Nghiên cứu ứng dụng kết hợp malt đại mạch và malt thóc trong quá trình nấu dịch nha

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRỊNH THỊ DIỄM TRANG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG KẾT HỢP MALT ĐẠI MẠCH VÀ MALT THÓC TRONG Q TRÌNH NẤU DỊCH NHA CHUN NGÀNH: CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM VÀ ĐỒ UỐNG MÃ SỐ NGÀNH: 60 54 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 08 NĂM 2010 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH PGS TS Nguyễn Xích Liên Chữ ký:………………… Ths Nguyễn Thạch Minh Chữ ký: ………………… Cán hướng dẫn khoa học: Cán chấm nhận xét 1: PGS TS Đống Thị Anh Đào Chữ ký:………………… Cán chấm nhận xét 2: TS Nguyễn Hoàng Dũng Chữ ký: ………………… Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐH Quốc Gia Tp HCM, ngày 10 tháng 08 năm 2010 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: GS.TSKH Lưu Duẩn PGS TS Nguyễn Xích Liên PGS TS Đống Thị Anh Đào TS Nguyễn Hoàng Dũng TS Nguyễn Hữu Phúc Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV GS.TSKH Lưu Duẩn Bộ môn quản lý chuyên ngành PGS TS Lê Văn Việt Mẫn TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA Tp HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Độc lập - Tự - Hạnh phúc …………… ………… Tp HCM, ngày 08 tháng 08 năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trịnh Thị Diễm Trang Phái: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 12/05/1978 Nơi sinh: Bến Tre Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm Đồ Uống MSHV: 01107903 I- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG KẾT HỢP MALT ĐẠI MẠCH VÀ MALT THÓC TRONG QUÁ TRÌNH NẤU DỊCH NHA II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Khảo sát, phân tích giống lúa dùng sản xuất malt thóc, nghiên cứu qui trình sản xuất malt thóc Khảo sát, tìm tỉ lệ phối trộn thích hợp malt đại mạch malt thóc trình nấu dịch nha Khảo sát, tìm tỉ lệ phối trộn malt /nước, thông số kỹ thuật nhiệt độ, pH thời gian thích hợp nấu dịch nha từ nguyên liệu phối trộn III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 25/02/2010 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 25/08/2010 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS Nguyễn Xích Liên Ths Nguyễn Thạch Minh CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MƠN QL CHUN NGÀNH PGS TS Nguyễn Xích Liên…………………… ……………… Ths Nguyễn Thạch Minh ……………………… PGS TS Lê Văn Việt Mẫn LỜI CẢM ƠN Trịnh Thị Diễm Trang Kính thân gởi lời biết ơn sâu sắc chúc sức khỏe đến tất cả:  Thầy PGS.TS Nguyễn Xích Liên thầy Ths Nguyễn Thạch Minh tận tình hướng dẫn em hồn thành tốt luận văn  Q Thầy Cơ Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM định hướng giúp em hiểu nguồn kiến thức q báu chun ngành Cơng Nghệ Thực Phẩm Đồ Uống  Ths Tôn Tữ Minh Nguyệt, KS Huỳnh Trung Việt, KS Hồ Thị Ngân Hà, KS Phạm Đỗ Trang Minh, KS Đặng Bùi Khuê cung cấp hóa chất dụng cụ cho tơi nghiên cứu hoàn thành luận văn  Trường Đại học Bạc Liêu tạo điều kiện thuận lợi suốt thời gian học tập thực hoàn tất luận văn trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM  Cô Trần Thị Hồng Hạnh -Cán quản lý phịng thí nghiệm Hóa sinh ; Cơ Nguyễn Thị Thanh Phượng - Cán quản lý Phịng thí nghiệm Vi sinh ; Thầy PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Anh Huỳnh Trung Việt - Cán quản lý Phịng thí nghiệm Cơng nghệ thuộc trường Đại học Bách Khoa cho phép tạo điều kiện thuận lợi cho em thực hồn tất luận văn  Gia đình tất người thân yêu Và bạn Hồ Thị Ngân Hà, Phạm Đỗ Trang Minh, Võ Đặng Minh Nguyệt, Trần Thị Kim Lel, Đặng Bùi Khuê, Hồ Thị Ngọc Nhung, Tăng Phan Duy Phúc, Phạm Minh Tuấn, Võ Thị Thảnh, Quảng Sanh Phong, Nguyễn Phước Minh, Trịnh Thanh Tâm, Mai Thị Trúc Giang, Lê Thị Phương Thúy, Lê Quỳnh Như, Lê Thanh Hải giúp đở vật chất lẫn tinh thần suốt thời gian học thực luận văn trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Tp Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng năm 2010 Người viết Trịnh Thị Diễm Trang TĨM TẮT Malt thóc có tính chất gần tương tự malt đại mạch sản xuất dịch nha để lên men bia Lúa trồng nhiều Việt Nam nên chủ động nguồn nguyên liệu Mục tiêu đề tài nhằm tận dụng nguồn thóc dồi Việt Nam, giảm việc nhập nguyên liệu malt đại mạch, tiết kiệm ngoại tệ, giảm giá thành sản xuất cho sản phẩm bia Việt Nam Đề tài “Nghiên cứu sử dụng kết hợp malt đại mạch malt thóc q trình nấu dịch nha” cho thấy số giống lúa dùng sản xuất malt thóc giống OM4884 giống tối ưu Để đáp ứng yêu cầu chất lượng dịch nha tỉ lệ phối trộn malt đại mạch malt thóc trình nấu dịch nha tối thiểu phải 50:50 Từ thực khảo sát ngược lại chế độ nấu dịch nha từ tỉ lệ phối trộn 50:50 thấy chế độ nấu thích hợp là:  Tỉ lệ phối trộn malt nước: 1/4  Thơng số kỹ thuật đạm hóa thích hợp cho hoạt động enzyme protease: Nhiệt độ 47 - 50(oC) ; pH 5,2 - 5,5 thời gian 30 phút  Thơng số kỹ thuật đường hóa thích hợp cho hoạt động enzyme β - amylase: Nhiệt độ 63 - 65(oC) ; pH 5,4 - 5,5 thời gian 30 phút  Thơng số kỹ thuật đường hóa thích hợp cho hoạt động enzyme α - amylase: Nhiệt độ 69 - 73( oC) ; pH 5,3 - 5,7 thời gian 30 phút Từ khóa: Malt đại mạch, malt thóc, nẩy mầm dịch nha, bia ABSTRACT Rice malt has the similar characteristics like barley malt during wort process in beer fermentation Rice has been widely cultivated so that we can positively approach its raw material Purposes of this thesis were that utilization of abundant rice source in Vietnam, reduction of importing barley malt as well as minimizing cost in beer production in Vietnam Thesis “Combination of barley malt and rice malt during wort process” showed that variety OM4884 was the best In order to meet requirement of wort quality, ratio of barley malt and rice malt in combination must be at least 50:50 From that ratio, the optimum parameters for wort process were:  Malt/ Water: 1/4  Technical parameters of proteolysis for enzyme protease: 47 - 50(oC) ; pH 5,2 - 5,5 and duration of proteolysis: 30 minutes  Technical parameters of saccharification for enzyme β - amylase: 63 - 65(oC) ; pH 5,4 - 5,5 and duration of saccharification 30 minutes  Technical parameters of saccharification for enzyme α - amylase: 69 - 73(oC) ; pH 5,3 - 5,7 and duration of saccharification 30 minutes Key words: barley malt, rice malt, germination, wort extract, beer i MỤC LỤC Trang Mở đầu PHẦN I TỔNG QUAN 1.1 Malt đại mạch malt thóc 1.1.1 Mục đích sản xuất malt 1.1.2 Qui trình sản xuất malt 1.1.3 Qui trình sản xuất malt 1.1.3.1 Nguyên liệu a Đại mạch b Thóc c Yêu cầu nguyên liệu hạt dùng sản xuất malt 13 1.1.3.2 Làm phân loại 13 1.1.3.3 Ngâm nước 13 1.1.3.4 Ươm mầm 14 1.1.3.5 Sấy malt tươi 17 1.1.4 Đánh giá chất lượng malt 19 1.2 Nấu dịch nha 19 1.2.1 Qui trình nấu dịch nha 19 1.2.2 Thuyết minh qui trình nấu dịch nha 20 1.2.3 Các biến đổi quan trọng xảy trình nấu dịch nha 20 1.2.3.1 Các phản ứng hóa sinh 20 1.2.3.2 Sự biến đổi protein 21 1.2.3.3 Quá trình thủy phân tinh bột 22 1.2.4 Nguyên tắc nấu dịch nha 24 1.2.5 Phương pháp thực 25 1.2.5.1 Phương pháp đường hóa phân đoạn 25 CBHD: Thầy Nguyễn Xích Liên Nguyễn Thạch Minh HV: Trịnh Thị Diễm Trang ii 1.2.5.2 Đường hóa theo phương pháp tồn khối 27 1.3 Lên men bia 28 1.3.1 Cơ chế trình lên men bia 28 1.3.2 Chất lượng bia từ nguồn malt khác 31 PHẦN II VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 Nguyên vật liệu 33 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 35 2.2.1 Nội dung nghiên cứu 35 2.2.2 Qui trình nghiên cứu 36 2.2.3 Sơ đồ thí nghiệm 37 2.2.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm (TN) nghiên cứu 38 2.2.4.1 TN 1: Khảo sát giống lúa sản xuất malt thóc 38 2.2.4.2 Kiểm tra số tiêu chất lượng malt đại mạch 40 2.2.4.3 TN 2: Khảo sát tỉ lệ phối trộn malt đại mạch malt thóc nấu dịch nha 40 2.2.4.4 TN 3: Khảo sát chế độ nấu dịch nha từ tỉ lệ phối trộn tối ưu 42 a TN 3.1: Khảo sát tỉ lệ phối trộn malt nước 42 b TN 3.2: Khảo sát nhiệt độ, pH q trình đạm hóa 43 c TN 3.3: Khảo sát thời gian q trình đạm hóa 45 d TN 3.4: Khảo sát nhiệt độ, pH q trình đường hóa 46 e TN 3.5 Khảo sát thời gian trình đường hóa 48 * TN 3.5.1: Khảo sát thời gian đường hóa thích hợp cho hoạt động β -Amylase 48 ** TN 3.5.2: Khảo sát thời gian đường hóa thích hợp cho hoạt động α - Amylase 49 f TN 4: Khảo sát trình nấu dịch nha từ điều kiện tối ưu 50 CBHD: Thầy Nguyễn Xích Liên Nguyễn Thạch Minh HV: Trịnh Thị Diễm Trang iii 2.3 Phƣơng pháp phân tích 51 PHẦN III KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 52 3.1 Một số đặc điểm hóa học hoạt tính enzyme hạt thóc malt thóc 52 3.1.1 Hạt thóc dùng sản xuất malt 52 3.1.2 Malt thóc 53 3.2 Một số đặc điểm chất lƣợng malt đại mạch 59 3.3 Phối trộn malt đại mạch malt thóc nấu dịch nha 60 3.4 Khảo sát chế độ nấu dịch nha với hỗn hợp malt đại mạch/malt thóc 50/50 62 3.4.1 Ảnh hưởng tỉ lệ phối trộn malt nước 62 3.4.2 Ảnh hưởng nhiệt độ, pH trình thủy phân protein (đạm hóa) 64 3.4.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ, pH q trình đạm hóa (tiến hành thí nghiệm theo qui hoạch cổ điển) 64 3.4.2.2 Tối ưu hóa nhiệt độ, pH q trình đạm hóa với phương pháp quy hoạch thực nghiệm 65 3.4.3 Ảnh hưởng thời gian q trình đạm hóa 70 3.4.4 Ảnh hưởng nhiệt độ, pH q trình đường hóa 71 3.4.4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ, pH trình đường hóa (tiến hành thí nghiệm theo qui hoạch cổ điển) 71 3.4.4.2 Xác định đồng thời nhiệt độ pH ưu hóa cho hoạt động đường hóa tinh bột enzyme β-amylase với phương pháp quy hoạch thực nghiệm 72 3.4.4.3 Xác định đồng thời nhiệt độ pH ưu hóa cho hoạt động đường hóa tinh bột enzyme α-amylase với phương pháp quy hoạch thực nghiệm 77 3.4.5 Xác định thời gian đường hóa thích hợp cho hoạt động β-amylase 81 3.4.6 Thời gian đường hóa thích hợp cho hoạt động α – amylase 82 CBHD: Thầy Nguyễn Xích Liên Nguyễn Thạch Minh HV: Trịnh Thị Diễm Trang iv 3.4.7 Quá trình nấu dịch nha từ điều kiện tối ưu 84 PHẦN IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 PHẦN PHỤ LỤC DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1: Tế bào nội nhũ hạt đại mạch Hình 1.2: Tế bào nội nhũ hạt malt đại mạch Hình 1.3: Qui trình sản xuất malt Hình 1.4: Đại mạch nhiều hàng (trái), Đại mạch hai hàng (phải) Hình 1.5: Cấu tạo hạt đại mạch Hình 1.6: Gié lúa Hình 1.7: Cấu tạo hạt thóc Hình 1.8: Thóc ươm mầm 14 Hình 1.9: Đại mạch ươm mầm 14 Hình 1.10: Các loại malt đại mạch 18 Hình 1.11: Qui trình nấu dịch nha 19 Hình 1.12: Sơ đồ phân cắt enzyme amylase phân tử amylase trình thủy phân 23 Hình 1.13: Sơ đồ phân cắt enzyme amylase phân tử amylopectin trình thủy phân 24 Hình 1.14: Phương trình cân vật chất trình lên men bia 28 Hình 2.1: Nguyên liệu hạt lúa dùng sản xuất malt thóc 34 Hình 2.2: Qui trình nghiên cứu 36 Hình 2.3: Sơ đồ thí nghiệm 37 Hình 3.1: Thành phần protein glucid hạt thóc (%) 51 Hình 3.2: Các cơng đoạn sản xuất malt thóc 52 CBHD: Thầy Nguyễn Xích Liên Nguyễn Thạch Minh HV: Trịnh Thị Diễm Trang xiv 1.5 – 2(g/l)  Cách tiến hành Xác định hàm lƣợng đƣờng khử mẫu thí nghiệm  Mẫu thí nghiệm  Xử lý mẫu o Pha lỗng mẫu đến có nồng độ đường khử ≤ 2(g/l) o Hút 3(ml) dung dịch mẫu có chứa đường vào ống nghiệm o Loại màu tạp chất 0,5(ml) Zn(SO4)2 5% 0,5(ml) Ba(OH)2 0.3N Lắc để yên 15 phút, sau lọc  Tiến hành o Lấy 1(ml) mẫu sau lọc thêm vào 1(ml) thuốc thử DNS, lắc o Dùng giấy bạc bịt kín đầu ống nghiệm, đặt vào nồi nước sơi phút (nấu cách thủy) o Làm lạnh nhiệt độ phòng sau khoảng 20 phút thêm 10 (ml) nước cất, lắc cho đến khơng cịn phân lớp đo độ hấp thu bước sóng 540 (nm) o Dựa vào đường chuẩn suy nồng độ đường có dung dịch mẫu  Kết Lượng đường mẫu (g) = lượng đường mẫu đo (g/l) * hệ số pha lỗng* * thể tích dịch đo (ml)  Mẫu trắng  Thay 1(ml) dung dịch mẫu 1(ml) nước cất  Sau tiến hành tương tự mẫu thí nghiệm để hiệu chỉnh máy so màu Dựng đƣờng chuẩn  Mẫu đường chuẩn xv  Lần lượt cho 1(ml) dung dịch đường chuẩn nồng độ vào ống nghiệm khác  Cho thêm vào ống nghiệm 1(ml) dung dịch DNS, lắc  Dùng giấy bạc bịt kín miệng ống nghiệm tiến hành đun cách thủy nhiệt độ 100(oC) thời gian phút  Làm nguội nhanh dung dịch, cho thêm 10(ml) nước cất lắc dung dịch khơng cịn phân lớp  Đo độ hấp thu A bước sóng 540nm  Lập đường chuẩn C = f(A)  Mẫu trắng  Làm mẫu trắng với 1(ml) nước cất để hiệu chỉnh máy so màu  Kết Từ kết đo được, ta tiến hành xây dựng đường chuẩn C = f(A) Phƣơng pháp xác định mức độ đƣờng hóa hồn tồn dung dịch [7,9]  Nhỏ giọt dung dịch mẫu lên lame cạnh giọt dung dịch iod I2 (liugol)  Sau hịa trộn giọt vào quan sát đổi màu chúng  Q trình đường hóa xem hồn tồn màu dung dịch I2 sau hịa trộn khơng thay đổi Xác định hoạt tính amylase [8]  Nguyên tắc Amylase có khả thủy phân tinh bột tạo thành dextrin có khối lượng phân tử khác Khi cho tác dụng với I2, chúng tạo màu Đo cường độ màu tạo thành, tính hoạt độ amylase Đơn vị hoạt độ amylase lượng xvi enzym xúc tác thủy phân 1g tinh bột thành dextrin có phân tử lượng khác nhiệt độ 30(oC) pH hoạt động tối ưu cho amylase malt 5,2-5,6 5,3 -5,8  Dụng cụ - Bình định mức 100, 200(ml) - Lọ màu 200(ml) - Cốc 25(ml) - Erlen 50(ml) - Máy đo mật độ quang  Hóa chất - Dung dịch HCl 0,1N: Cho vào bình định mức 100(ml) 8,2(ml) HCl đặc, thêm nước cất đến vạch, lắc - Dung dịch I2 gốc: Hòa tan 0,5(g) I2 5(g) KI lượng nhỏ nước, lắc nhẹ Chuyển dung dịch vào bình định mức 200(ml), dùng nước cất dẫn thể tích đến vạch Giữ dung dịch lọ màu, dùng vịng tháng - Dung dịch I2 phân tích: Pha loãng 2(ml) dung dịch I2 gốc dung dịch HCl 0,1N bình định mức 100(ml) Trước dùng dung dịch I2 phân tích cần kiểm tra mật độ quang bước sóng 453(nm) 0,16 (I 0,01) Nếu sai lệch mật độ quang phải hiệu chỉnh cách thêm vài giọt dung dịch I2 gốc - Dung dịch chế phẩm enzym gốc: Cân 0,1(g) chế phẩm cần nghiên cứu cho vào cốc thủy tinh dung tích 25(ml), hịa với lượng nước nhỏ chuyển vào bình định mức 100(ml), thêm nước cất đến vạch, trộn đều, lọc Có thể bảo quản dung dịch enzym ngày – 4(oC) xvii - Dung dịch chế phẩm enzym nghiên cứu: Pha loãng dung dịch enzym gốc cho 3(ml) dung dịch enzym phân tích có chứa lượng enzym đủ để thủy phân tinh bột từ 20 - 70% Như vậy, cần lấy lượng dung dịch gốc khác tùy thuộc vào hoạt độ chế phẩm mà pha lỗng nước đến 50(ml) (có hoạt độ từ 20 – 700 đơn vị/g) tới 200(ml) (hoạt độ 700 đơn vị/g trở lên) Hoạt độ amylase Lượng dung dịch Lượng chế phẩm có Tổng lượng chế phẩm (đv/g - độ gốc lấy để pha 5(ml) dung dung dịch dự kiến) loãng ((ml)) dịch phân tích (g) pha lỗng (ml) 20 – 80 50 5,0 50 80 -150 20 2,0 50 150 - 300 10 1,0 50 300 - 700 15 0,5 50 700 - 1200 10 0,25 200 1200 - 2500 5,0 0,125 200 2500 - 5000 2,0 0,05 200 Trên 5000 1,0 0,025 200 - Dung dịch đệm acetate pH 4,9 dùng để xác định amylase malt - Dung dịch tinh bột 1%: Hịa 1g tinh bột (theo khối lượng khơ tuyệt đối) bình định mức 100(ml) với 50(ml) nước cất, lắc cho tinh bột tan hồn tồn, làm nguội bình thêm 10(ml) dung dịch đệm acetate thêm nước cất đến vạch, lắc Chuẩn bị dung dịch tinh bột dùng ngày  Cách tiến hành - Cho vào hai erlen 50(ml), erlen 10(ml) dung dịch tinh bột 1% đặt vào máy ủ nhiệt 30oC, giữ 10 phút xviii - Thêm vào erlen (erlen thí nghiệm) 5(ml) dịch chiết enzym Khuấy giữ 10 phút - Lấy từ erlen 0,5(ml) hỗn hợp cho vào erlen khác có chứa 50(ml) dung dịch I2 Lắc Bình đối chứng có màu xanh, bình thí nghiệm có màu tím - Đo độ hấp thu bước sóng 656(nm) Mật độ quang erlen đối chứng (OD1) lượng tinh bột ban đầu Mật độ quang erlen thí nghiệm (OD2) lượng tinh bột lại sau α-amylase thủy phân Sự khác mật độ quang erlen đối chứng erlen thí nghiệm lượng tinh bột bị enzym thủy phân  Tính kết - Lượng tinh bột bị thủy phân (c) tính theo cơng thức: c OD1 OD OD1 0,1 o OD1: Mật độ quang dung dịch đối chứng o OD2: Mật độ quang dung dịch nghiên cứu o 0,1: Lượng tinh bột phân tích (g) Nếu lượng tinh bột bị thủy phân nhỏ 0,02g hay lớn 0,07g lặp lại thí nghiệm cách thay đổi lượng enzym cho tác dụng (nhiều hay ít) dùng để phân tích - Hoạt độ amylase (tính theo đơn vị/g) malt (HdAm) tính theo công thức: HdAm 6,889 c 0,029388 1000 w o w: Lượng chế phẩm enzym đem thí nghiệm (malt) (mg) o c: Lượng tinh bột bị thủy phân (g) o 1000: Hệ số chuyển mg thành g o 6,889: Hệ số phương trình tính hoạt độ thu phương pháp xứ lý toán học số liệu thực nghiệm phụ thuộc lượng tinh bột bị thủy xix phân lượng enzym lấy để nghiên cứu Trong hệ số có đưa vào thừa số tính chuyển tác dụng enzym - Hoạt độ amylase (HdA) tính theo hoạt độ chất khơ tuyệt đối loại chế phẩm (HdAcp) xác định: HdA HdAcp 100 100 W o W: Độ ẩm chế phẩm (%) Phƣơng pháp xác định protein [10, 11]  Nguyên tắc Tất dạng nitơ có thể hay mô gọi nitơ tổng số Nitơ tổng có thành phần acid amin protein nitơ protein Nitơ khơng có thành phần protein muối vô cơ, acid amin tự do, peptid, ure dẫn xuất ure, alkaloid, bazơ purin pyrimidin… nitơ phi protein Nitơ tổng số = Nitơ phi protein + Nitơ protein Trước tiên mẫu vơ hóa H2SO4 đặc nhiệt độ cao có chất xúc tác Các phản ứng q trình vơ hóa xảy sau: H2SO4 → 2H2O + 2SO2↑ + O2 Oxy tạo thành phản ứng lại oxy hóa nguyên tố khác Các phân tử chứa nitơ tác dụng H2SO4 tạo thành NH3 Thí dụ protein bị thủy phân thành acid amin Cacbon hydro acid amin tạo thành CO2 H2O, nitơ dược giải phóng dạng NH3 kết hợp với H2SO4 dư tạo thành (NH4)2SO4 tan dung dịch NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 Các nguyên tố P, K Ca, Mg… chuyển thành dạng oxyt: P2O5, K2O, CaO, MgO… Đuổi amoniac khỏi dung dịch NaOH xx (NH4)2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O + 2NH3 NH3 bay với nước sang bình hứng Bình hứng dùng H2SO4, phản ứng xảy sau: 2NH4OH + 4H3BO3 = (NH4)2SO4 + 2H2O Định lượng H2SO4 dư NaOH nồng độ đương lượng gam  Tiến hành Vô hóa nguyên liệu Cân 1(g) mẫu tươi 0,1-0,3(g) mẫu khô nghiền nhỏ Dùng giấy lọc không tro cân cuộn tròn cho thật cẩn thận mẫu vào tận đáy bình Kjeldahl dung tích 100(ml) Cho thêm 5-10(ml) H2SO4 đặc (d=1,84) Nếu mẫu bột khô, trước cho thêm acid cần cho vài giọt nước cất khơng có nitơ để thấm ướt bột Nếu mẫu lỏng nước mắm, xì dầu,… dùng pipette lấy 2-5(ml), cịn nước hộp lấy 1020(ml) Khi cho vào bình, khơng để mẫu dính bám vào cổ bình Hỗn hợp dung dịch nung phút lâu có tượng chảy màng thành bình kjeldahl cho hydrogen peroxit vào dung dịch thơng qua ống mao dẫn Ống mao dẫn cột phân tách cho phép hydrogen peroxit chảy vào chậm kiểm soát lượng cho vào Tiếp tục cung cấp nhiệt phút sau cho xong hydrogen peroxit vào Hydrogen peroxit tăng tốc thời gian phá mẫu đảm bảo việc phá mẫu thực hoàn toàn (mẫu chuyển từ màu đen sang khơng màu) Nhắc bình khỏi bếp đun, để nguội dẫn đến thể tích bình định mức nước cất khơng chứa nitơ Lúc nhiệt tỏa mạnh làm nước bay phần Làm nguội điều chỉnh lại mức nước để tránh sai số, sau đổ erlen để dễ lắc trộn dung dịch mẫu đồng Lấy vào erlen 10(ml) dung dịch H2SO4 0,1N, lắp vào máy Chú ý nhúng ngập ống vào dịch lỏng xxi Lấy vào ống phản ứng 10(ml) dung dịch thí nghiệm từ bình định mức Lắp vào hệ thống, ý khơng lắp lệch, khí ngồi gây mẫu Hình Bộ vơ hóa mẫu Digesdahl xxii Hình Máy cất đạm Giai đoạn chuẩn độ: a Hóa chất: o H2SO4 đặc o Dung dịch H2SO4 chuẩn (hoặc HCl) 0,1N (chính xác) o Dung dịch NaOH 0,1N o Thuốc thử phenolphthalein b Định phân: - Lấy erlen khỏi máy, tráng nước cất để lấy hết mẫu bám ống, - Cho 10 giọt phenolphthalein vào bình, định phân NaOH 0,1N c Xác định hệ số hiệu chỉnh K: - Lấy 10(ml) H2SO4 0,1N vào erlen, định phân NaOH 0,1N - Tính nồng độ thực tế NaOH đem định phân K tỉ số nồng độ thực tế nồng độ tính tốn NaOH d Tính kết quả: Hàm lượng phần trăm nitơ tổng có mẫu tính theo cơng thức sau: N (a bK ) * 0,0014 * V * 100 v*m Trong đó: o N – hàm lượng nitơ tính phần trăm khối lượng o a – số (ml) dung dịch chuẩn H2SO4 0,1N đem hấp thụ NH3 o b – số (ml) dung dịch NaOH 0,1N tiêu tốn cho chuẩn độ o m – khối lượng mẫu đem vô hóa, g o V – tổng thể tích định mức dung dịch vơ hóa (100(ml)) o v – thể tích dung dịch vơ hóa dùng chưng cất (10(ml)) xxiii o 0,0014 – lượng gam nitơ ứng với 1(ml) H2SO4 0,1N o K – hệ số hiệu chỉnh nồng độ NaOH 0,1N Tính hàm lƣợng protein thơ Nitơ vật liệu sinh học chủ yếu nitơ protein, cịn có lượng nhỏ nitơ thành phần khác gọi nitơ phi protein Nitơ tổng = Nitơ protein + Nitơ phi protein Hàm lượng protein vật liệu sinh học tính cách nhân hàm lượng nitơ protein với hệ số chuyển đổi 6,25 hàm lượng nitơ có tỉ lệ ổn định từ 15 đến 18% protein, trung bình 16% Trong nguyên vật liệu sinh học hàm lượng nitơ protein nhỏ việc tách riêng phức tạp nên theo quy ước người ta tính hàm lượng protein theo nitơ tổng gọi protein thô hay protein tổng Công thức tính hàm lượng phần trăm protein thơ là: Protein (%) = Nitơ (%) x 6,25 Riêng ngũ cốc đậu có hệ số chuyển đổi 5,7 Sữa có hệ số chuyển đổi 6,15 Trên nhãn hiệu bao bì thực phẩm, hàm lượng protein sản phẩm xác định phương pháp Kjeldahl ghi rõ: protein (%) (Nx6,25) Phƣơng pháp xác định glucid [11] Theo TCVN 4594 - 88 Phƣơng pháp xác định hoạt tính enzyme proteinase [10]  Nguyên tắc: Phương pháp dựa vào thủy phân chất protein (casein hemoglobin) enzyme Sau diệt enzyme kết tủa protein chưa bị thủy phân xxiv acid trichloroaxetic (TCA) Định lượng sản phẩm tạo thành phản ứng phản ứng màu với thuốc thử Folin, kết phân tích dựa vào đồ thị chuẩn tyrosin Đơn vị hoạt độ proteinase lượng enzyme phút 30(oC) chuyển hóa lượng casein tương đương với μmol tyrosin 0,181(mg) Proteinase malt thóc xác định pH axit 5,6±0,2  Tiến hành:  Chuẩn bị pH dung dịch đệm tách chiết proteinase: Cân 1g nguyên liệu với dung dịch đệm Britton Robinson 0.1M (pH 5,5) Đổ dịch nghiền vào bình định mức 100 (ml) thêm dung dịch đệm đến vạch ngấn  Dung dịch casein 2%: Cân 2g casein hòa tan 90 (ml) dung dịch đệm Britton Robinson 0.1M (pH 5,5) Sau điều chỉnh pH 5,5 dung dịch HCl 1N  Điều kiện thủy phân: Nồng độ protein thủy phân 1% vòng 10 phút 30(oC) Làm ngừng phản ứng cách cho lượng dung dịch acid TCA 0,3M thể tích hỗn hợp phản ứng, trộn đều, giữ 30(oC) 20 phút, lọc lấy dịch Lượng enzyme cần cho phản ứng phải tính đến để dư nhiều lượng chất mật độ quang dung dịch đem so màu nằm phạm vi 0,07 đến 0,45  Dung dịch proteinase: Cho vào ống nghiệm, ống (ml) dung dịch chất Đặt vào chậu ổn nhiệt 30(oC) Sau 10 phút cho vào ống (ml) dung dịch enzyme (cũng 30oC), lắc trộn để 10 phút Sau cho vào ống nghiệm (ml) dung dịch TCA 0,3M Lắc trộn nhanh để protein dư hợp chất cao phân tử khác kết tủa, giữ thêm 20 phút lọc lấy dịch Lấy 1(ml) dịch sau lọc (ml) dung dịch Na2CO3 0,5M cho vào ống nghiệm, trộn thêm (ml) thuốc thử Folin Sau 20 phút phản ứng, dung dịch có màu xanh da trời, đo máy so màu bước sóng 720 (nm) xxv Song song làm thí nghiệm kiểm tra cách cho thêm dung dịch hóa chất theo thứ tự ngược lại: cho vào ống nghiệm 2(ml) dung dịch enzyme, 4(ml) dung dịch TCA 0,3M Tiến hành phản ứng 10 phút 30(oC) Tiếp tục cho thêm 2(ml) dung dịch chất giữ 20 phút lọc lấy dịch Lấy 1(ml) dịch sau lọc 5(ml) dung dịch Na2CO3 0,5M cho vào ống nghiệm, trộn thêm 1(ml) thuốc thử Folin Sau 20 phút phản ứng, dung dịch có màu xanh da trời, đo máy so màu bước sóng 720 nm  Dựng đường chuẩn tyrosin: Pha dung dịch gốc tyrosin có nồng độ 10 -3M (1 μmol/(ml)): cân 181,2(mg) tyrosin, hòa tan dung dịch HCl 0,2N định mức đến 100(ml) HCl 0,2N Từ dung dịch gốc, pha thành dãy nồng độ dung dịch sau: Tyrosin (ml) 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,5 HCl 0,2N (ml) 4,9 4,8 4,6 4,4 4,2 4,0 3,5 Nồng độ tyrosin (1 μmol/ml) 0,02 0,04 0,08 0,12 0,16 0,20 0,30 Mỗi dung dịch lấy 1(ml) cho vào ống nghiệm cho thêm ống (ml) Na2CO3 0,5M (ml) thuốc thử Folin phải lắc Mẫu đối chứng thay 1(ml) dung dịch tyrosin 1(ml) nước cất Giữ hỗn hợp phản ứng 20 phút, sau đo máy so màu bước sóng 720(nm) Lấy số liệu trung bình ống nghiệm, dựng đường chuẩn tyrosin với trục hoành nồng độ tyrosin, tính theo μmol/g, trục tung mật độ quang (OD)  Kết Hoạt động proteinase (Hdp) tính đơn vị/gam (đv/g) hay đơn vị/ml (đv/ml) Hdp OD * *1000 a *10 * w Trong đó: o OD: mật độ quang đo mẫu xxvi o 4: tỉ lệ thể tích hỗn hợp phản ứng với dung dịch enzyme sau thêm TCA o a: đương lượng tyrosin xác định theo đường chuẩn o 10: thời gian thủy phân chất (phút) o w: lượng chế phẩm enzyme (để thủy phân chất tyrosin) tính số mg có (ml) dung dịch enzyme o 1000: hệ số chuyển sang gam chế phẩm Phƣơng pháp xác định độ ẩm: Dùng máy xác định ẩm IR35  Nguyên tắc: Sấy mẫu cần phân tích có khối lượng ban đầu mo đến khối lượng không đổi m1 Độ ẩm mẫu (%) xác định theo công thức sau:  Độ ẩm (%) = m0 m1 x100% m0  Cách tiến hành: Sử dụng thiết bị đo độ ẩm hồng ngoại hãng Scaltec (Đức) sản xuất Cân lượng khoảng 0,5(g) mẫu vào đĩa sấy, đặt vào máy, xác lập chế độ sấy 130(oC), 20 phút đến khối lượng không đổi Đọc kết độ ẩm mẫu hiển thị máy đo kết thúc Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng chất khô: Sử dụng khúc xạ kế (oBx) 10 Phƣơng pháp xác định pH  Nguyên lý Nguyên tắc chung máy đo pH sức điện động phát sinh mặt thủy tinh đồng có cấu trúc giống bên bên ngồi điện cực thủy tinh có điện cực có khả trao đổi với ion H+, trình làm xuất lớp điện tích kép bề mặt phân chia thủy tinh dung dịch từ xuất bước nhảy xxvii Chính sức điện động xuất bên bên điện cực chuyển sang thang đo pH Khi dùng máy đo pH cần phải tuân thủ yêu cầu thiết bị Lưu ý trước đo nên kiểm tra độ xác máy dung dịch có pH chuẩn  Dụng cụ - Máy đo pH hiệu Mettler Toledo - Erlen 250(ml) - Becher - Buret100(ml)  Hoá chất -  NaOH N Tiến hành Chuẩn bị dịch thuỷ phân Đo pH nhiệt độ phòng Sau lần đo phải dùng nước cất rửa lau khô điện cực Đo mẫu lặp lại lần 11 Phƣơng pháp xử lý số liệu [12, 13]  Các số liệu thí nghiệm tiến hành xử lý theo phương pháp phân tích phương sai (ANOVA) phần mềm STATGRAPHICS để xác định mức độ sai khác có ý nghĩa thí nghiệm, từ chọn thông số tối ưu cho nghiên cứu  Dùng phần mềm MODDE để khảo sát phần quy hoạch thực nghiệm tối ưu hóa: o Nhiệt độ, pH q trình đạm hóa o Nhiệt độ, pH q trình đường hóa TĨM TẮT LÝ LỊCH HỌ VÀ TÊN: TRỊNH THỊ DIỄM TRANG SINH: 12/05/1978 QUÊ QUÁN: TỈNH BẾN TRE ĐT: 0978 911 925 NƠI HỌC ĐẠI HỌC: TRƯỜNG ĐH THỦY SẢN NHA TRANG NGÀNH ĐÃ TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NƠI HỌC CAO HỌC: TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM NGÀNH HỌC CAO HỌC: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM VÀ ĐỒ UỐNG ĐƠN VỊ CÔNG TÁC: TRƯỜNG ĐH BẠC LIÊU ... ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG KẾT HỢP MALT ĐẠI MẠCH VÀ MALT THĨC TRONG Q TRÌNH NẤU DỊCH NHA II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Khảo sát, phân tích giống lúa dùng sản xuất malt thóc, nghiên cứu qui trình sản... proteinase 1.2 Nấu dịch nha [3, 4, 7, 16] 1.2.1 Qui trình nấu dịch nha Malt đại mạch Malt thóc Nghiền Nước Nghiền Phối trộn Nấu dịch nha Lọc Bã Dịch nha Hình 1.11: Qui trình nấu dịch nha CBHD: Thầy... số đặc điểm chất lƣợng malt đại mạch 59 3.3 Phối trộn malt đại mạch malt thóc nấu dịch nha 60 3.4 Khảo sát chế độ nấu dịch nha với hỗn hợp malt đại mạch /malt thóc 50/50