Xây dựng mô hình toán học để điều khiển kết thúc quá trình thuỷ phân tinh bột sắn bằng enzym

NGUYỄN HẢI ĐỨC BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỐN HỌC ĐỂ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐIỀU KHIỂN KẾT THÚC QUÁ TRÌNH THUỶ PHÂN TINH BỘT SẮN (MANIHOT ESCULANTA) BẰNG ENZYM NGUYỄN HẢI ĐỨC 2005-2007 Hà Nội 2007 HÀ NỘI 2007 Phần I MỞ ĐẦU Từ xưa đến nay, thực phẩm mối quan tâm hàng đầu vấn đề trì phát triển xã hội loài người Cùng với phát triển tiến khoa học kĩ thuật, ngành khoa học chế biến thực phẩm phát triển tương xứng, tạo sản phẩm đa dạng, đáp ứng nhu cầu ngày khắt khe người tiêu dùng Phản ứng thủy phân enzym mắt xích quan trọng chuỗi cung cấp thực phẩm Các sản phẩm tạo thơng qua đường thường có tính chất riêng biệt, đặc trưng có giá trị dinh dưỡng cao như: sữa chua, phomat, dưa muối, kim chi, đồ uống lên men: rượu vang Sau qua trình phản ứng, sản phẩm biến đổi mạnh mẽ từ thành phần bên sản phẩm Có biến đổi có tính đột biến tác động đồng thời nhiều yếu tố lên chất với chế phản ứng đặc biệt phức tạp mà nhà khoa học tiếp tục tìm hiểu chế chúng Tạo sản phẩm mong muốn thông qua đường sử dụng phản ứng thủy phân enzym thường phức tạp, nhiều thời gian tốn cơng phải thí nghiệm q nhiều (cho đến lúc tạo sản phẩm mong muốn) thí nghiệm thay đổi yếu tố tác động lên trình phản ứng Các phương pháp thường không ổn định, dễ gây sai số, không đến chất q trình khơng nắm rõ tác động tương hỗ yếu tố tham gia vào q trình thủy phân, đồng thời khơng thấy xu hướng trình biến đổi đồng thời yếu tố ảnh hưởng Với mong muốn tạo sản phẩm ý thơng qua q trình thủy phân, luận văn nghiên cứu xây dựng mơ hình tốn học điều khiển kết thúc trình phản ứng thủy phân enzym Trong loại enzym biết tới, enzym thủy phân tinh bột đóng vai trị quan trọng có nhiều ý nghĩa việc tạo sản phẩm nguyên liệu tạo nhiều sản phẩm thuộc nhiều ngành công nghiệp khác công nghiệp bánh kẹo, đồ uống, mỹ phẩm… Trong luận văn lựa chọn enzym thủy phân tinh bột sử dụng bột sắn làm đối tượng nghiên cứu Luận văn giải vấn đề sau đây: Lựa chọn phương pháp thuỷ phân bột sắn Lựa chọn nguyên liệu loại enzym phù hợp cho thực phản ứng thuỷ phân Xây dựng phương pháp thực nghiệm Tiến hành thực nghiệm lấy số liệu Xây dựng đường hồi quy thực nghiệm dựa số liệu có Đưa phương pháp để lựa chọn kết đầu theo mong mong muốn Đây coi điểm kết thúc trình phản ứng Đưa kết luận phương pháp điểm cần phát triển, đòi hỏi có thời gian nghiên cứu sâu Phần II TỔNG QUAN II.1 Cấu tạo thành phần hóa học sắn Cây sắn – khoai mỳ (Manihot esculenta Crantz) số có củ mọc 80 quốc gia có khí hậu nhiệt đới ẩm giới Ở nước ta sắn phân loại thành: + Sắn đắng: loại lớp vỏ dày củ có màu trắng, thân thấp, đốt ngắn, cuống màu tím, tán xum xuê Loại cho lượng tinh bột cao, suất cao tương đối ổn định + Sắn ngọt: chứa độc tố, ăn tươi, cuống màu xanh, đốt dài, vỏ củ dày màu trắng gọi sắn xanh + Sắn đỏ: cuống màu tím, cao, vỏ củ màu đỏ, cuống củ dài đến 10 ÷ 12 cm Loại 12 tháng cho tỷ lệ tinh bột cao + Sắn chuối: củ mập, cuống củ nhỏ, xếp củ xung quanh nải chuối, vỏ củ dày màu hồng + Sắn nghệ: loại sắn khơng trồng phổ biến Loại có vỏ dày màu vàng Trong sắn củ sắn nơi có nhiều tinh bột Cấu tạo củ sắn gồm ba phần chính: vỏ, thịt củ lõi; ngồi cịn có cuống rễ củ Vỏ gồm vỏ gỗ vỏ cùi Vỏ gỗ có màu nâu xẫm, chủ yếu cellulose Lớp vỏ mỏng cứng, có nhiệm vụ bảo vệ phần bên khơng bị tác động bên ngoài, đồng thời hạn chế nước củ Vỏ gỗ liên kết không bền với vỏ cùi, dễ thu hoạch vận chuyển Tỷ lệ vỏ gỗ phụ thuộc giống sắn độ già khối lượng củ, thường vào khoảng 1,5 ÷ 2% Vỏ cùi dày khoảng ÷ mm chiếm ÷ 15% khối lượng củ Vỏ cùi gồm lớp tế bào mơ cứng phủ ngồi Thành phần lớp chủ yếu cellulose, không chứa tinh bột chứa nhiều dịch bào (mủ sắn) Trong thành phần dịch bào có chứa polyphenol Tiếp theo lớp tế bào mơ mềm, lớp ngồi dịch cịn có chứa khoảng 5% tinh bột Các polyphenol, enzym linamarin có tác dụng bảo vệ củ phát triển bình thường trước thu hoạch, lại gây trở ngại cho bảo quản chế biến Tổng lượng chất polyphenol sắn khoảng 0,1 ÷ 0,3%, đến 85 ÷ 90% tập trung vỏ cùi Sau vỏ cùi khe mủ - nơi lưu thông vỏ cùi thịt củ Do tác dụng nên liên kết vỏ cùi với thịt sắn không bền, dễ tách vỏ khỏi thịt sắn Lớp nối tiếp tầng sinh gỗ Tiếp sau tầng sinh gỗ thịt sắn chứa nhiều tinh bột, protein chất dầu Hàm lượng tinh bột thịt sắn phân bố không đồng đều, lớp thịt gần vỏ cùi chứa nhiều tinh bột gần lõi củ lượng tinh bột giảm Các chất polyphenol, độc tố enzym chứa thịt củ khơng nhiều, 10 ÷ 15% so với chúng có củ gây trở ngại chế biến làm biến màu, sắn bị chảy mủ khó nước sấy phơi khô Lõi sắn nằm trung tâm củ, chạy suốt từ đầu đến cuối củ Thành phần lõi sắn chủ yếu cellulose Lõi có chức dẫn nước chất dinh dưỡng củ, đồng thời giúp nước sấy phơi khơ Thành phần hóa học củ sắn tươi phụ thuộc vào giống loại, thời tiết, điều kiện canh tác phụ thuộc thời gian đào dỡ sắn Thành phần hóa học sắn tươi sau: Bảng II-1 Thành phần hóa học trung bình sắn tươi Thành phần hóa học Củ sắn vàng Củ sắn trắng Nước (%) 63,18 61,90 Tinh bột (%) 34,20 32,90 Protein (%) 0,61 0,43 Lipit (%) 0,20 0,24 Tro (%) 0,05 0,83 VTM B 31 gamma 58 gamma VTM B 75 gamma 75 gamma Tinh bột thành phần chất khơ sắn, chiếm từ 72 ÷ 84% tùy theo loại sắn Protein sắn ít, chúng liên kết với tế bào xơ bọc hạt tinh bột Protein hòa tan dịch hỗn hợp sau mài xát Trong q trình sản xuất khơng bị biến tính, khơng ảnh hưởng đến q trình tách tinh bột liên kết tế bào xơ tinh bột liên kết khơng bền vững Chất khống sắn gồm có Ca, Mg, K, Na, P Sắn cịn chứa lượng độc tố có tên phaseolunatin Chất khơng tan rượu, ete, hịa tan nhiều nước Dưới tác dụng HCl enzym, phaseolunatin bị phân hủy giải phóng HCN HCN sinh tác dụng với sắt tạo thành chất có màu xanh Vì chế biến khơng tách nhựa sớm tinh bột sắn có màu xanh xám Tanin sắc tố sắn làm cho bột sắn có màu xám Vì q trình chế biến sắn, tannin dễ bị oxy hóa O khơng khí tác dụng với sắt (của thiết bị) tạo thành sắt tannate Nước củ sắn cao (> 60%), thúc đẩy hoạt động sinh lý sắn phát triển vi sinh vật sắn, làm sắn dễ hư hỏng Đồng thời sắn cịn có nhiều loại enzym hoạt động Muốn bảo quản sắn lâu ngày, người ta thái sắn thành lát chế biến thành bột phơi sấy đến độ ẩm thích hợp II.2 Đặc tính nguyên liệu tinh bột Tinh bột polysaccharide chủ yếu có hạt hịa thảo, củ, thân Lượng tinh bột hạt ngơ lúa mỳ vào khoảng 60 ÷ 75% Trong hạt lúa đạt từ 75 ÷ 80% Tinh bột có nhiều loại củ khoai tây, sắn, củ mài Một lượng tinh bột đáng kể thấy loại nhiều loại rau Tinh bột có vai trị dinh dưỡng đặc biệt lớn q trình tiêu hóa chúng bị thủy phân thành đường glucose chất tạo nên nguồn calo thực phẩm cho người [16] Trong hạt, tinh bột tồn dạng hạt có kích thước biến đổi từ 0,02 ÷ 0,12 mm Hạt tinh bột loại hạt khác có hình dáng kích thước khác Hạt tinh bột khoai tây có kích thước lớn cả, cịn hạt tinh bột lúa có kích thước nhỏ Hạt tinh bột lúa mỳ, lúa mạch có cấu tạo đơn giản cịn hạt tinh bột ngơ lúa có cấu tạo phức tạp Khi tác dụng với iodine tinh bột cho màu đặc trưng Phản ứng dùng để định tính tinh bột[3,17] II.2.1 Cấu tạo tinh bột Tinh bột khơng phải chất riêng biệt Nó bao gồm hai cấu tử amylose (AM) amylopectin (AP) AM thường chiếm 12 ÷ 25%, cịn AP chiếm 75 ÷ 85% phân tử tinh bột [16] AM AP α-polysaccharide gốc α-D-glucose cấu tạo nên AM có trọng lượng phân tử từ 3,105 ÷ 1,106 cấu tạo từ 200 ÷ 2000 gốc D-glucose Các gốc glucose nối với liên kết α-1,4 glucoside tạo thành mạch xoắn dài Cấu trúc xoắn giữ vững nhờ liên kết hydro tạo thành nhóm OH tự Chiều dài cực đại phân tử AM đạt tới 7000 Å Mỗi vòng xoắn của mạch AM gồm gốc glucose có chiều dài mạch 10,6 Å Trong dung dịch mạch xoắn AM co lại, vòng xoắn lớn lên gồm gốc glucose [17] Hình II-1 Cấu trúc Amylose AP cấu tạo từ 600 ÷ 37000 gốc D-glucose Chúng gắn với liên kết α-1,4 α-1,6 glucoside Chiều dài trung bình mạch có nhánh tự gồm 21 ÷ 27 gốc glucose (có trường hợp 15 ÷ 18 gốc) AP có phân tử lượng khoảng 107 ÷ 108 phân tử lượng AM khoảng 5.105 ÷ 106 Người ta thấy số liên kết α-1,3 glucoside tinh bột Trong thành phần AP cịn có phosphor (0,012 ÷ 0,111%) Phosphor gắn vào nguyên tử carbon thứ gốc glucose Hình II-2 Cấu trúc Amylopectin II.2.2 Tính chất tinh bột Hai cấu tử tinh bột AM AP cấu tạo hóa học khác mà tính chất lý học khác hẳn AM tác dụng với iodine tạo thành phức hợp màu xanh iodine bị hấp phụ bề mặt phía mạch xoắn Khi đun nóng liên kết hydro bị cắt đứt chuỗi AM duỗi thẳng iodine bị tách khỏi AM, dung dịch màu xanh [3] AP cho màu tím với iodine kết hình thành hợp chất hấp phụ AM AP khác tính hịa tan: AM dễ hòa tan nước ấm tạo nên dung dịch có độ nhớt khơng cao, cịn AP hịa tan đun nóng tạo nên dung dịch có độ nhớt cao [16] Dung dịch AM không bền, nhiệt độ hạ thấp Các dung dịch đậm đặc AM nhanh chóng tạo nên dạng gel vơ định hình cứng rắn co dãn, lâu tạo nên dạng gel tinh thể kết tủa khơng thuận nghịch Vận tốc thối hóa phụ thuộc vào pH, vào có mặt ion, vào nồng độ AM khối lượng phân tử AM Khi thêm acid béo monoglyceride hình thành với AM phức hợp nhiều hịa tan, làm giảm trương phồng độ nhớt nấu chín lại bảo vệ phần khỏi thối hóa Cịn AP có mức độ kết tinh thấp nhiều so với AM [3,16] AP hấp thụ nhiều nước nấu chín thành phần chủ yếu tạo nên trương phồng hạt tinh bột Các hạt tinh bột giàu AP dễ hòa tan nước 95oC hạt tinh bột giàu AM Do có cồng kềnh lập thể nên phân tử AP khơng có xu hướng kết tinh chúng có khả giữ nước khác với phân tử AM Các dung dịch AP thông thường khơng bị tượng thối hóa [3,16] Tinh bột tự nhiên thường dạng hạt Chúng khác kích thước, hình dạng tỷ lệ AM/AP Tinh bột dạng hạt tinh bột chưa xử lý khó bị công enzym thủy phân [1] Khi hạt tinh bột xử lý đồng thời nhiệt ẩm xảy tượng hồ hóa: 55 ÷ 70oC hạt tinh bột trương phồng hấp thụ nước vào nhóm hydroxyl phân cực Khi độ nhớt huyền phù tinh bột tăng mạnh hạt trương phồng kết dính vào Nếu tiếp tục kéo dài việc xử lý thủy nhiệt gây nổ vỡ hạt tinh bột, thủy phân phần hòa tan phần phân tử cấu thành tinh bột, kèm theo giảm độ nhớt dung dịch Khi dung dịch đậm đặc tinh bột hình thành gel (độ nhớt lại tăng lên) lại tạo kết tủa Hiện tượng xảy với dung dịch đậm đặc làm lạnh nhanh chóng để yên [16] II.2.3 Đặc tính bột sắn Tinh bột sắn thu từ quy trình xử lý ướt cịn bột sắn thu từ q trình nghiền sắn lát khô, qua rây để loại phần lớn chất xơ Thành phần chủ yếu bột sắn tinh bột, ngồi cịn có lượng nhỏ chất xơ, đường, protein, lipid… Tinh bột sắn có hai thành phần cấu tạo: AM chiếm 18 ÷ 22% AP chiếm 78 ÷ 80% Nhiệt độ bắt đầu hồ hóa tinh bột sắn 58oC, nhiệt độ hồ hóa 65oC nhiệt độ hồ hóa hồn tồn 68oC Kích thước hạt tinh bột sắn 15 ÷ 20 μm [19] S.N Morthy cộng nghiên cứu khác bột tinh bột đến kết cấu sản phẩm năm loại sắn khác cho thấy hàm lượng tinh bột chiếm 98% chất khô trở lên mẫu tinh bột sắn chiếm 79,1 ÷ 86,0% mẫu bột sắn Hàm lượng chất xơ thô mẫu tinh bột nhỏ 0,13%, từ 1,50 ÷ 2,98 % mẫu bột sắn Hàm lượng lipid dao động từ 0,11 ÷ 0,22% mẫu tinh bột từ 0,25 ÷ 0,56% mẫu bột (bảng II-2) Các chất chiết hòa tan cồn chiếm từ 2,5 ÷ 3,7% mẫu bột sắn 0,9 ÷ 1,3% mẫu tinh bột Sucrose đường bột sắn [23] Hệ số b có nghĩa b ≥ 4,303.0,27 = 1,16 So sánh trị tuyệt đối hệ số với 1,16 ta thấy có b , b , b , b có nghĩa Vậy hàm hồi quy yˆ yˆ = 45,71 – 7,13x – 5,92x – 3,43x (4.3) Phương trình tương hợp thỏa mãn điều kiện: S2d F = ≤ Fb = Fp, f1 , f2 Sll Tương tự ta có Sd2 = 5,03; F = 8,53; F b = F 0,05; 2; = 19,3 Rõ ràng F < F b nên phương trình tương hợp với tranh thực nghiệm Vậy ta có phương trình hồi quy glucose, maltose, dextrin sau: yˆ = 6,31 + 0,82x + 0,69x + 0,55x yˆ = 38,25 + 6,28x + 4,89x + 3,01x yˆ = 45,71 – 7,13x – 5,92x – 3,43x Qua phương trình ta thấy miền khảo sát yếu tố nồng độ enzym, nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng ảnh hưởng đến trình thủy phân Trong yếu tố nồng độ enzym đường hóa có ảnh hưởng lớn nhất, sau đến yếu tố nhiệt độ đường hóa cuối thời gian đường hóa Đổi biến z , z , z theo công thức x j = z j - z oj Δz j ta được: Với yˆ = 16,40z + 0,14z + 0,09z – 4,57 (4.4) yˆ = 125,6z + 0,98z + 0,50z – 37,13 (4.5) yˆ = – 142,6z – 1,18z – 0,57z + 135,53 (4.6) z1 ∈ [0,05; 0,15]; z ∈ [50; 60]; z3 ∈ [12; 24] IV.4 Điều khiển kết thúc trình số trường hợp cụ thể Bài tốn : “Tìm điều kiện q trình thuỷ phân bột sắn chế phẩm enzym cho dung dịch sau thủy phân có chứa 45% maltose” Ta phải tìm thơng số cịn lại q trình thuỷ phân ( yˆ , yˆ , z , z , z ) (điều kiện thuỷ phân cấu sản phẩm) Ta có hệ phương trình: yˆ = 16,40z + 0,14z + 0,09z – 4,57 45 = 125,60z + 0,98z + 0,50z – 37,13 yˆ = – 142,60z – 1,18z – 0,57z + 135,53 Sau có mơ hình, ta xây dựng thuật tốn ngơn ngữ lập trình C# Nhập số liệu tương ứng vào phần mềm, ta có giá trị cần tìm: z , z , z Thuật tốn trình bày hình IV- Hệ phương trình_ Nhập hệ số aij b z1 z2 z3 -4.57 16.40 0.14 0.09 -37.13 125.60 0.98 0.50 135.53 -142.60 STT -1.18 z1 0.09 0.11 0.11 0.13 0.13 Nhập giải giá trị bước nhảy y1 100 45 y2 45 y3 100 -0.57 z2 60 58 60 58 60 Kết z3 24 23 19 18 14 0.05 z1 0.15 50 z2 60 12 z3 24 y1 7.47 7.42 7.34 7.30 7.22 y2 44.97 45.03 44.99 45.04 44.99 y3 38.22 38.29 38.21 38.29 38.21 sai số sai số sai số bước nhảy bước nhảy bước nhảy 0.001 0.001 0.001 0.01 Hình IV-4 Minh họa phần mềm giải toán thủy phân Từ kết nhận ta làm thí nghiệm để kiểm chứng lại phương án mà thuật toán đưa (Bảng IV-5) Bảng IV-5 So sánh giá trị hàm mục tiêu lý thuyết thực nghiệm STT Giá trị biến Giá trị hàm z1 z2 z3 y 1LT y 1TT y 2LT y 2TT y 3LT y 3TT 0.09 60 24 7.47 7.60 44.97 45.81 38.22 36.67 0.11 58 23 7.42 7.30 45.03 44.73 38.29 37.28 0.11 60 19 7.34 7.52 44.99 46.45 38.21 37.14 0.13 58 18 7.30 7.19 45.04 45.36 38.29 36.90 0.13 60 14 7.22 7.46 44.99 46.27 38.21 37.41 Bảng IV-6 Sai số lý thuyết thực nghiệm 7.47 7.60 Sai số (%) 1.74 7.42 7.30 1.62 45.03 44.73 1.95 38.29 37.28 1.93 7.34 7.52 1.91 44.99 46.45 1.64 38.21 37.14 2.38 7.30 7.19 1.51 45.04 45.36 1.49 38.29 36.90 2.19 7.22 7.46 1.80 44.99 46.27 2.29 38.21 37.41 2.64 STT y 1LT y 1TT 45.81 Sai số (%) 1.58 38.22 36.67 Sai số (%) 2.98 y 2LT y 2TT 44.97 y 3LT y 3TT Từ bảng IV-6 tùy yêu cầu thực tế sản xuất mà lựa chọn nghiệm thích hợp Vậy ta có phương án để thực phản ứng thủy phân cho nồng độ maltose xấp xỉ 45% KẾT LUẬN Đưa phương pháp xây dựng mơ hình tốn học để điều khiển kết thúc q trình thủy phân bột sắn Enzym Với enzym Fungamyl 800L, xây dựng mơ hình tốn học sau: yˆ = 16,40z + 0,14z + 0,09z – 4,57 yˆ = 125,6z + 0,98z + 0,50z – 37,13 yˆ = – 142,6z – 1,18z – 0,57z + 135,53 Với yêu cầu cấu sản phẩm khác tìm thơng số đầu vào đầu sau (Yêu cầu màu xanh, kết màu vàng): • Bài tốn : Y1 = 7,47 % X1 = 0,09% Mơ hình tốn học X2 = 60 0C X3 = 24 X Y2 = 44,97 % Y Y1 = 7,42 % X1 = 0,11% Mơ hình toán học X2 = 580C X3 = 23 Y3 = 38,22 % X Y2 = 45,03 % Y Y3 = 38,29 % Y1 = 7,34 % X1 = 0,11% Mơ hình tốn học X2 = 600C X3 = 19 X Y2 = 44,99% Y Y1 = 7,30% X1 = 0,13% Mơ hình tốn học X2 = 580C X3 = 18 X Y2 = 45,04% Y Y3 = 38,29% Y1 = 7,22% X1 = 0,13% Mơ hình tốn học X2 = 600C X3 = 14 Y3 = 38,21% X Y2 = 44,99% Y Y3 = 38,21% Với thuật tốn sử dụng Enzym Fungamyl 800L, ta giải tốn tổng qt tìm điều kiện kết thúc phản ứng với giá trị (x , x , x , y , y , y ) nằm khoảng giới hạn sau: X1= [0.05÷0.15]% Y1= [4,52÷8,62]% X2 = [50÷60] ºC Y2 = [25,80÷54,20]% X3 = [12÷24] Giờ Y3 = [27,55÷60,49]% Để có giá trị mong muốn nằm khoảng giới hạn cần thực với loại enzym khác có khả thủy phân tinh bột đưa cấu sản phẩm mong muốn, xây dựng mơ hình với khoảng giá trị biến rộng hơn, để làm việc này, cần đưa vào mô hình bậc cao để mơ tả tồn q trình Phương pháp tốn học biện pháp hữu hiệu, tiết kiệm đường ngắn nhất, có tính khoa học để ứng dụng thực tế, tạo sản phẩm thủy phân có thành phần mong muốn loại hàm lượng TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Hoàng Kim Anh, Ngơ Kế Sương, Nguyễn Xích Liên (2005), Tinh bột sắn sản phẩm từ tinh bột sắn, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà nội Hoàng Kim Anh, Ngơ Kế Sương, Nguyễn Xích Liên (2003), “Tính chất khả thủy phân tinh bột sắn số amylaza vi sinh vật”, Tạp chí Sinh học 25(2), tr.39-43 Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng (1999), Hóa sinh học, NXB Giáo dục, Hà nội Nguyễn Văn Đạt, Ngơ Văn Tám (1974), Phân tích lương thực thực phẩm, Bộ Lương thực, Hà nội Trần Bích Lam (Chủ biên) (2004), Thí nghiệm hóa sinh thực phẩm, NXB đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, Hồ Chí Minh Nguyễn Đức Lượng (Chủ biên) (2004), Công nghệ enzym, NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, Hồ Chí Minh Lê Thanh Mai (Chủ biên) (2005), Các phương pháp phân tích nghành cơng nghệ lên men, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà nội Lê Văn Nhương, Lã Văn Trứ, Đặng Thị Thu, Nguyễn Minh Hà (1979), “Tối ưu hóa q trình thủy phân tinh bột sắn phương pháp quy hoạch thực nghiệm”, Tập san Lương thực thực phẩm (4), tr.22-24 Lê Văn Nhương, Lã Văn Trứ, Đặng Thị Thu, Nguyễn Minh Hà (1979), “Tối ưu hóa q trình dịch hóa tinh bột sắn chế phẩm α-amilaza Bac.subtilis”, Tập san Lương thực thực phẩm (3), tr.34-37 10 Võ Hồng Nhân, Lê Thị Thanh Phượng, Ngô Kế Sương (1994), “Khảo sát biến tính số dạng bột tác động enzyme α-amylaza glucoamylaza”, Tạp chí khoa học cơng nghệ 32(2), tr.1-5 11 Lương Đức Phẩm, Tăng Thị Chính, Trần Đình Mấn (1995), “Nghiên cứu thu nhận α-amylaza chịu nhiệt theo phương pháp nuôi cấy bề mặt với chủng vi khuẩn Bacillus sp”, Tạp chí Khoa học công nghệ 33(1), tr.15-19 12 Đàm Lam Thanh (1998), Nghiên cứu điều kiện tối ưu cho hoạt động enzim công nghệ công nghệ sản xuất đường glucoza tinh thể từ tinh bột sắn, Luận văn thạc sĩ khoa học công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa Hà nội, Hà nội 13 Nguyễn Đình Thưởng, Nguyễn Thanh Hằng (2005), Công nghệ sản xuất & kiểm tra cồn etylic, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà nội 14 Đặng Thị Thu, Lê Ngọc Tú, Nguyễn Quỳnh Anh, Võ Thị Ất, Lê Băng Tâm (1975), “Nghiên cứu số tính chất enzym glucoamylaza từ chủng Aspergillus awamori ảnh hưởng số bột Việt Nam đến tốc độ phản ứng enzym đó”, Tập san Lương thực thực phẩm (3), tr.12-16 15 Bộ Lương thực (1984), Sắn – chế biến bảo quản, Tòa soạn báo Lương thực, Hà nội 16 Lê Ngọc Tú (Chủ biên) (2000), Hóa sinh cơng nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà nội 17 Lê Ngọc Tú, La Văn Trứ, Phạm Thị Trân Châu, Nguyễn Lân Dũng (1982), Enzim vi sinh vật, tập1, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà nội 18 Nguyễn Minh Tuyển (2004), Quy hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà nội 19 Phạm Vĩnh Viễn (Chủ biên) (1985), Hoa màu, tập 2, NXB Nơng nghiệp, Hà nội 20 Nguyễn Dỗn Ý (2003), Giáo trình quy hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà nội Tiếng anh 21 Badal C.Saha, J.Gregory Zeikus (1989), “Improved method for preparing high maltose conversion syrups”, Biotechnology and bioengineering, 34, pp.299-303 22 Delphine Paolucci-Jeanjean, Marie-Pierre Belleville, Nadine Zakhia, Gilbert M.Rios (2000), “Kinetics of cassava starch Hydrolysis with Termamyl enzyme”, Biotechnology and bioengineering, 68(1), pp.72-77 23 D.Dufour, G.M Obrien, Rupert Best (1996), Cassava flour and starch: Progress and development, Ciat Publication, Colombia 24 E.Cepeda, M.Hermosa, A.Ballesteros (2001), “Optimization of maltodextrin hydrolysis by glucoamylase in a batch reactor”, Biotechnology and bioengineering, 76(1), pp.70-76 25 Geovana.R.P.Moore, Luciana.R.do Canto, Edna.R.Amante, Valdir Soldi (2005), “Cassava and corn starch in maltodextrin production”, Quimica Nova, 28(4), pp.1-11 26 Gwen J Walker, Pamela M Hope (1963), ‘The action of some αamylases on starch granules”, Biochem J, 86(3), pp 452–462 27 Lucyna Slominska, Monika Klisowska, Anna Grzeskowiak (2003), “Degradation of starch granules by amylases”, Electronic journal of Polish agricultural universities, Series Food science and technology, 6(2) 28 M Ohnishi (1971),”Studies of the Interaction of Substrate Analogues with Bacterial Liquefying α-amylase by Means of Spectrophotometry and Steady State Kinetics”, J Biochem (Tokyo), 69(1), pp.181 - 189 29 Novozymes, Termamyl 120L, Novo Nordisk product data sheet 30 Novozymes, Fungamyl 800L, Novo Nordisk product data sheet 31 Novozymes, Use Termamyl for starch liquefaction, Novo Nordisk application sheet 32 Novozymes, Production maltose syrups, Novo Nordisk application sheet 33 Ohnishi M, Fujimori H, Sakida M, Matsuno R, Hiromi K (1977), “Reaction mechanism of saccharifying alpha-amylase from B subtilis with maltose as a substrate”, J Biochem, 82(2), pp.417-427 34 O.Gaouar, C.Aymard, N.Zakhia, G.M.Rios (1997), “Enzymatic hydrolysis of cassava starch into maltose syrup in a continuous membrane reactor”, J.Chem.Tech.Biotechnol, 69, pp.367-375 35 Robert J Whitehurst, Barry A Law (2002), “Enzyme in food technology”, Sheffield Academic Press Ltd, USA 36 Prasanna V Aiyer (2005), “Review Amylases and their applications”, African Journal of Biotechnology, 4(13), pp 1525-1529 37 Toda H, Narita K (1968), “Correlation of the sulfhydryl group with the essential calcium in Bacillus subtilis saccharifying alpha-amylase”, J Biochem (Tokyo), 63(3), pp.302-307 38 G.B Manning, L.L Campell (1961), ” thermostable α-amylase of Bacillus stearothermophilus I: crystallization and some properties”, J Biochemistry, 236, pp.2958-2960 39 G.B Manning, L.L Campell (1961), ” thermostable α-amylase of Bacillus stearothermophilus II: physical properties and molecular weight”, J Biochemistry, 236, pp.2952-2955 PHỤ LỤC Bảng Đường chuẩn glucose y = 0.692x - 0.0574 r2 = 0.9979 1.4 1.2 OD (540nm) 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.4 0.8 1.2 C (mg/ml) 1.6 2.4 Bảng Bảng tìm lượng glucose ml I 7,0 7,1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 7,7 7,8 7,9 8,0 8,1 8,2 8,3 8,4 8,5 8,6 mg glucose 19,07 19,28 19,44 19,69 19,89 20,10 20,32 20,53 20,76 20,97 21,21 21,43 21,66 21,90 22,13 22,41 22,62 ml I 8,7 8,8 8,9 9,0 9,1 9,2 9,3 9,4 9,5 9,6 9,7 9,8 9,9 10,0 10,1 10,2 10,3 mg glucose 22,87 23,11 23,37 23,64 23,89 24,16 24,23 24,70 24,97 25,25 25,54 25,83 26,12 26,42 26,72 27,02 27,32 ml I 10,4 10,5 10,6 10,7 10,8 10,9 11,0 11,1 11,2 11,3 11,4 11,5 11,6 11,7 11,8 11,9 12,0 mg glucose 27,64 27,95 28,27 28,60 28,92 29,26 29,60 29,95 30,28 30,64 31,00 31,36 31,72 32,09 32,47 32,86 33,24 ml I 12,1 12,2 12,3 12,4 12,5 12,6 12,7 12,8 12,9 13,0 13,1 13,2 13,3 13,4 13,5 13,6 13,7 mg glucose 33,63 33,92 34,36 34,84 35,25 35,67 36,10 36,53 36,96 37,41 37,87 38,30 38,77 39,23 39,62 40,19 40,67 ml I 13,8 13,9 14,0 14,1 14,2 14,3 14,4 14,5 14,6 14,7 14,8 14,9 15,0 mg glucose 41,16 41,67 42,17 42,68 43,21 43,73 44,27 44,81 45,36 45,91 46,48 47,05 47,62 Bảng tìm số ml I 0,1N ứng với lượng glucose xác định maltose mg glucose 19,07 19,28 19,44 19,69 19,89 20,10 20,32 20,53 20,76 20,97 21,21 21,43 21,66 21,90 22,13 22,41 22,62 ml I 2,12 2,14 2,16 2,19 2,21 2,23 2,26 2,28 2,31 2,33 2,36 2,38 2,41 2,43 2,46 2,49 2,51 mg glucose 22,87 23,11 23,37 23,64 23,89 24,16 24,23 24,70 24,97 25,25 25,54 25,83 26,12 26,42 26,72 27,02 27,32 ml I 2,54 2,57 2,60 2,63 2,65 2,66 2,71 2,74 2,75 2,80 2,84 2,87 2,90 2,94 2,97 3,01 3,04 mg glucose 27,64 27,95 28,27 28,60 28,92 29,26 29,60 29,95 30,28 30,64 31,00 31,36 31,72 32,09 32,47 32,86 33,24 ml I 3,07 3,11 3,14 3,17 3,21 3,25 3,29 3,33 3,36 3,40 3,44 3,48 3,52 3,57 3,61 3,65 3,69 mg glucose 33,63 33,92 34,36 34,84 35,25 35,67 36,10 36,53 36,96 37,41 37,87 38,30 38,77 39,23 39,62 40,19 40,67 ml I 3,74 3,78 3,82 3,87 3,92 3,96 4,01 4,06 4,11 4,16 4,21 4,26 4,31 4,36 4,40 4,47 4,52 mg glucose 41,16 41,67 42,17 42,68 43,21 43,73 44,27 44,81 45,36 45,91 46,48 47,05 47,62 ml I 4,57 4,63 4,69 4,74 4,80 4,86 4,92 4,98 5,04 5,10 5,15 5,23 5,29 Tóm tắt nội dung luận văn Mục đích: Áp dụng phương pháp điều khiển trình cho phản ứng thủy phân tinh bột từ nguyên liệu bột sắn, tìm chế độ phản ứng thủy phân để cấu sản phẩm mong muốn Ý nghĩa: Rút ngắn trình thực nghiệm, đưa phương pháp khoa học việc điều khiển trình để thu nhận sản phẩm cho trước Nội dung: o Tìm hiểu tính chất ngun liệu tinh bột sắn o Tìm hiểu chế phẩm enzym o Tìm hiểu lý thuyết điều khiển trình o Thí nghiệm xây dựng mơ hình thực nghiệm o Xây dựng phần mềm đưa phương án với kết mong muốn Phương hướng đề tài: o Mở rộng mơ hình cho khoảng giá trị lớn o Mở rộng với nguyên liệu khác o Xây dựng quy hoạch thực nghiệm với quan hệ phi tuyến o Cải tiến phần mềm để thuận tiện sử dụng SUMMARY OF ESSAY CONTENT Focus: Apply the method in process control of cassava starch hydrolytic reaction, seeking stage of hydrolysis to give the result as expected Signification: It make the experiments is shorter and giving the sciential method to control process to modify the input to expect output Content: o Description about cassava starch characteristics o Description about enzymes production o Description about the process theory o Experiment and built the experiment mock-up o Building the soft which give the result Essay direction: o Building the other one with extend the value of variable o Extend the extent with the other materials o Building the nonlinear project o Improving the soft is easier for use Key word: o liquefaction, saccharification, enzyme, mock-up hydrolysis, cassava starch, ... [23]) Bảng II-3 Nhiệt độ hồ hóa tinh bột bột từ loại sắn khác Sắn M-4 H-165 H-1687 S-856 H-97 Sản phẩm Tinh bột Bột Tinh bột Bột Tinh bột Bột Tinh bột Bột Tinh bột Bột Nhiệt độ hồ hóa, oC Bắt đầu... mẫu bột sắn 0,9 ÷ 1,3% mẫu tinh bột Sucrose đường bột sắn [23] Bảng II-2 Các thành phần bột tinh bột từ loại sắn khác Sắn Sản phẩm M-4 H-165 H-1687 S-856 H-97 Tinh bột Tinh bột Bột Tinh bột Bột... thơng qua q trình thủy phân, luận văn nghiên cứu xây dựng mơ hình tốn học điều khiển kết thúc trình phản ứng thủy phân enzym Trong loại enzym biết tới, enzym thủy phân tinh bột đóng vai trị quan