Nghiên cứu sản xuất maltodextrin (DE=9 12) từ tinh bột khoai mì bằng phương pháp acid và ứng dụng trong chế biến bột hòa tan dâu tằm

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN THỊ QUYÊN NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT MALTODEXTRIN (DE = 9-12) TỪ TINH BỘT KHOAI MÌ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ACID VÀ ỨNG DỤNG TRONG CHẾ BIẾN BỘT HỊA TAN DÂU TẰM Chun ngành: CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM VÀ ĐỒ UỐNG LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 07 NĂM 2009 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM  Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO Ký tên: Cán chấm nhận xét 1: GS.TS DƯƠNG THANH LIÊM Ký tên: Cán chấm nhận xét 2: TS NGUYỄN HỮU PHÚC Ký tên: LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐƯỢC BẢO VỆ TẠI HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngày tháng năm 2009 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA: KỸ THUẬT HÓA HỌC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày 03 tháng 07 năm 2009 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN THỊ QUYÊN Ngày, tháng, năm sinh: 23 - 10 – 1979 Phái: Nữ Nơi sinh: TP Nam Định Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm Đồ Uống MSHV: 01107439 1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT MALTODEXTRIN (DE = – 12) TỪ TINH BỘT KHOAI MỲ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ACID VÀ ỨNG DỤNG TRONG CHẾ BIẾN BỘT HÒA TAN DÂU TẰM 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Nghiên cứu khảo sát số yếu tố (hàm lượng tinh bột, thời gian thủy phân, nồng độ acid) ảnh hưởng đến trình thủy phân tinh bột, từ chọn khoảng thơng số biến thiên yếu tố có DE – 12 - Nghiên cứu tác động đồng thời yếu tố tương tác chúng để thu maltodextrin có DE = 9-12 với hiệu suất thu hồi sản phẩm cao - Nghiên cứu tỉ lệ phối trộn maltodextrin (DE = 9-12) tạo vào dịch ép dâu tằm sấy phun nhằm cải thiện trình sấy, nâng cao hiệu kinh tế mà giữ chất lượng sản phẩm 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 02/02/2009 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 03/07/2009 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) PGS TS Đống Thị Anh Đào CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) PGS TS Lê Văn Việt Mẫn KHOA QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Có thành ngày hơm nay, với lịng biết ơn sâu sắc xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến:  Cán hướng dẫn: PGS.TS Đống Thị Anh Đào tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm sống quý báu cho em suốt thời gian học, trình thực luận văn  Thầy Nguyễn Hồng Dũng, Cô Nguyễn Thị Lý quan tâm, hỗ trợ giúp đỡ tơi nhiều để hồn thành tốt luận văn tốt nghiệp  Ban giám hiệu trường Đại Học Bách Khoa TpHCM, quý Thầy Cô môn Công Nghệ Thực Phẩm: giảng dạy, hướng dẫn để tơi có kiến thức ngày hơm  Q Thầy Cơ phụ trách phịng thí nghiệm môn Công Nghệ Thực Phẩm Đặc biệt Cô Nguyễn Thị Nguyên tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình thực luận văn phịng thí nghiệm  Các bạn học viên cao học niên khóa 2007 ngành Cơng Nghệ Thực Phẩm giúp đỡ, đóng góp ý kiến cho tơi thời gian thực luận văn Một lần xin chân thành cảm ơn ! TpHCM, Tháng 07 Năm 2009 Trần Thị Quyên  TÓM TẮT NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT MALTODEXTRIN (DE = 9-12) TỪ TINH BỘT KHOAI MÌ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ACID VÀ ỨNG DỤNG TRONG CHẾ BIẾN BỘT HÒA TAN DÂU TẰM Maltodextrin hỗn hợp saccharide có trọng lượng phân tử nằm polysaccharid oligosaccharide với DE (Dextrose Equivalent) thấp 20 Maltodextrin có nhiều ứng dụng cơng nghệ thực phẩm, tùy vào mục đích đặc điểm sản phẩm thực phẩm mà maltodextrin có khoảng DE ứng dụng khác Trong đề tài này, nghiên cứu sản xuất maltodextrin có DE nằm khoảng 9-12 từ tinh bột khoai mì phương pháp acid nhiệt độ 500C để ứng dụng vào trình sấy phun dịch dâu tằm Qua nghiên cứu khảo sát, chúng tơi tìm ba yếu tố ảnh hưởng đến số DE việc biến tính tinh bột phương pháp acid là: hàm lượng tinh bột, thời gian thủy phân nồng độ acid HCl Bằng phương pháp qui hoạch thực nghiệm (QHTN), tìm tác động đồng thời tương tác yếu tố đến số DE hiệu suất thu hồi sản phẩm Và từ đó, tìm thơng số tốt cho hiệu suất thu hồi maltodextrin cao q trình biến tính tinh bột acid có DE = 9-12 phần mềm R chương trình excel solver với hàm lượng tinh bột (40%); thời gian thủy phân (20h); nồng độ acid (7%) Maltodextrin sau sản xuất bổ sung vào dịch dâu tằm với tỉ lệ phối trộn maltodextrin/dịch dâu tằm là: 10/90; 20/80; 30/70; 40/60 trình sấy phun Trong đó, tỉ lệ phối trộn maltodextrin/dịch dâu tằm: 20/80 cải thiện q trình sấy chống dính thành thiết bị, khơng bị vón cục cho sản phẩm nước dâu tằm sau pha từ bột dâu tằm người tiêu dùng hài lịng ưa thích CBHD: PGS.TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO  TRẦN THỊ QUYÊN  ABSTRACT RESEARCH ON PRODUCING MALTODEXTRIN WITH DE = 9-12 FROM RAW MATERIAL CASSAVA STARCH USING ACID METHOD FOR APPLICATION IN PROCESSING DISSOLVED MULBERRY POWER Maltodextrin is a mixture of saccharides with a molecular weight between polysaccharides and oligosaccharides with DE value (Dextrose Equivalent) lower than 20 Maltodextrin has wide applications in food industries, depending on its useful goals and features of food productions which maltodextrin has differrent DE value ranges for its applications In our thesis, we have researched on producing maltodextrin with DE = 9-12 from raw material of cassava starch using acid method at temperature 500C to use for processing spray drying passion fruite In our research and survey, we have discovered three factors which have effects on DE value of starch modification by using acid method such as: the starch concentration, the reaction time and the acid HCl concentration With the experimental planning method, we have discovered simultaneous effect and interactivity of above factors on DE value and the product recovery yield Therefore, we have found the optimal technical parameters with high product recovery yield for starch modification by acid method with DE= 9-12 on R software and excel solver programme with starch concentration (40%), reaction time (20h), acid HCl concentration (7%) After maltodextrin is created by manufacturing, it is applied in pure passion fruit of mulberry with rate of maltodextrin and pure fruit mulberry respectively such as: 10/90, 20/80, 30/70, 40/60 during process of spray drying In which, rate of mixed combination between maltodextrin and pure fruit mulberry 20/80 will improve anti-sticky process of spay drying of passion fruit power on equipment, and will not cause its accumulation After being mixed with power, mulberry liquid becomes satisified and favorite by consumers CBHD: PGS.TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO  TRẦN THỊ QUYÊN  MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG…… …………………………………………………………….…10 DANH MỤC HÌNH …… ………………………………………………… ….……… 12 BẢNG VIẾT TẮT………… ………………………… …………………………………13 MỞ ĐẦU 14 ĐẶT VẤN ĐỀ 14 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU GỒM 15 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 16 1.1 TINH BỘT 16 1.1.1 Hệ thống tinh bột thực phẩm 16 1.1.2 Hình dáng, kích thước tinh bột 16 1.1.3 Thành phần cấu tạo tinh bột 17 1.1.4 Cấu trúc phân tử amilose amilopectin 17 1.1.4.1 Cấu trúc amilose 18 1.1.4.2 Cấu trúc amilopectin 19 1.1.5 Tính chất lý hóa chức tinh bột 21 1.1.5.1 Tính chất vật lý huyền phù tinh bột nước 21 1.1.5.2 Tính chất hóa học tinh bột 25 1.1.5.3.Tính chất chức tinh bột 27 1.2 TINH BỘT KHOAI MÌ 29 1.2.1 Thành phần tính chất tinh bột khoai mì 29 1.2.1.1 Thành phần tinh bột khoai mì 29 1.2.1.2 Tính chất tinh bột khoai mì 29 1.3 Tinh bột biến tính 32 1.3.1 Khái niệm mục đích 32 1.3.2 Các phương pháp biến tính tinh bột 32 1.3.2.1 Biến tính tinh bột phương pháp vật lý 32 1.3.2.2 Biến tính tinh bột phương pháp hóa học 34 1.3.2.3 Biến tính tinh bột enzym 37 CBHD: PGS.TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO  TRẦN THỊ QUYÊN  MỤC LỤC 1.4 MALTODEXTRIN 38 1.4.1 Khái niệm tính chất Maltodextrin 38 1.4.1.1 Khái niệm 38 1.4.1.2 Tính chất 38 1.4.2 Ứng dụng maltodextrin 40 1.5 NHỮNG NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH TINH BỘT BẰNG ACID VÀ SẢN XUẤT MALTODEXTRIN TRONG NƯỚC VÀ NƯỚC NGOÀI 41 1.5.1 Những nghiên cứu sản xuất maltodextrin nước 41 1.5.2 Những nghiên cứu, sản xuất maltodextrin nước 45 1.6 QUẢ DÂU TẰM VÀ SẢN PHẨM BỘT DÂU TẰM 47 6.1 Quả dâu tằm 47 1.6.1.1 Nguồn gốc dâu tằm 47 1.6.1.2 Thành phần hóa học dâu tằm 47 1.6.1.3 Ứng dụng 48 1.6.1.4 Tác dụng 49 1.6.2 Sản phẩm bột dâu tằm 49 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 51 2.1 NGUYÊN LIỆU VÀ TRANG THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 51 2.1.1 Thời gian, địa điểm trang thiết bị nghiên cứu 51 2.1.2 Nguyên liệu 52 2.1.2.1 Tinh bột khoai mì 52 2.1.2.2 Dâu tằm 52 2.1.2.3 Tinh bột biến tính 52 2.1.2.4 Đường maltose 52 2.1.2.5 Acid Clohydric (HCl) 52 2.1.2.6 Natri hydroxit (NaOH) 52 2.1.2.7 Phenolphtalein: 52 2.1.2.8 Nước cất lần 52 2.1.2.9 Nước máy thành phố 52 CBHD: PGS.TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO  TRẦN THỊ QUYÊN  MỤC LỤC 2.1.2.10 Và số hóa chất khác cung cấp phịng thí nghiệm 52 2.2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 52 2.2.1 Nghiên cứu sản xuất Maltodextrin (DE = 9-12) 52 2.2.1.1 Quy trình sản xuất maltodextrin từ tinh bột khoai mỳ biến tính phương pháp acid nhiệt độ 50oC 53 2.2.1.2 Thuyết minh quy trình sản xuất maltodextrin: 53 2.2.1.3 Khảo sát thí nghiệm yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến số DE hiệu suất thu hồi sản phẩm nhiệt độ 500C 54 2.2.1.4 Nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời tương tác yếu tố đến số DE hiệu suất thu hồi 56 2.2.2 Kiểm định phân tích đánh giá sản phẩm maltodextrin (DE = 9-12) 59 2.2.3 Nghiên cứu ứng dụng tinh bột maltodextrin (DE = 9-12) vào sản xuất bột dâu tằm 59 2.2.3.1 Quy trình cơng nghệ sản xuất bột dâu tằm có bổ sung maltodextrin (DE = 9-12) thiết bị sấy phun 60 2.2.2.2 Thuyết minh quy trình cơng nghệ sản xuất bột dâu tằm 61 2.2.2.3 Nghiên cứu tỉ lệ phối trộn maltodextrin (DE=9-12) vào dịch ép dâu tằm trình sấy phun 61 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 62 2.3.1 Xử lí kết thống kê 62 2.3.2 Xác định độ ẩm 62 2.3.3 Xác định độ tro 62 2.3.4 Xác định độ pH 62 2.3.5 Xác định tỉ lệ chất hòa tan nước 62 2.3.6 Xác định hàm lượng tinh bột 62 2.3.7 Định lượng đường khử 62 2.3.8 Xác định số “DE” 62 2.3.9 Xác định hàm lượng chất khô 63 2.3.10 Độ thấm ướt bột 63 CBHD: PGS.TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO  TRẦN THỊ QUYÊN  MỤC LỤC 2.3.11 Hiệu suất thu hồi sản phẩm maltodextrin 63 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 64 3.1 KẾT QUẢ BÀN LUẬN LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU TINH BỘT KHOAI MÌ 64 3.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT MALTODEXTRIN (DE = 9-12) 64 3.2.1 Khảo sát thí nghiệm yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến trình thủy phân tinh bột acid 50oC 64 3.2.1.1 Thí nghiệm 1: Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian thủy phân đến số DE hiệu suất thu hồi sản phẩm 65 3.2.1.2 Thí nghiệm 2: Kết khảo sát ảnh hưởng hàm lượng tinh bột đến số DE hiệu suất thu hồi sản phẩm 68 3.2.1.3 Thí nghiệm 3: Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ acid đến số DE hiệu suất thu hồi sản phẩm 70 3.2.2 Thí nghiệm 4: Kết nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời yếu tố: thời gian thủy phân, hàm lượng tinh bột, nồng độ acid, tương tác chúng đến số DE hiệu suất thu hồi sản phẩm nhiệt độ 50oC 74 3.3 KẾT QUẢ KIỂM ĐỊNH PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM MALTODEXTRIN (DE = 9-12) 85 3.3.1 Kết tiêu hóa lý sản phẩm maltodextrin 85 3.3.2 Kết đánh giá cảm quan mẫu maltodextrin A MD150 85 3.4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MALTODEXTRIN (DE = 9-12) VÀO CHẾ BIẾN BỘT HÒA TAN DÂU TẰM 87 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 94 4.1 KẾT LUẬN 94 4.2 KIẾN NGHỊ 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO.…………… ………………………………………….96 PHỤ LỤC CBHD: PGS.TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO  TRẦN THỊ QUYÊN  PHỤ LỤC 18 - PL 4.3 Bảng phân tích ANOVA thí nghiệm 3: 4.3.1 Bảng phân tích ANOVA thí nghiệm 3a: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ acid đến số DE GVHD: PGS.TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO  TRẦN THỊ QUYÊN  PHỤ LỤC 19 - PL 4.3.2 Bảng phân tích ANOVA thí nghiệm 3b: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ tinh bột đến hiệu suất thu hồi GVHD: PGS.TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO  TRẦN THỊ QUYÊN  PHỤ LỤC 20 - PL GVHD: PGS.TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO  TRẦN THỊ QUYÊN  PHỤ LỤC 21 - PL PHỤ LỤC CÁCH TÍNH CÁC HỆ SỐ TRONG PTHQ & SỐ LIỆU XỬ LÝ TRÊN PHẦN MỀM R CỦA THÍ NGHIỆM 5.1 Cách tính hệ số phương trình hồi quy 5.1.1 Các hệ số phương trình hồi quy cho số DE b0  (12,41  12,57  10,76  10,98  12,31  13,15  11,27  11,84)  11,911 b1  ( 12,41  12,57  10,76  10,98  12,31  13,15  11,27  11,84)  0,698 b2  ( 12,41  12,57  10,76  10,98  12,31  13,15  11,27  11,84)  0,223 b3  ( 12,41  12,57  10,76  10,98  12,31  13,15  11,27  11,84  0,231 b12  (12,41  12,57  10,76  10,98  12,31  13,15  11,27  11,84  0,026 b13  (12,41  12,57  10,76  10,98  12,31  13,15  11,27  11,84  0,111 b23  (12,41  12,57  10,76  10,98  12,31  13,15  11,27  11,84  0,128 5.1.2 Các hệ số phương trình hồi quy cho hiệu suất thu hồi bo  (68,82  67,67  72,88  71,54  64,67  69,90  70,01  69,26  68,59583 b1  ( 68,82  67,67  72,88  71,54  64,67  63,90  70,01  69,26  2,326667 b2  ( 68,82  67,67  72,88  71,54  64,67  63,90  70,01  69,26  0,050167 b3  ( 68,82  67,67  72,88  71,54  64,67  63,90  70,01  69,26  1,63333 b12  ( 68,82  67,67  72,88  71,54  64,67  63,90  70,01  69,26  0,02083 GVHD: PGS.TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO  TRẦN THỊ QUYÊN  PHỤ LỤC 22 - PL b13  (68,82  67,67  72,88  71,54  64,67  63,90  70,01  69,26  0,345833 b23  ( 68,82  67,67  72,88  71,54  64,67  63,90  70,01  69,26  0,120833 5.2 Số liệu xử lý phần mềm R 5.2.1 Dùng phần mềm R biểu diễn số DE dạng đường đồng mức bị ảnh hưởng yếu tố: nồng độ tinh bột, thời gian biến hình, nồng độ tinh bột require(grDevices) # for colours opar