- Đánh giá chất lượng sản phẩm
3) Khảo sát được sự tổn thất anthocyanin trên quy trình sản xuất
2.2.2 Thuyết minh quy trình
Công nghệ sản xuất malt từ lúa nếp than
Nguyên liệu
Lúa nếp than thu hoạch tại ruộng thuộc Pleiku – Gia Lai. Làm sạch
Mục đích:
Đảm bảo khối hạt không lẫn tạp chất (rơm rạ, đất cát, hạt lép, vi sinh vật…), đồng nhất để quá trình ngâm và nẩy mầm diễn ra thuận lợi.
Đánh giá chất lượng
28
Tiến hành:
Cho lúa vào rổ, rửa xốc mạnh trong bể nước chảy tràn, các chất bẩn bám trên bề mặt hạt sẽ chuyển vào pha nước rồi được gạn bỏ, các tạp chất nhẹ hơn lúa sẽ nổi lên và loại bỏ. Sau đó sẽ được ngâm với dung dịch NaOH 1% pha loãng với nước tỷ lệ 1 : 5 trong vòng 15 phút để loại bỏ các tạp chất hóa học còn nằm trên vỏ trấu.
Ngâm
Hình 2.3 : Ngâm nguyên liệu
Mục đích:
Để hạt hút nước đạt độ ẩm nẩy mầm thích hợp trong khoảng 30-45%. Việc hạt tiếp xúc với ẩm làm hoạt hóa các enzym khởi xướng quá trình nẩy mầm. Độ ẩm nẩy mầm càng cao thì hạt càng dễ nẩy mầm, đồng thời lượng enzyme amylase trong quá trình nẩy mầm nhiều hơn.
Loại bỏ những hat lép, hạt nửa, các tạp chất. Đồng thời rửa sạch bụi và một số vi sinh vật, côn trùng bám trên hạt, ngoài ra có biện pháp để sát trùng toàn bộ khối hạt bằng cách đưa vào nước ngâm các hóa chất hoặc các chế phẩm cần thiết.
29
Khi ngâm, nước thẩm thấu qua vỏ trấu vào trong nội nhũ, trong nội nhũ xuất hiện nước tự do làm hạt trương nở dần và thúc đẩy các quá trình sinh hóa như hô hấp và hoạt hóa enzyme
Biến đổi hóa học khi ngâm không đáng kể vì hạt hô hấp yếu. Tiến hành:
Lúa sau làm sạch được ngâm ở nhiệt độ thường với tỷ lệ lúa: nước và thời gian ngâm vừa đủ để hạt đạt độ ẩm nẩy tối đa. Khối hạt được ngâm chìm trong nước theo nhiều chế độ khác nhau.
Với chế độ ngâm luân phiên nước và không khí giúp cung cấp oxy đồng đều cho các lớp hạt, giải phóng khí cacbonic tạo thành một cách triệt để. Bên cạnh đó, việc đảo trộn, thay nước thường xuyên cũng giúp cho bề mặt hạt sạch hơn, tránh vi sinh vật xâm nhập gây hỏng hạt.
Ủ
Hình 2.4 : Ƣơm mầm lúa nếp than
Mục đích:
Chuyển đổi trạng thái của hệ enzyme có trong hạt thóc từ trạng thái “nghỉ” sang trạng thái “hoạt động”, tích lũy chúng về khối lượng và tăng cường năng lực xúc tác của chúng.
Tạo và duy trì điều kiện thuận lợi để hệ enzyme thủy phân tăng trưởng về khối lượng và cường lực xúc tác. Giải phóng chúng khỏi trạng thái liên kết, tạo điều kiện để chúng phân cắt 1
30
lượng đáng kể các chất dinh dưỡng cao phân tử thành các sản phẩm thấp hơn đồng thời phá vỡ thành tế bào và làm cho hạt mềm ra, tạo nên nhiều sự biến đổi cơ lý và hóa học trong thành phần hạt thóc.
Tiến hành:
Khối hạt sau ngâm được trãi trên khay lưới, trên bề mặt lớp hạt phủ vải mỏng màu đen, ủ ở nhiệt độ phòng đến khi khối hạt nẩy mầm và đạt hoạt tính enzyme amylase cao nhất.
Quá trình ủ tiến hành đến khi rễ dài 1,5-2 lần chiều dài hạt, và mầm 2/3- 1 lần chiều dài hạt thì dừng.
Sấy
Hình 2.5 : Sấy lúa nếp than sau khi ƣơm
Mục đích:
Tách nước khỏi hạt, hạ hàm ẩm của chúng xuống để chuyển chúng thành sản phẩm bền vững, dễ dàng cho việc vận chuyển, bảo quản và loại trừ khả năng xâm nhập, phát triển của vi sinh vật.
Phân cắt một lượng đáng kể các hợp chất cao phân tử thành các hợp chất thấp dễ hòa tan, làm tăng hàm lượng chất chiết hòa tan của thành phẩm
31
Tiêu diệt một phần vi sinh vật bám trên hạt, hoặc chuyển chúng về dạng bào tử, hạn chế đến mức tối thiểu khả năng hư hỏng do chúng gây ra, làm tăng độ bền sinh học của sản phẩm.
Diễn ra một loạt các quá trình tạo ra các cấu tử hương, vị, và tăng cường độ màu của sản phẩm.
Đặc biệt, trong quá trình sấy diễn ra phản ứng Maillard do tác động tương hổ giữa những chất chứa nhóm carbonyl (-COO) với những chất có nhóm amin ( - NH2) làm cho malt màu sẫm lại và có mùi đặc trưng.
Tiến hành:
Malt được trãi đều trên khay và đem sấy theo 3 giai đoạn:
Malt được sấy ở 45oC đến khi hàm ẩm còn khoảng 20% (sấy sinh lý) Nâng nhiệt độ lên 60oC sấy đến khi hàm ẩm còn khoảng 10% (sấy enzyme)
Nâng nhiệt độ lên 75oC và sấy đến khi đạt hàm ẩm bảo quản 4-5% thì dừng quá trình sấy (sấy hóa học).
32
Xử lý sau sấy
Hình 2.6 : Rễ mầm, lá mầm sau khi xử lý
Mục đích:
Mầm và rễ malt khô có tính hút ẩm mạnh, chứa nhiều hợp chất thuộc nhóm alkaloid gây vị đắng vì vậy phải tách bỏ để hạn chế sự hút ẩm đảm bảo chất lượng malt.
Tiến hành:
Malt sau khi lấy ra khỏi tủ sấy thì tiến hành tách mầm và rễ ngay bằng thao tác thủ công như vò chà để, rồi dùng rổ thưa sàng loại bỏ.
Sau khi tách mầm rễ, malt khô được đem kiểm tra các chỉ tiêu hóa lý và bảo quản chờ chế biến các sản phẩm sau.
33
Hình 2.7 : Sản phẩm malt lúa nếp than
2.2.3 Bố trí thí nghiệm :
2.2.3.1 Đánh giá chất lượng của nguyên liệu lúa nếp than
Nhằm xác định các thành phần chính của nguyên liệu để đảm bảo chất lượng và ổn định nguyên liệu đầu vào nên trước khi sản xuất malt, ta tiến hành kiểm tra chất lượng nguyên liệu.
Bảng 2.1: Các chỉ tiêu kiểm tra chất lượng nguyên liệu và phương pháp phân tích
Chỉ tiêu Phƣơng pháp
Độ ẩm Sấy ở 105oC đến khối lượng không đổi
Hàm lượng protein thô Kjeldahl
Hàm lượng lipid Soxhlet
34
Hàm lượng anthocyanin pH vi sai
Xơ tiêu hóa AOAC 991.43-2010
Khối lượng tuyệt đối của hạt Lê Thanh Mai và cộng sự, 2005
Năng lực đường hóa Lê Thanh Mai và cộng sự, 2005
Hoạt tính enzyme amylase Klimopski và Rozdevic
Tỉ lệ tạp chất Rây
Chiều dài hạt Thước kẹp
Sâu mọt Bằng mắt thường
Năng lực nẩy mầm (%) Bằng mắt thường
Màu sắc vỏ hạt lúa TCVN 594 – 2004
Màu sắc hạt gạo khi đã bóc vỏ trấu TCVN 594 – 2004
Màu sắc lõi hạt gạo TCVN 594 – 2004
Mùi TCVN 594 – 2004
2.2.3.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của chế độ ngâm đến độ ẩm nguyên liệu
Khảo sát dựa trên 3 chế độ :
- Chế độ 1: Luân phiên trong nước 6h và ngoài không khí là 2h. Đo ẩm vào mỗi lần bắt đầu
đưa hạt ra không khí.
- Chế độ 2: Luân phiên trong nước 8h và ngoài không khí là 2h. Đo ẩm vào mỗi lần bắt đầu
đưa hạt ra không khí.
- Chế độ 3: Luân phiên trong nước 10h và ngoài không khí là 2h. Đo ẩm vào mỗi lần bắt đầu
35
Mục đích :
Xác định thời gian ngâm thích hợp cho mỗi chế độ ngâm để hạt đạt độ ẩm mục tiêu (43 – 45%) và lượng anthocyanin tổn thất là ít nhất
Thông số cố định:
- t = nhiệt độ phòng ( 30oC ).
- Khối lượng mỗi mẫu là 200g.
Thông số khảo sát:
- Độ ẩm (%)
- Hàm lượng anthocyanin của mẫu (mg%)
Tiến hành :
- Trước khi ngâm cần rửa hạt bằng cách: cho hạt vào hộp ngâm, cho nước chảy tràn, khuấy đều, hạt nhẹ, bụi bẩn nổi lên sẽ được gạn bỏ. Thực hiện như vậy 2 lần rồi mới đưa hạt vào ngâm với chế độ ổn định.
- Lượng nước mỗi mẫu: nước ngập cao hơn hạt 1 cm. Nước sau khi tháo 1 lần thì bảo quản lạnh, cho vào ngâm lần 2 xong mới bỏ và thay để tránh thất thoát anthocyanin.
- Đo độ ẩm và hàm lượng anthocyanin của mỗi chế độ khi bắt đầu đưa hạt ra không khí. Ngâm hạt đến khi hàm ẩm đạt 43%, là hàm ẩm để hạt nẩy mầm cho chất lượng malt tốt nhất
2.2.3.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát thời gian ươm mầm
Mục đích:
Xác định thời gian ủ để thu được lúa nẩy mầm có hoạt tính enzyme amylase cao nhất, đồng thời kiểm tra năng lực nảy mầm.
Thông số cố định:
36
- Chọn chế độ ngâm là kết quả của thí nghiệm 1. - Nhiệt độ ươm là : t = 30oC
- Quá trình ươm mầm tiến hành đến khi 75% số hạt có chiều dài rễ mầm dài gấp 2 lần chiều dài hạt, còn lá mầm bằng chiều dài hạt thì ngừng lại.
Thông số khảo sát:
- Năng lực nảy mầm (%)
- Hàm lượng anthocyanin (mg%)
- Hoạt lực amylase (đvhđ.A)
Tiến hành :
- Khối hạt sau ngâm được trải trên khay lưới, trên bề mặt lớp hạt phủ vải mỏng màu đen, ủ ở nhiệt độ phòng đến khi khối hạt nẩy mầm đạt yêu cầu ( ≥75% số hạt có chiều dài rễ mầm gấp đôi chiều dài hạt và chiều dài lá mầm bằng chiều dài hạt) và đạt hoạt tính enzyme amylase cao nhất.
- Kiểm tra hiệu quả ươm mầm : 24 giờ lấy mẫu 1 lần để kiểm tra hoạt lực amylase.
- Xác định năng lực nẩy mầm va tổn thất hàm lượng anthocyanin khi quá trình ươm mầm kết thúc
2.2.3.4 Thí nghiệm 3: Khảo sát chế độ sấy
- Chế độ tối ưu từ các thí nghiệm trước
- Tiến hành với ba chế độ sấy:
Chế độ H1 : 40oC (đo ẩm 2 giờ/lần, khi W<30% thì tăng nhiệt độ sấy) >> 60 oC (đo ẩm 2 giờ/lần, khi W<10% thì tăng nhiệt độ sấy) >> 70 oC (hàm ẩm cuối phải đạt 3-4%)
Chế độ H2 : 45 oC (đo ẩm 2 giờ/lần, khi W<30% thì tăng nhiệt độ sấy) >> 65 oC (đo ẩm 2 giờ/lần, khi W<10% thì tăng nhiệt độ sấy) >> 75 oC (hàm ẩm cuối phải đạt 3-4%)
Chế độ H3 : 50 oC (đo ẩm 2 giờ/lần, khi W<30% thì tăng nhiệt độ sấy) >> 70 oC (đo ẩm 2 giờ/lần, khi W<10% thì tăng nhiệt độ sấy) >> 80 oC (hàm ẩm cuối phải đạt 3-4%)
Mục đích: Giảm hàm ẩm về 3 – 4% để đảm bảo chất lượng trong bảo quản mà vẫn giữ được hoạt tính amylase. Ngăn cản sự nẩy mầm của malt để hạn chế quá trình trao đổi chất của hạt và tạo hương vị đặc trưng của malt.
37
Thông số cố định :
- Tiến hành sấy m = 500g malt trong khay inox đặt trong tủ sấy
- Khay có diện tích (S), chiều dài (b), độ dày khay L không đổi
Thông số khảo sát :
- Năng lực đường hóa (WK)
- Độ ẩm (%)
- Hàm lượng anthocyanin (mg%)
Tiến hành thí nghiệm :
Khảo sát thời gian và nhiệt độ sấy malt
- Khay có diện tích (S), chiều dài (b), độ dày khay (L khay) không đổi.
- Thực hiện lấy mẫu 2h/lần để kiểm tra độ ẩm, 4h/lần kiểm tra năng lực đường hóa - Định lượng anthocyanin sau sấy.
Xử lý sau sấy: Xác định tỷ lệ thu hồi malt Mục đích:
Malt sau sấy cần được tách rễ ngay để tránh rễ hút ẩm trở lại khó tách.
Quá trình tách rễ malt được tiến hành thủ công bằng thao tác vò chà, đeo găng tay
vò chà hạt malt khi malt còn nóng để rễ bị bẻ gãy một cách dễ dàng hơn, rồi dùng rổ có lỗ thưa để loại bỏ phần rễ đã bị vò chà.
Tiến hành:
Cân khối lượng malt sau sấy chưa tách mầm và rễ, M1 (g) Cân khối lượng mầm rễ tách ra, M2 (g)
Cân khối lượng malt thu được sau tách mầm rễ, M3 (g) Tỷ lệ thu hồi malt sau xử lý Tth = (M3/ M1) x 100, (%)
38
Tỷ lệ tổn thất malt sau xử lý Ttt = (M2/ M1) x 100, (%)
Sản phẩm: Xác định tỷ lệ hao hụt anthocyanin qua từng công đoạn Mục đích:
Theo dõi được lượng anthocyanin qua những công đoạn sản xuất, xác định được công đoạn nào gây ra tổn thất anthocyanin trong sản phẩm.
Tiến hành:
Xác định hàm lượng anthocyanin của:
- Nguyên liệu
- Sau ngâm
- Sau ủ
- Sau sấy
Sản phẩm: Kiểm tra chất lượng malt khô
Bảng 2.2 : Các chỉ tiêu kiểm tra chất lượng malt khô
Chỉ tiêu Phƣơng pháp
Độ ẩm Sấy ở 105oC đến khối lượng không đổi
Hàm lượng protein thô Kjeldahl
Hàm lượng lipid Soxhlet
Hàm lượng glucid FAO FNP 14/7
Hàm lượng anthocyanin So màu
39
Năng lực đường hóa Lê Thanh Mai và cộng sự, 2005
Hoạt tính amylase Klimopski và Rozdevic
2.2.4 Các phƣơng pháp phân tích
2.2.4.1 Xác định độ ẩm bằng phƣơng pháp sấy tới khối lƣợng không đổi ( Phụ lục 1 ) 2.2.4.2 Xác định chiều dài hạt ( Phụ lục 2 )
2.2.4.3 Xác định khối lƣợng 1hL ( Phụ lục 3 ) 2.2.4.4 Xác định khối lƣợng tuyệt đối ( Phụ lục 4 )
2.2.4.5 Xác định hàm lƣợng anthocyanin bằng phƣơng pháp pH vi sai ( Huỳnh Kim Cúc, 2010 )
Nguyên tắc:
Chất màu anthocyanin thay đổi theo pH. Tại pH = 1 các anthocyanin tồn tại ở dạng oxonium hoặc flavium có độ hấp thụ cực đại, còn ở pH = 4,5 thì chúng lại ở dạng carbinol không màu.
Hoá chất và thiết bị
Dung dịch đệm NaCl/HCl pH = 1 Dung dich đệm acetat pH = 4,5
Dung môi cồn:nước = 1:1 với 1% HCl Máy so màu UV – vis
Máy ly tâm Cách tiến hành
40
Nguyên liệu được xay nhỏ, một phần nguyên liệu (3-5g) đem đi xác định ẩm, lấy 5g nguyên liệu ngâm trong 200 ml dung môi, thời gian 60 phút, sau đó đem lọc chân không thu phần lỏng, ly tâm tốc độ 5000 vòng/phút, trong 10 phút, tách lấy dịch trong.
Lấy 5 ml dịch chiết pha loãng với dung dịch đệm pH = 1,0 và pH = 4,5 trong bình định mức 25 ml.
Đo mật độ quang của mẫu tại pH=1 và pH=4,5 tại bước sóng hấp thụ cực đại, so với độ hấp thụ tại bước sóng 700 nm
Dựa trên công thức của định luật Lambert-Beer
C l I Io . . lg (1) Trong đó: I Io lg
: Đặc trưng cho mức độ ánh sáng yếu dần khi đi qua dung dịch hay còn gọi là mật độ quang, ký hiệu là A
I: Cường độ ánh sáng sau khi đi qua dung dịch; I0: Cường độ ánh sáng chiếu vào dung dịch; C: Nồng độ chất nghiên cứu, mol/l; l: Chiều dày của lớp dung dịch mà ánh sáng đi qua; : Hệ số hấp thụ phân tử (26900 mol-1 cm-1 )
Xác định lượng anthocyanin theo công thức :
g l V K M A a ; . . . . (2)
Trong đó: A = (Amax.pH=1 – A700nm.pH=1) - (Amax.pH= 4,5 – A700nm.pH= 4,5)
Với Amax, A700nm: Độ hấp thụ tại bước sóng cực đại và 700nm, ở pH = 1 và pH = 4,5. a: Lượng anthocyanin, g; M: Khối lượng phân tử của anthocyanin (449), g/mol; l: Chiều dày cuvet, cm; K: Độ pha loãng; V: Thể tích dịch chiết, l.
Từ đó tính được hàm lượng anthocyanin theo phần trăm:
41
Trong đó: a: Lượng anthocyanin tính được theo công thức (2), g; m: Khối lượng nguyên liệu ban đầu, g; w: Độ ẩm nguyên liệu, %.
2.2.4.6 Xác định hoạt tính Amylase theo phƣơng pháp Klimopski và Rozdevic ( Phụ lục 5 )
2.2.4.7 Xác định năng lực đƣờng hóa ( Phụ lục 6 )
2.2.4.8 Xác định hàm lƣợng N tổng số bằng phƣơng pháp Kjeldahl ( Phụ lục 7 ) 2.2.4.9 Xác định hàm lƣợng đƣờng tổng bằng phƣơng pháp phenol ( Phụ lục 8 ) 2.2.4.10 Xác định hàm lƣợng đƣờng khử bằng phƣơng pháp quang phổ so màu với thuốc thử DNS ( Phụ lục 9 )
2.2.4.11 Xác định xác định hàm lƣợng lipid ( Phụ lục 10 )
2.2.5 Phƣơng pháp xử lý số liệu
- Xử lý phẩn mềm Statgraphics Plus 3.0
42
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả khảo sát các thông số của nguyên liệu
Lúa nếp than sau khi mua về được kiểm tra các chỉ tiêu chất lượng của malt để đánh giá nguyên liệu này có phù hợp để sản xuất malt. Kết quả được thể hiện ở bảng sau :
Bảng 3.1: Kết quả các chỉ tiêu kiểm tra nguyên liệu (tính theo trọng lượng khô)
Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả
Độ ẩm % 11,7 Chiều dài mm 7,2 Khối lượng 1 hL kg 50,5 Protein thô % 8,57 Lipid % 1,9 Glucid % 78,4
Xơ tiêu hóa % 12,48
Anthocyanin mg% 54
Khối lượng tuyệt đối của hạt (g/1000 hạt) 21,22
Tỉ lệ tạp chất % 3,47
Sâu mọt % 0
Năng lực nẩy mầm % 93
Màu sắc vỏ hạt lúa Màu tím đen
Màu sắc hạt gạo khi đã bóc vỏ trấu Màu tím đen
Màu sắc lõi hạt gạo Trắng đục
Mùi Đặc trưng của lúa không có mùi
43
Nhận xét:
Độ ẩm của lúa bằng 11,7% là độ ẩm an toàn để bảo quản hạt lúa giống, qua 3 tháng, ở điều kiện nhiệt độ phòng, thoáng mát thì chưa phát hiện có hiện tượng hư hỏng xảy ra.