Nghiên cứu xác lập điều khiển 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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THANH NGỌC 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 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Hà Nội – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THANH NGỌC 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 Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm Mã số: 62540101 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS ĐINH VĂN THUẬN PGS.TS QUẢN LÊ HÀ Hà Nội – 2017 i LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực nghiên cứu nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo tận tình thầy cơ, đồng nghiệp quan Trước hết xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới GS TS Đinh Văn Thuận, Công ty TNHH nhiệt điện lạnh Bách Khoa – Tập đoàn Polyco PGS TS Quản Lê Hà, Viện Công nghệ Sinh học Công nghệ Thực phẩm, Trường đại học Bách Khoa Hà Nội tận tình hướng dẫn định hướng cho tơi suốt q trình nghiên cứu để hồn thành luận án Tôi xin cảm ơn tới thầy cô giáo thuộc Viện Công nghệ sinh học – Công nghệ thực phẩm, Trường đại học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ góp ý cho tơi nhiều trình học tập nghiên cứu Nhân dịp cho gửi lời cảm ơn tới ban lãnh đạo Công ty TNHH nhiệt điện lạnh Bách Khoa – Tập đoàn Polyco bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho học tập nghiên cứu Tôi xin cảm ơn giáo sư, phó giáo sư, tiến sĩ chủ tịch hội đồng, phản biện, thư ký ủy viên hội đồng dành thời gian quý báu để đọc tham gia hội đồng chấm luận án với góp ý cụ thể, gợi ý bổ ích, giúp tơi hồn thiện tốt nội dung nghiên cứu luận án Tôi vô cảm ơn khích lệ, động viên giúp đỡ nhiệt tình gia đình bè bạn, người động viên tạo điều kiện cho suốt thời gian học tập nghiên cứu Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Thanh Ngọc ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu kết nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Một số số liệu đăng tạp chí khoa học chuyên ngành trong: “ Danh mục cơng trình khoa học cơng bố có liên quan đến luận án”, đồng ý cho phép sử dụng số liệu đồng tác giả Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo theo yêu cầu Hà Nội, ngày Người hướng dẫn Người hướng dẫn khoa học khoa học GS TS Đinh Văn Thuận PGS TS Quản Lê Hà tháng năm Tác giả Nguyễn Thị Thanh Ngọc iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: 1.1 TỔNG QUAN TỔNG QUAN VỀ 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 VỀ SẢN PHẢM THỦY PHÂN PROTEIN 1.2.1 Ứng dụng sản phẩm thủy phân protein 1.2.2 Hàm lượng acid amin sản phẩm thủy phân protein 10 1.2.3 Nguyên nhân gây đắng sản phẩm thủy phân protein 11 1.3 TÁC NHÂN VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN PROTEIN 13 1.3.1 Tác nhân thủy phân protein 13 1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu thủy phân độ đắng sản phẩm thủy phân 17 1.4 MỘT SỐ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO MỨC ĐỘ THỦY PHÂN VÀ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM THỦY PHÂN TỪ BÃ NẤM MEN BIA 22 1.4.1 Xử lý bã nấm men bia 22 1.4.2 Kỹ thuật thủy phân protein bã nấm men bia chế phẩm protease ……… .25 CHƯƠNG 2: 2.1 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 VẬT LIỆU, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 33 2.1.1 Vật liệu 33 2.1.2 Chế phẩm protease 33 2.1.3 Hóa chất 33 2.1.4 Thiết bị nghiên cứu 33 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 2.2.1 Điều kiện thích hợp xử lý thủy phân protein bã nấm men bia 38 2.2.2 Cô đặc sản phẩm thủy phân protein bã nấm men bia 41 2.2.3 Thử nghiệm sản xuất bánh cracker có bổ sung sản phẩm thủy phân quy mơ công nghiệp 41 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 42 2.3.1 Xác định tỷ lệ tế bào sống sót bã nấm men bia 42 2.3.2 Xác định độ ẩm bã nấm men bia sản phẩm thủy phân sau cô đặc 42 2.3.3 Xác định nồng độ chất khô sản phẩm thủy phân sau cô đặc 42 iv Xác định độ tro bã nấm men bia sản phẩm thủy phân sau cô đặc 2.3.4 42 2.3.5 Xác định tiêu vi sinh sản phẩm thủy phân sau cô đặc 42 2.3.6 Xác định độ đắng BU bã nấm men bia sau trình rửa 42 2.3.7 Xác định hàm lượng protein phương pháp Kjelhdal 43 2.3.8 Xác định hàm lượng acid amin theo phương pháp Ninhydrin 43 2.3.9 Xác định thành phần acid amin theo phương pháp sắc ký lỏng cao áp (HPLC) 43 2.3.10 Đánh giá hiệu phá vỡ tế bào bã nấm men bia 44 2.3.11 Xác định hàm lượng acid nucleic mẫu sản phẩm thủy phân 44 2.4 PHƯƠNG PHÁP CẢM QUAN 45 Đánh giá độ đắng sản phẩm thủy phân theo phương pháp cảm quan 2.4.1 cho điểm 45 Đánh giá cảm quan mẫu bánh cracker 46 2.4.2 2.5 PHƯƠNG PHÁP TOÁN HỌC 47 2.5.1 Tính toán mức độ thủy phân 47 2.5.2 Tối ưu hóa q trình thủy phân protein bã nấm men bia 47 2.6 PHÂN TÍCH THỐNG KÊ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 48 Xử lý số liệu điểm đắng cảm quan độ đắng sản phẩm thủy phân 2.6.1 48 CHƯƠNG 3: 3.1 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 49 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC ĐIỀU KIỆN THÍCH HỢP ĐỂ XỬ LÝ VÀ THỦY PHÂN PROTEIN BÃ NẤM MEN BIA 49 3.1.1 Xử lý bã nấm men NaOH 49 3.1.2 Điều kiện thích hợp để thủy phân protein bã nấm men bia 51 3.1.3 Đánh giá hiệu áp dụng giải pháp nâng cao mức độ thủy phân giảm độ đắng sản phẩm thủy phân 65 3.2 TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN PROTEIN BÃ NẤM MEN BIA BẰNG HỖN HỢP HAI CHẾ PHẨM FLAVOURZYME VÀ ALCALASE 68 3.2.1 Tối ưu hóa q trình thủy phân gián đoạn 68 3.2.2 Tối ưu hóa trình thủy phân chảy tràn liên tục 73 3.2.3 Tối ưu hóa q trình thủy phân tuần hoàn liên tục 79 3.3 TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM THỦY PHÂN PROTEIN BÃ NẤM MEN BIA 86 3.3.1 Kết xác định thành phần acid amin mẫu sản phẩm thủy phân phương pháp HPLC 86 v 3.3.2 So sánh chất lượng sản phẩm thủy phân với số sản phẩm nghiên cứu khác sản phẩm thương mại 91 3.3.3 Kết phân tích hàm lượng acid nucleic mẫu sản phẩm thủy phân nghiên cứu 95 3.4 ỨNG DỤNG SẢN PHẨM THỦY PHÂN TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM 98 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 101 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Chú thích (tiếng việt) BT Độ đắng cảm quan qua quinine BU Độ đắng axit đắng hoa houblon gây CFU/g Số đơn vị khuẩn lạc/gam mẫu CTLT Chảy tràn liên tục DH Mức độ thủy phân DYH Sản phẩm thủy phân dạng khô EBC Tiêu chuẩn hiệp hội bia Châu Âu GĐ Gián đoạn HPLC Sắc ký lỏng hiệu cao KNPU-S/g Đơn vị hoạt độ protease KPH Không phát LAPU Đơn vị hoạt độ protease OPA o-phthalaldehyde (C6H4(CHO)2 PTU Phenylthiourea RO Màng lọc thẩm thấu ngược SEM Kính hiển vi điện tử quét TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua THLT Tuần hồn liên tục UF Siêu lọc v/p Vòng/phút v/v Thể tích/ thể tích w/v trọng lượng/ thể tích w/w trọng lượng/ trọng lượng WYE Chiết xuất nấm men dạng ướt WYH Sản phẩm thủy phân dạng ướt vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17 Hình 3.18 Hình 3.19 Sơ đồ nguyên lý trình thủy phân liên tục protein đậu nành 26 Sơ đồ dây chuyền sản xuất sản phẩm chiết xuất nấm men quy mô công nghiệp 27 Sơ đồ nguyên lý thiết bị thực nghiệm thủy phân gián đoạn 34 Sơ đồ nguyên lý điều khiển thủy phân chảy tràn liên tục 35 Hệ thống thực nghiệm thủy phân chảy tràn liên tục 36 Sơ đồ nguyên lý điều khiển thủy phân tuần hoàn liên tục 36 Hệ thống thực nghiệm thủy phân tuần hoàn liên tục 38 Đồ thị đường chuẩn quinine 45 Ảnh hưởng nồng độ NaOH thời gian rửa đến độ đắng nước rửa (a) tỷ lệ sống sót tế bào (b) 49 Độ đắng nước rửa bã nấm men bia 50 Ảnh hưởng pH đến DH (a) BT (b) trình thủy phân protein bã nấm men bia chế phẩm protease 52 Ảnh hưởng nhiệt độ đến DH (a) BT (b) trình thủy phân protein bã nấm men bia chế phẩm protease 53 Ảnh hưởng tỷ lệ bã nấm men bia/nước đến DH BT sản phẩm thủy phân 54 Ảnh hưởng tỷ lệ E/S đến DH BT Flavourzyme (a) Alcalase (b) 55 Ảnh hưởng tỷ lệ E/S hỗn hợp Alcalase + Flavourzyme đến DH BT 57 Ảnh hưởng pH nhiệt độ thủy phân đến DH BT 57 Khảo sát diễn biến DH (a) BT (b) theo thời gian thủy phân…58 Hình ảnh chụp TEM tế bào bã nấm men bia ban đầu (a), sốc nhiệt (b) siêu âm (2 phút) (c) sau thủy phân 61 Ảnh hưởng thời gian tự phân đến mức độ thủy phân độ đắng SPTP 62 Hình ảnh chụp TEM tế bào (a) mẫu A24, (b) mẫu H12 (c) mẫu A24H12 63 Sự biến thiên DH (a) BT (b) theo thời gian ba kỹ thuật thủy phân 66 Ảnh hưởng giải pháp sốc nhiệt + tự phân (bằng kỹ thuật CTLT THLT) trước trình thủy phân đến DH (a) BT(b) 67 Ảnh hưởng yếu tố đến mức độ thủy phân (a) độ đắng sản phẩm thủy phân (b) kỹ thuật thủy phân gián đoạn 71 Bề mặt đáp ứng nhiệt độ pH đến mức độ thủy phân gián đoạn (a) độ đắng sản phẩm thủy phân (b) 72 Mức độ đáp ứng mong đợi trình thủy phân gián đoạn 72 Ảnh hưởng yếu tố đến mức độ thủy phân (a) độ đắng sản phẩm thủy phân (b) kỹ thuật thủy phân chảy tràn liên tục 76 Bề mặt đáp ứng nhiệt độ pH đến DH (a) BT SPTP (b) viii Hình 3.20 Hình 3.21 Hình 3.22 Hình 3.23 Hình 3.24 Hình 3.25 Hình 3.26 Hình 3.27 Hình 3.28 Hình 3.29 kỹ thuật thủy phân chảy tràn liên tục 77 Mức độ đáp ứng mong đợi trình thủy phân chảy tràn liên tục 77 Ảnh hưởng yếu tố đến DH (a) BT SPTP (b) kỹ thuật thủy phân tuần hoàn liên tục 82 Bề mặt đáp ứng nhiệt độ pH đến DH (a) BT SPTP (b) kỹ thuật thủy phân tuần hoàn liên tục 82 Mức độ đáp ứng mong đợi q trình thủy phân tuần hồn liên tục 83 Kết BT tỷ lệ acid amin kỵ nước mẫu sản phẩm thủy phân 91 Mối liên hệ BT tỷ lệ acid amin kỵ nước mẫu SPTP 91 Tổng hàm lượng acid amin mẫu bảng 3.26 (nồng độ chất khô 55% w/w) 93 Hình ảnh sản phẩm thủy phân đặc chân không đến nồng độ 55% (trên hệ thống thủy phân tuần hoàn liên tục) 94 Hàm lượng acid nucleic sản phẩm thủy phân 97 Sản phẩm mẫu bánh cracker A, B, C 100 Phụ lục 3: Tính tốn thiết bị tự thiết kế chế tạo 3.1 Hệ thống thủy phân gián đoạn - Với cơng suất tính tốn đặt thủy phân 10kg bã nấm men sau trình rửa ly tâm, lượng nước bổ sung 15kg, ta có 25kg dịch bã men bia với khối lượng riêng 1070 kg/m3, thu thể tích dịch 23,4 lít Nhóm nghiên cứu chọn thể tích hiệu dụng thiết bị 25 lít tổng 30 lít, đường kính bồn 80mm chiều cao bồn 125mm 3.2 Hệ thống thủy phân chảy tràn liên tục - Trên hệ thống chảy tràn liên tục, đường kính ống (d) DN20 lắp đặt kết nối bồn, lấy 8kg bã nấm men sau rửa /mẫu, pha trộn tỷ lệ bã nấm men bia/nước (BNMB/N) 1:1; 1: 1,5 1:2 Bổ sung hỗn hợp Alcalase Flavourzyme (52,50C, pH 7,5, tỷ lệ E /S 7,5 U/g, tỷ lệ E (Alcalase)/S 7,5 U/g), tốc độ khuấy 250 v/p, thực thủy phân 12 Kết đo vận tốc dòng dịch bã nấm men mức độ thủy phân đạt (bảng 3.1) Bảng 3.1 Kết nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ BNMB/N đến vận tốc dòng chảy DH Tỷ lệ BNMB/N Vận tốc dịch bã nấm men bia chảy (ω) (m/s) 1:1 1:1,5 1:2 0,0017 0,0023 0,0035 𝑉= Lưu lượng dòng chảy (V) m3/h l/h 0,0019 0,0026 0,0040 1,92 2,60 3,96 Mức độ thủy phân 26,75 ± 0,86 31,7 ± 1,05 18,6 ± 0,57 3600 𝛱 𝑑 (3.1) Theo bảng 3.1 cho thấy, tỷ lệ BNMB/N 1:1 có vận tốc dòng chảy nhỏ Trong đó, vận tốc dòng chảy cao tỷ lệ BNMB/N 1:2 mức độ thủy phân thấp Do đó, nhóm nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ BNMB/N thích hợp 1:1,5 Lưu lượng dòng chảy tính dựa vào cơng thức 3.1 - Dựa vào nghiên cứu trình thủy phân gián đoạn với thời gian thủy phân 12 giờ, có nghĩa với tỷ lệ BNMB/N 1:1,5 Khi lấy 10kg bã nấm men ba, sau phối trộn nước 25kg dịch, tương ứng 23,36 lít lưu lượng dòng cần đạt 1,95 l/h Tính đường kính ống (thấm ướt dịch) 17,23mm đường kính ống (gồm phần thấm ướt khơng) 23mm, chọn đường kính ống theo tiêu chuẩn 25mm 3.3 Hệ thống thủy phân tuần hoàn liên tục Bảng 3.2 Kết nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ BNMB/N đến vận tốc dòng chảy DH Thơng số tính tốn Số liệu Đơn vị Khối lượng riêng dịch sau phối trộn Số liệu Đơn vị 0,75 m3/h 0,0002 m3/s 0,001 kg/ms 0,025 m Tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống Tính tốn bồn lượng bã nấm men Lượng nước pha loãng Tổng lượng dịch bồn Thơng số tính tốn 150 kg/mẻ 225 kg/mẻ 375 kg/mẻ 1070 kg/m3 Lưu lượng bơm tuần hồn liên tục dòng bã nấm men bia Độ nhớt động học lưu chất Chọn đường kính ống Thể tích dịch bồn Thể tích hiệu dụng bồn Thể tích tổng bồn Thể tích tổng bồn Chiều cao thân bồn Đường kính bồn Chọn 0,35 m3 350,5 lít 393,8 0,39 0,6 0,70 699,0 lít m3 m m mm 700 mm Thời gian chuyển động ống Thể tích ống cần Hệ số hiệu dụng Thể tích ống cần thiết kế Chiều dài ống Chọn 60 giây 0,013 m3 0,85 0,015 29,97 30 m3 m m Phụ lục 4: Kết xác định đường chuẩn quinine ngưỡng cảm nhận đắng quinine Bảng 4.1 Bảng thứ tự phục vụ mẫu phương pháp Ascending Force - choice Người thử NT.01 NT.02 NT.03 NT.04 NT.05 NT.06 NT.07 NT.08 NT.09 NT.10 NT.11 NT.12 Người thử NT.01 NT.02 NT.03 NT.04 NT.05 NT.06 NT.07 NT.08 NT.09 NT.10 NT.11 NT.12 Mẫu đắng có nồng độ 0,001 g/l 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0 0,001 0 0,001 0,001 0 0,001 0 0,001 Mẫu đắng có nồng độ 0,0025 g/l 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0 0,0025 0 0,0025 0,0025 0 0,0025 0 0,0025 Mẫu đắng có nồng độ 0,0015 g/l 0,0015 0,0015 0,0015 0,0015 0,0015 0,0015 0 0,0015 0,0015 0,0015 0,0015 0,0015 0,0015 0,0015 0 0,0015 0 0,0015 0,0015 0 0,0015 0 0,0015 Mẫu đắng có nồng độ 0,003 g/l 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 0 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 0 0,003 0 0,003 0,003 0 0,003 0 0,003 Mẫu đắng có nồng độ 0,002 g/l 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0 0,002 0 0,002 0,002 0 0,002 0 0,002 Mẫu đắng có nồng độ 0,0035 g/l 0,0035 0,0035 0,0035 0,0035 0,0035 0,0035 0 0,0035 0,0035 0,0035 0,0035 0,0035 0,0035 0,0035 0 0,0035 0 0,0035 0,0035 0 0,0035 0 0,0035 Bảng 4.2 Bảng thứ tự phục vụ mẫu phương pháp Ascending Force - choice Người thử NT.01 NT.02 NT.03 NT.04 NT.05 NT.06 NT.07 NT.08 NT.09 NT.10 NT.11 NT.12 Mẫu đắng có nồng độ 0,0025 g/l 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0 0,0025 0 0,0025 0,0025 0 0,0025 0 0,0025 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 0 0,003 0 Mẫu đắng có nồng độ 0,003 g/l 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 0 0,003 0 0,003 0 0,003 0 0,003 Mẫu đắng có nồng độ 0,0035 g/l 0,0035 0,0035 0,0035 0,0035 0,0035 0,0035 0 0,0035 0,0035 0,0035 0,0035 0,0035 0,0035 0,0035 0 0,0035 0 0,0035 0,0035 0 0,0035 0 0,0035 Bảng 4.3 Kết trả lời ngưỡng cảm nhận cá nhân hội đồng phương pháp Ascending Force - choice Người thử 0,001 0,0015 0,002 0,0025 0,003 0,0035 Ngưỡng cá nhân (g/l) NT.01 - - - - + + 0,0027 NT.02 - - - + + + 0,0022 NT.03 - - - - - + 0,0032 NT.04 - - + + + + 0,0017 NT.05 - - - - + + 0,0027 NT.06 - - - - + + 0,0027 NT.07 - - - - - + 0,0032 NT.08 - - - - - + 0,0032 NT.09 - - + + + + 0,0017 NT.10 - - - + + + 0,0022 NT.11 - - - + + + 0,0022 NT.12 - - - + + + 0,0022 Phụ lục 5: Đồ thị đường chuẩn acid glutamic Đường chuẩn glutamic 0,8 OD 570 nm 0,942 y = 1,3832x - 0,2083 R² = 0,9815 0,634 0,6 0,435 0,4 OD 0,318 0,2 Linear (Series1) 0,168 0,005 0,2 0 -0,2 0,051 0,4 0,6 0,8 Nồng độ L - Glutamic (mg/ml) Hình 3.1 Đồ thị đường chuẩn glutamic Phụ lục 6: Hình ảnh chụp SEM mẫu tế bào (a) (b) (c) (e) (g) (h) Hình 6.1 : Hình ảnh chụp SEM mẫu tế bào Trong đó: (a) Tế bào bã nấm men bia ban đầu; Tế bào bã nấm men bia xử lý phá vỡ màng tế bào sau thủy phân enzyme với (b) xử lý nhiệt 20 phút, (c) xử lý siêu âm phút, (h) xử lý tự phân 24 giờ; (e) Tế bào bã nấm men bia 24 tự phân; (g) Tế bào bã nấm men bia thủy phân hỗn hợp Alcalase Flavourzyme Phụ lục 7: Kết tối ưu trình thủy phân protein bã nấm men bia kỹ thuật thủy phân gián đoạn, chảy tràn liên tục tuần hoàn liên tục Bảng 7.1 Quá trình thủy phân gián đoạn protein bã nấm men bia TN A (oC) B C (U/g) D (giờ) Lần Lần Lần Lần Lần Lần Mức độ thủy phân (DH, %) Lần Lần Lần 40 6 0,0845 0,093 0,099 12,70 13,07 13,33 19,60 20,17 20,57 20,11 0,49 32,78 0,54 60 6 0,144 0,163 0,151 15,28 16,11 15,60 23,58 24,86 24,07 24,17 0,65 29,93 0,56 40 0,079 0,091 0,08 12,46 12,98 12,51 19,23 20,03 19,30 19,52 0,45 32,83 0,55 60 0,159 0,148 0,141 15,93 15,46 15,15 24,58 23,85 23,38 23,94 0,61 30,84 0,52 40 10 0,137 0,123 0,129 14,98 14,35 14,63 23,11 22,14 22,58 22,61 0,49 31,19 0,57 60 10 0,169 0,172 0,178 16,35 16,49 16,77 25,23 25,45 25,87 25,52 0,32 27,49 0,44 40 10 0,124 0,108 0,115 14,39 13,72 14,02 22,21 21,17 21,64 21,67 0,52 30,7 0,39 60 10 0,158 0,175 0,162 15,89 16,63 16,04 24,52 25,65 24,75 24,97 0,60 27,48 0,58 40 0,119 0,132 0,126 14,20 14,76 14,48 21,91 22,78 22,34 22,34 0,44 30,75 0,40 10 60 0,185 0,197 0,178 17,06 17,58 16,77 26,32 27,13 25,87 26,44 0,64 28,19 0,38 11 40 9 0,118 0,098 0,102 14,15 13,29 13,46 21,84 20,50 20,77 21,04 0,71 31,38 0,60 12 60 9 0,169 0,171 0,179 16,37 16,45 16,80 25,25 25,39 25,92 25,52 0,35 29,29 0,46 13 40 10 0,155 0,165 0,150 15,76 16,19 15,56 24,32 24,98 24,01 24,4 0,50 29,2 0,38 14 60 10 0,192 0,202 0,208 17,36 17,80 18,06 26,79 27,46 27,86 27,37 0,54 25,97 0,30 15 40 10 0,136 0,133 0,129 14,93 14,80 14,63 23,04 22,84 22,58 22,8 0,24 29,35 0,34 16 60 10 0,186 0,192 0,171 17,10 17,36 16,45 26,39 26,79 25,39 26,19 0,72 26,55 0,40 17 36 7,5 7,5 7,5 0,084 0,092 0,098 12,68 13,03 13,29 19,56 20,10 20,50 20,05 0,47 32,15 0,35 18 64 7,5 7,5 7,5 0,176 0,158 0,170 16,67 15,89 16,41 25,72 24,52 25,32 25,19 0,61 28,16 0,33 19 50 5,4 7,5 7,5 0,208 0,204 0,212 18,06 17,86 18,23 27,86 27,56 28,13 27,85 0,28 27,13 0,40 20 50 9,6 7,5 7,5 0,192 0,195 0,182 17,36 17,49 16,93 26,79 26,99 26,12 26,6 0,46 27,56 0,31 21 50 7,5 7,5 0,347 0,341 0,353 24,09 23,83 24,35 37,17 36,76 37,57 37,17 0,40 19,66 0,34 22 50 7,5 11 7,5 0,375 0,3806 0,384 25,30 25,55 25,69 39,04 39,41 39,64 39,37 0,30 16,66 0,41 23 50 7,5 7,5 5,4 0,376 0,367 0,359 25,32 24,96 24,61 39,07 38,50 37,97 38,52 0,55 18,68 0,32 24 50 7,5 7,5 9,6 0,395 0,411 0,404 26,17 26,86 26,56 40,38 41,45 40,98 40,94 0,54 16,62 0,25 25 50 7,5 7,5 7,5 0,386 0,399 0,382 25,78 26,32 25,61 39,78 40,61 39,51 39,97 0,58 17,27 0,26 26 50 7,5 7,5 7,5 0,397 0,391 0,379 26,26 25,97 25,48 40,51 40,08 39,31 39,97 0,61 17,5 0,26 27 50 7,5 7,5 7,5 0,389 0,38 0,396 25,91 25,52 26,21 39,98 39,37 40,45 39,93 0,54 17,27 0,24 Giá trị OD Hàm lượng acid amin (mg/ml) DHtb STDEV (Y1) (%) (DH) BT STDEV (Y2) (BT) (µmol/l) Bảng 7.2 Q trình thủy phân chảy tràn liên tục protein bã nấm men bia TN A (oC) B C (U/g) D (giờ) Lần Lần Lần Lần Lần Lần Mức độ thủy phân (DH, %) Lần Lần Lần 40 6 0,370 0,352 0,358 25,09 24,29 24,56 38,71 37,47 37,90 38,03 0,63 22,53 0,29 60 6 0,431 0,439 0,425 27,73 28,08 27,47 42,79 43,32 42,39 42,83 0,47 14,95 0,30 40 0,356 0,373 0,361 24,48 25,22 24,69 37,77 38,91 38,10 38,26 0,58 21,62 0,30 60 0,43 0,431 0,417 27,69 27,73 27,12 42,72 42,79 41,85 42,45 0,52 15,14 0,28 40 10 0,409 0,391 0,409 26,78 26,00 26,78 41,32 40,12 41,32 40,92 0,69 18,43 0,30 60 10 0,489 0,474 0,479 30,23 29,60 29,81 46,64 45,67 46,00 46,1 0,49 14,17 0,24 40 10 0,408 0,398 0,417 26,73 26,30 27,12 41,25 40,58 41,85 41,23 0,64 17,23 0,21 60 10 0,472 0,486 0,481 29,51 30,12 29,88 45,53 46,47 46,10 46,03 0,47 14,12 0,31 Giá trị OD Hàm lượng acid amin (mg/ml) DHtb STDEV (Y1) (%) (DH) BT STDEV (Y2) (BT) (µmol/l) 40 0,396 0,399 0,411 26,21 26,34 26,86 40,45 40,65 41,45 40,85 0,53 18,17 0,21 10 60 0,472 0,478 0,464 29,51 29,77 29,16 45,53 45,93 45,00 45,49 0,47 13,13 0,20 11 40 9 0,395 0,397 0,383 26,17 26,26 25,65 40,38 40,51 39,58 40,16 0,51 18,57 0,32 12 60 9 0,452 0,464 0,441 28,64 29,16 28,17 44,19 45,00 43,46 44,2 0,77 14,66 0,25 13 40 10 0,464 0,451 0,445 29,14 28,60 28,34 44,96 44,13 43,73 44,27 0,63 14,75 0,21 14 60 10 0,523 0,537 0,525 31,72 32,33 31,81 48,95 49,88 49,08 49,3 0,51 12,63 0,16 15 40 10 0,449 0,444 0,439 28,51 28,30 28,08 43,99 43,66 43,32 43,66 0,33 14,85 0,18 16 60 10 0,516 0,523 0,502 31,40 31,72 30,81 48,44 48,95 47,54 48,31 0,71 13,88 0,21 17 36 7,5 7,5 7,5 0,330 0,326 0,338 23,35 23,18 23,70 36,03 35,76 36,56 36,12 0,41 21,33 0,19 18 64 7,5 7,5 7,5 0,438 0,419 0,428 28,01 27,21 27,60 43,22 41,98 42,59 42,6 0,62 15,28 0,18 19 50 5,4 7,5 7,5 0,486 0,465 0,470 30,12 29,21 29,42 46,47 45,06 45,40 45,64 0,73 14,56 0,22 20 50 9,6 7,5 7,5 0,459 0,471 0,465 28,95 29,44 29,18 44,66 45,43 45,03 45,04 0,38 14,75 0,17 21 50 7,5 7,5 0,641 0,653 0,636 36,84 37,34 36,62 56,84 57,61 56,51 56,99 0,57 11,18 0,18 22 50 7,5 11 7,5 0,715 0,7075 0,719 40,05 39,73 40,22 61,80 61,29 62,06 61,72 0,39 8,13 0,22 23 50 7,5 7,5 5,4 0,629 0,634 0,622 36,32 36,54 36,02 56,04 56,37 55,57 56 0,40 11,18 0,17 24 50 7,5 7,5 9,6 0,69 0,684 0,672 38,97 38,68 38,19 60,12 59,69 58,92 59,58 0,61 8,23 0,14 25 50 7,5 7,5 7,5 0,649 0,656 0,652 37,17 37,49 37,32 57,35 57,85 57,58 57,59 0,25 10,13 0,14 26 50 7,5 7,5 7,5 0,658 0,645 0,651 37,58 37,01 37,27 57,98 57,11 57,51 57,53 0,44 10,02 0,14 27 50 7,5 7,5 7,5 0,657 0,657 0,636 37,53 37,53 36,62 57,91 57,91 56,51 57,45 0,81 10,24 0,13 Bảng 7.3 Quá trình thủy phân tuần hồn liên tục protein bã nấm men bia (sử dụng thiết bị ống lồng ống) TN A (oC) B C (U/g) D (giờ) E (%) Lần Lần Lần Lần Lần Lần Mức độ thủy phân (DH, %) Lần Lần Lần 40 6 40 0,330 0,326 0,343 23,35 23,18 23,89 36,03 35,76 36,86 36,22 0,58 22,2 0,67 60 6 40 0,378 0,381 0,395 25,41 25,55 26,17 39,21 39,41 40,38 39,67 0,63 17,93 0,69 40 40 0,346 0,341 0,353 24,02 23,83 24,33 37,07 36,76 37,53 37,12 0,39 22,66 0,68 60 40 0,380 0,401 0,385 25,52 26,43 25,74 39,38 40,78 39,71 39,96 0,73 19,71 0,65 40 10 40 0,362 0,344 0,355 24,74 23,96 24,43 38,17 36,97 37,70 37,61 0,61 21,21 0,70 60 10 40 0,408 0,403 0,415 26,73 26,50 27,04 41,25 40,88 41,72 41,28 0,42 16,44 0,55 40 10 40 0,375 0,387 0,375 25,30 25,82 25,30 39,04 39,84 39,04 39,31 0,46 20,63 0,48 60 10 40 0,415 0,403 0,402 27,04 26,52 26,47 41,72 40,91 40,85 41,16 0,48 16,88 0,73 40 40 0,385 0,388 0,374 25,74 25,84 25,26 39,71 39,88 38,97 39,52 0,48 18,71 0,49 10 60 40 0,427 0,413 0,431 27,56 26,95 27,73 42,52 41,58 42,79 42,3 0,63 15,83 0,47 11 40 9 40 0,380 0,368 0,375 25,52 24,98 25,30 39,37 38,54 39,04 38,99 0,42 21,99 0,74 12 60 9 40 0,388 0,397 0,385 25,87 26,26 25,74 39,91 40,51 39,71 40,04 0,42 20,5 0,58 13 40 10 40 0,393 0,415 0,403 26,06 27,04 26,52 40,21 41,72 40,91 40,95 0,75 18,46 0,48 14 60 10 40 0,439 0,454 0,448 28,08 28,73 28,47 43,32 44,33 43,93 43,86 0,51 13,43 0,37 15 40 10 40 0,385 0,397 0,382 25,74 26,26 25,58 39,71 40,51 39,48 39,9 0,54 18,26 0,43 16 60 10 40 0,435 0,420 0,415 27,90 27,25 27,04 43,06 42,05 41,72 42,28 0,70 15,62 0,49 17 40 6 80 0,428 0,441 0,434 27,60 28,17 27,86 42,59 43,46 42,99 43,01 0,44 15,47 0,44 18 60 6 80 0,469 0,487 0,474 29,38 30,16 29,57 45,33 46,54 45,63 45,83 0,63 13,4 0,41 19 40 80 0,418 0,429 0,429 27,17 27,64 27,64 41,92 42,65 42,65 42,41 0,43 17,18 0,50 20 60 80 0,445 0,451 0,442 28,34 28,60 28,21 43,73 44,13 43,52 43,79 0,31 16,69 0,39 21 40 10 80 0,452 0,456 0,449 28,64 28,82 28,49 44,19 44,46 43,96 44,2 0,25 15,98 0,42 22 60 10 80 0,486 0,489 0,504 30,12 30,25 30,90 46,47 46,67 47,67 46,94 0,65 13,11 0,51 23 40 10 80 0,409 0,447 0,432 26,78 28,43 27,77 41,32 43,86 42,86 42,68 1,28 15,53 0,40 24 60 10 80 0,472 0,445 0,451 29,51 28,32 28,60 45,53 43,69 44,13 44,45 0,96 14,17 0,31 25 40 80 0,469 0,465 0,482 29,36 29,21 29,94 45,30 45,06 46,20 45,52 0,60 14,09 0,32 26 60 80 0,502 0,489 0,476 30,81 30,25 29,68 47,54 46,67 45,80 47,67 0,87 13,3 0,32 27 40 9 80 0,423 0,434 0,427 27,38 27,86 27,56 42,25 42,99 42,52 42,59 0,37 16,78 0,30 28 60 9 80 0,435 0,424 0,442 27,90 27,43 28,21 43,06 42,32 43,52 42,97 0,61 17,65 0,24 29 40 10 80 0,471 0,485 0,488 29,44 30,07 30,20 45,43 46,40 46,60 46,15 0,63 14,75 0,33 30 60 10 80 0,499 0,516 0,506 30,68 31,43 30,98 47,34 48,49 47,81 47,88 0,58 13,07 0,24 31 40 10 80 0,422 0,426 0,439 27,34 27,51 28,08 42,19 42,45 43,32 42,65 0,59 15,27 0,23 32 60 10 80 0,437 0,443 0,439 27,99 28,23 28,08 43,19 43,56 43,32 43,36 0,19 15,04 0,33 33 30 7,5 7,5 7,5 60 0,252 0,265 0,258 19,97 20,53 20,21 30,81 31,68 31,18 31,22 0,44 25,87 0,26 34 70 7,5 7,5 7,5 60 0,330 0,324 0,338 23,35 23,09 23,70 36,03 35,63 36,56 36,07 0,47 21,42 0,24 35 50 4,5 7,5 7,5 60 0,395 0,3915 0,405 26,17 26,02 26,60 40,38 40,14 41,05 40,52 0,47 15,06 0,34 36 50 11 7,5 7,5 60 0,344 0,341 0,353 23,96 23,83 24,33 36,97 36,76 37,53 37,09 0,40 18,29 0,27 37 50 7,5 2,5 7,5 60 0,616 0,632 0,619 35,76 36,43 35,89 55,17 56,21 55,37 55,58 0,55 14,21 0,24 38 50 7,5 12,5 7,5 60 0,685 0,678 0,662 38,75 38,42 37,75 59,79 59,29 58,25 59,11 0,79 9,87 0,19 39 50 7,5 7,5 4,5 60 0,653 0,649 0,659 37,36 37,17 37,62 57,65 57,35 58,05 57,68 0,35 10,17 0,27 40 50 7,5 7,5 10,5 60 0,691 0,701 0,688 39,01 39,44 38,86 60,19 60,86 59,96 60,34 0,47 8,47 0,21 41 50 7,5 7,5 7,5 20 0,482 0,462 0,467 29,94 29,05 29,29 46,20 44,83 45,20 45,41 0,71 17,31 0,25 42 50 7,5 7,5 7,5 100 0,601 0,613 0,608 35,11 35,60 35,41 54,17 54,94 54,63 54,58 0,39 9,96 0,28 43 50 7,5 7,5 7,5 60 0,812 0,801 0,826 44,26 43,78 44,84 68,29 67,55 69,19 68,34 0,82 8,23 0,26 44 50 7,5 7,5 7,5 60 0,805 0,816 0,812 43,95 44,43 44,26 67,82 68,56 68,29 68,22 0,37 7,99 0,20 45 50 7,5 7,5 7,5 60 0,816 0,824 0,809 44,41 44,78 44,13 68,52 69,09 68,09 68,57 0,50 7,81 0,29 46 50 7,5 7,5 7,5 60 0,819 0,806 0,827 44,56 44,00 44,91 68,76 67,89 69,29 68,65 0,71 7,67 0,22 47 50 7,5 7,5 7,5 60 0,805 0,82 0,817 43,95 44,61 44,48 67,82 68,82 68,62 68,42 0,53 7,8 0,41 48 50 7,5 7,5 7,5 60 0,815 0,817 0,810 44,39 44,48 44,15 68,49 68,62 68,12 68,41 0,26 7,78 0,32 49 50 7,5 7,5 7,5 60 0,822 0,813 0,816 44,67 44,30 44,43 68,92 68,36 68,56 68,61 0,29 7,31 0,25 50 50 7,5 7,5 7,5 60 0,825 0,835 0,819 44,82 45,26 44,56 69,16 69,83 68,76 69,25 0,54 8,42 0,19 Giá trị OD Hàm lượng acid amin (mg/ml) DHtb STDEV (Y1) (%) (DH) BT (Y2) (µmol/l) STDEV (BT) Phụ lục 8: Bảng tính tốn chuẩn số Renold theo % biến tần cài đặt bơm hệ thống thủy phân tuần hoàn liên tục % biến tần bơm Thơng số Lưu lượng bơm dòng bã nấm men bia (m3/h) Lưu lượng dòng bã nấm men bia chạy thực tế (m3/h) Chuẩn số Re 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,71 0,68 0,64 0,60 0,56 0,53 0,49 0,45 0,41 0,38 13601 12921 12241 11561 10881 10201 9521 8841 8161 7481 6801 Phụ lục 9: Sơ đồ sắc ký phân tích định tính định lượng acid amin sản phẩm thủy phân (ở nồng độ chất khô 1%) Chú thích: Asp; Glu; Ser; His; Gly; Arg; Thr; Ala; Tyr; 10 Cys; 11 Val +Met; 12 Phe; 13 Ile; 14 Leu; 15 Lys Hình 9.1 Mẫu sản phẩm thủy phân Flavourzyme Hình 9.2 Mẫu sản phẩm thủy phân Alcalase Hình 9.3 Mẫu sản phẩm thủy phân gián đoạn hỗn hợp Flavourzyme + Alcalasase (GĐ – K) Hình 9.4 Mẫu sản phẩm thủy phân gián đoạn hỗn hợp Flavourzyme + Alcalasase (có giai đoạn sốc nhiệt tự phân gián đoạn) (GĐ –C) Hình 9.5 Mẫu sản phẩm thủy phân chảy tràn liên tục hỗn hợp Flavourzyme + Alcalasase (có giai đoạn sốc nhiệt tự phân gián đoạn) (LTCT - C) Hình 9.6 Mẫu sản phẩm thủy phân hỗn hợp Flavourzyme + Alcalasase theo kỹ thuật chảy tràn liên tục (có giai đoạn sốc nhiệt tự phân liên tục) Hình 9.7 Mẫu sản phẩm thủy phân hỗn hợp Flavourzyme + Alcalasase theo kỹ thuật tuần hồn liên tục (THLT – C) (có giai đoạn sốc nhiệt tự phân khơng liên tục) Hình 9.8 Mẫu sản phẩm thủy phân hỗn hợp Flavourzyme + Alcalasase theo kỹ thuật tuần hồn liên tục (có giai đoạn sốc nhiệt tự phân liên tục) Hình 9.9 Mẫu sản phẩm thủy phân hỗn hợp Flavourzyme + Alcalasase theo kỹ thuật gián đoạn (ở điều kiện tối ưu) Hình 9.10 Mẫu sản phẩm thủy phân hỗn hợp Flavourzyme + Alcalasase theo kỹ thuật chảy tràn liên tục (ở điều kiện tối ưu) Hình 9.11 Mẫu sản phẩm thủy phân hỗn hợp Flavourzyme + Alcalasase theo kỹ thuật tuần hoàn liên tục (ở điều kiện tối ưu) Phụ lục 10: Kết kiểm nghiệm sản phẩm thủy phân dạng paste (theo kỹ thuật thủy phân tuần hoàn liên tục – sử dụng thiết bị ống lồng ống) ... nghệ tối ưu cho q trình thủy phân protein bã nấm men bia nhằm ứng dụng công nghiệp thực phẩm Mục tiêu luận án  Mục tiêu chung Xác lập điều kiện giải pháp cơng nghệ tối ưu cho q trình thủy phân. .. DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THANH NGỌC 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. .. 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 thủy phân gián đoạn hay trình tự phân Trong điều