Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý bã đậu nành bởi chế phẩm vi sinh bacillus sp ở quy mô phòng thí nghiệm

Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý bã đậu nành bởi chế phẩm vi sinh bacillus sp ở quy mô phòng thí nghiệm xu ly ba da nanh boi che pham vi sinh bacillus sp o quy mo phong thi nghiem Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý bã đậu nành bởi chế phẩm vi sinh bacillus sp ở quy mô phòng thí nghiệm xu ly ba da nanh boi che pham vi sinh bacillus sp o quy mo phong thi nghiem Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý bã đậu nành bởi chế phẩm vi sinh bacillus sp ở quy mô phòng thí nghiệm xu ly ba da nanh boi che pham vi sinh bacillus sp o quy mo phong thi nghiem Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý bã đậu nành bởi chế phẩm vi sinh bacillus sp ở quy mô phòng thí nghiệm xu ly ba da nanh boi che pham vi sinh bacillus sp o quy mo phong thi nghiem Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý bã đậu nành bởi chế phẩm vi sinh bacillus sp ở quy mô phòng thí nghiệm xu ly ba da nanh boi che pham vi sinh bacillus sp o quy mo phong thi nghiem Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý bã đậu nành bởi chế phẩm vi sinh bacillus sp ở quy mô phòng thí nghiệm xu ly ba da nanh boi che pham vi sinh bacillus sp o quy mo phong thi nghiem

Đồ án tốt nhiệp MỤC LỤC 1 Đồ án tốt nhiệp BẢNG CHÚ GIẢI CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Tên đầy đủ 1 B. Bacillus 2 BĐN Bã đậu nành 3 cfu Số đơn vị khuẩn lạc (colony forming units) 4 DNS Dinitrosalisillic 5 DNA Acid deoxyribonucleic 6 HP Đơn vị hoạt độ protease 7 OD Mật độ quang (Optical Density) 8 TCA Acid trichloacetic 9 SPSS Phần mềm xử lý thống kê (Statistical Package for the Social Sciences) 10 UI Đơn vị hoạt độ amylase 2 Đồ án tốt nhiệp DANH MỤC BẢNG 3 Đồ án tốt nhiệp DANH MỤC HÌNH ẢNH 4 Đồ án tốt nhiệp PHẦN 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong công nghiệp thực phẩm, bên cạnh quá trình tạo ra các chính phẩm có chất lượng, việc tận thu các phế phụ phẩm là rất cần thiết. Bên cạnh có ý nghĩa về mặt bảo vệ môi trường, việc xử lý phế phụ phẩm sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cho doanh nghiệp. Một trong những phụ phẩm của công nghiệp thực phẩm phải kể đến là bã đậu nành. Bã đậu nành là phụ phẩm chủ yếu thu được sau quá trình chế biến đậu nành thành sữa đậu nành. Nước ta có điều kiện tự nhiên thuận lợi cùng với kinh nghiệm canh tác nông nghiệp của nông dân nên diện tích trồng và sản lượng đậu nành thu được khá cao qua các năm. Tổng cục thống kê Việt Nam và Bộ Nông nghiệp-Phát triển Nông thôn cho biết: năm 2012 diện tích trồng đậu nành là 119,6 nghìn ha với tổng sản lượng thu được là 173,7 nghìn tấn. Năm 2013, diện tích trồng đậu nành là 117,8 nghìn ha với tổng sản lượng 168,4 nghìn tấn. Năm 2014, diện tích trồng sẽ đạt 120 nghìn ha, sản lượng dự kiến là 176,4 nghìn tấn. Cùng với diện tích và sản lượng đậu nành không ngừng tăng lên thì lượng bã đậu nành thu được trong sản xuất sữa đậu nành dự báo cũng sẽ tăng theo. Hiện nay, một lượng lớn đậu nành được sử dụng để sản xuất sữa đậu nành. Ở nước ta có các thương hiệu sữa đậu nành lớn như: Vinasoy, Vinamilk, Tribeco. Với công suất 120 triệu lít/năm ở nhà máy Vinasoy (Quảng Ngãi) và 90 triệu lít/năm ở nhà máy Vinasoy (Bắc Ninh), các nhà chuyên môn nhận định: Vinasoy đang dẫn đầu năng lực sản xuất về sản phẩm sữa đậu nành. Tổng lượng bã đậu nành thải ra hằng năm riêng hai nhà máy của Vinasoy có thể đạt hơn 20 nghìn tấn/năm. Bã đậu nành chứa một lượng lớn protein, glucid, chất béo và chất xơ. Vấn đề đặt ra là bã đậu nành nếu xử lý bằng cách thủy phân các thành phần phức tạp thành đơn giản, tăng khả năng tiêu hóa và kéo dài thời gian bảo quản thì bã đậu nành sẽ có nhiều ứng dụng hơn nữa trong ngành thực phẩm, thức ăn gia súc, phân bón, Kết quả đạt được trong việc khảo sát khả năng thủy phân bã đậu nành của nhóm nghiên cứu Đỗ Thị Bích Thủy cho thấy: 2 chủng vi khuẩn thuộc giống Bacillus là Bacillus subtilis DC5 và Bacillus amyloliquefacien N1 có khả năng xử lý bã đậu nành tốt [7], [18]. Từ kết quả đạt được, chúng tôi tiếp tục các nghiên cứu tiếp theo. Trong đề tài này, chúng tôi tiến hành: “ Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý bã đậu nành bởi chế phẩm vi sinh Bacillus sp. ở quy mô phòng thí nghiệm”. PHẦN 2 5 Đồ án tốt nhiệp TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1. Tổng quan về bã đậu nành (okara) 2.1.1. Sơ lược về bã đậu nành Bã đậu nành (BĐN) hay còn gọi tắt là bã đậu: là phần rắn còn lại sau khi lọc trong quá trình sản xuất đậu phụ, sữa đậu nành và các sản phẩm từ đậu nành khác. Trên thế giới, từ ngữ thông dụng để chỉ bã đậu nành là “okara”, thuật ngữ này xuất phát từ Nhật Bản (phát âm theo tiếng Nhật là “oh-KAR-uh”) [53]. Hình 2.1. Bã đậu nành được công ty Vinasoy (Quảng Ngãi) cung cấp Okara là thứ bã màu trắng hoặc trắng ngà bao gồm các phần không hòa tan của hạt đậu nành còn lại, khi hạt đậu nành xay nhuyễn được lọc trong sản xuất sữa đậu nành và đậu phụ. Khi sấy khô, bã đậu nành có màu vàng [33]. Okara là một sản phẩm phụ từ ngành công nghiệp chế biến sữa đậu nành và đậu phụ. Nó chứa protein, chất xơ có giá trị và có thể được sử dụng trong các sản phẩm thực phẩm để đáp ứng nhu cầu của thị trường. Tuy nhiên, chúng ta phải xử lý một cách nhanh chóng để duy trì được các tính chất của nó. BĐN chứa hầu hết cacbohydrate, một phần protein và một lượng nhỏ phần dầu của hạt đậu nành. Bã ướt giống như mùn cưa ẩm, nó được cho là giống với cơm dừa về kết cấu và hình thức, thường được sử dụng như một thành phần thực phẩm trong món súp Nhật Bản, salad và các món ăn được chế biến từ thực vật [38]. 2.1.2. Quy trình sản xuất sữa đậu nành tại công ty Vinasoy Là một trong những công ty phát triển mạnh về sản phẩm sữa đậu nành, Vinasoy đã và đang đứng vững trên thị trường ngành sữa Việt Nam. Với tầm nhìn “trở thành và được công nhận là công ty hàng đầu về những sản phẩm dinh 6 Đồ án tốt nhiệp dưỡng từ đậu nành tại những thị trường Vinasoy có hoạt động kinh doanh”, Vinasoy đã tạo ra một thương hiệu vững chắc và được người tiêu dùng ở nước ta tin cậy. Với công nghệ sản xuất được đầu tư hiện đại, quy trình công nghệ sản xuất sữa đậu nành của Vinasoy theo sơ đồ hình 2.2 [55]: Nguyên liệu đậu nành hạt Làm sạch/Phân loại Khử hoạt tính enzyme Trích ly Nghiền Dịch đậu nành Nước Đường Phụ gia Hương Hòa trộn Phân phối Lưu kho Đóng thùng Dán ống hút Đóng gói vô trùng Trữ lạnh Tiệt trùng (UHT) Đồng hóa Bã đậu nành 7 Đồ án tốt nhiệp Hình 2.2. Sơ đồ quy trình sản xuất sữa đậu nành ở công ty Vinasoy (Quảng Ngãi) Đậu nành nguyên liệu được cung cấp bởi các nhà cung cấp có uy tín với nguồn gốc rõ ràng, đáp ứng yêu cầu chế biến và vệ sinh thực phẩm. Hạt đậu nành được qua hệ thống làm sạch-phân loại để loại bỏ các tạp chất và phân loại hạt. Qua quá trình nghiền thô và nghiền tinh với nước nóng, đậu nành hạt chuyển sang dạng dịch, các chất dinh dưỡng được hòa tan. Hệ thống ly tâm sẽ trích ly phần lớn các tinh chất có trong đậu nành. Các enzyme không có lợi cho sản phẩm như lypoxygenase và anti-tripsin được loại bỏ hoàn toàn qua quá trình xử lý nhiệt và bài khí. Dịch đậu nành thu được được hòa trộn các thành phần nguyên liệu khác như: đường, nước, dịch mè đen nguyên chất, hương liệu, phụ gia, để tạo ra sản phẩm có thành phần dinh dưỡng hài hòa, cân đối. Đồng thời, quá trình đồng hóa giúp đồng nhất các thành phần trong sữa. Chế độ xử lý tiệt trùng hiện đại UHT đảm bảo tiêu diệt vi khuẩn gây hại mà vẫn giữ nguyên hương vị của sản phẩm. Sản phẩm được đóng gói vô trùng trong bao bì hộp giấy phù hợp với tiêu chuẩn an toàn vệ sinh thực phẩm để phân phối ra thị trường tiêu thụ. Trong quá trình sản xuất, sau khi trích ly thu được dịch sữa đậu nành, phần bã tách ra chính là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất. Phần lớn BĐN được bán lại cho các công ty sản xuất thức ăn chăn nuôi. Đây là đối tượng nghiên cứu trong bài. 2.1.3. Thành phần hóa học của bã đậu nành Okara là một sản phẩm phụ từ ngành công nghiệp sữa đậu nành. Okara thô còn gọi là bột đậu nành, là một vật liệu có màu vàng nhạt, gồm các chất không hòa tan từ hạt đậu nành còn lại trong túi lọc khi đậu nành xay nhuyễn được lọc cho các sản xuất sữa đậu nành (O'Toole,1999). Okara được làm giàu từ các polysaccharides ở thành tế bào của hạt đậu nành. Đặc tính của sản phẩm phụ này là bao gồm cả protein, dầu, 8 Đồ án tốt nhiệp chất xơ, thành phần khoáng, các monosaccharides và oligosaccharides cũng có thể được tìm thấy trong đó [37]. Okara có ít chất béo, nhiều chất xơ gồm: cellulose, hemicellulose và lignin, và cũng chứa protein, canxi, sắt, và riboflavin. Trên cơ sở okara khô chứa 24% protein, 8÷15% chất béo, và 12÷14,5% chất xơ thô, ít tinh bột hoặc carbohydrate đơn giản (O'Toole, 1999) [25]. Okara ướt từ sản xuất sữa đậu nành có độ ẩm khoảng 80%. Okara sau quá trình ly tâm có thể có độ ẩm nhỏ hơn 65%. Hàm lượng protein của bã đậu nành khác nhau tùy từng loại và phải được kiểm tra để xác định chính xác tỷ lệ phần trăm. Một số nguồn tin cho rằng BĐN khô có 24÷40% protein đậu nành, nhưng theo Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (Cẩm nang “Dinh dưỡng người, thông tin dịch vụ Nông nghiệp số 16/8”) okara ướt có khoảng thành phần dinh dưỡng trên bảng 2.1: Bảng 2.1. Thành phần dinh dưỡng trên 100 gam BĐN ướt. Thành phần Giá trị Đơn vị Năng lượng 77 Kcal Nước 81,6 g Protein 3,2 (16% chất khô) g Cacbohydrate 12,5 g Chất xơ 4,1 (21% chất khô) g Canxi 80 mg Sắt 1,3 mg Thiamin (B1) 0,02 mg Riboflavin (B2) 0,02 mg Niacin (B3 hay PP) 0,1 mg Các giống đậu nành khác nhau cũng như quá trình sản xuất các sản phẩm từ đậu nành khác nhau sẽ cho ra BĐN với mức chất dinh dưỡng có phần khác biệt nhau. BĐN giàu chất xơ và protein, nó cũng chứa isoflavone. Do các thành phần đặc biệt này mà BĐN có tiềm năng lớn cho việc sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm như một thành phần chức năng [33]. Thành phần tương đối, khoáng chất và vitamin trên cơ sở chất khô của bã đậu nành trên 3 giống đậu nành khác nhau được thể hiện qua bảng 2.2: Bảng 2.2. Thành phần tương đối, khoáng chất và vitamin trên cơ sở chất khô của BĐN của 3 giống đậu nành khác nhau [41] Các thành phần tương đối (g/100g) Vitamin (mg/g) 9 Đồ án tốt nhiệp Giống Protein Chất béo Cacbohydrates Phytic acid Chất xơ Thiamin (B1) Riboflavin (B2) Nicotinic acid (B3) Edgar 28,4 9,6 5,3 0,5 56,6 0,59 0,04 1,01 Hutton 25,4 10,9 3,8 1,2 1,2 0,49 0,03 0,82 Prima 26,2 9,3 4,6 0,9 0,9 0,48 0,03 1,04 Khoáng chất (mg/100g) Tro Ca Mg Fe Na K Cu Zn Edgar 3200 260 163 6,2 16,2 1046 1,1 3,8 Hutton 3700 428 158 7,2 19,1 1094 1,1 3,5 Prima 3000 286 165 8,2 18,4 1233 1,2 6,4 Trong thành phần cacbohydrates của BĐN có chứa: rafinose và stachyose là hai thành phần đường phức tạp khó tiêu hóa. Theo tác giả Nguyễn Đức Lượng thì BĐN có thành phần hóa học như sau [9]: + Protein: 3÷4% + Lipid: 1÷2% + Glucid: 5÷6% + Độ ẩm: 8÷90% Thành phần trong BĐN của Vinasoy (Quảng Ngãi) được Nguyễn Thị Thanh Tịnh (Đại học Bách Khoa Đà Nẵng) phân tích vào năm 2012, thể hiện dưới bảng sau [20]: Thành phần hóa học bã đậu nành (g/100g) Protein Xenluloza Đường tổng Đường khử Photpho 6,46 79,37 3,82 0,12 0,092 Theo công bố của Li Bo và cộng sự (2012) thì thành phần hóa học của okara sẽ phụ thuộc vào số lượng giai đoạn nước chiết xuất từ đậu nành và lượng nước tiếp tục được bổ sung để trích xuất các thành phần chiết dư. Nó cũng phụ thuộc vào các giống đậu nành và các phương pháp sản xuất, gồm: 46,3% chất xơ, 17,8% protein, 5,9% lipid, tro 3,9%, 2,6% đường khử, 0,22% flavone và 6,7% ẩm. Một số thành phần của đậu nành khác cũng có khả năng hiện diện trong bã đậu nành, bao gồm: isoflavones, lignans, phytosterol, counestans, saponin và phytates [36]. Đối với bã đậu nành được cung cấp từ nhà máy sữa đậu nành Vinasoy (Quảng Ngãi), chúng tôi đã xác định được một số thành phần như sau: + Protein thô (protein toàn phần): 4,252%. 10 [...]... phối trộn thích hợp của chế phẩm B subtilis DC5 và chế phẩm B amyloliquefacien N1 để xử lý bã đậu nành không tiệt trùng - Hoạt độ enzyme còn lại, hàm lượng đường khử (%), hàm lượng nitơ formol sinh ra trong bã đậu nành đã xử lý bằng chế phẩm - Nhiệt độ ủ thích hợp cho từng chế phẩm để đạt hiệu quả xử lý cao nhất + Xây dựng quy trình xử lý bã đậu nành bởi chế phẩm vi sinh Bacillus sp (B subtilis DC5 và... từ sản phẩm nem chua ở Huế Cả hai chủng này đều được cung cấp bởi phòng thí nghiệm vi sinh, khoa Cơ khí-Công nghệ, Đại học Nông Lâm, Đại học Huế 3.2 Nội dung nghiên cứu + Khảo sát tạo ra chế phẩm vi sinh Bacillus sp (gồm chế phẩm B subtilis DC5 và B amyloliquefacien N1) trong bã đậu nành + Nghiên cứu xử lý bã đậu nành bởi chế phẩm vi sinh Bacillus sp thu được nhằm xác định: - Tỷ lệ phối trộn thích hợp... enzyme tác dụng với cơ chất (10 phút) 3.3.1.2 Định lượng hàm lượng đường khử sinh ra trong BĐN sau khi xử lý bởi chế phẩm vi sinh Bacillus sp • Sơ đồ thu nhận dịch để định lượng hàm lượng đường khử và định lượng hàm lượng nitơ formol sinh ra trong BĐN đã xử lý bằng chế phẩm vi sinh: Bã đậu nành sau khi xử lý bởi chế phẩm Bacillus 5 gam Lắc đều Lọc thu dịch Định mức lên 100 ml bằng nước cất Nước cất... là những nghiên cứu ứng dụng bã đậu nành trong thực phẩm Từ những phân tích thành phần của bã đậu nành, những năm gần đây, ở nước ta đã có một số đề tài nghiên cứu ứng dụng bã đậu nành: Năm 2004, Ngô Đại Nghiệp (Trung tâm Phát triển Khoa học và Công nghệ trẻ) đã nghiên cứu “Tận dụng bã đậu nành từ công nghiệp sản xuất sữa đậu nành chế biến tương xay và một số sản phẩm phụ” và đề tài Nghiên cứu sản... chăn nuôi: hầu hết bã đậu nành được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi cho các hộ chăn nuôi ở gần cơ sở sản xuất đồ uống từ đậu nành Vì: bã đậu nành cung cấp nhiều chất dinh dưỡng cho quá trình chăn nuôi; các nhà chăn nuôi có nhu cầu cần sử dụng bã đậu nành trong chăn nuôi; sử dụng bã đậu nành nhằm làm giảm chi phí thức ăn và tận dụng nguồn nguyên liệu tại chỗ Làm chất nền (cơ chất) cho quá trình lên men: Tiềm... nghiệp thực phẩm cũng như các ngành công nghiệp khác [20] Tuy nhiên, những kết quả nghiên cứu chỉ dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm hoặc chỉ ứng dụng ở một số cơ sở nhỏ, chưa được ứng dụng và phát triển như một quy trình sản xuất công nghiệp Các thành phần hóa học trong bã đậu nành như các loại đường (rafinose, stachyose) và chất xơ đều là những thành phần khó tiêu hóa ở người và động vật Vi c sử dụng... phút) Đệm phosphate pH= 7,4 (10ml) Xác định hoạt độ 10 ml Hình 3.1 Sơ đồ quy trình thu dịch xác định hoạt độ enzyme amylase và protease Bã đậu nành sau khi nuôi cấy (hoặc mẫu sau khi xử lý bởi chế phẩm Bacillus sp. ) được trộn đều và lấy ra 10 gam Chuẩn bị các ống fancol sạch và đệm phosphate pH= 7,4 Cân đúng 10 gam bã vào ống fancol, cho 10 ml đệm vào và votex đều Tiến hành ly tâm thu dịch ở chế độ 4000... enzyme ngoại bào theo quy mô công nghiệp cũng như làm thành phần chính trong nhiều sản phẩm hỗ trợ tiêu hóa (men vi sinh) Trong bài này, tôi sử dụng hai giống vi khuẩn thuộc chi Bacillus để nghiên cứu xử lý bã đậu nành, đó là: B subtilis DC5 được phân lập từ dưa cải muối chua và B amyloliquefaciens N1 được phân lập từ sản phẩm nem chua ở Huế 16 Đồ án tốt nhiệp Giới thiệu về vi khuẩn Bacillus subtilis (B... 2.1.4 Ứng dụng của bã đậu nành Bã đậu nành chỉ là một phế phụ phẩm, tuy nhiên hàm lượng chất dinh dưỡng chứa trong nó là rất cao Đặc biệt là thành phần protein còn lại có thể lên đến 4% hoặc cao hơn tùy giống đậu nành và điều kiện sản xuất các sản phẩm từ đậu nành Đó là một trong những nguồn nguyên liệu cho ngành chăn nuôi và cả ngành hóa thực phẩm      Một số ứng dụng của bã đậu nành: [38] Làm thức... là kết quả của đề tài Nghiên cứu công nghệ chế biến bã đậu nành tạo chế phẩm dinh dưỡng giàu chất xơ” do 12 Đồ án tốt nhiệp Lại Mai Hương (Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh) làm chủ nhiệm đề tài thu được từ năm 2007 [47] Năm 2013, Nguyễn Thị Thanh Tịnh đã thực hiện đề tài Nghiên cứu quá trình thuỷ phân và lên men axit xitric từ bã đậu nành bằng Aspergillus oryzae và Aspergillus niger” Đề tài . Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý bã đậu nành bởi chế phẩm vi sinh Bacillus sp. ở quy mô phòng thí nghiệm . PHẦN 2 5 Đồ án tốt nhiệp TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1. Tổng quan về bã đậu. nghiệp. Một trong những phụ phẩm của công nghiệp thực phẩm phải kể đến là bã đậu nành. Bã đậu nành là phụ phẩm chủ yếu thu được sau quá trình chế biến đậu nành thành sữa đậu nành. Nước ta có điều. đậu nành (okara) 2.1.1. Sơ lược về bã đậu nành Bã đậu nành (BĐN) hay còn gọi tắt là bã đậu: là phần rắn còn lại sau khi lọc trong quá trình sản xuất đậu phụ, sữa đậu nành và các sản phẩm từ đậu