Luận văn : BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BỘT CACAO BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN CÓ BỔ SUNG VI SINH VẬT part 1 pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ************* KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BỘT CACAO BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN CÓ BỔ SUNG VI SINH VẬT Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Niên khóa: 2001-2005 Sinh viên thực hiện: HOÀNG VĂN TIẾN Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 8/2005 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ************* BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BỘT CACAO BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN CÓ BỔ SUNG VI SINH VẬT Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: PGS. TS. NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG HOÀNG VĂN TIẾN Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 8/2005 LỜI CẢM TẠ Cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại học Nông Lâm TP.HCM và tất cả các Giảng Viên trong và ngoài Bộ môn Công Nghệ Sinh Học đã tận tình truyền đạt kiến thức trong suốt bốn năm học tại trường. Chân thành biết ơn thầy hướng dẫn đã tận tình giúp đỡ tôi hết mình trong những lúc gặp khó khăn khi làm luận văn. PGS. TS. NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG Chân thành nhớ ơn các thầy cô và anh chị tại Bô môn Công Nghệ Sinh Học trường Đại học Bách Khoa TP.HCM đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong lúc tôi thực tập tại trường. Do hạn chế về thời gian cũng như kiến thức nên luận văn này không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định, tôi rất mong nhận được sự góp ý chân thành của quí thầy cô và của các bạn. TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 08/2005 HOÀNG VĂN TIẾN iii TÓM TẮT HOÀNG VĂN TIẾN, Đại học Nông lâm TP. Hồ Chí Minh. Tháng 8/2005. “BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BỘT CA CAO BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN CÓ BỔ SUNG VI SINH VẬT”. Giáo viên hướng dẫn: PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG. Trong thành phần hạt ca cao tươi, hàm lượng pectin và cellulose chiếm tỷ lệ cao (11% và 16%). Hai thành phần khó phân giải này làm cản trở chiết chất hòa tan của bột ca cao. Do đó, chúng tôi sử dụng phương pháp lên men bổ sung nấm mốc Asp. niger có khả năng sinh pectinase và cellulase cao để phân giải hai thành phần trên giúp làm tăng lượng chất hòa tan của bột ca cao. Những kết quả đạt được: ¾ Tuyển chọn được giống Asp. niger lấy từ phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ sinh học Đại học Bách Khoa TP.HCM có khả năng sinh pectinase (650 đvht/g MT) và cellulase (2.3 UI/g MT) thích hợp sử dụng để lên men. ¾ Chế phẩm sinh học sử dụng lên men tối ưu có tỷ lệ giống Asp. niger : bột mì rang là 1 : 3 ¾ Lượng chế phẩm sử dụng tối ưu là 1% khối lượng hạt lên men, độ ẩm khối lên men là 60 %, thời gian lên men 96 giờ ¾ Độ hòa tan của bột ca cao được lên men có bổ sung Asp. niger (4.3) cao hơn độ hòa tan của bột ca cao được lên men không bổ sung vi sinh vật (2.1). iv v MỤC LỤC TRANG Bìa i Trang tựa ii Lời cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục v Danh sách chữ viết tắt viii Danh sách các bảng ix Danh sách các hình x PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 2.1 GIỚI THIỆU VỀ CÂY CA CAO 3 2.1.1 Lịch sử 3 2.1.2 Các đặc điểm của cây cacao 5 2.1.2.1 Thực vật học 5 2.1.2.2 Đặc điểm hình thái 5 2.1.2.3 Đặc điểm sinh thái 6 2.1.2.4 Thành phần hóa học của trái ca cao 7 2.1.3 Tình hình trồng và sản xuất ca cao tại Việt Nam 7 2.2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CA CAO 10 2.2.1 Công nghệ ca cao thô 10 2.2.1.1 Ủ hạt ca cao 10 2.2.1.2 Các phương pháp ủ hạt ca cao 12 2.2.1.3 Phơi và sấy ca cao 13 2.2.2 Qui trình sản xuất bột cacao 14 2.2.2.1 Loại bỏ tạp chất 14 2.2.2.2 Xử lý nhiệt 14 2.2.2.3 Rang 14 2.2.2.4 Nghiền thô và phân ly 16 2.2.2.5 Kiềm hoá 17 2.2.2.6 Sấy bột kiềm 18 2.2.2.7 Nghiền mảnh nhân 18 2.2.2.8 Ép 18 2.2.2.9 Xay bánh dầu 18 2.2.2.10 Sàng 19 2.3 GIỚI THIỆU VỀ CELLULOSE, PECTIN, CELLULASE, PECTINASE 19 2.3.1 Giới thiệu cellulose 19 2.3.2 Giới thiệu enzyme cellulase 20 2.3.3 Giới thiệu về pectin 21 2.3.4 Giới thiệu enzyme pectinase 22 PHẦN 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 3.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 25 3.2 NGUYÊN LIỆU 25 3.2.1 Trái cacao 25 vi 3.2.2 Giống vi sinh vật 25 3.2.3 Nguyên liệu làm môi trường 26 3.3 MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY VI SINH VẬT 26 3.3.1 Môi trường thạch malt 26 3.3.2 Môi trường nhân giống 27 3.3.3 Chế phẩm sinh học 28 3.4 DỤNG CỤ, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 29 3.4.1 Dụng cụ và thiết bị 29 3.4.2 Hóa chất cho phân tích 30 3.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 3.5.1 Phương pháp thiết kế thí nghiệm 31 3.5.1.1 Tuyển chọn giống Asp. niger thích hợp nhất cho quá trình lên men 31 3.5.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ: giống Asp. niger/bột mì rang của chế phẩm lên men đến độ hòa tan và cường độ màu 31 3.5.1.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng chế phẩm enzyme sử dụng để lên men đến độ hòa tan và cường độ màu 31 3.5.1.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm của khối lên men đến độ hòa tan và cường độ màu 32 3.5.1.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian lên men đến độ hòa tan và cường độ màu 32 3.5.1.6 So sánh độ hòa tan và cường độ màu của bột ca cao từ phương pháp lên men truyền thống và bột ca cao từ phương pháp lên men có bổ sung vi sinh vật.32 3.5.2 Phương pháp vi sinh vật 32 3.5.2.1 Phương pháp cấy truyền và giữ giống 32 3.5.2.2 Phương pháp nhân giống 33 3.5.3 Phương pháp hóa lý 33 3.5.3.1 Xác định độ ẩm 33 3.5.3.2 Phương pháp xác định độ hòa tan và cường độ màu của dung dịch ca cao 33 3.5.3.3 Phương pháp xác định bước sóng mà dung dịch ca cao hấp thu mạnh nhất .34 3.5.4 Phương pháp hóa sinh 34 3.5.4.1 Các phương pháp xác định các thành phần chủ yếu của hạt cacao 34 3.5.4.2 Các phương pháp xác định hoạt tính enzyme của Asp. niger 39 3.5.5 Qui trình sản xuất bột ca cao trong phòng thí nghiệm 42 PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 4.1 XÁC ĐỊNH CÁC THÀNH PHẦN CHỦ YẾU CỦA HẠT CA CAO 43 4.2 TUYỀN CHỌN GIỐNG VI SINH VẬT THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH LÊN MEN HẠT CA CAO 44 4.3 ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ GIỮA GIỐNG VI SINH VẬT VỚI BỘT MÌ RANG ĐẾN ĐỘ HÒA TAN, CƯỜNG ĐỘ MÀU CỦA BỘT CA CAO 45 4.3.1 Ảnh hưởng đến độ hòa tan 45 4.3.2 Ảnh hưởng đến cường độ màu 46 4.4 ẢNH HƯỞNG CỦA LƯỢNG CHẾ PHẨM SINH HỌC SỬ DỤNG ĐỂ LÊN MEN ĐẾN ĐỘ HÒA TAN, CƯỜNG ĐỘ MÀU CỦA BỘT CA CAO 47 4.4.1 Ảnh hưởng đến độ hòa tan 48 4.4.2 Ảnh hưởng đến cường độ màu 49 4.5 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ ẨM KHỐI LÊN MEN ĐẾN ĐỘ HÒA TAN, CƯỜNG ĐỘ MÀU CỦA BỘT CA CAO 50 4.5.1 Ảnh hưởng đến độ hòa tan 50 4.5.2 Ảnh hưởng đến cường độ màu 51 vii 4.6 ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN LÊN MEN ĐẾN ĐỘ HÒA TAN, CƯỜNG ĐỘ MÀU CỦA BỘT CA CAO 52 4.6.1 Ảnh hưởng đến độ hòa tan 52 4.6.2 Ảnh hưởng đến cường độ màu 53 4.7 SO SÁNH ĐỘ HÒA TAN VÀ CƯỜNG ĐỘ MÀU GIỮA BỘT CA CAO ĐƯỢC LÊN MEN CÓ VÀ KHÔNG BỔ SUNG VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN 54 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐÊ NGHỊ 56 5.1 KẾT LUẬN 56 5.2 KIẾN NGHỊ 56 PHẦN 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 Danh sách các chữ viết tắt ACDI: Agricultural Cooperative Development International VOCA: Volunteers in Overseas Cooperative Assistance USDA: United States Department of Agriculture USAID: United States Agency for International Development PSOM: Programme for Co-operation with Emerging Markets FAO: Food and Agriculture Organization viii ix Danh sách các bảng TRANG Bảng 2.1: Sản lượng ca cao trên thế giới trong các năm (đơn vị ngàn tấn) 4 Bảng 2.2: Các thành phần của hạt cacao tươi, tính theo % trọng lượng tươi 7 Bảng 2.3: Các tỉnh trồng ca cao ở Việt Nam 9 Bảng 4.1: Các thành phần chủ yếu có trong hạt ca cao tươi 43 Bảng 4.2:So sánh hoạt tính enzyme cellulase và pectinase do hai giống Asp. niger lấy từ trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên và Đại Học Bách Khoa tạo ra 44 Bảng 4.3: Ảnh hưởng của tỷ lệ giữa giống vi sinh vật với bột mì rang đến độ hòa tan45 Bảng 4.4: Ảnh hưởng của tỷ lệ giữa giống vi sinh vật với bột mì rang đến cường độ màu 46 Bảng 4.5: Ảnh hưởng của lượng chế phẩm sinh học đến độ hòa tan 48 Bảng 4.6: Ảnh hưởng của lượng chế phẩm sinh học đến cường độ màu 49 Bảng 4.7: Ảnh hưởng của độ ẩm khối lên men đến độ hòa tan 50 Bảng 4.8: Ảnh hưởng của khối lên men đến cường độ màu 51 Bảng 4.9: Ảnh hưởng của thời gian lên men đến độ hòa tan 52 Bảng 4.10: Ảnh hưởng của thời gian lên men đến cường độ màu 53 Bảng 4.11: So sánh độ hòa tan và cường độ màu của hai mẫu ca cao có và không bổ sung vi sinh vật trong quá trình lên men 54 x Danh sách các hình TRANG Hình 2.1: Cấu trúc của cellulose 19 Hình 2.2: Sơ đồ tác động enzyme cellulase lên cellulose theo Mandels và Reese 21 Hình 2.3: Cấu trúc của axit polygalacturonic 22 Hình 2.4: Sơ đồ phân cắt của enzym pectinesterase. 22 Hình 2.5: Sơ đồ phân cắt của enzym transeliminase 23 Đồ thị 4.1: Ảnh hưởng của tỷ lệ giống/bột mì rang đến độ hòa tan 45 Đồ thị 4.2: Ảnh hưởng của tỷ lệ giống/bột mì rang đến cường độ màu 47 Đồ thị 4.3: Ảnh hưởng của lượng chế phẩm sinh học đến độ hòa tan 48 Đồ thị 4.4: Ảnh hưởng của lượng chế phẩm đến cường độ màu 49 Đồ thị 4.5: Ảnh hưởng của độ ẩm khối lên men đến độ hòa tan 50 Đồ thị 4.6: Ảnh hưởng của độ ẩm khối lên men đến cường độ màu 51 Đồ thị 4.7: Ảnh hưởng của thời gian lên men đến độ hòa tan 52 Đồ thị 4.8: Ảnh hưởng của thời gian lên men đến cường độ màu 53 . BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BỘT CACAO BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN CÓ BỔ SUNG VI SINH VẬT Giáo vi n hướng dẫn: Sinh vi n thực hiện: PGS. TS. NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG HOÀNG VĂN TIẾN. cường độ màu của bột ca cao từ phương pháp lên men truyền thống và bột ca cao từ phương pháp lên men có bổ sung vi sinh vật. 32 3.5.2 Phương pháp vi sinh vật 32 3.5.2 .1 Phương pháp cấy truyền. CÔNG NGHỆ SINH HỌC ************* KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BỘT CACAO BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN CÓ BỔ SUNG VI SINH VẬT Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC