KHẢO SÁT SỰ THỦY PHÂN PROTEIN TỪ ĐẬU NÀNH DƯỚI TÁC DỤNG ENZYME PROTEASE CỦA NẤM MỐC ASPERGILLUS ORYZAE

Ảnh hưởng của cơ chất (bột mì) đến sự phát triển và sản sinh enzyme protease của nấm mốc Aspergillus oryzaetrong quá trình ủ mố

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG LÊ MINH SƠN KHẢO SÁT SỰ THỦY PHÂN PROTEIN TỪ ĐẬU NÀNH DƯỚI TÁC DỤNG ENZYME PROTEASE CỦA NẤM MỐC ASPERGILLUS ORYZAE Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Cần Thơ, 2009 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Tên đề tài: KHẢO SÁT SỰ THỦY PHÂN PROTEIN TỪ ĐẬU NÀNH DƯỚI TÁC DỤNG ENZYME PROTEASE CỦA NẤM MỐC ASPERGILLUS ORYZAE Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS. Võ Tấn Thành Lê Minh Sơn MSSV: 2051673 Lớp: CNTP K31 Cần Thơ, 2009 Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm Trang ii Luận văn đính kèm theo đây, với đề tài “Khảo sát sự thủy phân protein từ đậu nành dưới tác dụng enzyme protease của nấm mốc Aspergillus oryzae” do sinh viên Lê Minh Sơn thực hiện và báo cáo đã được hội đồng chấm luận văn thông qua. Giáo viên hướng dẫn Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2009. Chủ tịch hội đồng TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm Trang iii LỜI CẢM TẠ Trong suốt thời gian học tập tại Trường Đại Học Cần Thơ, dưới sự chỉ dạy tận tình của các thầy cô, em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn của mình đến các Thầy cô Trường Đại Học Cần Thơ, Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng, Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm. Và em sẽ luôn ghi nhớ những tình cảm cao quý đó trong hiện tại cũng như sau khi ra trường. Em xin trân trọng cảm ơn Thầy Võ Tấn Thành – giáo viên trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đề tài. Mặc dù bận rộn với công việc giảng dạy nhưng thầy luôn quan tâm, theo dõi và giúp đỡ em tận tình về kiến thức, phương pháp học tập, nghiên cứu,… Thầy đã tạo điều kiện tốt nhất để em có thể hoàn thành tốt luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn Giám Đốc Công ty TNHH Phong Dinh, các anh chị phòng kỹ thuật, phòng kinh doanh, tổ cơ điện và anh chị em công nhân trong công ty đã giúp đỡ, chỉ dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành tốt luận văn này. Em xin cảm ơn thầy Lý Nguyễn Bình, trưởng Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng đồng thời là cố vấn học tập của lớp Công Nghệ Thực Phẩm K31, đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em thực hiện luận văn và hoàn thành quá trình nghiên cứu của mình. Em xin chân thành biết ơn tập thể cán bộ phòng thí nghiệm của Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm cùng tất cả các bạn sinh viên lớp Công Nghệ Thực Phẩm K31 đã nhiệt tình đóng góp ý kiến và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian vừa qua. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn đến tất cả các quý thầy cô và các bạn. Kính chúc quý thầy cô và các bạn luôn thành công trong công việc cũng như trong cuộc sống. Cần Thơ, ngày tháng năm 2009 Sinh viên thực hiện Lê Minh Sơn Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm Trang iv TÓM TẮT Nhằm mục đích cải tiến quy trình sản xuất nước tương lên men truyền thống bằng phương pháp kiểm soát trực tuyến thời gian ủ mốc, nhiệt độ lên men và sử dụng mấm mốc Aspergillus oryzae thuần chủng trong quá trình ủ mốc, để sản xuất nước tương lên men có giá trị dinh dưỡng và chất lượng cao, không chứa độc tố aflatoxin và rút ngắn thời gian sản xuất, đề tài “Khảo sát sự thủy phân protein từ đậu nành dưới tác dụng enzyme protease của nấm mốc Aspergillus oryzae” được tiến hành. Phần nghiên cứu thí nghiệm được tiến hành với các nội dung: - Sử dụng kỹ thuật xử lý ảnh (Image Processing) để thể hiện hoạt lực enzyme protease theo màu sắc của nấm mốc. Sử dụng hệ màu ”RGB” (red, green, blue) để khảo sát hoạt tính nấm mốc theo màu sắc trong thời gian ủ. - Ảnh hưởng của cơ chất (bột mì) đến sự phát triển và sản sinh enzyme protease của nấm mốc Aspergillus oryzae trong quá trình ủ mốc. - Ảnh hưởng của nồng độ muối và tỉ lệ phối trộn bột mì (trong quá trình ủ mốc) đến quá trình thủy phân protein của đậu nành trong quá trình lên men. Nghiên cứu thu được một số kết quả như sau: - Có thể Sử dụng kỹ thuật xử lý ảnh (Image Processing) để theo dõi hoạt lực enzyme protease trong quá trình ủ mốc. Có thể sử dụng hệ màu “RGB” (red, green, blue) hoặc “Lab” để biết được khoảng thời gian chính xác nấm mốc sinh ra nhiều enzyme nhất để kết thúc quá trình ủ nhằm rút ngắn thời gian sản xuất. - Bổ sung thêm 5% bột mì vào môi trường ủ mốc, giúp nấm mốc phát triển tốt và sản sinh ra nhiều enzyme protease thủy phân protein. - Bổ sung thêm 5% bột mì trong quá trình ủ, kết hợp với nồng độ muối 15% trong môi trường lên men đạt hiệu suất thủy phân cao nhất. - Lên men trong tủ ủ ở nhiệt độ 50 0 C giúp làm giảm lượng đạm amoniac sinh ra. Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm Trang v MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ . iii TÓM TẮT iv MỤC LỤC .v DANH SÁCH HÌNH vii DANH SÁCH BẢNG . viii Chương 1 ĐẶT VẤN ĐỀ .1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ .1 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1 Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2 2.1 MỘT SỐ QUY TRÌNH SẢN XUẤT TRONG NƯỚC 2 2.1.1 Qui trình sản xuất nước tương hoá giải .2 2.1.2 Qui trình sản xuất nước tương lên men .3 2.2 NGUYÊN LIỆU .4 2.2.1 Đậu nành 4 2.2.2 Lúa mì 6 2.2.3 Muối ăn 7 2.2.4 Aspergillus oryzae 8 2.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT .9 2.3.1 Ngâm đậu .9 2.3.2 Hấp đậu 9 2.3.3 Độ ẩm trong quá trình nuôi mốc 9 2.3.4 Nhiệt độ trong quá trình nuôi mốc .9 2.3.5 Lên men trong nước muối 10 2.3.6 Nhiệt độ và khuấy đảo trong quá trình lên men .10 2.4 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ NGOÀI NƯỚC LIÊN QUAN ĐẾN SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG 11 Chương 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13 3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 13 3.1.1 Địa điểm và thời gian .13 3.1.2 Nguyên liệu 13 Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm Trang vi 3.1.3 Thiết bị và dụng cụ .13 3.1.4 Hóa chất .13 3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .14 3.2.1 Qui trình thí nghiệm sản xuất nước chấm lên men từ đậu nành 16 3.2.2 Các chỉ tiêu cần phân tích .17 3.2.3 Phân tích số liệu .17 Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .18 4.1 Thí nghiệm 1: Sự thay đổi giá trị màu sắc(red, green, blue) trong quá trình ủ nấm mốc 18 4.2 Thí nghiệm 2: Sự ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn bột mì trong quá trình ủ và nồng độ muối trong quá trình thủy phân đến hàm lượng đạm amin sinh ra 20 Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 29 5.1 Kết luận .29 5.2 Đề nghị 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO .30 PHỤC LỤC 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH .x PHỤ LỤC 2 SỐ LIỆU VÀ KẾT QUẢ THỐNG KÊ .xiv Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm Trang vii DANH SÁCH HÌNH Hình 1. Phương pháp sản xuất nước tương theo công nghệ acid (Trần Bích Lam, 2007) 2 Hình 2. Qui trình sản xuất nước tương và tương Tàu .3 Hình 3: Aspergillus oryzae .8 Hình 4: Qui trình thí nghiệm sản xuất nước chấm lên men từ đậu nành .16 Hình 5: Đồ thị thể hiện sự thay đổi màu sắc trong quá trình ủ mốc theo thời gian ủ với hàm lượng bột mì bổ sung 0% 18 Hình 6: Đồ thị thể hiện sự thay đổi màu sắc trong quá trình ủ mốc theo thời gian ủ với hàm lượng bột mì bổ sung 5% 19 Hình 7: Đồ thị thể hiện sự thay đổi màu sắc trong quá trình ủ mốc theo thời gian ủ với hàm lượng bột mì bổ sung 10% .19 Hình 8: Sự thay đổi hàm lượng đạm amin ở các mẫu cùng hàm lượng bột mì 0% và khác nhau về hàm lượng muối theo thời gian lên men .22 Hình 9: Đồ thị thể hiện tương tác của hàm lượng muối và thời gian lên men đến hàm lượng đạm amin sinh ra ở hàm lượng bột mì bổ sung là 0% .22 Hình 10: Sự thay đổi hàm lượng đạm amin ở các mẫu cùng hàm lượng bột mì 5% và khác nhau về hàm lượng muối theo thời gian lên men 23 Hình 11: Đồ thị thể hiện tương tác của hàm lượng muối và thời gian lên men đến hàm lượng đạm amin sinh ra ở hàm lượng bột mì bổ sung là 5% .24 Hình 12: Sự thay đổi hàm lượng đạm amin ở các mẫu cùng hàm lượng bột mì 10% và khác nhau về hàm lượng muối theo thời gian lên men 25 Hình 13: Đồ thị thể hiện tương tác của hàm lượng muối và thời gian lên men đến hàm lượng đạm amin sinh ra ở hàm lượng bột mì bổ sung là 10% .25 Hình 14: Đồ thị so sánh hàm lượng đạm amin sinh ra theo thời gian lên men giữa các mẫu tốt nhất ở 0%, 5% và 10% bột mì bổ sung .26 Hình 15: Sự thay đổi hàm lượng ammoniac theo hàm lượng bột mì bổ sung .28 Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm Trang viii DANH SÁCH BẢNG Bảng 1. Thành phần hoá học chính của đậu nành (% căn bản khô) 5 Bảng 2. Thành phần acid amin tối cần thiết của đậu nành và thành phần acid amin chất lượng chuẩn của FAO (g/16g protein) .5 Bảng 3. Thành phần hoá học của bột lúa mì 7 Bảng 4: Thể hiện sự tương tác giữa hai nhân tố nồng độ muối (A)và tỉ lệ bột mì (B) 15 Bảng 5: Hàm lượng đạm amin ( gN/l) theo thời gian (ngày) 21 Bảng 6: Hàm lượng đạm amoniac ( gN/l) theo thời gian (ngày) 27 Bảng 7: Sự thay đổi màu sắc của nấm mốc và đậu nành trong quá trình ủ ở những hàm lượng bột mì bổ sung khác nhau theo thời gian ủ .xiv Bảng 8: Kiểm định LSD 95% hàm lượng đạm amin ở 0% bột mì theo nồng độ muối .xx Bảng 9 : kết quả thống kê thể hiện sự tương tác giữa nồng độ muối và thời gian ảnh hưởng đến đạm amin xx Bảng 10: Kiểm định LSD 95% hàm lượng đạm amin ở 5% bột mì theo nồng độ muối.xxi Bảng 11 : kết quả thống kê thể hiện sự tương tác giữa nồng độ muối và thời gian ảnh hưởng đến đạm amin .xxi Bảng 12: Kiểm định LSD 95% hàm lượng đạm amin ở 10 % bột mì theo nồng độ muối xxii Bảng 13: kết quả thống kê thể hiện sự tương tác giữa nồng độ muối và thời gian ảnh hưởng đến đạm amin xxii Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 1 CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ. Thực phẩm lên men truyền thống là loại thực phẩm được sản xuất thủ công, mang bản sắc riêng của từng dân tộc. Công nghệ sản xuất các sản phẩm truyền thống được thực hiện từ rất lâu và được truyền từ đời này sang đời khác. Tương và nước tương là sản phẩm tiêu biểu của các sản phẩm lên men truyền thống được chế biến từ đậu nành. Đặc biệt là nước tương, một loại nước chấm thường được sử dụng trong bữa ăn của người Việt Nam. Nước tương không chỉ có tác dụng giúp hương vị món ăn thêm đậm đà mà còn thể hiện một nét riêng, đặc trưng của ẩm thực Việt Nam. Thế nhưng, tình hình sản xuất nước tương ở nước ta hiện nay còn khó kiểm soát chất lượng. Đa số các cơ sở sản xuất tương đều sản xuất theo phương pháp cổ truyền hoặc phương pháp hoá giải. Sản xuất theo phương pháp cổ truyền thì phụ thuộc rất lớn vào thiên nhiên nên thời gian lên men kéo dài, năng suất thấp, chất lượng tương không ổn định, thay đổi theo thời tiết và vùng sản xuất, sản phẩm tương không đồng nhất và dễ bị hư hỏng do nhiễm các tạp khuẩn gây thối,… Đôi lúc nhiễm cả nấm mốc Aspergillus flavus sinh độc tố aflatoxin tồn tại trong sản phẩm gây ung thư (Nguyễn Đức Lượng, 2003). Ngược lại, nếu sản xuất theo phương pháp hoá giải thì chi phí sản xuất cao, thiết bị ăn mòn sinh ra các chất phụ độc hại và chứa hàm lượng cao chất 3-MCPD, 1.3-DCP, …là các chất gây ung thư. Hiện nay, vài quy trình chế biến nước tương sạch đã được nghiên cứu và công bố (Viện Sinh học nhiệt đới, Tp. Hồ Chí Minh, 2007) với hàm lượng 3-MCPD có thể chấp nhận trong sản phẩm. Thế nhưng, các quy trình đó cũng chỉ khảo sát tiến trình và các điều kiện tối ưu để sản xuất trong qui mô nhỏ, chưa có nghiên cứu kiểm soát tiến trình triệt để ở qui mô thí điểm để có thể phát triển thành sản xuất lớn. Vì vậy, cần phải có nghiên cứu để đưa ra một quy trình sản xuất nước tương có kiểm soát tiến trình để áp dụng vào sản xuất lớn. 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên cứu môi trường thích hợp để nuôi cấy mốc Aspergillus oryzae và thời gian để mốc sản sinh nhiều enzyme protease (có quan sát tiến trình). Sử dụng mốc Aspergillus oryzae thuần chủng có hoạt tính cao để thủy phân protein từ đậu nành đạt hiệu quả cao, đồng thời rút ngắn thời gian ủ mốc và thời gian lên men. [...]... theo màu sắc của nấm mốc Sử dụng hệ màu “RGB” (red, green, blue) hoặc “Lab” để khảo sát hoạt tính nấm mốc theo màu sắc Chụp ảnh quá trình lên mốc (10 min/lần) suốt quá trình lên mốc khoảng 48h Xác định hoạt tính enzyme tương ứng với thời gian xử lý Từ đó tìm được mối quan hệ giữa yếu tố màu sắc và hoạt tính của enzyme trên các thông số tìm được từ kỹ thuật xử lý ảnh 2 Khảo sát sự thuỷ phân protein thành... (có quan sát tiến trình phát triển) 2 Khảo sát sự thuỷ phân protein thành acid amin dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, tỉ lệ bột mì và nồng độ muối (thuỷ phân trong các thiết bị sản xuất có điều khiển nhiệt độ) có khả năng phát triển ở quy mô công nghiệp Thực hiện 1 Khảo sát quá trình nuôi cấy nấm mốc Aspergillus oryzae: Sử dụng kỹ thuật xử lý ảnh (Image Processing) để thể hiện hoạt lực enzyme protease theo... xuất nước tương Cho thấy sử dụng tỉ lệ nguyên liệu đậu nành tách béo : gạo lúa mì là 1 : 1 và bổ sung 0,2% koji giống thuần Aspergillus oryzae cho hoạt tính protease cao gấp 3,5 lần so với làm koji theo phương pháp cổ truyền Sử dụng trực tiếp bánh dầu đậu nành nuôi cấy nấm mốc Aspergllus oryzae để sản sinh protease với độ ẩm môi trường nuôi cấy là 30%, lượng bào tử chủng mốc 106 bào tử/ml, thời gian... sau ủ được xay nhuyễn có tác dụng làm tăng khả năng phân cắt của enzyme amylase đối với các hợp chất đường trong bánh dầu đậu nành Quy trình có bổ sung enzyme bromelin có tác dụng làm tăng giá trị dinh dưỡng của nước tương và lượng enzyme bromelin bổ sung thích hợp nhất là 10 g/kg Theo Lý Thị Dù Múa (2005), sử dụng mốc thuần Aspergillus oryzae chế biến nước tương cho giá trị đạm amin (6,58g/l) và đạm... Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng của Trường Đại Học Cần Thơ - Thời gian thực hiện: 9/2/2009 – 15/6/2009 3.1.2 Nguyên li Đậu nành, bột mì, muối ăn (NaCl), soy protein Chủng nấm mốc Aspergillus oryzae thương phẩm nhập khẩu từ Nhật 3.1.3 Thi àd Dụng cụ: nồi hấp, ống nghiệm, bình tam giác, ống nhỏ giọt, beaker, ống đong, phiễu, bình định mức, pipet, buret, giấy đo pH, Một số thiết bị: tủ ủ nấm mốc có kiểm soát... Ngạc Văn Dậu, 1983) 2.3.2 H Nhiệt độ cao sẽ làm protein biến tính, tạo điều kiện thuận lợi cho nấm mốc phát triển và sinh sản ra enzyme, để thủy phân protein đạt hiệu quả cao Mặt khác các vi sinh vật có hại sẽ bị tiêu diệt trong quá trình hấp tạo điệu kiện tối ưu cho nấm mốc phát triển sau này Vị đắng của đậu bị biến mất và các chất có hại trong đậu nành như chất ức chế trypsin, hợp chất phytate sẽ... suất thấp - Nấm mốc sinh độc tố không mong muốn gây hại cho sức khoẻ người sử dụng Trong giống Aspergillus có một số loài có khả năng sinh độc tố aflatoxin gây độc cho người sử dụng như A flavus, A niger… Bằng việc nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng nấm mốc thuần A oryzae, qui trình sản xuất và nước tương cải tiến đã khắc phục một phần 2 vấn đề trên (Nguyễn Đức Lượng, 2003) Nấm mốc Aspergillus oryzae là... Đạm amoniac 3.2.3 Phân tích s - Kết quả thí nghiệm được xử lý bằng kỹ thuật xử lý ảnh (Image Processing) để thể hiện hoạt lực enzyme protease theo màu sắc của nấm mốc Sử dụng hệ màu “RGB” (red, green, blue) hoặc “Lab” để khảo sát hoạt tính nấm mốc theo màu sắc, Excel và phương pháp phân tích thống kê, chọn ra nghiệm thức tối ưu bằng chương trình Statgraphic phus version 4.0 - Sử dụng phương pháp hồi... nồng độ muối sử dụng 15% cho hàm lượng đạm cao hơn mẫu có nồng độ muối 10% Giải thích nguyên nhân quá trình lên men cần bổ sung lượng muối là do trong môi trường lên men còn lẫn nhiều tạp khuẩn gây thối còn hoạt động làm cản trở sự hoạt động của enzyme thủy phân protein đậu nành, vì vậy cần bổ sung lượng muối nhất định để ức chế tạp khuẩn này nhằm tạo điều kiện tốt nhất để enzyme thủy phân protein hoạt... 43,6%, mật số bào tử 8.108 bào tử/ml, ở 300C trong 72 giờ sản xuất enzyme có hoạt tính cao Trong các nghiên cứu trên, quá trình nuôi cấy nấm mốc Aspergillus oryzae đã được các tác giả Chandran Sandhya et al., (2004), Lý Thị Thuỳ Trang (2006), Đặng Ánh Tuyết (2008) đề cập Khảo sát hoạt tính enzyme protease trong quá trình nuôi cấy nấm mốc để được hoạt tính cao (Lý Thị Thuỳ Trang, 2006 và Đặng Ánh Tuyết,