vịng 30 phút để oxy hóa chất hữu chất màu Sau làm trắng tiến hành phơi sân có lót bạt, đệm sấy hạt tiêu nhiệt độ 50600C nhiều liên tục để hạt đạt độ ẩm 12%.-13% Chế biến tiêu đen thành tiêu trắng giúp nông hộ tăng thu nhập, chưa ý đến vấn đề môi trường, vùng chế biến tiêu trắng thường xảy tình trạng nhiễm mơi trường mùi thối bốc lên từ bể ngâm tiêu, nước rửa hạt tiêu sau ngâm ủ trình chế biến có chất màu, tính sát khuẩn mạnh tiêu diệt hệ sinh thái gây nhiễm mơi trường [12] Hình 1.4:Bể ngâm tiêu đen [12] Hình 1.5:Máy xát vỏ hạt tiêu sau ủ [12] c Sản xuất tiêu trắng quy mô công nghiệp sử dụng chế phẩm sinh học Chế phẩm Biovina ĐH Bách Khoa TP.HCM nghiên cứu, sản xuất áp dụng sản xuất tiêu sọ Công ty Olam Việt Nam, Công ty Long Xương (Quận 5) Chế phẩm Biocoffee-3 (A phoenicis) Bipep-6 (T piluliferum).[29], [34] Tiêu đen lựa chọn loại bỏ tiêu không đủ tiêu chuẩn tạp chất, ngâm nước để đạt độ ẩm tối ưu sau tiến hành phối trộn chế phẩm, thời gian lên men khoảng ngày sau tiến hành chà xát rửa nước nhiều lần, sấy đạt độ ẩm 12-13% [12], [29], [34] - 58 - Khi bổ sung chế phẩm ít, nấm tăng trưởng phát triển tốt lượng enzym pectinase cellulase khơng đủ để bóc vỏ hạt tiêu hoàn toàn tốt Khi tỉ lệ chế phẩm bổ sung nhiều, nấm phát triển nhiều bề mặt hạt tiêu lấy chất dinh dưỡng cho sinh trưởng phát triển nấm, không đủ cung cấp cho nấm phát triển Mặt khác, độ ẩm thích hợp lên men bị giảm nhiều nấm sử dụng Như nấm không đủ độ ẩm tốt cho phát triển dẫn đến nấm bị ức chế sinh trưởng Khả tiết enzym pectinase cellulase thấp không đủ phân giải pectin cellulosec vỏ hạt tiêu Vì với thí nghiệm kết trên, độ ẩm 49% tỉ lệ chế phẩm 32% Biopep-22 cho khả lên men tốt với tỉ lệ bóc vỏ 87,64% Biopep-21 với độ ẩm 46% , tỉ lệ chế phẩm 36% tỉ lệ bóc vỏ cao 83,94% chọn cho thí nghiệm sau 3.3.2 Chế phẩm Biopep-31 Biopep-32 Tiến hành thí nghiệm Mục đích: Khảo sát tác động tỉ lệ chế phẩm Biopep-31 Biopep-32 đến tỉ lệ bóc vỏ hạt tiêu ™ Yếu tố cố định: Khối lượng tiêu: 50 g Thời gian lên men: 72 ™ Yếu tố khảo sát : Tỉ lệ chế phẩm: 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%,40%, 45% - 59 - Bảng 3.1: Khảo sát tỉ lệ chế phẩm Biopep-31, Biopep-32 đến tỉ lệ bóc vỏ hạt tiêu Biopep-31 Biopep-32 Tỉ lệ bóc vỏ 48.34±1,69 49.58±0,94 50.71±0,58 51.52±1,26 56.29±0,55 54.32±1,10 52.64±1,65 50.25±1,52 49.52±1,96 Tỉ lệ bóc vỏ 47.46±0,69 49.62±0,48 50.72±0,57 53.69±0,86 56.02±0,06 57.01±0,41 60.26±0,16 56.71±0,74 53.28±0,18 Tỉ lệ chế phẩm (%) 10 15 20 25 30 35 40 45 50.00 TỈ LỆ BĨC VỎ (%) TỈ LỆ BĨC VỎ TƯƠNG THÍCH TỈ LỆ CHẾ PHẨM (Biopep-31, Biopep-32) 63 60 57 54 51 48 45 10 20 30 40 50 60 TỈ LỆ CHẾ PHẨM (%) Biopep-31 Biopep-32 Đồ thị 3.4: Tỉ lệ bóc vỏ tương thích với tỉ lệ chế phẩm Biopep-31, Biopep-32 Dựa vào kết phân tích anova Sự tác động tỉ lệ chế phẩm lên tỉ vỏ bóc vỏ hạt tiêu có tác động tác động khác biệt có ý nghĩa thống kê mức độ tin cậy 95% (xem phụ lục E, F) - 60 - Vì chế phẩm lỏng nên không cần khảo sát yếu tố độ ẩm Xác định tỉ lệ chế phẩm lên men thấy tỷ lệ bóc vỏ cao so với mẫu đối chứng khơng nhiều tiêu bóc vỏ tốt hơn, màu sắc trắng sáng Kết quả: Biopep-31 tỉ lệ chế phẩm 30% tỉ lệ bóc vỏ 56,29% Biopep-32 tỉ lệ chế phẩm 40% tỉ lệ bóc vỏ 60,26% 3.4 Thời gian lên men hạt tiêu đạt tỉ lệ bóc vỏ cao 3.4.1 Chế phẩm Biopep-21, Biopep-22 Cố định độ ẩm tỉ lệ chế phẩm chọn (xem 3.2 3.3), thay đổi thời gian lên men Tìm thời gian lên men tốt cho phát triển nấm mốc tỉ lệ bóc vỏ hạt tiêu cao Cần khảo sát thời gian lên men thời gian lên men ngắn hoạt tính enzym pectinase cellulase chưa tiếp xúc tối đa với chất tương thích, cịn để thời gian lên men q dài sau phân giải hết pectin cellulose cấu thành nên vách tế bào hạt tiêu chúng tiếp tục sử dụng chất hòa tan làm chất dinh dưỡng để phát triển làm giảm chất lượng hạt tiêu Mặt khác vi sinh vật có thời gian phát triển mạnh hoạt tính enzym pectinase cellulase cao nấm phát triển thời gian dài hạt tiêu sinh độc tố gây hại cho sức khỏe người sử dụng TỈ LỆ BÓC VỎ (%) TỈ LỆ BÓC VỎ TƯƠNG THÍCH THỜI GIAN LÊN MEN 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 THỜI GIAN LÊN MEN (h) Biopep-22 Đối chứng ( Biopep-21) Biopep-21 Đối chứng (Biopep-22) Đồ thị 3.5: Tỉ lệ bóc vỏ tương thích thời gian lên men - 61 - Tỉ lệ bóc vỏ tăng dần tăng thời gian lên men từ 24 lúc vỏ hạt tiêu bắt đầu bóc dễ dàng độ nhớt cao cịn pectin, chưa bóc vỏ hồn tồn, tiếp tục tăng thời gian đến 72 (3 ngày), chế phẩm Biopep-22, Biopep-21 tỉ lệ bóc vỏ tương ứng 99,72% 99,56% lúc tiêu dễ loại bỏ vỏ hạt tiêu trắng Các phần trăm lại hạt tiêu non chưa đủ sọ, tiêu xấu, nhăn, tiêu bóc vỏ màu sắc chất lượng tiêu không tốt,không sử dụng Kết sau khảo sát sử dụng chế phẩm Biopep-21, Biopep-22 lên men sản xuất tiêu trắng sau ngày hạt tiêu bóc vỏ hồn tồn, màu sắc trắng ngà So với thời gian khác hạt tiêu bóc vỏ hồn tồn để đảm bảo chất lượng hạt tiêu cách kiểm tra chất rắn hòa tan sau ngày cao tiết kiệm thời gian sản xuất cho tính kinh tế chọn thời gian lên men cho chế phẩm Biopep21, Biopep-22 ngày 3.4.2 Chế phẩm Biopep-31 Biopep-32 Mục đích: Tìm thời gian mà hoạt tính pectinase cellulase tác động lên chất mạnh tỉ lệ bóc vỏ cao Yếu tố cố định: Tỉ lệ chế phẩm Biopep-31 30% Tỉ lệ chế phẩm Biopep-32 40% Yếu tố khảo sát: Thời gian lên men ngày, ngày, ngày, ngày, ngày Bảng 3.2: Tỉ lệ bóc vỏ tương thích thời gian lên men Biopep-31, Biopep-32 Thời gian (ngày) Biopep-31 56.55±0.61 58.32±0,76 64.44±0,29 64.58±0,91 64.48±0,34 Biopep-32 Tỷ lệ bóc vỏ (%) 60.40±0.15 61.59±2,47 63.83±1,64 68.84±0,94 68.92±0,13 Đối chứng 43.12±0.26 49.20±0.69 55.19±1.20 59.39±1.40 59.91±1.22 - 62 - TỈ LỆ BÓC VỎ (%) TỈ LỆ BÓ C VỎ TƯƠ NG THÍC H THỜ I GIAN LÊN MEN (Biope p-31, Biope p-32) 75 70 65 60 55 50 45 40 35 THỜ I GIAN (NGÀY) Biopep-31 Biopep-32 Đối chứng Đồ thị 3.6: Tỉ lệ bóc vỏ tương thích thời gian lên men Biopep-31, Biopep-32 Mỗi vi sinh vật có thời kì phát triển mạnh họat tính enzym pectinase cellulase tác động mạnh mẽ lên chất, cần khảo sát thời gian tỉ lệ bóc vỏ cao Biopep-31 tỉ lệ bóc vỏ cao ngày 64,58%, Biopep32 ngày tỉ lệ bóc vỏ 68,84% So với mẫu đối chứng khơng sử dụng chế phẩm, mẫu có sử dụng chế phẩm tỉ lệ bóc vỏ cao hơn, màu sắc hạt tiêu trắng vỏ bóc hồn tồn cách dễ dàng Khi sử dụng chế phẩm Biopep-31, Biopep-32 lên men sản xuất tiêu trắng tỉ lệ bóc vỏ cịn thấp thời gian sản xuất dài áp dụng thực tế khơng có tính kinh tế ngừng khảo sát 3.5 Kiểm tra giá trị pH chất rắn hòa tan hạt tiêu lên men Giá trị pH hạt tiêu lên men thay đổi khoảng 6,0-6,55 (bảng 3.3) Tiêu lên men chế phẩm Biopep-21, Biopep-22 giá trị pH tăng nhẹ sau giảm dần Sau ngày tiêu trắng Biopep-21 có pH= 6,51, Biopep-22 có giá trị pH= 6,39 Tuy nhiên giá trị pH từ đến gần trung tính khơng ảnh hưởng đến sức khỏe người hương vị ăn - 63 - Bảng 3.3 : Kiểm tra giá trị pH chất rắn hòa tan hạt tiêu lên men Tên chế phẩm Biopep-21 pH 6,21 Biopep-22 6,21 24 6,30 6,46 Thời gian lên men (h) 48 60 72 84 96 6,35 6,45 6,51 6,55 6,48 6,40 6,39 6,39 6,36 6,25 36 6,32 6,43 108 6,34 6,19 120 6,00 6,16 pH GIÁ TRỊ pH TƯƠNG THÍCH THỜI GIAN LÊN MEN 6.6 6.5 6.4 6.3 6.2 6.1 5.9 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 THỜI GIAN (giờ) Biopep-21 Biopep-22 Đồ thị 3.7: pH tương thích thời gian lên men Các thực phẩm lên men thường bị chua giá trị pH thấp ảnh hưởng đến sức khỏe người Vì sau kiểm tra pH tiêu trắng sau lên men, sản phẩm khơng mang tính axit khơng ảnh hưởng đến sức khỏe người, sử dụng ăn mà khơng làm giảm chất lượng hương vị ăn Bảng 3.4: Kết kiểm tra hàm lượng chất rắn hòa tan hạt tiêu lên men Tên chế phẩm Biopep-21 Biopep-22 Thời gian (giờ) Bx Chất rắn hòa tan theo thời gian lên men 24 36 48 60 72 84 96 108 120 0,18 0,18 0,18 0,18 0,19 0,18 0,17 0,17 0,17 0,19 0,2 0,19 0,2 0,21 0,2 0,19 0,18 0,18 - 64 - Sau lớp pectin cellulose bị phân giải hàm lượng chất rắn hịa tan dễ ngồi làm tăng hàm lượng chất rắn hòa tan nâng cao hương vị sử dụng Vì cần tối ưu điều kiện lên men lượng chế phẩm sinh học nhiều hay thời gian lên men dài, vi sinh vật sau phân giải chất pectin cellulose sử dụng hết tiếp tục với nguồn dinh dưỡng chất rắn hịa tan Kết sau ngày hàm lượng chất rắn hòa tan đạt cao 3.6 Khảo sát thay đổi thay đổi nhiệt độ theo thời gian lên men Nhiệt độ thích hợp cho phát triển nấm mốc dao động xung quanh 300C Sau ngày lên men nhiệt độ khối ủ bắt đầu tăng dần sau 84 nhiệt độ lên men giảm dần xuống Bảng 3.5: Nhiệt độ thay đổi theo thời gian lên men Tên chế phẩm Biopep-21 Thời gian lên men (h) T0C Biopep-22 24 36 48 60 72 28 30 31 31,5 31 30 28 30,5 32,5 32 84 96 29,5 29,5 31,5 31.5 31 108 120 29 29 30,5 29,5 NHIỆT ĐỘ (C) NHIỆT ĐỘ TƯƠNG THÍCH THỜI GIAN LÊN MEN 33 32 31 30 29 28 27 12 24 36 48 Biopep-21 60 72 84 Biopep-22 96 108 120 132 THỜI GIAN (giờ) Đồ thị 3.8: Nhiệt độ tương thích thời gian lên men 29 - 65 - Nhiệt độ trình lên men tăng cao tăng trưởng mạnh mẽ nấm, trình lên men chúng sinh lượng làm tăng nhiệt độ khối ủ Khi đến giai đoạn nấm ngừng phát triển nhiệt độ khối ủ giảm Nhiệt độ thích hợp cho nấm phát triển từ 22-350C Nếu nhiệt độ cao thấp ảnh hưởng không tốt đến phát triển nấm mốc Nhiệt độ lên men kiểm tra thích hợp cho phát triển nấm mốc Sau 48 nhiệt độ lên men Biopep-21 cao 31,50C, Biopep-22 sau 36 32,50C Sau ngày nhiệt độ thích hợp cho phát triển lên men nấm mốc 3.7 Kết khảo sát số lượng tế bào vi sinh vật ban đầu xác định hoạt tính enzym chế phẩm Bảng 3.6: Kết khảo sát số lượng tế bào vi sinh vật ban đầu xác định hoạt tính enzym chế phẩm Chế phẩm Biopep-21(sản xuất từ Aspergillus niger) Biopep-22 ( Aspergyllus oryzae ) Biopep-31 (Bacillus polyfermenticus) Biopep-32 (Bacillus amyloliquefaciens) Hoạt tính Hoạt tính Số tế bào vi cellulase pectinase sinh vật (IU/g) (IU/g) (CFU/ml) 59,8 125,68 1,43.1011 51,2 198,75 1,625.1011 59,8 118,143 725.106 53,2 121,72 715.106 3.8 Kết kiểm tra piperine Tiêu đen nguyên liệu sau lên men kiểm tra định lượng piperine Công Ty Cổ Phần Dịch Vụ Khoa Học Công Nghệ Sắc Ký Hải Đăng (79 Trương Định, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam) - 66 - Bảng 3.7 Định lượng piperine tiêu trắng Mẫu Phương pháp thử Định lượng piperine (%) Tiêu đen nguyên liệu Tiêu lên men Biopep-21 3.7 ISO 5564 5.6 Tiêu lên men Biopep-22 5,7 Piperine thành phần hóa học quan trọng tạo vị cay cho hạt tiêu Piperine có tác dụng hữu cho sức khỏe bao gồm giảm cân, tăng cường hấp thu chất dinh dưỡng, chống nhiễm trùng chống ung thư Piperine chiết xuất từ hạt tiêu đen nguyên liệu theo kết phân tích 3,7%, chất rắn hịa tan (bao gồm piperine) khơng thể chiết xuất hoàn toàn từ tế bào hạt tiêu cấu tạo nên thành tế bào vững làm ngăn cản việc chiết xuất chất, cellulose pectin hai thành phần Sử dụng chế phẩm sinh học (chứa vi sinh vật) tổng hợp enzym cellulase pectinase phân giải chất cellulose pectin thành tế bào hạt tiêu để giải phóng chất rắn hịa tan hoàn toàn Kết cho điều hàm lượng piperine tăng 51,35% sử dụng Biopep-21, Biopep-22 tăng 54,05% Piperine dễ khuếch tán sử dụng điều chứng minh sử dụng tiêu sọ cay so với tiêu đen 3.9 Kiểm tra độc tố sản phẩm tiêu sau lên men (aflatoxin, ochratoxin A) Tiêu đen nguyên liệu sau lên men kiểm tra độc tố aflatoxin Viện Pasteur Thành Phố Hồ chí minh (167 Pasteur, Quận 3, Thành Phố Hồ Chí Minh) Bảng 3.8 Kết kiểm tra aflatoxin tiêu trắng Mẫu Tiêu lên men Biopep-21 Tiêu lên men Biopep-22 Phương pháp Đơn vị Aflatoxin HPLC ppb Không phát - 67 - Tiêu đen nguyên liệu sau lên men kiểm tra độc tố Ochratoxin A Công Ty Cổ Phần Dịch Vụ Khoa Học Công Nghệ Sắc Ký Hải Đăng (79 Trương Định, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam) Bảng 3.9 Kết kiểm tra ochratoxin A tiêu trắng Mẫu Tiêu lên men Biopep-21 Tiêu lên men Biopep-22 Phương pháp Đơn vị TK.AOAC 2004.10 % Ochratoxin A Không phát (LOD=1) Hai chế phẩm Biopep-21, Biopep-22 không sinh độc tố aflatoxin ochratoxin A suốt thời gian lên men Vì áp dụng vào sản xuất sử dụng tiêu trắng vào chế biến thực phẩm 3.10 Kiểm tra yếu tố vi sinh vật có hại sản phẩm tiêu sau lên men Đảm bảo chất lượng an toàn vệ sinh thực phẩm tiêu vi sinh vật kiểm tra đảm bảo trình thực sản phẩm an toàn cho người sử dụng Bảng 3.10 Kết kiểm tra vi sinh tiêu trắng Tiêu trắng lên men Thử nghiệm PP thử nghiệm Biopep-21 Clostridium perfringer ISO 7937:2004 Biopep-22 Staphylococci coaglulase ISO 6888-1:1999 Giới hạn Kết 10 Cfu/g