Khảo sát ảnh hưởng của enzyme xylanase từ aspergillus niger lên đặc tính của bột và các thuộc tính về chất lượng của bánh mì

Trong sản xuất bánh mì thì việc bổ sung enzyme giúp tăngcường và điều chỉnh quá trình công nghệ nhằm làm tăng chất lượng sản phẩm, đáp ứng thịhiếu của người tiêu dùng.. Vậy enzyme xylana

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC & KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG



ĐỀ TÀI:

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA ENZYME

XYLANASE TỪ ASPERGILLUS NIGER LÊN

ĐẶC TÍNH CỦA BỘT VÀ CÁC THUỘC TÍNH

VỀ CHẤT LƯỢNG CỦA BÁNH MÌ

GVHD: Đỗ Thị HiềnNhóm: 13

Tp Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2017

Mục lục

I GIỚI THIỆU CHUNG 4

1 Bánh mì: 4

2 Aspergillus niger: 6

3. Enzyme Xylanase: 6

II CÔNG NGHỆ, VAI TRÒ, CƠ CHẾ CỦA ENZYME 8

1 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP: 8

1.1 Nguyên liệu để làm bột 8

1.2 Phân tích thành phần bột 8

1.3 Bổ sung enzyme trong quá trình ủ 8

1.4 Bổ sung enzyme trong quá trình nhào bột 9

1.5 Khảo sát đặc tính của bột 9

1.6 Sản xuất bánh mì 9

1.7 Duy trì độ ẩm 11

1.8 Xác định thể tích, thể tích tương đối, thể tích cụ thể 11

1.9 Xác định mật độ bánh mì 11

1.10 Đánh giá cảm quan 11

1.11 Phân trích thống kê 11

2 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 12

2.1 Phân tích thành phần bột 12

2.2 Đặc tính bột 12

2.2.1 Độ khô 13

2.2.2 Độ cứng 13

2.2.3 Độ đàn hồi 14

2.2.4 Độ giãn nở 14

2.2.5 Sự liên kết 15

2.3 Ảnh hưởng của xylanase lên chất lượng bánh mì 15

2.3.1 Thể tích và tỉ trọng 15

2.3.2 Duy trì độ ẩm 16

2.3.3 Đánh giá cảm quan 18

3 KẾT LUẬN 19

TÀI LIỆU THAM KHẢO 20

ĐẶT VẤN ĐỀ

Bánh mì là một trong những lương thực quan trọng, đặc biệt đối với các nước phươngTây và các nước phát triển lúa mì Tại những nơi này, bánh mì được coi là bữa ăn hàngngày Hiện nay, bánh mì cũng là một phần trong khẩu phần ăn ở Việt Nam, đặc biệt làbữa sáng hay những lúc bận rộn

Ngày nay, nhu cầu tiêu thụ bánh mì ngày càng tăng, lượng bánh mì tạo ra ngày càngnhiều, chúng đa dạng về cả về hình dáng, màu sắc và mùi vị tùy thuộc vào sở thích củatừng người hay theo từng vùng, từng sắc thái dân tộc, văn hóa,

Nguyên liệu chính để sản xuất bánh mì là bột mì làm từ lúa mì Chất lượng của bột mìảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của bánh mì Do đó việc nâng cao chất lượng bột mì

là điều cần thiết Enzyme, một chất xúc tác sinh học, do có những ưu điểm và lợi ích nênđược ứng dụng rất rộng rãi Trong sản xuất bánh mì thì việc bổ sung enzyme giúp tăngcường và điều chỉnh quá trình công nghệ nhằm làm tăng chất lượng sản phẩm, đáp ứng thịhiếu của người tiêu dùng Xylanase là một loại enzyme đang được nghiên cứu ứng dụng

trong sản xuất bánh mì hiện nay và Aspergillus niger là loại nấm có tiềm năng sản sinh

loại enzyme này

Vậy enzyme xylanase có những đặc tính tốt gì, ảnh hưởng như thế nào đến đặc tính củabột mì, chất lượng của bánh mì và bổ sung xylanase vào giai đoạn sản xuất nào để đạthiệu quả tốt nhất, Để trả lời những câu hỏi trên, chúng tôi làm bài tiểu luận với đề tài:

“Khảo sát ảnh hưởng của enzyme xylanase từ Aspergillus niger lên đặc tính của bột

và các thuộc tính về chất lượng của bánh mì”.

I.

I GIỚI THIỆU CHUNG

- Phân loại theo màu sắc:

+ Bánh mì đen: được làm từ bột thô của bánh mì đen

+ Bánh mì trắng: làm từ lúa mì vàng và bột mì thông thường

Ở Việt Nam chủ yếu chỉ sản xuất bánh mì đen

- Phân loại dựa theo thành phần nguyên liệu:

+ Bánh mì phổ thông

+ Bánh mì có nhân

+ Bánh mì nhanh

Để dễ dàng phân biệt giữa các loại bánh mì, người ta phân biệt theo ba nhóm chính:

+ Nhóm bánh mì gầy: bao gồm các loại bánh mì trong thành phần chứa rất ít hoặc không

có các chất béo như bơ, dầu ăn, trứng, ít đường và ít sữa (bánh mì chay)

+ Nhóm bánh mì béo: bao gồm các loại bánh mì mà trong thành phần có nhiều chất béo,nhiều đường, sữa, trứng.

+ Nhóm bánh mì “ngàn lớp”: là loại bánh mì mà phần vỏ gồm nhiều lớp bột xen giữa vớicác lớp bơ, khi nướng bột sẽ tách ra, tạo thành ngàn lớp cho vỏ bánh

Hình: bánh mì “ngàn lớp”

 Giá trị dinh dưỡng

- Năng lượng: Bánh mì có hàm lượng gluxit cao và luôn giữ vị trí số một trong bảngxếp hạng các thực phẩm đáp ứng nhu cầu năng lượng cho cơ thể Thông thường100g cung cấp khoảng 100-300kcal

- Gluxit: Hàm lượng gluxit chiếm khoảng một nửa trọng lượng chung của bánh mì.Riêng tinh bột chiếm khoảng 80% lượng chất khô trong bánh Ngoài ra còn cólượng nhỏ sacaroza, glucoza và matoxza

- Protit: Hàm lượng protit trong bánh mì chiếm khoảng 5-10% trọng lượng chungcủa bánh, tùy thuộc vào các loại bột và loại bánh

- Lipit: Lượng chất béo trong bánh mì vào khoảng 1-1,5% Độ tiêu chuẩn hóa củachất béo trong bánh mì 53-85%.

- Các Vitamin: B1, B2 và PP

- Các chất khoáng: K, Mn, Ca, …

2.

2 Aspergillus niger:

Aspergillus niger là dòng nấm sợi phân bố rất rộng rãi trên nhiều loại cơ chất tự nhiên

và trong các sản phẩm nông nghiệp, được biết đến với khả năng sinh tổng hợp nhiềuloại enzyme, trong đó có Xylanase

Aspergillus niger có khả năng tạo xylanase ở nhiệt độ và pH tối thích là 250C và 5,6

Hình: Nấm mốc Aspergillus niger trong môi trường PGA

3 Enzyme Xylanase:

Enzyme Xylanase là một hydrolase xúc tác thủy phân của các loại đường phức tạp

(chủ yếu là xylan và một số hợp chất liên quan) đến đường đơn giản (các sản phẩmchính được xylose)

Tên hệ thống: 4-β-D-xylan xylanohydrolase

Tên được công nhận là: endo-β -1,4-xylanase

Phản ứng: thủy phân phía trong của các liên kết β-1,4-D-xylosidic trong xylan;

Các tên khác gồm có: endo-β1,4-xylan 4-xylanohydrolase; endo-1,4-xylanase;xylanase; β-1,4-xylanase; endo-1,4-xylanase…

Phân loại: Xylanase được phân loại thành 2 nhóm dựa vào đặc tính lý hóa của chúngnhư là khối lượng phân tử và điểm đẳng điện và trên các đặc tính khác nhau củachúng Endo-xylanase có khối lượng phân tử cao với giá trị pI thấp thuộc về glycanase

họ 10(trước đây gọi là họ F), trong khi đó các endoxylanse khối lượng phân tử thấpvới giá trị pI cao được phân loại thành glycanase họ 11 (trước đây gọi là họ G)

Biely và các cộng sự sau khi mở rộng phạm vi nghiên cứu trên sự khác biệt trong cácđặc tính xúc tác giữa các họ xylanase kết luận rằng endo-xylanase của họ 10 khác vớicác thành viên của họ 11 là khả năng có thể tấn công các liên kết glycozit cạnh cácđiểm nhánh và hướng về đầu không khử Trong khi, endo-xylanase của họ 11 cần có

ba gốc xylopyranosyl liên tiếp không thay thế Theo đó, các endo-xylanase của họ 10

có nhiều các hoạt động xúc tác, cái mà tương ứng với β -xylosidase Các xylanase của họ 10 giải phóng các xylopyranosyl ở đầu tận cùng gắn với một gốcxylopyranosyl thay thế, nhưng chúng cũng thể hiện hoạt độ aryl-β-D-xylosidase.Sau khi kiểm tra một nghiên cứu phân tích tác nhân rộng rãi, Sapag và các cộng sự đãứng dụng một phương pháp mới mà không liên quan tới phân tích trình tự trước đócho việc phân loại xylanase họ 11, để chia xlanase thành 6 nhóm chính Nhóm I,II vàIII chứa chủ yếu các enzyme của nấm Các enzyme nhóm I và II thường là các enzyme

endo-có khối lượng khoảng 20kDa được sinh tổng hợp từ các họ Ascomyceta và

Basidiomyceta Cascenzyme nhóm I có giá trị pI bazo trong khi đó nhóm II có giá trị

pI ở phía acid Các enzyme của nhóm III chủ yếu được tạo ra bởi các nấm yếm khí.Trong khi đó, các xylanase của vi khuẩn được chia thành 3 nhóm là A,B và C Nhóm

A là các xylanase được sinh tổng hợp bởi họ Actinomy cataceae và Acillaceae, hoàn

toàn là những vi khuẩn hiếu khí gram dương Nhóm B và C thì chứa các enzyme chủyếu từ các vi khuẩn yếm khí gram dương, những loài thường sống trong dạ cỏ

 Nguồn thu nhận Xylanase

Xylanase được sinh tổng hợp chủ yếu bởi các vi sinh vật Nhiều loại vi khuẩn và nấmđược công bố là có khả năng sản xuất xylanase Tuy nhiên, có nhiều nghiên cứu vềxylanase có nguồn gốc từ thực vật, ví dụ, dự sinh tổng hợp endo-xylanase trong quả lê

Nhật Bản trong suốt giai đoạn chín của quả Cleemput và các cộng sự đã tinh chế đượcmột loại endo-xylanase với khối lượng phân tiwr là 55kDa từ bột mì của cây lúa mìChâu Âu Một số loài động vật thâm mềm dưới nước cũng có khả năng sinh tổng hợpxylanase.

 Vai trò của enzyme Xylanase trong sản xuất bánh mì

Xylanase bổ sung vào bột bánh mì cùng với amylase, glucose oxidase, protease Cũnggiống như các hemicellulase khác, xylanse phá vỡ cấu trúc hemicellulose trong bột mì,giúp tái sắp xếp lại các cấu tử nước làm cho tinh bột nhào mềm hơn và dễ dàng nhào trộnhơn Việc bổ sung xylanase vào bột làm bánh mì còn giúp cho bánh mì nở to hơn và xốphơn

II CÔNG NGHỆ, VAI TRÒ, CƠ CHẾ CỦA ENZYME

1 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP:

1.1 Nguyên liệu để làm bột

trạm nghiên cứu nông nghiệp, Đại học Nông nghiệp, Faisalabad, Pakistan Xylanase được

sản xuất từ Aspergillus niger tại Phòng thí nghiệm Vi sinh học và Công nghệ sinh học của

NIFSAT (Viện Thực phẩm Quốc gia Khoa học và Công nghệ) sử dụng để chuẩn bị bộtnhào và các nguyên liệu khác như đường, chất làm xốp giòn, natri clorua và nấm menđược lấy từ thị trường địa phương

1.2 Phân tích thành phần bột

Phân tích tương đối các thành phần của bột như độ ẩm, độ tro, chất béo thô, proteinthô, chất xơ thô

1.3 Bổ sung enzyme trong quá trình ủ

Đầu tiên, bổ sung với liều lượng enzyme khác nhau (200, 400, 600, 800 và 1000 IU tươngứng với T1, T2, T3, T4, T5), với mẫu đối chứng là T0( không bổ sung enzyme) được áp

dụng cho 1 kg hạt lúa mì trong quá trình ủ và được bảo quản trong 14 giờ ở nhiệt độphòng Xay các mẫu đã được ủ để chuẩn bị bột sản xuất bánh mì.

1.4 Bổ sung enzyme trong quá trình nhào bột

Trong một thử nghiệm song song, cùng liều lượng xylanase tinh khiết (200, 400, 600, 800

và 1000 IU tương ứng với T1, T2, T3, T4, T5), với mẫu đối chứng là T0( không bổ sungenzyme) thêm vào trong quá trình ủ được áp dụng cho 1 kg bột mì trong giai đoạn nhàobột

Độ cứng: 1 = mềm, 10 = cứng; Độ dẻo: 1 = Không dẻo, 10 = Độ dẻo dai; Độ giãn nở: 1 =Không nở, 10 = Nở; Sự liên kết: 1 = Không liên kết, 10 = Liên kết

1.6 Sản xuất bánh mì

Nguyên liệu: 200g bột (bột đã xử lý và bột chưa xử lý bằng enzyme), 6g đường, 2g muối,10g chất làm xốp, 4g nấm men, 120ml nước Trộn các nguyên liệu trong 5 phút bằng máytrộn Hobart để tạo thành bột và lên men ở 300C với 75% độ ẩm tương đối Bột được nhào

1.7 Duy trì độ ẩm

Tính mềm và dẻo của bánh mì liên quan đến khả năng giữ ẩm của bánh Bánh mì có độgiữ nước cao cho thấy hiệu suất tốt hơn trong mối quan hệ với độ tươi trong suốt quá trìnhbảo quản và do đó làm giảm tỷ lệ hư hỏng Độ ẩm của các mẫu bánh mì được xác địnhbằng lò sấy gió ở nhiệt độ 105°C đến trọng lượng không đổi

1.8 Xác định thể tích, thể tích tương đối, thể tích cụ thể

Thể tích của bánh mì nướng từ các mẫu bột khác nhau được xác định theo phương pháp

đo trong ống hình trị và sử dụng hạt cải dầu Đong đầy hạt cải dầu vào ống hình trụ Dùngthước gạt hết phần hạt cải dầu trên miệng ống hình trụ Sau đó đổ một nửa số hạt cải dầu

ra, cho bánh vào giữa đổ nửa lượng hạt cải dầu vừa đổ ra vào Gạt bằng miệng ống đong,lượng hạt cải dầu gạt ra chính là thể tích của bánh

Thể tích tương đối (thể tích của các mẫu bánh so với mẫu đối chứng) và thể tích cụ thể(thể tích / khối lượng) của các mẫu bánh mì

1.11 Phân trích thống kê

Phân tích đặc tính bột và phân tích độ ẩm khi đánh giá cảm quan được lặp lại 5 lần Các

dữ liệu thu thập được phân tích theo thiết kế hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) và mức ý nghĩađược xác định bằng kỹ thuật phân tích phương sai

2 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

2.1 Phân tích thành phần bột

Do đặc tính bột và đặc tính chất lượng bánh mì chủ yếu phụ thuộc vào lúa mì được sửdụng, do đó phân tích tương đối của nó đã được thực hiện và các thành phần khác nhauđược xác định như độ ẩm: 11,71 ± 0,02, tổng tro: 0,58 ± 0,01, chất béo thô: 0,93 ± 0,02,protein thô: 11,31 ± 0,03, chất xơ thô: 0,35 ± 0,01 và chiết xuất nitơ tự do (NFE): 86,83 ±2,34

2.2 Đặc tính bột

Sau khi bổ sung xylanase trong hai giai đoạn ủ và trộn, các mẫu bột được nghiên cứu vớicác đặc tính chất lượng khác nhau như độ khô, độ cứng, tính đàn hồi, tính giãn nở và tínhliên kết Các phương pháp thể hiện trong hình 1 cho thấy rằng các biện pháp xử lýenzyme trong cả hai bước có ảnh hưởng đáng kể đến tất cả các thông số chất lượng bánh

mì, ngoại trừ mật độ

Hình 1: Ảnh hưởng của việc xử lý xylanase trong quá trình ủ hạt lúa mì và trộn bột mì với

đặc tính chất lượng của bột

2.2.1 Độ khô

Sự ảnh hưởng của nồng độ enzyme trong quá trình ủ và trộn bột đến độ khô được thể hiệntrong biểu đồ A của hình 1 Mẫu đối chứng T0 có điểm tối đa của độ khô là 7.00±0.502a.Trong quá trình ủ, khi enzyme được bổ sung từ 200IU/kg (T1) đến 1000IU/kg cho điểm

về độ khô giảm dần Điểm tối thiểu là 5.67±0.324d ứng với T5(1000IU/kg) Trong quá

trình trộn, khi enzyme được bổ sung từ 200IU/kg (T1) đến 1000IU/kg cho điểm về độ khô

giảm dần Điểm tối thiểu là 5.83±0.293cd ứng với T5(1000IU/kg).

2.2.2 Độ cứng

Sự ảnh hưởng của nồng độ enzyme trong quá trình ủ và trộn bột đến độ cứng được thểhiện trong biểu đồ B của hình 1 Mức tăng hoạt độ enzyme tỉ lệ nghịch với độ cứng Điểm

cao nhất là 7.83±0.301a cho mẫu bột không được xử lý với enzyme Trong quá trình ủ, điểm cho độ cứng giảm dần từ T1 đến T5 Điểm thấp nhất là 5.17±0.214f cho T5 Tương

tự trong quá trình trộn bột điểm cho độ cứng giảm dần từ T1 đến T5 Điểm thấp nhất là

5.21±0.313f cho T5 Kết quả cho thấy các chế phẩm enzyme có khả năng làm giảm độ

cứng của bột khi so sánh với mẫu đối chứng (T0) tuy nhiên, ứng dụng enzyme trong quátrình ủ có hiệu quả hơn so với quá trình trộn

2.2.3 Độ đàn hồi

Sự ảnh hưởng của nồng độ enzyme trong quá trình ủ và trộn bột đến độ đàn hồi được thểhiện trong biểu đồ C của hình 1.Qua biểu đồ ta thấy tính đàn hồi của bột tăng đến mộtmức độ nhất định của liều lượng enzyme và sau đó bắt đầu giảm Trong trường hợp ủ, khienzyme được bổ sung tắng từ T1 đến T5 thì độ đàn hồi của bột tăng từ T1 đến T3 là

7.5±0.251a sau đó giảm đến T5 Tương tự trong trường hợp trộn, độ đàn hồi của bột tăng

từ T1 đến T4 là 7.33±0.405ab sau đó giảm đến T5 Các kết quả chỉ ra rằng việc bổ sung

enzyme trong quá trình ủ có tác động quan trọng để tăng độ đàn hồi của bột hơn so vớitrộn bột có thể do thời gian tiếp xúc của enzym với chất nền vì vậy hiệu suất tốt hơn

2.2.4 Độ giãn nở

Khả năng giãn nở bột được biểu diễn trong đồ thị D Trong quá trình ủ, điểm tăng dần từ

từ T1(6.00±0.413cd) đến T3(7.33±0.261a) sau đó giảm xuống T5(6.83±0.29abc) Tương

tự bổ sung xylanase trong quá trình trộn cho điểm tối đa là 6.87±0.404abc đối với T4 và

điểm tối thiểu là 5.63±0.373d cho T1 Kết quả cho thấy, việc bổ sung enzym trong quá

trình ủ có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng gia tăng bột hơn so với giai đoạn trộn bột.Mathewson (2000) cũng báo cáo khả năng mở rộng tăng do bổ sung enzyme trong việclàm bột Tác động tích cực của xylanase lên thể tích bánh mì và các thông số chất lượngkhác là do phân phối lại nước từ pha pentosan đến pha gluten Sự gia tăng lượng glutentăng khả năng giãn nở của nó dẫn đến lò nướng tốt hơn do đó thể tích ổ bánh mì cao

2.2.5 Sự liên kết

Nhìn vào đồ thị E cho thấy khi bổ sung xylanase vào quá trình ủ và trộn bột làm tăng tínhliên kết Với giá trị tối thiểu T0 5,33 ± 0,285 d là mẫu đối chứng Trong quá trình ủ, khităng hoạt độ xylanase có sự tích cực và điểm tối đa là T4 với điểm tương ứng là 6.67 ±0.284a Tương tự như vậy, khi xylanase được thêm vào trong quá trình trộn, điểm tối đa

là T3 (6.27 ± 0.381ab ) Ứng dụng Xylanase, ngay cả ở nồng độ thấp hơn trong quá trình

ủ có hiệu quả hơn ở giai đoạn trộn làm cho quá trình sản xuất bánh mì đạt chi phí hiệuquả Thủy phân của pentosans không hòa tan bằng xylanase thúc đẩy sự thay đổi thuận lợitrong luân chuyển bột nhờ đó cải thiện mạng gluten; Một trong những điều kiện tiên quyếtquan trọng làm tăng thể tích ổ bánh mì Nhìn chung, thể tích cao hơn đã được quan sátthấy trong bột xử lý enzyme cho thấy tiềm năng của nó sẽ được sử dụng trong ngành côngnghiệp bánh nướng

2.3 Ảnh hưởng của xylanase lên chất lượng bánh mì

2.3.1 Thể tích và tỉ trọng

Đồ thị F cho thấy thể tích bánh mì tăng lên khi bổ sung xylanase trong quá trình ủ từ T1đến T3(610,0 ± 33,96 cc) sau đó giảm đến T5 Thấp nhất là T1 (510,0 ± 31,85 gc) Đốivới quá trình trộn bột, thể tích tăng dần từ T1 đến T4 sau đó giảm Khả năng của xylanase

để tăng thể tích bánh mì là do phân phối lại nước từ pentosans đến giai đoạn gluten làmtăng thể tích gluten, kết quả là bột có thể gia tăng và do đó thể tích cao (Maat và cộng sự,1992)

Thể tích cụ thể được biểu diễn trong đồ thị G Trong quá trình ủ, giá trị lớn nhất là T34.09 ± 0.231a cc / g Còn quá trình trộn giá trị tối đa là T4 4.02 ± 0.213a cc / g Các pháthiện của công trình hiện tại gắn với các kết quả được báo cáo bởi Haros et al (2002); Họtính toán tăng 29% thể tích cụ thể của bánh mì khi bổ sung xylanase, tuy nhiên, ứng dụngxylanase tương đối ít ảnh hưởng trong việc nâng cao lượng bánh mì cụ thể trong quá trìnhtrộn bột Trong nghiên cứu này, đã tăng từ 17,86 đến 15,85% thể tích cụ thể trong quátrình ủ và pha trộn tương ứng được hỗ trợ bởi những phát hiện của Laurikainen et al.(1998), họ đã quan sát được 18-19% thể tích bánh mì cụ thể khi bổ sung xylanase Thể