nghiên cứu chế biến đồ uống dinh dưỡng và chức năng từ rau quả hạt truyền thống giàu khoáng bằng phương pháp lên men lactic

Bảng 5 : Các loại muối khóang Bảng 6 : Kết quả xác định hoạt tính glucosamylase theo thời gian Bảng 7 : Kết quả xác định hoạt tính glucosamylase theo pH Bảng 8 : Kết quả xác định hoạt tí

ĐẠI HỌC MỞ BÁN CÔNG PT.HCM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

-

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN ĐỒ UỐNG DINH DƯỠNG VÀ CHỨC NĂNG TỪ RAU, QUẢ, HẠT TRUYỀN THỐNG GIÀU KHOÁNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN LACTIC

CHUYÊN NGHÀNH : VI SINH THỰC PHẨM

Người hướng dẫn : Ts Lê Chiến Phương

TP.HCM 2006

Lời cảm ơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Chiến Phương đã tận tình chỉ bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành khoá luận này

Em xin chân thành cảm ơn cô Đỗ Thị Tuyến, thầy Vũ Văn Độ, chị Nguyễn Thị Như Quỳnh, chị Võ Thanh Trang đã giúp đỡ em trong thời gian thực hiện khoá luận

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô, anh chị và các bạn ở viện sinh học nhiệt đới đã động viện giúp đỡ em trong thời gian thực hiện khoá luận tại viện

Em trân trọng biết ơn các thầy cô khoa Công nghệ sinh học trường Đại Học Mở Bán Công Tp.HCM vì những kiến thức thầy cô đã truyền đạt cho em

Tôi xin chân thành cảm ơn bạn Nhã, bạn Loan, bạn Phượng cùng các bạn khoa Công nghệ sinh học trường Đại Học Mở Bán Công đã gắn bó giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua

Con xin chân thành cảm ơn gia đình, chỗ dựa vững chắc của cuộc đời con

Lời mở đầu

Trong những năm gần đây, khi mức sống được nâng cao, người dân đã bắt đầu chú ý đến bữa ăn của mình hơn Họ quan tâm tìm kiếm những thức ăn bổ dưỡng và tốt cho sức khoẻ

Gạo lức được coi là một trong những ngũ cốc tốt nhất cho sức khoẻ Nó chứa các loại khoáng, vitamin, xơ cần thiết cho cơ thể và đặc biệt nó chứa hợp chất polyphenol giúp cơ thể chống lại sự lão hoá

Muối khoáng là chất mà cơ thể không có khả năng tự tổng hợp, do đó được bổ sung từ thực phẩm hằng ngày Khoáng là chất tối cần thiết cho cuộc sống, cho hoạt động đa dạng của cơ thể trên cả hai khía cạnh tâm và sinh lý

Xơ không những giúp chúng ta chống lại một số bện như táo bón, giảm cholesterol… mà nó còn giúp chúng ta giữ được một cơ thể cân đối Lên men lactic là một trong những phương pháp bảo quản sản phẩm Ngoài

ra nó còn làm tăng hương vị của sản phẩm

Hoa quả cũng là nguồn thực phẩm tốt cho sức khoẻ Hoa quả chứa nhiều khoáng và xơ rất tốt cho sức khoẻ Chúng lại chứa nhiều chất chống oxy hoá, góp phần giữ cho tế bào trẻ trung lâu hơn Nước ta bốn mùa đều sẵn rau quả, cần tận hưởng sự ưu đãi đó của thiên nhiên

Lời cảm ơn Lời mở đầu Mục lục

Trang

PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1

1.1 Vi khuẩn lactic 2

1.1.1 Phân loại 2

1.1.2 Các con đường lên men lactic 3

1.1.2.1 Lên men lactic đồng hình 3

1.1.2.2 Lên men lactic dị hình 3

1.1.2.3 Lên men lactic hiếu khí 4

1.1.2.4 Lên men lactic kỵ khí 4

1.1.3 Vài đại diện vi khuẩn lactic 5

1.1.3.1 Giống streptococcus 5

1.1.3.2 Giống lactobacillus 6

1.1.4 Ứng dụng 7

1.1.4.1 Ứng dụng để sản xuất dưa chua 7

1.1.4.2 Ứng dụng làm chua quả 7

1.1.4.3 Ứng dụng trong sản xuất nước tương 7

1.1.4.4 Ứng dụng trong sản xuất đậu phụ 8

1.1.4.5 Ứng dụng để sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa 8

1.1.4.6 Ứng dụng để ủ thức ăn cho gia súc 8

1.2 Các hệ enzyme: 8

1.2.1 Nấm mốc A.oryza 8

1.2.2 Enzyme cellulase 9

1.2.2.2 Cơ chế xúc tác 10

1.2.2.3 Đặc điểm hệ enzyme callulase của các giống Aspergillus 11

1.2.3 Enzyme glucosamylase: 12

1.2.3.1 Đặc điểm chung 12

1.2.3.2 Tính đặc hiệu 12

1.2.3.3 Cơ chế tác dụng 12

1.2.3.4 Một số đặc tính lý hóa của enzy,e glucosamylase 12

1.2.4 Một số enzyme thương phẩm 14

1.2.4.1 Termamyl 14

1.2.4.2 AMG 15

1.2.4.3 Cellusoft L 16

1.3 Cellulose 16

1.3.1 Thành phần cellulose trong tự nhiên 16

1.3.2 Cấu trúc cellulose 17

1.3.3 Tính chất lý hóa của cellulose 18

1.3.4 Xơ thực phẩm 18

1.3.4.1 Phân loại 18

1.3.4.2 Vai trò của xơ thực phẩm 19

1.4 Tinh bột 21

1.4.1 Tinh bột 21

1.4.1.1 Cấu trúc tinh bột 21

1.4.1.2 Tinh bột biến tính 21

1.4.2 Công nghệ thủy phân tinh bột 22

1.4.2.1 Lịch sử phát triển của quá trình nghiên cứu thủy phân tinh bột 22

1.4.2.2 Thủy phân bằng acid 23

1.4.2.3 Thủy phân bằng enzyme 24

1.5.2 Một số loại muối lactate 35

1.6 Hợp chất polyphenol 36

1.6.1 Đặc điểm 36

1.6.2 Hợp chất flavonoi 36

1.7 Sơ lược về nguyên liệu 38

1.1.7 Gạo lức 38

1.7.1.1 Gạo lức 38

1.7.1.2 Bài thuốc về gạo lức muối mè 39

1.7.2 Nha đam 40

1.7.3 Nhãn 43

PHẦN 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 45

2.1 Nguyên liệu 46

2.2 Chế biến sản phẩm 48

2.3 Phương pháp xác định hoạt tính enzyme 49

2.3.1 Phương pháp xác định hoạt tính glucosamylase theo phương pháp Miller 49

2.3.2 Phương pháp xác dịnh hoạt tính enzyme carbomethyl cellulase 50

2.4 Phương pháp xác định sinh hóa 53

2.4.1 Phương pháp xác định đường tổng 53

2.4.2 Phương pháp xác định đường khử 54

2.4.3 Phương pháp xác định đạm tổng 55

2.4.4 Phương pháp xác định đạm formol 56

2.4.5 Phương pháp xác định đạm amoniac 57

2.4.6 Phương pháp xác định độ chua 58

2.4.7 Phương pháp xác xơ 59

2.4.8 Phương pháp xác định tinh bột 59

PHẦN 3 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 62

3.1 Kết quả xác định họat tính enzyme 63

3.1.1 Glucosamylase 63

3.1.1.1 Kết quả xác định hoạt tính glucosamylase theo thời gian 63

3.1.1.2 Kết quả xác dịnh hoạt tính glucosamylase theo pH 64

3.1.2 Cellulase 65

3.1.2.1 Kết quả xác định hoạt tính cellulsae theo thời gian 65

3.1.2.2 Kết quả xác định hoạt tính cellulase theo pH 66

3.1.3 Kết quả so sánh hoạt tính enzym glucosamylase của A.oryzae 67

3.2 Kết quả xác định sinh hóa của dịch gạo lức và dịch tương sữa 68

3.2.1 Kết quả xác dịnh hàm lượng đường tổng 68

3.2.2 Kết quả xác định hàm lượng đường khử 68

3.2.3 Kết quả xác định đạm tổng 69

3.2.4 Kết quả xác định đạm formol 70

3.2.5 Kết quả xác định đam amoniac 70

3.3 Kết quả xác định sinh hóa của sản phẩm 71

3.3.1 Kết quả xác dịnh hàm lượng đường tổng 71

3.3.2 Kết quả xác định hàm lượng đường khử 72

3.3.3 Kết quả xác định đạm tổng 72

3.3.4 Kết quả xác định đạm formol 73

3.3.5 Kết quả xác định đam amoniac 73

3.3.6 Kết quả xác định độ chua 74

3.3.7 Kết quả xác định hàm lượng xơ 75

3.4 Kết quả định tính flavonoid 77

PHẦN 4 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 78

Phụ lục 80

DANH MỤC CÁC BẢNG:

Bảng 1 : Thông số sử dụng enzyme termamu\yl

Bảng 2 : Tính chất của AMG

Bảng 3 : Thông số sử dụng của AMG

Bảng 4 : Thông số sử dụng của enzyme cellusoft L

Bảng 5 : Các loại muối khóang

Bảng 6 : Kết quả xác định hoạt tính glucosamylase theo thời gian

Bảng 7 : Kết quả xác định hoạt tính glucosamylase theo pH

Bảng 8 : Kết quả xác định hoạt tính cellulase theo thời gian

Bảng 9 : Kết quả xác định hoạt tính cellulase theo pH

Bảng 10 : Hàm lượng đường tổng và đường khử của dịch gạo lức sau khi được thủy

phân tinh bột bởi glucosamylase của A.oryzae và enzyme thương phẩm

Bảng 11 : Kết quả xác định hàm lượng đường tổng của dịch gạo lức và dịch sữa Bảng 12 : Kết quả xác định hàm lượng đường khử của dịch gạo lức và dịch sữa Bảng 13 : Kết quả xác định hàm lượng đạm tổng của dịch gạo lức và dịch sữa Bảng 14 : Kết quả xác định hàm lượng đạm formol của dịch gạo lức và dịch sữa Bảng 15 : Kết quả xác định hàm lượng đạm amoniac của dịch gạo lức và dịch sữa Bảng 16 : Kết quả xác dịnh hàm lượng đường tổng của sản phẩm

Bảng 17 : Kết quả xác dịnh hàm lượng đường khử của sản phẩm

Bảng 18 : Kết quả xác dịnh hàm lượng đạm tổng của sản phẩm

Bảng 19 : Kết quả xác dịnh hàm lượng đạm formol của sản phẩm

Bảng 20 : Kết quả xác dịnh hàm lượng đam amoniac của sản phẩm

Bảng 21 : Kết quả xác định độ chua của mẫu

Bảng 22 : Kết quả xác định xơ của mẫu

Đồ thị 1 : Đồ thị biểu hiện hoạt tính của glucosamylase theo thời gian

Đồ thị 2 : Đồ thị biểu hiện hoạt tính của glucosamylase theo pH

Đồ thị 3 : Đồ thị biểu hiện hoạt tính của cellulase theo thời gian

Đồ thị 4 : Đồ thị biểu hiện hoạt tính của cellulase theo pH

Đồ thị 5 : Đồ thị biểu hiện hàm lượng đường tổng và đường khử của dịch gạo lức

sau khi được thủy phân tinh bột bởi glucosamylase của A.oryzae và

enzyme thương phẩm

Đồ thị 6 : Đồ thị biểu hiện hàm lượng đường tổng của dịch gạo lức và dịch tương sữa Đồ thị 7 : Đồ thị biểu hiện hàm lượng đường khử của dịch gạo lức và dịch tương sữa Đồ thị 8 : Đồ thị biểu hiện hàm lượng đạm tổng của dịch gạo lức và dịch tương sữa Đồ thị 9 : Đồ thị biểu hiện hàm lượng đạm formol của dịch gạo lức và dịch tương

sữa

Đồ thị 10 : Đồ thị biểu hiện hàm lượng đạm amoniac của dịch gạo lức và dịch tương sữa

Đồ thị 11 : Đồ thị biểu hiện hàm lượng đường tổng của sản phẩm

Đồ thị 12 : Đồ thị biểu hiện hàm lượng đường khử của sản phẩm

Đồ thị 13 : Đồ thị biểu hiện hàm lượng đạm tổng của sản phẩm

Đồ thị 14 : Đồ thị biểu hiện hàm lượng đạm formol của sản phẩm

Đồ thị 15 : Đồ thị biểu hiện hàm lượng đạm amoniac của sản phẩm

Đồ thị 16 : Đồ thị biểu độ chua của sản phẩm

Đồ thị 17 : Đồ thị biểu hiện hàm lượng xơ của sản phẩm

PHẦN 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Vi khuẩn lactic : [14 ]

1.1.1 Phân loại:

Theo khoá phân loại Bergey thì vi khuẩn lactic được xếp chung vào họ

Lactobacteriaceae Chúng được chia ra thành các giống: Streptococcus, Pediococcus, Lactobacillus, Leuconostoc

Hình thái: Vi khuẩn thường có hai dạng:

+ Hình cầu: Diplococcus (2 hình cầu), tetracoccus (4 hình cầu),

streptococcus (hình cầu chuổi)

+ Hình que: Hình que đơn và hình que chuổi

Sinh lý:

+ Tất cả gram dương, không tạo bào tử, hầu hết không di động, không tạo màng nhày, kị khí bắt buộc, thu nhận năng lượng nhờ thải ra acid lactic và phân giải hydratcacbon Khác với vi khuẩn đường ruột, vi khuẩn lactic là loại lên men bắt buộc, không chứa cytochrome và catalase

+ Chúng có nhu cầu về mặt dinh dưỡng khá phức tạp Ngoài glucose,

NH4 , chúng đòi hỏi hàng loạt vitamin: lactoflavin, thiamin, acid pantothenic, acid nitotinic, acid folic, biotin,… và các acid amin Vì thế thường nuôi cấy chúng trên môi trường có bổ sung thêm cao nấm men, cao thịt, nước chiết cà chua

Căn cứ vào kiểu lên men, người ta chia vi khuẩn lactic thành 2 nhóm: + Vi khuẩn lactic đồng hình: sản phẩm chính của quá trình lên men lactic đồng hình là acid lactic

+ Vi khuẩn lên men lactic dị hình: sản phẩm cuối cùng đa dạng như acid lactic, ethanol, acid acetic, CO2…

Tuỳ thuộc vào nhiệt độ lên men và tăng trưởng tối ưu, vi khuẩn lactic được chia thành: vi khuẩn ưa nhiệt và vi khuẩn ưa nhiệt vừa

pH cũng có ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn lactic Tối ưu cho sự phát triển của vi khuẩn lactic là từ 5,5 đến 6,5 sự lên men bị ức chế mạnh ở

pH của môi trường giảm, đến một lúc nào đó, chính acid nó tiết ra sẽ gây ức chế cho sự sinh trưởng của chính nó

Acid béo cũng ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của vi khuẩn lactic Phosphate là mối quan trọng nhất cần cho vi khuẩn lactic Ion amonium không thể dùng như một nguồn đạm duy nhất nhưng có vài ảnh hưởng trên biến dưỡng của vài amino acid Sự hiện diện của những chất khoáng không quá thiết yếu và hàm lượng tự nhiên trong những môi trường phức tạp hầu hết là đủ

1.1.2 Các con đường lên men lactic:

Lên men lactic là quá trình chuyển hoá kị khí đường với sự tích luỹ acid lactic trong môi trường Tuỳ theo tính chất các sản phẩm sinh ra mà ngườøi ta chia

ra làm 2 loại:

1.1.2.1 Lên men lactic đồng hình:

Quá trình lên men tạo sản phẩm chính là acid lactic Lượng acid lactic chiếm 90-98% tổng sản phẩm lên men Có thể có một số ít sản phẩm phụ khác như: ethanol, acid acetic, CO2, acetoin

Các vi khuẩn lactic đồng hình phân giải glucose theo con đường EMP Vi

khuẩn thực hiện kiểu lên men này chủ yếu là 2 giống lactobacterium và streptococcus

Lên men lactic đồng hình có ý nghĩa quan trong trong công nghiệp sản xuất acid lactic và công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là trong công nghiệp sản xuất sữa như sản xuất sữa chua, phô mai Chúng đóng vai trò quan trọng cùng

với vi khuẩn propionic trong việc tạo hương cho các phô mai rắn

1.1.2.2 Lên men lactic dị hình:

Sản phẩm lên men ngoài acid lactic còn có hàng loạt các sản phẩm khác với tỉ lệ khá cao như sau: acid lactic 40%, acid acetic 10%, các chất khí 20%

Cơ chế chuyển hoá trong lên men dị hình chưa được giải thích đầy đủ Theo giả thuyết hiện nay thì các vi khuẩn lactic dị hình thiếu enzym chủ yếu của con đường EMP, đó là aldolase và triosephosphate isomerase

Giống vi khuẩn chủ yếu lên men lactic dị hình là Leuconostoc và giống phụ là Bacterium

Lên men lactic dị hình ít có ý nghĩa trong công nghiệp Quá trình lên men tạo nhiều sản phẩm cuối nên việc tách và cô lập các sản phẩm khác nhau rất tốn kém Tuy nhiên, quá trình lên men này cũng có vai trò rất quan trọng trong việc

cân bằng một số loại thực phẩm Vi khuẩn lactic lên men dị hình có thể làm cho

sản phẩm có mùi vị thơm ngon và đặc trưng hơn

Ngoài ra người ta còn phân loại lên men lactic theo kiểu lên men hiếu khí hay kị khí

1.1.2.3 Lên men hiếu khí:

Theo chu trình Krebs

Hình 1: Chu trình krebs

1.1.2.4 Lên men kị khí:

Theo con đường pentose-phosphate

Hình 2: Chu trình pentose phosphate

1.1.3 Vài đại diện vi khuẩn lactic:

1.1.3.1 Giống Streptococcus:

Hình cầu hay hình oval, kích thước từ 0,5-2,0 µm (biến đổi theo loài) Hiện diện ở dạng cầu đôi hoặc chuỗi, khi phát triển trong môi trường lỏng, G+, không di động hoặc hiếm khi di động, không tạo bào tử, không có benzidine, không có catalase, kị khí tuỳ ý

Yêu cầu dinh dưỡng phức tạp, bao gồm: Amono acid, purines, pyrimidines, peptides, vitamin và đôi khi các acid béo

Nhiệt độ tối thích là khoảng 370C, giới hạn tối đa hay tối thiểu thay đổi tuỳ theo từng loài 25-240C, tỷ lệ G + C biến đổi từ 33-42%

Đại diện:

+Streptococcus lactis: ưa nhiệt độ vừa, tế bào hình cầu, khi còn non tạo

chuỗi ngắn, khi về già lại thường xếp đôi Chúng lên men được glucose, galactose, maltose và dextrin, không lên men được saccharose Phát triển tốt trong môi trường sữa hoặc casein thuỷ phân, hiện diện hầu hết trong các sản

Chúng có khả năng phát triển tốt ở nhiệt độ từ 30-350C, làm đông sữa từ 12h

10-+ Streptococcus cremosis:Tế bào hình cầu nhỏ hơn Steptococcus lactic

nhưng hình thành chuỗi dài hơn Có khả năng lên men được glucose, không lên men được saccharose, , maltose và dextrin Tạo acid trong môi trường sữa dao động từ 100 – 1100T Nhiệt độ thích hợp 25-30oC, chúng hiện diện trong kem,

bơ, phô mai

1.1.3.2 Giống lactobacillus:

Hình que, thường đơn độc hoặc chuỗi, không di động, không tạo bào tử,

G+ trở thành G- khi già, kị khí tuỳ ý, không có catalas, không có cytochrome (do không có porphyrines) và benzidines, không có khả năng lên men lactate, có thể tạo thêm các sản phẩm như acetae, formate, succinate, CO2 hoặc ethanol Sắc tố hiếm khi tạo thành, nếu có thì là màu vàng cam sang màu vàng rỉ

Yêu cầu dinh dưỡng phức tạp, tiêu thụ đường cao, một nữa sản phẩm cuối của sự trao đổi chất từ carbonhydrate là lactate Môi trường dinh dưỡng phức tạp, cần phải có acid amin, peptide, dẫn xuất của acid nucleic, vitamin, acid béo hay ester của acid béo

Biên độ nhiệt độ rộng từ 5-530C, nhiệt độ thích hợp là 30-420C pH thích hợp là 5,3-5,8

Căn cứ vào biên độ nhiệt độ và kiểu lên men, người ta chia vi khuẩn lactic hình que thành 2 nhóm:

+ Vi khuẩn lactic hình que dồng hình ưa nhiệt:

Lên men đồng hình, acid lactic là sản phẩm chính (>85%), không sinh ra khí từ glucose hay gluconate, không lên men ribose, không cần thiamin trong môi trường dinh dưỡng, tạo D- hoặc L-hoặc DL-acid lactic G+C = 34,7 – 50,8%, phát triển ở 450C hay cao hơn

Lactobacillus bulgaricus: Phát triển tốt ở 40-450C, trong môi trừơng 3,5 %

Lactobacillus acidophilus: Thường có trong ruột của những người khoẻ

mạnh, thường được dùng trong chế biến yaourt, hay sử dụng vi khuẩn này để bổ sung vào đường ruột như một dược liệu hỗ trợ tiêu hoá

+ Vi khuẩn lactic đồng hình ưa nhiệt vừa:

Thường phân lập từ thân cây, rau quả xanh, những vi khuẩn này thường tạo rượu và CO2 nhiều trong quá trình lên men, không có khả năng làm đông tụ sữa, tạo nhiều acid bay hơi Chủng đại diện là Lactobacterium bervis

1.1.4 Ứng dụng:

Vi khuẩn lactic là nhóm vi khuẩn có rất nhiều trong thiên nhiên, vì chúng tham gia vào tất cả các hoạt động sống của con ngườitrong đó đặc biệt quan trọng là chế biến thực phẩm

1.1.4.1 Ứng dụng để sản xuất dưa chua:

Quá trình muối chua rau quả, quả chính là quá trình hoạt động sống của vi khuẩn lactic và vi khuẩn acetic Trong quá trình phát triển của chúng, trong rau quả, khi lên men sẽ tạo ra acid lactic và acid acetic cùng một số loại acid hữu cơ khác Các acid hữu cơ này làm pH của dịch giảm, chống lại hiện tượng gây thối rau, quả Mặt khác, nhờ có lượng acid hữu cơ được tạo thành sẽ làm tăng hương

vị cuả khối ủ rau, quả Chính vì thế, người ta cho rằng muối chua rau quả là qúa trình vừa mang ý nghĩa chế biến vừa mang ý nghĩa bảo quản

1.1.4.2 Ứng dụng để làm chua quả:

Trước đây, người ta thường sử dụng acid acetic để ngâm chua quả Sau này, người ta sử dụng acid lactic để ngâm chua quả Phương pháp thay thế này tỏ

ra rất hiệu quả vì chúng ít làm thay đổi màu tự nhiên của rau quả và vẫn đảm bảo chất lượng quả ngâm chua Tuy nhiêntrong một số trường hợp, trong môi trường acid lactic màu của rau quả có bị biến đổi ít nhiều

1.1.4.3 Ứng dụng trong sản xuất nước tương:

Sản xuất theo phương pháp của người miền Bắc có giai đoạn ngả nước đậu sau khi rang Quá trình ngả nước đậu này xảy ra nhiều phản ứng sinh hoá

khác nhau, trong đó có quá trình lên men lactic tạo pH thích hợp cho sản phẩm và làm tăng hương vị cho sản phẩm

1.1.4.4 Ứng dụng trong sản xuất đậu phụ:

Trong sản xuất đậu phụ có giai đoạn kết tủa protêin của đậu Phương pháp truyền thống thường làm là dùng nước chua (chứa vi khuẩn lactic) để tạo kết tủa (nhờ pH giảm đến điểm đẳng điện của protêin đậu nành)

1.1.4.5 Ứng dụng để sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa:

Trong sản xuất các loại sữa chua đều có có sử dụng quá trình lên men lactic Nhờ quá trình chuyển hoá đường thành acid lactic mà cazein được kết tủavà tạo cho sản phẩm hương vị đặc trưng

1.1.4.6 Ứng dụng để ủ thức ăn cho gia súc:

Về nguyên tắc, ủ các loại cỏ và lá cây làm thực phẩm gia súc cũng giống như công nghệ sản xuất dưa chua Quá trình lên men lactic xảy ra làm tăng giá trị dinh dưỡng và có khả năng bảo quản cỏ, lá cây cho gia súc

1.2 Các hệ enzym:

1.2.1 Nấm mốc Aspergillus oryzae:

Hình 3: Cấu tạo của A.oryzae

Phân loại khoa học:

+Lớp: Ascomycetes

+Bộ: Plestascales

Phân nhánh rất nhiều và có vách ngăn chia sợi thành nhiều tế bào (nấm

đa bào), từ những sợi ngang này hình thành những sợi đứng thẳng gọi là cuống đính bào tử, ở đầu cơ quan sinh sản vô tính

+ Khối mốc tương hay khối mốc nước chấm thường có màu vàng hoa cau

chính là màu của đính bào tử A.oryzae

Điều kiện sinh trưởng:

+ Môi trường có độ ẩm 45% là điều kiện thích hợp nhất cho sự hình thành bào tử để lấy giống, còn để hình thành các hệ enzym là 55-58%, pH môi trường là 5,5-6,5, độ ẩm của không khí là 85-95% Là loại hoàn toàn hiếu khí, khi có đủ oxy thì phát triển rất mạnh Nhiệt độ nuôi cấy từ 27-300C

oligosaccharide với các chiều dài khác nhau và mở mạch polygossaccharide mới

+Exoglucanase: Bao gồm 1.4-β-D-glucanohydrolase hay còn gọi là cellodextrinase (EC 3.2.1.74) cắt mạch polysaccharide từ ngoài vào trong giải phóng các đoạn cellodextrin và 1,4-β-D-glucan cellobiohydrolase hay còn gọi là cellobiohydrolase (EC 3.2.1.91) phân cắt từ ngoài vào trong giải phóng các phân tử cellobiose

+β-glucosidase hay còn gọi là β -glucoside glucohydrilase (EC 3.2.1.21): phân cắt các đoạn cellodextrin và cellobiose thành glucose

1.2.2.2 Cơ chế xúc tác:

Do sự phức tạp, không đặc trưng riệng cho một loại cơ chất và sự đa dạng về hình thức phân huỷ cellulose phụ thuộc vào từng cấu trúc của enzyme của từng vi sinh vật nên quá trình nghiên cứu và đưa ra cơ chế chung cho hệ enzyme cellulase cũng rất khó khăn Trên nguyên tắc cơ bản, cellulase xúc tác thuỷ phân liên kết β-1,4-glucoside giữa 2 nhóm glucosyl

Mô hình xúc tác thuỷ phân cellulose được Reese và cộng sự đưa ra đầu tiên (1964), tiếp theo là Srinivasan (1976) trên cơ bản theo mô hình sau:

Cellulose → phân cắt các đoạn cellulose → cellobiose → glucose

↑ ↑ ↑

C1 C2 β-glucoside

Sơ đồ cơ chế xúc tác thuỷ phân cơ chất của enzyme cellulase

Sự thuỷ phân xảy ra với sự kết hợp điều phối của các enzyme được tiết ra bởi các vi sinh vật nhằm tăng hiệu quả sự thuỷ phân cellulose Có 4 loại kết hợp điều phối chính thức được đề nghị:

+ Endo – exo (điều phối giữa endoglucanase và exoglucanase)

+ Exo – exo (điều phối giữa các exoglucanase từ đầu không khử và đầu khử)

+ Điều phối nội phân tử giữa các tiểu phần xúc tác và các tiểu phần CBMs

1.2.2.3 Đặc điểm hệ enzyme cellulase của các giống Aspergillus

Một số đặc điểm về các enzyme thuỷ phân cellulose của các loài Aspergillus:

loài Loại enzyme Trọng lượng

Bảng đặc tính hệ enzyme cellulase từ Apergillus [ Thom và Raper]

Hình 4: Cấu tạo của cellulase

1.2.3 Enzyme glucosamylase:

1.2.3.1 Đặc điểm chung:

Các tên gọi khác của glucoamylase (EC 3.2.1.3): Amyloglucosidase, amylase Bac, maltulase, α-1,4:1,6-glucan-4:6-glucohydrolase,…[15]

taka-Glucoamylase là enzyme ngoại phân có khả năng thuỷ phân khá mạnh Glucoamylase có khả năng thuỷ phân hoàn toàn tinh bột, glycogen, amylodextrin cuối, panose, isomaltose và maltose tới glucose Sản phẩm cuối của glucoamylase có thể là glucose, maltose và một lượng nhỏ dextrin

1.2.3.2 Tính đặc hiệu:

Glucoamylase có khả năng xúc tác thuỷ phân các liên kết α-1,4-glucoside lẫn α-1,6-glucoside, đồng thời cả liên kết α-1,2-glucoside và α-1,3-glucoside Enzyme này thuỷ phân tuần tự từng liên kết một, bắt đầu từ đầu không khử của amylose, amylopectin và tách dần từng phân tử đơn vị.[7]

1.2.3.3 Cơ chế tác dụng:

Khi nghiên cứu các cơ chế của sự thuỷ phân một một số oligosaccharide và polysaccharide bằng glucoamylase của nấm mốc, Backer và các cộng tác viên cho thấy rằng sự thuỷ phân tinh bột được thực hiện theo cơ chế “đa mạch”

mà không phải theo cơ chế “đơn mạch” Khả năng thuỷ phân glucid bởi enzyme glucoamylase từ một số loại vi sinh vật như sau:

Tinh bột hay oligosaccharide 80-85 %glucose + oligosaccharide

1.2.3.4 Một số đặc tính lý hoá của enzyme glucoamylase:

Các chế phẩm glucoamylase từ các nguồn khác nhau tuy có những tính chất chung, song cũng khác nhau ở nhiều điểm Ngay cả các chế phẩm tách ra từ

các loài Aspergillus cũng khác nhau về một loạt các tính chất lý hoá học như

trọng lượng phân tử, thành phần acid amin, tính đặc hiệu cơ chất, mức độ phân giải cơ chất và điều kiện hoạt động… Glucoamylase vi sinh vật thuộc các loài khác nhau cũng khác nhau về mức độ thuỷ phân tinh bột

Nguồn enzyme MW(KDa) pHopt to

Hình 5: Cấu tạo của Glucoamylase

1.2.4 Một số enzyme thương phẩm:

1.2.4.1 Termamyl:

Miêu tả: Termamyl là chế phẩm enzyme dạng lỏng có chứa α-amylase,

chịu được nhiệt độ cao và được sản xuất bởi chủng vi khuẩn Bacillus licheniformis Termamyl là một endo-amylase, nó thuỷ phân mối liên kết 1,4-α-

glucoside của amylose và amylopectin

Tính chất: Termamyl dễ tan trong nước ở nồng độ với điều kiện bình thường

Nồng độ chất khô 30-35

1.2.4.2 AMG :

Miêu tả: AMG – Amyloglucosidase Novo- có tên theo hệ thống là

1,4-α-glucan glucoahydrolase (glucoamylase) được sản xuất bởi nấm mốc A.niger bằng

sự lên men chìm AMG thuỷ phân cầu nối 1,4-α-glucoside trong tinh bột

Trong khi thuỷ phân, các đơn vị glucose bị tách rời theo thứ tự từ đầu không khử của phân tử chất nền Mức độ thuỷ phân tuỳ thuộc vào loại mối nối cũng như chiều dài chuỗi các mối nối

Tính chất: AMG hoàn toàn tan trong nước ở nồng độ với điều kiện bình thường AMG thương mại có 2 dạng lỏng và rắn:

Dạng lỏng Dạng vi hạt

AMG 300 L AMG 400 L

Bảng 2 : Tính chất của AMG

Nồng độ chất khô 30-35

Cellusoft L của hãng Novo Nordisk (Đan Mạch) được dùng trong công nghiệp dệt có tác dụng làm mềm vải và dùng trong sản xuất thức ăn gia súc

Miêu tả: Cellusoft L là một sản phẩm enzyme điều chế bằng phương pháp lên men chìm của một loại nấm mốc được tiêu chuẩn hoá với hoạt tính biểu thị 1500 NCU/g Hoạt tính biểu thị này được đo lường theo phương pháp phân tích của Novo Nordisk, AF 187.2

1.3.1 Thành phần cellulose trong tự nhiên:

Cellulose là một loại polysaccharide phổ biến và hiện diện nhiều nhất trong tự nhiên, chúng tham gia nhiều nhất vào cấu trúc của vách tế bào thực vật cùng với các polyme khác là pectin, hemicellulose, và lignin Các loại polyme này kết hợp với nhau cả bằng liên kết cộng hoá trị nội phân tử và các liên kết phân tử khác tạo thành một khối vững chắc và hình thành nên khung cơ bản của vách tế bào thực vật Sự kết hợp của các loại polyme này được gọi chung là hợp chất lignocellulose, chúng có mặt tới 90% trọng lượng khô của tế bào Ngoài ra, cellulose còn tham gia vào cấu trúc của một số polysaccharide của động vật và các vi sinh vật

Ngoài trừ một số trường hợp đặc biệt, cellulose tồn tại ở trạng thái gần như tinh khiết trong một số loài thực vật (bông vải), cellulose thường chỉ chiếm khoảng 35 – 50% trọng lượng khô của sinh khối thực vật còn lại là hemicellulose (20 – 35%) và lignin (5 – 30%) Hàm lượng cellulose thay đổi tuỳ theo loài và tuỳ theo độ tuổi của chúng

1.3.2 Cấu trúc cellulose:

Một tính chất vật lý rất quan trọng của cellulose trong tự nhiên mà khá đặc biệt so với hemicellulose và polysaccharide khác là cấu trúc dạng tinh thể của nó Vùng tinh thể (microfibril region) trong vách tế bào tồn tại thành từng mảng và có tổ chức sắp xếp rất cao nằm xen kẽ với các vùng có tổ chức sắp xếp thấp hay còn gọi là vùng vô định hình (amosphous region)

Cellulose được cấu tạo bởi đồng nhất một loạt monomer là các glucose Các monomer này được xếp thành chuỗi thẳng, nối với nhau bằng liên kết β-1,4-glucoside Phân tử cellulose chứa từ 1400 – 10000 gốc glucose Phân tử lượng của cellulose thu được từ các nguồn khác nhau nằm trong khoảng 5.104 – 106 Da Trong phân tử cellulose có nhiều nhóm hydroxyl tồn tại dưới dạng tự do, hydro của chúng dễ được thay thế bởi một số gốc hoá học như: alkyl, acetyl, … hình thành nên các dẫn xuất ete hoặc este của cellulose [2]

Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, bằng phương pháp phân tích hiên đại như : phổ kế tử ngoại (UV), phổ kế hồng ngoại (IR), phổ kế khối lượng – sắc ký (GC – MS), sắc ký lỏng cao áp (HPLC), đã xác định được cấu trúc sợi của phân tử cellulose Khoảng gần 30 phân tử cellulose được gắn kết với nhau thành một đơn vị lớn hơn được gọi là sợi sơ cấp (protofibril) Các sợi sơ cấp này có cấu trúc cao hơn được xếp từ 40 – 60 chuỗi thành từng lớp song song với nhau bằng các liên kết hrydro nội phân tử, hình thành nên cấu trúc dạng sợi (microfibril), có kích thước bề rộng từ 100 – 300A0, Bề dày 40 – 100A0 [Cnovalov, 1972] Các sợi microfibril cuộn lại thành cấu trúc cao hơn gọi là macrofibril có đường kính 0,5 nm được quan sát trong cấu trúc giải phẫu của tế bào thực vật

Cellulose ngoài các vùng vô định hình, vùng tinh thể, nó còn chứa nhiều cấu trúc khác thường như các sợi hình xoắn, các vi lỗ (microspore) ở bề mặt, các khe, lỗ và các mao mạch Vì vậy, tổng diện tích bề mặt của sợi cellulose lớn hơn nhiều lần so với sợi cellulose nếu ở dạng trơn và thẳng Sự không đồng nhất này làm giới hạn rất nhiều khả năng hoà tan cellulose trong nước Các vi lỗ và mao mạch chính là khoảng không gian vừa đủ cho phép sự xâm nhập của các phân tử tương đối lớn như các enzyme thuỷ phân cellulose

1.3.3 Tính chất lý hoá của cellulose:

Cellulose có công thức chung là (C6H12O5)n giống với tinh bột nhưng cấu trúc phức tạp hơn rất nhiều và có mức độ polymer hoá rất cao Cellulose ít tan trong nước, bị phòng lên khi hấp thụ nước Độ trương nở trong nước thay đổi phụ thụôc vào cấu trúc và mức độ polymer hoá Với mức độ polymer hoá khi cao hơn 5000 độ trương nở trong nước hầu như giảm hẳn

Cellulose khi nhuộm màu với iod có màu nâu đỏ Ngoài ra, cellulose còn có khả năng nhuộm màu đặc trưng với một số dung dịch màu như Congo Red, Remazolbrilant Blue R

Trong cấu trúc của phân tử cellulose, cứ một nhóm glucosyl có thể phản ứng với acid nitric (HNO3) tạo thành mono, di hay trinitrocellulose Cellulose bị thuỷ phân bởi acid hoặc kiềm và bị thuỷ phân trong tự nhiên bởi các enzyme do các vi sinh vật tổng hợp

1.3.4 chất xơ thực phẩm:

Chất xơ có khả năng thẩm thấu nước, kích thích nhu động ruột non, ruột già, kích thích tiêu hoá nên chống táo bón hiệu quả Nó còn có khả năng chống béo phì, ngă ngừa ung thư và rất tốt cho bệnh nhân đái tháo đường

1.3.4.1 Phân loại:

Chất xơ được chia làm 2 loại cơ bản là không hoà tan và hoà tan

Chất xơ không hoà tan: chủ yếu là cellulose, ngoài ra còn có

tính thẩm thấu nước trong ruột, trương lên tạo điều kiện cho chất bã dễ thoát ra ngoài

Chất xơ hoà tan: gồm pectin cùng với chất nhầy, pentozan…pectin có

trong cùi trắng bưởi, cam, quýt và một số loại quả khác Pectin dễ tan trong nước, khi gặp đường và acid thì tạo thành thể đông (gel) Chất xơ hoà tan khi đi qua ruột sẽ tạo ra thể đông làm chậm quá trình hấp thu một số chất dinh dưỡng vào máu, và cũng làm tăng độ xốp, mềm của bã tiêu hoá

1.3.4.2 Vai trò của xơ thực phẩm:

- Hạ cholesterol huyết: Chất xơ có khả năng cải thiện sự bài tiết cholesterol và làm giảm sự hấp thụ các muối mật ở hồi tràng Chất xơ khi hút nước thì nở ra, giữ các muối mật trong lớp chất nhầy, không cho nó quay trở lại máu Cơ thể luôn có chức năng sản xuất lượng muối mật để bù vào lượng muối mật mất đi mỗi ngày Nguyên liệu mà cơ thể cần để tổng hợp ra muối mật chính là chất cholesterol Do đó chế độ ăn đủ số lượng chất xơ cần thiếtsẽ làm giảm hàm lượng cholesterol trong máu Vì thế, ngoài việc giảm ăn chất béo động vật, bệnh nhân tăng cholesterol huyết lưu ý tăng nguồn thức ăn thực vật, nhất là thức ăn giàu chất xơ như gạo giã dối, đậu Hà Lan, hoa quả và rau

- Chống táo bón: Chất xơ vào cơ thể có tác dụng thẩm thấu nước, nở to ra làm tăng khối lượng bã thải Mặt khác, nó kích thích nhu đông ruột non, ruột già

co bóp mạnh làm cho tiêu hoá dễ hơn và dễ tống phân ra ngoài Hiện nay, một số loại rau quả dễ lên men có tác dụng nhuận tràng, ảnh hưởng tốt đến sự bài tiết các cặn bã tiêu hoá

- Điều trị bệnh đái tháo đường: Mục đích của việc điều trị bệnh đái tháo đường là giữ hàm lượng đượng glucoz trong máu ở mức bình thường và ngăn ngừa các biến chứng Thực phẩm giàu chất xơ làm chậm lại quá trình hấp thụ đường vào máu, qua đó giữ cho mức đường trong máu không bị tăng đột ngột ngay sau bữa ăn, mà tiêu hoá hấp thu từ từ , giữ cho lượng đường trong máu

không xuống quá thấp, có lợi cho quá trình điều trị bệnh Người bệnh nên có chế độ ăn giàu chất xơ, khoảng 30-40g/ngày

- Chống béo phì: Chế độ ăn giàu chất xơ tuy làm giảm calo của khẩu phần, nhưng vẫn đảm bảo cảm giác no, rất có lợi cho những ai muốn giảm trong lượng của cơ thể Mặt khác, chất xơ trong quá trình tiêu hoá sẽ hút nước nở ra, làm cho các chất dinh dưỡng thấm qua lớp nhầy nhớt dần qua thành ruột vào máu Nhờ vậy, lượng đường trong máu chỉ tăng ở mức độ vừa phải, không bị cơ thể chuyển lượng đường thừa thành mỡ được dự trữ ở các mô mỡ gây béo phì

- Phòng ngừa ung thư: Nhiều nghiên cứu cho thấy, những người dùng nhiều chất xơ ít có nguy cơ bị ung thư đường tiêu hoá Ung thư kết tràng thường xảy ra ở phần cuối ống tiêu hoá, vì đây là nơi tạo ra một số chất độc hại cho tế bào như amoniac, indol, phenol, amin Chất xơ hoà tan dễ dàng tạo một môi trường có tính khử cao, có khả năng ức chế quá trình oxy hoá vàv giúp nuôi dưỡng hệ vi khuẩn có ích sống tại ruột Hệ vi khuẩn này tạo ra các acid béo dễ bay hơi, tác động trực tiếp lên tế bào thành ruột kích thích sự phân chia tế bào bình thường, ức chế sự phát triển của tế bào ung thư Còn chất xơ không hoà tan lại đóng vai trò tích cực trong việc bài xuất các chất có khả năng gây ung thư trước khi chúng có đủ thời gian để gây hại thành ruột

Hình 6: Cấu tạo của Cellulose

1.4 Tinh bột:

1.4.1 Tinh bột:

Tinh bột là sản phẩm quang hợp của cây xanh Ơû trong tế bào thực vật hạt lạp không màu là nơi tạo ra tinh bột, các glucid hoà tan kéo đến hạt lạp không màu và được lưu trữ dưới dạng tinh bột

Tinh bột là nguồn cung cấp năng lượng chính cho con người hay gia súc thuộc loại động vật không nhai lại Nó cũng là nguồn nguyên liệu có thể được tái tạo sử dụng trong nhiều lãng vực công nghiệp Lượng tinh bột từ lúa mì, gạo, bắp (ngô), khoai tây vượt quá con số một tỷ tấn một năm Ơû mỹ, khoảng 20 triệu tấn tinh bột – chủ yếu từ bắp (ngô) – được sử dụng trong nhiều lĩng vực công nghiệp Tại châu âu một lượng lớn tinh bột thu được từ khoai tây Phần nhỏ hơn, nhưng đang ngày một tăng trên thị trường toàn cầu là tinh bột từ gạo, lúa mì, sắn (khoai mì) [1]

1.4.1.1 Cấu trúc tinh bột:

Tinh bột được cấu tạo từ 2 loại polymer khác nhau của đường glucose là amylose và amylopectin

Amylose: Amylose là một loại polymer mạch thẳng được cấu tạo từ

α-1,4-glucoside Amylose chứa khoảng 0,1% các liên kết phân nhánh glucoside Amylose có trọng lượng phân tử khoảng 5.105 – 106Da [1]

α-1,6-Khi ở trạng thái tinh thể amylose thường có cấu hình dang xoắn ốc và tạo thành một vòng linh động trong nước do đó amylose có khả năng liên kết với iod khoảng 20% khối lượng Ơû nhiệt độ 200C, phức hợp này hấp thụ sóng mạnh nhất tại bước sóng 620 nm cho màu xanh thẫm Aùi lực của amylose với iod phụ thuộc tuyến tính với chiều dài của mạch polymer Khi chiều dài của mạch amylose giảm, khả năng gắn của polymer với iod và bước sóng hấp thụ mạnh nhất cũng giảm [1]

Amylose còn có thể tạo phức với rất nhiều hợp chất hữu cơ: các rượu no, phenol, xeton thấp phân tử, các este…[3]

Amylopectin:Amylopectin chứa chủ yếu liên kết α-1,4-glucoside nhưng

lượng khoảng 107 – 108Da Amylopectin có thể chứa các liên kết cộng hoá trị với phosphate, đặc biệt là các amylopectin từ các loại củ Trong số những loại tinh bột có giá trị thương mại cao, tinh bột khoai tây có hàm lượng phosphate cao

nhất, khoảng 10 – 30 nmol phosphate/1mg tinh bột

Amylopectin tạo phức màu đỏ với dung dịch iod Ơû nhiệt độ 200C, khả năng gắn của amylopectin với iod chỉ khoảng 0,2% khối lượng và phức hợp với iod thể hiện hấp thụ mạnh nhất ở bước sóng 550nm [1]

Trong tinh bột ngoài amylose và amylopectin còn có một lượng polypeptit liên kết hoá học với tinh bột Khi thuỷ phân polypeptit này người ta thấy có chứa các acid amin: acginin, lơxin, prolin, histidin [3]

1.4.1.2 Tinh bột biến tính:

Trong thực tế sản xuất ứng với mỗi một sản phẩm thực phẩm thường đòi hỏi một dạng tinh bột hoặc một dẫn xuất tinh bột nhất định Có sản phẩn cần tinh bột giàu amylose, lại có sản sản phẩm cần tinh bột thuần nhất amylopectin Có sản phẩm cần độ dẻo, độ trong, ngược lại có sản phẩm không mong muốn những tính chất đó Do đó việc biến đổi những đặc tính của tinh bột để cải thiện chức năng và tính hợp lý của nó trong các ứng dụng là hết sức cần thiết

Các phương pháp biến tính tinh bột:

+ Phương pháp biến tính vật lý

+ Phương pháp biến tính hoá học

+ Phương pháp biến tính enzyme

Với việc phát triển của khoa học công nghệ đi đôi với bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu suất sản phẩm, phương pháp biến tính tinh bột bằng enzyme đang được quan tâm đầu tư phát triển

1.4.2 Công nghệ thuỷ phân tinh bột:

1.4.2.1 Lịch sử phát tiển quá trình nghiên cứu thuỷ phân tinh bột:

Vào năm 1811, nhà khoa học Nga Kircholf đã phát hiện ra những chất có

1814, Saussure chứng minh được rằng những chất có vị ngọt đó chính là đường glucose Dextrin được phát hiện hết sức tình cờ khi tinh bột trong kho hàng của nhà máy dệt tại Dublin, Irland bị cháy đã tạo ra một thứ bột màu nâu với khả năng kết dính tốt, làm tiền đề cho công nghiệp keo dán sau này Năm 1815, Saussure công bố những nghiên cứu đầu tiên về quá trình sản xuất đường và xi-

ro glucose từ tinh bột bằng phương pháp acid [1]

Enzyme amylase dưới tên gọi diatastic từ Aspergillus oryzae được nhà nghiên cứu người nhật Jokichi Takamine tìm ra và ứng dụng trong thuỷ phân tinh bột Nghiên cứu này được đăng ký bản quyền tại Mỹ vào năm 1894 (US.Patent No.525.823, process of making Diatastic enzyme) [1]

Mặc dù được phát hiện rất sớm nhưng amylase chỉ được nghiên cứu ứng dụng trong thuỷ phân tinh bột từ những năm 70 của thế kỷ 20 và xi-rô fructose như một sản phẩm đồng hành của quá trình chế biến tinh bột bắp đã được sản xuất ở qui mô lớn tại Mỹ Cho tới nay đã có rất nhiều nghiên cứu về sử dụng amylase được công bố, nhưng vẫn luôn tồn tại nhiều vấn đề cũng như nhiều khám phá mới lôi cuốn các nhà khoa học

1.4.2.2 Thuỷ phân tinh bột bằng acid:

Acid được sử dụng trong công nghiệp để sản xuất dextrin (rang khô tinh bột với acid), maltodextrin và một vài loại xi-rô có giá trị DE khoảng 40 quá trình được tiến hành trong thiết bị liên tực hay gián đoạn trong 15 – 20 phút, nồng độ tinh bột khoảng 35 – 40%, nồng độ HCl 0,015 – 0,2 N, nhiệt độ từ 140 –

1600C sau khi đạt giá trị DE yêu cầu, sản phẩm được trung hoà bằng carbonat sodium

Ưu điểm: quy trình công nghệ đơn giản, dễ điều khiển

Nhược điểm: hiệu suất thuỷ phân thấp, dung dịch sau khi thuỷ phân bị thoái hoá, ổn định màu và vị kém và có nhiều sản phẩm phụ không mong muốn dẫn đến chi phí tinh sạch cao Ngoài ra việc sử dụng các chất hoá học như acid

mạnh còn gây ảnh hưởng đến môi trường sinh thái và gây ra nhiều khó khăng, tăng chi phí trong xử lý nước thải

1.4.2.3 Thuỷ phân tinh bột bằng enzyme:

Quá trình thuỷ phân tinh bột được thực hiện bằng acid cho tớn những năm

60 – 70 của thế kỷ 20 cho đến khi enzyme amylase bền nhiệt được sản xuất, thuỷ phân tinh bột bằng enzyme được nghiên cứu và sử dụngtrong các qui trình công nghiệp sản xuất đường glucose và fructose

Qui trình công nghệ thuỷ phân tinh bột:

t = 50 – 800C

enzyme α-amylase t = 1000C, pH = 6,0 – 6,5

enzym glucoamylase t = 40 – 600C, pH = 4.5 – 5,0

Sơ đồ : Quy trình thuỷ phân tinh bột

• Hồ hoá: Để chuyển tinh bột từ dạng không tan trong nước thành dạng tan Quá trình này xảy ra nhờ xử lý dung dịch tinh bột ở nhiệt độ 50 – 800C việc chọn nhiệt độ hồ hoá phụ thuộc vào từng loại nguyên liệu Ơû giai đoạn hồ hoá, hạt tinh bột trương nở làm gia tăng thể tích tạo cấu trúc gel do đó độ nhớt của dung dịch tăng

• Dịch hoá tinh bột:

Mục đích của quá trình dịch hoá là chuyển hoá hệ huyền phù các hạt tinh bột thành dạng dung dịch hoà tan chứa các dextrin có chiều dài mạch ngắn hơn Để đảm bảo việc loại bỏ hoàn toàn các phức lipid-amylose, nhiệt độ dịch hoá tinh bột phải vượt quá 1000C Việc tìm ra các enzyme bền nhiệt có thể chịu được nhiệt độ 1050C như α-amylase của Bacillus licheniformics đã giúp giảm nhiệt độ

dịch hoá, tuy nhiên các enzyme này có nhược điểm là không thể hoạt động ở độ

pH thấp hơn 5,9 do độ bền nhiệt của chúng giảm khi pH thấp

Quá trình thuỷ phân nhiệt độ cao 95 – 1000C được tiến hành khi

α-amylase của B licheniformic được thương mại hoá Các enzyme này có khả

năng chịu nhiệt và acid cao hơn, sự phụ thuộc vào Ca2+ cũng thấp hơ so với

α-amylase từ B.subtilis hiện nay, đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất

trong công nghịêp sản xuất các sản phẩm tinh bột thuỷ phân và được coi là phương pháp hữu hiệu để sản xuất đường glucose Phương pháp thuỷ phân 2 lần (thuỷ phân – gia nhiệt – thuỷ phân) được sử ở châu Âu trong một số trường hợp sản xuất xi-rô với mục đích tăng khả năng lọc của sản phẩm

Sản phẩm của quá trình dịch hoá là các maltodextrin được lọc, tẩy màu, sau đó cô đặc hoặc sấy phun Dung dịch dextrin cũng có thể tiếp tục được đường hoá để thu các sản phẩm khác

• Đường hoá tinh bột:

Tronh giai đoạn đường hoá, dịch thu được trong quá trình dịch hoá được tiếp tục thuỷ phân tới glucose, maltose hay các oligosaccharide Tuỳ thuộc vào tính chất của sản phẩm cuối cùng mà các enzyme được sử dụng có thể là GA, β-amylase, α-amylase tạo maltose từ nấm mốc hay amylase từ tạo oligosaccharide…

Cơ chất tối ưu cho quá trình đường hoá là các dextrin có DE 8 – 12 để đường hoá tiếp tục bằng GA, pH của dung dịch được giảm xuống 4,2 – 4,5 việc thay đổi pH có 2 mục đích : Ngừng phản ứng của amylase để giữ chiều dài mạch

tối ưu và đưa pH về giá trị pHopt của enzyme đường hoá Dịch thu được sau quá trình dịch hoá cần làm nguội tới nhiệt độ tối ưu của enzyme đường hoá

Cơ thể không có khả năng sinh ra các loại muối khoáng, chỉ có khả năng dự trữ (ví dụ như gan) Nhưng chúng chỉ cho phép dự trữ trong thời gian ngắn, sau đó phải bổ sung thêm

Trong cơ thể, lượng muối khoáng rất thay đổi, “các yếu tố đa lượng” là những yếu tố có số lượng nhiều, và “các yếu tố vi lượng” tồn tại với lượng ít hay rất ít

Stt Tên Công thức

hoá học

khoáng tố và chất bổ trợ

Nhóm khoáng tố và chất xung khắc

Mg3(PO4)2

Kiến tạo cơ thể

Là nhân tố hoạt động tâm thần

1,5 g/ngày Trứng, đậu, mễ

cốc, sữa, cá biển, thịt, cải bẹ xanh,…

Fe, Mg, Al, Ca, đường, chất béo

2 Canxi

(Ca)

Ca3(PO4)2, CaCl2, CaSO4, Ca(OH)2

Xây dựng nên xương và răng 800-1500mg Sữa, hột điều, bắp

cải, rau dền, đậu xanh, lòng trứng đỏ,…

3 Magiê

(Mg)

Mg3(PO4)2, MgCl2, MgSO4, Mg(OH)

Là nhân tố cần thiết cho qui trình phân hoá tế bào

Kiến tạo mô xương, bắp thịt, men răng

4mg/ngày/kg cơ thể

Hột bí, hột điều, đậu phộng, đậu xanh, rau dền, giá sống, chuối, cà

Chất mỡ trong thức ăn, rượu

chất dẫn truyền thần kinh

Là khoáng tố chuyên biệt cho hoạt động của tim

Al-Tạo hiện tượng phân cực màng tế bào, là tiền đề cho sự vận chuyển các chất dinh dưỡng theo chiều từ ngoài vào trong tế bào

Giúp hình thành các tín hiệu vật lý lan truyền dọc theo dây thần kinh

20g/ngày Bơ, chuối, táo tây,

cải brococoli, bắp cải, khoai lang, măng, đậu xanh, đậu Hà lan, sữa

Là lớp dầu tráng đều mặt trong của xương

Là thành phần cấu trúc của thethionin

Chuyên chở khoáng tố selen,

Khoảng 13mg/kg thể trọng đối với phụ nữ, 14mg/kg thể trọng đối với nam

Thịt, trứng, cá, sữa

gan, bảo vệ mắt, mô liên kết, thành mạch máu

Na- K hình thành một loại bơm nước tự động vận hành hai chiều

Oån định tính kiềm của máu

120mg/ngày Nghêu, sò, tôm,

cá, thịt khô, nước mắm

NH4Cl, MgCl2

Duy trì độ ẩm cân bằng acid/bazơ trong dịch thể và máu

Duy trì mức độ K trong cơ thể

Không xác định rõ Muối, gan bê, phô

mai, thịt muối, bánh mì…

Dịch vị

8 Sắt

(Fe)

FeSO4, FeCl3 Sắt cần cho nhiều chức năng

sống: chức năng hô hấp, tạo hemoglobin để vận chuyển oxy từ phổi về tất cả các cơ quan

Sắt bị oxy hoá khử dễ dàng, nó tham gia vào cấu tạo nhiều enzyme

Đặc biệt trong chuỗi hô hấp sắt

Lưu huỳnh, vitamin C

Đậu, tàu hủ, thuốc bao tử, trà, cà phê

Mg/ngày: trẻ còn bú 6, trẻ từ 1-9 tuổi

10, từ 10 – 12tuổi

12, người lớn nam

15, người lớn nữ

12, phụ nữ có thai

15, phụ nữ cho con bú 19, người già

MnSO4 Trên đường ruột, mangan yểm

trợ các loại men phân tích thức ăn thành dạng dễ hấp thụ

Trong tế bào, Mn thúc đẩy phản ứng chất đạm để bảo toàn cấu trúc tế bào

Thúc đẩy sự hình thành sắc tố melanin

5mg/ngày Hạnh đào, lúa mì,

lúa mạch, nho khô, đậu

Nước chanh Ca, Fe, P

Giảm mỡ trong máu

Hưng phấn qui trình phát triển của tóc, da, móng

0,006mg/ngày Men bia, mễ cốc,

tiêu đen, nấm, atiso, măng, mận đà lạt

Có vai trò trong phòng bệnh mắt cườm và tắc động mạch vành tim

Cộng hưởng với vitamin E chống lại hiện tượng máu quá đậm đặc trong mạch, giảm thiểu lượng mỡ trong máu

0,02mg/ngày

Cá, tôm, cua, mễ cốc, trái cây, rau cải, sữa, trứng, thịt, đồ lòng, nấm, tỏi

Thành phần selen trong thịt cá không phù hợp cho cơ thể bằng selen trong nông phẩm

Tỏi, S, vitamin A