Nghiên cứu công nghệ sản xuất malt từ lúa nếp than

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT TỪ LÚA NẾP THAN Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM VÀ ĐỒ UỐNG Giảng viên hướng dẫn : Th.s Nguyễn Thị Thu Huyền Sinh viên thực MSSV: 0951100092 : Tơn Thất Q Lớp: 09DTP1 TP Hồ Chí Minh, 2013 i Khoa: Công nghệ thực phẩm PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên đƣợc giao đề tài : TÔN THẤT QUÝ MSSV: 0951100092………… Lớp: 09DTP1 Ngành : Công nghệ thực phẩm Chuyên ngành : Công nghệ thực phẩm Tên đề tài : Nghiên cứu công nghệ sản xuất malt từ nguyên liệu lúa nếp than Các liệu ban đầu : - Cơ sở lý thuyết quy trình sản xuất malt - Cơ sở lý thuyết thành phần lúa nếp than Các yêu cầu chủ yếu : - Đánh giá chất lượng nguyên liệu lúa nếp than - Xác định thông số công đoạn ngâm, ươm mầm sấy để sản xuất malt đạt chất lượng tổn thất anthocyanin - Đánh giá chất lượng sản phẩm Kết tối thiểu phải có: 1) Kết đánh giá chất lượng nguyên liệu lúa nếp than 2) Khảo sát thời gian ngâm, ươm mầm chế độ sấy 3) Khảo sát tổn thất anthocyanin quy trình sản xuất 4) Đánh giá chất lượng sản phẩm Ngày giao đề tài: ……./…… /……… Ngày nộp báo cáo: ……./…… /……… Chủ nhiệm ngành (Ký ghi rõ họ tên) TP HCM, ngày … tháng … năm ……… Giảng viên hƣớng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Th.s Nguyễn Thị Thu Huyền LỜI CẢM ƠN Để có kết này, tơi xin chân thành gửi lời cám ơn đến : - Gia đình tạo điều kiện tảng vững cho tơi n tâm thực đề tài - Cô Ths Nguyễn Thị Thu Huyền, tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức quý báu, giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho suốt thời gian học tập thực đề tài - Quý thầy cô trường Đại học Kỹ Thuật Cơng Nghệ, anh chị cơng tác Phịng Thí Nghiệm – Khoa Công Nghệ Thực Phẩm hỗ trợ cho thời gian qua - Những người bạn bổ sung thêm kiến thức, tài liệu phương tiện để tơi hồn thành thật sn sẻ Tôi xin cám ơn người nhiều ii TÓM TẮT Nếp than chứa nhiều thành phần dinh dưỡng nhiều loại amino acid, khoáng đặc biệt chất chống oxy hóa anthocyanin Hàm lượng anthocyanin cao với khả chống oxy hóa vượt trội anthocyanin nguyên liệu nếp than giúp ngăn chặn tác động nguy hại gốc tự Ngoài nếp than chứa nhiều cấu tử tạo hương thơm đặc trưng, hấp dẫn so với loại gạo khác Lúa ươm mầm chứa hàm lượng cao chất dễ hấp thu , vitamin , khoáng và xơ ; acid amin lysine cao gấp lần, gamma-amino-butyric acid gấp 10 lần lúa gạo thường, tocotrienol factor (TRF), chất chống oxi hóa , bảo vệ thể lipoprotein cholesterol máu : LDL, HDL…cũng cao Trong đề tài này, tiến hành khảo sát tiêu hóa lý nguyên liệu lúa nếp than khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tạo malt lúa nếp than nhằm đáp ứng nhu cầu cung cấp nguyên liệu quy tình sản xuất bia sản phẩm khác Kết cho thấy lúa nếp than đem ngâm đạt độ ẩm nẩy mầm cao 42,97% ngâm o 30 C 74 với chế độ ngâm luân phiên 8h nước 2h khơng khí Lúa nếp than sau ngâm tiến hành ủ 30oC ngày để chiều dài rễ mầm dài gấp đôi chiều dài hạt chiều dài mầm chiều dài hạt Sau đó, malt sấy liên tục chế độ chế độ nhiệt 50oC > 70oC > 80oC thu malt khơ có độ ẩm 3,2% lực đường hóa 184,91WK thuận lợi cho q trình bảo quản chế biến Hàm lượng anthocyanin sản phẩm 23 mg% Bên cạnh đó, kiểm tra tiêu chất lượng sản phẩm cho thấy malt nếp than đạt tiêu chuẩn malt, ứng dụng làm nguyên liệu sản xuất sản phẩm thức uống, bột dinh dưỡng iii MỤC LỤC Đề mục Trang Trang bìa i Phiếu giao khóa luận/ đồ án tốt nghiệp Lời cảm ơn ii Tóm tắt .iii Mục lục iv Danh sách hình vẽ, bảng biểu v MỞ ĐẦU Chƣơng : TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ LÚA NẾP THAN 1.1.1 Nguồn gốc, phân bố, đặc điểm lúa 1.1.2 Cấu tạo hạt lúa 1.1.3 Thành phần đặc tính 1.1.4 Các hoạt chất hạt nếp than công dụng chúng 1.2 TỔNG QUAN VỀ MALT 10 1.2.1 Giới thiệu 10 1.2.2 Các công đoạn quan trọng công nghệ sản xuất malt 11 1.2.3 Thành phần đặc tính malt lúa 18 1.2.4 Giá trị sinh học vượt trội malt lúa nếp than 20 1.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU VÀ CÁC SẢN PHẨM LIÊN QUAN20 1.3.1 Tổng quan nghiên cứu nếp than 20 1.3.2 Một số sản phẩm từ nếp than 21 Chƣơng : ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 ĐỐI TƢỢNG 26 2.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu sơ đồ quy trình tạo malt lúa nếp than 26 2.2.2 Thuyết minh quy trình 27 2.2.3 Khảo sát thông số công nghệ tạo malt lúa nếp than 33 2.2.4 Các phương pháp phân tích 39 Chƣơng : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42 3.1 Kết khảo sát thông số nguyên liệu 42 iv 3.2 Kết khảo sát thơng số quy trình sản xuất malt từ lúa nếp than .43 3.2.1 Kết khảo sát ảnh hưởng chế độ ngâm tới độ ẩm nguyên liệu 43 3.2.2 Kết khảo sát thời gian ươm mầm 48 3.2.3 Kết khảo sát chế độ sấy malt 50 3.2.4 Xử lý sau sấy: Kết xác định tỷ lệ thu hồi malt 56 3.2.5 Sản phẩm : Kết xác định tỷ lệ hao hụt anthocyanin 57 3.2.6 Sản phẩm: Kết kiểm tra chất lượng malt khô 58 3.2.7 Sản phẩm: Giá thành sản phẩm 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 KẾT LUẬN 62 KIẾN NGHỊ 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC 65 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 : Cánh đồng lúa nếp than Hình 1.2 : Cấu tạo hạt lúa Hình 1.3 : Hạt gạo nếp than Hình 1.4: Cơng thức cấu tạo anthocyanin Hình 1.5 : Biến đổi hạt lúa nẩy mầm 16 Hình 1.6: Quá trình thủy phân tinh bột Enzyme Amylase 17 Hình 1.7: Cháo nếp cẩm 21 Hình 1.8: Gạo nếp cẩm rang ăn liền 22 Hình 1.9: Sữa chua nếp cẩm Điện Biên 22 Hình 1.10: Rượu vang nếp than 23 Hình 1.11: Red glutinous rice & Dairy fluor 23 Hình 1.12: Kem nếp than dạng 24 Hình 1.13: Rượu nếp than 24 Hình 1.14: Bột gạo nếp than 25 Hình 1.15: Bánh mì nếp than 25 Hình 2.1 : Nguyên liệu lúa nếp than 26 Hình 2.2 : Sơ đồ nghiên cứu quy trình cơng nghệ sản xuất malt lúa nếp than 27 Hình 2.3 : Ngâm nguyên liệu 28 Hình 2.4 : Ươm mầm lúa nếp than 29 Hình 2.5 : Sấy lúa nếp than sau ươm 30 Hình 2.6 : Rễ mầm, mầm sau xử lý 32 Hình 2.7 : Sản phẩm malt lúa nếp than 33 Hình 3.1: Biến đổi độ ẩm lúa theo thời gian ngâm chế độ 45 Hình 3.2: Biến đổi độ ẩm lúa theo thời gian ngâm chế độ 45 Hình 3.3: Biến đổi độ ẩm lúa theo thời gian ngâm chế độ 46 Hình 3.4: Biểu đồ thể hàm lượng anthocyanin sau chế độ ngâm 47 v Hình 3.5: Biến đổi hoạt tính amylase theo thời gian ủ 49 Hình 3.6 : Mẫu nếp than sau ngày ươm 50 Hình 3.7: Biến đổi độ ẩm malt theo thời gian sấy ba chế độ sấy 54 Hình 3.8: Biến đổi lực đường hóa malt theo thời gian sấy ba chế độ sấy 54 Hình 3.9: Hàm lượng anthocyanin ba chế độ sấy 56 Hình 3.10: Hàm lượng anthocyanin qua công đoạn sản xuất 57 Hình 3.11 Sơ đồ cân vật chất 60 Hình 4.1 : Kết luận sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất malt lúa nếp than hồn chỉnh 62 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 : Thành phần dinh dưỡng nếp than, nếp thường gạo tẻ Bảng 1.2 : So sánh thành phần chất lượng lúa tẻ, malt lúa tẻ malt đại mạch 18 Bảng 1.3 : Thành phần dinh dưỡng gạo thường nếp than nẩy mầm 19 Bảng 1.4 : Thành phần vitamin khoáng gạo thường nếp than nẩy mầm 19 Bảng 2.1: Các tiêu kiểm tra chất lượng nguyên liệu phương pháp phân tích 33 Bảng 2.2 : Các tiêu kiểm tra chất lượng malt khô 38 Bảng 3.1: Kết tiêu kiểm tra ngun liệu (tính theo trọng lượng khơ) 42 Bảng 3.2: Biến đổi độ ẩm lúa theo chế độ ngâm 44 Bảng 3.3: Hàm lượng anthocyanin theo thời gian ngâm 47 Bảng 3.4: Biến đổi hoạt tính amylase theo thời gian ủ 48 Bảng 3.5: Biến đổi độ ẩm lực đường hóa malt theo thời gian sấy chế độ sấy 51 Bảng 3.6 : Hàm lượng anthocyanin sau kết thúc chế độ sấy 55 Bảng 3.7 : Tỷ lệ thu hồi hạt malt 56 Bảng 3.8: Hàm lượng anthocyanin qua công đoạn sản xuất 57 Bảng 3.9 Chỉ tiêu hóa lý malt sau sấy tính theo trọng lượng chất khô 58 Bảng 3.10 Giá thành sơ cho 1kg lúa nguyên liệu 60 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Lúa lương thực quan trọng nửa dân số giới nguồn lương thực nước Châu Á Theo nhiều nghiên cứu khoa học nước công dụng ứng dụng loại lúa gạo, lúa nếp than (hay nếp cẩm) loại ngũ cốc có giá trị dinh dưỡng cao Đặc biệt hàm lượng anthocyanin cao với khả chống oxy hóa vượt trội anthocyanin nguyên liệu nếp than giúp ngăn chặn tác động nguy hại gốc tự Ngoài nếp than chứa nhiều cấu tử tạo hương thơm đặc trưng, hấp dẫn so với loại gạo khác Các chất dinh dưỡng đặc biệt gạo nếp than chất xơ, protein, acid amin thiết yếu, vitamin B, khoáng chất…, bật so với loại gạo khác hồn tồn có lợi cho sức khỏe người Mầm lúa chứa hàm lượng cao chất dễ hấp thu , vitamin , khoáng và xơ ; acid amin lysine cao gấp lần, gamma-amino-butyric acid gấp 10 lần lúa gạo thường, tocotrienol factor (TRF), chất chống oxi hóa , bảo vệ thể lipoprotein -cholesterol máu : LDL, HDL…cũng cao Ngoài việc sử dụng gạo lên mầm giúp ngăn ngừa đau đầu, làm giảm chứng táo bón, ngăn ngừa ung thư ruột, điều chỉnh mức đường máu, ngăn ngừa bệnh tim, giảm huyết áp ngăn ngừa bệnh Alzheimer Hoạt tính chống oxy hóa dịch trích từ gạo mầm cao 1,3 - 1,6 lần so với gạo thường Gạo mầm cho thấy có khả nâng cao sức khỏe tinh thần khả miễn dịch phụ nữ cho bú Bên cạnh gia tăng giá trị dinh dưỡng, trình nẩy mầm hạt tạo hương vị nhẹ dịu Tuy nhiên, việc sản xuất tiêu th ụ sản phẩm t nguyên liệu lúa nếp than chưa phổ biến Nhằm tạo điều kiện phát triển sản phẩm từ nguồn nguyên liệu hữu ích góp phần nâng cao giá trị thương phẩm giống lúa nếp than cổ truyền Việt Nam, tiến hành Sản phẩm malt lúa nếp than có thuận lợi sau : - Thị trường sản phẩm chế biến từ ngũ cốc có tiềm nguyên liệu lớn, đặc biệt nguyên liệu lúa nếp than với đặc tính vượt trội khả chống oxy hóa mà mang lại cho người tiêu dùng - Nguyên liệu : Khoa học chứng minh lúa nếp than với thành phần dinh dưỡng cao, chứa nhiều vitamin, chất xơ, nguyên tố vi lượng có anthocyanin hợp chất chống oxy hóa - Malt từ lúa nếp than có hoạt tính amylase cao, giúp dễ tiêu hóa, hấp thu chất dinh dưỡng, tránh tình trạng táo bón - Là loại ngun liệu phổ biến, dễ dàng cho lựa chọn cho nhà sản xuất người tiêu dùng - Vì vậy, sản phẩm malt lúa nếp than có tiềm lớn, nên đầu tư để đưa vào sản xuất thực tế, góp phần làm đa dạng sản phẩm thực phẩm KIẾN NGHỊ - Do tiến hành nghiên cứu phịng thí nghiệm, có hạn chế khơng thể tránh khỏi nên đề tài nhiều vấn đề cần phát triển sâu sau : o Khảo sát nhiệt độ ươm mầm mức nhiệt độ thấp hơn, điều kiện nước ôn đới để tìm hiểu trình nẩy mầm chất lượng malt để biết khác biệt Từ đưa quy trình tốt o Khảo sát lại chế độ ngâm với thời gian, tác động, nhiệt độ… giúp cho kết nghiên cứu xác hơn, kiểm soát chặt chẽ o Khảo sát lại chế độ sấy liên tục, không ngắt quãng đề tài để kiểm tra chất lượng malt thành phẩm o Tiếp tục trình đưa malt nếp than, qua cơng đoạn, chuyển malt thành loại bột ngũ cốc Một mặt hàng chưa có thị trường, có đặc tính mà loại sản phẩm khác khơng có o Giảm tổn thất hàm lượng anthocyanin 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồng Đình Hịa (2002), Cơng nghệ sản xuất malt bia, NXB Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội [2] Nguyễn Thị Hiền cộng (2007) , Khoa học công nghệ Malt – Bia , NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [3] Lê Thanh Mai (2005), Các phương pháp phân tích ngành cơng nghệ lên men, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [4] Nguyễn Đức Lượng (2010), Công nghệ Enzyme, NXB Đại Học Bách Khoa TPHCM [5] Lê Văn Việt Mẫn (2010, Công nghệ thực phẩm, NXB Đại Học Bách Khoa TPHCM www.bionutrifood.com www.khoahocchonhanong.com.vn 64 PHỤ LỤC Phụ lục phƣơng pháp phân tích 1.1 Xác định độ ẩm 65 1.2 Xác định chiều dài hạt 65 1.3 Xác định khối lượng hL…………………………………………………………………65 1.4 Xác định khối lượng tuyệt đối…………………………………………………………… 65 1.5 Xác định hoạt tính Amylase theo phương pháp Klimopski Rozdevic………………….66 1.6 Xác định lực đường hóa ( Lê Thanh Mai cộng )……………………………… 67 1.7 Xác định hàm lượng N tổng số phương pháp Kjeldahl………………………………69 1.8 Xác định hàm lượng đường tổng phương pháp phenol………………………………71 1.9 Xác định hàm lượng đường khử phương pháp quang phổ so màu với thuốc thử DNS…………………………………………………………………………………………… 73 1.10 Phương pháp xác định hàm lượng lipid……………………………………………………74 65 PHỤ LỤC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU 1.1 Xác định độ ẩm Phương pháp đo độ ẩm theo Nzelibe Nwasike Cân khoảng 20g hạt nghiền mịn Trộn kỹ lấy 5g vào cốc khô biết trước trọng lượng Đậy nắp cân tới trọng lượng tới độ xác 0,001g Mở nắp đặt vào tủ sấy cài đặt nhiệt độ 105oC bắt đầu tính thời gian tủ sấy đạt nhiệt độ Sấy lấy cốc làm nguội bình hút ẩm nhiệt độ phòng khoảng 20 phút cân Sấy lại cân lại với độ xác 0,001g Hoặc sử dụng máy đo ẩm với nhiệt độ trì ổn định 105oC thời gian sấy tối đa 90 phút Độ ẩm tính theo cơng thức sau : W = (m1 – m2 ).100/ m1 Trong : m1 khối lượng mẫu trước sấy, g ; m2 khối lượng mẫu sau sấy, g ; 1.2 Xác định chiều dài hạt Cân 20g mẫu lúa chọn ngẫu nhiên 50 hạt lúa đem bóc vỏ Dùng thước cặp để đo chiều dài 50 hạt gạo lật tính chiều dài trung bình hạt gạo Thước đo có khoảng chia độ nhỏ 0,01 Kết tính theo cơng thức : l = L/50 (mm) Trong : l chiều dài trung bình; L tổng chiều dài 50 hạt gạo 1.3 Xác định khối lƣợng hL Khối lượng hL xác định cách đong đầy hạt ống đong lít Sau đem cân lượng hạt quy đổi sang hL Thực với mẫu để đạt độ xác cao 1.4 Xác định khối lƣợng tuyệt đối Khối lượng tuyệt đối xác định cách đếm cân 1000 hạt Sau lấy mẫu trung bình trộn khối hạt lúa nhiều lần dàn khay Dùng que gạt đường chéo Đếm xác tam giác thứ 250 hạt gộp 250 hạt tam giác đối diện, đem cân khối lượng 500 hạt m1 (g) Làm tương tự với hai 66 tam giác đối diện lại ta m2 (g) Nếu chênh lệch kết mẫu 500 hạt không vượt 5% chấp nhận ngược lại vượt 5% phải tiến hành lại Khối lượng tuyệt đối lúa biểu diễn theo chất khơ tính theo cơng thức: X= (m1 + m2) *(100 - W)/100 (g/1000 hạt) đó: X: khối lượng 1000 hạt; m1, m2: khối lượng 500 hạt; W: độ ẩm hạt 1.5 Xác định hoạt tính Amylase theo phƣơng pháp Klimopski Rozdevic  Nguyên lý Dưới tác động men amylase, tinh bột bị thủy phân cho loại đường khử, loại đường khơng có phản ứng tạo màu với iod Hoạt tính amylase mẫu thí nghiệm biểu thị số đơn vị hoạt động amylase tương ứng với g 1ml mẫu Đơn vị hoạt động amylase (đvhđ.A) lượng enzyme có khả xúc tác thủy phân 1g tinh bột thành sản phẩm không cho phản ứng tạo màu với iot nhiệt độ pH thích hợp  Tiến hành Cân 50 hạt thóc nẩy mầm, nghiền kỹ cho vào bình định mức 100ml, thêm 50ml nước cất lắc nhẹ để yên nhiệt độ phòng, thêm nước cất đến mức 100ml đem lọc loại bỏ bã ta có dịch chiết enzyme cần để xác định hoạt tính Lấy vào bình cầu 250ml khoảng 10ml dung dịch hồ tinh bột 1% 10ml dịch chiết enzyme, lắc đều, sau phút dùng ống hút nhỏ giọt hỗn hợp dịch phản ứng lên đũa thủy tinh, nhỏ tiếp giọt iod bên cạnh cho dính lại, làm nhiều lần đến dung dịch iot khơng bị màu phản ứng coi kết thúc  Kết Hoạt tính amylase tính bởi: H= (0,1 x 60) /(a x b) (đvhđ.A) Trong đó: 0,1: lượng tinh bột có mẫu phản ứng (g) 60: chuyển đổi từ phút 67 a: lượng mẫu lấy vào phản ứng (g) b: thời gian kết thúc phản ứng (phút) 1.6 Xác định lực đƣờng hóa ( Lê Thanh Mai cộng ) Năng lực đƣờng hóa: biểu diễn lượng đường maltose tạo thành ( tính mg ) tác dụng enzyme chứa 1g malt sau 30 phút 30 oC pH = 4,7 – 4,8 Độ bền enzyme ảnh hưởng nhiệt độ độ ẩm hạt, nhiệt độ khối hạt tăng dần, tương ứng hàm ẩm giảm dần Nên trình sấy tiến hành đo độ ẩm hạt sau 2h sấy, nâng dần bậc nhiệt độ (45-75oC) phù hợp vớithay đổi độ ẩm lực đường hóa malt đến malt đạt độ ẩm