Luận văn : Xác định các thành phần chủ yếu trong cà phê nhân, tạo chế phẩm Biocoffee-1 với hoạt tính cao của pectinase và cellulase part 6 pdf

66 Sau khi đo được mật độ quang (OD) ở bước sóng 540 nm, dựa vào đường chuẩn glucose để suy ra lượng đường khử trong mẫu. e. Xác định hàm lƣợng tinh bột [16] (Sử dụng phương pháp thủy phân bằng acid) Nguyên tắc Dưới tác dụng của acid, tinh bột bị thủy phân tạo thành glucose. Xác định lượng glucose tạo thành rồi nhân với hệ số 0,9 ta được hàm lượng tinh bột. (C 6 H 10 O 5 ) n + nH 2 O  nC 6 H 12 O 6 162,1 18,02 180,12 Hệ số 9,0 12,180 1,162 F Cách tiến hành Cân 200 – 250 mg mẫu (đã nghiền nhỏ và biết rõ độ ẩm) cho vào bình cầu 100 ml Thêm 50 ml nước cất, lắc đều, giữ yên 30 – 45 phút Lọc bỏ nước lọc để loại bỏ đường tan Rửa tinh bột bằng nước cất 2 – 3 lần, chọc thủng giấy lọc và dùng 25 ml dung dịch HCl 5% chuyển tinh bột vào bình cầu Lắp ống làm lạnh hồi lưu, đun cách thủy hỗn hợp 3 – 5 giờ Kiểm tra sự thủy phân hoàn toàn của tinh bột bằng dung dịch Iod Làm nguội, trung hòa hỗn hợp bằng dung dịch NaOH 5% đến pH = 5,6 – 6,0 Chuyển hỗn hợp vào bình định mức 100 ml, kết tủa protein bằng dung dịch chì acetate 10%, dùng Na 2 HPO 4 bão hòa loại bỏ chì acetate Thêm nước cất tới vạch mức, lắc đều và lọc Định lượng đường glucose theo phương pháp DNS 67 f. Định lƣợng Nitơ tổng và protein thô [24] (Sử dụng phương pháp Kjeldahl) Nguyên tắc Dưới tác dụng của H 2 SO 4 đậm đặc ở nhiệt độ cao, các hợp chất có chứa nitơ bị phân hủy và bị oxi hóa đến CO 2 và H 2 O, còn nitơ chuyển thành NH 3 và tiếp tục kết hợp với H 2 SO 4 tạo thành muối (NH 4 ) 2 SO 4 tan trong dung dịch. Đuổi NH 3 ra khỏi dung dịch bằng NaOH, đồng thời cất và thu NH 3 bằng một lượng dư H 2 SO 4 0,1N. Định phân lượng H 2 SO 4 còn lại bằng dung dịch NaOH 0,1N chuẩn, sau đó định lượng nitơ có trong mẫu thí nghiệm. Cách tiến hành Bƣớc 1: Vô cơ hóa mẫu (tiến hành trong tủ hút để tránh khí độc SO 2 , CO 2 ) Lấy 0,5 g mẫu đã xay nhỏ Thêm chất xúc tác acid perchloric HClO 4 Đun nhẹ hỗn hợp tránh sôi trào (chỉ đun mạnh khi hỗn hợp đã chuyển hoàn toàn sang lỏng) Thỉnh thoảng lắc nhẹ và tráng khéo để không còn mẫu sót lại trên thành bình Đun đến khi dung dịch trong bình hoàn toàn trắng Bƣớc 2: Cất đạm (tiến hành trong máy cất đạm bán tự động GERHARDT) Chuyển toàn bộ dung dịch sau khi đã vô cơ hóa xong ở bình Kjeldahl vào bình định mức 100 ml Thêm nước cất đến vạch (chú ý phải làm lạnh và lắc thật đều) Cho vào erlen 10 ml dung dịch H 2 SO 4 0,1N và lắp vào máy Lấy 10 ml dung dịch thí nghiệm từ bình định mức cho vào ống phản ứng và lắp vào hệ thống 68 Bƣớc 3: Định phân Lấy erlen ra khỏi máy sau khi đã tráng nước cất để lấy hết mẫu bám trên ống. Cho 10 giọt phenolphtalein vào bình và định phân bằng NaOH 0,1N. Bƣớc 4: Định hệ số điều chỉnh nồng độ NaOH 0,1N Lấy 10 ml H 2 SO 4 0,1N vào erlen, định phân bằng NaOH 0,1N. Tính nồng độ thực tế và nồng độ tính toán của NaOH. Tính kết quả Lượng đạm có trong mẫu cà phê được tính theo công thức: 0,510 1001000,0014bT)(a x Trong đó: x: Phần trăm nitơ có trong mẫu nghiên cứu a: Số ml H 2 SO 4 0,1N đem hấp thụ NH 3 b: Số ml NaOH 0,1N tiêu tốn cho chuẩn độ 0,5: Lượng mẫu cà phê đem thí nghiệm 0,0014: Lượng nitơ ứng với 1 ml H 2 SO 4 0,1N T: Hệ số điều chỉnh nồng độ NaOH 0,1N  Tính hàm lƣợng protein thô Nitơ trong vật liệu chủ yếu là nitơ protein, ngoài ra còn có một lượng nhỏ nitơ trong các thành phần khác gọi là nitơ phi protein. Nitơ tổng = nitơ protein + nitơ phi protein Hàm lượng nitơ trong các vật liệu sinh học được tính bằng cách nhân hàm lượng nitơ protein với một hệ số chuyển đổi xác định (do hàm lượng nitơ có tỉ lệ ổn định từ 15 – 18% protein), đại đa số là 16%. Trong các nguyên liệu sinh học, do hàm lượng nitơ phi protein nhỏ và việc tách riêng rất phức tạp nên theo qui ước, người ta tính hàm lượng protein theo nitơ tổng và gọi là protein tổng (hay protein thô). Công thức tính hàm lượng phần trăm protein thô có trong đại đa số các nguyên liệu là: Protein (%) = Nitơ (%) x 6,25 Riêng ngũ cốc và đậu có hệ số chuyển đổi là 5,7. Sữa có hệ số chuyển đổi là 6,38. 69 g. Xác định hàm lƣợng tro và tổng hữu cơ [1], [9]  Tro hóa và xác định tổng lƣợng tro Cân chính xác 4 g mẫu cà phê Cho vào chén sứ đã biết trọng lượng khô tuyệt đối Thêm vào 5 giọt HNO 3 đậm đặc và vài giọt H 2 O 2 30% Cho vào lò nung ở 550 o C đến khi nguyên liệu biến thành tro trắng như tàn thuốc lá Cho ngay chén sứ vào bình hút ẩm, để nguội và cân chính xác Lặp lại đến khi trọng lượng không đổi Tổng lượng tro được tính như sau: Tổng lƣợng tro = b 100a (%) Trong đó: a: Trọng lượng tro (g) b: Trọng lượng mẫu khô (g) 100: Hệ số chuyển đổi thành %  Xác định tổng hữu cơ Cấu trúc hữu cơ của sinh vật dễ bị phá hủy bởi các tác nhân kiềm hay acid mạnh có tính oxi hóa và ở nhiệt độ cao. Các chất hữu cơ bị oxi hóa hoàn toàn chuyển thành CO 2 và H 2 O bay ra khỏi chén sứ, chỉ còn lại một ít khoáng chất trong chén sứ. Vì vậy, cách tính tổng hữu cơ như sau: Tổng hữu cơ (%) = 100% – tổng lƣợng tro (%) 70 3.3.4. Phƣơng pháp ly trích enzyme Cân 1 g chế phẩm Nghiền nát với thủy tinh vỡ Ly trích bằng 6 ml dung dịch NaCl 0,3% Ly tâm (5000 – 6000 vòng trong 10 phút) Thu được dịch trích enzyme thô Pha loãng với dung dịch NaCl 0,3% Định mức 100 ml Thu dịch enzyme 1% 3.3.5. Phƣơng pháp thiết kế thí nghiệm 3.3.5.1. Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ cơ chất (bột mì và bột sắn) đến quá trình sinh tổng hợp hai loại enzyme pectinase và cellulase Cố định thời gian nuôi cấy là 48 giờ. Sau khi chuyển môi trường cám gạo vào môi trường chế phẩm, nuôi cấy trong 48 giờ, sau đó xác định hoạt tính hai enzyme pectinase và cellulase để chọn ra tỷ lệ tối ưu nhất. Chúng tôi khảo sát với 7 tỷ lệ (bột mì : bột sắn). 71 Bảng 3.3: Nghiệm thức tỉ lệ cơ chất trong chế phẩm Tỷ lệ bột mì : bột sắn %bột mì : %bột sắn Mẫu 1 0 : 1 0 : 100 Mẫu 2 1 : 3 25 : 75 Mẫu 3 1 : 2 33 : 67 (xấp xỉ) Mẫu 4 1 : 1 50 : 50 Mẫu 5 2 : 1 67 : 33 (xấp xỉ) Mẫu 6 3 : 1 75 : 25 Mẫu 7 1 : 0 100 : 0 a. Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ trộn đến sinh tổng hợp pectinase Ly trích enzyme từ 7 mẫu chế phẩm, sau đó tiến hành xác định hoạt tính pectinase, chọn mẫu tối ưu. b. Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ trộn đến sinh tổng hợp cellulase Ly trích enzyme từ 7 mẫu chế phẩm, sau đó tiến hành xác định hoạt tính cellulase, chọn mẫu tối ưu. 3.3.5.2. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian nuôi nấm sợi trong môi trƣờng chế phẩm đến quá trình sinh tổng hợp hai loại enzyme pectinase và cellulase Sau khi chọn được tỷ lệ cơ chất bột mì : bột sắn (cho môi trường chế phẩm) tối ưu cho sinh tổng hợp 2 loại enzyme pectinase và cellulase, chúng tôi cố định tỷ lệ này. Bước tiếp theo là khảo sát thời gian nuôi nấm sợi thích hợp nhất để thu được pectinase và cellulase có hoạt tính cao nhất. Chúng tôi khảo sát 11 mẫu với 11 khoảng thời gian nuôi khác nhau (cách đều nhau 6 giờ). 72 Bảng 3.4: Nghiệm thức thời gian nuôi nấm mốc tạo chế phẩm Thời gian nuôi cấy Mẫu 1 12 giờ Mẫu 2 18 giờ Mẫu 3 24 giờ Mẫu 4 30 giờ Mẫu 5 36 giờ Mẫu 6 42 giờ Mẫu 7 48 giờ Mẫu 8 54 giờ Mẫu 9 60 giờ Mẫu 10 66 giờ Mẫu 11 72 giờ a. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian nuôi đến sinh tổng hợp pectinase Ly trích enzyme từ 11 mẫu và xác định hoạt tính pectinase, chọn mẫu tối ưu. b. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian nuôi đến sinh tổng hợp cellulase Ly trích enzyme từ 11 mẫu và xác định hoạt tính cellulase, chọn mẫu tối ưu. 3.3.5.3. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian lên men Sau khi chọn được tỷ lệ cơ chất (bột mì : bột sắn) và thời gian nuôi cấy tối ưu, chúng tôi tạo 1 mẫu chế phẩm tối ưu và sử dụng để lên men cà phê. Chúng tôi cố định hàm lượng chế phẩm là 0,1%, tiến hành lên men cà phê với 6 mẫu thí nghiệm (lên men ở 6 khoảng thời gian khác nhau, cách đều 4 giờ). Bảng 3.5: Nghiệm thức thời gian lên men cà phê Thời gian lên men Mẫu 1 12 giờ Mẫu 2 16 giờ Mẫu 3 20 giờ Mẫu 4 24 giờ Mẫu 5 28 giờ Mẫu 6 32 giờ 73 Sau khi ngưng quá trình lên men cà phê lần lượt được rửa sạch, rang và xay mịn. Sau đó, tiến hành trích chất hoà tan và khảo sát các chỉ tiêu. Trong khóa luận này, khối lượng chất tan được hiểu là khối lượng các chất hòa tan có trong 10 g cà phê bột sau khi đã trích ly, cô cạn và sấy khô. Độ hòa tan được hiểu là lượng chất tan trong 50 ml nước và được trích từ 10 g cà phê bột. a. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian ủ đến khả năng trích ly cà phê Chọn mẫu lên men với thời gian lên men thích hợp nhất, bằng cách chọn mẫu có khả năng trích ly chất hòa tan cao nhất (thông qua khối lượng chất tan cao nhất). b. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian ủ đến độ hòa tan của cà phê lên men Chúng tôi khảo sát độ hòa tan bằng dụng cụ đo độ Brix. c. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian ủ đến độ pH của dung dịch chất tan trích từ cà phê lên men Đo pH của dung dịch chất tan trích từ cà phê lên men (bằng máy đo pH) trước khi đem sấy khô. 3.3.5.4. Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng chế phẩm Sau khi chọn được thời gian lên men tối ưu, chúng tôi cố định thời gian đó và tiến hành khảo sát hàm lượng chế phẩm cho vào khối cà phê lên men, với 6 nghiệm thức (cách đều nhau 0,04%). Bảng 3.6: Nghiệm thức hàm lƣợng chế phẩm sử dụng lên men cà phê Hàm lượng chế phẩm (%) Mẫu 1 0,04 Mẫu 2 0,08 Mẫu 3 0,12 Mẫu 4 0,16 Mẫu 5 0,20 Mẫu 6 0,24 a. Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng chế phẩm đến khả năng trích ly cà phê Chọn mẫu lên men với hàm lượng chế phẩm thích hợp nhất, bằng cách chọn mẫu có khả năng trích ly chất hòa tan cao nhất (thông qua khối lượng chất tan cao nhất). 74 b. Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng chế phẩm đến khả năng tăng độ hòa tan chất trích cà phê Đo độ hòa tan bằng dụng cụ đo độ Brix. c. Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng chế phẩm đến độ pH của dung dịch chất tan trích từ cà phê lên men Đo pH của dung dịch chất tan trích từ cà phê lên men (trước khi sấy). 3.3.5.5. Khảo sát ảnh hƣởng độ ẩm hạt cà phê trƣớc khi lên men lên khả năng trích ly chất hòa tan Trước khi lên men, chúng tôi ngâm hạt cà phê trong nước với những khoảng thời gian khác nhau (cách nhau 0,5 giờ). Sau đó, tiến hành lên men và trích chất hòa tan. Những khoảng thời gian ngâm nước khảo sát: 0,5 giờ – 1 giờ – 1,5 giờ – 2 giờ – 2,5 giờ – 3 giờ – 3,5 giờ – 4 giờ 3.3.5.6. Khảo sát sự thay đổi trọng lƣợng khối cà phê trƣớc và sau khi lên men Với mỗi chỉ tiêu khảo sát, chúng tôi đều cân trọng lượng khối cà phê trước và sau khi lên men. Mỗi mẻ lên men, chúng tôi đều sử dụng 100 g cà phê để lên men (trọng lượng khối cà phê trước khi lên men là 100 g). 3.3.5.7. Khảo sát nhiệt độ khối ủ theo thời gian lên men Cố định thời gian lên men và hàm lượng chế phẩm tối ưu, tiến hành lên men 1 mẻ cà phê và khảo sát nhiệt độ khối ủ theo thời gian (cách nhau 2 giờ). 3.3.6. Phƣơng pháp xử lý số liệu Chúng tôi tiến hành xử lý số liệu theo phương pháp trung bình, nghĩa là tiến hành lặp lại thí nghiệm nhiều lần (ít nhất là 3 lần lặp lại) đến khi thu được các kết quả khá giống nhau. Sau đó tiến hành cộng tất cả các số liệu của các lần thí nghiệm chia cho số lần tiến hành thí nghiệm để có được kết quả trung bình trình bày trong khóa luận. 75 PHẦN 4 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Hình 4.1 và 4.2: Cà phê đang đƣợc lên men Hình 4.3: Cà phê lên men Hình 4.4: Thành phẩm cà phê lên men đã đƣợc rang đã đƣợc rang và xay thành bột [...]... Bi: 8,45 mm S : 9,45 mm Mokka: 10,92 mm 4.1.4.3 Bề dày trung bình Bi: 5,34 mm S : 4,47 mm Mokka: 4,80 mm 77 Hình 4. 5: Đo chiều dài hạt cà phê Bi Hình 4. 6: Đo chiều ngang hạt cà phê Sẻ Hình 4. 7: Đo bề dày hạt cà phê Mokka 78 4.2 XÁC ĐỊNH CÁC THÀNH PHẦN CHỦ YẾU TRONG CÀ PHÊ NHÂN Bảng 4. 1: Các thành phần chủ yếu có trong cà phê nhân Thành phần Tỷ lệ phần trăm (%) so với khối lƣợng Cà phê Bi Cà phê Sẻ Cà. .. thấy chất hữu cơ là thành phần chủ yếu trong cà phê nhân Trong đó hai thành phần pectin và cellulose chiếm một tỉ lệ khá lớn và chúng là những thành phần rất cứng, bền và khó phân giải Chính hai thành phần khó phân giải này làm hạn chế khả năng trích ly các thành phần hòa tan của cà phê Vì lí do này mà chúng tôi đặt vấn đề phải tìm ra giải pháp bằng cách ứng dụng công nghệ lên men và công nghệ enzyme... 76 4.1 KẾT QUẢ KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA BA LOẠI CÀ PHÊ 4.1.1 Hình dạng hạt Bi: hạt nhỏ nhất trong 3 loại cà phê, hơi tròn, bề mặt nhẵn, màu xanh lục S : hạt to hơn cà phê Bi nhưng nhỏ hơn cà phê Mokka, hạt dài và dẹp hơn cà phê Bi, bề mặt hạt nhẵn, màu xanh lục Mokka: hạt to và dẻo nhất trong 3 loại, màu hơi đen, hơi sần sùi 4.1.2 Số hạt cà phê trong 100 g Các số liệu đã được lấy trung bình của. .. lần đếm Bi: 67 5 hạt S : 591 hạt Mokka: 61 0 hạt 4.1.3 Số hạt đen, hỏng trong 100 g Các số liệu đã được lấy trung bình của 3 lần đếm Bi: 41 hạt S : 50 hạt Mokka: 128 hạt 4.1.4 Kích thƣớc trung bình hạt Chọn ngẫu nhiên 30 hạt có kích thước tương đồng và phổ biến, đo các kích thước bằng thước đo kỹ thuật, sau đó lấy kết quả trung bình 4.1.4.1 Chiều ngang trung bình Bi: 6, 60 mm S : 7,31 mm Mokka: 8,32 mm... và công nghệ enzyme để gia tăng tối đa hiệu suất trích ly của cà phê nhân, từ đó thu được chất hòa tan cao nhất Giải pháp này mở ra một tương lai đầy hứa hẹn cho ngành công nghiệp chế biến cà phê hòa tan và các sản phẩm khác từ cà phê, góp phần làm phát triển ngành công nghệ sinh học nói chung và công nghệ sinh học trong thực phẩm nói riêng của Việt Nam chúng ta ... phê Sẻ Cà phê Mokka 1 Đường tổng số hòa tan 20,95 21,10 25 ,65 2 Hàm lượng đường khử 2,95 3,00 4,17 3 Hàm lượng pectine 54,71 52 ,62 55,14 4 Hàm lượng cellulose 15,29 16, 80 17,04 5 Hàm lượng tinh bột - - 11,29 6 Hàm lượng nitơ - - 1, 96 7 Hàm lượng protein thô - - 12,22 8 Hàm lượng tro 5,00 5,00 5,50 9 Tổng hữu cơ 95,00 95,00 94,50 10 Độ ẩm 7, 86 7, 26 10 ,60 (Nguồn từ thực nghiệm) Nhận xét: Từ các số liệu . hạt cà phê Sẻ Hình 4. 7: Đo bề dày hạt cà phê Mokka 78 4.2. XÁC ĐỊNH CÁC THÀNH PHẦN CHỦ YẾU TRONG CÀ PHÊ NHÂN Bảng 4. 1: Các thành phần chủ yếu có trong cà phê nhân Thành phần Tỷ lệ phần. PHẦN 4 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Hình 4.1 và 4. 2: Cà phê đang đƣợc lên men Hình 4. 3: Cà phê lên men Hình 4. 4: Thành phẩm cà phê lên men đã đƣợc rang đã đƣợc rang và xay thành. chất trong chế phẩm Tỷ lệ bột mì : bột sắn %bột mì : %bột sắn Mẫu 1 0 : 1 0 : 100 Mẫu 2 1 : 3 25 : 75 Mẫu 3 1 : 2 33 : 67 (xấp xỉ) Mẫu 4 1 : 1 50 : 50 Mẫu 5 2 : 1 67 : 33 (xấp