Nghiên cứu sử dụng gạo lứt trong chế biến đồ uống lên men bổ dưỡng cho bộ đội TT

-1MỞ ĐẦU Với phát triển vượt bậc khoa học kỹ thuật, đời sống người ngày nâng cao, vấn đề sức khỏe dinh dưỡng cho thể mối quan tâm hàng đầu xã hội Các loại thực phẩm sử dụng ngày khơng có giá trị dinh dưỡng mà cịn có giá trị bảo vệ sức khỏe người Hầu hết dân tộc giới có loại đồ uống truyền thống riêng, đặc trưng cho khí hậu văn hóa Đồ uống đóng vai trị quan trọng người, việc cung cấp cho thể lượng nước đáng kể để tham gia vào trình trao đổi chất tế bào Ngồi cịn bổ sung cho thể lượng lớn chất dinh dưỡng, loại vitamin muối khoáng để bù đắp cho hao hụt lượng dinh dưỡng bị tiêu hao Gạo lứt loại gạo xay bỏ vỏ trấu lớp cám gạo, loại thực phẩm tốt cho sức khoẻ nhờ vào nguồn cacbonhydrate, vitamin nhóm B, chất xơ, chất béo, sắt, kali, kẽm, selen, magie mangan dồi Gạo lứt nẩy mầm không giữ nguyên thành phần dinh dưỡng có gạo lứt mà qua q trình nẩy mầm cịn làm tăng yếu tố dinh dưỡng có gạo lứt lysine, vitamin E, vitamin B1, B2, B3, B5, B6, B9, magie, canxi, sắt, polyphenol, chất chống oxi hóa đặc biệt γ – amino butyric axit(GABA) loại amino axit có nhiều tác dụng tốt hệ thần kinh Hạt gạo lứt trình nảy mầm có thay đổi quan trọng dinh dưỡng hệ enzyme hạt hoạt hóa Việc nghiên cứu sử dụng enzyme nội để thủy phân hợp chất cao phân tử hạt gạo lứt nẩy mầm chưa quan tâm Quá trình thủy phân dùng lượng enzyme có sẵn hạt sau nảy mầm giải pháp mang tính kinh tế cao Bên cạnh đó, lên men dịch thủy phân gạo lứt nẩy mầm kết hợp với hoạt động tổ hợp vi khuẩn, nấm men tạo loại đồ uống giàu dinh dưỡng, độ cồn thấp, chứa lợi khuẩn đem lại nhiều tác dụng tốt cho sức khỏe người sử dụng Trong điều kiện chiến tranh công nghệ cao, vũ khí đại nên mơi trường tác chiến, huấn luyện đội khắc nghiệt, mang tính động cao…vì người lính phải chịu sức ép lớn mặt nên cần lực tâm lý tốt đáp ứng yêu cầu ngày cao hoạt động quân Để nâng cao khả thích nghi sức khỏe cho người lính giải pháp dinh dưỡng giải pháp quan trọng, cần tiến hành đồng Đối với quân đội, ăn uống không nhằm trì sức khỏe mà cịn góp phần nâng cao sức mạnh chiến đấu Trong trình huấn luyện, dã ngoại tác chiến yêu cầu thời gian gấp, tính động cao, địi hỏi phải tuyệt đối bí mật, bất ngờ nên cơng tác bảo đảm ăn uống cịn nhiều khó khăn, ảnh hưởng khơng nhỏ đến sức khỏe đội Bộ đội lực lượng có hoạt động đặc thù, hoạt động thể lực cao, tiêu hao lượng lớn, thể lực trí lực phải vận động tối đa huấn luyện nên thần kinh căng thẳng, thể lực bị tiêu hao nhanh chóng [1] Sau huấn luyện, chặng đường hành quân thể bị nước nên mệt mỏi, hồn cảnh có loại đồ uống đầy đủ dưỡng chất để sử dụng cung cấp lượng, vitamin khoáng chất giúp đội tỉnh táo, hồi phục sức khỏe, thể lực Thực tế quân đội chưa có loại đồ uống dinh dưỡng nghiên cứu, bảo đảm cho đội Với nhu cầu cấp thiết loại đồ uống bảo đảm cho đội huấn luyện, dã ngoại, diễn tập, tác chiến, nguồn nguyên liệu gạo lứt dồi với thành phần dinh dưỡng ưu việt nó, chúng tơi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu sử dụng gạo lứt chế biến đồ uống lên men bổ dưỡng cho Bộ đội ” Mục tiêu luận án: Xây dựng công nghệ chế biến đồ uống lên men bổ dưỡng có chứa thành phần chức từ gạo lứt cho đội Nội dung nghiên cứu - Lựa chọn nguyên liệu gạo lứt điều kiện nẩy mầm thích hợp để thu nhận gạo lứt nẩy mầm cho sản xuất đồ uống lên men - Nghiên cứu điều kiện thủy phân thích hợp dịch gạo lứt nẩy mầm cho sản xuất đồ uống lên men - Nghiên cứu lên men dịch thủy phân gạo lứt nẩy mầm sử dụng tổ hợp nấm men, vi khuẩn tạo đồ uống lên men bổ dưỡng - Đánh giá chất lượng sản phẩm Những điểm luận án - Luận án cơng trình nghiên cứu, xác lập điều kiện nẩy mầm thích hợp gạo lứt giống Anh Đào cho hàm lượng chất có hoạt tính sinh học cao như: (hoạt độ enzyme α-amylase, glutamate decacboxylase (GAD), protease hàm lượng polyphenol, gamma-aminobutiric acid (GABA) cao) - Là nghiên cứu xác định điều kiện thủy phân gạo lứt Anh Đào nảy mầm điều kiện lên men thích hợp sử dụng tổ hợp chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae 28 vi khuẩn Leuconostoc mesenteroides K tạo đồ uống lên men bổ dưỡng (giàu hoạt chất GABA, polyphenol vitamin…) Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án - Đây cơng trình nghiên cứu có hệ thống cơng nghệ sản xuất đồ uống lên men từ gạo lứt: -2+ Đã lựa chọn nguyên liệu xác lập điều kiện nẩy mầm từ giống gạo lứt Anh Đào cho hàm lượng chất có hoạt tính sinh học cao + Đã xác định điều kiện thủy phân gạo lứt Anh Đào nẩy mầm điều kiện lên men thích hợp sử dụng tổ hợp chủng nấm men, vi khuẩn tạo đồ uống lên men bổ dưỡng + Đã đánh giá chất lượng sản phẩm đồ uống lên men từ gạo lứt nẩy mầm Anh Đào - Tạo sản phẩm mới, nâng cao giá trị sử dụng gạo, tạo tiền đề cho sản xuất đồ uống lên men bổ dưỡng từ gạo lứt, góp phần trì, phục hồi nâng cao thể lực cho đội, bảo đảm sức mạnh chiến đấu Quân đội - Giúp gia tăng giá trị sản phẩm từ lúa, gạo thúc đẩy nông nghiệp phát triển - Là tài liệu tham khảo hữu ích cho nghiên cứu đồ uống lên men từ ngũ cốc Cấu trúc luận án Luận án bao gồm 150 trang với 16 bảng số liệu, 53 hình ảnh liên quan, 116 tài liệu tham khảo Kết cấu luận án gồm: Mở đầu (03 trang), Tổng quan (45 trang), Vật liệu phương pháp nghiên cứu (25 trang), Kết thảo luận (65 trang) Kết luận kiền nghị (01 trang) Danh muc cơng trình cơng bố (01 trang), Tài liệu tham khảo (06 trang) phụ lục (26 trang) CHƯƠNG I TỔNG QUAN Tổng quan vấn đề nghiên cứu luận án trình bày chi tiết phần: 1.1 Tổng quan nguyên liệu thóc 1.1.1 Một số giống thóc dùng sản xuất đồ uống 1.1.2 Gạo lứt 1.1.3 Gạo lứt nẩy mầm 1.1.3.1 Thành phần dinh dưỡng hoạt chất sinh học gạo lứt nẩy mầm 1.1.3.2 Quá trình nẩy mầm yếu tố ảnh hưởng đến trình nẩy mầm 1.1.3.3 Một số biến đổi cấu trúc tinh bột gạo gạo lứt nẩy mầm 1.2 Tổng quan trình thủy phân dịch gạo lứt nẩy mầm 1.2.1 Một số enzyme tham gia vào q trình thủy phân 1.2.1.1 Hệ enzyme amylase 1.2.1.2 Hệ enzyme protease 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy phân 1.2.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ 1.2.2.2 Ảnh hưởng nồng độ enzyme, nồng độ chất 1.2.2.3 Ảnh hưởng pH 1.2.2.4 Ảnh hưởng thời gian 1.3 Vi sinh vật lên men đồ uống 1.3.1 Nấm men lên men đồ uống 1.3.1.1 Nấm men Saccharomyces cerevisiae 1.3.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển nấm men 1.3.2 Vi khuẩn lên men đồ uống 1.3.2.1 Vi khuẩn Lactobacillus 1.3.2.2 Vi khuẩn Leuconostoc 1.3.3 Hỗn hợp vi khuẩn nấm men lên men 1.3.3.1 Chuyển hóa cacbonhydrat lên men 1.3.3.2 Chuyển hoá nitơ lên men 1.3.3.3 Khả sinh CO2 hợp chất dễ bay lên men 1.3.3.4 Tính kháng khuẩn chống oxy hóa lên men 1.4 Các nghiên cứu đồ uống lên men 1.4.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.4.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.5 Nhu cầu đồ uống quân đội 1.5.1 Tình hình thực tế đồ uống quân đội 1.5.2 Nhu cầu đồ uống dinh dưỡng Quân đội 1.5.3 Các trang thiết bị chế biến Quân đội 1.5.4 Tiêu chí sản phẩm đồ uống dinh dưỡng Quân đội Từ tổng quan tài liệu thực tế tình hình nghiên cứu sản xuất đồ uống từ loại ngũ cốc Việt Nam cho thấy nghiên cứu dừng lại việc phối trộn bổ sung nguyên liệu, phụ gia vào nước uống từ hạt chưa nghiên cứu sâu đến việc sử dụng enzyme nội thủy phân sử dụng tổ hợp chủng nấm men, vi khuẩn để lên men nên hiệu mang lại chưa cao Việc sử dụng nguồn enzyme nội -3tại góp phần mang lại lợi ích kinh tế bớt chi phí mua enzyme thương mại, chủ động sản xuất Tổ hợp chủng nấm men, vi khuẩn đồng lên men đem lại giá trị dinh dưỡng tốt cho người sử dụng, tổ hợp chủng ý tưởng góp phần làm phong phú đồ uống lên men Việt Nam Để đáp ứng mục tiêu đặt luận án, chúng tơi tiến hành nghiên cứu nội dung sau đây: - Lựa chọn nguyên liệu gạo lứt điều kiện nẩy mầm thích hợp để thu nhận gạo lứt nẩy mầm cho sản xuất đồ uống lên men - Nghiên cứu điều kiện thủy phân thích hợp dịch gạo lứt nẩy mầm cho sản xuất đồ uống lên men - Nghiên cứu lên men dịch thủy phân gạo lứt nẩy mầm sử dụng tổ hợp nấm men, vi khuẩn tạo đồ uống lên men - Đánh giá chất lượng sản phẩm CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu Giống lúa nếp Anh Đào, nếp N97 Tám Xoan thu mua Tổng công ty Giống trồng Thái Bình Sau đem tách vỏ máy xay xát Satake (Nhật) Gạo lứt thu sau trình xay bảo quản bao bì plastic nhiệt độ - 5oC tủ lạnh không ngày ngăn mát Nấm men Saccharomyces cerevisiae (S cerevisiae) sử dụng nghiên cứu lấy từ phịng thí nghiệm thuộc Viện Cơng nghệ sinh học Công nghệ thực phẩm, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Sử dụng chủng nấm men thường sử dụng sản xuất đồ uống lên men: Nấm men S cerevisiae K, Nấm men S cerevisiae 12 Nấm men S cerevisiae 28 Vi khuẩn Leuconostoc mesenteriodes K, Lactobacillus acidophilus VAST Lactobacillus plantarum NCDN4 lấy từ nguồn giống Viện Công nghệ Sinh Học-Công nghệ Thực Phẩm trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 2.2.1.1 Nghiên cứu, lựa chọn nguyên liệu gạo lứt 2.2.1.2 Nghiên cứu điều kiện nẩy mầm hạt gạo lứt Anh đào 2.2.1.3 Nghiên cứu điều kiện thủy phân dịch gạo lứt Anh đào nẩy mầm 2.2.1.4 Nghiên cứu lựa chọn điều kiện lên men 2.2.1.5 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men 2.2.1.6 Đánh giá cảm quan sản phẩm cuối 2.2.1.7 Theo dõi số tiêu sản phẩm thời gian bảo quản 2.2.2 Phương pháp phân tích 2.2.2.1 Xác định hoạt độ enzyme α- amylase 2.2.2.2 Xác định hoạt độ enzyme GAD 2.2.2.3 Xác định hoạt độ enzyme protease 2.2.2.4 Xác định hàm lượng GABA 2.2.2.5 Xác định lượng đường khử 2.2.2.6 Xác định hàm lượng dextrin phương pháp kết tủa cồn 2.2.2.7 Xác định độ axit tổng số 2.2.2.8 Xác định hàm lượng axit amin 2.2.2.9 Xác định độ rượu 2.2.2.10 Xác định hàm lượng polyphenol 2.2.2.11 Các phương pháp sử dụng sắc ký lỏng cao áp(HPLC) 2.2.3 Phương pháp đánh giá cảm quan 2.2.3.1 Phép thử cho điểm 2.2.3.2 Phép thử cho điểm chất lượng tổng hợp sản phẩm 2.2.3.3 Phép thử cho điểm thị hiếu 2.2.3 Các phương pháp vi sinh 2.2.3.1 Xác định mật độ vi sinh vật 2.2.3.2 Xác định khả lên men ống elgon 2.2.4 Các phương pháp phân tích khác 2.2.5 Phương pháp xử lý số liệu CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu gạo lứt cho nẩy mầm 3.1.1 Khảo sát thành phần dinh dưỡng loại gạo lứt -4Ba loại giống thóc Anh Đào,Tám Xoan N97 xay tách vỏ thu gạo lứt, xác định thành phần Bảng 3.1 Thành phần dinh dưỡng số loại gạo lứt Loại gạo lứt Tám Xoan Anh Đào N97 Hàm lượng dinh dưỡng (% chất khô) Tinh bột 87.21 ±0.27 86.11 ±0.46 87.08 ±0.11 Đường GABA A.amin Polyphenol Tro (mg/100g) (mg/g) (mgGAE/100g) khử 5,38 6.86 1.81 9.56 0.27 1.15 19.28 ±0.05 ± 0.18 ± 0.33 ± 0.26 ± 0.06 ±0.16 ±0.35 6,11 10.59 2.72 8.57 0,34 1.53 57.33 ±0.02 ± 0.37 ± 0.15 ± 0.21 ± 0.02 ± 0.07 ±0.67 2.97 7.87 0.28 1.8 26.82 4,63 8.67 ± 0.35 ± 0.44 ± 0.04 ± 0.13 ±0.48 ±0.03 ± 0.25 Lipit Protein 3.1.2 Khảo sát thời gian hút nước bão hòa loại gạo lứt Hình 3.1 Ảnh hưởng thời gian ngâm đến độ ẩm hạt Kết thể hiên hình 3.1 cho thấy, đầu ngâm nước cất độ ẩm hạt tăng nhanh ba giống gạo lứt, lúc đầu chênh lệch độ ẩm bên bên ngồi hạt cịn cao nên nước chuyển nhanh vào hạt Sau khoảng thời gian từ - giờ, độ ẩm tất loại gạo lứt tăng chậm lại Độ ẩm gạo lứt Anh Đào N97 đạt trạng thái bão hòa sau 3.1.3 Khảo sát khả nảy mầm loại gạo lứt Hình 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ ủ đến khả nảy mầm gạo lứt Kết nghiên cứu trình bày hình 3.2 cho thấy, nhiệt độ có ảnh hưởng đến tỷ lệ nảy mầm gạo lứt Tỷ lệ nảy mầm ba giống gạo lứt cao đạt 99% ủ 35oC, tăng nhiệt độ lên 37oC tỷ lệ nảy mầm giống giảm nhẹ Kết nghiên cứu ta thấy giống gạo lứt Anh Đào có khả nẩy mầm tốt (đạt 99% 35oC) 3.1.4 Khảo sát biến đổi hoạt độ α-amylase GAD gạo lứt nảy mầm nhiệt độ khác Kết nghiên cứu thể hình 3.3 cho thấy nhiệt độ có ảnh hưởng nhiều đến hoạt độ α-amylase sinh trình nảy mầm gạo lứt -5- Hoạt độ α-amylase (U/g) 60 40 Tám Xo an Anh Đào N97 20 25 30 35 37 Nhiệt độ ( ̊C) Hình 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ ủ đến hoạt độ enzyme α-amylase gạo lứt nảy mầm Tại khoảng nhiệt độ khảo sát, giống gạo lứt Anh Đào cho hoạt độ α-amylase cao so với hai giống N97 Tám Xoan Tại nhiệt độ 25oC, hoạt độ α-amylase ba giống gạo đạt thấp nhất, tăng nhiệt độ lên 30oC, 35oC hoạt độ tăng dần đạt cao 35oC (giống Anh Đào α-amylase đạt 46,82 U/g) Hoạt độ GAD (U/g) Tám Xoan Anh Đào 25 30 35 37 Nhiệt độ( ̊C) Hình 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hoạt độ enzyme GAD hạt gạo lứt nảy mầm Hoạt độ GAD ba loại gạo lứt tăng dần từ 25oC đến 35oC có xu hướng giảm nhẹ 37oC Gạo lứt N97 cho hoạt độ GAD cao 25, 30 37oC so với hai giống lại, nhiên nhiệt độ 35oC hoạt độ enzyme lại cao giống Anh Đào (đạt 6,32 U/g) Giống gạo lứt Anh Đào có thành phần dinh dưỡng cân đối, hàm lượng GABA đạt cao 57,33mg/100gam chất khô Thời gian hút nước bão hòa ngắn giờ, nhiệt độ ủ 35oC cho tỷ lệ nảy mầm đạt 99%, hoạt độ enzyme α-amylase đạt 46,82(U/g) GAD đạt 6,32(U/g) cao so với giống gạo lứt lại Với kết thu được, chọn giống Anh Đào để nghiên cứu 3.2 Nghiên cứu điều kiện thích hợp để thu nhận gạo lứt nẩy mầm có hoạt tính sinh học cao 3.2.1 Ảnh hưởng pH dịch ngâm đến hoạt độ enzyme thành phần chức gạo lứt nẩy mầm Hình 3.5 Ảnh hưởng pH đến hoạt độ α-amylase protease gạo lứt mầm -6Trên hình 3.5 ta thấy: Hoạt độ enzyme α-amylase gạo lứt chưa nảy mầm 34,91 U/g, sau ngâm tiến hành ủ gạo lứt điều kiện thích hợp thu gạo lứt nảy mầm Hoạt độ α-amylase đạt cao gạo lứt ngâm pH 82,93 U/g tăng gấp 2,37 lần so với gạo lứt ban đầu Hoạt độ enzyme protease gạo lứt chưa nảy mầm là: 0,37 U/g Sau nảy mầm, hoạt độ enzyme cao pH2 1,21U/g, pH 1,05 U/g thấp pH với giá trị 0,55 U/g Hoạt độ enzyme protease tăng lên 1,47 – 3,27 lần so với gạo lứt chưa nẩy mầm 25 Polyphenol (mgGAE/100g) 21,23 20,07 20 17,57 15,11 15 13,71 10,59 10 Kiểm chứng pH Hình 3.6 Ảnh hưởng pH đến hàm lượng polyphenol gạo lứt nảy mầm Kết nghiên cứu thể hình 3.6 cho thấy, hàm lượng polyphenol gạo lứt chưa nảy mầm 10,59mgGAE/100g chất khô Hàm lượng polyphenol gạo lứt nảy mầm ngâm pH2 đạt cao 21,23 mgGAE/100g, tăng gấp lần so với gạo lứt ban đầu, pH đạt 20,07mgGAE/100g Hình 3.7 Ảnh hưởng pH dịch ngâm đến hoạt độ GAD hàm lượng GABA Hình 3.7 cho thấy: Hoạt độ enzyme GAD gạo lứt chưa nảy mầm 3,32 U/g Sau gạo lứt nảy mầm hoạt độ GAD đạt cao pH 10,64 U/g, tăng gấp 3,2 lần so với gạo lứt ban đầu Tại pH 6, hoạt độ GAD thấp 4,33 U/g Hàm lượng GABA gạo lứt chưa nảy mầm 57,33 mg/100g Sau gạo lứt nảy mầm hàm lượng GABA đạt cao gạo lứt ngâm pH 157,72 mg/100 g tăng gấp 2,75 lần so với gạo lứt ban đầu (57,33 mg/100 g) Với kết nghiên cứu lựa chọn pH dịch ngâm thích hợp pH cho nghiên cứu 3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ ủ đến hoạt độ enzyme thành phần chức gạo lứt nẩy mầm Nhiệt độ ủ định nhiều đến khả nẩy mầm hoạt độ α-amylase, protease, GAD hàm lượng GABA, Polyphenol trình nảy mầm Nghiên cứu tiến hành nẩy mầm hạt gạo lứt khoảng nhiệt độ ủ khác nhau: 25, 30, 35, 37, 40oC, pH nước ngâm pH 3, thời gian ủ 24 Kết trình bày hình 3.8 cho thấy, nhiệt độ ủ có ảnh hưởng lớn đến hoạt độ α-amylase trình nảy mầm Tại nhiệt độ ủ khác nhau, hoạt độ α-amylase có thay đổi rõ rệt, hoạt độ αamylase gạo lứt trước nảy mầm thấp 34,91 U/g, sau nảy mầm hoạt độ α-amylase tăng gấp lần đạt cao 35oC với 89,82 U/g -7- Hình 3.8 Ảnh hưởng nhiệt độ ủ đến thay đổi hoạt độ α-amylase protease Trong hình 3.8 cho thấy, nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến hoạt độ enzyme protease trình nảy mầm Tại khoảng nhiệt độ khác nhau, hoạt độ enzyme protease có thay đổi rõ rệt Hoạt độ đạt cao 1,13 U/g nhiệt độ ủ 350C, tăng gấp 3,05 lần so với hạt ban đầu (0,37 U/g) Hình 3.9 Ảnh hưởng nhiệt độ ủ đến hàm lượng Polyphenol Nhiệt độ ủ ảnh hưởng đến hàm lượng polyphenol trình nảy mầm, nhiên mức độ tăng so với hàm lượng Polyphenol có hạt gạo lứt từ 1,6-1,8 lần Hàm lượng polyphenol đạt cao 19,05mg GAE/100g ủ 350C, sau giảm dần khơng có khác biệt rõ rệt, nên chọn mức nhiệt độ thích hợp để có hàm lượng polyphenol cao 350C Hình 3.10 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hoạt độ enzyme GAD hàm lượng GABA -8Từ kết hình 3.10 ta thấy, nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến hoạt độ enzyme GAD trình nảy mầm Hoạt độ enzyme GAD gạo lứt nảy mầm tăng đáng kể so với gạo lứt ban đầu 3,32 U/g Khi ủ 35oC, hoạt độ GAD đạt cao 11,93 U/g, tăng gấp 3,59 lần so với hoạt độ ban đầu gạo lứt Khi tăng nhiệt độ ủ lên 37 oC hoạt độ GAD khơng có thay đổi đáng kể Nhiệt độ ủ ảnh hưởng nhiều đến hàm lượng GABA trình gạo lứt nảy mầm, hàm lượng GABA đạt cao 177,12mg/100g chất khô gạo lứt ủ điều kiện nhiệt độ 35oC tăng gấp 3,1 lần so với gạo lứt ban đầu (57,33 mg/100g chất khô), hàm lượng GABA thấp nhiệt độ 37oC đạt 138,4 mg/100g Với kết nghiên cứu trên, lựa chọn nhiệt độ ủ 35oC để tiến hành nghiên cứu 3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian ủ đến hoạt độ enzyme thành phần chức gạo lứt nẩy mầm Hình 3.11 Ảnh hưởng thời gian ủ đến hoạt độ α-amylase protease Polyphe nol (mgGAE/100g) Hình 3.11 cho thấy sau 36 ủ nẩy mầm cho hoạt độ α-amylase hạt cao nhất, đạt 109,11 U/g, cao lần so với enzyme có hạt gạo lứt chưa nảy mầm Khi tiếp tục tăng thời gian ủ lên 48 hoạt độ enzyme hạt lại giảm dần Hoạt độ protease thay đổi trình nảy mầm kết thể hình 3.11 Sau 36 ủ hoạt độ enzyme protease cao đạt 1,38 (U/g) chất khơ, sau hoạt độ giảm dần không đáng kể Hoạt độ enzyme protease giảm theo thời gian enzyme protease bị dần hoạt tính 24 22 20 18 16 14 12 10 21,9 19,1 18,8 17,6 14,4 15,0 20 24 28 32 36 40 16,2 15,7 44 48 Thời gian (h) Hình 3.12 Ảnh hưởng thời gian ủ đến hàm lượng Polyphenol Hình 3.12 cho thấy, hàm lượng polyphenol đạt cao 21,9mgGAE/100g ủ khoảng thời gian 36 giờ, sau hàm lượng polyphenol giảm dần theo thời gian ủ Theo kết từ hình 3.13 ta thấy, hàm lượng GABA hạt gạo lứt nẩy mầm thay đổi theo thời gian ủ Hàm lượng GABA tăng dần từ 20 đến 36 ủ đạt hàm lượng cao sau 36 ủ (218,31 -9mg/100g chất khô), tăng thời gian ủ lên 48 hàm lượng GABA có xu hướng giảm (143,21 mg/100g chất khơ) Hình 3.13 Ảnh hưởng thời gian ủ đến hoạt độ enzyme GAD hàm lượng GABA gạo lứt nảy mầm Với kết nghiên cứu trên, ta chọn điều kiện thích hợp để nẩy mầm gạo lứt cho hoạt tính sinh học cao là: ngâm đệm pH giờ, nhiệt độ ủ 350C, thời gian ủ 36 Bảng 3.2 Đánh giá thành phần dinh dưỡng gạo lứt Anh Đào Thành phần dinh dưỡng Gạo lứt Gạo lứt nẩy mầm Tinh bột (% khối lượng CK) 86,11 ± 0,46 65,53 ± 0,53 Độ ẩm (%) 11,6 ± 0,31 42,14 ± 0,65 Lipid (% khối lượng CK) 2,72 ± 0,15 2,49 ± 0,35 Protein(% khối lượng CK) 8,57 ± 0,21 9,13 ± 0,23 Đường khử (% khối lượng CK) 0,34 ± 0,02 2,04 ± 0,15 Tro (% khối lượng CK) 1,53 ± 0,07 1,26 ± 0,27 α – amylase (U/g CK) 34,91 ± 0,43 109,11 ± 0,7 Protease (U/g CK) 0,37 ± 0,03 1,38 ± 0,05 GAD (U/g CK) 3,32 ± 0,26 17,22 ± 0,57 GABA (mg/100g CK) 57,33 ± 0,56 231,76 ± 0,7 Polyphenol (mg GAE/100g CK) 10,59 ± 0,6 18,9 ± 0,8 Axit amin (mg/g CK) 6,11 ± 0,02 4,11± 0,03 Vitamin B1 (µg/100g) 9,87 ± 0,3 1,24 ± 0,02 Vitamin B2 (µg/100g) 18,3 ± 0,4 97,5± 0,8 Vitamin B3 (µg/100g) 113 ± 0,7 60,6 ± 0,5 Vitamin B5 (µg/100g) 333 ± 0,9 258 ± 0,7 Vitamin B6 (µg/100g) 66 ± 0,6 57,8 ± 0,5 Vitamin B9 (µg/100g) 37,9 ± 0,3 55,2 ± 0,4 Kết bảng 3.2 cho thấy, thơng qua q trình nẩy mầm, thành phần hóa học gạo có thay đổi đáng kể, đáng ý thành phần tinh bột đường khử Hàm lượng tinh bột giảm đáng kể, sau 36 nẩy mầm, lượng tinh bột giảm từ 86,11% xuống 65,53%, giảm khoảng 24% tăng mạnh hàm lượng đường khử Hàm lượng đường khử tăng trình gạo lứt Anh Đào nẩy mầm (từ 0,34% đến - 10 2,04%CK tăng lần) Bên cạnh đó, hàm lượng protein tổng tăng sau trình nẩy mầm: hàm lượng protein tăng từ 8,57% lên 9,13%, nguyên nhân lượng chất khô bị tổn hao sau trình nẩy mầm nên làm tương quan hàm lượng chất tổng lượng chất khô tăng nhẹ Lipid giảm từ 2,79% xuống 2,49%, điều hoạt động enzyme lypase thủy phân chất béo thành axít béo glycerol, làm giảm lượng chất béo hạt gạo sau nẩy mầm [19] Hàm lượng tro giảm trình gạo lứt Anh Đào nẩy mầm (giảm từ 1,53% chất khô xuống 1,26% chất khô tương đương giảm 17,6%) Kết tương đồng với nghiên cứu trước Hettiarachchy Navam S.(2014) giống gạo lứt hạt dài cho gạo lứt nẩy mầm sau ngày hàm lượng tro giảm từ 5,4g/100g chất khô xuống g/100g chất khô, hàm lượng tro chất khô thay đổi suốt trình nẩy mầm, hàm lượng tro giảm giải thích mát trình rửa, ngâm hạt [104] Hoạt độ enzyme trình nẩy mầm tăng lên rõ rệt, hoạt động nẩy mầm giúp cho hoạt tính enzyme kích thích tạo điều kiện cho mầm hạt phát triển Phải kể đến tăng mạnh enzyme α – amylase hạt gạo lứt tăng gấp gần lần từ 34,9 U/g lên đến 109,1 U/g, 3.2.4 Xây dựng quy trình nẩy mầm gạo lứt Anh Đào Gạo lứt nếp Anh Đào Rửa, ngâm nước (30oC, 30 phút) Ngâm đệm citrat pH (30oC, giờ) Ủ gạo nảy mầm (35oC, 36 ) Gạo lứt mầm Hình 3.14 Quy trình sản xuất gạo lứt Anh Đào nẩy mầm 3.3 Nghiên cứu điều kiện thủy phân thích hợp dịch gạo lứt nẩy mầm để sản xuất đồ uống lên men Tiến hành nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến khả thủy phân dịch gạo lứt enzyme nội hạt gạo lứt nảy mầm, như: nhiệt độ, pH, tỷ lệ nguyên liệu/ nước thời gian thủy phân Các yếu tố xác định trình thủy phân bao gồm đường khử, hàm lượng dextrin, tổng chất khơ hịa tan, axit amin hiệu suất thủy phân tinh bột 3.3.1 Lựa chọn nhiệt độ thích hợp cho q trình thủy phân dịch gạo lứt nẩy mầm enzyme nội * Sự thay đổi hàm lượng axit amin chất khơ hịa tan nhiệt độ thủy phân khác Hàm lượng axit amin chất khơ hịa tan có dịch thủy phân thay đổi nhiều thủy phân nhiệt độ khác Kết thể hình 3.15 Kết hình 3.15 cho thấy lượng axit amin tạo thành dịch thủy phân cao nhiệt độ 550C đạt 11,31mg/g Hàm lượng chất khơ hịa tan tăng từ lên 8,6 (g/100g) tăng lần nhiệt độ tăng đến 750C Đây khoảng nhiệt độ thích hợp cho enzyme α - amylase hoạt động thủy phân để phân cắt tinh bột cách nhanh nên nồng độ chất khơ hịa tan tăng - 11 - Hình 3.15 Ảnh hưởng nhiệt độ thủy phân tới hàm lượng axit amin chất khơ hịa tan * Sự thay đổi hàm lượng đường khử dextrin dịch thủy phân nhiệt độ thủy phân Nhiệt độ thủy phân ảnh hưởng lớn đến lượng đường khử lượng dextrin tạo thủy phân tinh bột enzyme có sẵn hạt gạo lứt nẩy mầm, kết cứu thể hình 3.16 Hình 3.16 Ảnh hưởng nhiệt độ thủy phân tới hàm lượng dextrin đường khử Kết hình 3.16 cho thấy, tăng nhiệt độ từ 45oC tới 75oC, lượng đường khử tăng dần đạt cao 349,24 (mg/g chất khô) Lượng dextrin tạo tăng dần từ 45oC tới 75oC tương ứng từ 5,18g/100g chất khô lên 61,27 g/100g chất khô tăng khoảng 11,8 lần tiếp tục tăng lên tới 80 oC, lượng dextrin khơng thay đổi Như vậy, nhiệt độ có ảnh hưởng đáng kể tới hoạt động hệ enzyme có hạt gạo lứt nảy mầm dẫn tới thay đổi thành phần dịch sau thủy phân Trên sở định hướng dịch sau thủy phân lên men tạo sản phẩm đồ uống có độ cồn thấp, nên dựa kết tiêu chọn nhiệt độ thủy phân protein 55°C, thủy phân tinh bột 75°C để tiến hành nghiên cứu điều kiện thủy phân 3.3.2 Lựa chọn pH thích hợp cho thủy phân dịch gạo lứt nẩy mầm enzyme nội Nghiên cứu này tiến hành với điều kiện thủy phân giai đoạn nhiệt độ 55oC 75oC, tỉ lệ gạo nước: 1:6, thời gian thủy phân khoảng nhiệt độ 30phút pH dịch thủy phân thay đổi mức: 4,5; ; 5,5 ; 6,0 (pH điều chỉnh đệm citrat M) * Sự thay đổi hàm lượng axit amin chất khơ hịa tan pH dịch thủy phân khác Kết từ hình 3.17 cho thấy khả thủy phân protese thay đổi theo giá trị pH khảo sát Khi pH tăng từ 4,5 lên hoạt tính enzymecũng có xu hướng tăng lên hàm lượng axitamin tăng từ 10,66- 11,31 mg/g Khả hoạt động tốt pH 5,5 với hàm lượng axit amin đạt 11,31 mg/g chất khô - 12 - Hình 3.17 Ảnh hưởng pH dịch thủy phân tới hàm lượng axit amin, chất khơ hịa tan Cũng hình 3.17 cho thấy, tăng pH từ 4,5 lên tới 5,5, hàm lượng chất khơ hịa tan tăng dần, pH 5,5 đạt giá trị cao 8,0g/100g chất khô Khi pH tăng 6,0 hàm lượng chất khơ hịa tan giảm dần xuống, kết phù hợp với điều kiện pH thích hợp cho enzyme hoạt động * Ảnh hưởng pH thủy phân dịch gạo lứt nẩy mầm tới lượng đường khử dextrin tạo Hình 3.18 Ảnh hưởng pH thủy phân tới lượng đường khử dextrin tạo Kết hình 3.18 cho thấy, pH tăng từ 4,5 tới 5,5 lượng đường khử tăng lần: từ 165,951 lên 366,62 (mg/g chất khô); tiếp tục tăng pH tới 6,0, lượng đường khử giảm xuống chút pH pH tối ưu cho enzyme thủy phân tinh bột thành đường Tại pH 5,5 hàm lượng Dextrin đạt giá trị cao 61,34 (g/100g chất khô Khi pH tăng 6,0 lượng dextrin giảm dần xuống Kết thích hợp với giá trị pH làm tăng lượng đường khử Có thể thận thấy, xu hướng tăng giảm tiêu đường khử, hàm lượng chất khơ hịa tan, hàm lượng dextrin axit amin tương đồng thay đổi pH Các tiêu tăng pH từ 4,5 tới 5,5; pH 5,5 tiêu đạt cao Như pH 5,5 pH thích hợp cho trình thủy phân, chọn để khảo sát thí nghiệm 3.3.3 Lựa chọn tỷ lệ nguyên liệu/nước thích hợp cho thủy phân dịch gạo lứt nẩy mầm Nghiên cứu tiến hành với điều kiện thủy phân nhiệt độ, pH chọn nghiên cứu trên, tiến hành thủy phân với thời gian 30phút tỉ lệ nguyên liệu/nước khảo sát tỉ lệ: 1/4, 1/5, 1/6, 1/7 * Sự thay đổi hàm lượng axit amin chất khơ hịa tan tỷ lệ nguyên liệu/nước dịch thủy phân khác Tỷ lệ nguyên liệu/nước dịch thủy phân định lớn đễn mức độ thủy phân protein tạo axit amin thủy phân tinh bột có dịch gạo lứt nẩy mầm - 13 - Hình 3.19 Ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/nước đến hàm lượng axit amin chất khơ hịa tan có dịch thủy phân Từ kết hình 3.19 cho thấy tỉ lệ ngun liệu/ nước có ảnh hưởng tới hoạt tính enzyme protease Khi nồng độ chất từ 1/7 tăng lên 1/6 tốc độ phản ứng tăng dẫn tới hàm lượng axit amin tăng từ 9,87-11,92 mg/g chất khô.Vậy chọn tỉ lệ nguyện liệu 1/6 điều kiện tối ưu cho protease hoạt động Cũng tỷ lệ nguyên liệu/nước 1/6 cho hàm lượng chất khơ hịa tan đạt 8,2 (g/100g chất khô) phù hợp cho yêu cầu sản xuất nước uống lên men bổ dưỡng có độ rượu thấp * Sự thay đổi hàm lượng đường khử dextrin tỷ lệ nguyên liệu/nước thủy phân Hình 3.20 Ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/nước đến hàm lượng đường khử dextrin có dịch thủy phân Kết hình 3.20 cho thấy tỷ lệ nguyên liệu/nước 1/4 cho hàm lượng đường khử cao đạt 525,95 (mg/g chất khô) Xét yêu cầu chất lượng nước uống lên men bổ dưỡng có độ rượu thấp trạng thái nước uống không đặc tỷ lệ nguyên liệu/nước 1/6 cho lượng đường khử 371,68 (mg/g chất khô) phù hợp Cũng hình 3.18 cho thấy tỷ lệ nguyên liệu/nước 1/4 cho lượng dextrin thu cao (đạt 68,87g/100g chất khô) Tuy nhiên tỷ lệ nguyên liệu/nước 1/6 cho lượng dextrin đạt 61,49 (g/100g chất khô) thích hợp giống lượng đường khử Do đó, với tỉ lệ nguyên liệu/nước 1/6 tiêu đạt hài hòa nồng độ chất khô, hàm lượng dextrin lượng enzyme có dịch phù hợp với yêu cầu sản xuất đồ uống lên men bổ dưỡng có độ rượu thấp Vì tỉ lệ nguyên liệu/ nước 1/6 chọn để tiến hành thí nghiệm 3.3.4 Lựa chọn thời gian thích hợp thủy phân dịch gạo lứt nẩy mầm Thời gian thủy phân yếu tố định tới thời gian tiếp xúc enzyme với chất, ảnh hưởng trực tiếp tới lượng chất sinh trình thủy phân Trong nghiên cứu nghiên cứu thời gian thích hợp cho q trình thủy phân giai đoạn Giai đoạn 1: Thủy phân protein Dịch gạo lứt nẩy mầm cho thủy phân điều kiện chọn nghiên cứu trên: nhiệt độ 55oC, pH dịch thủy phân 5,5, tỉ lệ gạo/ nước 1/6 Thời gian thủy phân thay đổi mốc: 20, 25, 30, 35, 40 phút - 14 - Hình 3.21 Ảnh hưởng thời gian thủy phân đến lượng axit amin tạo thành Kết hình 3.21 cho thấy hàm lượng axit amin tăng rõ rệt từ 20 đến 30 phút thủy phân đạt cao 30 phút 12,03 (mg/g chất khô) Tiếp tục kéo dài thời gian thủy phân thêm lượng axit amin khơng chênh lệch đáng kể Do đó, chọn thời gian thủy phân 55oC 30 phút Giai đoạn 2: Thủy phân tinh bột gạo lứt nẩy mầm Các điều kiện thủy phân nhiệt độ 75oC, pH dịch thủy phân 5,5, tỉ lệ gạo/ nước 1/6 Thời gian thủy phân thay đổi 10, 20, 30, 40, 50 phút Hình 3.22 Ảnh hưởng thời gian thủy phân đến lượng đường khử tạo thành Kết hình 3.22 cho thấy, thời gian thủy phân từ 10 - 30 phút lượng đường khử tăng đạt cao 30 phút (đạt 394,98 mg/g chất khô), kéo dài thêm thời gian thủy phân lượng đường khử khơng tăng Hình 3.23 Ảnh hưởng thời gian thủy phân đến hàm lượng chất khơ hịa tan lượng dextrin tạo thành - 15 Kết hình 3.23 cho thấy, giai đoạn đầu từ 10 phút đến 30 phút, hàm lượng dextrin chất khô hòa tan tăng theo thời gian Khi tiếp tục tăng thời gian thủy phân hàm lượng chất khơ hịa tan không thay đổi nhiều, nhiên hàm lượng dextrin không đổi Như vậy, tăng thời gian thủy phân từ 10 phút tới 30 phút, tiêu lượng đường khử, lượng dextrin tạo chất khơ hịa tan tăng: lượng đường khử tăng từ 338,10 lên 394,98 (mg/g chất khô), lượng dextrin tăng từ 54,47 lên 62,28 (g/100g chất khô), chất khơ hịa tan tăng từ 8,0 lên 8,2(g/100g chất khơ) Như vậy, việc kéo dài thời gian thủy phân từ 10 - 30 phút làm tăng thời gian hoạt động enzyme Quá trình thủy phân dịch gạo lứt nẩy mầm qua giai đoạn chọn điều kiện thủy phân chính, là: tỷ lệ ngun liệu/nước 1/6, pH dịch thủy phân 5,5 tổng thời gian thủy phân 60 phút: 30 phút đầu nhiệt độ 55 oC, 30 phút sau nhiệt độ 75 oC 3.3.5 Đánh giá trình thủy phân dịch gạo lứt nẩy mầm Ở điều kiện thủy phân dịch gạo lứt nẩy mầm khác nhau, chất dinh dưỡng tạo có thay đổi rõ rệt Kết thúc trình thủy phân tiến hành xác định thành phần chất dịch thủy phân gạo lứt nẩy mầm Kết nhận so sánh với công đoạn khác thể bảng 3.3 Bảng 3.3 Thành phần dinh dưỡng dịch gạo lứt trước sau thủy phân STT Thành phần Trước thủy phân Sau thủy phân Đường khử (mg/g chất khô) 20,4 ± 0,15 394,98±1,5 Dextrin (g/100g chất khô) 3,6 ± 0,46 62,28±1,3 Chất khơ hịa tan (g/100g ck) 0,5 ± 0,16 8,2±0,5 Axit amin (mg/g chất khô) 0,34 ± 0,02 12,03±1,1 GABA(mg/100ml) 137 ± 0,76 193 ± 1.32 Polyphenol (mgGAE/100g) 18,9 ± 0,8 16,9 ± 0,53 Vitamin B1 (µg/100g) 1,24 ± 0,02 1,1 ± 0,01 Vitamin B2 (µg/100g) 97,5± 0,8 14,2± 0,3 Vitamin B3 (µg/100g) 60,6 ± 0,5 96,5 ± 1,5 10 Vitamin B5 (µg/100g) 258 ± 0,7 48 ± 0,54 11 Vitamin B6 (µg/100g) 57,8 ± 0,5 7,46 ± 0,4 12 Vitamin B9 (µg/100g) 55,2 ± 0,4 3,87 ± 0,02 3.4 Nghiên cứu lựa chọn điều kiện lên men thích hợp tạo đồ uống lên men 3.4.1 Nghiên cứu lựa chọn nấm men thích hợp Nấm men Saccharomyces cerevisiae K.vass, Nấm men Saccharomyces cerevisiae 12 nấm men Saccharomyces cerevisiae 28 sử dụng nhiều sản xuất rượu vang, lên men nhanh, tạo hương vị tốt Kết thu thể hình 3.24 Hình 3.24 Khả sinh trưởng chủng nấm men môi trường dịch gạo - 16 Trên hình 3.24 ta thấy chủng S cerevisiae 28 cho mật độ tế bào lớn sau 24 lên men, thời gian chủng S cerevisiae K cuối S cerevisiae 12 Hình 3.25 Khả sinh khí chủng nấm men dịch thuỷ phân GBR Trên hình 3.25 chủng S cerevisiae 28 cho khả lên men chậm tạo 1,2ml khí sau 12 lên men Các chủng S cerevisiae K chủng S cerevisiae 12 có khả lên men nhanh 12 Còn dịch lên men chủng nấm men S cerevisiae 28 có mùi thơm hẳn chủng lại Bảng 3.4 Độ rượu mẫu dịch thủy phân gạo lứt nảy mầm sau lên men chủng nấm men Mẫu S cerevisiae 28 S cerevisiae K S cerevisiae 12 Độ rượu (% v/v) 0,86 ± 0,01 0,95 ± 0,01 1,23 ± 0,01 Từ tiêu chí chủng nấm men lên men mơi trường dịch gạo, tạo rượu, lên men tạo hương thơm, lựa chọn chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae 28 để tổ hợp lên men vi khuẩn lactic 3.4.2 Nghiên cứu khả sinh trưởng chủng vi khuẩn môi trường dịch thủy phân gạo lứt nảy mầm Mật độ tế bào canh trường xác định phương pháp trang đĩa thạch chứa môi trường MRS, nuôi 300C 36 Kết thể hình sau: Hình 3.26 Khả sinh trưởng chủng vi khuẩn môi trường dịch thủy phân gạo lứt nảy mầm Kết hình 3.26 cho thấy chủng vi khuẩn lactic phát triển tốt đồng môi trường dịch thủy phân gạo lứt nảy mầm 3.4.3 Nghiên cứu khả kết hợp tổ hợp chủng S.cerevisiae 28 với chủng vi khuẩn 3.4.3.1 Xác định mật độ tế bào tổ hợp chủng S.cerevisiae 28 với chủng vi khuẩn Từ hình 3.27, mật độ tế bào vi khuẩn tổ hợp lên men đạt cao thời điểm 24 lên men Tại mốc 24 giờ, mật độ vi khuẩn L acidophillus VAST L plantarum NCDN4 (36*106 CFU/ml) tTổ hợp S cerevisiae 28 + Leu mesenteroides K sau 24 giờ, mật độ tế bào Leu.mesenteroides K đạt 65*106 CFU/ml, gần gấp đôi so với mật độ tế bào chủng vi khuẩn cịn lại - 17 - Hình 3.27 Mật độ tế bào vi khuẩn tổ hợp lên men 3.4.3.2 Khảo sát nồng độ rượu trình lên men tổ hợp Dịch sau lên men lấy chưng cất để xác định nồng độ rượu phương pháp hóa học mốc thời gian: giờ, 12 giờ, 18 giờ, 24 giờ, 30 giờ, 36 Các bước tiến hành thể mục 2.3.9 Kết xác định nồng độ rượu dịch sau lên men tổ hợp nấm men, vi khuẩn thể hình: Hình 3.28 Nồng độ rượu dịch sau lên men tổ hợp nấm men, vi khuẩn Theo kết hình 3.28 nồng độ rượu tăng nhanh khoảng thời gian lên men từ đến 18 đầu Tại thời điểm 24 lên men, nồng độ rượu sản phẩm lên men tổ hợp nấm men, vi khuẩn nhỏ 1(% v/v), nồng độ đo có giá trị gần giảm dần theo thứ tự: S cerevisiae 28 + L acidophillus VAST (0,75% v/v), S cerevisiae 28 + L plantarum NCDN4 (0,65% v/v) tổ hợp S.cerevisiae 28 + Leu.mesenteroides K cho độ rượu thấp (0,58% v/v) 3.4.3.3 Khảo sát thay đổi pH trình lên men tổ hợp Trong trình lên men giá trị pH dịch lên men quan trọng, gián tiếp phản ánh phần q trình chuyển hóa diễn lên men ảnh hưởng đến cảm quan sản phẩm Hình 3.29 Biến đổi pH dịch lên men lên men tổ hợp Hình 3.29 cho thấy, trình lên men giá trị pH tổ hợp có xu hướng giảm hoạt động vi khuẩn nấm men 3.4.3.4 Khảo sát nồng độ chất khơ hịa tan q trình lên men tổ hợp - 18 Quá trình lên men, nồng độ chất khơ hịa tan thay đổi nhiều theo thời gian lên men Hình 3.30 Nồng độ chất khơ hịa tan q trình lên men Trên hình 3.30 cho thấy trình lên men tổ hợp nấm men, vi khuẩn, hàm lượng chất khô hịa tan có số liệu thay đổi theo hướng giảm dần 3.4.3.5 Khảo sát lượng đường khử trình lên men tổ hợp Khảo sát trình lên men tổ hợp chủng nấm men, vi khuẩn theo mốc thời gian từ đến 36 giờ, để đánh giá ảnh hưởng thời gian đến lượng đường khử cịn lại dịch lên men Hình 3.31 Khảo sát biến đổi lượng đường khử lại trình lên men Hình 3.31 cho thấy lượng đường khử có xu hướng giảm dần trình lên men tổ hợp nấm men-vi khuẩn Sau 24 lên men, hàm lượng đường khử lại dịch tổ hợp tương đồng nhau: S cerevisiae 28 - Leu mesenteroides K 103 mg/g chất khô; S cerevisiae 28 + L acidophillus VAST 100,9 mg/g chất khô; S cerevisiae 28 + L plantarum NCDN4 98,67 mg/g chất khô Hàm lượng đường khử lại dịch lên men đủ để tạo chút vị nhẹ, tự nhiên cho sản phẩm 3.4.4 Đánh giá cảm quan dịch lên men với tổ hợp chủng vi sinh vật Để lựa chọn tổ hợp chủng vi sinh vật đưa vào lên men tạo sản phẩm đồ uống từ dịch gạo lứt nảy mầm, yếu tố tương tác tạo sinh khối tổ hợp chủng giá trị cảm quan yếu tố vô quan trọng Sử dụng phép thử cho điểm để đánh giá cảm quan mùi thơm vị chua mẫu Mẫu A: tổ hợp chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae 28 + vi khuẩn Lactobacillus plantarum Mẫu B: tổ hợp chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae 28 + vi khuẩn Lactobacillus acidophillus Mẫu C: tổ hợp chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae 28 + vi khuẩn Leuconostoc mesenteriodes Mẫu C: có tổng số điểm 121, xếp vị trí thứ Mẫu A: có tổng số điểm 93, xếp vị trí thứ Mẫu B : có tổng số điểm 91, xếp vị trí thứ Với thang điểm - mẫu dịch lên men A, B, C chấp nhận Tuy nhiên, mẫu mùi thơm mẫu dịch lên men C trội có hài hịa thơm nhẹ sản phẩm lên men lactic, chút mùi cồn mùi thơm nhẹ nhàng gạo lứt 3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men dịch thủy phân gạo lứt nẩy mầm Quá trình lên men dịch thủy phân gạo lứt nẩy mầm chịu ảnh hưởng điều kiện lên men khác nhau: tỷ lệ giống, nhiệt độ, pH, chế độ lắc thời gian lên men Tiến hành khảo sát yếu tố cho trình lên men sử dụng tổ hợp nấm men Saccharomyces cerevisiae 28 vi khuẩn Leuconostoc mesenteriodes - 19 3.5.1 Ảnh hưởng tỷ lệ cấp giống Hình 3.32 Ảnh hưởng tỷ lệ cấp giống đến mật độ tế bào nấm men, vi khuẩn Trên hình 3.32 cho thấy, với tỷ lệ cấp giống 1:1 cho lượng sinh khối sau 24 lên men: vi khuẩn Leu.mesenteriodes 75*106CFU/ml, nấm men S.cerevisiae 28 56*106CFU/ml Tăng tỷ lệ vi khuẩn lên gấp lần so với nấm men sau lên men vi khuẩn Leu.mesenteroides K đạt (98*106CFU/ml) S.cerevisiae 28 đạt (65*106CFU/ml) đạt lượng sinh khối cao Hình 3.33 Ảnh hưởng tỷ lệ cấp giống đến nồng độ chất khô hòa tan lượng đường khử sau 24 lên men Trên hình 3.33 cho thấy, hàm lượng đường khử cịn lại nồng độ chất khơ hịa tan trình lên men tỷ lệ cấp giống 1:1 lượng tiêu thụ chất tương đồng với tỷ lệ cấp giống 1:2, nhiên tỷ lệ 1:2 vi sinh vật dịch lên men sử dụng nguồn chất mạnh mẽ Hình 3.34 Ảnh hưởng tỷ lệ cấp giống đến pH độ rượu dịch lên men Kết hình 3.34 thể tỷ lệ giống cấp, nồng độ rượu tạo mức nhỏ 1% v/v Tóm lại, tỷ lệ (nấm men : vi khuẩn) (1:2) tỷ lệ thích hợp cho lên men để khảo sát yếu tố Tỷ lệ sử dụng đồ uống lên men tương tự Boza [87, 88] - 20 3.5.2 Nhiệt độ lên men Nhiệt độ lên men yếu tố quan trọng định hiệu trình lên men, nhiệt độ lên men cao thấp kìm hãm lên men nấm men, vi khuẩn Vi khuẩn Leu mesenteriodes K tồn nhiệt độ từ 100C đến 300C, phát triển tốt 300C Hình 3.35 Ảnh hưởng nhiệt độ lên men đến mật độ tế bào nấm men, vi khuẩn Hình 3.35 cho thấy, lên men tổ hợp nhiệt độ 300C 24 giờ, vi khuẩn Leu mesenteroides K sinh trưởng phát triển tốt đạt mật độ tế bào cao (95*106 CFU/ml) so với lên men 350C 250C So với trình lên men 300C, tăng nhiệt độ lên 350C, mật độ Leu mesenteroides K (75* 106 CFU/ml) giảm không nhiều Hình 3.36 Ảnh hưởng nhiệt độ lên men đến nồng độ chất khơ hịa tan lượng đường khử cịn lại Trên hình 3.36 cho thấy, nồng độ chất khơ hịa tan lượng đường khử cịn lại sau 24 lên men nhiệt độ 350C đạt cao so với lên men 250C, 300C Hình 3.37 Ảnh hưởng nhiệt độ lên men đến độ pH độ rượu Từ hình 3.37, thấy nồng độ rượu dịch sau lên men chế độ lên men 300C đạt cao (0,53%v/v), nằm tiêu chí độ rượu thấp sản phẩm Tuy nhiên, pH đạt 4,2, sản phẩm có vị chua mạnh Ở pH 4,67 4,56 vị chua sản phẩm hài hòa sau 24 lên men nồng rượu nhiệt độ lên men 300C thấp so với 250C, pH cao đạt 4,9 - 21 Dựa vào thông số dịch lên men, với tiêu chí nồng độ rượu thấp, độ chua chấp nhận phát triển sinh khối vi sinh vật ta lựa chọn nhiệt độ lên men 300C cho nghiên cứu 3.5.3 pH dịch trước lên men pH phù hợp cho nấm men phát triển khoảng 5-6, pH lớn 7,5 nấm men bị ức chế ngừng phát triển Leu mesenteroides tăng trưởng khoảng pH từ 4,5-7,0 độ pH tối ưu 5,5 Hình 3.38 Ảnh hưởng pH dịch trước lên men đến mật độ tế bào dịch Trên hình 3.38 cho thấy, mật độ tế bào vi khuẩn Leu mesenteroides K đạt lớn pH 5,5 (94*106 CFU/ml), độ pH tối ưu vi khuẩn Leu Mesenteroides K, hàm lượng đường khử lại dịch sau lên men thấp đạt 80,95 mg/g chất khơ, chứng tỏ pH 5,5 thích hợp để tổ hợp nấm men, vi khuẩn phát triển sử dụng đường khử cịn lại Hình 3.39 Ảnh hưởng pH dịch đến nồng độ chất khơ hịa tan lượng đường khử lại dịch sau lên men Trên hình 3.39 cho thấy, pH 5,5 hàm lượng đường khử nồng độ chất khơ hịa tan cịn lại so với mốc pH lại Khi tăng pH dịch thủy phân gạo lứt nẩy mầm trước lên men thành 6,0 6,5 hay giảm xuống 4,5, lượng đường khử nồng độ chất khơ hịa tan cịn lại cao Hình 3.40 Ảnh hưởng pH dịch trước lên men đến pH dịch sau lên men nồng độ rượu sản phẩm Trên hình 3.40 cho thấy, sau 24 lên men pH dịch trước lên men 5,5 pH dịch sau lên men giảm xuống 4,5 4,9.Từ kết nghiên cứu ta chọn pH dịch trước lên men thích hợp 5,5 - 22 3.5.4 Động thái trình lên men Thời gian lên men ảnh hưởng lớn tới mật độ tế bào nấm men, vi khuẩn sinh hàm lượng chất có dịch sau q trình lên men Hình 3.41 Ảnh hưởng thời gian lên men đến mật độ tế bào Trên hình 3.41 cho thấy, mật độ tế bào nấm men, vi khuẩn tăng dần theo thời gian lên men đến mốc 24 mật độ vi khuẩn đạt (96*106 CFU/ml) nấm men đạt (65*106 CFU/ml) cao Sau đó, lên men tiếp tục đến 36 giờ, mật độ tế bào nấm men vi khuẩn có xu hướng giảm nhẹ thời gian lên men kéo dài làm nguồn chất cạn kiệt dần Hình 3.42 Ảnh hưởng thời gian lên men đến nồng độ chất khơ hịa tan lượng đường khử cịn lại Từ hình 3.42 ta thấy, thời điểm 12 nồng độ chất khơ hịa tan đường khử cao nhất, thời gian lên men tăng từ 12-36 giờ, nồng độ chất khơ hịa tan hàm lượng đường khử cịn lại dịch lại giảm Hình 3.43 Ảnh hưởng thời gian lên men đến pH dịch lên men nồng độ rượu sản phẩm Hình 3.43 cho thấy, nồng độ rượu sau lên men 12 đạt cao nhất, sau giảm nhẹ, Tuy nhiên 36 giờ, pH đạt 4,3 cho cảm nhận mùi vị chưa thực hài hòa pH 4,5 mốc 24 Vì vậy, thời gian lên men chọn 24 Kết luận: Sau nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng tới trình lên men tổ hợp S.cerevisiae 28 + Leu mesenteroides K kèm với tiêu chí cho sản phẩm, điều kiện lên men để tạo đồ uống từ dịch thủy phân gạo nếp lứt Anh Đào lựa chọn sau: Tỷ lệ giống nấm men : vi khuẩn cấp vào 1:2 ; Nhiệt độ lên men 300C; - Độ pH dịch gạo lứt thủy phân: 5,5; - Thời gian lên men: 24 - 23 3.6 Kết đánh giá chất lượng sản phẩm 3.6.1 Đánh giá cảm quan sản phẩm phép thử cho điểm chất lượng Nhận xét: Dựa vào điểm trung bình có trọng lượng bảng tiêu chuẩn tạm xây dựng cho “Đồ uống lên men từ gạo lứt nảy mầm” (phụ lục), ta thấy Về màu sắc: Đạt điểm trung bình 4/5 tương ứng với mơ tả “Dịch có màu trắng đục tương đối đồng đều.” Về cấu trúc: đạt điểm trung bình 4,2/5, tương ứng với mô tả “Dịch lên men loãng, tương đối đồng đều.” Về mùi: Đạt điểm trung bình 4,3/5, tương ứng với mơ tả “Mùi thơm nhẹ” Về vị: Đạt điểm trung bình 3,9/5, tương ứng với mơ tả “Vị chua hài hịa , chua nhiều nhiều.” Điểm chất lượng sản phẩm: 16,42/20 Kết quả: sản phẩm chất lượng loại: Khá 3.6.2 Đánh giá cảm quan sản phẩm phép thử thị hiếu Triển khai thử nghiệm cảm quan sản phẩm đồ uống dinh dưỡng từ gạo lứt cho đội sử dụng huấn luyện, dã ngoại Thôn Vệ Linh, xã Phù Linh, Huyện Sóc Sơn đợt diễn tập sư đoàn từ ngày đến ngày 15 tháng năm 2020 Số người cảm quan gồm đại đội (120người) thuộc e141/f312/QĐ1 ngày 09/07/2020 Mức độ hài lịng, ưa thích người sản phẩm đánh giá thang điểm Kết luận, kiến nghị đơn vị sử dụng - Đồ uống lên men bổ dưỡng từ gạo lứt nẩy mầm, thơng qua chấm điểm cảm quan đánh giá tồn diện sản phẩm, đối tượng thử nghiệm cho ý kiến từ mức thích đến thích Đây mức điểm đánh giá theo thị hiếu người sử dụng chứng tỏ đa số đội thích sản phẩm Vì sản phẩm đưa vào bảo đảm cho đội có tính ứng dụng cao, thích hợp cho hoạt động đặc thù đội - Sử dụng đồ uống lên men bổ dưỡng giúp đội giảm khát, hồi phục thể lực, đặc biệt sản phẩm sử dụng tiện lợi, nhanh chóng khơng phải chuẩn bị, đảm bảo thời gian yếu tố nhanh, gọn, bí mật, bất ngờ tác chiến, thích hợp với đội làm nhiệm vụ đặc biệt - Đồ uống cung cấp phần dinh dưỡng bù đắp cho lượng calo tiêu hao đội hoạt động cung cấp thành phần chức tốt cho sức khỏe, sản phẩm đảm bảo tuyệt đối an toàn vệ sinh thực phẩm - Đồ uống lên men bổ dưỡng từ gạo lứt nẩy mầm sử dụng thích hợp huấn luyện, dã ngoại, diễn tập, chiến đấu, 100% ý kiến trí đưa vào bảo đảm cho đội Bảng 3.16 Thành phần dinh dưỡng đồ uống lên men từ gạo lứt nẩy mầm Chỉ tiêu Năng lượng Giá trị 28Kcal/100ml Protein Lipit 0,65g/100ml 0,25g/100ml Cacbohydrat 5,8g/100ml Chất khơ hịa tan Nồng độ rượu Đường khử sót Axit lactic Mật độ tế bào VSV pH dịch lên men Vitamin B2 Vitamin B3 Vitamin B6 Magie Kẽm 5,5 độ Brix 0,58%v/v 71,73 mg/g 47 mg/ml 1x107 CFU/ml 4,56 9,57 µg/100g 44,8 µg/100g 3,4µg/100g 8,14 mg/100g 0,76 mg/100g Chỉ tiêu GABA Axit amin Polyphenol Chỉ số chống oxy hóa (IC50 ) Chất xơ hòa tan Độ nhớt dịch LM Axit citric Axit acetic Độ chua đạt Vitamin B1 Vitamin B5 Vitamin B9 Colifom Ecoli Các kim loại nặng Giá trị 29mg/100ml 166mg/100ml 17,2 mgGAE/100ml 3545,98µg/ml 0,71g/100g 3,13 mPa.s 34,6 mg/ml 52,3 mg/ml 15 độ 0,12µg/100g 48,1µg/100g 2,9µg/100g KPH KPH KPH Theo kết tổng hợp bảng tiêu cần đạt sản phẩm đồ uống bổ dưỡng lên men từ tổ hợp nấm men, vi khuẩn đạt vượt so với tiêu chí sản phẩm Mức lượng 100ml sản phẩm 28Kcal với nhiều tiêu dinh dưỡng đảm bảo, axit amin có sản phẩm đạt 166mg/100ml, chất xơ hòa tan đạt 0,71g/100g, hàm lượng GABA, polyphenol, số chống oxi hóa dịch sau lên men cao so với dịch thủy phân, đạt số chống oxi hóa 3545,98 µg/ml, độ rượu sản phẩm thấp 0,57% v/v phù hợp với dạng đồ uống độ cồn thấp sử dụng quân đội 3.7 Xây dựng quy trình sản xuất đồ uống lên men bổ dưỡng Với kết nghiên cứu trên, tổng hợp số liệu thu tiến hành xây dựng quy trình sản xuất đồ uống lên men bổ dưỡng sau: - 24 - Hình 3.44 Quy trình sản xuất đồ uống lên men bổ dưỡng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Đã lựa chọn giống thóc nếp Anh Đào thích hợp cho sản xuất đồ uống dinh dưỡng từ gạo lứt Có thành phần dinh dưỡng: Protein 8,57%, Lipit 2,72%, Gluxit 86,11%, GABA 57,33mg/100g, Axit amin 6,11mg/g, polyphenol 10,59mgGAE/100g Đã xác định điều kiện nẩy mầm thích hợp (pH nước ngâm pH3, thời gian ngâm giờ, nhiệt độ ủ nẩy mầm 350 C, thời gian ủ nẩy mầm 36 giờ), để thu gạo lứt nẩy mầm Anh Đào có hoạt tính sinh học cao: hàm lượng GABA 231,76mg/100g; polyphenol 21,9mgGAE/100g; axit amin 4,11mg/g, GAD 17,22U/g, α- amylaza 109,11 U/g proteaza 1,38 U/g Đã xác định điều kiện thủy phân gạo lứt nẩy mầm enzyme nội nhằm thu dịch thủy phân thích hợp cho sản xuất đồ uống lên men bổ dưỡng là: tỷ lệ nguyên liệu/nước 1/6, pH dịch thủy phân 5,5, thủy phân nhiệt độ 55 oC 30 phút sau thủy phân nhiệt độ 75 oC 30 phút Đã chọn tổ hợp chủng nấm men, vi khuẩn S cerevisiae 28 Leu Mesenteriodes K phù hợp xác định điều kiện lên men thích hợp cho sản xuất đồ uống lên men bổ dưỡng: Tỷ lệ giống nấm men:vi khuẩn cấp vào 1:2; Nhiệt độ lên men 300C; Độ pH dịch gạo lứt thủy phân 5,5, thời gian lên men 24 Đã xây dựng quy trình sản xuất đồ uống dinh dưỡng, độ rượu thấp thích hợp cho đội từ giống thóc Anh Đào Đã đánh giá chất lượng sản phẩm thử nghiệm đơn vị đội 4.2 Kiến nghị Tiếp tục nghiên cứu để sản xuất đồ uống lên men bổ dưỡng quy mô bilot Tiếp tục nghiên cứu thêm điều kiện kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm, nghiên cứu thêm dạng đồ uống khác để đưa vào phần ăn cho đội như: viên nén dạng sủi, đồ uống dạng tuýp bảo đảm cho quân đội  ... uống lên men bổ dưỡng + Đã đánh giá chất lượng sản phẩm đồ uống lên men từ gạo lứt nẩy mầm Anh Đào - Tạo sản phẩm mới, nâng cao giá trị sử dụng gạo, tạo tiền đề cho sản xuất đồ uống lên men bổ. .. liệu gạo lứt điều kiện nẩy mầm thích hợp để thu nhận gạo lứt nẩy mầm cho sản xuất đồ uống lên men - Nghiên cứu điều kiện thủy phân thích hợp dịch gạo lứt nẩy mầm cho sản xuất đồ uống lên men - Nghiên. .. nghiên cứu đồ uống lên men 1.4.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.4.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.5 Nhu cầu đồ uống quân đội 1.5.1 Tình hình thực tế đồ uống quân đội 1.5.2 Nhu cầu đồ uống dinh dưỡng