4.1.1. Xác định tỷ lệ nguyên liệu/nước thích hợp cho quá trình dịch hóa
Do đặc tính của loại hình sản phẩm là có trạng thái trong suốt, mùi vị và màu sắc đặc trưng của loại nguyên liệu đưa vào chế biến, trong khi đó nguyên liệu là loại ngũ cốc có trạng thái là bột khô nên việc nghiên cứu xác định tỷ lệ phối trộn nguyên liệu/nước là rất cần thiết nhằm tạo cho sản phẩm sau này có các chỉ tiêu cảm quan phù hợp với đặc tính và thị hiếu người tiêu dùng. Ngoài ra, trạng thái của dịch sau phối chế cũng là một trong các điều kiện quyết định đến khả năng hoạt động của các chế phẩm enzym dịch hóa và đường hóa.
Chúng tôi tiến hành thí nghiệm 1 như đã trình bày ở phần 3.4.1.1 và kết quả được trình bày ở bảng 4.1:
Bảng 4.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/nước đến chất lượng dịch khoai lang tím sau khi dịch hóa bằng enzym α - amylase
(Ghi chú: Các giá trị trong cùng một cột có chỉ số mũ khác nhau thì khác nhau ở mức ý nghĩa α = 0,05)
Chỉ tiêu Nguyên
liệu/nước
Hàm lượng đường khử
(%)
Hàm lượng CKHT
(0Bx)
Hàm lượng anthocyanin
(mg%)
Nhận xét cảm quan
1/10 7,1a 13,7a 8,24a
Dịch đặc tách nước, mùi đặc trưng của khoai lang, màu đỏ đậm.
1/12 6,3b 12,9b 6,48b Phân lớp, màu đỏ hồng, mùi đặc trưng của khoai lang.
1/14 5,4c 11,6c 5,21c Phân lớp, lắng cặn. Màu
hồng, ít có mùi khoai lang.
1/16 3,7d 7,9d 4,40d Phân lớp, lắng cặn. Màu hồng
nhạt, hơi có mùi khoai lang.
Cv% 4,7 2,3 0,4 -
LSD0,05 0,49 0,49 0,049 -
Qua các kết quả thu được ở bảng 4.1 cho chúng tôi thấy tỷ lệ nguyên liệu bột/ nước có ảnh hưởng đến chất lượng dịch khoai lang tím sau khi dịch hóa bằng enzym α – amylase. Cụ thể:
Về các chỉ tiêu hóa học: Khi tỷ lệ nguyên càng giảm thì hàm lượng đường, chất khô hòa tan và hàm lượng anthocyanin của các mẫu giảm dần, tuy nhiên mức độ giảm này không đều. Các giá trị này ở các mẫu có tỷ lệ 1/10 và 1/12 có mức giảm ít nhất (hàm lượng đường khử và chất khô hòa tan giảm 0,8%, hàm lượng anthocyanin giảm 1,76%). Còn ở mẫu có tỷ lệ nguyên liệu thấp hơn hàm lượng đường và chất khô hòa tan tổng số giảm nhiều hơn. Cụ thể, ở các mẫu có tỷ lệ 1/12 đến 1/16 hàm lượng đường khử giảm 2,6% và chất khô hòa tan tổng số giảm 5,0%.
Về chỉ tiêu cảm quan: Các mẫu có tỷ lệ nguyên liệu thấp (tỷ lệ 1/14 – 1/16) có trạng thái loãng và bị phân lớp mạnh và lắng cặn, đồng thời màu sắc của dịch sau đường hóa có màu hồng nhạt hơi xám, không có mùi đặc trưng của khoai lang.
Ngược lại, ở mẫu có tỷ lệ nguyên liệu cao (tỷ lệ 1/10) lại có màu đỏ đậm, dịch quá đặc dẫn đến hiệu suất thủy phân là rất thấp, với trạng thái này không thích hợp với loại hình sản phẩm đồ uống. Trong khi đó mẫu có tỷ lệ nguyên liệu/nước = 1/12 có trạng thái và màu sắc là tốt hơn cả, đặc biệt trạng thái phù hợp với loại hình sản phẩm và cho mùi đặc trưng.
Từ các nhận xét trên chúng tôi thấy rằng với tỷ lệ nguyên liệu/nước là 1/12 sẽ là môi trường thích hợp nhất cho quá trình dịch hóa bằng enzym α - amylase.
Do đó chúng tôi chọn tỷ lệ nguyên liệu/nước là 1/12 để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.
4.1.2. Xác định nồng độ enzym α - amylase thích hợp cho quá trình dịch hóa tinh bột khoai lang tím
Quá trình dịch hóa là quá trình quan trọng ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình đường hóa sau này cũng như ảnh hưởng tới chất lượng rượu vang thành phẩm. Việc nghiên cứu để tìm điều kiện thích hợp cho enzym dịch hóa là điều kiện cần thiết. Vì vậy, chúng tôi tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ enzym α - amylase (% so với khối lượng khoai lang) dựa trên hàm lượng đường khử tạo ra sau quá trình dịch hóa.
Để dịch hóa tinh bột khoai lang trong sản xuất rượu vang từ bột khoai lang tím, chúng tôi tiến hành nghiên cứu sử dụng enzym α - amylase ở các nồng độ khác nhau. Kết quả thu được thể hiện ở bảng 4.2 dưới đây:
Bảng 4.2. Ảnh hưởng của nồng độ enzym α - amylase đến chất lượng dịch khoai lang tím sau dịch hóa
Chỉ tiêu Nồng độ enzym (%)
Hàm lượng đường khử
(%)
Hàm lượng CKHT
(0Bx)
Hàm lượng anthocyanin
(mg%)
Nhận xét
0,1 3,0a 8,5a 5,30a
Dịch đồng nhất, có hương thơm đặc trưng của khoai lang.
0,2 3,9b 9,5b 5,35b Dịch phân lớp ít, có hương
thơm đặc trưng của khoai lang
0,3 4,5c 10,9c 5,38b Hơi phân lớp, màu đỏ hồng,
mùi đặc trưng của khoai lang.
0,4 5,2d 11,7d 5,48c Phân lớp, màu đỏ hồng, mùi
đặc trưng của khoai lang.
0,5 5,5d 12,1d 5,50c Phân lớp, lắng cặn. Màu hồng,
ít có mùi khoai lang.
Cv% 6,0 2,5 0,5 -
LSD0,05 0,48 0,48 0,048 -
(Ghi chú: Các giá trị trên cùng một cột có chỉ số mũ giống nhau thì không có sự khác nhau có ý nghĩa ở mức ý nghĩa ở mức ý nghĩa α = 0,05)
Qua kết quả thu được ở bảng 4.2 cho chúng tôi thấy:
Khi nồng độ enzym α - amylase sử dụng tăng thì hàm lượng các chất đường khử, chất khô hòa tan tổng số tạo thành sau quá trình dịch hóa tăng. Tuy nhiên, khi nồng độ enzym tiếp tục tăng lên từ 0,4% đến 0,5% thì các chất có tăng nhưng không đáng kể ở mức ý nghĩa α = 0,05. Điều này có thể giải thích là khi tăng nồng độ enzym thì số phân tử enzym trên một đơn vị diện tích tăng lên, do đó chúng phân cắt được nhiều liên kết glucoside hơn. Tuy nhiên, chỉ đến một nồng độ nhất định đủ để enzym phân cắt một lượng nhất định các phân tử tinh bột. Còn nếu nồng độ
enzym tiếp tục tăng thì lúc đó xảy ra hiện tượng thừa enzym nên tuy hàm lượng các chất có tăng nhưng không đáng kể.
Về hàm lượng anthocyanin có trong dịch tăng theo chiều tăng của nồng độ của enzym sử dụng, tuy nhiên mức độ tăng không đáng kể khi nồng độ enzym tăng lên ít. Điều này cho thấy enzym α - amylase ảnh hưởng không nhiều tới thành phần này.
Mặt khác, kết quả về nhận xét cảm quan cho chúng ta thấy mẫu sử dụng nồng độ enzym 0,4% cho dịch phân lớp nên phù hợp với tính chất của sản phẩm là thu được dịch trong và cho dịch có màu đỏ hồng, có hương thơm đặc trưng của khoai lang tím. Xét về chỉ tiêu cảm quan thì nồng độ này thích hợp cho quá trình dịch hóa.
Từ các nhận xét trên chúng tôi quyết định lựa chọn nồng độ enzym α - amylase = 0,4% là nồng độ thích hợp cho quá trình dịch hóa bằng enzym α - amylase.
4.1.3. Xác định nhiệt độ xử lý enzym α - amylase thích hợp cho quá trình dịch hóa tinh bột khoai lang tím
Tốc độ phản ứng thủy phân của enzym α - amylase không chỉ phụ thuộc vào nồng độ enzym mà nó còn chịu ảnh hưởng rất lớn bởi yếu tố nhiệt độ.
Chúng tôi tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzym α - amylase đến quá trình dịch hóa tinh bột khoai lang tím. Kết quả được thể hiện ở bảng 4.3.
Bảng 4.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzym α - amylase thích hợp cho quá trình dịch hóa tinh bột khoai lang tím `
Nhiệt độ (0C) Chất khô hòa tan (0Bx)
65 17,87b
70 18,06a
75 18,19a
Cv% 0,1
LSD0,05 0,053
(Ghi chú: Các giá trị trên cùng một cột có chỉ số mũ giống nhau thì không có sự khác nhau có ý nghĩa ở mức ý nghĩa ở mức ý nghĩa α = 0,05)
Qua bảng 4.3, cho chúng ta thấy rõ khi nhiệt độ tăng thì hàm lượng các chất khô hòa tan tăng. Điều này có thể giải thích là khi nhiệt độ tăng thì khả năng thủy phân của enzym tăng. Theo Nguyễn Đức Lượng (2002), trong các phản ứng sinh học, khi nhiệt độ tăng thì khả năng xúc tác của enzym sẽ tăng. Nhưng tốc độ phản ứng enzym không phải lúc nào cũng tỷ lệ thuận với nhiệt độ phản ứng. Khả năng của tốc độ phản ứng có một giới hạn nhất định. Quá giới hạn nhiệt độ đó, phản ứng enzym sẽ giảm và giảm rất nhanh.
Kết quả cho thấy ở khoảng nhiệt độ 70 - 750C khả năng thủy phân của enzym là tốt nhất nên hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch tăng. Tuy nhiên thì hàm lượng chất khô ở các mẫu xử lý ở nhiệt độ 700C, 750C tăng không đáng kể. Khoảng nhiệt độ 70 - 750C là nhiệt độ tối thích cho hoạt động của enzym vì enzym được trích ly từ vi khuẩn nên khả năng chịu nhiệt của enzym này cũng cao hơn so với những nguồn khác như nấm mốc hay trích ly từ thực vật. Điều này đã được chứng minh rằng nhiệt độ tối thích cho enzym trích ly từ vi khuẩn từ 70 – 750C (Nguyễn Đức Lượng, 2002).
Từ các nhận xét trên, để tiết kiệm chi phí và thời gian mà không ảnh hưởng đến khả năng thủy phân của enzym trong quá trình dịch hóa tinh bột khoai lang, chúng tôi chọn nhiệt độ thích hợp cho enzym α - amylase thủy phân để tạo lượng hàm lượng chất khô hòa tan cao là 700C.
4.1.4. Xác định pH xử lý enzym α - amylase thích hợp cho quá trình dịch hóa tinh bột khoai lang tím
Có thể nói rằng pH có ảnh hưởng rất mạnh mẽ đến hoạt tính enzym α - amylase. Khi thay đổi pH môi trường sẽ thay đổi khả năng ion hóa của enzym và cơ chất do đó sẽ làm ảnh hưởng đến khả năng tạo phức hợp ES làm giảm vận tốc phản ứng enzym. Vì vậy, việc lựa chọn pH tối ưu cho enzym hoạt động để đạt được hiệu quả cao nhất là việc quan trọng trong quá trình dịch hóa tinh bột. Tiến hành thí nghiệm và chúng tôi thu được kết quả được thể hiện ở hình 4.1.
Hình 4.1: Ảnh hưởng của pH xử lý enzym α-amylase thích hợp cho quá trình dịch hóa tinh bột khoai lang tím
Từ hình 4.1, chúng ta thấy rõ sự ảnh hưởng của pH đến khả năng thủy phân của enzym. Khi pH tăng từ 5,0 – 5,5 thì hàm lượng chất khô hòa tan tăng, nhưng khi tiếp tục tăng pH từ 5,5 - 6,0 thì hàm lượng chất khô hòa tan lại có xu hướng giảm. Điều này có thể giải thích ở khoảng pH 5,5 có ảnh hưởng rõ đến hoạt động của enzmy α-amylase do nồng độ cơ chất nhiều, enzym có điều kiện hoạt động tốt nên chúng có điều kiện thể hiện rõ hoạt tính hơn, càng về sau nồng độ cơ chất càng ít nên hoạt động của enzym bị hạn chế vì khả năng tiếp xúc giữa enzym và cơ chất giảm.
Kết quả trên cho thấy ở pH = 5,0 enzym hoạt động tạo ra dung dịch có hàm lượng chất khô hòa tan là 17,8 0Bx. Khả năng thủy phân này tiếp tục tăng với pH là 5,5 (18,16 0Bx), tuy nhiên ở pH 6,0 thì khả năng thủy phân của enzym thấp hơn ở pH 5,5 nhưng vẫn cho hàm lượng chất khô hòa tan cao hơn ở pH 5,0 (18,03 0Bx).
Khoảng pH này phù hợp với điểu kiện pH tối ưu của enzym α - amylase từ Bacillus (pH tối ưu: 5,5 - 6) (Nguyễn Đức Lượng, 2002).
Như vậy, chúng tôi lựa chọn pH để xử lý enzym α - amylase cho quá trình dịch hóa tinh bột khoai lang tím là 5,5.
17.8
18.16
18.03
17.6 17.7 17.8 17.9 18 18.1 18.2
5 5.5 6
PH
ĐỘ BRIX
LSD0.05 = 0.053 Cv% = 0.1