ĐỀ tài NCKH nghiên cứu ứng dụng enzyme l asparaginase từ escherichia coli trong chế biến để làm giảm lượng acrylamide trong sản phẩm khoai tây chiên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYME L-ASPARAGINASE TỪ ESCHERICHIA COLI TRONG CHẾ BIẾN ĐỂ LÀM GIẢM LƯỢNG ACRYLAMIDE TRONG SẢN PHẨM KHOAI TÂY CHIÊN MÃ SỐ: SV2020-143 SKC007334 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYME L-ASPARAGINASE TỪ ESCHERICHIA COLI TRONG CHẾ BIẾN ĐỂ LÀM GIẢM LƯỢNG ACRYLAMIDE TRONG SẢN PHẨM KHOAI TÂY CHIÊN SV2020-143 Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Đặng Chung – MSSV : 17116055 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYME ASPARAGINASE TỪ ESCHERICHIA COLI TRONG CHẾ BIẾN DỂ LÀM GIẢM LƯỢNG ACRYLAMIDE TRONG SẢN PHẨM KHOAI TÂY CHIÊN SV2020-143 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ thuật SV thực hiện: Nguyễn Đặng Chung Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 17116CL1, khoa đào tạo chất lượng cao Năm thứ Ngành học: Công nghệ thực phẩm Người hướng dẫn: TS Phạm Thị Hoàn Số năm đào tạo: MỤC LỤC TÓM TẮT ĐỀ TÀI MỞ ĐẦU Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài Lý chọn đề tài Mục tiêu đề tài Phương pháp nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 1.2 Tổng quan khoai tây 1.1.1 Đặc điểm 1.1.2 Sản phẩm Tổng quan acrylamide 1.2.1 Giới thiệ 1.2.2 Nguồn g 1.2.3 Ứng dụn 1.2.4 Tác hại c 1.2.5 Các quy 1.2.6 Các phư 1.3 Asparagine 1.4 L-Asparaginase 1.5 Đường khử CHƯƠNG – VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 2.2 Địa điểm, hóa chất, thiết bị thí nghiệm 2.1.1 Địa điểm 2.1.2 Hóa chấ Nguyên liệu 2.2.1 Khoai tâ 2.2.2 L-Aspar 2.3 Nội dung nghiên cứu 2.4 Quy trình chế biến khoai tây chiên 2.5 Bố trí thí nghiệm i 2.5.1 Thí nghi đến mức độ hình thành acrylamide 2.5.2 Thí nghi mức độ hình thành acrylamide 2.5.3 Thí nghi đến mức độ hình thành acrylamide 2.6 Phương pháp phân tích 2.6.1 Xác định 2.6.2 Xác định 2.6.3 Xác định 2.6.4 Xác định 2.6.5 Ảnh hưở tây chiên 2.7 Phương pháp xử lý liệu CHƯƠNG – KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 3.1 Thành phần hóa học khoai tây nguyên liệu 3.2 Khảo sát ảnh hưởng L-Apraginase đến mức độ hình thành acrylamide tây chiên 3.2.1 Thí nghi với L-Asparaginase đến mức độ hình thành acrylamide 3.2.2 Thí ngh Asparaginase đến mức độ hình thành acrylamide 3.2.3 Thí nghi Asparaginase đến mức độ hình thành acrylamide 3.3 Đánh giá vài tiêu chất lượng khoai tây chiên 3.3.1 Hàm lượ 3.3.2 Hàm lượ 3.3.3 Ảnh hưở thành sau trình chiên CHƯƠNG – KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 KẾT LUẬN 4.2 KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO ii PHỤ LỤC iii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Hình thái bên củ khoai tây Hình 1.2: Mặt cắt củ khoai tây Hình 1.3: Cơng thức cấu tạo acrylamide Hình 1.4: Cơ chế hình thành Acrylamide thực phẩm Hình 1.5: Công thức cấu tạo asparagine 13 Hình 2.1: Khoai tây ruột vàng Solanum tuberosum (Solanaceae) .17 Hình 2.2: Quy trình chế biến khoai tây chiên 19 Hình 2.3: Bố trí thí nghiệm khảo sát nồng độ enzyme 22 Hình 2.4: Phản ứng tạo màu thuốc thử DNS đường khử 25 Hình 3.1: Độ hấp thụ acrylamide mẫu khoai tây chiên xử lý với enzyme với nồng độ khác 30 Hình 3.2: Ảnh hưởng nồng độ enzyme đến mức độ hình thành acrylamide khoai tây chiên 31 Hình 3.3: Độ hấp thụ acrylamide mẫu khoai tây chiên xử lý với enzyme với điều kiện pH khác 32 Hình 3.4: Ảnh hưởng pH xử lý khoai tây với enzyme đến mức độ hình thành acrylamide 33 Hình 3.5: Độ hấp thụ acrylamide mẫu khoai tây chiên xử lý với 35 Hình 3.6: Ảnh hưởng nhiệt độ xử lý khoai tây với enzyme đến mức độ hình thành acrylamide 35 Hình 3.7: Quy trình sản xuất khoai tây chiên 37 Hình 3.8: Quy trình sản xuất khoai tây chiên 37 Hình 3.9: Hàm lượng asparagine mẫu khoai tây 38 Hình 3.10: Hàm lượng đường khử mẫu khoai tây 39 Hình 3.11: Hàm lượng acrylamide mẫu khoai tây 40 Hình 3.12: Mẫu khoai tây chiên 41 Hình 3.13: Đánh giá cảm quan mẫu khoai tây chiên không xử lý enzyme (KE) có xử lý enzyme (CE) 41 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần hóa học khoai tây theo trọng lượng tươi Bảng 1.2: Thành phần acrylamide số sản phẩm Bảng 2.1: Một số thông tin sản phẩm L-Asparaginase 17 Bảng 2.2: Thành phần ống nghiệm dùng để xây dựng đường chuẩn asparagine .24 Bảng 2.3: Thành phần dãy ống nghiệm phương pháp quang phổ so màu với thuốc thử DNS 26 Bảng 2.4: Thành phần dãy ống nghiệm dùng để xây dựng đường chuẩn acrylamide 27 Bảng 3.1: Các thành phần hóa học khoai tây 29 v DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT Abs: Absorption spectroscopy CE: Có xử lí enzyme ĐC: Đối chứng E.Coli: Escherichia Coli FAO: Food and Agriculture Organization JECFA: World Health Organization Expert Committee on Food additives KE: Khơng xử lí enzyme TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam WHO: World Health Organization vi BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng enzyme L-Asparaginase từ Escherichia coli chế biến để làm giảm lượng acrylamide sản phẩm khoai tây chiên - Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Đặng Chung - Lớp: 17116CL1 Mã số SV:17116055 Khoa: Đào tạo chất lượng cao - Thành viên đề tài: Stt - Người hướng dẫn: TS Phạm Thị Hoàn Mục tiêu đề tài: Xác định chế độ xử lý khoai tây L-Asparaginase để thu sản phẩm khoai tây chiên có chứa lượng acrylamide thấp Tính sáng tạo: Acrylamide tiền chất có khả gây ung thư người Acrylamide thường tìm thấy sản phẩm thực phẩm chiên, nướng xử lí nhiệt độ cao có mặt asparagine đường khử Nhằm làm giảm lượng acrylamide thực phẩm có vài phương pháp đề cập, sử dụng L-Asparaginase q trình tiền xử lí sản phẩm thực phẩm giúp chuyển hóa asparagine thành aspatic acid phương pháp khả quan an toàn để làm giảm thành phần acrylamide sinh trình chiên, nướng loại sản phẩm thực phẩm khoai tây, cà phê, loại bánh nướng,… hướng nghiên cứu Việt Nam Kết nghiên cứu: Báo cáo tổng quát ảnh hưởng L-Asparaginase đến chất lượng sản phẩm khoai tây chiên; quy trình chế biến khoai tây chiên có sử dụng LAsparaginase Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Kết nghiên cứu cung cấp tài liệu học cho sinh viên, học viên, … người quan tâm đến lĩnh vực Ngoài ra, kết nghiên cứu vii Phụ lục - Phương pháp xác định hàm lượng tro khoai tây Nguyên tắc: Dùng sức nóng từ 550°C nung cháy hồn tồn chất hữu Phần cịn lại đem cân tính phần trăm tro có thực phẩm Cách tiến hành: Nung chén sứ rửa lò nung 550°C đến trọng lượng khơng đổi Để nguội bình hút ẩm cân cân phân tích xác đến 0.001g; Cho vào chén sứ khoảng 2g mẫu khoai tây Cân tất phân tích với độ xác Cho tất vào lò nung nâng nhiệt độ từ từ 550°C; Để nguội chén sứ bình hút ẩm cân xác Tiếp tục nung thêm nhiệt độ 30 phút để nguội bình hút ẩm cân khối lượng không đổi Thành phần phần trăm khối lượng thành phần tro mẫu khoai tây xác định theo công thức sau: Trong đó: 53 Phụ lục - Phương pháp xác định hàm lượng lipid khoai tây Nguyên tắc: Dùng dung mơi kỵ nước trích ly hồn tồn lipid từ ngun liệu nghiền nhỏ Hàm lượng lipid tổng tính trực tiếp lượng dầu sau chưng cấy loại bỏ dung mơi tính gián tiếp thơng qua khối lượng bã cịn lại sau trích ly hồn tồn lipid dung mơi Cách tiến hành: Chuẩn bị mẫu khoai tây sấy khơ hồn tồn sau nghiền mịn Cho khoảng 2g mẫu khoai tây nghiền mịn vào túi giấy chuyên dùng cho Soxhlet xác định khối lượng Chuyển mẫu vào trụ chiết Sau đó, đổ dung mơi bao gồm dymethyl ether petroleum ether theo tỷ lệ 1:1 từ phía ống sinh hàn chảy qua trụ chiết cuối chảy xuống bình đựng dung mơi Mở nguồn nước làm lạnh ống sinh hàn bật nguồn nhiệt để làm bay dung môi Dung môi bay làm lạnh hệ thống ống sinh hàn ngưng tụ, chảy xuống trụ chiết thực q trình trích ly chảy xuống bình đựng dung mơi Q trình trích ly hồn tồn lipid kéo dài khoảng 8-12 tiếng Kiểm tra mẫu trích ly hồn tồn cách lấy dung mơi từ trụ chiết nhỏ lên giấy lọc Dung mơi bay hồn tồn khơng để vết loang dầu kết thúc Mẫu sau lấy cho vào tủ sấy, sấy nhiệt độ 105°C tới khối lượng không đổi Để nguội bình hút ẩm sau xác định khối lượng Thành phần phần trăm khối lượng lipid mẫu khoai tây xác định theo cơng thức (2.3): Trong đó: 54 Phụ lục - Phương pháp xác định hàm lượng protein khoai tây Nguyên tắc: Khi đốt nóng thực phẩm cần phân tích với H2SO4 đậm đặc (quá trình vơ hóa mẫu) Sử dụng CuSO4 làm chất xúc tác để chuyển nito hữu có mặt dạng (NH4)2SO4 Dùng K2SO4 để tăng điểm sôi H2SO4 tạo hỗn hợp oxi hóa mạnh cho việc vơ hố mẫu Bổ sung lượng dư NaOH vào dịch phân hủy để nguội làm giải phóng NH3 NH3 ngưng tụ tác dụng với H 2SO4 tạo thành (NH4)2SO4 Định lượng H2SO4 0,1N dư dung dịch NaOH 0,1N chuẩn, qua ta tính lượng nito có mẫu ngun liệu cần phân tích Cách tiến hành: Chuẩn bị mẫu: nghiền mẫu khoai tây dụng cụ thích hợp; Vơ hóa mẫu: cân 2g mẫu bỏ vào ống Kjeldahl Sau cho 0,15 g chất xúc tác CuSO4, 5g chất trợ sôi K2SO4, mL H2SO4 đậm đặc vào ống Kjeldahl Chuyển ống Kjeldahl vào thiết bị gia nhiệt, đậy kín thiết bị hút khí độc Gia nhiệt, phân hủy mẫu trở nên suốt Chưng cất: Mẫu sau vơ hóa chuyển qua thiết bị chưng cất Đặt bình erlen đầu thiết bị chứa 15 mL dung dịch H 2SO4 0,1N, lưu ý đầu ống sinh hàn phải ngập dung dịch H 2SO4 Cài đặt chương trình cho máy với thơng số (tỷ lệ sục hơi: 30%, thể tích NaOH 40%: 25-30 mL, thời gian phản ứng: 10 phút, thời gian chưng cất: 15 phút) Sau khởi động cho máy chạy Kết thúc trình lấy bình erlene đưa chuẩn độ lượng H2SO4 dư Chuẩn độ: Lấy erlen khỏi hệ thống; sau đó, cho 03 giọt phenolphtalein vào bình chuẩn độ NaOH 0.1N Khi dung chuyển màu hồng nhạt, đọc buret xác đến 0,05 mL Tính tốn: Hàm lượng phần trăm nito mẫu khoai tây: , (P4) Trong đó: Wn – hàm lượng Nitơ phần trăm khối lượng a – số mL dung dịch H 2SO4 0,1N đem hấp thụ NH3 b – số mL dung dịch NaOH 0.1N sử dụng để chuẩn độ m – khối lượng mẫu đem vơ hóa (g) 55 0,0014 – lượng nito (g) ứng với 1mL H2SO4 0.1N K – hệ số hiệu chỉnh nồng độ NaOH 0.1N Thành phần phần trăm hàm lượng protein mẫu khoai tây xác đinh theo cơng thức: =× 6,25, Trong đó: Wp – hàm lượng protein thô 6,25 – hệ số chuyển đổi hàm lượng nito thành hàm lượng protein thô 56 Đường chuẩn asparagine xây dựng dựa dãy nồng độ pha với tỉ lệ dung dịch theo bảng mục 2.6.2 Phổ hấp thụ quan sát dải bước Abs sóng 190- 240nm Kết đo được trình bày hình P.1 Hình P.1: Phổ đồ dãy đường chuẩn asparagine Kết cho thấy dãy nồng độ asparagine cho đỉnh hấp thụ bước sóng 208nm, độ hấp thụ tăng dần từ mẫu có hàm lượng thấp (0 µg/mL) đến mẫu có hàm lượng cao (1,5 µg/mL), tăng từ đến 1.181 Đường chuẩn asparagine Abs (208nm) xác định bước sóng 208nm với hàm lượng thể hình P.2 Hình P.2: Đường chuẩn asparagine hấp thụ bước sóng 208nm 57 Phụ lục - Đường chuẩn DNS Acrylamide tạo thành từ phản ứng hoá học asparagine đường khử o nhiệt độ cao 120 C (Jagerstad M, Skog K., 2005) Vì đường khử thành phần quan trọng dẫn đến tạo thành acrylamide Phương trình đường chuẩn thể thay đổi độ hấp thụ đường khử theo hàm lượng chất chuẩn (D – Glucose) Abs (540nm) trình bày hình P.3 Hình P.3: Đường chuẩn đường khử hấp thụ bước sóng 540nm 58 Phụ lục - Đường chuẩn acrylamide Phổ hấp thụ quan sát dải bước sóng 200 – 400nm Dãy nồng độ pha với tỉ lệ dung dịch theo bảng 2.4 Kết đo trình bày hình P.4 Hình P.4: Phổ đồ dãy đường chuẩn acrylamide Kết hình P.4 cho thấy, dãy nồng độ cho đỉnh hấp thụ bước sóng 224nm, độ hấp thụ tăng dần từ mẫu có nồng độ thấp (5 µg/mL) đến mẫu có nồng độ cao (35 µg/mL), tăng từ 0,171 đến 0,9 Đường chuẩn acrylamide xây dựng từ phổ hấp thụ trình bày hình P.5 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 Hình P.5: Đ 59 Phụ lục - Độ hấp thu mẫu khoai tây xử lý với nồng độ enzyme khác Mẫu Abs Nồng độ Acrylamide Số liệu thể giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, chữ a, b, c, … khác hàng biểu thị khác biệt có ý nghĩa mặt thống kê (p < 0,05) Phụ lục - Nồng độ acrylamide tạo thành sau trình xử lý khoai tây với độ pH khác Mẫu Abs Nồng độ Acrylamide Số liệu thể giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, chữ a, b, c, d khác hàng biểu thị khác biệt có ý nghĩa mặt thống kê (p < 0,05) Phụ lục 10 - Nồng độ acrylamide tạo thành sau trình xử lý khoai tây với mức nhiệt độ khác Mẫu Abs Nồng độ Acrylamide Số liệu thể giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, chữ a, b, c, d khác hàng biểu thị khác biệt có ý nghĩa mặt thống kê (p < 0,05) 60 Phụ lục 11 - thang đo đánh giá chất lượng khoai tây chiên (dựa theo TCVN 3215-79) Thuộc tính cảm quan Màu sắc Mùi, vị Cấu trúc Cách đánh giá: Màu sắc: Quan sát mắt nhìn thẳng vào mẫu ánh đèn huỳnh quang Mùi vị: Nhai mẫu khoang miệng cảm nhận mùi, vị sản phẩm Cấu trúc: Đặt mẫu hai hàm cửa Đánh giá lực cần thiết để cắn đứt mẫu Đồng thời đánh giá cường độ âm phát 61 Phụ lục 12 – Phiếu đánh giá cảm quan Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Phịng thí nghiệm phân tích cảm quan PHIẾU HƯỚNG DẪN VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM KHOAI TÂY CHIÊN Sản phẩm: Khoai tây chiên Họ tên: Ngày thử: Ngày 9/6/2020 Anh/chị nhận 02 mẫu khoai tây chiên mã hóa Các mẫu trình bày cách Anh/chị quan sát màu sắc, bẻ nếm mẫu Sau đó, anh/chị đánh giá chất lượng sản phẩm theo thang đánh giá giới thiệu trước Lưu ý: Anh/chị vị nước trước thử mẫu PHIẾU ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN Mẫu số 62 63 ... NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng enzyme L- Asparaginase từ Escherichia coli chế biến để l? ?m giảm l? ?ợng acrylamide sản phẩm khoai tây chiên - Chủ nhiệm đề. .. TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYME L- ASPARAGINASE TỪ ESCHERICHIA COLI TRONG CHẾ BIẾN ĐỂ L? ?M GIẢM L? ?ỢNG ACRYLAMIDE TRONG SẢN PHẨM KHOAI TÂY CHIÊN SV2020-143... TĨM TẮT ĐỀ TÀI Đề tài ? ?Nghiên cứu ứng dụng enzyme L- Asparaginase từ Escherichia coli chế biến để l? ?m giảm l? ?ợng acrylamide sản phẩm khoai tây chiên? ?? thực nhằm khảo sát ảnh hưởng nồng độ enzyme,