3.2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Sơ đồ bố trí thí nghiệm đƣợc thể hiện ở Hình 3.1
Hình 3.2 Quy trình chế biến sữa khoai lang tím
Thủy phân bằng enzyme α – amylase (80oC)
Lọc Dịch trích Khoai lang tím Xay Phối trộn Đồng hóa Tiệt trùng (121oC, 20 phút) Bảo quản Rót chai, đóng nắp Kiểm tra chất lƣợng Gia nhiệt (80 - 95oC) Rửa sạch
Thủy phân bằng enzyme glucoamylase (60oC) Nƣớc (tỉ lệ 2:1)
Kem sữa Hấp chín, lột vỏ
Bã
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 25
3.2.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hƣởng của quá trình thủy phân tinh bột khoai lang bằng enzyme α-amylase đến chất lƣợng sữa khoai lang tím. khoai lang bằng enzyme α-amylase đến chất lƣợng sữa khoai lang tím.
3.2.2.1 Mục đích
Tìm ra nồng độ enzyme α-amylase và thời gian thủy phân khoai lang cho chất lƣợng sữa tốt nhất.
3.2.2.2 Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm đƣợc bố trí ngẫu nhiên với 2 nhân tố A và B, các nghiệm thức đƣợc lặp lại 2 lần.
- Nhân tố A: nồng độ enzyme α-amylase (%)
Đối chứng: 0 A1: 0,02 A2: 0,05 A3: 0,08 - Nhân tố B: thời gian thủy phân (phút)
B1: 10 B2: 20 B3: 30 - Tổng số nghiệm thức là 4 x 3 = 12 nghiệm thức.
- Tổng số đơn vị thí nghiệm là 12 x 2 = 24 đơn vị thí nghiệm.
3.2.2.3 Tiến hành thí nghiệm
- Nguyên liệu khoai lang tím đƣợc rửa sạch, hấp chín, bỏ vỏ rồi xay với nƣớc theo tỷ lệ cố định 2 nƣớc: 1khoai (dữ liệu có đƣợc từ thí nghiệm thăm dò).
- Lấy khoảng 200g (mỗi mẫu) dịch khoai lang sau khi đã xay với nƣớc thủy phân bằng chế phẩm emzyme α-amylase, có nguồn gốc từ chủng vi khuẩn Bacillus, nhiệt độ tối ƣu cho hoat động enzyme là 70-85oC (Nguyễn Đức Lƣợng, 2004)
- Tiến hành khảo sát nồng độ enzyme α-amylase và thời gian thủy phân khác nhau đồng thời cố định nhiệt độ là 80o
C nhƣ phần bố trí thí nghiệm.
3.2.2.4 Chỉ tiêu phân tích
- Độ Brix (o Bx). - Độ nhớt (cP).
3.2.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hƣởng của quá trình thủy phân tinh bột khoai lang bằng enzyme glucoamylase đến chất lƣợng sữa khoai lang tím. khoai lang bằng enzyme glucoamylase đến chất lƣợng sữa khoai lang tím. 3.2.3.1 Mục đích
Tìm ra nồng độ enzyme glucoamylase và thời gian thủy phân tinh bột khoai lang cho chất lƣợng sữa tốt nhất.
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 26
3.2.3.2 Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm đƣợc bố trí ngẫu nhiên với 2 nhân tố C và D đƣợc lặp lại 2 lần. - Nhân tố C: nồng độ enzyme (%)
Đối chứng: 0 C1: 0,04 C2: 0,06 C3: 0,08 - Nhân tố D: thời gian thủy phân (phút)
D1: 60 D2: 120 D3: 180
- Tổng số nghiệm thức là 3 x 4 = 12 nghiệm thức.
- Tổng số đơn vị thí nghiệm là 12 x 2 = 24 đơn vị thí nghiệm.
3.2.3.3 Tiến hành thí nghiệm
- Nguyên liệu khoai lang tím đƣợc rửa sạch, hấp chín, bỏ vỏ rồi xay với nƣớc theo tỷ lệ cố định là 2 nƣớc: 1 khoai (dữ liệu có đƣợc từ thí nghiệm thăm dò).
- Lấy khoảng 200g (mỗi mẫu) dịch khoai lang sau khi đã xay với nƣớc thủy phân bằng chế phẩm emzyme α-amylase, tiếp tục thủy phân bằng chế phẩm enzyme glucoamylase AMG 300L, có nguồn gốc từ vi khuẩn Aspergilus niger, nhiệt độ tối ƣu cho hoạt đông của enzyme là 55-60oC (Nguyễn Đức Lƣợng, 2004).
- Tiến hành khảo sát nồng độ enzyme glucoamylase và thời gian thủy phân đồng thời cố định nhiệt độ là 60oC nhƣ phần bố trí thí nghiệm.
3.2.3.4 Chỉ tiêu phân tích
- Hàm lƣợng đƣờng khử của dịch thủy phân (%).
3.2.4 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ phối chế đến chất lƣợng sản phẩm. phẩm.
3.2.4.1 Mục đích
Tìm ra tỷ lệ dịch khoai lang và kem sữa thích hợp để sản phẩm đạt chất lƣợng tốt nhất.
3.2.4.2 Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm đƣợc bố trí ngẫu nhiên với 1 nhân tố E và các nghiệm thức đƣợc lặp lại 2 lần.
Nhân tố E: tỷ lệ kem sữa bổ sung vào dịch khoai lang (%) E1: 1 E2: 2 E3: 3
- Tổng số nghiệm thức là 3 x 1 = 3 nghiệm thức.
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 27
3.2.4.3 Tiến hành thí nghiệm
- Nguyên liệu khoai lang tím đƣợc rửa sạch, hấp chín, lột vỏ rồi xay với nƣớc theo tỷ lệ cố định là 2 nƣớc: 1 khoai (dữ liệu có đƣợc từ thí nghiệm thăm dò).
- Lấy khoảng 200g (mỗi mẫu) dịch khoai lang sau khi đã xay với nƣớc thủy phân bằng chế phẩm emzyme α-amylase và chế phẩm enzyme glucoamylase.
- Sau quá trình thủy phân, lọc lấy phần dịch trong và tiến hành phối chế.
- Tiến hành khảo sát tỷ lệ dịch khoai lang và kem sữa để tìm ra tỷ lệ phối trộn thích hợp nhất cho quá trình chế biến sản phẩm.
- Quá trình tiệt trùng sữa đƣợc thực hiện ở 121oC trong thời gian 20 phút.
3.2.4.4 Chỉ tiêu phân tích
- Giá trị cảm quan của sản phẩm.
- Màu sắc sản phẩm thông qua các giá trị L, a, b. - Phân tích thành phần sữa khoai lang.
3.2.5 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hƣởng của chất nhũ hóa glycerol đến độ đồng nhất của sản phẩm.
3.2.5.1 Mục đích
Xác định tỷ lệ chất nhũ hóa glycerol thích hợp để sản phẩm đạt độ đồng nhất tốt.
3.2.5.2 Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm đƣợc bố trí ngẫu nhiên với 1 nhân tố F và các nghiệm thức đƣợc lặp lại 2 lần.
Nhân tố F: tỷ lệ glycerol bổ sung vào sữa khoai lang (%)
F0: 0 F2: 0,1 F3: 0,3 F4: 0,5 - Tổng số nghiệm thức là 4 x 1 = 4 nghiệm thức.
- Tổng số đơn vị thí nghiêm là 4 x 2 = 8 đơn vị thí nghiệm.
3.2.5.3 Tiến hành thí nghiệm
- Nguyên liệu khoai lang tím đƣợc rửa sạch, hấp chín, lột vỏ rồi xay với nƣớc theo tỷ lệ cố định là 2 nƣớc: 1 khoai (dữ liệu có đƣợc từ thí nghiệm thăm dò).
- Lấy khoảng 200g (mỗi mẫu) dịch khoai lang sau khi đã xay với nƣớc thủy phân bằng chế phẩm emzyme α-amylase và chế phẩm enzyme glucoamylase.
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 28
- Sản phẩm đƣợc đồng hóa bằng phƣơng pháp khuấy trộn, sử dụng máy xay sinh tố trong thời gian 5 phút ở các mức độ không bổ sung glycerol và bổ sung glycerol với các tỷ lệ khảo sát. Để sản phẩm ổn định sau một ngày, đo mức độ lắng bằng ống đong và tiến hành phân tích các chỉ tiêu, chọn ra tỉ lệ thích hợp để sản phẩm đạt độ đồng nhất tốt.
3.2.5.4 Chỉ tiêu phân tích
- Mức độ lắng, trạng thái của sản phẩm.
- Màu sắc sản phẩm thông qua các giá trị màu.
3.2.6 Phƣơng pháp phân tích
Bảng 3.1 Các chỉ tiêu và phƣơng pháp phân tích
Chỉ tiêu phân tích Thiết bị/ phƣơng pháp phân tích Độ Brix (o
Bx) Chiếc quang kế cầm tay Malwaukee Độ nhớt (cP) Máy đo độ nhớt Brookfield
Hàm lƣợng đƣờng khử (%)
Phƣơng pháp Lane – Eynon (1952) Công thức tính:
Số tra bảng x HSPL x 100 Hàm lƣợng đƣờng (%) =
Khối lƣợng mẫu x 1000 Phân tích thành phần sữa Máy phân tích sữa Jullie – C3
Màu sắc: thể hiện qua giá trị L, a, b
Phần mềm đo màu Colorexpress
Mức độ lắng (%) Sản phẩm đƣợc để ổn định sau một ngày. Sử dụng ống đong quan sát và đo độ lắng. Từ đó xác định mức độ lắng theo công thức:
X
Mức độ lắng (%) = × 100 Xo
X: chiều cao dung dịch bị lắng (cm) Xo: chiều cao dung dịch (cm)
Đánh giá cảm quan Sử dụng phƣơng pháp mô tả cho điểm với số cảm quan viên khoảng 10 ngƣời/ lần đánh giá
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 29
CHƢƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NGUYÊN LIỆU KHOAI LANG TÍM
Kết quả phân tích thành phần nguyên liệu khoai lang tím đƣợc thể hiện ở Bảng 4.1.
Bảng 4.1 Thành phần hóa học của khoai lang tím
Thành phần Giá trị Ẩm (%) 220,41 Tinh bột (%) 80,74 Protein (%) 4,9 Tro (%) 3,14 Anthocyanin (%) 0,14
Ghi chú: Số liệu trong bảng thể hiện giá trị trung bình của 3 lần lặp lại. Các thành phần được tính trên căn bản khô
Kết quả phân tích cho thấy hàm lƣợng nƣớc trong khoai lang chiếm tỷ lệ khá cao (220,43%). Thành phần chất khô của khoai chủ yếu là tinh bột (80,74 %). Hàm lƣợng tinh bột của nguyên liệu là một trong những yếu tố quyết định đến lƣợng sản phẩm tạo thành và là cơ sở cho việc tính toán quá trình thủy phân bằng enzyme amylase. Ngoài ra một thành phần quan trọng khác là chất màu anthocyanin (0,14%) mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe con ngƣời, thích hợp cho việc sản xuất sữa khoai lang tím có giá trị dinh dƣỡng cao.
4.2 ẢNH HƢỞNG CỦA QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN TINH BỘT KHOAI LANG TÍM ĐẾN CHẤT LƢỢNG SỮA KHOAI LANG TÍM LANG TÍM ĐẾN CHẤT LƢỢNG SỮA KHOAI LANG TÍM
Hình thái của sản phẩm phụ thuộc vào hàm lƣợng tinh bột khoai lang có trong sản phẩm. Để tránh hiên tƣợng lắng và phân lớp sản phẩm cần giảm hàm lƣợng tinh bột trong khoai lang qua quá trình thủy phân bằng enzyme amylase. Mặt khác, sản phẩm chủ yếu sau quá trình thủy phân tinh bột bằng enzyme glucoamylase là đƣờng glucose (Nguyễn Đức Lƣợng, 2004), đây là thành phần cung cấp năng lƣợng chính cho hệ thống thần kinh trung ƣơng (Nguyễn Minh Thủy, 2010), thích hợp cho các sản phẩm giàu năng lƣợng.
4.2.1 Ảnh hƣởng của quá trình thủy phân tinh bột khoai lang bằng enzyme α-amylase đến chất lƣợng sữa khoai lang tím. amylase đến chất lƣợng sữa khoai lang tím.
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 30
Dƣới tác dụng của α-amylase, dung dịch hồ tinh bột sẽ bị làm loãng nhanh chóng và các dextrin sẽ đƣợc tạo thành (Nguyễn Đức Lƣợng, 2002). Có nhiều biến đổi lý học và hóa học xảy ra trong quá trình dextrin hóa. Các biến đổi hóa học chính là sự giảm kích thƣớc phân tử và sự thay đổi tỷ lệ mạch thẳng hay độ phân nhánh trong phân tử tinh bột. Thay đổi về kích thƣớc ảnh hƣởng đến độ nhớt của dextrin trong khi các thay đổi về độ phân nhánh ảnh hƣởng đến độ ổn định của dung dịch (Hoàng Kim Anh và ctv., 2004). Do đó có thể xác định hoạt tính của enzyme bằng cách đo Brix và độ nhớt của dung dịch sau khi thủy phân.
4.2.1.1 Độ Brix
Bảng 4.2 Độ Brix của dịch thủy phân bằng enzyme α-amylase ở các mức nồng độ và thời gian thủy phân khác nhau
Thời gian thủy phân (phút) Nồng độ enzyme (%) Trung bình 0 0,02 0,05 0,08 20 6,00 10,15 10,50 10,70 9,34a 40 6,00 11,30 11,80 11,80 10,24b 60 6,00 11,40 12,00 11,90 10,34b Trung bình 6,00a 10,98b 11,43c 11,47c 9,97
Ghi chú: các trung bình nghiệm thức đi kèm với các chữ khác nhau thể hiện sự khác biệt ý nghĩa ở mức 5%
Kết quả đo độ Brix ở Bảng 4.2 cho thấy độ Brix tăng theo nồng độ enzyme α – amylase và thời gian thủy phân nhƣng không đồng đều. Độ tan tăng là do độ dài của chuỗi tinh bột giảm và các liên kết hydro giữa các hạt tinh bột yếu đi (Hoàng Kim Anh và ctv., 2004). Trong điều kiện nồng độ cơ chất thích hợp, vân tốc phản ứng phụ thuộc tuyến tính với nồng độ enzyme. Khi tăng nồng độ enzyme từ 0,02 lên 0,05%, độ Brix tăng có ý nghĩa vì khi tăng nồng độ enzyme sẽ tăng diện tích tiếp xúc giữa cơ chất và enzyme, nhờ đó lƣợng chất khô hòa tan trong dung dịch tăng, tốc độ phản ứng tăng. Tuy nhiên độ Brix tăng chậm khi tăng nồng độ enzyme từ 0,05 lên 0,08%, cho thấy lƣợng cơ chất của enzyme α-amylase giảm, dù nồng độ enzyme tăng vẫn không tăng tốc độ phản ứng.
Lƣợng chất khô hòa tan trong dung dịch cũng tăng theo thời gian thủy phân. Kết quả ở bảng thống kê cho thấy độ Brix tăng nhanh khi tăng thời gian thủy phân từ 20 đến 40 phút. Khi thủy phân ở thời gian dài hơn thì lƣợng chất khô hòa tan trong
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 31
dung dịch cũng tăng lên. Tuy nhiên enzyme α-amylase chỉ thủy phân đƣợc liên kết α-1,4 glucoside mà không thủy phân đƣợc lên kết α-1,6 glucoside nên nếu kéo dài thời gian thủy phân thì hiệu quả kinh tế đạt đƣợc cũng không cao và hao tốn năng lƣợng.
4.2.1.2 Độ nhớt (cP)
Độ nhớt của dịch thủy phân phụ thuộc vào hàm lƣợng tinh bột còn lại sau quá trình thủy phân, độ nhớt càng thấp thì quá trình thủy phân có hiệu quả. Kết quả ở Bảng 4.3 cho thấy có sự khác biệt về độ nhớt của dịch thủy phân theo thời gian và nồng độ enzyme. Thời gian thủy phân càng dài thì độ nhớt càng giảm. Khi tăng nồng độ enzyme từ 0,02 lên 0,05% độ nhớt giảm có ý nghĩa nhƣng khi tăng nồng độ enzyme từ 0,05 lên 0,08% độ nhớt khác biệt không ý nghĩa.
Bảng 4.3 Độ nhớt (cP) của dịch thủy phân bằng enzyme α-amylase ở các mức nồng độ và thời gian thủy phân khác nhau
Thời gian thủy phân (phút) Nồng độ enzyme (%) Trung bình 0 0,02 0,05 0,08 20 1515,00 140,80 126,70 121,10 475,90c 40 1515,00 115,75 97,90 95,70 456,09b 60 1515,00 93,60 86,80 82,50 444,47a Trung bình 1515,00c 116,71b 103,80a 99,77a 458,82
Ghi chú: các trung bình nghiệm thức đi kèm với các chữ khác nhau thể hiện sự khác biệt ý nghĩa ở mức 5%
Từ các kết quả trên cho thấy nồng độ enzyme 0,05%, thời gian thủy phân 40 phút ở nhiệt độ 80oC thích hợp cho quá trình thủy phân tinh bột khoai lang tím bẳng enzyme α-amylase.
4.2.2 Ảnh hƣởng của quá trình thủy phân tinh bột khoai lang bằng enzyme glucoamylase đến chất lƣợng sữa khoai lang tím. glucoamylase đến chất lƣợng sữa khoai lang tím.
Thực tế cho thấy nếu chỉ sử dụng α-amylase thì quá trình thủy phân không đạt hiệu suất cao vì tinh bột vẫn chƣa bị thủy phân hoàn toàn thành đƣờng. Glucoamylase có khả năng thủy phân hoàn toàn tinh bột, glycogen, amylose, amylose pectin,dextrin, isomaltose và maltose đến sản phẩm cuối cùng là glucose (Nguyễn Đức Lƣợng, 2004). Kết quả xác định hàm lƣợng đƣờng khử của dịch thủy phân bằng enzyme glucoamylase đƣợc thể hiện ở Bảng 4.4.
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 32
Bảng 4.4 Hàm lƣợng đƣờng khử (%) của dịch thủy phân bằng enzyme glucoamylase ở các mức nồng độ và thời gian khác nhau
Thời gian thủy phân (phút) Nồng độ enzyme (%) Trung bình 0 0,04 0,06 0,08 60 3,40 6,17 6,80 6,87 5,81a 120 3,47 7,19 8,46 8,74 6,96b 180 3,45 7,59 8,55 8,64 7,07b Trung bình 3,44a 6,98b 7,94c 8,10c 7,60
Ghi chú: các trung bình nghiệm thức đi kèm với các chữ khác nhau thể hiện sự khác biệt ý nghĩa ở mức 5%
Kết quả thể hiện ở Bảng 4.4 cho thấy hàm lƣợng đƣờng khử tăng có ý nghĩa khi tăng nồng độ enzyme từ 0,04 lên 0,06%, thời gian từ 60 lên 120 phút chứng tỏ khả năng phân cắt mạnh mẽ cả liên kết 1,4 và 1,6-glucoside trong phân tử tinh bột của glucoamylase, nhƣng khi tinh bột đƣợc chuyển hóa gần nhƣ hoàn toàn thành đƣờng thì dù tăng thêm enzyme và tăng thời gian thủy phân lƣợng sản phẩm thu đƣợc hầu nhƣ không đổi. Vậy có thể kết luận ở nồng độ enzyme 0,06%, thời gian 120 phút và nhiệt độ 60oC thì lƣợng đƣờng khử tạo ra nhiều nhất, quá trình thủy phân có hiệu quả.
4.3 ẢNH HƢỞNG CỦA TỶ LỆ PHỐI CHẾ ĐẾN CHẤT LƢỢNG SẢN PHẨM PHẨM
4.3.1 Đánh giá cảm quan sản phẩm
Đánh giá cảm quan là chỉ tiêu quan trọng thể hiện khả năng chấp nhận của ngƣời tiêu dùng đối với sản phẩm. Sữa khoai lang tím đƣợc khảo sát với các tỉ lệ phối chế khác nhau và đƣợc đánh giá cảm quan theo phƣơng pháp mô tả với số cảm quan viên khoảng 10 ngƣời/lần đánh giá khi hoàn thiện chất lƣợng của sản phẩm. Kết quả đánh giá cảm quan đƣợc thể hiện ở Hình 4.1.
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 33
Hình 4.1 Điểm cảm quan của sản phẩm sữa khoai lang tím theo các tỉ lệ phối chế khác nhau
Kem sữa Emborg (Đan Mạch) đƣợc chế biến từ 100% sữa tƣơi nguyên liệu, là sản phẩm sữa đồng nhất về thành phần chất béo (15%) và hàm lƣợng chất dinh dƣỡng. Tiến hành phối chế với dịch lọc khoai lang với mục đích mong muốn tạo ra sản phẩm dinh dƣỡng có hƣơng vị hòa hợp giữa kem sữa và khoai lang. Kết quả đánh giá cảm quan thể hiện ở Hình 4.1 cho thấy ở các tỷ lệ phối chế khác biệt ý nghĩa về