Nghiên cứu ứng dụng enzyme trong công nghệ thu nhận chất xơ từ khoai lang

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYME TRONG CÔNG NGHỆ THU NHẬN CHẤT XƠ TỪ KHOAI LANG Người hướng dẫn : THS TRẦN HOÀNG QUYÊN Sinh viên thực : NGUYỄN HOÀNG LINH Lớp : 1201 Hà Nội - 2016 Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hoàng Linh - 1201 LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập nghiên cứu Trung tâm thực nghiệm sản xuất chuyển giao công nghệ - Viện công nghiệp thực phẩm, nhận nhiều quan tâm giúp đỡ, động viên thầy cơ, gia đình bạn bè Lời tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ths Trần Hồng Qun, người tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành đề tài Viện Công nghiệp thực phẩm Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể cán Trung tâm Thực nghiệm sản xuất chuyển giao công nghệ - Viện cơng nghiệp thực phẩm ln nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện để tơi hồn thành tốt cơng việc Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới Ban Giám hiệu Viện Đại học Mở Hà Nội, Ban Chủ nhiệm khoa Công nghệ sinh học thầy cô giáo Bộ môn động viên dẫn, đóng góp ý kiến tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Cuối xin dành lời cảm ơn chân thành tới gia đình, người thân, bạn bè ln động viên khích lệ đường học tập, làm quen với công tác nghiên cứu khoa học Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Sinh viên Nguyễn Hồng Linh Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hoàng Linh - 1201 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU PHẦN I: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chất xơ hòa tan 1.1.1 Khái niệm, phân loại 1.1.1.1 Khái niệm 1.1.1.2 Phân loại 1.1.1.3 Nguồn cung cấp chất xơ hòa tan 1.1.2 Vai trò xơ hòa tan người 1.1.3 Tình hình nghiên cứu thu nhận ứng dụng chất xơ thực phẩm nước 1.1.3.1 Tình hình nghiên cứu 1.1.3.2 Ứng dụng chất xơ thực phẩm chế biến thực phẩm 1.2 Tổng quan chất xơ từ củ khoai lang 10 1.2.1 Tổng quan khoai lang [24, 25] 10 1.2.1.1 Khái niệm 10 1.2.1.2 Đặc điểm hình thái [3] 11 1.2.2 Vai trò khoai lang 13 1.2.2.1 Thành phần dinh dưỡng 13 1.2.2.2 Tính chất chức 14 1.2.3 Chất xơ từ khoai lang 16 1.2.4 Ứng dụng khoai lang công nghệ thực phẩm 17 PHẦN II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.1 Nguyên vật liệu 19 2.1.1 Dụng cụ hóa chất 19 2.1.1.1 Dụng cụ 19 2.1.1.2 Hóa chất 19 2.2 Phương pháp nghiên cứu 20 2.2.1 Phương pháp hóa lý 20 2.2.1.1 Phương pháp phân tích hàm lượng chất khơ hịa tan 20 2.2.1.2 Phương pháp xác định hàm ẩm [6] 20 Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hoàng Linh - 1201 2.2.1.3 Xác định protein phương pháp Kjeldahl [4] 21 2.2.1.4 Xác định lipit phương pháp Soxhlet [8] 22 2.2.2 Phương pháp hóa sinh 23 2.2.2.1 Phương pháp phân tích xơ tổng số kit phân tích megazyme [19] 23 2.3.2.2 Phương pháp phân tích pectin kit phân tích Megazyme [20] 26 2.3.2.3 Phương pháp phân tích Raffinose kit phân tích megazyme [21] 27 2.3.3 Phương pháp xử lý số liệu 29 2.3.4 Xây dựng quy trình đề xuất 30 2.3.5 Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thu hồi chất xơ từ củ khoai lang 31 2.3.5.1 Khảo sát nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu 31 2.3.5.2 Nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ khoai lang:dung mơi đến khả thu chất xơ hịa tan 32 2.3.5.3 Nghiên cứu ảnh hưởng enzyme cellulase đến q trình thu nhận chất xơ hịa tan 32 2.3.5.4 Nghiên cứu ảnh hưởng enzyme α-amylase đến trình thủy phần 33 2.3.5.5 Nghiên cứu ảnh hưởng enzyme amyloglucosidase đến trình thu nhận chất xơ hòa tan 35 2.3.5.6 Nghiên cứu phương pháp thu nhận chất xơ hòa tan 36 PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 37 3.1 Khảo sát nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu 37 3.2 Ảnh hưởng tỉ lệ khoai lang:dung môi (buffer Phosphat pH 6) đến khả thu xơ hòa tan 37 3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng enzyme cellulase đến trình thủy phân 38 3.3.1 Ảnh hưởng nồng độ enzyme Cellulase đến trình thủy phân 39 3.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình thủy phân enzyme Cellulase 39 3.3.3 Ảnh hưởng pH đến trình thủy phân enzyme Cellulase 40 3.3.4 Ảnh hưởng thời gian đến trình thủy phân enzyme Cellulase 41 3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng enzyme α-Amylase đến trình thủy phân 42 3.4.1 Ảnh hưởng nồng độ enzyme α-Amylase đến trình thủy phân 42 3.4.2 Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình thủy phân enzyme α-Amylase 43 3.4.3 Ảnh hưởng pH đến trình thủy phân enzyme α-Amylase 44 Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hoàng Linh - 1201 3.4.4 Ảnh hưởng thời gian đến trình thủy phân enzyme α-Amylase 45 3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng enzyme Amyloglucosidase 46 3.5.1.Ảnh hưởng nồng độ enzyme Amyloglucosidase đến trình thủy phân 46 3.5.2.Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình thủy phân enzyme Amyloglucosidase 47 3.5.3 Ảnh hưởng pH đến trình thủy phân enzyme Amyloglucosidase 47 3.5.4.Ảnh hưởng thời gian đến trình thủy phân enzyme Amyloglucosidase 48 3.6 Nghiên cứu phương pháp thu nhận chất xơ hòa tan 49 3.6.1 Ảnh hưởng nồng độ dịch thu hồi đến việc thu nhận chất xơ hòa tan 49 3.6.2 Ảnh hưởng tỉ lệ dịch thu hồi : cồn đến việc thu nhận chất xơ hòa tan 50 3.7 Lựa chọn nhiệt độ sấy sản phẩm 51 3.8 Xây dựng quy trình cơng nghệ 52 PHẦN IV: KẾT LUẬN 56 Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hồng Linh - 1201 DANH SÁCH BẢNG VÀ HÌNH Hình 1: cấu tạo pectin Hình 2: cấu tạo Gums Hình 3: cấu tạo Hemicellulose Hình 4: Ảnh hưởng tỉ lệ ngun liệu:dung mơi Hình 5: Ảnh hưởng nồng độ enzyme Cellulase đến trình thủy phân Hình Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình thủy hân enzyme Celulase Hình Ảnh hưởng pH đến trình thủy phân enzyme Cellulase Hình Ảnh hưởng thời gian thủy phân đến trình thủy phân enzyme Cellulase Hình Ảnh hưởng nồng độ enzyme α-Amylase đến trình thủy phân Hình 10 Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình thủy phân enzyme αAmylase Hình 11 Ảnh hưởng pH đến trình thủy phân enzyme α-Amylase Hình 12 Ảnh hưởng thời gian đến trình thủy phân enzyme αAmylase Hình 13 Ảnh hưởng nồng độ enzyme Amyloglucosidase đến trình thủy phân Hình 14 Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình thủy phân enzyme Amyloglucosidase Hình 15 Ảnh hưởng pH đến trình thủy phân enzyme Amyloglucosidase Hình 16 Ảnh hưởng thời gian đến trình thủy phân enzyme Amyloglucosidase Hình 17 Ảnh hưởng nồng độ dịch thu hồi đến việc thu nhận chất xơ hịa tan Hình 18 Ảnh hưởng nồng độ dịch thu hồi đến việc thu nhận chất xơ hòa tan Bảng Hàm lượng chất xơ số loại rau Bảng Một số ứng dụng chất xơ sản phẩm thực phẩm Bảng 4: Diện tích sản lượng khoai lang nước ta năm gần Bảng 5: Thành phần dinh dưỡng củ khoai lang Bảng 6: Thành phần chất xơ loại khoai khác [1] Bảng 7: thành phần chất xơ củ khoai lang Bảng 8: Thành phần có 100g củ khoai lang Bảng 9: Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian sấy đến sản phẩm chất xơ hịa tan Bảng 10: phân tích thành phần chế phẩm Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hồng Linh - 1201 LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, đời sống công nghiệp dẫn đến việc sử dụng thực phẩm ăn liền, thức ăn nhanh ngày nhiều Điều góp phần làm gia tăng bệnh nguy hiểm béo phì, tiểu đường, huyết áp cao, tim mạch Chính việc điều chỉnh chế độ dinh dưỡng cần thiết để đem sức khỏe cho người Theo điều tra nghiên cứu Viện Dinh Dưỡng, thói quen ăn uống người Việt Nam năm gần diễn biến theo chiều hướng bất lợi cho sức khỏe Đó khuynh hướng ăn nhiều thịt, chất béo động vật rau Trong rau nguồn thực phẩm chủ yếu cung chất xơ Vai trị chất xơ phần ăn giúp cho hệ tiêu hóa ln khỏe mạnh Ngồi tham gia vào nhiều q trình chuyển hóa khác, giúp ổn định hàm lượng đường cholesterol máu Việt Nam nằm vùng khí hậu nhiệt có nhiều thực phẩm sau củ có hàm lượng chất dinh dưỡng cao Khoai lang lương thực tôt cho sức khỏe người khoai lang có lượng, hàm lượng chất thấp Ngoài ra, khoai lang chứa lượng chất chống oxy hóa beta carotene, antoxianin, vitamin C, vitamin nhóm B giúp chống lại gốc tự Đặc biệt khoai lang có hàm lượng chất xơ hòa tan cao, cao gấp lần so với loại khoai khác nguồn cung cấp chất xơ tốt Trước kia, người ta xem chất xơ chất trơ khơng có giá trị dinh dưỡng khơng tiêu hố Nhưng ngày chun gia ý đến vai trị nhiều phần ăn người Dần dần chất xơ xem thành phần quan trọng ảnh hưởng đến sức khỏe Trong công nghiệp thực phẩm, chất xơ sử dụng chất bổ sung trình sản xuất loại đồ uống, kẹo, loại bánh nướng, sữa chua, sản phẩm sữa cho trẻ em Xuất phát từ tình hình thực tiễn tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng enzyme công nghệ thu nhận chất xơ từ khoai lang” Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hoàng Linh - 1201 PHẦN I: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chất xơ hòa tan 1.1.1 Khái niệm, phân loại 1.1.1.1 Khái niệm Chất xơ hòa tan thuộc nhóm chất xơ có chất carbohydrate, thường có khối lượng phân tử thấp cấu tạo từ gốc đường đơn (các monosaccharide gồm glucose, mannose, fructose) liên kết với thông qua liên kết glycoside gồm từ 2-60 gốc đường đơn[11] Theo hiệp hội AACC international, chất xơ xác định carbohydrate thực vật tương tự có khả kháng tiêu hóa hấp thu ruột non người với trình lên men hồn tồn phần ruột già Chất xơ thực phẩm bao gồm polysaccharides, oligosaccharide, lignin chất thực vật có liên quan[12, 15] 1.1.1.2 Phân loại Có nhiều cách phân loại chất xơ hịa tan như: dựa cấu trúc hóa học, dựa tính chất sinh lý hóa lý chất xơ A Phương pháp phân loại dựa cấu trúc hóa học chia chất xơ hịa tan thành nhóm sau: • Oligosaccharit cacbohydrat, cấu tạo từ -10 phân tử đường đơn Chúng bao gồm: Gluco-, iso malto-, galato-, xylo-, inulo- Fructooligosaccharit Các oligosaccharit loại thực phẩm sản xuất đường thủy phân polysaccharit thực vật axit enzym chuyển hóa từ loại đường nhờ enzym transglycosylation [13] Các oligosaccharit chứa liên kết α- 1,4 glucosit gọi maltooligosaccharit Khi chứa liên kết α- 1,4 α- 1,6 glucosit chúng gọi oligosaccharit phân nhánh hay isomaltooligosaccharit [23 ] • Pectin [10] Pectin hợp chất cao phân tử polygalactoronic có đơn phân tử galactoronic rượu metylic Trọng lượng phân tử từ 20.000 - 200.000 đvC Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hoàng Linh - 1201 Hàm lượng pectin 1% dung dịch có độ nhớt cao, bổ sung 60 % đường điều chỉnh pH môi trường từ 3,1-3,4 sản phẩm tạo đơng Hình 1: cấu tạo pectin - Gums: có cấu trúc khác tùy theo nguồn gốc thướng polysaccharide thứ yếu hầu hết loại thức ăn, không chứa protein, chất béo, tinh bột thành phần glucomannan (chiếm 80 – 95%) [10] Hình 2: cấu tạo Gums - Hemicellulose: gồm nhóm polysaccharide khác tùy mức độ phân nhánh, phân loại theo đường đơn có dây (xylan, galactan, mannan) nhánh bên (arabinose, galactose) [10, 24] Hình 3: cấu tạo Hemicellulose Khóa luận tốt nghiệp K19 - Nguyễn Hoàng Linh - 1201 Psyllium thành phần polysaccharide lignin chứa hỗn hợp phenolic có cấu trúc phân tử khơng gian ba chiều phức tạp Lignin có thành phần gỗ cứng, khó phân rã hầu hết loại thức ăn từ cỏ - Một số cacbohydrate: maltodextrin, tổng hợp enzyme (fructo- oligosaccharide (FOS) mạch ngắn, chondroitin-oligosaccharide (TOS), xanthan gum, oligofructo, xilo-oligosaccharide (XOS), trangalactooligo collagen, galacto-oligosaccharide) B Phương pháp phân loại dựa vào tính chất sinh lý hóa lý chất xơ, chia chất xơ hịa tan thành hai nhóm: • Chất xơ hịa tan nhớt guar gum, glucomannans, pectin, yến mạch -glucan, psyllium, chất nhầy… • Chất xơ hịa tan khơng nhớt lactulose, oligosaccharides, fructooligosaccharides, inulin,… C Phương pháp phân loại theo số phân tử đường đơn cấu trúc chất xơ - Chất xơ cấu tạo từ phân tử đường đơn FOS 3, Galacto OS - Chất xơ cấu tạo từ phân tử đường đơn lactosucrose - Chất xơ cấu tạo từ phân tử đường đơn IMO, GOS - Chất xơ cấu tạo từ phân tử đường đơn XOS, TOS - Chất xơ cấu tạo từ nhiều phân tử đường đơn (mạch poli) pectin, inulin, raffinose Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hồng Linh - 1201 Tỉ lệ dịch (%) Xơ hịa tan (%) Hình 10 Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình thủy phân enzyme αAmylase Kết khảo sát cho thấy: nhiệt độ thủy phân enzyme α-Amylase 95oC thu hàm lượng chất xơ cao mẫu thí nghiệm enzyme α-Amylase enzyme bền nhiệt môi trường bổ sung CaCl2 Lựa chọn điều kiện nhiệt độ 95oC sử dụng cho thí nghiệm 3.4.3 Ảnh hưởng pH đến trình thủy phân enzyme α-Amylase Thí nghiệm tiến hành với pH thủy phân khác từ pH 4-8 Các tiêu đánh giá bao gồm tỉ lệ dịch thu hồi đưa đến Bx15 hàm lượng chất xơ hòa tan có 100g mẫu khơ Kết thí nghiệm trình bày hình sau: Tỉ lệ dịch (%) 91 Xơ hòa tan (%) 24.0 90 23.5 23.0 89 22.5 88 22.0 87 21.5 86 21.0 85 20.5 Tỉ lệ dịch thu hồi (%) Hàm lượng chất xơ hịa tan Hình 11 Ảnh hưởng pH đến trình thủy phân enzyme αAmylase 44 Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hồng Linh - 1201 Kết thu cho thấy, pH thu hàm lượng chất xơ cao mẫu thí nghiệm Khi pH thấp cao hàm lượng chất xơ giảm xuống khơng phải pH tối ưu cho enzyme Từ kết trên, lựa chọn pH cho phản ứng enzyme α-Amylase pH sử dụng cho thí nghiệm 3.4.4 Ảnh hưởng thời gian đến trình thủy phân enzyme αAmylase Thí nghiệm tiến hành với thời gian thủy phân khác từ 10 – 50 phút Các tiêu đánh giá bao gồm tỉ lệ dịch thu hồi đưa đến Bx15 hàm lượng chất xơ hịa tan có 100g mẫu khơ Kết thí nghiệm trình bày hình sau: Tỉ lệ dịch (%) Xơ hịa tan (%) Hình 12 Ảnh hưởng thời gian đến trình thủy phân enzyme α-Amylase Kết thí nghiệm cho thấy thủy phân enzyme α-Amylase thời gian 30 phút thu hàm lượng chất xơ cao Khi kéo dài thời gian phản ứng hàm lượng chất xơ thu có xu hướng giảm lựa chọn thời gian thủy phân lựa chọn thời gian thủy phân enzyme α-Amylase 30 phút điều kiện sử dụng cho phản ứng 45 Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hoàng Linh - 1201 3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng enzyme Amyloglucosidase Q trình đường hóa q trình chuyển hồn tồn dextrin thành đường khử Ở giai đoạn ta khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến q trình đường hóa 3.5.1 Ảnh hưởng nồng độ enzyme Amyloglucosidase đến q trình thủy phân Thí nghiệm tiến hành nồng độ enzyme Amylogucosidase khác từ 0,1 – 0,5% so với khối lượng chất khô Các tiêu đánh giá bao gồm tỉ lệ dịch thu hồi đưa đến Bx15 hàm lượng chất xơ hịa tan có 100g mẫu khơ Kết thí nghiệm trình bày hình sau: Tỉ lệ dịch (%) Xơ hịa tan (%) Hình 13 Ảnh hưởng nồng độ enzyme Amyloglucosidase đến trình thủy phân Kết khảo sát cho thấy nồng độ enzyme Amyloglucosidase 0,3% so với khối lượng chất khô thu hàm lượng chất xơ cao mẫu thí nghiệm Các mẫu có nồng độ enzyme cao 0,3% thu hàm lượng chất xơ có xu hướng giảm nồng độ enzyme bão hòa làm cho tốc độ phản ứng giảm xuống Từ kết trên, chọn nồng độ enzyme Amyloglucosidase 0,3% so với khối lượng chất khô sử dụng cho thí nghiệm 46 Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hoàng Linh - 1201 3.5.2 Ảnh hưởng nhiệt độ đến q trình thủy phân enzyme Amyloglucosidase Thí nghiệm tiến hành với thời gian thủy phân khác từ 30 – 70oC Các tiêu đánh giá bao gồm tỉ lệ dịch thu hồi đưa đến Bx15 hàm lượng chất xơ hịa tan có 100g mẫu khơ Kết thí nghiệm trình bày bảng sau: Tỉ lệ dịch (%) Xơ hòa tan (%) Hình 14 Ảnh hưởng nhiệt độ đến q trình thủy phân enzyme Amyloglucosidase Kết thí nghiệm cho thấy, nhiệt độ 60oC thu hàm lượng chất xơ cao mẫu thí nghiệm Khi nhiệt độ 60oC hàm lượng chất xơ thu thấp nhiệt độ tối ưu enzyme Từ kết trên, lựa chọn nhiệt độ cho phản ứng enzyme Cellulase 60oC sử dụng cho phản ứng 3.5.3 Ảnh hưởng pH đến trình thủy phân enzyme Amyloglucosidase Thí nghiệm tiến hành với pH thủy phân khác từ pH 4,5 8,5 Các tiêu đánh giá bao gồm tỉ lệ dịch thu hồi đưa đến Bx15 47 Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hoàng Linh - 1201 hàm lượng chất xơ hịa tan có 100g mẫu khơ Kết thí nghiệm trình bày hình sau: Tỉ lệ dịch (%) Xơ hịa tan (%) Hình 15 Ảnh hưởng pH đến trình thủy phân enzyme Amyloglucosidase Kết khảo sát cho thấy pH thủy phân enzyme Amyloglucosidase pH 4,5 thu hàm lượng chất xơ cao mẫu thí nghiệm Do đó, lựa chọn pH cho trình thủy phân enzyme Amyloglucosidase pH 4,5 điều kiện cho thí nghiệm 3.5.4 Ảnh hưởng thời gian đến q trình thủy phân enzyme Amyloglucosidase Thí nghiệm tiến hành với thời gian thủy phân khác từ 1050 phút Các tiêu đánh giá bao gồm tỉ lệ dịch thu hồi đưa đến Bx15 hàm lượng chất xơ hịa tan có 100g mẫu khơ Kết thí nghiệm trình bày hình sau: 48 Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hồng Linh - 1201 Tỉ lệ dịch (%) Xơ hòa tan (%) Hình 16 Ảnh hưởng thời gian đến trình thủy phân enzyme Amyloglucosidase Kết thí nghiệm cho thấy thủy phân enzyme Amyloglucosidase thời gian 30 phút thu hàm lượng chất xơ cao Khi kéo dài thời gian phản ứng hàm lượng chất xơ thu có xu hướng giảm lựa chọn thời gian thủy phân lựa chọn thời gian thủy phân enzyme Amyloglucosidase 30 phút điều kiện sử dụng cho phản ứng 3.6 Nghiên cứu phương pháp thu nhận chất xơ hòa tan 3.6.1 Ảnh hưởng nồng độ dịch thu hồi đến việc thu nhận chất xơ hịa tan Thí nghiệm tiến hành với nồng độ dịch thu hồi khác từ 20-40% Các tiêu đánh giá bao gồm tỉ lệ dịch thu hồi hàm lượng chất xơ hịa tan có 100g mẫu khơ Kết thí nghiệm trình bày hình sau: 49 Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hồng Linh - 1201 Tỉ lệ dịch (%) Xơ hịa tan (%) Hình 17 Ảnh hưởng nồng độ dịch thu hồi đến việc thu nhận chất xơ hòa tan Kết thu cho thấy hàm lượng xơ hòa tan cao nồng độ dịch thu hồi 40oBx thấp nồng độ dịch thu hồi 20oBx Đánh giá cảm quan dịch thu hồi mẫu thí nghiệm nhận thấy nồng độ dịch tăng từ 30-40 dịch đặc, ngả sang màu sẫm so với mẫu có nồng độ 20 25oBx Sản phẩm xơ thu mẫu M3 – M5 có mầu sẫm sấy xơ dễ ngả sang màu sẫm ảnh hưởng đến cảm quan sản phẩm Do chênh lệch mẫu M2 M3 không nhiều, lượng sử dụng để cô đặc đến nồng độ thu hồi 30oBx nhiều so với 25oBx Từ kết trên, lựa chọn nồng độ dịch thu hồi 25oBx sử dụng cho thí nghiệm 3.6.2 Ảnh hưởng tỉ lệ dịch thu hồi : cồn đến việc thu nhận chất xơ hịa tan Thí nghiệm tiến hành với nồng độ dịch thu hồi khác từ 20-40% Các tiêu đánh giá bao gồm tỉ lệ dịch thu hồi đưa đến Bx 25 hàm lượng chất xơ hịa tan có 100g mẫu khơ Kết thí nghiệm trình bày hình sau: 50 Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hồng Linh - 1201 Tỉ lệ dịch (%) Xơ hịa tan (%) Hình 18 Ảnh hưởng nồng độ dịch thu hồi đến việc thu nhận chất xơ hòa tan Kết thí nghiệm cho thấy, tăng tỉ lệ dịch:cồn hàm lượng chất xơ thu hồi thay đổi không đáng kể Lựa chọn tỉ lệ dịch:cồn 1:4 sử dụng cho trình nghiên cứu sản xuất chất xơ từ củ khoai lang 3.7 Lựa chọn nhiệt độ sấy sản phẩm Đánh giá cảm quan màu săc, thời gian sấy nhiệt độ thời gian sấy khác nhau: Bảng 8: Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian sấy đến sản phẩm chất xơ hòa tan Mẫu Nhiệt độ sấy (oC) Thời gian sấy (giờ) Đánh giá cảm quan Sáng màu, thời gian sấy kéo dài, dạng keo khó tan M2 60 14 Màu vàng, sáng màu, khó tan M3 70 10 Màu vàng, sáng màu, dễ tan M4 80 Màu vàng sẫm màu Kết cho thấy sấy sản phẩm nhiệt độ 70oC thời gian M1 50 16 10h thu sản phẩm có màu sáng đẹp, dễ tan nước Lựa chọn nhiệt độ 70oC thời gian 10h sử dụng điều kiện sấy sản phẩm 51 Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hồng Linh - 1201 3.8 Xây dựng quy trình cơng nghệ Từ kết thu xây dụng quy trình sản xuất chất xơ hòa tan từ củ khoai lang Khoai lang tươi Sấy khô Rửa sạch, gọt vỏ, loại bỏ phần hỏng, cắt mỏng (80oC/15h; w=8%) Nghiền nhỏ Phối trộn bột khoai với dung dịch buffer phosphat pH 5,5 theo tỉ lệ khoai:dung môi 1:5 Bổ sung 0,3% enzyme Cellulose (30 phút; 55oC; pH 5,5) Bã Bổ sung 0,3% enzyme αAmylase (30 phút; 95oC; pH 7, 0,01% CaCl2) Lọc dịch Bổ sung 0,3% enzyme Amyloglucosidase (30 phút; 60oC; pH 4,5) Cô quay dịch thu hồi tới Bx = 25 (70oC/50rpm, P=170mba) Tủa thu chất xơ theo tỉ lệ dịch:cồn 1:4 Lọc kết tủa, sấy khô (70oC/10h; w=7%) cồn thu hồi Chất xơ hịa tan 52 Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hồng Linh - 1201 • Thuyết minh quy trình - Quá trình xử lý nguyên liệu: - Nguyên liệu thu mua, làm gọt vỏ, ngâm dung dịch acid citric 0,5% phút Sau sấy khơ nhiệt độ 80oC/15h - Phối trộn khoai lang : dung môi (phosphat buffer pH 5,5) theo tỉ lệ 1:5 - Quá trình thủy phân enzyme Cellulase: thêm vào 0,3% enzyme Cellulase so với khối lượng nguyên liệu để nhiệt độ 55oC 30 phút - Quá trình thủy phân tinh bột alpha amylase: Chỉnh pH đến dung dịch NaOH 1M, bổ sung 0,1% enzyme alpha-amylase so với khối lượng nguyên liệu, bổ sung thêm 0,01% CaCl2 so với khối lượng nguyên liệu (CaCl2 để tăng độ bền vững enzyme alpha-amylase nhiệt độ cao q trình hồ hóa) nhiệt độ 95oC thời gian 30 phút - Quá trình thủy phân enzyme Amyloglucosidase Chỉnh pH xuống 4,5 acid HCl 1M, bổ sung 0,3% Enzyme amyloglucosidase so với khối lượng nguyên liệu giữ nhiệt độ 60oC 30 phút - Quá trình lọc dịch: sử dụng bơm chân không để lọc dịch sau thủy phân - Quá trình thu hồi chất xơ hịa tan phương pháp tủa cồn: Cô đặc dịch thu máy cô quay chân không đến dịch chiết đạt độ khô Bx 25 Cho dịch thu sau cô đặc vào dung dịch cồn 95% theo tỉ lệ 1:4 (dịch chiết : cồn) - Lọc loại bỏ cồn, sấy xơ thu nhiệt độ 70oC/10h Thực nghiệm sản xuất chất xơ hịa tan mơ hình 50kg ngun liệu Tiến hành ứng dụng quy trình cơng nghệ sản xuất chất xơ hịa tan từ củ khoai lang mơ hình 50kg khoai lang tươi 53 Khóa luận tốt nghiệp K19 50kg khoai lang tươi Nguyễn Hoàng Linh - 1201 Sấy khô (80oC/15h; w=8%) (14.64kg) Rửa sạch, gọt vỏ, loại bỏ phần hỏng, cắt mỏng (45,64kg) Nghiền nhỏ Phối trộn với 73,2 lít dung mơi Bổ sung 43,92g enzyme Cellulose 30 phút; 55oC; pH 5,5 Bã Bổ sung 14,64g enzyme αAmylase + 1,464g CaCl2 (30 phút; 95oC; pH 7) Lọc dịch (thu 60,7 lít dịch Bx 15) Bổ sung 43,92g enzyme Amyloglucosidase (30 phút; 60oC; pH 4,5) Cô quay dịch thu hồi tới Bx = 25 (70oC/50rpm, P=170mba) (thu 36,5 lít dịch Bx 25) Cho dịch thu hồi vào 146 lít cồn 95% Lọc kết tủa, sấy khơ (70oC/10h; w=7%) cồn thu hồi Chất xơ hòa tan (3,8kg) 54 Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hồng Linh - 1201 Đánh giá kết trình sản xuất đưuọc thể bảng sau: Bảng 9: phân tích thành phần chế phẩm Chỉ tiêu Đơn vị Chế phẩm xơ Xơ hòa tan tổng số g/100g 74.46 Pectin g/100g 19,01 Raffinose g/100g 25,84 Sucrose g/100g 15,47 Glucose g/100g 3.63 Chế phẩm xơ hịa tan từ củ khoai lang có hàm lượng xơ hòa tan tổng số 74,46% có 19,01% pectin, 25,84% raffinose, 15,47% sucrose, 3,63% glucose 55 Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hồng Linh - 1201 PHẦN IV: KẾT LUẬN Quá trình nghiên cứu thu số kết sau: - Đã xác định điều kiện thu nhận xơ hòa tan từ củ khoai lang sau: củ khoai lang sấy khô, nghiền nhỏ phối trộn với buffer phosphate (pH 5,5) với tỉ lệ 1:5, bổ sung 0,3% enzyme cellulase nhiệt độ 55oC thời gian 30 phút Bổ sung 0,1% enzyme α-amylase nhiệt độ 95oC, mơi trường có bổ sung CaCl2, pH =7, 30 phút bổ sung thêm 0,3% enzyme amyloglucosidase nhiệt độ 60oC, pH = 4,5 30 phút - Đã xác định nồng độ để thu hồi sản phẩm có Bx = 25 - Đã xác định nhiệt độ sấy thích hợp cho sản phẩm 70oC - Đã xây dựng quy trình cơng nghệ sản xuất chất xơ hịa tan từ củ khoai lang thu chế phẩm chất xơ hịa tan đạt 74,46% độ ẩm 5% 56 Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hoàng Linh - 1201 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt 10 11 "Bộ Y tế - Viện Dinh dưỡng (2000) Bảng thành phần dinh dưỡng thực phẩm Việt Nam, NXB Y học, Hà Nội" Bs Nguyễn Văn Tiến - Viện Dinh dưỡng, "Vai trò chất xơ với sức khỏe", truy cập ngày, trang web http://viendinhduong.vn/news/vi/796/12/vai-trocua-chat-xo-voi-suc-khoe.aspx Cây khoai lang, truy cập ngày, trang web https://sites.google.com/site/raurungvietnam/rau-tren-can/cay-khoai-lang "http://doan.edu.vn/do-an/de-tai-cac-phuong-phap-dinh-luong-protein25283/" "http://yensaothienkhai.vn/thong-tin/chat-xo-voi-suc-khoe-va-mot-so-benhman-tinh-nguy-hiem-81.html" "Lê Thanh Mai, et al (2006) Các phương pháp phân tích ngành cơng nghệ lên men, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội." Một số giống khoai Việt Nam, truy cập ngày, trang web https://sites.google.com/site/hoangkimvietnam/chaongaymoi/cy-lngthc/ngan-hang-de-thi-cay-luong-thuc/hoi-dap-cay-khoai-lang/giong-khoailang Mùi, Nguyễn Văn Thực hành hóa sinh, Nhà xuất đại học quốc gia Hà Nội - 2001 Hồ kim vinh nghi cộng (2009), "Nghiên cứu qui trình sản xuất chất xơ thực vật từ nguồn nguyên liệu thực vật ứng dụng làm hoạt chất sinh học bổ sung vào thực phẩm ăn liền thực phẩm chức năng." Tìm hiểu chất xơ hịa tan chất xơ khơng tan: tính chất ,nguồn thực phẩm vai trò sinh học dinh dưỡng, truy cập ngày, trang web http://text.123doc.org/document/3081274-tim-hieu-ve-chat-xo-khong-tan-vachat-xo-hoa-tan.htm "Ứng dụng chất xơ thực phẩm chức http://kiemtailieu.com/khoa-hoc-tu-nhien/tai-lieu/ung-dung-chat-xo-hoa-tantrong-thuc-pham-chuc-nang/5.html" 57 Khóa luận tốt nghiệp K19 Nguyễn Hoàng Linh - 1201 Tài liệu tiếng anh 12 "American Association of Cereal Chemists (2001) The definition of dietary fiber The Report of Dietary Fiber Definition Committee to the Broad of Directors of the AAC, 1, 10" 13 "Hamid Abdul, A., & Luan Y.S (2000) Functional properties of dietary fibre prepared from defatted rice bran Food Chemistry, 68 (1) p.15-19." 14 Horton, D (1988), "Underground crops Long-term trends in production of roots and tubers", Winrock International, Morrilton, AR (USA) 15 "http://www.aaccnet.org/initiatives/definitions/pages/dietaryfiber.aspx" 16."https://ndb.nal.usda.gov/ndb/foods/show/3207?fgcd=&manu=&lfacet=&format 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 =&count=&max=35&offset=&sort=&qlookup=sweet+potato" "M Okada and T Nakakuki (1992) Oligosaccharides in Starch Hydrolysis Products p 335-336 VCH, New York." "May, C D Industrial pectins: Sources, production and applications Carbohydr Polym 1990, 12, 79-99." "Megazyme Integrated total dietary fiber assay procedure, Megazyme International Ireland 2015" Megazyme pectin identification assay procedure, Megazyme International Ireland 2011, chủ biên Megazyme Raffinose/Sucrose/Glucose assay procedure, International Ireland 2015, chủ biên Megazyme "T Nakakuki (2003) Development of Functional Oligosaccharides in Japan Trends in Glycoscience and Glycotechnology Vol 15 No 82, p 57-64." "Thompson, J.B (1984) Process for preparing cellulose from: http://www.united state patent.com (retrieved on June 1,2002)." "Van-Den Truong and Ramesh Y Avula 2010 “SWEET POTATO PUREES AND POWDERS FOR FUNCTIONAL FOOD INGREDIENTS” Nova Science Publishers, Inc New York ISBN 978-1-60876-343-6 pp 117161." Ray, R.C Tomlins, K.I (2009), Sweet Potato: Post Harvest Aspects in Food, Feed and Industry, Nova Science Publishers Suda, I cộng (2008), "Intake of purple sweet potato beverage affects on serum hepatic biomarker levels of healthy adult men with borderline hepatitis", Eur J Clin Nutr 62(1), tr 60-7 58