enzyme Termamyl 120L đến chất lượng sữa khoai lang tiệt trùng
a. Mục đích thí nghiệm là tìm ra nhiệt độ và thời gian thủy phân tối ưu cho tinh bột
khoai lang.
b.Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí tập trung ở công đoạn xử lý khoai lang, với hai nhân tố khảo
sát là nhiệt độ và thời gian thủy phân tinh bột khoai lang. Sơ đồ bố trí thí nghiệm được thể hiện ở hình 10.
A: nhiệt độ thủy phân: A1: 850C A2: 900C A3: 950C
B: thời gian thủy phân: B0: đối chứng (0 phút, không thủy phân)
B1: 40 phút B2: 60 phút B3: 80 phút B4: 90 phút
Tổng số thí nghiệm thực hiện: 3 x 4 = 12 nghiệm thức.
Hình 10. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1
B1 B2 B3 B4
A1
B1 B2 B3 B4 B1 B2 B3 B4
A2 A3 Khoai lang rửa sạch
Hấp chín
Nghiền (khoai:nước = 1:1,5)
Thủy phân bằng enzyme lần 1
Lọc
Dịch trích
Sữa nguyên liệu
Đánh giá chất lượng
Phối trộn
Chuẩn hóa (pH: 6,5; 0Brix: 15-16)
Gia nhiệt (65-700C)
Đồng hóa
Rót chai, đóng nắp
Tiệt trùng
Bảo quản
Thủy phân bằng enzyme lần 2
c. Tiến hành thí nghiệm:
Khoai lang được làm sạch, nấu chín, gọt vỏ rồi nghiền với nước theo tỷ lệ cố định 1,5 nước : 1 khoai (thăm dò). Dịch khoai lang được thủy phân bằng chế phẩm
enzyme Termamyl 120L theo các nhiệt độ và thời gian thủy phân như bố trí thí
nghiệm.
Dịch trích khoai lang sau khi thủy phân được cho vào sữa trước khi đồng hóa với tỷ
lệ dịch khoai : sữa = 2 : 1. Điều chỉnh các thành phần theo yêu cầu của sản phẩm
cuối cùng (pH: 6,5 và 0Brix = 15 ÷ 16). d. Chỉ tiêu đánh giá:
Độ Brix và độ nhớt của dịch thủy phân.
3.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của quá trình thủy phân bằng enzyme
glucoamylase đến chất lượng sản phẩm
a. Mục đích thí nghiệm:tìm ra thời gian thủy phân tối ưu cho khoai lang ở nhiệt độ
60oC.
b. Bố trí thí nghiệm:
Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với 2 nhân tố (cố định nhiệt độ 600C và thời gian
thủy phân). Sơ đồ thí nghiệm được thể hiện ở hình - Nhiệt độ: C = 600C
- Thời gian: 40 phút, 60 phút và 80 phút
D1 = Đối chứng D2 = 40 phút D3 = 60 phút D4 = 80 phút Tổng số thí nghiệm thực hiện: 1 x 4 = 4 nghiệm thức. Các nghiệm thức được lặp lại
Hình 11. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2
c. Tiến hành thí nghiệm: thí nghiệm được tiến hành hoàn toàn như thí nghiệm 1.
Dịch thủy phân được lấy từ kết quả tốt nhất ở thí nghiệm 1. Sau đó tiếp tục thủy
phân bằng enzyme Glucoamylase 300L theo nhiệt độ và thời gian thủy phân như đã
được bố trí thí nghiệm.
d. Các chỉ tiêu phân tích: (xem phương pháp phân tích ở phần mục lục) D1 D2 D3 D4
C
Khoai lang rửa sạch
……….
Lọc
Dịch trích
Thủy phân bằng enzyme lần 2
Đánh giá chất lượng
Sữa nguyên liệu
Lọc
Phối trộn
………..
Bảng 6: Phương pháp phân tích các chỉ tiêu
Các chỉ tiêu Phân tích
Hàm lượng đường Phương pháp Lane-Eynon: Phản ứng giữa đường khử và
đồng trong dung dịch Fehling tạo ra Cu2O màu đỏ gạch.
Hàm lượng carotenoid
tổng số
Đo mẫu bằng hệ thống Spectrophotometer ở các bước
sóng 440, 644 và 662 nm e. Kết quả ghi nhận
Hàm lượng đường khử (%).
Hàm lượng carotenoid tổng số (mg/l)
Độ nhớt (cP) của dịch thủy phân và sản phẩm
Màu sắc thông qua giá trị L, a, b.
3.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dịch khoai lang và sữa đến chất lượng sản phẩm. lượng sản phẩm.
a. Mục đích thí nghiệm: tìm ra tỷ lệ dịch khoai lang và sữa phù hợp cho sản phẩm.
b. Bố trí thí nghiệm: … Khoai lang Dịch thủy phân Sữa tươi Đánh giá chất lượng … Bảo quản E1 E2 E3 E4 Phối trộn Chuẩn hóa ……
Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên dựa trên sự thay đổi kết hợp nhân tố E là tỷ lệ
phối trộn lần lượt dịch khoai lang : sữa với 3 lần lặp lại.
E1 = 0,5:1 E2 = 1:1 E3 = 2:1 E4 = 3:1 Tổng số thí nghiệm thực hiện: 1 x 4 = 4 nghiệm thức.
c. Tiến hành thí nghiệm: tương tự như thí nghiệm 1. Dịch thủy phân được lấy từ kết
quả tốt nhất ở thí nghiệm 2. Sau đó tiến hành phối chế theo các tỷ lệ như trong sơ đồ
bố trí thí nghiệm.
CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Ảnh hưởng của quá trình thủy phân khoai lang bằng enzyme Termamyl đến chất lượng sản phẩm
Tinh bột khoai lang được thủy phân bằng enzyme α-amylase (Termamyl có nguồn
gốc từ Bacillus licheniformis) với nhiệt độ thủy phân được bố trí khác nhau. Đối với
Termamyl (pH tối thích 5,6 – 6,2) được bố trí ở nhiệt độ 85oC, 90oC và 95oC với
thời gian thủy phân tương ứng là 0 phút, 40 phút, 60 phút, 80 phút và 90 phút. Từ chế độ thủy phân tinh bột, xác định độ Brix và độ nhớt của dịch thủy phân.
4.1.1 Ảnh hưởng của chế độ thủy phân khoai lang đếnđộ Brix của dịch thủy phân
Kết quả thống kê hàm lượng Brix sinh ra của dịch thủy phân theo nhiệt độ và thời
gian thủy phân được cho trong bảng 7 và đồ thị thể hiện mối tương quan giữa độ
Brix theo nhiệt độ và thời gian thủy phân được cho trong hình 13.
Bảng 7. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thủy phân đến độ Brix (%) của dịch thủy phân Nhiệt độ (oC) Thời gian (phút) 85 (*) 90 (*) 95 (*) Trung bình (*) 0 8,5 8,5 8,5 8,5a 40 11,9 12,25 12,35 12,17b 60 13,5 13,5 13,5 13,5c 80 13,5 13,55 13,7 13,58c 90 13,5 13,5 13,45 13,48c Trung bình 12,18A 12,26A 12,3A
(*) Giá trị trung bình của 3 lần lặp lại
(Các giá trị trung bình có cùng kí hiệu chữ cái biểu thị sự không khác biệt) a, b, c… thống kê theo cột.
A, B, C… thống kê theo hàng.
Kết quả bảng 7 cho thấy nhiệt độ không ảnh hưởng đáng kể đến độ Brix của dịch
thủy phân. Do ở khoảng nhiệt độ này là vùng hoạt động tối ưu của enzym nên độ Brix thay đổi không đáng kể. Hàm lượng Brix tạo thành sau quá trình thủy phân khoai lang tăng có ý nghĩa từ lúc bắt đầu thủy phân đến 60 phút sau. Tuy nhiên, thời
0,647186 - 0,0008*X^2 - 0,000812313*Y^2 + 0,134321*Y - 0,0000566406*X*Y+ 0,15905
Nhiet do thuy phan (oC) Thoi gian thuy phan (phut)
B ri x ( % ) 85 87 89 91 93 95 0 20 40 60 80 100 8,3 9,3 10,3 11,3 12,3 13,3 14,3
Hình 13. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Brix sau quá trình thủy phân khoai lang
4.1.2 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân khoai lang đến độ nhớt sản phẩm
Kết quả thống kê độ nhớt của dịch thủy phân khoai lang ở các nhiệt độ và thời gian
thủy phân khác nhau.
Bảng 8: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến độ nhớt sản phẩm
Độ nhớt (cP) Thời gian (phút) 85oC (*) 90oC (*) 95oC (*) Trung bình (*) 0 307,5 307,5 307,5 307,5d 40 257,5 185 243 228,5c 60 227,5 176,5 216 206,67b 80 193 133,5 200 175,5a 90 189,5 136 199 174,83a Trung bình 235B 187,7A 233,1B
Các chữ cái a, b, c…thể hiện sự khác biệt ý nghĩa giữa các nghiệm thức ở cùng một cột A, B, C… thể hiện sự khác biệt ý nghĩa giữa các nghiệm thức ở cùng một hàng
15373,4 + 1,854*X^2 + 0,00843266*Y^2 - 334,604*X - 3,41492*Y +0,0128516*X*Y
Nhiet do thuy phan (oC) Thoi gian thuy phan (phut)
D o n ho t (c P ) 85 87 89 91 93 95 0 20 40 60 80 100 130 170 210 250 290 330
Hình 14. Đồ thị biểu diễn thay đổi độ nhớt của dịch thủy phân ở các nhiệt độ và thời gian thủy phân khác nhau
Qua kết quả thống kê bảng 8 nhận thấy độ nhớt của dịch thủy phân giảm có ý nghĩa
từ lúc bắt đầu thủy phân đến khi tăng thời gian thủy phân khoai lang lên 80 phút ở
nhiệt độ 90oC. Tuy nhiên, khi tăng nhiệt độ và thời gian thủy phân lên nữa thì độ
nhớt giảm không khác biệt ý nghĩa. Kết quả này phù hợp với bảng 7.
Kết hợp bảng 7 và 8 có thể thấy thủy phân ở nhiệt độ 90oC và thời gian 80 phút hàm
lượng Brix cao và độ nhớt giảm thấp. Do ở khoảng nhiệt độ và thời gian này enzyme hoạt động mạnh thủy phân cho sản phẩm dextrin và các oligosaccharide nên quá trình thủy phân có thể dừng lại ở đây. Vì vậy, có thể chọn ở nhiệt độ 900C với thời gian 80 phút làm thông số tối ưu để tiến hành thí nghiệm tiếp theo sẽ cho ta hiệu quả về kinh tế trong quá trình sản xuất.
4.2 Ảnh hưởng của quá trình thủy phân khoai lang bằng enzyme glucoamylase đến chất lượng sữa khoai lang tiệt trùng
Quá trình thủy phân bằng glucoamylase được tiến hành ở nhiệt độ 60oC với thời
gian thủy phân là 40 phút, 60 phút và 80 phút.
Hình thái của sản phẩm phụ thuộc vào hàm lượng dextrin còn lại có trong sản phẩm.
kiểm tra hàm lượng đường khử tạo thành trong dịch khoai lang thủy phân và độ
nhớt của sản phẩm sau quá trình thủy phân.
4.2.1 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân và nhiệt độ xử lý đến hàm lượng đường
khử tạo thành và độ nhớt trong dịch thủy phân khoai lang
Thí nghiệm được tiến hành khảo sát ở nhiệt độ 60oC trong thời gian 40 phút, 60
phút và 80 phút. Enzyme glucoamylase sử dụng trong quá trình thủy phân có nguồn
gốc từ nấm mốc Aspergillus, pH tối thích là 3,5 – 5,5 và nhiệt độ tối thích là 60oC. Kết quả thống kê hàm lượng đường khử và độ nhớt của dịch thủy phân theo nhiệt độ và thời gian thủy phân trongbảng 9 và đồ thị được trình bày ở hinh 15.
Bảng 9: Kết quả thống kê hàm lượng đường khử tạo thành và độ nhớt của dịch khoai lang thủy phân ở 60oC và thời gian thủy phân khác nhau
Thời gian (phút) Đường khử (*) Độ nhớt (cP) (*)
Đối chứng 13a 136,33c
40 15,94b 85b
60 20,27d 52a
80 18,82c 55,33a
(*) Giá trị trung bình của 3 lần lặp lại.
Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến lượng đường khử và độ nhớt dịch thủy phân 10 12 14 16 18 20 22 0 20 40 60 80 100
Thời gian thủy phân (phút)
Đ ư ờ n g k h ử ( % ) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Đ ộ n h ớ t d ịc h t h ủ y p h â n
Đường khử (%) Độ nhớt dịch thủy phân (cP)
Hình 15. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hàm lượng đường khử và độ nhớt của dịch thủy phân
Kết quả bảng 9 và hình 15 cho thấy hàm lượng đường khử tạo thành tăng có ý nghĩa
khi thời gian thủy phân tăng từ 40 đến 60 phút, tiếp tục tăng thời gian thủy phân lên 80 phút thì hàm lượng đường khử giảm. Độ nhớt giảm có nghĩa khi thời gian thủy
phân đến 60 phút. Nhưng từ 60 phút đến 80 phút độ nhớt không khác biệt ý nghĩa.
Kết quả này có thể giải thích do ở nhiệt độ 60oC enzyme xúc tác cho phản ứng hoạt động tối thích nên hiệu quả thủy phân cao. Mặt khác, ở thí nghiệm 1 enzyme α- amylase hoạt động thủy phân tinh bột cho sản phẩm (dextrin và các oligosaccharide) có độ nhớt giảm đáng kể và hàm lượng đường sinh ra một ít. Nên khi thủy phân bằng enzyme glucoamylase các dextrin còn lại bị thủy phân tiếp tục
tạo thành đường. Từ kết quả này có thể hiểu là hàm lượng tinh bột giảm theo thời
gian và bị thủy phân tạo thành các phân tử nhỏ hơn chủ yếu là đường glucose. Kết hợp với kết quả ở bảng 10 và hình 18 cho thấy độ nhớt của sản phẩm giảm khác
biệt có ý nghĩa theo thời gian. Điều này ta có thể giải thích tương tự như ở bảng 9
sau thời gian thủy phân dịch thủy phân được lọc trước khi bổ sung vào sữa nên độ
nhớt của sản phẩm giảm.Như vậy, với nhiệt độ 60oC và thời gian 60 phút cho hiệu
quả thủy phân tốt nhất.
4.2.2 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến độ nhớt và màu sắc của sản phẩm
Đối với các sản phẩm thức uống thì chỉ tiêu độ nhớt và màu sắc thích hợp là những
yêu cầu quan trọng của sản phẩm. Kết quả thống kê các chỉ tiêu này theo thời gian
thủy phân được cho trong bảng 10.
Đối chứng 40 phút 60 phút 80 phút
Hình 16. Sản phẩm thủy phân ở các chế độ khác nhau
Bảng 10: Kết quả thống kê ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến độ nhớt và màu sắc của sản phẩm
Thời gian
(phút)
Độ nhớt (cP)
(*) Giá trị a (*) Giá trị b (*) Giá trị L (*)
Đối chứng 3,51c -2,13a 16,3a 64,37a
40 3,34b -1,97a 18,2bc 65,63b
60 3,22a -1,97a 18,93c 66,37b
80 3,35b -2a 16,53ab 64,13a
(*) Giá trị trung bình của 3 lần lặp lại.
Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến màu sắc sản phẩm 10 12 14 16 18 20 22 0 20 40 60 80 100
Thời gian thủy phân (phút)
64 64.5 65 65.5 66 66.5 b L G iá t rị L G iá t rị b
Hình 17. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến màu sắc của sản phẩm
Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến độ nhớt sản phẩm
3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Thời gian thủy phân (phút)
Đ ộ n h ớ t s ả n p h ẩ m ( c P )
Dựa vào kết quả thống kê bảng 10 và hình 18 ta nhận thấy độ nhớt của sản phẩm ở
thời gian 60 phút cho kết quả thấp nhất và khác biệt có ý nghĩa so với các thời gian
còn lại.
Kết quả thống kê bảng 10 và hình 17 có thể thấy độ trắng (giá trị L) tăng có khác
biệt ý nghĩa khi thủy phân đến 60 phút so với mẫu đối chứng và giảm khi thủy phân
với thời gian 80 phút. Nguyên nhân dẫn đến kết quả này là do nhiệt độ cao kết hợp
với thời gian dài sẽ làm cho phản ứng hóa nâu dễ xảy ra trong quá trình thủy phân
khoai lang và kết quả là độ trắng của sản phẩm cũng bị giảm. Tuy nhiên, độ trắng
vẫn nằm trong vùng sáng rất phù hợp với sản phẩm sữa khoai lang có màu trắng vàng sáng đặc trưng (xem giản đồ màu L, a, b ở phần phụ lục 3).
Kết quả thống kê giá trị a có sự tăng nhẹ sang giá trị dương. Do khoai lang thủy
phân ở nhiệt độ cao và thời gian dài nên giá trị a có khuynh hướng tăng, cũng có
nghĩa là chuyển dịch sang vùng vàng sậm (xem giản đồ màu L, a, b ở phụ lục 3). Kết quả thống kê ở bảng 10 và hình 17 ta thấy rõ giá trị b tương tự như giá trị L có sự tăng có ý nghĩa khi thủy phân đến 60 phút so với mẫu đối chứng và giảm khi
thủy phân với thời gian 80 phút. Điều này được giải thích khi thời gian thủy phân
càng dài thì các chất màu carotenoid bị oxy hóa kết quả là dẫn đến màu của dịch
thủy phân bị sậm lại.
4.2.3 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân và nhiệt độ xử lý đến hàm lượng
carotenoid trong sản phẩm
Kết quả thống kê ảnh hưởng của thời gian thủy phân và nhiệt độ xử lý đến hàm
lượng carotenoid trong dịch thủy phân được cho ở bảng 11.
Bảng 11:Ảnh hưởng của thời gian thủy phân và nhiệt độ đến hàm lượng carotenoid
Thời gian (phút) Hàm lượng carotenoid (mg/l) (*)
Nguyên liệu 4,65b
40 0,52a
60 0,5a
80 0,43a
(*) Giá trị trung bình của 3 lần lặp lại.
Từ kết quả bảng 11 ta thấy làm lượng carotenoid giảm trong quá trình thủy phân nhưng không khác biệt ý nghĩa khi thủy phân ở thời gian từ 40 đến 80 phút. Nguyên nhân của sự giảm hàm lượng carotenoid là do trong quá trình thủy phân trong thời gian dài cùng với nhiệt độ cao giúp cho oxygen và ánh sáng tiếp xúc với với dịch
khoai lang thủy phân nên carotenoid bị oxy hóa.
Như vậy, từ những kết quả ở bảng 9, 10 và hình 17,18 có thể chọn chế độ thủy phân