Nghiên cứu xác lập điều kiện và giải pháp công nghệ tối ưu cho quá trình thủy phân protein bã nấm men bia nhằm ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm (tt)

1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Từ cuối kỷ 19, sản phẩm thủy phân (SPTP) protein sử dụng thực phẩm hàng ngày Châu Âu SPTP protein sử dụng rộng rãi nguồn nitơ dễ hấp thu cho nhu cầu dinh dưỡng đặc biệt, ứng dụng sản xuất sản phẩm dinh dưỡng, chức cho người bệnh, người già trẻ em Những năm gần đây, SPTP nghiên cứu ứng dụng sản xuất sản phẩm dinh dưỡng cho người chơi thể thao, người ăn kiêng, bệnh nhân ung thư Nguồn nguyên liệu để sản xuất SPTP chủ yếu từ sinh khối nấm men, phế liệu ngành thủy sản (như đầu cá, tôm ) bã nấm men từ ngành công nghiệp rượu, bia Đặc biệt, bã nấm men bia nguồn nguyên liệu dồi giàu protein chưa khai thác sử dụng hợp lý nước ta Bã nấm men bia có hàm lượng protein cao (chiếm 51-58% lượng chất khô) tỷ lệ acid amin cân đầy đủ loại acid amin cần thiết Hơn nữa, Việt Nam, với sản lượng bia ngày tăng, tạo nguồn bã nấm men thải lớn khoảng 43.000 tấn/năm (tương ứng với sản lượng bia 3,5 tỷ lít /năm - 2015) Hiện nay, bã nấm men bia chủ yếu sấy thành dạng bột khô sử dụng bã nấm men ướt làm thức ăn chăn nuôi với hệ số tiêu hóa thấp, bã nấm men gây ô nhiễm môi trường Để tăng hiệu sử dụng bã nấm men bia, người ta thường thủy phân protein bã nấm men bia Tuy nhiên, kỹ thuật thủy phân protein bã nấm men bia dừng phương pháp tự phân thủy phân gián đoạn enzyme Trong điều kiện đó, mức độ thủy phân không cao chất lượng sản phẩm thủy phân hạn chế vị đắng Bởi vậy, xuất phát từ mục đích sử dụng hiệu bã nấm men bia để tạo sản phẩm ứng dụng công nghệ thực phẩm, tiến hành thực đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu xác lập điều kiện giải pháp công nghệ tối ưu cho trình thủy phân protein bã nấm men bia nhằm ứng dụng công nghiệp thực phẩm” Mục tiêu nội dung nghiên cứu luận án Mục tiêu: Xác lập điều kiện giải pháp công nghệ tối ưu cho trình thủy phân protein bã nấm men bia đạt mức độ thủy phân cao (DH) độ đắng (BT) SPTP thấp nhằm ứng dụng cho sản phẩm thực phẩm Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu lựa chọn điều kiện thích hợp để xử lý bã nấm men bia - Nghiên cứu lựa chọn điều kiện thích hợp để thủy phân protein bã nấm men bia: Lựa chọn chế phẩm protease, yếu tố thủy phân, số giải pháp nhằm nâng cao DH giảm BT SPTP - Tối ưu hóa trình thủy phân protein bã nấm men bia theo kỹ thuật thủy phân gián đoạn, chảy tràn liên tục tuần hoàn liên tục - Đánh giá chất lượng SPTP protein bã nấm men bia - Ứng dụng SPTP công nghệ sản xuất bánh cracker Những đóng góp luận án - Đã xác lập điều kiện tối ưu thủy phân protein bã nấm men bia mô hình tuần hoàn liên tục sử dụng thiết bị ống lồng ống - Đã minh chứng thực nghiệm dùng hai nhiều chế phẩm protease công tác động lên trình chất mức độ thủy phân cao BT SPTP thấp chúng tác động đơn lẻ - Đã minh chứng thực nghiệm trình thủy phân protein bã nấm men bia thiết bị đơn lẻ tích định DH thấp so với hệ thống nhiều thiết bị mắc nối tiếp có tổng thể tích thể tích thiết bị đơn lẻ - Kết nghiên cứu xác định vai trò ảnh hưởng tỷ lệ acid amin kỵ nước độ đắng SPTP protein bã nấm men bia, sở khoa học cho nghiên cứu protein acid amin thuộc lĩnh vực chế biến thực phẩm Bố cục luận án Luận án gồm 120 trang (không kể phụ lục) chia thành phần sau: Mở đầu trang, chương 1: tổng quan tài liệu 31 trang, chương 2: vật liệu phương pháp nghiên cứu: 17 trang, chương 3: kết thảo luận: 51 trang, kết luận kiến nghị trang, có 37 hình vẽ đồ thị, 50 bảng, 150 tài liệu tham khảo phụ lục TỔNG QUAN Tổng quan vấn đề nghiên cứu luận án trình bày chi tiết phần: 1.1 Tổng quan bã nấm men bia 1.1.1.Nấm men sử dụng sản xuất bia 1.1.2.Thành phần hóa học bã nấm men bia 1.1.3.Thành phần bất lợi bã nấm men bia 1.1.4.Tình hình tận thu bã nấm men bia 1.2 Tổng quan sản phẩm thủy phân 1.2.1 Ứng dụng sản phẩm thủy phân protein 1.2.2 Hàm lượng acid amin sản phẩm thủy phân protein 1.2.3 Nguyên nhân gây đắng sản phẩm thủy phân protein 1.3 Tác nhân yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy phân protein 1.3.1.Tác nhân thủy phân protein 1.3.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu thủy phân BT SPTP 1.4 Tác nhân yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy phân protein 1.4.1.Giải pháp xử lý bã nấm men bia 1.4.2.Giải pháp kỹ thuật thủy phân protein bã nấm men bia chế phẩm protease 1.5 Định hướng nghiên cứu Từ tổng quan tài liệu thấy có nhiều nghiên cứu trình thủy phân protein bã nấm men bia.Tuy nhiên, vấn đề chưa đề cập tới cách sâu sắc như: Đã có nhiều nghiên cứu cho việc xử lý loại α β-acid đắng hoa houblon bám bề mặt tế bào bã nấm men bia NaOH Tuy nhiên, hàm lượng α β-acid đắng khác tùy vào công nghệ sản xuất bia đời men xả bỏ Do đó, khảo sát nồng độ NaOH thời gian ngâm để xử lý loại α β-acid đắng này, đối bã nấm men bia sử dụng luận án cần thiết Đã có nhiều nghiên cứu lựa chọn điều kiện thích hợp cho trình thủy phân protein bã nấm men bia, chủ yếu đối tượng nấm men chưa có nghiên cứu đề cập đến lúc hai mục tiêu DH lớn độ đắng SPTP thấp đối tượng nấm men chìm Vì vậy, lựa chọn điều kiện thích hợp cho trình thủy phân protein bã nấm men bia cần thiết Mặc dù có nhiều nghiên cứu tối ưu trình thủy phân protein bã nấm men bia theo kỹ thuật thủy phân gián đoạn, thực tối ưu với mục tiêu hiệu thủy phân Đồng thời, chưa có nghiên cứu tối ưu trình thủy phân chảy tràn liên tục tuần hoàn liên tục protein bã nấm men bia Do đó, ba kỹ thuật thủy phân gián đoạn, chảy tràn liên tục tuần hoàn liên tục thực nghiên cứu luận án VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu hóa chất thiết bị 2.1.1 Vật liệu Bã nấm men bia (SBY) thu nhận sau trình lên men Nhà máy bia Sài Gòn – Hà Nội, Khu công nghiệp vừa nhỏ Từ Liêm, Hà Nội Vật liệu làm bánh cracker (của Công ty cổ phần Green Việt Nam, Thanh Xuân Trung Hà Nội) 2.1.2 Hóa chất thiết bị nghiên cứu Các chế phẩm protease thương mại hãng Novo Nordisk Đan Mạch Hóa chất phân tích hãng Sigma Merck (Đức) Thiết bị nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị thủy phân gián đoạn, chảy tràn liên tục tuần hoàn liên tục 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Nghiên cứu lựa chọn điều kiện thích hợp xử lý thủy phân protein bã nấm men bia 2.2.1.1 Nghiên cứu lựa chọn điều kiện xử lý bã nấm men NaOH 2.2.1.2 Nghiên cứu lựa chọn điều kiện thích hợp để thủy phân protein bã nấm men bia 2.2.1.3 Thủy phân protein bã nấm men bia 2.2.2 Cô đặc sản phẩm thủy phân protein bã nấm men bia 2.2.3 Bước đầu thử nghiệm sản xuất bánh cracker có bổ sung SPTP 2.3 Các phương pháp phân tích 2.3.1 Xác định tỷ lệ tế bào sống sót bã nấm men bia 2.3.2 Xác định độ ẩm bã nấm men bia SPTP sau cô đặc 2.3.3 Xác định nồng độ chất khô SPTP sau cô đặc 2.3.4 Xác định độ tro bã nấm men bia SPTP sau cô đặc 2.3.5 Xác định tiêu vi sinh SPTP sau cô đặc 2.3.6 Xác định độ đắng bã nấm men bia sau trình rửa: Bằng phương pháp đo quang theo tiêu chuẩn quốc tế 2.3.7 Xác định hàm lượng protein tổng phương pháp Kjelhdal 2.3.8 Xác định hàm lượng acid amin theo phương pháp Ninhydrin 2.3.9 Xác định thành phần acid amin theo phương pháp sắc ký lỏng cao áp 2.3.10 Đánh giá hiệu phá vỡ tế bào bã nấm men bia (TEM SEM) 2.3.11 Xác định hàm lượng acid nucleic mẫu SPTP 2.4 Phương pháp cảm quan 2.4.1 Đánh giá độ đắng SPTP theo phương pháp cảm quan cho điểm 2.4.2 Đánh giá cảm quan mẫu bánh cracker theo phương pháp khảo sát thị hiếu người tiêu dùng 5 a 36,62 31,48 33,57 32,13 35,59 27,14 30,02 25,66 40 30 20 10,18 10 3,65 12,67 3,76 14,98 3,94 16,54 4,02 20 30 45 60 Tỷ lệ sống sót tế bào (%) Độ đắng nước rửa bã nấm men bia (BU) 2.4 Phương pháp toán học 2.5.1 Tính toán mức độ thủy phân 2.5.2.Tối ưu hóa trình thủy phân protein bã nấm men bia Tối ưu hóa trình thủy phân protein bã nấm men bia với hai hàm mục tiêu mức độ thủy phân lớn độ đắng sản phẩm thủy phân nhỏ phần mềm Design – Expert 10.0 để xây dựng quy hoạch trực giao – central composite orthogonal design (CCOD), thiết lập bề mặt đáp ứng tối ưu hóa theo hàm mong đợi Ma trận thực nghiệm bao gồm 27 thí nghiệm (cho trình thủy phân gián đoạn chảy tràn liên tục) 50 thí nghiệm (quá trình thủy phân tuần hoàn liên tục) Với khoảng chạy yếu tố khả sát nhiệt độ (40 – 90oC), pH (6 -9), tỷ lệ E/S (5 – 10 U/g), thời gian (6 – 9h), riêng trình thủy phân tuần hoàn liên tục có thêm yếu tố cài đặt biến tần bơm chạy tuần hoàn (40 – 80%) 2.5 Phương pháp thống kê Tất thí nghiệm thực lần để lấy giá trị trung bình Kết xử lý thống kê với mức ý nghĩa α = 0,05 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên cứu lựa chọn điều kiện thích hợp để xử lý thủy phân protein bã nấm men bia 3.1.1 Điều kiện xử lý bã nấm men NaOH 95,97 92,26 96,18 96,84 96,94 96,88 96,56 88,61 89,86 100 91,01 85,12 80,04 80 120 60 40 20 20 Thời gian rửa (phút) ĐC NaOH 0,05N NaOH 0,1N NaOH 0,15N Hình 3.1 b 30 45 Thời gian rửa (phút) 60 ĐC NaOH 0,05N NaOH 0,1N NaOH 0,15N Ảnh hưởng nồng độ NaOH thời gian rửa đến độ đắng nước rửa (a) tỷ lệ sống sót tế bào (b) Theo Hình 3.1 cho thấy, thời gian ngâm 30 phút thích hợp đáp ứng tiêu chí tỷ lệ sống sót tế bào độ đắng nước rửa cao Sau trình rửa 25 20 15 10 22,35 17,96 19,57 19,11 14,86 15,52 18,35 15,34 13,95 18,86 16,34 16,38 12,59 14,73 6,5 Flavourzyme Neutrase Hình 3.2 7,5 pH 8,0 8,5 Alcalase Độ đắng SPTP (BT, µmol/l) Mức độ thủy phân (DH, %) lần 2, bã nấm men thực rửa lần nước lạnh 4oC Kết độ đắng nước rửa lần 2, lần lần bã nấm men bia thấp so với trước xử lý (dịch bia thu sau ly tâm bã nấm men bia) 18% (34,74BU so với 30,02 BU), 87% (34,74BU so với 4,64BU) 99% (34,74BU so với 0,1BU) Như vậy, lựa chọn điều kiện xử lý bã nấm men bia NaOH sau: Bã nấm men bia rửa lần nước lạnh 4oC, 30 phút, lần dung dịch NaOH 0,1N, 4oC, 30 phút, lần nước lạnh 4oC, 30 phút Kết loại đắng đạt sau trình rửa lần 99% tỷ lệ sống sót tế bào 98,53% ± 0,48 3.1.2 Nghiên cứu lựa chọn điều kiện thích hợp để thủy phân protein bã nấm men bia 3.1.2.1 Lựa chọn chế phẩm protease a Ảnh hưởng pH đến DH BT sản phẩm thủy phân: 53,45 62,13 70 61,64 57,35 50,25 60 46,62 50 34,70 56,77 40 46,72 45,33 52,56 30 27,02 20 32,77 26,94 10 6,5 7,5 8,0 8,5 pH Flavourzyme a Neutrase Alcalase b Ảnh hưởng pH đến DH (a) BT (b) trình thủy phân protein bã nấm men bia chế phẩm protease Kết nghiên cứu Hình 3.3a rằng, sử dụng chế phẩm Alcalase, DH đạt cao 22,35% pH 8,0 Xem xét BT SPTP Hình 3.3b ta thấy, sử dụng chế phẩm Flavourzyme cho độ đắng thấp 27,02 µmol quinine/l đạt với khoảng pH rộng 7,0 – 7,5 b Ảnh hưởng nhiệt độ đến DH BT Từ kết nghiên cứu Hình 3.4, sử dụng chế phẩm Flavourzyme có khoảng nhiệt độ thích hợp cho DH BT SPTP rộng so với hai chế phẩm lại 50 ÷ 55oC, DH đạt 18,68% BT SPTP 19,21 22,43 18,68 20,85 17,36 14,69 14,47 18,5516,52 12,74 13,97 25 19,68 20 15 10 45 50 55 60 Nhiệt độ (0C) Flavourzyme 65 Độ đắng SPTP(BT, µmol/l) Mức độ thủy phân (DH,%) 27,66 µmol quinine/l Với chế phẩm Alcalase, nhiệt độ thích hợp cho DH đạt cao BT SPTP thấp 550C, chế phẩm Neutrase 50oC Alcalase Neutrase 80 67,83 46,98 60 39,31 40 58,45 68,27 51,54 32,63 46,11 20 37,67 38,15 27,24 27,66 45 50 55 60 Nhiệt độ (0C) Flavourzyme Alcalase b Neutrase a 65 Ảnh hưởng nhiệt độ đến DH (a) BT (b) trình thủy phân bã nấm men bia chế phẩm protease Hình 3.4 60 15,02 40 20 50,88 17,53 18,93 34,73 22,75 32,61 19,17 22,96 27,45 30 20 32,49 27,12 10 1:1 1:1,5 Tỷ lệ bã nấm men bia/nước (w/w) Mức độ thủy phân (%) Flavourzyme Độ đắng SPTP Flavourzyme Hình 3.5 1:2 Độ đắng SPTP (BT, µmol/l) Mức độ thủy phân (DH, %) Như vậy, DH chế phẩm Alcalase cao nhất, Neutrase cuối Flavourzyme Trong đó, BT SPTP chế phẩm Flavourzyme thấp nhất, tiếp đến Alcalase cao Neutrase Chứng tỏ, chế phẩm Flavourzyme có hiệu làm giảm BT SPTP protein bã nấm men bia Do đó, để đạt mục tiêu DH cao BT SPTP thấp, tác giả loại Neutrase lựa chọn hai chế phẩm Alcalase Flavourzyme cho nghiên cứu 3.1.2.2 Ảnh hưởng tỷ lệ bã nấm men bia/nước đến mức độ thủy phân độ đắng sản phẩm thủy phân Mức độ thủy phân (%) Alcalase Độ đắng SPTP Alcalase Ảnh hưởng tỷ lệ bã nấm men bia/nước đến DH BT SPTP 30 20 10 18,2127,13 19,41 26,84 19,47 4,3 27,18 27,32 15,04 15,04 15,12 30 20 10 5,8 7,2 8,6 10,1 Tỷ lệ E/S (chế phẩm Flavourzyme) Độ đắng SPTP (BT, µmol/l) Mức độ thủy phân (DH, %) Theo kết Hình 3.5, tăng tỷ lệ BNMB/N từ 1: đến 1: 1,5 DH tăng BT SPTP giảm với hai loại chế phẩm protease Tại tỷ lệ BNMB/N 1: 1,5 (tương ứng 20% w/w) DH đạt lớn cho trình thủy phân chế phẩm Alcalase Flavourzyme, với giá trị 22,75% 18,93%; tương ứng BT SPTP đạt thấp 32,61 µmol quinine/l 27,45 µmol quinine/l Do đó, để đạt DH cao nhóm nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ BNMB/N 1: 1,5 cho nghiên cứu 3.1.2.3 Ảnh hưởng tỷ lệ enzyme/protein bã nấm men bia (E/S) đến mức độ thủy phân độ đắng sản phẩm thủy phân 40 22,3532,77 26,19 29,43 20 40 29,56 29,49 21,08 21,12 21,08 20 25,84 0 4,5 6,0 7,5 9,0 Tỷ lệ E/S (chế phẩm Alcalase) Mức độ thủy phân (DH, %) Hình 3.6 (a) 10,6 Độ đắng (BT, µmol/l) Độ đáng SPTP (BT, μmol/l) Mức độ thủy phân (DH, %) Mức độ thủy phân (DH, %) (b) Ảnh hưởng tỷ lệ E/S đến DH BT Flavourzyme(a) Alcalase (b) Với chế phẩm Flavourzyme tỷ lệ E/S 7,2U/g cho BT SPTP thấp 15,04 µmol quinine/l DH cao tỷ lệ E/S 10,1 U/g, giá trị DH tăng tỷ lệ E/S từ 7,2 ÷ 10,1 U/g 0,48% Như vậy, sử dụng chế phẩm protease riêng lẻ khó nhận DH cao BT SPTP thấp Hơn nữa, số nghiên cứu trình thủy phân chất khác thực nghiên cứu sử dụng hỗn hợp hai nhiều chế phẩm protease Do đó, nhóm nghiên cứu lựa chọn giải pháp kết hợp Alcalase Flavourzyme cho trình thủy phân protein bã nấm men bia Tuy nhiên, việc lựa chọn điều kiện thích hợp hỗn hợp Alcalase Flavourzyme đòi hỏi cần thực nhiều thí nghiệm tổ hợp 3.1.2.4 Một số giải pháp nhằm nâng cao mức độ thủy phân giảm độ đắng sản phẩm thủy phân a Lựa chọn phương án kết hợp chế phẩm Alcalase Flavourzyme Kết nghiên cứu cho thấy, tổ hợp tỷ lệ E/S chế phẩm Alcalase Flavourzyme, tỷ lệ E/S chế phẩm Alcalase 7,5U/g cho DH cao BT SPTP thấp so với tỷ lệ 6,0 4,5 U/g Với tỷ lệ E/S Alcalase 7,5U/g kết hợp với tỷ lệ E/S Flavourzyme 7,2 U/g cho DH cao BT SPTP thấp đạt 33,79% 19,57 µmol quinine/l, tiếp tục tăng tỷ lệ E/S Flavourzyme số DH BT không đổi Để thuận lợi cho tính toán chọn tỷ lệ E/S thích hợp cho hỗn hợp Alcalase Flavourzyme 7,5U/g 7,5U/g Dựa vào tỷ lệ E/S thích hợp lựa chọn, tiến hành thí nghiệm lựa chọn pH nhiệt độ thích hợp cho trình thủy phân protein bã nấm men bia hỗn hợp Alcalase Flavourzyme Tại điều kiện nhiệt độ 52,5oC pH 7,5 cho DH BT SPTP thấp đạt 33,82% 19,53µmol quinine/l Hình 3.9 kết khảo sát diễn biến DH BT theo thời gian điều kiện thủy phân thích hợp cho chế phẩm Alcalase, Flavourzyme hỗn hợp Alcalase + Flavourzyme Kết cho thấy, khoảng 12 thủy phân, DH ba thí nghiệm tăng, trình thủy phân hỗn hợp Alcalase + Flavourzyme tăng cao đạt 33,81% không tương ứng với tỷ lệ E/S sử dụng gấp đôi, tiếp với Alcalase (29,52%) cuối Flavourzyme (26,91%) Mặt khác, BT SPTP ba thí nghiệm giảm, trình thủy phân Flavourzyme giảm thấp đạt 15,21 μmol quinine/l hỗn hợp Alcalase + Flavourzyme đạt 17,58μmol quinine/l giảm 7% so với dùng Alcalase riêng lẻ (19,55μmol quinine/l) Sau 12 thủy phân, giá trị DH BT SPTP không đổi sử dụng riêng lẻ Alcalase Flavourzyme Tuy nhiên, sử dụng phối hợp Alcalase + Flavourzyme DH BT SPTP tiếp tục tăng giảm giá trị đạt 37,64% 17,58% thời gian thủy phân 15 Mặc dù, tỷ lệ E/S sử dụng gấp đôi, tăng DH mẫu (A+F) hoạt tính exopeptidase chế phẩm Flavourzyme thủy phân peptide 10 50 Độ đắng SPTP (BT, µmol /l) Mức độ thủy phân (DH, %) thành acid amin, 37,64 hoạt tính 40 35,25 33,81 30,55 26,98 29,48 29,34 endopeptidase 29,52 30 23,17 24,58 phẩm 27,06 chế 19,02 26,96 26,91 17,55 20 Flavourzyme chưa 17,86 21,35 sử dụng Hơn 10 15,34 nữa, hoạt tính chế phẩm Flavourzyme 10 12 13 15 Thời gian thủy phân (giờ) a F A A+F tính tổng exopeptidase 21,04 40 23,71 31,04 28,14 endopeptidase, tức 20,94 18,62 30 24,79 21,02 23,43 21,03 cần phải sử dụng 20 23,73 lượng 10 17,58 đủ 19,22 15,21 19,55 15,28 16,57 14,93 exopeptidase chế 10 12 13 15 phẩm Flavourzyme Thời gian thủy phân (giờ) làm tăng F A A+F mức độ thủy phân lên b 37,64% Do đó, Hình 3.9 Kết khảo sát diễn biến DH (a) BT thủy phân protein bã (b) theo thời gian thủy phân Alcalase (A), nấm men bia Flavourzyme (F) hỗn hợp Alcalase + Flavourzyme (A + F) hỗn hợp Alcalase + Flavourzyme tỷ lệ E/ S tăng gấp đôi Như vậy, bước đầu nhóm nghiên cứu lựa chọn giải pháp sử dụng hỗn hợp Alcalase + Flavourzyme với điều kiện thích hợp nhiệt độ 52,5oC pH 7,5, tỷ lệ E/S (của hai chế phẩm) 7,5 U/g thời gian 15 Bằng thực nghiệm, sử dụng hỗn hợp hai chế phẩm Flavourzyme + Alcalase cho hiệu cao sử dụng đơn lẻ Cụ thể, DH tăng 22% BT SPTP giảm 16,4 % so với mẫu thủy phân Alcalase b Giải pháp 2: Lựa chọn phương pháp vật lý Chế độ sốc nhiệt: Lần thực trình sốc nhiệt từ – phút 68oC, sau ủ 45 – 50oC lần thực trình sốc nhiệt từ – phút 68oC, sau ủ 52 – 55oC Kết nghiên cứu 11 Bảng 3.2, tác động trình sốc nhiệt, DH tăng 2,9% (so với mẫu không sốc nhiệt) BT vị cảm quan SPTP không đổi Bảng 3.2 Mẫu SPTP Không sốc nhiệt Sốc nhiệt lần Sốc nhiệt lần Ảnh hưởng trình sốc nhiệt đến DH, BT ST Độ đắng (BT) (µmol quinine/l) 16,85 ± 0,34 16,61 ± 0,63 16,44 ± 0,57 Hiệu suất (DH) (%) 33,81 ± 0,37 34,37 ± 0,38 36,68 ± 0,26 Vị cảm quan (ST) Umami, Umami, Umami, Chế độ siêu âm: Được thực nhiệt độ 50oC, pH 5,5 Bảng 3.3 Thời gian siêu âm (phút) Không siêu âm Ảnh hưởng trình thời gian siêu âm đến DH, BT ST Độ đắng (BT) (µmol quinine/l) 16,85 ± 0,34 18,81 ± 0,28 23,06 ± 0,39 23,94 ± 0,25 27,42 ± 0,44 Hiệu suất (DH) (%) 33,81 ± 0,37 42,21 ± 0,31 49,72 ± 0,42 47,51 ± 0,34 42,33 ± 0,41 Vị cảm quan (ST) Umami, Vị tanh, mùi khó chịu Vị tanh, mùi khó chịu Vị tanh, mùi khó chịu Vị tanh, khó chịu, mùi lạ Kết nghiên cứu bảng 3.3 cho thấy, siêu âm có tác động lớn đến DH, đặc biệt sau phút siêu âm DH tăng mạnh từ 33,81% (ở mẫu không siêu âm) lên 49,72% (tăng 16%) Thời gian siêu âm dài BT SPTP tăng, giá trị độ đắng xác định sau thời gian siêu âm phút phút 18,81 µmol quinine/l 27,42 µmol quinine/l (a) (b) (c) Hình 3.10 Hình ảnh chụp TEM tế bào bã nấm men bia ban đầu (a), sốc nhiệt (b) siêu âm (2 phút) (c) sau thủy phân Hình 3.10 ảnh chụp TEM mẫu tế bào bã nấm men bia Kết Hình 3.10b so với Hình 3.10a cho thấy thành tế bào nấm men bia chưa có thay đổi nhiều tác động trình sốc nhiệt Trong đó, Hình ảnh 3.10c nhận thấy thành tế bào có cắt đứt (mũi tên chỉ) Tuy nhiên, vị cảm quan 12 70 60 34,97 35,16 36,85 37,94 38,25 38,29 62,31 33,81 50 46,55 40 19,67 30 16,71 20 16,68 16,62 16,53 16,41 16,40 10 10,15 16,85 A8H12 A10H12 A15H12 A20H12 A24H12 A36H12 Mẫu SPTP Mức độ thủy phân (DH, %) A24 A12 45 40 35 30 25 20 15 10 Mức độ thủy phân (DH, %) Độ dắng SPTP (BT, μmol/l) SPTP có trình siêu âm, có mùi khó chịu, yếu tố không mong muốn cho ứng dụng SPTP công nghiệp thực phẩm Do đó, phương pháp siêu âm không chọn nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu lựa chọn phương pháp sốc nhiệt cần thực trước trình thủy phân protein bã nấm men bia c Giải pháp 3: Lựa chọn thời gian tự phân thích hợp H12 Độ đắng (BT, µmol quinine/l) Hình 3.11 Ảnh hưởng thời gian tự phân đến DH BT SPTP Kết nghiên cứu biễu diễn Hình 3.11 Trong đó, ký hiệu A8H12 mẫu tự phân sau thủy phân 12 giờ, ký hiệu tương tự với mẫu lại Khi bã nấm men bia thực trình tự phân 24 giờ, sau tiến hành trình thủy phân 12 hỗn hợp Flavourzyme + Alcalase (A24H12), DH tăng 18,6% BT SPTP giảm 65% so với mẫu A24 Mặc dù, DH BT SPTP mẫu A24H12 lớn 4,5% thấp 2% so với mẫu H12 (a) Hình 3.12 (b) (c) Hình ảnh chụp TEM tế bào (a) mẫu A24, (b) mẫu H12 (c) mẫu A24H12 13 Tuy nhiên, xem kết hình ảnh chụp TEM tế bào mẫu (H12), (A24) (A24H12) Hình 3.12 Cụ thể Hình 3.12a cho thấy, tự phân tế bào nấm men bia chưa có dấu hiệu phá vỡ, mức độ tự phân thấp, BT SPTP cao Trong đó, Hình 3.12b kết chụp TEM mẫu (H12), vị trí mũi tên chỉ, tế bào có biến dạng, chưa thấy rõ phá vỡ Hình 3.12c, vị trí mũi tên chỉ, tế bào bã nấm men bia mẫu (A24H12) có dấu hiệu bị phá vỡ Do đó, để nâng cao DH giảm BT SPTP nhóm nghiên cứu lựa chọn thời gian tự phân bã nấm men bia 24 giờ, sau thực trình thủy phân hỗn hợp Alcalase Flavourzyme d Giải pháp 4: Lựa chọn phương pháp học Bảng 3.5 Ảnh hưởng tốc độ khuấy đến mức độ thủy phân độ đắng SPTP Mẫu Không khuấy 100v/p 150v/p 250v/p 300v/p 400v/p Độ đắng SPTP (µmol quinine/l) 26,31 ± 0,93 18,33 ± 0,47 17,46 ± 0,45 16,85 ± 0,34 16,86 ± 0,33 16,89 ± 0,26 Mức độ thủy phân (%) 21,5 ± 0,67 23,35 ± 0,42 33,66 ± 0,29 33,81 ± 0,37 34,84 ± 0,38 34,88 ± 0,47 Phương pháp học thực nghiên khuấy, kết nghiên cứu Bảng 3.5 cho thấy, có tác động khuấy, mẫu SPTP với tốc độ khuấy 100 v/p, BT SPTP giảm xuống 18,33 µmol quinine/l DH tăng đạt 23,35% Do đó, tác động của thiết bị khuấy với tốc độ khuấy 250 v/p, DH tăng 36% BT SPTP giảm 35% so với không sử dụng thiết bị khuấy Do vậy, nhóm nghiên cứu lựa chọn phương pháp học khuấy với tốc độ khuấy 250 v/p để thực nghiên cứu Để đáp ứng giải pháp nâng cao DH giảm BT SPTP Nhóm nghiên cứu lựa chọn Phương pháp sốc nhiệt + tự phân (24 giờ, 50oC, pH 5,5), sau thủy phân hỗn hợp chế phẩm Alcalase Flavourzyme (52,5oC, pH 7,5, tỷ lệ E (Flavourzyme)/S 7,5 U/g, tỷ lệ E (Alcalase)/S 7,5 U/g) cho trình thủy phân protein bã nấm men bia 12 Như vậy, nhóm nghiên cứu xác định điều kiện phương pháp tiến hành để loại trừ chất đắng dịch thủy phân bã nấm men bia Đã minh chứng thực nghiệm dùng hai nhiều chế phẩm protease công 14 tác động lên trình chất mức độ thủy phân cao độ đắng SPTP thấp chúng tác động đơn lẻ 3.1.3 Đánh giá hiệu áp dụng giải pháp nâng cao mức độ thủy phân giảm độ đắng sản phẩm thủy phân Mục đích nghiên cứu: So sánh hiệu giải pháp nâng cao mức độ thủy phân giảm độ đắng sản phẩm thủy phân lựa chọn mục 3.1.2 hệ thống thủy phân gián đoạn, tuần hoàn liên tục chảy tràn liên tục 3.1.3.1 Giải pháp sốc nhiệt tự phân trước trình thủy phân Kết nhận ra, với ba giải pháp thủy phân có trình sốc nhiệt tự phân làm tăng DH giảm BT SPTP, giá trị đạt tương ứng 6,56% (40,37% so với 33,81%) 2,6% (16,41 so với 16,85 µmol quinine /l) (kỹ thuật thủy phân gián đoạn), 7,1% (46,36% so với 39,25%) 7% (14,82 so với 15,94 µmol quinine /l) (kỹ thuật thủy phân chảy tràn liên tục), 12% (53,18% so với 41,19%) 26,9% (15,69 so với 11,47 µmol quinine /l) (kỹ thuật thủy phân tuần hoàn liên tục) Bảng 3.6 Kết DH BT SPTP kỹ thuật thủy phân gián đoạn, chảy tràn liên tục tuần hoàn liên tục (có giải pháp sốc nhiệt + tự phân) Kỹ thuật thủy phân Gián đoạn Chảy tràn liên tục Tuần hoàn liên tục Sốc nhiệt tự phân Không sốc nhiệt tự phân Sốc nhiệt tự phân Không sốc nhiệt tự phân Sốc nhiệt tự phân Không sốc nhiệt tự phân Độ đắng SPTP (µmol/l) 16,41 ± 0,53 16,85 ± 0,34 14,82 ± 0,51 15,94 ± 0,48 11,47 ± 0,42 15,69 ± 0,57 Mức độ thủy phân (%) 40,37 ± 0,72 33,81 ± 0,37 46,36 ± 1,59 39,25 ± 1,23 53,18 ± 1,63 41,19 ± 1,54 Rõ ràng, giải pháp kỹ thuật thủy phân liên tục đạt hiệu cao có giải pháp sốc nhiệt tự phân thực trước trình thủy phân, đặc biệt giải pháp kỹ thuật thủy phân tuần hoàn liên tục cho DH cao BT SPTP thấp Như vậy, để tận dụng tối đa hiệu dòng liên tục, nhóm nghiên cứu tiến hành thí nghiệm trình tự phân thực theo kỹ thuật chảy tràn liên tục tuần hoàn liên tục (mục 3.1.3.2) 15 70 60 50 40 30 20 10 61,02 60,78 36,75 51,24 52,31 32,18 51,76 45,84 28,93 25,24 a M1 10 11 12 Thời gian thủy phân (giờ) M'1 M2 M'2 Độ đắng SPTP (BT, µmol quinine/l) Mức độ thủy phân (DH, %) 3.1.3.2 Giải pháp thực trình sốc nhiệt tự phân kỹ thuật tuần hoàn liên tục chảy tràn liên tục trước trình thủy phân Kết nghiên cứu Hình 3.14 cho thấy, giai đoạn sốc nhiệt + tự phân (được thực kỹ thuật chảy tràn liên tục hay tuần hoàn liên tục) trước trình thủy phân có hiệu cho việc nâng cao DH giảm độ đắng SPTP Cụ thể, với hệ thống thủy phân chảy tràn liên tục, DH tăng 6,5% (45,84% so với 52,31%) BT SPTP giảm 21% (15,05 µmol quinine /l so với 11,92 µmol quinine /l) Trong đó, hệ thống thủy phân tuần hoàn liên tục có DH tăng 9,3% (51,76% so với 61,02%) BT SPTP giảm 35% (11,94 µmol quinine /l so với 7,73 µmol quinine /l) Một lần khẳng định, hiệu dòng liên tục có ý nghĩa lớn việc nâng cao DH giảm độ đắng SPTP Do đó, thực tối ưu hóa trình thủy phân protein bã nấm men bia, nhóm nghiên cứu lựa chọn sốc nhiệt + tự phân thực trước trình thủy phân hỗn hợp Alcalase Flavourzyme Trong đó, giai đoạn tự phân thực theo chức gián đoạn, chảy tràn liên tục tuần hoàn liên tục ba hệ thống thủy phân 25 20,67 18,44 20 15 15,05 11,94 18,65 10 17,49 11,92 12,05 7,81 7,73 b M1 10 11 12 Thời gian thủy phân (giờ) M'1 M2 M'2 Bảng 3.14 Ảnh hưởng giải pháp sốc nhiệt + tự phân (bằng kỹ thuật CTLT THLT) trước trình thủy phân đến DH BT Các kết nghiên cứu mục 3.1 kết thu điều kiện thích hợp cho trình thủy phân protein bã nấm men bia Để xác lập điều kiện thủy phân tối ưu, nhóm nghiên cứu lựa chọn miền khảo sát yếu tố có ảnh hưởng nhiều đến DH BT SPTP bao gồm tỷ lệ 16 Flavourzyme/Protein, pH, nhiệt độ, thời gian biến lựa chọn cho trình tối ưu hóa Trong hệ thống thủy phân tuần hoàn liên tục, dòng tuần hoàn liên tục thực bơm, lựa chọn lưu lượng dòng chảy tối ưu cần thiết để đạt chế độ chảy thích hợp thiết bị ống lồng ống Do đó, bơm phải trang bị biến tần để cài đặt % biến tần theo lưu lượng dòng chảy, nên mức cài đặt biến tần bơm biến thiết kế dạng tổ hợp thí nghiệm 3.2 Tối ưu hóa trình thủy phân protein bã nấm men bia hỗn hợp enzyme Flavourzyme Alcalase 3.2.1 Tối ưu hóa trình thủy phân gián đoạn Kết thí nghiệm tối ưu trình thủy phân gián đoạn có mức độ thủy phân (DH) Y1 độ đắng (BT) Y2, có phương trình hồi qui biểu diễn yếu tố sau: Y1 = 39,95 + 1,85A – 0,45B + 0,78C + 0,85D + 0,097AB – 0,28AC + 0,016AD – 0,077BC - 0,17BD - 0,1CD – 8,84A2 – 6,49B2 – 0,85C2 – 0,11D2 (3.1) Y2 = 17,32 – 1,41A + 0,18B – 1,12C – 0,78D + 0,14AB - 0,22AC + 0,067AD – 0,15BC + 0,12BD + 0,06CD + 6,56A2 + 5,12B2 + 0,44C2 + 0,18D2 (3.2) Bảng 3.10 Kết DH BT trước sau tối ưu trình thủy phân gián đoạn Mẫu SPTP Nhiệt độ (oC) pH Tỷ lệ E/S (U/g) Thời gian (giờ) DH (%) BT (µmol/l) Kết tối ưu Kiểm chứng lại Trước tối ưu 52 52 52,5 7,5 7,5 7,5 8,5 8,5 7,5 9 40,91 40,81 ± 0,44 38,48 ± 1,46 16,29 16,37 ± 0,13 16,99 ± 0,33 Theo Bảng 3.10, DH BT SPTP mô hình tối ưu thí nghiệm thực nghiệm phù hợp, giá trị đạt 40,91%, 16,29 µmol quinine/l 40,81% 16,37 µmol quinine/l, chênh lệch không 5% Từ kết thu bảng 3.10, sau tối ưu hóa trình thủy phân gián đoạn protein bã nấm men bia, DH BT SPTP đạt 40,81% 16,37 µmol quinine/l, tương ứng tăng 1,6% giảm 3,5% so với trước tối ưu Nhưng tỷ lệ E/S sử dụng chế phẩm Flavourzyme tăng 12% 3.2.2 Tối ưu hóa trình thủy phân chảy tràn liên tục Kết thí nghiệm trình thủy phân chảy tràn liên tục có mức độ thủy phân (DH) Y1 độ đắng (BT) Y2, có phương trình hồi qui biểu diễn yếu tố sau: Y1 = 57,47 + 2,33A – 0,22B + 1,72C + 1,28D – 0,12AB + 0,12AC – 17 0,038AD + 0,047BC - 0,23BD + 0,13CD – 9,22A2 – 6,17B2 + 0,98C2 + 0,18D2 (3.3) Y2 = 10,12 – 2,11A + 0,079B – 1,15C – 1,09D + 0,28AB + 0,79AC + 0,58AD – 0,07BC + 0,33BD + 0,12CD + 4,18A2 + 2,32B2 - 0,23C2 - 0,21D2 (3.4) Bảng 3.14 Kết DH BT trước sau tối ưu trình thủy phân chảy tràn liên tục Mẫu SPTP Kết tối ưu Kiểm chứng lại Trước tối ưu (mục 3.1.3.3) Nhiệt độ (oC) pH Tỷ lệ E/S (U/g) Thời gian (giờ) DH (%) BT (µmol/l) 51 51 7,5 7,5 10 10 9 61,91 59,62 ± 0,27 7,52 7,86 ± 0,33 52,5 7,5 7,5 51,24 ± 1,28 12,05 ± 0,36 Kết nghiên cứu Bảng 3.14 cho thấy, DH BT SPTP mô hình tối ưu thí nghiệm thực nghiệm phù hợp, 61,91%, 7,52 µmol quinine/l 59,62% 7,86 µmol quinine/l, chênh lệch không 5% Sau tối ưu hóa trình thủy chảy tràn liên tục protein bã nấm men bia, với tỷ lệ E/S sử dụng chế phẩm Flavourzyme tăng 33% từ 7,5 U/g (trước tối ưu) lên 10 U/g (sau tối ưu) Giá trị DH BT SPTP sau tối ưu đạt 59,62% 7,86 µmol quinine/l, tương ứng tăng 8,4% giảm 34,7% so với trước tối ưu Như vậy, kết DH BT SPTP đạt sau tối ưu trình thủy phân chảy tràn liên tục protein bã nấm men bia có ý nghĩa lớn Bảng 3.15 Kết điều kiện tối ưu kỹ thuật thủy phân gián đoạn chảy tràn liên tục Kỹ thuật thủy phân Gián đoạn Chảy tràn liên tục Nhiệt độ (oC) 52 51 pH Tỷ lệ E/S (U/g) Thời gian (giờ) DH (%) BT (µmol/l) 7,5 7,5 8,5 10 9 40,81 ± 0,44 59,62 ± 0,27 16,37 ± 0,13 7,86 ± 0,33 Kết Bảng 3.15, điều kiện thủy phân tối ưu, hệ thống thủy phân chảy tràn liên tục có DH cao 18,8% BT SPTP giảm 52% so với hệ thống thủy phân gián đoạn Một lần khẳng định, hiệu cao dòng bã nấm men bia di chuyển liên tục trình thủy phân, làm tăng khả tiếp xúc enzyme chất Đồng thời, tác giả 18 minh chứng thực nghiệm trình thủy phân protein bã nấm men bia thiết bị tích định DH thấp độ đắng SPTP cao so với hệ thống nhiều thiết bị mắc nối tiếp có tổng thể tích thể tích thiết bị đơn lẻ 3.2.3 Tối ưu hóa trình thủy phân tuần hoàn liên tục Kết thí nghiệm trình thủy phân tuần hoàn liên tục có mức độ thủy phân (DH) Y1 độ đắng (BT) Y2, có phương trình hồi qui biểu diễn yếu tố sau: Y1 = 68,61 + 1,11A – 0,79B + 0,6C + 0,66D + 2,26E – 0,31AB + 0,03AC – 0,2AD – 0,23AE - 0,04BC - 0,54BD – 0,61BE - 0,07CD – 0,25CE – 0,31DE – 8,79A2 – 7,49B2 - 2,86C2 - 2,45D2 – 4,7E2 (3.5) Y2 = 7,86 – 1,13A + 0,84B – 0,87C – 0,49D – 1,84E + 0,38AB - 0,26AC + 0,27AD + 0,59AE – 0,54BC + 0,37BD + 0,09BE - 0,11CD + 0,34CE + 0,42DE + 3,96A2 + 2,21B2 + 1,05C2 + 0,37D2 + 1,45E2 (3.6) (b) (a) Hình 3.22 Bề mặt đáp ứng nhiệt độ pH đến DH thủy phân (a) BT SPTP (b) kỹ thuật thủy phân tuần hoàn liên tục Bảng 3.19 Kết DH BT trước sau tối ưu trình thủy phân tuần hoàn liên tục pH Tỷ lệ E/S (U/g) Thời gian (giờ) % biến tần bơm DH (%) BT (µmol/l) 51 7,5 8,0 65 68,79 7,23 51 7,5 8,0 65 65,83 ± 0,56 7,47 ± 0,41 52,5 7,5 7,5 80 60,78 ± 1,45 9,21 ± 0,43 Mẫu SPTP Nhiệt độ (oC) Kết tối ưu Kiểm chứng lại Trước tối ưu (mục 3.1.3.3) 19 Theo kết nghiên cứu biểu diễn Hình 3.22 Bảng 3.19, DH BT SPTP mô hình tối ưu thí nghiệm thực nghiệm phù hợp 68,79%, 7,23 µmol quinine/l 65,83% 7,47 µmol quinine/l, chênh lệch không 5%.Với tỷ lệ E/S sử dụng chế phẩm Flavourzyme tăng từ 7,5 U/g (trước tối ưu) lên U/g (sau tối ưu) tăng 6,6%, thời gian thủy phân giảm 11% Giá trị DH BT SPTP sau tối ưu đạt 65,83% 7,47 µmol quinine/l, tương ứng tăng 5% giảm 19 % so với trước tối ưu So với kết tối ưu trình thủy phân gián đoạn chảy tràn liên tục, giải pháp nâng cao DH chất lượng sản phẩm thủy phân kỹ thuật thủy phân tuần hoàn liên tục đạt hiệu cao (Bảng 3.20) Bảng 3.20 Kết điều kiện tối ưu kỹ thuật thủy phân Nhiệt độ (oC) Gián đoạn Chảy tràn liên tục Tuần hoàn liên tục Kỹ thuật thủy phân pH Tỷ lệ E/S (U/g) Thời gian (giờ) 52 7,5 8,5 51 51 7,5 7,5 10 8,0 % biến tần bơm DH (%) BT (µmol/l) 40,81 ± 0,44 16,37 ± 0,13 59,62 ± 0,27 65,83 ± 0,56 7,86 ± 0,33 7,47 ± 0,41 65 Theo kết Bảng 3.20, tỷ lệ E/S chế phẩm Flavourzyme sử dụng thấp trình thủy phân tuần hoàn liên tục đạt giá trị U/g, trình thủy phân gián đoạn đạt 8,5 U/g, cao trình thủy phân chảy tràn liên tục cần 10 U/g Khi DH tăng BT SPTP giảm % 5% (so với kỹ thuật chảy tràn liên tục), 25 % 54% (so với kỹ thuật gián đoạn) tỷ lệ E/S Flavourzyme sử dụng giảm 6% (so với kỹ thuật chảy tràn liên tục) 20 % (so với kỹ thuật gián đoạn) Như vậy, kết nghiên cứu luận án đề xuất qui trình thủy phân protein bã nấm men bia thu sản phẩm thủy phân có độ khiết cao, trình thủy phân tuần hoàn liên tục protein bã nấm men bia 3.3 Tổng hợp đánh giá kết phân tích chất lượng sản phẩm thủy phân protein bã nấm men bia 3.3.1 Kết xác định thành phần acid amin mẫu sản phẩm thủy phân phương pháp HPLC Kết xác định thành phần acid amin mẫu SPTP hệ thống thủy phân tuần hoàn liên tục có giá trị cao đạt 8,95 mg/ml, 20 BT (μmol/l), DH tỷ lệ acid amin kỵ nước (%) 7,84 mg/ml (chảy tràn liên tục) 4,49 mg/ml (gián đoạn) Hàm lượng acid amin kỵ nước giảm đáng kể từ 42,32% (gián đoạn) xuống 32,07% (tuần hoàn liên tục) Tổng kết kết xác định thành phần acid amin mẫu thủy phân nghiên cứu biểu diễn Hình 3.24 80 70 65,83 60,78 59,62 46,36 45,19 50 40 32,07 33,70 33,80 37,63 37,78 10 42,75 46,09 41,25 33,81 41,05 30 20 42,32 53,18 52,77 60 7,47 7,81 7,86 M1 M2 M3 11,47 11,63 41,64 42,16 19,55 14,82 15,29 16,14 16,37 16,41 40,81 40,37 Độ đắng SPTP (µmol/l) Hình 3.24 M4 M5 M6 M7 M8 Các mẫu sản phẩm thủy phân Mức độ thủy phân (%) M9 M 10 M 11 Tỷ lệ acid amin kỵ nước (%) Kết DH, BT tỷ lệ acid amin kỵ nước mẫu SPTP Chú thích: M1 Tuần hoàn liên tục - tối ưu; M2 Tuần hoàn liên tục - tự phân tuần hoàn liên tục; M3 Chảy tràn liên tục tối ưu; M4 Tuần hoàn liên tục - tự phân gián đoạn; M5 Chảy tràn liên tục - tự phân Chảy tràn liên tục; M6 Chảy tràn liên tục - tự phân gián đoạn; M7 Tuần hoàn liên tục - giai đoạn sốc nhiệt + tự phân; M8 Chảy tràn liên tục -không có giai đoạn sốc nhiệt + tự phân; M9 Gián đoạn tối ưu; M10 Gián đoạn - có giai đoạn sốc nhiệt + tự phân; M11 Gián đoạn - giai đoạn sốc nhiệt + tự phân Các kết nghiên cứu tập hợp Hình 3.24, mẫu sản phẩm thủy phân, tỷ lệ acid amin kỵ nước tăng độ đắng tăng, có nghĩa độ đắng tỷ lệ thuận với tỷ lệ acid amin kỵ nước SPTP Mặt khác, kết nghiên cứu đưa mối liên hệ độ đắng sản phẩm thủy phân tỷ lệ nghịch với mức độ thủy phân Từ kết nghiên cứu Hình 3.24 Hình 3.25, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng, xác định vai trò hàm lượng acid amin kỵ nước độ đắng sản phẩm thủy phân protein bã nấm men bia, sở khoa học cho nghiên cứu protein acid amin thuộc lĩnh vực chế biến thực phẩm 3.3.2 Kết phân tích chất lượng tiêu vi sinh sản phẩm thủy phân Tiến hành phân tích chất lượng tiêu vi sinh vật mẫu SPTP kỹ thuật thủy phân khác thể bảng 3.27, với mục 21 đích đánh giá SPTP đạt chất lượng để ứng dụng công nghiệp thực phẩm Bảng 3.27 Phân tích chất lượng tiêu vi sinh SPTP kỹ thuật thủy phân Các tiêu Hàm lượng Nitơ tổng Độ ẩm Muối NaCl Đơn vị g/100g % g/100g pH 2% Tro tổng Tổng số vi sinh vật hiếu khí Coliforms Sallmonella B Cereous E Coli g/100g CFU/g Gián đoạn 6,05 ± 1,02 45 1,75 ± 0,85 7,48 ± 0,94 5,87 ± 0,86 8,5 x 103 Chảy tràn liên tục Tuần hoàn Tiêu chuẩn xác định liên tục 11,97± 10,23 ± 0,73 Kjelhdal 0,58 45 45 Theo mục 2.3.2 TCVN 4836 – 2: 1,86 ± 0,76 1,88 ± 1,14 2009 7,47 ± 0,65 7,49 ± 0,97 10,6 ± 1,13 11,5 ± 0,74 Theo mục 2.3.4 7,6 x 103 2,5 x 103 TCVN 4884: 2005 CFU/g KPH KPH KPH TCVN 6848: 2007 /25g KPH KPH KPH TCVN 4829: 2005 CFU/g KPH KPH KPH TCVN 4992: 2005 CFU/g KPH KPH KPH TCVN 7924 - 2: 2008 KPH: Không phát (dưới ngưỡng phát phương pháp thử) Bảng 3.28 Đánh giá chất lượng sản phẩm thủy phân kỹ thuật tuần hoàn liên tục với sản phẩm chiết xuất nấm men thương mại Các thông số Hàm lượng protein tổng Độ ẩm Muối NaCl pH 2% Tổng số vi sinh vật hiếu khí Coliforms Sallmonella B Cereous E Coli Sản phẩm men chiết xuất hãng Angel Kết Ngưỡng Đơn vị Sản phẩm thủy phân theo kỹ thuật tuần hoàn liên tục luận án Kết Đơn vị ≥ 7,0 10,99 g/100g 12,01 g/100g 30 - 35 - 12 - 6,5 32,33 9,42 5,15 % % 45 1,95 7,02 % % ≤ 1x104 < 10 CFU/g 2,3 x 103 CFU/g ≤ 30 KPH < 30 KPH MPN/100 g KPH KPH KPH KPH CFU/g /25 g CFU/g CFU/g 22 Theo Bảng 3.27, kết hàm lượng nitơ tổng mẫu SPTP kỹ thuật thủy phân tuần hoàn liên tục lớn (11,97g/100g), kỹ thuật thủy phân chảy tràn liên tục (10,23 g/100g), cuối kỹ thuật thủy phân gián đoạn (6,05g/100g) Hàm lượng tro tổng giảm tương tự giống với hàm lượng nitơ tổng Đặc biệt, kết phân tích Bảng 3.27 cho thấy tiêu vi sinh vật SPTP kỹ thuật thủy phân gián đoạn, chảy tràn liên tục, tuần hoàn liên tục đạt chất lượng an toàn thực phẩm Theo kết Bảng 3.28 cho thấy, so với sản phẩm chiết xuất nấm men thương mại hãng Angel, kết phân tích mẫu SPTP kỹ thuật thủy phân tuần hoàn liên tục đạt chất lượng an toàn thực phẩm Bảng 3.29 Kết phân tích hàm lượng kim loại VTM SPTP kỹ thuật tuần hoàn liên tục Hàm lượng tiêu Đơn vị Tro tổng Lipit Cadimi Chì Thủy Ngân g/100g g/100g mg/kg mg/kg mg/kg Kết 11,7 0,07 KPH 0,009 KPH Hàm lượng tiêu Asen Vitamin B2 Vitamin B6 Vitamin B1 Đơn vị Kết mg/kg mg/100g mg/100g mg/100g KPH 3,6 2,4 3,3 Hơn nữa, quy độ ẩm 45%, hàm lượng protein tổng mẫu SPTP theo kỹ thuật tuần hoàn liên tục luận án cao khoảng 25,6% so với sản phẩm chiết xuất nấm men hãng Angel Ngoài ra, phân tích chất lượng sản phẩm luận án, xác định thêm số tiêu tổng hợp Bảng 3.29 Kết Bảng 3.29 thấy rằng, hàm lượng tro tổng cao, tức SPTP có nhiều khoáng chất Trong hàm lượng kim loại nặng SPTP đạt tiêu chuẩn cho phép SPTP Hàm lượng vitamin nhóm B không nhiều, trình thủy phân bị tổn thất 3.4 Ứng dụng sản phẩm thủy phân công nghệ thực phẩm Sau chứng minh tính an toàn SPTP, tiến hành làm mẫu bánh theo công thức làm bánh cracker công ty cổ phần thực phẩm Green Việt Nam SPTP protein bã nấm men bia dùng để bổ sung cô đặc chân không đến nồng độ chất khô 55%, % SPTP bổ sung quy nồng độ 100% tính theo khối lượng bột mỳ, % SPTP 1% SPTP 23 bổ sung vào giai đoạn nhào bột Các mẫu làm bánh biểu diễn bảng 3.31 Bảng 3.31 Kết phân tích số liệu đánh giá tính chất cảm quan bánh cracker M1 ĐTB M4 ĐTB M5 ĐTB M6 ĐTB Mtt ĐTB M1.B 7,3a M4.B 7,21a M5.B 7,37a M6.B 7,33a Mtt.B 7,85a M1.C 7,21a M4.A 6,5b M5.A 7,01a,b M6.A 6,28b Mtt.A 7,27b M1.A 6,73b M4.C 6,25c M5.C 6,83b M6.C 6,17b Mtt.C 6,75c Chú thích: Mẫu A Không bổ sung sản phẩm thủy phân, phủ muối; Mẫu B mẫu C có bổ sung sản phẩm thủy phân, tương ứng có phủ muối phủ muối + đường Các sản phẩm bánh cracker tiến hành cảm quan theo phương pháp cho điểm thị hiếu 60 người với tính chất màu vàng (M1), vị (M4), vị mặn (M5), hậu vị (M6) cảm quan tổng thể (Mtt) Kết xử lý số liệu phân tích phương sai yếu tố phần mềm XLSTAT cho tính chất cảm quan bánh cracker Mục đích nghiên cứu nhằm tìm tính chất cảm quan khác có nghĩa mẫu bánh A, B C Kết sau đánh giá cảm quan, mẫu bánh B (có bổ sung 1% sản phẩm thủy phân có phủ muối) đạt giá trị cảm quan tổng thể cao (7,85) cao giá trị cảm quan tổng thể mẫu bánh A (7,27) (không có bổ sung sản phẩm thủy phân) Giữa mẫu bánh có tính chất cảm quan M4 (vị ngọt) M6 (hậu vị) có sai khác mẫu bánh A, B, C Với công thức làm bánh cracker Công ty cổ phần thực phẩm Green Việt Nam, tính toán hàm lượng acid amin 0,64g/100g bánh KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Với kết nghiên cứu luận án rút số kết luận sau: Đã xác định điều kiện xử lý bã nấm men bia để loại chất đắng tồn dư hoa houblon dung dịch NaOH 0,1N Độ đắng giảm 99% so với trước xử lý Đã xác lập điều kiện sử dụng hỗn hợp hai chế phẩm Flavourzyme + Alcalase cho hiệu cao sử dụng đơn lẻ Mẫu thủy phân hỗn hợp Flavourzyme + Alcalase có mức độ thủy phân tăng 22% độ đắng sản phẩm thủy phân giảm 14,3% so với mẫu thủy phân Alcalase 24 Tối ưu trình thủy phân protein bã nấm men bia hệ thống thiết kế chế tạo theo tiêu chí mức độ thủy phân cao độ đắng sản phẩm thủy phân thấp - Ở điều kiện tối ưu, mức độ thủy phân độ đắng sản phẩm thủy phân hệ thống thủy phân gián đoạn chảy tràn liên tục đạt là: 40,81% ± 0,44 16,37 ± 0,13 μmol quinine/l 59,62 % ± 0,27 7,86 ± 0,33 μmol quinine/l Điều đó, minh chứng thực nghiệm trình thủy phân protein bã nấm men bia thiết bị đơn lẻ tích định mức độ thủy phân thấp độ đắng sản phẩm thủy phân cao so với hệ thống nhiều thiết bị mắc nối tiếp có tổng thể tích thể tích thiết bị đơn lẻ - Hệ thống thủy phân tuần hoàn liên tục tối ưu Điều kiện tối ưu là: 51oC, pH 7,5, tỷ lệ E/S (của Flavourzyme) 8,0 U/g, mức cài đặt biến tần bơm 65% thời gian thủy phân Ở điều kiện này:  Mức độ thủy phân đạt 65,83 % ± 0,56, tăng % (so với hệ thống thủy phân chảy tràn liên tục) tăng 25 % (so với hệ thống thủy phân gián đoạn)  Độ đắng sản phẩm thủy phân đạt 7,47 ± 0,41 μmol quinine/l, giảm 5% (so với hệ thống thủy phân chảy tràn liên tục) giảm 54% (so với hệ thống thủy phân gián đoạn) Đã tìm mối liên quan tỷ lệ thuận độ đắng tỷ lệ acid amin kỵ nước sản phẩm thủy phân Đã ứng dụng sản phẩm thủy phân protein bã nấm men bia sản xuất bánh cracker mặn với tỷ lệ bổ sung 1% kết đánh giá cảm quan cho thấy chất lượng bánh có mức độ ưa thích cao so với mẫu bánh đối chứng Kiến nghị Tiếp tục nghiên cứu ứng dụng sản phẩm thủy phân từ bã nấm men bia chế biến snack, tương cà, sốt spagetti Ứng dụng thực tiễn hệ thống thủy phân protein bã nấm men bia quy mô công nghiệp cho nhà máy bia Việt Nam, nhằm nâng cao giá trị gia tăng bã nấm men bia giảm thiểu tác hại đến ô nhiễm môi trường ngành công nghiệp sản xuất bia  ... điều kiện thích hợp cho trình thủy phân protein bã nấm men bia cần thiết Mặc dù có nhiều nghiên cứu tối ưu trình thủy phân protein bã nấm men bia theo kỹ thuật thủy phân gián đoạn, thực tối ưu. .. nước rửa bã nấm men bia (BU) 2.4 Phương pháp toán học 2.5.1 Tính toán mức độ thủy phân 2.5.2 .Tối ưu hóa trình thủy phân protein bã nấm men bia Tối ưu hóa trình thủy phân protein bã nấm men bia với... THLT) trước trình thủy phân đến DH BT Các kết nghiên cứu mục 3.1 kết thu điều kiện thích hợp cho trình thủy phân protein bã nấm men bia Để xác lập điều kiện thủy phân tối ưu, nhóm nghiên cứu lựa