Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGÔ DUY KỲ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT GẠO LỨT LÊN MEN LACTIC GIÀU KEFIRAN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGÔ DUY KỲ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT GẠO LỨT LÊN MEN LACTIC GIÀU KEFIRAN Chuyên ngành: Vi sinh vật học Mã số: 8420101.07 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Thị Việt Anh TS Phạm Thế Hải Hà Nội - Năm 2020 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Nguyễn Thị Việt Anh, người hướng dẫn, truyền đạt cho kiến thức kinh nghiệm suốt thời gian học tập, nghiên cứu viện Cô theo sát, bảo cho tơi góp ý q báu để tơi hồn thành tốt cơng việc Tơi biết ơn TS Phạm Thế Hải bảo, hướng dẫn tơi kiến thức kĩ để tơi hồn thiện luận văn tốt nghiệp Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Th.S Nguyễn Minh Thu, toàn thể cô, chú, anh chị Bộ môn Công nghệ lên men dạy, hướng dẫn cho từ ngày đầu tơi vào làm việc phịng, truyền đạt cho kinh nghiệm công việc sống Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy cô Khoa Sinh học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội nói chung Bộ mơn Vi sinh vật nói riêng giảng dạy trang bị cho kiến thức quý giá suốt khóa học Cuối tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè người thân, ln bên, động viên cho tơi có thêm nghị lực để vượt qua khó khăn suốt thời gian qua Hà Nội, ngày 10 tháng 01 năm 2020 Học viên Ngô Duy Kỳ Trang MỞ ĐẦU PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan gạo lứt ………………………………………………………… 1.1.1 Thành phần hóa học dinh dưỡng hạt lúa - gạo lứt .4 1.1.1.1 Nước 1.1.1.2 Glucid 1.1.1.3 Protid .6 1.1.1.4 Lipid 1.1.1.5 Chất khoáng 1.1.1.6 Vitamin 1.1.1.7 Enzyme 1.1.1.8 Mùi thơm gạo 1.1.1.9 Chất màu gạo lứt 1.1.2 Một số tác dụng gạo lứt 1.2 Vi khuẩn lactic…………………………………… …………………… …13 1.2.1.1 Đặc điểm chung vi khuẩn lactic 13 1.2.1.2 Ứng dụng vi khuẩn lactic 14 1.2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men lactic 15 1.3 Kefir 16 1.3.1 Hệ vi sinh vật hạt nấm kefir .16 1.3.2 Vai trò khuẩn lactic hạt nấm kefir .17 1.4.Exoplolysaccharide hiểu biết chung Kefiran 20 1.4.1 Exopolysaccharide 20 1.4.2 Chức dạng đặc trưng EPS 20 1.4.3 Tổng quan kefiran 22 1.4.3.1 Ứng dụng kefiran 23 1.4.3.2 Cơ chế sinh tổng hợp kefiran vi khuẩn lactic 25 i 1.4.4 Tình hình nghiên cứu, sản xuất Kefiran nay……………………………27 PHẦN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Vật liệu 29 2.1.1 Nguyên liệu .29 2.1.2 Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm 29 2.2 Phương pháp nghiên cứu 30 2.2.1 Phương pháp vi sinh 30 2.2.1.1 Phương pháp phân lập vi khuẩn 30 2.2.1.2 Phương pháp đánh giá khả tạo sinh khối vi khuẩn lactic 31 2.2.1.3 Phương pháp định tên chủng giống .31 2.2.2 Phương pháp phân tích hóa lý 31 2.2.2.1 Phương pháp xác định hàm lượng đường khử .32 2.2.2.2 Phương pháp xác định hàm lượng axit tổng (theo axit lactic) .33 2.2.2.3 Phương pháp xác định hàm lượng chất khơ hịa tan 34 2.2.2.4 Phương pháp xác định hàm lượng kefiran (exopolysaccharide) 34 2.2.3 Phương pháp công nghệ 35 2.2.3.1 Phương pháp thủy phân bột gạo lứt .35 2.2.3.2 Phương pháp lên men 35 2.2.4 Phương pháp xử lý số liệu thống kê 36 PHẦN KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 37 3.1 Phân lập tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic thích hợp cho q trình lên men gạo lứt giàu kefiran 37 3.1.1 Phân lập sơ tuyển chủng vi khuẩn lactic 37 3.1.2 Lựa chọn chủng vi khuẩn lactic có khả sinh tổng hợp kefiran cao 39 3.2 Định danh chủng vi khuẩn lactic tuyển chọn 39 3.3 Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran41 3.3.1 Sơ chế gạo lứt 41 3.3.2 Nghiên cứu điều kiện nhân giống sinh khối thích hợp 43 3.3.2.1 Lựa chọn môi trường nhân giống 43 3.3.2.2 Khảo sát thời gian nhiệt độ nhân giống 45 3.3.2.3 Khảo sát mật độ giống bổ sung vào môi trường lên men 46 ii 3.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng thành phần môi trường lên men đến khả sinh tổng hợp kefiran chủng lựa chọn 47 3.3.3.1 Ảnh hưởng nồng độ dịch gạo thủy phân .47 3.3.3.2 Ảnh hưởng nồng độ đường saccharose bổ sung 48 3.3.3.3 Ảnh hưởng nồng độ cao nấm men bổ sung 49 3.3.3.4 Ảnh hưởng việc bổ sung chất khoáng 50 3.3.4 Nghiên cứu điều kiện lên men thích hợp cho sinh tổng hợp kefiran 51 3.3.4.1 Ảnh hưởng pH ban đầu 51 3.3.4.2 Ảnh hưởng nhiệt độ lên men 52 3.3.4.3 Động học trình lên men sinh tổng hợp kefiran chủng .53 3.3.5 Nghiên cứu điều kiện sấy phun tạo sản phẩm 54 3.3.5.1 Xác định nồng độ chất mang trình sấy phun 55 3.3.5.2 Ảnh hưởng nồng độ chất khô nguyên liệu đến chất lượng hiệu suất thu hồi sản phẩm .57 3.3.5.2 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy phun đến chất lượng hiệu suất thu hồi sản phẩm …………………………………………………………………………….58 3.3.5.4 Ảnh hưởng tốc độ bơm nhập liệu đến chất lượng sản phẩm 59 3.6 Quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran 60 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 4.1 Kết luận 64 4.2 Kiến nghị 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CNTP Công nghiệp thực phẩm EPS Exopolysaccharide KF Kefiran HoPS Homopolysaccharide HePS Heteropolysacaride PGM α-phosphoglucomutase RYG Rice – Yeast - Glucose RYGP Rice – Yeast – Glucose - Peptone RYP Rice – Yeast – Peptone DNA deoxyribonucleic acid rRNA Ribosomal ribonucleic acid iv DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Thành phần hóa học phần hạt lúa Bảng 1.2 So sánh thành phần gạo lứt gạo xát Bảng 1.3 Tỷ lệ protein phận hạt gạo Bảng 1.4 Thành phần vitamin loại gạo Bảng 1.5 Thành phần vi sinh vật có hạt kefir từ nguồn gốc khác 17 Bảng 1.6 Danh sách exopolysaccharide 21 Bảng 3.1 Hình thái khuẩn lạc, tế bào chủng vi khuẩn lactic 37 Bảng 3.2 Đánh giá cảm quan gạo lứt rang hiệu suất thủy phân điều kiện 42 Bảng 3.3 Thành phần môi trường khảo sát nhân giống cấp 44 Bảng 3.4 Chất lượng dịch gạo lứt thủy phân lên men lactic giàu kefiran 55 Bảng 3.5 Một số tiêu chất lượng sản phẩm bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran……………………………………………………………………… …….56 Bảng 3.6 Ảnh hưởng nồng độ maltodextrin đến chất lượng sản phẩm 56 Bảng 3.7 Ảnh hưởng nồng độ chất khô nguyên liệu sấy đến chất lượng hiệu suất thu hồi sản phẩm 57 Bảng 3.8 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy phun đến chất lượng hiệu suất thu hồi sản phẩm 58 Bảng 3.9 Ảnh hưởng tốc độ bơm nhập liệu đến chất lượng sản phẩm 60 Bảng 3.10 Kết phân tích sản phẩm sau trình sấy phun……………………60 v DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Cấu trúc kefiran 22 Hình 1.2 Cấu trúc kefiran kết nối tiểu cầu-kefiran hiển thị kính hiển vi quang học (Jenab et al., 2015) 24 Hình 1.3 Cơ chế sinh tổng hợp HoPS 26 Hình 1.4 Sơ lược sinh tổng hợp HePS 27 Hình 3.1 Khả tạo sinh khối axit tổng số chủng vi khuẩn lactic 38 Hình 3.2 Khả tạo kefiran chủng lactic 39 Hình 3.3 Hình thái chủng 40 Hình 3.4 Vị trí phân loại chungrg với lồi có quan hệ họ hàng gần chi Lactobacillus dựa vào trình tự gen rRNA 16S 41 Hình 3.5 Gạo lứt sau rang nhiệt độ khác 42 Hình 3.6 Khả sinh trưởng chủng môi trường nhân giống khác 44 Hình 3.7 Khảo sát nhiệt độ thời gian nhân giống môi trường RYGP chủng 46 Hình 3.8 Khảo sát tỉ lệ tiếp giống vào môi trường lên men 47 Hình 3.9 Ảnh hưởng nồng độ dịch gạo thủy phân đến hàm lượng kefiran tạo thành 48 Hình 3.10 Ảnh hưởng nồng độ đường saccharose bổ sung đến hàm lượng kefiran tạo thành 49 Hình 3.11 Ảnh hưởng nồng độ cao nấm men bổ sung đến hàm lượng kefiran tạo thành 50 Hình 3.12 Ảnh hưởng việc bổ sung chất khoáng đến hàm lượng kefiran tạo thành 51 Hình 3.13 Ảnh hưởng pH ban đầu môi trường lên men đến hàm lượng kefiran tạo thành 52 Hình 3.14 Ảnh hưởng nhiệt độ lên men đến hàm lượng kefiran tạo thành 53 Hình 3.15 Động học trình lên men tạo kefiran chủng 54 Hình 3.16 Quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran……….……61 vi MỞ ĐẦU Thực phẩm chức ngành phát triển nhanh ngành công nghiệp thực phẩm thông qua kết nghiên cứu phòng chống bệnh liên quan đến chế độ ăn để giữ gìn sức khỏe người tiêu dùng Do nhu cầu thị trường ngày tăng thực phẩm chức năng, số nguyên liệu thực vật khai thác để cải thiện hương vị chất lượng dinh dưỡng Các nhà khoa học thực phẩm khám phá vai trị chế độ ăn uống việc phịng ngừa cá bệnh mãn tính Gạo lứt xem nguyên liệu sản xuất thực phẩm chức tốt cho sức khỏe Nhiều nghiên cứu chứng minh gạo lứt tăng cường chức não làm giảm mức độ chất béo Có nhiều cơng trình nghiên cứu đánh giá mối liên hệ việc sử dụng loại ngũ cốc nguyên cám, có gạo lứt, với việc giảm nguy bệnh tim mạch Chất xơ gạo lứt giúp làm giảm thiểu thời gian lưu, tiếp xúc tác nhân gây ung thư với tế bào ruột kết Nguồn selen dồi gạo lứt thành phần thiết yếu trao đổi chất, nâng cao khả chống oxy hóa khả miễn dịch thể người Với chế độ ăn nhiều gạo lứt giúp giảm cân giảm nguy tiểu đường nhóm phụ nữ tuổi trung niên Tuy nhiên, lớp cám chứa nhiều cellulose nên gạo lứt khó nấu chín mềm ăn gây tượng khó tiêu, chướng bụng khơng nhai kỹ Do đó, gạo lứt chưa sử dụng nhiều thị trường Việt Nam chưa có nhiều sản phẩm tốt cho sức khỏe sản xuất từ gạo lứt Kefir loại đồ uống chức lên men từ sữa loại hạt hỗn hợp nấm men vi khuẩn lactic Nó đánh giá dạng thực phẩm có lợi cho sức khỏe, đặc biệt tốt cho gan, hệ thống tim mạch, nâng cao khả miễn dịch Trong trình lên men kefir, kefiran exopolysaccharide sinh tổng hợp nhờ vi khuẩn lactic có kefir Kefiran có tác dụng kháng khuẩn, làm lành vết thương, hạn chế phát triển tế bào ung thư, ngồi cịn nhiều ứng dụng tốt sử dụng dược phẩm thực phẩm chức Tuy nhiên, kefir chứa nhiều cồn, dioxide carbon, lipid, đường lactose, có hương vị chưa phù hợp với 4.5 Trong thành tế bào Trong dịch lên men Kefiran (g/l) 3.5 2.5 1.5 0.5 24 36 48 60 72 84 96 108 120 Thời gian lên men (giờ) Hình 3.15 Động học trình lên men tạo kefiran chủng Từ kết cho thấy hàm lượng kefiran sinh tổng hợp tăng dần theo thời gian nuôi cấy đạt giá trị lớn sau 60 nuôi cấy (đạt 3.84 g/l) giảm dần theo thời gian Lượng kefiran tạo thành tỉ lệ thuận với lượng sinh khối sinh ra, vi khuẩn lactic sử dụng nguồn cacbon môi trường sống để sinh trưởng, sau chuyển hóa chúng thành dạng cacbon (kefiran) Như vậy, thời gian lên men thích hợp nhiệt độ 32°C chủng 60 Kết đạt 3.84 g/l cho kết phù hợp với số nghiên cứu giới khả sinh kefiran từ chủng lactic Mặc dù lên men môi trường gạo lứt, kết đạt so với môi trường sữa, môi trường tổng hợp đạt khoảng 70-80% [27][30] Như vậy, thông số cơng nghệ q trình lên men sau: dịch thủy phân gạo lứt 15°Bx, nồng độ saccharose bổ sung 10 g/l, cao nấm men g/l, tỉ lệ tiếp giống 6%, nhiệt độ lên men 32°C thời gian lên men 60 3.3.5 Nghiên cứu điều kiện sấy phun tạo sản phẩm Sau hồn thiện quy trình sản xuất dịch gạo lứt thủy phân lên men lactic, thu sản phẩm dịch gạo lứt lên men lactic thành phẩm với số tiêu chất lượng bảng 3.4 54 Bảng 3.4 Chất lượng dịch gạo lứt thủy phân lên men lactic giàu kefiran Đơn vị tính Chỉ tiêu Kết Dịch có màu nâu nhạt, Có mùi Cảm quan thơm, chua lactic, mùi thơm gạo rang, khơng có mùi lạ, vị chua, dịu Kefiran g/l 3,64 Acid tổng số (theo acid lactic) g/l 15,3 Đường tổng g/l 5,3 Hàm lượng chất khô °Bx 14 Từ chất lượng dịch gạo lứt lên men, chất lượng bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran có số tiêu chất lượng sau Bảng 3.5 Một số tiêu chất lượng sản phẩm bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran Chỉ tiêu chất lượng Đơn vị Kết Bột vàng mịn, thơm, có vị chua Cảm quan Độ ẩm % 8-10 Hàm lượng kefiran mg/100g ≥ 70 3.3.5.1 Xác định nồng độ chất mang trình sấy phun Có nhiều phương pháp để sản xuất loại bột hòa tan từ dịch lỏng sấy tang trống, sấy đông khô, sấy phun Tất phương pháp có ưu nhược điểm riêng có tính khả thi việc cơng nghiệp hóa Trong cơng nghệ sấy phun, điểm mấu chốt cần nghiên cứu xác định công thức phối trộn ban đầu chế độ sấy thích hợp Vì nghiên cứu đồ uống 55 chức dạng bột, nghiên cứu bổ sung chất mang, điều chỉnh nồng độ chất khô dịch trước sấy phun thơng số thích hợp Dịch gạo lứt thủy phân lên men lactic sinh tổng hợp kefiran có hàm lượng chất khơ đạt 14% sấy trực tiếp thành dạng bột, cần bổ sung chất mang để tăng hiệu suất trình sấy phun Maltodextrin loại chất mang sử dụng nhiều sấy phun, đặc biệt sấy sản phẩm có đường, protein, chất keo khác Maltodextrin hịa tan nước chất mang có khả bảo vệ vật liệu bên khỏi q trình oxy hóa Tỉ lệ chất mang chất khô dịch chiết thông số cần xác định Đề tài tiến hành thử nghiệm sấy phun mẫu dịch gạo lứt thủy phân lên men lactic có tỉ lệ chất mang khác điều kiện sấy giống nhau: Nhiệt độ buồng đốt 130°C, tốc độ bơm dịch 16 ml/phút, nồng độ chất khô 20% Bảng 3.6 Ảnh hưởng nồng độ maltodextrin đến chất lượng sản phẩm Nồng độ Độ ẩm Hiệu suất maltodextrin (%) (%) (%) Cảm quan sản phẩm Bột dính không thu sản phẩm, 10 màu vàng đậm 20 8,2% 27,6% Tạo thành bột, bám dính thành, màu vàng 30 6,9% 49,6% Bột mịn, tơi, màu vàng nhạt 40 6,65% 48,7% Bột mịn, tơi, màu vàng nhạt Kết cho thấy, nồng độ maltodextrin 10% không thu bột, trọng lượng nhẹ, bột bị bám dính thành, chuyển sang màu vàng đậm mùi cháy Với nồng độ 30% tạo thành bột sản phẩm bị bám dính thành Khi nồng độ maltodextrin >30%, sản phẩm tạo thành dễ dàng, bột mịn, tơi Tuy nhiên tỉ lệ chất mang cao làm cho độ tinh khiết sản phẩm không cao, lượng kefiran giảm, mùi sản phẩm bị đi, nên cần khảo sát nồng độ chất khô nguyên liệu 56 3.3.5.2 Ảnh hưởng nồng độ chất khô nguyên liệu đến chất lượng hiệu suất thu hồi sản phẩm Trong công nghệ sấy phun, nồng độ chất khô dịch trước sấy có vai trị quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm, hiệu suất thu hồi sản lượng sấy phun Nồng độ chất khô dịch cần sấy cao gây cố cháy sản phẩm, vón cục… giảm chất lượng sản phẩm, hiệu suất thu hồi thấp, thao tác sấy khó khăn Nồng độ chất khô thấp hao tổn lượng, sản lượng thấp, hiệu kinh tế Đối với sản phẩm khác nhau, phụ thuộc vào độ nhớt, thành phần cấu tạo tính chất lí hóa khác, thơng số nồng độ chất khơ thích hợp cho q trình sấy khơng giống Tuy nhiên dịch trước sấy phun khuyến cáo nên khống chế nồng độ chất khô 10- 40% Điều kiện sấy phụ thuộc vào loại sản phẩm, sản phẩm bột gạo lứt lên men giàu kefiran tiến hành cô chân không đến nồng độ chất khô khác nhau: 15, 20, 25, 30, 35°Bx, tiến hành sấy phun với nhiệt độ đầu vào 120°C đầu 65- 70°C thiết bị sấy phun phịng thí nghiệm Kết thí nghiệm thể Bảng 3.7 Bảng 3.7 Ảnh hưởng nồng độ chất khô nguyên liệu sấy đến chất lượng hiệu suất thu hồi sản phẩm Nồng độ chất khô (°Bx) Hiệu suất thu hồi sản phẩm (%) 15 76,4 Dễ sấy, bột mịn, màu vàng 20 82,3 Dễ sấy, bột mịn, màu vàng 25 88,6 Dễ sấy bột mịn, màu vàng 30 72,1 Khó sấy 35 64,6 Rất khó sấy Nhận xét Kết Bảng 3.7 cho thấy, nồng độ chất khô nguyên liệu sấy tăng từ 15- 25°Bx hiệu suất thu hồi tăng dần, nồng độ chất khô dịch 20- 25% cho kết sấy thu hồi sản phẩm dạng bột tốt nhất, dễ sấy, hiệu suất thu hồi cao (82,3- 88,6%), bột mịn, màu vàng Tuy nhiên, nồng độ chất khô dịch cao ≥ 25%, dịch nhớt 57 khó sấy hơn, sản phẩm có độ ẩm cao hơn, lấy dính máy nhiều dẫn đến hiệu suất thu hồi thấp Muốn sấy cần phải tăng tốc độ bơm nhập liệu 3.3.5.2 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy phun đến chất lượng hiệu suất thu hồi sản phẩm Dịch lên men sau đun sôi (100- 105°C) 15 phút để hòa tan hết kefiran màng tế bào, ly tâm thu dịch Tiến hành sấy phun sản phẩm đánh giá hiệu suất thu hồi cảm quan Trong nghiên cứu này, nhiệt độ sấy khác thực với điều kiện nồng độ chất khô nguyên liệu sấy 25°Bx Kết thể Bảng 3.8 Bảng 3.8 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy phun đến chất lượng hiệu suất thu hồi sản phẩm Nhiệt độ Nhiệt độ đầu vào (°C) đầu (°C) Hiệu suất thu hồi (%) Cảm quan sản phẩm 105 50 - 55 55,7 Bột ẩm, bết vào máy 110 55- 60 63,4 Bột ẩm, bết 115 60 - 65 70,6 Bột mịn, màu vàng nhạt, dễ sấy 120 65 - 70 76,4 Bột mịn màu vàng nhạt, dễ sấy 125 70 - 75 67,5 Bột màu vàng sậm 130 75 - 80 60,4 Bột có màu vàng sậm, có tượng cháy Kết Bảng 3.8 cho thấy, sấy nhiệt độ đầu vào 105- 110°C đầu 50- 60°C cho hiệu suất thu hồi thấp có lẽ nhiệt độ buồng sấy thấp không đủ nhiệt để làm khơ sản phẩm, sản phẩm có độ ẩm cao làm dính sản phẩm vào thành máy Nếu sấy nhiệt độ đầu vào cao ≥ 120°C đầu 70- 80°C sản phẩm màu vàng sậm hiệu suất thu hồi giảm sản phẩm tiếp xúc với nhiệt độ cao thời gian dài nên có tượng bị cháy Nhiệt độ sấy đầu vào 115120°C đầu 60- 70°C nhiệt độ sấy thích hợp, dễ sấy, hiệu suất thu hồi cao 58 sản phẩm có màu vàng nhạt So sánh hiệu suất thu hồi sản phẩm, nhiệt độ sấy đầu vào 120°C cho kết cao nên lựa chọn 3.3.5.4 Ảnh hưởng tốc độ bơm nhập liệu đến chất lượng sản phẩm Lưu lượng nhập liệu có liên quan đến tốc độ bơm nhập liệu, suất thiết bị, nhiệt độ khơng khí đầu Thí nghiệm tiến hành với 250 g dịch nguyên liệu sấy Thời gian sấy tính từ lúc bắt đầu sấy đến hết lượng dịch đem sấy Kết đánh giá chất lượng sản phẩm thể Bảng 3.9 Kết nhận thấy, tốc độ bơm chậm thời gian sấy dài Thời gian sấy lâu tốc độ bơm 14 ml/p (45 phút) nhanh tốc độ bơm 20 ml/p (25 phút) Tốc độ bơm 18- 20 ml/p cho thời gian sấy không khác nhiều Tức tăng q, làm ngun liệu khơ khơng kịp, độ ẩm sản phẩm thu cao bột sản phẩm sấy khơng hình thành Hiệu suất thu hồi sản phẩm tỉ lệ nghịch với tốc độ bơm nhập liệu Hiệu suất giảm mạnh tốc độ bơm giảm từ 18- 20 ml/p Ở tốc độ bơm 14- 16 ml/p, hiệu suất thu hồi chênh lệch nhiều (86,2- 88,6%) Điều có nghĩa, có giảm tốc độ bơm thêm hiệu suất thu hồi sản phẩm không tăng nhiều, thời gian sấy kéo dài không mang lại hiệu kinh tế Bảng 3.9 Ảnh hưởng tốc độ bơm nhập liệu đến chất lượng sản phẩm Tốc độ bơm nhập liệu (ml/phút) Thời gian sấy (phút) Hiệu suất thu hồi sản phẩm (%) 14 48 88,6 Bột mịn khô, màu vàng 16 32 86,2 Bột mịn khô, màu vàng 18 27 65,7 Bột mịn khô, màu vàng 20 25 51,5 Bột bị dính thiết bị, màu vàng Nhận xét Tóm lại tốc độ bơm 16 ml/p, hiệu suất thu hồi chế độ 14 ml/p tiết kiệm thời gian sấy Do đó, tốc độ bơm nguyên liệu 16 ml/p lựa chọn 59 Tiến hành phân tích mẫu thu từ thí nghiệm với tốc độ bơm 16ml/phút kết sau: Bảng 3.10 Kết phân tích sản phẩm sau trình sấy phun Chỉ tiêu chất lượng Đơn vị Kết Bột vàng mịn, thơm, có vị chua Cảm quan Độ ẩm % 8.47 Hàm lượng kefiran mg/100g 158 Từ kết bảng 3.10 tiêu sản phẩm cần đạt theo bảng 3.5 cho thấy, sản phẩm sau q trình sấy phun hồn tồn đạt u cầu đề Như vậy, q trình sấy phun tạo sản phẩm bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran tiến hành với thông số sau: nồng độ dịch nguyên liệu 25°Bx, bổ sung maltodextrin 30%, nhiệt độ sấy đầu vào 120°C, đầu 65-70°C, tốc độ bơm dịch 16 ml/phút 3.6 Quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran Từ kết nghiên cứu đề tài, quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran xây dựng sau: 60 Gạo lứt Rang, nghiền mịn Thủy phân Termamyl: 0,2% Dextrozyme: 1,5% Neutrase: 0,2% Lọc Saccharose 20 g/l Cao nấm men g/l Môi trường Chủng Nhân giống cấp (Môi trường MRS) 30°C/18 Thanh trùng 115°C/15 phút Nhân giống cấp (Môi trường RYGP) 30°C/22 Lên men 32°C/60 Dịch lên men Thanh trùng 100°C/15 phút Cô đặc Maltodextrin 30% (25°Bx) Sấy phun Nhiệt độ đầu vào: 125°C Nhiệt độ đầu ra: 65-70°C Tốc độ bơm: 16 ml/p Bột gạo lứt giàu Kefiran Hình 3.16 Quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran 61 Thuyết minh quy trình: Gạo lứt vo, rửa, làm sạch, để tiến hành công đoạn: Rang, nghiền mịn: Gạo lứt rang nhiệt độ 165°C hạt gạo vàng thơm (Thời gian rang: 30 phút) Gạo rang nghiền thành dạng bột mịn Thủy phân (nấu): Gạo lứt nghiền thành dạng bột mịn hịa với nước với tỉ lệ 1÷4 bổ sung 0,2% enzyme Termamyl, nâng nhiệt độ lên 90°C giữ 30 phút Sau kết thúc giai đoạn dịch hóa, khối dịch hạ nhiệt độ xuống 52°C Bổ sung 0,2 % Neutrase thực giai đoạn đạm hóa Tiếp theo, nâng nhiệt độ toàn khối lên 65°C bổ sung 1,5% Dextrozyme, giữ 60 phút để thủy phân toàn tinh bột thành đường Bước cuối, nâng nhiệt độ khối dịch lên 72°C giữ 30 phút để thủy phân nốt dextrin lại, lọc thu phần dịch Dịch gạo sau trình thủy phân pha lỗng nồng độ thích hợp hấp trùng 115°C/15 phút, dùng để nuôi cấy vi sinh vật phục vụ cho nghiên cứu Thanh trùng dịch môi trường lên men: Dịch thủy phân điều chỉnh nồng độ 15°Bx, pH 6,0 bổ sung glucose 20 g/l, cao nấm men g/l Thanh trùng dịch môi trường lên men nhiệt độ 115°C 15 phút Nhân giống: Chủng nhân giống cấp môi trường MRS 18 30°C (mật độ tế bào đạt: 8,5×108 - 1,2×109 tế bào/ml), tiếp giống 6% sang môi trường nhân giống cấp RYGP Tiếp tục nuôi cấy giống 30°C 24 Kết thúc trình nhân giống, mật độ tế bào vi khuẩn đạt: 7,2- 8,8×108 tế bào/ml Lên men: Bổ sung giống vi khuẩn để mật độ tế bào dịch lên men đạt 107 tế bào/l Lên men nhiệt độ 32°C 60 Thanh trùng dịch sau lên men: đun sơi 100°C 10-15 phút để hịa tan lượng kefiran màng tế bào Cô đặc: Dịch sau lên men cô đặc đến nồng độ chất khô 25°Bx 62 Sấy phun: Điều chỉnh dịch nguyên liệu 30% maltodextin Nhiệt độ sấy đầu vào 120°C, đầu 65-70°C, tốc độ bơm dịch 16 ml/p Với điều kiện sấy phun cho sản phẩm bột gạo lứt tốt Bột gạo lứt có mùi thơm, tơi mịn, có màu vàng nhạt Bột gạo lứt lên men giàu kefiran đóng túi PE hút chân khơng 63 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 KẾT LUẬN - Đã phân lập, tuyển chọn định tên chủng vi khuẩn lactic kí hiệu có khả sinh tổng hợp kefiran cao từ dịch thủy phân gạo lứt Leuconostoc mesenteroides - Đã xác định thông số cho trình nhân giống phục vụ cho trình lên men sau: mơi trường nhân giống cấp RYGP, nhiệt độ nhân giống 30oC 22 - Đã xác định thông số cơng nghệ q trình lên men sau: dịch thủy phân gạo lứt 15°Bx, nồng độ saccharose bổ sung 10 g/l, cao nấm men g/l, tỉ lệ tiếp giống 6%, nhiệt độ lên men 32°C thời gian lên men 60 - Đã xác định thơng số cơng nghệ q trình sấy phun tạo sản phẩm dạng bột sau: nồng độ dịch nguyên liệu 25°Bx, bổ sung maltodextrin 30%, nhiệt độ sấy đầu vào 120°C, đầu 65-70°C, tốc độ bơm dịch 16 ml/phút 4.2 KIẾN NGHỊ Cần nghiên cứu, hiệu chỉnh thông số công nghệ quy mô pilot để tối ưu lượng sản phẩm thu được, tiến tới ứng dụng quy mô công nghiệp 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt Kiều Hữu Ảnh (1999), Giáo trình vi sinh vật học cơng nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Phạm Văn Ty (1997), Vi sinh vật học, NXB Giáo dục, tr 224-230 Nguyễn Ngọc Tâm Huyên, Chu Tuấn Anh, Nguyễn Hoàng Duy, Nguyễn Hồng Quân, Chu Hiếu Tiên, Nguyễn Duy Tín (2011), “Lên men lactic”, Khoa môi trường tài nguyên- trường Đại học Nông lâm Thành phố Hồ Chí Minh Lê Thanh Mai (2005), Các phương pháp phân tích ngành cơng nghệ lên men, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Thị Mai Phương (2015) Nghiên cứu thu nhận protein từ cám gạo Tạp chí sinh học, 37(4):479-486 Cung Thị Tố Quỳnh cộng (2013): Báo cáo tổng kết đề tài “Nghiên cứu phát triển quy trình cơng nghệ sản xuất gạo mầm ứng dụng đồ uống”Đề tài nghiên cứu KHCN tiềm năng, Bộ Khoa học Công nghệ Đỗ Thị Quý (2011): Hồn thiện quy trình chế biến đồ uống lên men lactic từ gạo lứt Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường Đại học Nơng nghiệp Hà Nội Hồng Văn Tuấn, Phạm Hương Sơn, Nguyễn Thị Hiền, Nguyễn Thị Lài (2013): Nghiên cứu ảnh hưởng dịch chiết cám gạo đến hoạt tính vi khuẩn probiotics Tạp chí sinh học, số 35 (3se), 195-199 Hà Duyên Tư (2010), Kỹ thuật phân tích cảm quan thực phẩm, NXB Khoa học Kỹ thuật Tài Liệu Tiếng Anh 10 Benjamas Cheirsilp, Sirilaor Radchabut, (2011), Use of whey lactose from dairy industry for economical kefiran production by Lactobacillus kefiranofaciens in mixed cultures with yeasts.: New Biotechnology Volume 28, 254-260 11 Clemente A, (2000), Enzymatic protein hydrolysates in human nutrition.: Trends Food Sci Technol., vol 11:254-262 12 Day, L., (2013), Proteins from land plants-potential resources for human 65 nutrition and food security Trends Food Sci Technol 32, 25-42 13 Douglas S Kalman, (2014), Amino Acid Composition of an Organic Brown Rice Protein Concentrate and Isolate Compared to Soy and Whey Concentrates and Isolates.: Foods 3, 394-402 14 Elsayed A E., Nor Z O., Roslinda M., Hiew S P., Ramlan A., Mohamad W., Hesham A E.E, Daniel J D., (2015) Bioprocess development for kefiran production by Lactobacillus kefiranofaciens in semi industrial scale bioreactor.: Saudi J of Biological Science, Vol 243, 495-502 15 Gabriela Diosmaa, Graciela L Garrotea, Analía G Abrahama, Judith Piermariaa, Nina Gagliarinia, Whey protein-kefiran films as driver of probiotics to the gut, LWT - Food Science and Technology, vol 105, pp 321328, 2019 16 Guo X., Zhang, J., Ma, Y., Tian, S., (2013) Optimization of limited hydrolysis of proteins in rice residue and characterization of the functional properties of the products.: J Food Process Preserv 37, 245–253 17 Hajer Radhouani, Diana Bichoa, Cristiana Gonỗalves, F Raquel Maia, (2019) Kefiran cryogels as potential scaffolds for drug delivery and tissue, Materials Today Communications, vol 20, pp 243-248 18 Haruhiko Yokoi* And Takashi Watanabe, (1992) Optimum Culture Conditions for Production of Kefiran by Lactobacillus sp KPB-167B Isolated from Kefir Grains., vol 74, 154-159 19 Hsi-Chia Chena, Sheng-Yao Wanga,b, Ming-Ju Chena, (2008) Microbiological study of lactic acid bacteria in kefir grains by culture-dependent and cultureindependent methods.: Food Microbiology, vol 25, 492–501 20 Katja Zajšek, Andreja Goršek, Mitja Kolar, (2013) Cultivating conditions effects on kefiran production by the mixed culture of lactic acid bacteria imbedded within kefir grains, Food Chemistry , vol 139, pp 970-977 21 María F Hamet, Graciela L De Antoni, Graciela L Garrote and Analía G Abraham Alejandra Londero, (2012) Kefir grains as a starter for whey fermentation at different temperatures: chemical and microbiological characterization.: Journal of Dairy Research, vol 79, 262–271 22 Maria I.S Maciel, Luciano A Buenoa, Maria de Fátima F Marques b, Djalma 66 N Marques b, Tania M Sarmento Silvaa, Priscilla S Botelhoa, (2014) Characterisation of a new exopolysaccharide obtained from of fermented kefir grains in soymilk.: Carbohydrate Polymers, vol 107, 1–6 23 Maria R Prado, Lina Marcela Blandón, Luciana P S Vandenberghe, Cristine Rodrigues, Guillermo R Castro, Vanete Thomaz-Soccol1 and Carlos R Soccol, (2015) Milk kefir: composition, microbial cultures, biological activities, and related products.: Front Microbiol, Food Microbiology, 30 October 2015 24 Miguel D Nosedab, German A Islanc, Guillermo R Castroc, Gilberto Vinícius de Melo Pereiraa, Vanete Thomaz-Soccola, Carlos R Soccola, Lina M Blandóna, (2018) Optimization of culture conditions for kefiran production in whey, Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre, vol 16, pp 14-21 25 Motedayen Ali A., Khodaiyan F., Salehi E A, (2013) Development and characterization of composite films made of kefiran and starch.: Food Chemistry, Vol 136, 1231-1238 26 Piermaria J A., Canal M L., Abraham A G, (2008) Gelling properties of kefiran, a food-grade polysaccharide obtained from kefir grain.: Food Hydrocolloids, Vol 22, 1520-1527 27 Piermaria J., Bengoechea C., Ambraham A G., Guero A., (2016) Shear and extensional properties of kefiran.: Carbonhydrate Polymers, Vol 152, 97-104 28 Pinar Sanlibaba, Gürcü Aybige Çakmak, (2016) Exopolysaccharides Production by Lactic Acid Bacteria.: Applied Microbiology: Open Access, Published date: May 20 29 Stylianos N Raphaelides, Michael G Kontominas, Stylianos Exarhopoulos, (2018) Conformational studies and molecular characterization of the polysaccharide kefiran, Food Hydrocolloids, vol 77, pp 347-356 30 Tada S., Katacura Y., Ninomiya K., Shioya S, (2007) Fed-Bach culture of Lactobacillus kefiranofaciens with Sacchromyces cerevisiae for effective production of Kefiran.: J of Biosience and Bioengineeging, Vol 103(6), 557562 31 Xiaojia Bai, Yanping Wang, Chao Li, Peng Liu, Zaheer Ahmed, Ping Xiao, (2007) Physical characterization of exopolysaccharide produced by Lactobacillus plantarum KF5 isolated from Tibet Kefir.: Carbohydrate 67 Polymers, vol 82, 895–903 32 Zahra Moradia, Nastaran Kalanpourb, (2019) Kefiran, a branched polysaccharide: Preparation, properties and applications: A review.: Carbohydrate Polymers, Volume 223, 115100 68 ... Leuconostoc dựa vào trình tự gen rRNA 16S 3.3 Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran 3.3.1 Sơ chế gạo lứt Trước tiến hành thủy phân gạo, gạo lứt cần xử lý nhiệt... chủng vi khuẩn lactic tuyển chọn 39 3.3 Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran4 1 3.3.1 Sơ chế gạo lứt 41 3.3.2 Nghiên cứu điều kiện nhân... ty nghiên cứu sản xuất số sản phẩm từ gạo lứt trà gạo lứt, bột gạo lứt nảy mầm, phở gạo lứt, bánh đa gạo lứt? ?? nhằm đa dạng hóa sản phẩm từ gạo lứt Tuy nhiên, phương pháp sử dụng gạo lứt để nấu