Tài liệu Hoàn thiện công nghệ, thiết bị sản xuất và ứng dụng maltodextrin từ tinh bột sắn, ngô trong sản xuất dược phẩm và thực phẩm ppt

Sự hội nhập kinh tế toàn cầu đang mở rộng thị trường sắn, tạo nên những cơ hội chế biến tinh bột, maltodextrin, các sản phẩm đường mật tinh bột và các sản phảm khác để xuất khẩu và sử dụ

Bé c«ng nghiÖp ViÖn C«ng nghiÖp thùc phÈm

301 NguyÔn Tr·i, Thanh Xu©n, Hµ Néi

B¸o c¸o tæng kÕt Khoa häc vµ kü thuËt

tªn dù ¸n:

hOµN THIÖN C¤NG NGHÖ, THIÕT BÞ S¶N XUÊT

Vµ øNG DôNG MALTODEXTRIN Tõ TINH BéT S¾N, NG¤TRONG S¶N XUÊT D¦îC PHÈM Vµ THùC PHÈM

Bé c«ng nghiÖp

ViÖn C«ng nghiÖp thùc phÈm

301 NguyÔn Tr·i, Thanh Xu©n, Hµ Néi

B¸o c¸o tæng kÕt Khoa häc vµ kü thuËt

tªn dù ¸n:

hOµN THIÖN C¤NG NGHÖ, THIÕT BÞ S¶N XUÊT

Vµ øNG DôNG MALTODEXTRIN Tõ TINH BéT S¾N,NG¤)TRONG S¶N XUÊT D¦îC PHÈM Vµ THùC PHÈM

Mở đầu Nhiều nước trên thế giới (Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản ) đã nghiên cứu, sản xuất maltodextrin từ tinh bột sắn và ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp như: Thực phẩm, dược phẩm, dệt may, sơn, giấy Maltodextrin có đặc tính quý giá của chất mang (cariers), chất dính (binderers), chất độn, chất nhồi (fillers), chất bôi trơn (lubricants), chất rã (disintegrants), chất tạo khối lượng (bulkers) nên được ứng dụng rộng rãi Trong công nghiệp thực phẩm, maltodextrin dùng để làm phụ gia trong sản xuất đồ uống trái cây dạng bột, chè và cà phê hòa tan, sản xuất các loại bánh kẹo, bánh tươi, các sản phẩm sữa, kem, tương ớt, nước chấm, nước sốt, mì sợi trong công nghiệp dược, maltodextrin làm tá dược

đóng viên nén, vỏ capsule viên nang, làm chất mang biệt dược (đặc biệt từ Linh chi) có khả năng bảo vệ các chất có hoạt tính sinh học Một số nước trong khu vực (Thái lan, Trung Quốc ) hàng năm xuất khẩu maltodextrin sang các nước Mỹ, Nhật, Thụy Điển

Hiện nay, nước ta đã vươn lên đứng hàng thứ 3 trên thế giới về sản lượng tinh bột sắn xuất khẩu Cây sắn không còn là cây lương thực, cây cứu đói, mà đã lên ngôi, trở thành cây công nghiệp Nguyên liệu tinh bột sắn thường được dùng để chế biến thức ăn gia súc, sản xuất bột ngọt, lysin, cồn, đường mật tinh bột Việt Nam có tiềm năng về nguyên liệu để sản xuất maltodextrin, nhưng chưa có Công ty nào sản xuất maltodextrin, trong khi đó nhiều Công ty phải nhập khẩu maltodextrin để làm nguyên liệu bổ sung, chất phụ gia với giá cao, khối lượng lớn và dùng ngoại tệ mạnh [10] Các nghiên cứu trong nước về công nghệ sản xuất maltodextrin, chủ yếu là dùng enzym Termamyl 120 L của hãng Novo (Đan Mạch) Chất lượng sản phẩm chưa cao do phải sử dụng hóa chất để vô hoạt enzym và cố

định giá trị DE ngay sau khi thuỷ phân [1, 17, 18, 20, 21] Enzym SEB- Star HTL (Mỹ) là một sản phẩm thương mại mới xuất hiện trên thị trường, chưa được nghiên cứu ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam Với đặc tính dễ bị vô hoạt ở nhiệt độ thấp hơn so với nhiệt độ vô hoạt enzym Termamyl 120 L, để ổn định giá trị DE, không cần dùng hóa chất để vô hoạt, không cần cột trao đổi ion để làm sạch sản phẩm

Xuất phát từ thực trạng nghiên cứu và sản xuất, nhu cầu của khách hàng, thị trường trong và ngoài nước, chúng tôi xây dựng Thuyết minh dự án và tham gia tuyển chọn

đã trúng thầu Dự án mã số KC07-DA08, thuộc Chương trình trọng điểm cấp Nhà nước, giai đoạn 2001-2005: “Khoa học và Công nghệ phục vụ công nghiệp hóa và hiện

đại hóa nông nghiệp và nông thôn”, mã số KC 07 Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ

có Quyết định số: 2585/ QĐ-BKHCN ngày 30 tháng 12 năm 2003 về việc phê duyệt Chủ nhiệm, Cơ quan chủ trì và kinh phí Dự án sản xuất thử nghiệm, thuộc Chương trình Khoa

học và Công nghệ trọng điểm cấp Nhà nước Tên Dự án: “Hoàn thiện công nghệ, thiết bị

sản xuất và ứng dụng maltodextrin từ tinh bột (sắn, ngô) trong sản xuất dược phẩm và thực phẩm” Căn cứ Thuyết minh Dự án sản xuất thử nghiệm, Hợp đồng thực hiện Dự án

sản xuất thử nghiệm cấp Nhà nước số: DA.08./2004/ HĐ- ĐTCT- KC 07, ngày 15 tháng 01 năm 2004 và Phụ lục kèm theo hợp đồng, Dự án phải thực hiện các nhiệm vụ sau đây:

1 Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và xây dựng 6 quy trình công nghệ:

1.1 Quy trình phân tích kiểm tra, đo lường, chất lượng nguyên liệu, bán thành phẩm

và sản phẩm

1.2 Quy trình xử lý nguyên liệu tinh bột sắn, ngô và xây dựng tiêu chuẩn chất lượng nguyên liệu

1.3 Quy trình hồ hóa, dịch hóa và đường hóa bằng công nghệ enzym

1.4 Quy trình sấy phun và thu hồi sản phẩm

1.5 Quy trình vận hành thiết bị

1.6 Quy trình vệ sinh và bảo dưỡng thiết bị

2 Xây dựng 2 mô hình thiết bị

2.1 Quy mô xưởng thực nghiệm tại Viện Công nghiệp thực phẩm

2.2 Quy mô công nghiệp tại Công ty Cổ phần thực phẩm Minh Dương, Hà Tây

3 Sản xuất maltodextrin (DE12) và xây dựng tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm

4 ứng dụng maltodextrin trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm

5 Đào tạo cán bộ và công nhân

6 Chuyển giao công nghệ cho cơ sở sản xuất

7 Nộp Ngân sách thu hồi vốn

8 Báo cáo tổng kết và giao nộp các loại báo cáo khác theo quy định

Báo cáo Tổng kết khoa học kỹ thuật và các báo cáo khác trong bộ Hồ sơ báo cáo các cấp quản lý và Hội đồng Khoa học công nghệ các cấp cơ sở và Nhà nước sẽ phản ánh các kết quả thực hiện 8 nội dung Dự án

Phần I: Tổng quan 1.1 Tinh bột sắn- nguồn nguyên liệu để sản xuất maltodextrin

Diện tích trồng sắn nước ta tăng đáng kể, đạt 371.900 ha/ năm 2003, sản lượng sắn đạt 5.228.000 tấn/ năm 2003, tăng 17,8% so với năm 2002, đứng thứ 11 trên thế giới nhưng lại là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng hàng thứ 3 trên thế giới chỉ sau Thái Lan và Indonesia [19] ở nước ta, cây sắn chuyển đổi nhanh chóng vai trò từ cây lương thực truyền thống thành cây công nghiệp ngắn ngày Sự hội nhập kinh tế toàn cầu đang

mở rộng thị trường sắn, tạo nên những cơ hội chế biến tinh bột, maltodextrin, các sản phẩm đường mật tinh bột và các sản phảm khác để xuất khẩu và sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, thức ăn chăn nuôi, nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác (Bảng 1)

Bảng 1 Hiện trạng sản xuất, chế biến và sử dụng sắn và tinh bột sắn

dụng nội địa

Tinh bột, tinh bột biến tính, đồ uống, maltodextrin, bánh kẹo

Việt Nam 5,22 Thức ăn gia súc, tinh bột,

lương thực, xuất khẩu

Tinh bột xuất khẩu, thức ăn gia súc, tinh bột biến tính, maltodextrin Nhà máy Vedan ở Đồng Nai có vốn đầu tư nước ngoài, công suất lớn nhất Đông Nam á với các sản phẩm tinh bột, tinh bột biến tính bằng hóa chất, bột ngọt, lysin [2, 15] Trong 2-3 năm gần đây, công nghiệp chế biến tinh bột sắn đã tăng quá mức, không theo quy hoạch và trở thành “hội chứng”, tới mức đã được cảnh báo các rủi ro Nghiên cứu sản xuất những sản phẩm mới sau công nghiệp tinh bột sắn là một trong những định hướng quan trọng của Bộ Nông nghiệp và PTNT

1.2 Đặc tính tinh bột sắn

1.2.1 Cấu trúc phân tử tinh bột:

Tinh bột là một loại polysacarit tồn tại chủ yếu trong các hạt hoà thảo, củ, thân

và lá cây dưới dạng các hạt có kích thước từ 0,02 đến 0,12mm Hạt tinh bột có hình tròn, hình bầu dục hay đa giác, có cấu tạo lớp, trong mỗi lớp có các tinh thể amiloza và amilopectin sắp xếp theo phương hướng tâm và có các lỗ xốp không đồng đều Bên

nếp (gạo nếp, ngô nếp) có gần như 100% là amilopectin, trong khi đó ở tinh bột đậu xanh, có đến 50% là amiloza Về cấu tạo hóa học, amiloza và amilopectin đều chứa các

đơn vị cấu tạo là glucoza ở amiloza, các gốc glucoza được gắn với nhau nhờ liên kết 1,4 glucozit tạo thành một chuỗi dài gồm từ 200- 1.000 gốc [16] Amilopectin có 20- 30

gốc glucoza gắn với nhau bằng liên kết 1- 4 và 1- 6 glucozit

1.2.2 Tính chất của tinh bột:

Amiloza tác dụng với iốt sẽ cho phức hợp mầu xanh trong khi đó amilopectin cho mầu nâu Đó là do phân tử amiloza có dạng hình xoắn ốc nên hấp thụ được các phân tử iốt Amiloza dễ hoà tan trong nước ấm, tạo nên dịch có độ nhớt không cao còn amilopectin chỉ hoà tan khi đun nóng và cho dịch có độ nhớt cao Dịch amiloza không bền, nhất là ở nhiệt độ thấp, nó dễ dàng tạo nên dạng gel vô định hình, gel tinh thể và các kết tủa không thuận nghịch Amilopectin không có xu hướng kết tinh, chúng có khả năng giữ nước Hạt tinh bột khi được thủy phân, xử lý bằng nhiệt thì sẽ xảy ra hiện tượng hồ hoá và hoà tan Trước hết, hạt tinh bột sẽ hấp thụ nước làm cho liên kết các phân tử bị yếu đi, phân tử tinh bột bị trương nở, độ nhớt của dung dịch tăng mạnh Nhiệt

độ hồ hoá phụ thuộc kích thước hạt tinh bột, nguồn tinh bột và tỷ lệ amiloza/ amilopectin Hồ tinh bột có tính chất nhớt dẻo Độ nhớt của hồ tinh bột phụ thuộc nhiều yếu tố: Nồng độ tinh bột, đường kính của các hạt phân tán, nhiệt độ, pH Hồ hoá và thuỷ phân của tinh bột là đặc tính được quan tâm đến nhiều trong các phản ứng thủy phân bằng enzym lên cơ chất [12, 16]

Tinh bột sắn có mầu sáng trắng, có độ pH từ 4,5 đến 6,5 Hạt tinh bột sắn có kích thước 5- 40 àm, chủ yếu là hình tròn, có bề mặt nhẵn Hàm lượng amilopectin trong tinh bột sắn tương đối cao, chiếm 78 - 80% Tinh bột sắn có độ nở, khả năng hồ hoá và

độ hoà tan cao Nhiệt độ hồ hoá của tinh bột sắn 58- 700C Độ nhớt dung dịch tinh bột sắn tăng nhanh và có độ dính cao so với tinh bột từ các nguồn khác Hồ tinh bột sắn có

xu hướng thoái hoá thấp và độ bền gel cao [6] Có thể dùng tinh bột sắn để sản xuất thức ăn chăn nuôi, miến, hạt trân châu và các sản phẩm khác như: Tinh bột biến tính, maltodextrin, dextrin, maltoza, glucoza, fructoza, cồn, mì chính, axit xitric Nước ta, nguyên liệu tinh bột sắn là rất dồi dào, rẻ tiền tạo lợi thế cho sản xuất và ứng dụng maltodextrin

1.3 Sản xuất maltodextrin

Năm 1959, maltodextrin lần đầu tiên có mặt trên thị trường Mỹ với thương hiệu

maltodextrin được định nghĩa là polysacarit có giá trị dinh dưỡng cao, độ ngọt thấp, là sản phẩm thủy phân tinh bột không hoàn toàn, được cấu thành từ các D-glucoza nhờ các liên kết α-1,4 glucozit và có chỉ số DE < 20 [15] Maltodextrin được phân loại dựa trên chỉ số DE (Dextrose Equivalent) Đó là đương lượng đường khử qui ra D- Glucoza được tạo thành trong quá trình thủy phân tinh bột tính theo % chất khô DE có thể được xác

định bằng phương pháp Lane- Eynon, hoặc phương pháp so màu với thuốc thử DNS, hoặc bằng phương pháp sắc kí [27]

Maltodextrin được sản xuất bằng nhiều phương pháp: Lý hoá học, sinh học Tuy nhiên phương pháp enzym đang được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng nhiều hơn

1.3.1 Sản xuất maltodextrin bằng phương pháp lý hóa học

Để sản xuất maltodextrin bằng phương pháp hóa học, người ta hòa tinh bột vào dung dịch axit H2SO4 hoặc HCl, khuấy đều Tùy theo chỉ số DE mà chọn nồng độ axit, nhiệt độ, thời gian ngâm thích hợp Dưới tác dụng của axit, các liên kết mạch amylopectin bị phân cắt, độ nhớt của dịch tinh bột giảm và khả năng trương nở của dịch tinh bột cũng giảm Maltodextrin hồ hóa ở nhiệt độ 700C và hòa tan ở nhiệt độ 800C Sản phẩm này được dùng trong công nghiệp giấy [5, 12, 57, 58]

1.3.2 Sản xuất Maltodexttrin bằng phương pháp enzym [1, 5, 6, 13, 14, 15, 16, 17,

18, 20, 21, 24, 28, 41, 46].

Các điều kiện kỹ thuật tối ưu sản xuất maltodexttrin theo phương pháp enzym và ứng dụng đã được nghiên cứu ở quy mô phòng thí nghiệm hoặc xưởng thực nghiệm Nồng độ dịch tinh bột 20-25%, pH 6- 6,5 Dịch hoá ở 90-950C bằng enzym Termamyl 120L tới DE cần thiết Điều chỉnh pH, nâng nhiệt để bất hoạt enzym Lọc Tẩy màu bằng than hoạt tính Cô đặc 45-50% Trao đổi cation và anion Cô đặc 70-75% Sấy phun tạo sản phẩm độ ẩm 5-8%

Cơ chế thủy phân tinh bột: Enzym α- amylaza thủy phân tinh bột một cách

ngẫu nhiên các liên kết α-1,4 glucozit, nhưng không có khả năng thủy phân các mối liên kết α-1,3 và α-1,6 glucozit Khi thủy phân, amyloza được phân cắt chậm thành maltoza, maltotrioza, oligosacarit Nếu chịu tác dụng lâu dài thì α- amylaza thủy phân thành maltoza và glucoza Khi thủy phân amylopectin hình thành các dextrin tới hạn, có nhánh, có trọng lượng phân tử thấp, maltoza, izomaltoza và glucoza Thủy phân tinh bột bằng α- amylaza dịch hóa tạo thành chủ yếu là dextrin, glucoza và maltoza

Tinh bột ⎯α⎯ưamylaza⎯ ⎯,H⎯2O→

α- dextrin + glucoza + maltoza

Cơ chế tác dụng của α- amylaza là thủy phân không định vị các liên kết α-1,4

glucozit trong các polysacarit Khi liên kết glucozit bị đứt sẽ tạo nên một ion oxycacboni Ion này được ổn định điện bởi một điện tích âm của một axit amin khác trong trung tâm xúc tác Cuối cùng ion oxycacboni kết hợp với một phân tử nước và hai oligosacarit được tạo thành tách ra khỏi trung tâm hoạt động của enzym Các axit amin tham gia vào tâm xúc tác của α-amylaza xác định gồm hai axit aspartic và glutamic [5, 14, 16] Tinh bột được thủy phân thành các sản phẩm trung gian: Amylodextrin, erythrodextrin, maltodextrin, maltoza và glucoza [17] Với iot, amylodextrin có mầu xanh tím, erythrodextrin có màu từ tím nhạt đến đỏ nâu, maltodextrin không màu

Enzym thủy phân tinh bột: Enzym dùng để thuỷ phân tinh bột thuộc hệ

α- amylaza (endo- 1,4 α- D glucan glucohydrolaza) là enzym nội bào thủy phân liên kết

α-1,4 glucozit của phân tử amyloza một cách ngẫu nhiên Đó cũng là những endo- enzym phân cắt bên trong mạch tinh bột Các α- amylaza thủy phân tinh bột không tạo ra các đường đơn được xếp vào nhóm “dịch hóa” và khi tạo ra các sản phẩm

đường đơn, được xếp vào nhóm “đường hóa” Enzym α- amylaza vi khuẩn được sử dụng

nhiều nhất, có hoạt tính cao hơn ở nhiệt độ tối ưu cao hơn so với các α-amylaza thu

được từ nấm mốc, nấm men

Nguồn sinh tổng hợp enzym từ vi khuẩn: Bacillus là chủng vi khuẩn quan

trọng nhất được sử dụng để sản xuất α- amylaza trong công nghiệp bằng phương pháp nuôi cấy bề mặt hoặc nuôi cấy bề sâu Có nhiều thành tựu nghiên cứu và sản xuất

α- amylaza bền nhiệt từ Bacillus licheniformis Môi trường nuôi cấy bề mặt có lõi ngô

và cám lúa mỳ, cám gạo, bột ngô, hàm lượng α- amylaza thu được cao nhất Có nhiều yếu tố ảnh hưởng như nồng độ và nguồn cácbon (glucoza, maltoza, tinh bột) tới khả năng sinh tổng hợp α-amylaza của vi khuẩn Khi tinh sạch α- amylaza từ vi khuẩn các tính chất được quan tâm là: Hoạt tính, độ bền nhiệt, các chất hoạt hóa và vô hoạt enzym,

pH và nhiệt độ tối ưu, sản phẩm của quá trình thủy phân Ví dụ như: α- amylaza bền

nhiệt từ Bac licheniformis được tách trong hệ hai pha PEG/ dextran, sau đó cho chạy qua sắc ký lọc gel và sắc ký trao đổi ion Với enzym từ Bac.subtilis sử dụng phương

pháp gradien pH Hoạt tính enzym từ dịch nuôi cấy ban đầu có thể được nâng cao dần bằng phương pháp cô đặc ở nhiệt độ thấp, lọc phân tử

Nguồn sinh tổng hợp enzym từ nấm mốc: Nấm mốc Aspergillus đuợc dùng phổ

nhiều nhờ tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy và thành phần môi trường Một số công trình đã

công bố kết quả sử dụng phương pháp nuôi cấy bề mặt, chủng Aspergillus usamii và A

niger dể sinh tổng hợp và thu nhận enzym α- amylaza [3, 13, 14]

Các tính chất của α - amylaza

Độ hòa tan: Enzym α- amylaza có bản chất protein đơn cấu tử, được tạo thành từ

một chuỗi polypeptit Hầu hết các α- amylaza đều tan tốt trong nước Hiện tượng kết tủa cũng xảy ra trong các dung môi hữu cơ như etanol, axetol Nồng độ muối và dung môi hữu cơ làm kết tủa enzym phụ thuộc vào kích thước, cấu tạo của protein, enzym và điểm

đẳng điện của chúng

Trọng lượng phân tử: Trọng lượng phân tử của các α- amylaza phụ thuộc vào

thành phần axit amin có trong mạch polypeptit cấu tạo nên nó Protein của α- enzym do gen mã hóa sinh tổng hợp α- amylaza quyết định Trọng lượng phân tử α- amylaza 50.000- 60.000 Da

ảnh hưởng của pH lên hoạt độ của α - amylaza: Vùng pH hoạt động của α-

amylaza của vi sinh vật tương đối rộng Thường gặp là các α- amylaza có pH hoạt động khoảng 5,0- 7,0 Enzym α- amylaza của nấm mốc hoạt động mạnh ở pH 4,5- 4,9, của vi khuẩn pH 5,9- 6,1 Một số loại enzym kiềm tính có pH hoạt động khá cao 7.5-10 Enzym hoạt động ở vùng pH thấp, thuộc nhóm enzym axit Có một số α- amylaza có vùng pH hoạt động khá rộng, tối ưu ở pH = 6.0- 7.0, nhưng ở vùng pH axit thấp và axit cao chúng vẫn giữ được với 70- 80% họat tính

ảnh hưởng của nhiệt độ lên hoạt động của α - amylaza: Phần lớn α- amylaza

của động vật, thực vật và một số loại vi sinh vật có nhiệt độ tối ưu nằm trong khoảng 40- 60oC Một số loại enzym ưa lạnh Các loại enzym có nhiệt độ tối ưu cao hay còn gọi là enzym chịu nhiệt Nhiệt độ tối ưu của enzym chịu nhiệt thường > 65oC Nhiệt độ tối ưu (topt) của các enzym có nguồn gốc khác nhau sau: B stearothermophillus 55-

70oC; B subtilis 60oC; B licheniformis: 90 – 105 o C

Các chất kìm h∙m hoạt động của α - amylaza: Đó là các chất hoạt động theo cơ

chế cạnh tranh và không cạnh tranh với cơ chất Khi giải phóng khỏi chất kìm hãm, enzym lại hoạt động trở lại Chất kìm hãm của α- amylaza gồm hai loại: Chất kìm hãm

có cấu trúc tương tự cơ chất và chất kìm hãm có bản chất protein có vùng đặc trưng chứa trình tự các axitamin Trp - Arg - Tyr

ảnh hưởng của Ca 2+ lên hoạt tính và độ bền nhiệt của α-amylaza:

Trong thành phần của enzym α- amylaza có chứa ion canxi Tất cả các α-

amylaza từ các nguồn khác nhau đều chứa 1-30 nguyên tử gam canxi/ mol enzym

Canxi đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hoạt động của enzym, tham gia vào sự

hình thành và ổn định cấu trúc bậc 3 của enzym Các ion Ca++ còn có tác dụng bảo vệ

cho α- amylaza có độ bền nhiệt cao và bền vững với các tác nhân gây biến tính khác

Khi tách Ca++ ra khỏi phân tử enzym thì α- amylaza mất khả năng thuỷ phân tinh bột,

bị biến tính khi đun nóng, đặc biệt bị thuỷ phân bởi proteaza Phần lớn α- amylaza có

hoạt tính và độ bền nhiệt phụ thuộc vào hàm lượng Ca++ ở nhiệt độ thấp, Ca++ hoàn

toàn có thể thay thế bằng các ion kim loại hóa trị hai khác thuộc nhóm kiềm thổ

EDTA là chất khử Ca++ nên làm giảm hoạt lực của α- amylaza Hàm lượng ion Ca++ 5

mM, làm giảm hoạt tính α- amylaza mạnh nhất (80%)

1.3.3 Chế phẩm enzym Termamyl 120 L và SEB- Star HTL

Enzym Termamyl 120L (Novo- Đan mạch)

Giới thiệu : Termamyl 120L là chế phẩm enzym dạng lỏng có chứa enzym dịch

hoá, chịu được nhiệt độ cao và pH trung tính Chế phẩm này được sản xuất từ vi sinh

vật Bacillus licheniformis Termamyl 120L là một endo- amylaza, có tác dụng thuỷ

phân α- 1,4 glucozit thành amiloza và amilopectin Cơ chất tinh bột dưới tác dụng của

Termamyl 120L sẽ nhanh chóng tạo thành dextrin và oligo sacarit tan trong nước

Termamyl 120L dễ tan trong nước ở mọi điều kiện Độ vẩn đục có thể xảy ra trong chế

phẩm Termamyl 120L nhưng không ảnh hưởng tới hoạt tính chung hoặc tính năng của

sản phẩm Termamyl 120L hoạt động ổn định ở 95- 100oC ở pH thấp 4-5 Termamyl

120L nếu được bảo quản ở 5oC thì hoạt tính có thể duy trì tối thiểu là 1 năm

xác định hoạt tính của Termamyl 120L Một đơn vị Kilo Termamyl 120L, là

lượng enzym cần thiết để thuỷ phân 5,26 g tinh bột trong một giờ theo phương pháp

tiêu chuẩn của hãng Novo trong điều kiện cơ chất là tinh bột hoà tan, hàm lượng canxi

là 0,0043 M, thời gian phản ứng là 7- 20 phút, nhiệt độ: 37oC; pH= 5,6

Enzym SEB Star- HTL (Mỹ)

SEB Star- HTL là tên thương mại của enzym (có nguồn gốc từ Mỹ) thuộc nhóm

α- amylaza, dạng lỏng, được sản xuất bằng công nghệ lên men của chủng vi khuẩn

Bacillus không biến đổi gen Enzym tan trong nước Nhiệt độ dịch hóa tinh bột ở

mất hoạt tính hoàn toàn khi đưa lên 95 C, pH 4.0 trong 5 phút Hoạt tính của SEB Star-

HTL sẽ được ổn định khi có mặt ion Ca++ và bị ức chế ở nồng độ cao của kim loại nặng Hàm lượng enzym sử dụng tùy thuộc chủng loại và tỷ lệ chất khô trong cơ chất, chỉ số

DE (tương đương dextroza), nhiệt độ và pH dịch hóa, thời gian dịch hóa (thông thường

là 30- 120 phút) Tỷ lệ sử dụng không quá 800g SEB Star- HTL/ tấn tinh bột khô SEB Star- HTL là enzym đạt tiêu chuẩn thực phẩm, được dùng trong công nghiệp đồ uống, nước giải khát, sản xuất rượu bia để dịch hóa, thủy phân tinh bột, giảm nhanh độ nhớt của dịch tinh bột [50]

Sơ đồ 1 Qui trình sản xuất Maltodexttrin bằng enzym Termamyl và enzym SEB- Star HTL [50]

Trên sơ đồ (Sơ đồ 1), ta có thể thấy rằng, nếu sản xuất maltodextrin DE12 bằng

enzym Termamyl 120 L sẽ có những bất lợi sau: Do việc phải sử dụng hoá chất (axit) để giảm pH, để vô hoạt enzym sau khi kết thúc quá trình dịch hoá, buộc phải thêm công

Dịch hoá SEB- Star HTL

Vô hoạt enzym Nhiệt (toC)

tăng chi phí trong sản xuất, hao mòn thiết bị, kéo dài thời gian sản xuất, Không an toàn cho người vận hành Nếu vô hoạt enzym Termamyl 120L bằng nhiệt độ thì cần phải dùng thiết bị đặc biệt cooker, chịu áp lực hơi cao 7 KG/ cm2, dẫn đến chi phí tăng, giảm chất lượng sản phẩm Khi sử dụng axit, pH của sản phẩm sẽ thấp, khả năng ứng dụng

maltodextrin sản xuất bằng phương pháp này sẽ bị hạn chế

1.3.4 Tẩy màu bằng than hoạt tính:

Than hoạt tính có thành phần chủ yếu là cacbon (85-98%), phần còn lại là chất vô cơ, chất khoáng dưới dạng tro (5-15%) Nguồn nguyên liệu để sản xuất than hoạt tính khá phong phú như sọ dừa, gỗ, mạt cưa, các loại xương, các loại cây, than bùn, polime, dầu mỏ Than hoạt tính có khả năng hấp phụ chất khí, chất màu, là một trong các vật liệu mao dẫn dùng để lọc hơi, khí độc, tẩy màu, lọc nước, đồ uống Than hoạt tính, được sử dụng rộng rãi công nghiệp hóa chất, khai thác và chế biến dầu mỏ, công

nghiệp thực phẩm và xử lý môi trường [1]

1.3.5 ứng dụng maltodextrin

- Maltodextrin được dùng sản xuất thức ăn trẻ em, đồ ăn kiêng:

Maltodextrin có cấu trúc đường đơn giản, tạo cảm giác ngon miệng, tiêu hóa dễ dàng, bổ dưỡng mà không ảnh hưởng đến cân bằng đường trong máu Nhờ tính chất này, maltodextrin được sử dụng nhiều trong thức ăn cho trẻ em, người già và người bệnh [17, 36, 45] Maltodextrin được bổ sung vào sữa bò thay thế lactoza [20, 51] Maltodextrin dùng sản xuất đồ ăn kiêng (diet) có cacbohydrat thấp, dành cho người giữ cân, giảm cân, bệnh tiểu đường, dùng trong công nghiệp thịt, bột súp, thực phẩm cô đặc [1, 7, 47, 48] Maltodextrin được dùng sản xuất bánh tươi, kẹo gôm, kẹo dẻo, bánh snack, có tác dụng ổn định hình dạng sản phẩm, giữ hương, ngăn ngừa kẹo chảy, trong sản xuất các loại kẹo mềm và kẹo cứng, bánh ngọt, súp, đồ ăn tráng miệng đông lạnh, bánh tươi, bánh mì có tác dụng phòng chống sâu răng, dùng cho người bị bệnh huyết áp

và tiểu đường [23, 31, 48, 51]

- Maltodextrin được dùng trong nhiều loại bánh kẹo

- Maltodextrin được dùng trong sản xuất nhiều loại đồ uống

Maltodextrin được dùng làm chất mang tinh dầu hương liệu, chất ổn định, giữ hương vị trong sản xuất bột sôcôla, cacao, cà phê, chè hoà tan, nước quả và bột quả Dịch chiết suất từ thảo mộc được cô đặc, phối trộn với maltodextrin, sấy phun thành dạng bột mịn, làm màng bọc bảo quản quả, Linh chi-mật ong, trà hoà tan, các loại bột

bột, các loại cream [47, 48, 51], kem giảm 30% năng lượng quy đổi ra calo, [31, 32, 45, 47] và bổ sung trong sản xuất bia [34] Năm 2001 hãng Chrome Mate giới thiệu đồ uống Metabolife giàu Vitamin B1, B2, B3, B6, chất khoáng, maltodextrin, chất màu, đồ uống không có Coffein [44] Sandeep De đã giới thiệu đồ uống đặc biệt cho người lao

động mệt nhọc [52] và cho vận động viên [36]

- Maltodextrin được dùng trong dược phẩm:

Maltodexttrin có trong các thực đơn ăn kiêng, làm thuốc bổ, như một thực phẩm bổ sung, tăng khả năng hoà tan của thuốc, thực phẩm dành cho người bệnh hấp thu tốt hơn Trong sản xuất thuốc viên, maltodextrin được sử dụng làm tá dược đóng viên nén, làm màng capsule đóng viên nang [47,48,54] Khi bổ sung maltodextrin, enzym được bảo vệ ngăn ngừa tham gia phản ứng với cơ chất hoặc bị ôxi hoá Maltodextrin được dùng

trong đồ uống Linh chi Tên khoa học của Linh chi là Ganoderma lucidum, chứa gần

100 chất có hoạt tính sinh học như: Nucleotit, protein, triterpenoit, polysacarit, steroit, axit ganoderic, nguyên tố hiếm Germanium, enzym, kháng sinh Những chất này có tác dụng điều hòa sự hấp thu chuyển hóa trong cơ thể, nâng cao tính miễn dịch, tác dụng

đối với hệ thần kinh trung ương, hệ hô hấp, hệ tiêu hóa, hệ tim mạch, hệ bài tiết, giúp kéo dài tuổi thọ, tăng cường sự thích nghi của cơ thể, tăng sức đề kháng đối với bệnh tật nan y như ung thư, giải độc toàn thân, thải nhanh các chất độc, kim loại nặng, chất độc hóa học, độc tố vi khuẩn, chống tia chiếu xạ, chống viêm, chống dị ứng Linh chi không

độc tính, không tác dụng phụ Linh chi điều trị viêm gan mãn, viêm gan B, điều trị giảm huyết áp, loạn nhịp tim và các bệnh về hô hấp Năm 1993, Chính phủ Nhật Bản đã chính thức cho phép sử dụng Linh chi trong điều trị ung thư Nghiên cứu chế biến Linh chi thành đồ uống chức năng cũng được đẩy mạnh ở Việt Nam [4, 8, 9, 11] Công bố gần

đây (02/2006), đánh giá maltodextrin thay được Lycatab DSH trong bào chế các dạng thuốc có dược chất paracetamol, ibuprofen, indomethacin, natri diclofenac và rutin [12]

- Các ứng dụng khác của maltodextrin: Maltodextrin được dùng trong công

nghiệp sản xuất các loại gia vị dạng bột, bột súp, sản phẩm nước chấm cô đặc [37], snach food rất phổ thông ở Mỹ [36, 56], làm chất mang dùng trong công nghiệp dệt [53, 43], chất độn trong công nghiệp giấy [51], làm tăng tính bền vững của sơn nhũ, làm chất phủ bề mặt, chất hấp phụ trong công nghệ mỹ phẩm, sản xuất bột thuốc trừ sâu [49,

51], chất mang dùng trong nước tắm nhãn hiệu “Hoa hồng núi” [38] Vi khuẩn L casei

ASCC 292 phát triển tốt trên môi trường có maltodextrin và hỗn hợp vi khuẩn với maltodextrin 6,8% với đường FOS 4,5% có hiệu quả cao làm giảm cholesterol [42]

PHần II Nguyên liệu và Phương pháp

2.1 Nguyên vật liệu, thiết bị

- Tinh bột sắn: Thu mua trực tiếp và chủ yếu từ người sản xuất tinh bột sắn làng nghề tại Minh Dương, Dương Liễu, Hà Tây Tinh bột sắn khô có độ ẩm 12% Tinh bột sắn tươi có độ ẩm 40-42%

- Than hoạt tính (Ký hiệu Z1) của Nhật

- Chế phẩm enzym Termamyl 120L là chế phẩm enzym dạng lỏng có chứa enzym dịch

hoá, chịu được nhiệt độ cao và pH trung tính Độ vẩn đục có thể xảy ra trong chế phẩm

Termamyl 120L nhưng không ảnh hưởng tới hoạt tính chung hoặc tính năng của sản phẩm Termamyl 120L hoạt động ổn định ở 95- 100oC ở pH thấp 4-5 Termamyl 120L

nếu được bảo quản ở 5oC thì hoạt tính có thể duy trì tối thiểu là 1 năm

- Enzym SEB Star- HTL (Mỹ)

SEB Star- HTL là tên thương mại của enzym (có nguồn gốc từ Mỹ) thuộc nhóm α- amylaza, dạng lỏng, được sản xuất bằng công nghệ lên men của chủng vi khuẩn

Bacillus không biến đổi gen Enzym tan trong nước Nhiệt độ dịch hóa tinh bột ở 80-

90oC, tối ưu từ 80 - 85oC Enzym bị ức chế ở trên 90oC và pH 5,6 SEB Star - HTL mất

hoạt tính hoàn toàn khi đưa lên 95oC, pH 4.0 trong 5 phút Hoạt tính của SEB Star- HTL

sẽ được ổn định khi có mặt ion Ca++ và bị ức chế ở nồng độ cao của kim loại nặng Hàm lượng enzym sử dụng tùy thuộc chủng loại và tỷ lệ chất khô trong cơ chất, chỉ số DE (tương đương dextroza), nhiệt độ và pH dịch hóa, thời gian dịch hóa (thông thường là 30- 120 phút) Tỷ lệ sử dụng không quá 800g SEB Star- HTL/ tấn tinh bột khô SEB Star- HTL là enzym đạt tiêu chuẩn thực phẩm, được dùng trong công nghiệp đồ uống, nước giải khát, sản xuất rượu bia để dịch hóa, thủy phân tinh bột, giảm nhanh độ nhớt của dịch tinh bột [50]

- Hóa chất: Pepton, cao nấm men (Difco), hóa chất thông dụng (Trung Quốc), agar (Việt Nam), hóa chất dùng cho phân tích sắc ký, HPLC (Nhật)

- Thiết bị: Dùng thiết bị hiện có trong các phòng thí nghiệm và xưởng thực nghiệm của Viện Công nghiệp thực phẩm, các thiết bị trên dây chuyền sản xuất công nghiệp của Công ty Cổ phần thực phẩm Minh Dương Hà Tây

2.2 Phương pháp phân tích

2.2.1 Xác định nồng độ chất khô bằng chiết quang kế ở 20 o C

Làm sạch đầu đo bằng nước cất, khi đo thấy pH của nước cất bằng 7.0 và trên màn hình hiện lên chữ ready, nhúng đầu đo vào dịch cần đo Đợi cho đến khi trên màn hình lại hiện lên chữ ready thì đọc số hiển thị trên máy Đó là pH của dịch cần đo

2.2.3 Xác định nồng độ dịch bột bằng bome kế, brix kế

Bột hòa tan với nước theo tỷ lệ đã định sẵn, sau đó đổ dịch vào ống đong rồi đo bằng Baume kế (hoặc Brix kế) Đơn vị tính là Bé (hoặc Bx)

2.2.4 Xác định DE theo phương pháp phân tích Lane- Eynon [27]

DE là số đương lượng đường khử quy ra glucoza được tạo thành trong [27] quá

trình thủy phân tinh bột Glucoza, maltoza và các dextrin là các phân tử có nhóm aldehyt Trong môi trường kiềm yếu đường khử dễ dàng khử ion Cu2+ thành Cu+ dưới dạng kết tủa CuO có màu đỏ nâu khi phản ứng xảy ra trong dung dịch Fehling A có chứa Cu++ và dung dịch Fehling B có chứa Natri Kalitatrat (KNaC4H4O6), có chất chỉ thị xanh metylen Dựa vào số ml dung dịch đường khử tiêu hao, tra bảng Lane- Eynon (Phần phụ lục) sẽ tính được ượng đường khử để xác định DE

2.2.5 Phương pháp xác định độ nhớt của dịch thủy phân.

Độ nhớt của dịch thuỷ phân được tính dựa trên mối tương quan giữa tỷ trọng của dịch thuỷ phân, tỷ trọng của nước cất, độ nhớt của nước cất, thời gian chảy của dịch thuỷ phân và thời gian chảy của nước cất trong dụng cụ đo độ nhớt

2.2.6 Phương pháp xác đinh độ ẩm của tinh bột sắn

2.2.6.1 Phương pháp sấy khô

Độ ẩm của tinh bột sắn được tính dựa vào tỷ số giữa khối lượng tinh bột sắn ban

đầu và khối lượng tinh bột sắn đó đem sấy đến khối lượng không đổi

2.2.6.2 Phương pháp xác định hàm ẩm bằng máy sấy ẩm nhanh hồng ngoại (Precisa H6.0 Switzerlland)

Sử dụng máy sấy ẩm hồng ngoại Ha 60 Precisa- Thuỵ Sỹ để xác định hàm lượng

ẩm trong tinh bột Đây là phương pháp xác định hàm ẩm nhanh và rất thuận tiện

2.2.7 Phương pháp xác đinh hàm lượng chất tro

Hàm lượng chất tro được xác định theo phương pháp cân trọng lượng trước và sau khi mẫu được nung ở 600oC trong 4 giờ

2.2.8 Phương pháp xác đinh độ đạm tổng số

Độ đạm có trong nguyên liệu bột sắn, maltodextrin và các mẫu phân tích khác được xác định bằng phương pháp Kijeldal

2.2.9 Xác định hàm lượng tinh bột

2 2.9.1 Xác định hàm lượng tinh bột bằng phương pháp Mecke cải tiến

Tinh bột được đường hoá bằng enzym, lọc thu nhận dịch đường, rửa sạch bã để thuỷ phân bằng axit Dung dịch được xác định đường theo phương pháp Bectơran Hàm lượng tinh bột trong nguyên liệu được tính dựa trên mối tương quan giữa lượng glucoza trong dịch đường thí nghiệm, lượng glucoza trong dịch amylaza pha loãng và lượng bột tương đương với lượng dịch đường thủy phân

2.2.9.2.xác định hàm lượng tinh bột bằng phương pháp thuỷ phân trong dung dịch axit hcl 2%

Dịch bột thô được đun cách thuỷ với HCl, sau đó trung hoà bằng NaOH với chỉ

thị màu metyl da cam, sau đó được phân tích hàm lượng đường theo phương pháp Graxianop dùng kali ferixyanua

2.2.10 Phương pháp xác định hàm lượng rượu

Nguyên tắc: Tách rượu ra khỏi dung dịch bằng phương pháp chưng cất Dùng

rượu kế đo độ rượu của dịch cất ở 20oC Từ đó suy ra hàm lượng rượu có trong nước Linh chi có chứa maltodextrin (% v/ v)

2.2.11 Xác định đường khử bằng phương pháp Graxianop dùng Kali ferixyanua Tiến hành: Dùng pipet hút 20ml dung dịch K3Fe(CN)6 1% cho vào bình tam giác dung tích 100ml, sau đó thêm 5 ml KOH 2,5N và 3-4 gịot xanh metylen Lắc đều

và đun sôi trên bếp điện Dùng dung dịch cần chuẩn, chuẩn tới khi mất màu xanh metylen, chuyển sang tím hồng và cuối cùng là mầu da cam thì kết thúc Hàm lượng

đường trong dung dịch được tính theo công thức:

) / ( 000

x m

a

x= Trong đó:

a: Lượng đường lucoza chứa trong m ml dịch pha loãng và tương ứng với 20 ml

K3Fe(CN)6 1% m: Số ml dịch đường tiêu hao khi chuẩn 20 ml K3Fe(CN)6 1%

2.2.12 Xác định độ axit

Axit tự do được chuẩn độ bằng NaOH 0,1N, chỉ thị phenolphtalein 1%

Độ axit (AC) được tính theo công thức:

xKxV x

tiêu tốn khi chuẩn độ (ml) và k là hệ số đặc trưng cho từng loại axit, với axit lactic k = 0,009

2.2.13 Phương pháp sắc ký lớp mỏng xác định β-D-glucan theo Chen Ry, Yu D.Q

(in Chinese) [29] và He Y et al [33]

Dùng bản kính hoặc giấy trắng hỗn hợp để chạy sắc ký Thành phần hỗn hợp tráng nóng lên giấy gồm: Hồ tinh bột, lithicitrat, silicagel G

Hệ dung môi để chạy sắc ký lớp mỏng là Toluen: Ethylacetat: axeton: acid formic theo tỷ lệ tương đương 5:2:2:1

Hiện mầu bằng đèn tử ngoại Xác định Rf của mẫu thí nghiệm và của chuẩn đối chiếu

2.3 Phương pháp vi sinh vật học (Xem quy trình phân tích trang 20- 31)

2.3.1 Kiểm tra tổng số vi khuẩn hiếu khí (WL)

Gieo cấy 0.1 ml dung dịch mẫu pha loãng 10- 4 đến 10- 6 cần kiểm tra lên bề mặt môi trường thạch đĩa, trang đều và nuôi cấy ở 370C/ 48 giờ Số lượng vi khuẩn hiếu khí

được xác định từ số lượng khuẩn lạc trung bình mọc trên đĩa thạch petri nhân với hệ số pha loãng Đơn vị tính CFU/ mg (hoặc ml)

2.3.2 Kiểm tra Coliform và E coli (môi trường Endo)

2.3.3.Kiểm tra Clostrdium perfringens (Môi trường Wilson Blair cải tiến)

2.3.4 Kiểm tra Staphylococcus aureus(môi trường canh thang tăng sinh chọn lọc) 2.3.5 Kiểm tra tổng số vi sinh vật ( môi trường thạch đĩa có thành phần đặc trưng)

2.4 Phương pháp công nghệ

2.4.1 Lựa chọn enzym:

Sử dụng và lựa chọn các loại enzym thích hợp với điều kiện sản xuất, sẵn có trên thị trường, có hiệu quả cao bao gồm enzym dịch hoá: Termamyl 120L, SEB star HTL

2.4.2 Xác định các điều kiện tối ưu

Xác định các điều kiện ảnh hưởng tới hoạt động của enzym như: Nồng độ cơ chất tinh bột, tỷ kệ và chủng loại enzym, nhiệt độ, pH, thời gian và các yếu tố khác

2.4.3 Phương pháp làm sạch dịch đường

Mục đích: Nhằm loại bỏ các tạp chất, vi sinh vật, kết tủa các hợp chất keo, nâng cao pH thích hợp, dễ lọc và thu hồi dịch, tăng độ trong dịch đường, tạo ra sản phẩm có màu trắng sáng Làm sạch dịch đường bằng than hoạt tính Tỷ lệ than sử dụng phụ thuộc vào chất lượng than, chất lượng dịch đường, theo yêu cầu sản phẩm Tẩy màu dịch đường bằng than hoạt tính ở 80o C trong thời gian 20- 30 phút Sau đó lọc than bằng lọc hút chân không hoặc máy lọc khung bản Làm sạch bằng nhựa trao đổi ion có tác dụng loại đi các cation, anion có trong dịch đường Sau khi tẩy màu bằng than hoạt tính cho dịch đường chạy qua hai cột trao đổi cation và anion (quy mô phòng thí nghiệm) [13]

2.4.4 Bảo quản sản phẩm

Mẫu sản phẩm được cân định lượng, bao bì bằng màng 2 lớp PE/PP hoặc màng

3 lớp có lớp tráng kim loại Xác định thời gian, điều kiện bảo quản, chất lượng và khối lượng sản phẩm

2.5 Phương pháp toán học

Tối ưu hoá bằng ma trận Dohlert: Tìm giá trị của các yếu tố Xi để tại đó quá trình thủy phân tinh bột là hiệu quả nhất, nghĩa là hàm mục tiêu Y đạt cực đại Phương pháp qui hoạch thực nghiệm cho phép đánh giá tác động đồng thời của các yếu

tố tới quá trình và tác động qua lại của các yếu tố đó Phương pháp cho phép tiến hành

số thí nghiệm ít nhất để có thể diễn tả được nhiều nhất ảnh hưởng của các yếu tố đã chọn Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình dịch hóa, trong đó nồng độ enzym và nồng độ dịch bột có ảnh hửơng lớn nhất, nên được chọn là hai yếu tố để tối ưu hóa Tối ưu bằng ma trận Dohlert cho phép tìm ra vùng tối ưu trong khoảng giới hạn

đã chọn và dùng để tối ưu hoá Ma trận cho phép chia cân đối các điểm thí nghiệm trong giới hạn theo bất kỳ hướng nào Dựa vào ma trận ta có thể thêm một số các biến

số khác mà không làm mất tính đúng đắn của ma trận Trong ma trận, số thí nghiệm là

N, số các biến số là K được tính như sau:

N= K2 + K +1 Với K = 2 thì số điểm cần thực hiện là N=7 Thực hiện theo sơ đồ sau:

Tất cả các điểm đã chọn được xác định theo phương trình hồi quy sau:

Y= bo+b1X1 + b2X2 + b11X12 + b22X22 + b12X1X2

Trong đó : Y : Hàm mục tiêu; b: Các hệ số hồi quy và X: Các biến số

Sơ đồ 2: Sơ đồ ma trận các điểm đ∙ chọn để xác định phương trình hồi quy

1:4,5 Bx=20 0,075

1:3

Bx = 15 0,1

Trong quá trình dịch hóa một số yếu tố được xác định như sau:

- Lượng đường khử DE (%)

- Độ nhớt dịch thủy phân (cp)

Quá trình tính toán được xử lý bằng máy tính theo chương trình: “ NEMROD-

New Efficient Methodology for Research using Optimal Design”

2.6 Phương pháp xây dựng mô hình

2.6.1 Xây dựng mô hình sấy phun phòng thí nghiệm

Thiết bị sấy phun được sử dụng là PULVIS MINI SPRAY GB22 với 2 công

dụng: Giảm độ ẩm và tạo hạt Pulvis được dùng trong các phòng thí nghiệm để làm khô

các loại bột ướt hoặc tạo bột có kích cỡ khác nhau và được dùng để sấy khô dung dịch

Mẫu sấy phun ở dạng dung dịch hoặc dạng huyền phù được sấy phun để tạo sản phẩm

tách bã, cô đặc, sấy phun, tạo hạt, tuyển chọn và nghiền nhỏ Phải thực hiện đúng quy trình thao tác, vận hành, vệ sinh và bảo dưỡng thiết bị Các thông số kỹ thuật sấy phun như nhiệt độ, thời gian, hàm ẩm có thể được cài đặt bằng chương trình phần mềm, có bảng điều khiển, có thiết bị đo kèm theo máy [39]

2.6.2 Xây dựng mô hình thiết bị, qui mô pilot, xưởng thực nghiệm Viện Công nghiệp thực phẩm

- Các kết quả hòan thiện công nghệ ứng dụng enzym (Termamyl 120L và SEB- Star HTL) được thử nghiệm ở qui mô pilot xưởng thực nghiệm 100 kg/ mẻ/ ngày

Hệ thống các thiết bị cần thiết của mô hình bao gồm :

- Thiết bị phối trộn nguyên liệu dung tích 500 lít, chế tạo bằng inox SUS 304, có cánh khuấy, van xả đáy, nối với bơm ly tâm để bơm dịch vào thiết bị dịch hóa

- Thiết bị dịch hóa và làm sạch maltodextrin dung tích 5.000 lít, chế tạo bằng inox SUS 304, có 2 vỏ để cấp hơi nóng để nấu chín tinh bột và nước lạnh làm nguội để

điều chỉnh nhiệt độ dịch theo yêu cầu công nghệ, có cánh khuấy tốc độ 40 vòng/ phút,

có nắp đậy, cửa vào thùng để vệ sinh, có van đáy nối với bơm ly tâm để bơm dịch vào máy lọc Sau khi dịch hóa, có thể nâng nhiệt làm bất hoạt enzym và bổ sung than hoạt tính để làm sạch dịch maltodextrin tại thiết bị này

- Máy lọc khung bản: Máy lọc gồm khung và bản hoặc chỉ có các bản lọc được lắp đặt xem kẽ với nhau Vải lọc được lắp đặt vao khung bản, sao cho trong quá trình vận hành thiết bị, bã được lưu lại một mặt của vải lọc chứa trong khung và dịch trong

được thấm qua mặt bên kia của bản lọc được thu hồi và dẫn về thùng chứa

- Thiết bị cô đặc: bao gồm nồi cô 2 vỏ để giữ nhiệt, máy bơm chân không vòng nước, tạo độ chân không cao trong nồi cô Dịch cô đặc có nhiệt độ sôi thấp và bốc hơi

ở áp suất chân không thấp Do đó dịch maltodetrin ít bị biển đổi màu Dịch được cô

đặc tới 32- 40%

- Thiết bị sấy phun có công suất 10- 15 kg/ giờ Tùy thuộc vào thành phần dịch cô

đặc và các yếu tố khác như nhiệt độ, áp suất chân không, độ khô của gió nóng, hàm ẩm của sản phẩm, lưu lượng, nồng độ dịch sấy phun

- Các thông số kỹ thuật đạt được là rất có ý nghĩa để tham khảo và ứng dụng xây dựng mô hình sản xuất maltodextrin qui mô công nghiệp tại Công ty Cổ phần thực phẩm Minh Dương, Hà Tây

2.6.3 Xây dựng mô hình sản xuất maltodextrin qui mô công nghiệp

- Hệ thống thiết bị sản xuất maltodextrin qui mô công nghiệp được lắp đặt tại Công ty Cổ phần thực phẩm Minh Dương, Hà Tây, cũng bao gồm các thiết bị tương tự qui mô xưởng pilot thực nghiệm của Viện Công nghiệp thực phẩm Hệ thống thiết bị này do Công ty Cổ Phần Thực phẩm Minh Dương, Hà Tây đầu tư Các thiết bị sản xuất trong nước như các thiết bị phụ trợ cung cấp hơi, điện, nước sạch, xử lý nước thải, hệ thống xử lý nguyên liệu, thiết bị cân định lượng và bao bì Các thiết bị nhập bao gồm: Máy lọc khung bản, thiết bị dịch hóa, máy lọc, nồi cô, thiết bị sấy phun

- Hệ thống thiết bị này có thể sản xuất liên tục hoặc bán liên tục đạt công suất 480-500kg/ giờ, tương đương 7- 10 tấn/ 2 ca/ ngày, cao hơn và gấp 80- 100 lần so với qui mô xưởng thực nghiệm Viện Công nghiệp thực phẩm

- Ngoài maltodextrin, trên hệ thống thiết bị này còn có thể sản xuất các sản phẩm thủy phân khác bằng enzyn từ tinh bột

2.7 Phương pháp đánh giá cảm quan

Cảm quan là phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm bằng giác quan, xác

định hương, vị, độ trong, mầu sắc, độ bọt, hình dạng, tính chất cơ lý hóa học của sản phẩm mà không định lượng Từ đó, có thể phân loại hoặc đánh giá bằng điểm hoặc rút

ra kết luận cảm quan cần thiết

2.8 Các phương pháp khác:

áp dụng các phương pháp khảo sát, điều tra, kế thừa kinh nghiệm sản xuất, tham khảo các công trình công bố, các báo cáo khoa học, các tài liệu kỹ thuật để áp dụng thích ứng với điều kiện sản xuất hiện tại của Tổng Công ty Cổ phần thực phẩm Minh Dương, Hà Tây

Phần III Kết quả và thảo luận

1 Xây dựng quy trình phân tích nguyên liệu, bán thành phẩm và thành phẩm

1.1 Các chỉ tiêu phân tích

1.1.1 Nguyên liệu sắn củ, bột sắn, tinh bột sắn, ngô hạt, bột ngô:

Các loại nguyên liệu này thường được phân tích các chỉ tiêu chính: Độ ẩm, chất khô, hàm lượng tinh bột, đạm tổng số,

1.2.1 Xác định nồng độ chất khô bằng chiết quang kế

Dịch đem đo cần trong suốt, ở 20oC để đảm bảo độ chính xác Lấy một giọt dịch lọc cho lên bề mặt của chiết quang kế Đậy nắp kính Ghi lại kết quả tính theo % chất khô

1.2.2 Xác định pH

Làm sạch đầu đo bằng nước cất Chỉnh pH của nước cất bằng 7.0 Nhúng đầu đo vào dịch Đọc giá trị pH hiển thị trên máy

1.2.3 Xác định nồng độ dịch bột bằng baume kế, brix kế

1.2.4 Phương pháp xác định độ nhớt của dịch thủy phân

Hút 2ml dịch đã thủy phân cho vào dụng cụ đo độ nhớt Dùng quả bóp đẩy dịch lên trên vạch đo thứ nhất đợi dịch chảy đến vạch đo ta bắt đầu bấm giờ tính thời gian cho đến khi dịch chảy đến vạch đo thứ hai Ghi thời gian và lấy kết quả trung bình

Tính toán kết quả:

+ Đo tỷ trọng của dịch thủy phân: Lấy 5ml dịch đem cân khối lượng bằng cân tiểu ly, sau đó tính ra tỷ trọng của dịch thủy phân theo công thức d= m/ V

+ Đo tỷ trọng của nước: Tương tự như đo với dịch thủy phân

Độ nhớt của dịch thủy phân tính theo công thức:

à = ào ì

0 0

1 1

t d

t d

ì

ì (cp)

Trong đó: ào: Độ nhớt của nước, d1: Tỷ trọng của dịch thủy phân, do: Tỷ trọng của nước (do = 0.997), t1: Thời gian chảy của 2ml dịch (giây), to: Thời gian chảy của 2ml nước (giây)

1.2.5 Phương pháp xác đinh độ ẩm của tinh bột sắn

1.2.5.1 Phương pháp sấy khô

Sấy khô là phương pháp xác định được độ ẩm tự do, tuy nhiên một lượng nước nhỏ còn lại trong nguyên liệu Nhiệt độ sấy 130oC trong thời gian 40 phút Đối với bột quá ướt (độ ẩm trên 18%) thì cần sấy sơ bộ ở 105oC trong thời gian 30 phút, rồi sau đó sấy ở 130oC/ 40 phút Làm khô mẫu trong bình hút ẩm có sillicagel hoặc axit sunfuric (d=1,84) hoặc canxi clorua khan Kết quả được tính khi sai số giữa hai lần cân không quá 0,2% theo công thức:

)

)(

x c a

b a

Đặt nhiệt độ sấy mẫu Đặt thời gian sấy mẫu Đặt mẫu trên khay Màn hình tinh thể lỏng luôn hiển thị kết quả về độ ẩm hiện lại ở mẫu đang sấy Khi giá trị khối lượng hiện lên ổn định thì kết thúc quá trình sấy

1.2.6 Xác định DE theo phương pháp phân tích Lane- Eynon [27]

DE là số đương lượng đường khử quy ra glucoza được tạo thành trong quá trình thủy phân tinh bột tính theo phần trăm chất khô Trong quá trình thủy phân tinh bột, giá trị DE cho biết mức độ thủy phân tinh bột thành đường khử Glucoza, maltoza và các dextrin là các loại đường khử vì trong phân tử có nhóm aldehyt Trong môi trường kiềm yếu đường khử dễ dàng khử ion Cu2+ thành Cu+ dưới dạng kết tủa CuO có màu đỏ nâu

Để xác định DE, phương pháp này sử dụng dung dịch Fehling A có chứa Cu++ và dung dịch Fehling B có chứa Natri Kalitatrat (KNaC4H4O6) trong môi trường kiềm yếu Vì thời gian phản ứng diễn ra rất nhanh (khoảng 2 phút) nên trong dung dịch vẫn còn dư

Cu++ Hiện tượng này có thể quan sát thấy nhờ khả năng tạo phức không màu của xanh metylen với dung dịch đường khử khi hết Cu++ Khi thêm hai ba giọt xanh metylen vào dung dịch phản ứng, khi vừa hết Cu++, đường khử sẽ tạo phức không màu với xanh metylen làm cho màu của dung dịch từ màu của xanh metylen chuyển thành màu trắng Căn cứ vào đó ta kết thúc quá trình phản ứng

Dựa vào số ml dung dịch đường khử tiêu hao đem tra bảng Lane- Eynon sẽ tính

được lượng đường khử quy ra glucoza cần xác định Đơn vị DE được tính theo phần trăm chất khô (%)

Dung dịch Fehling A: Cân khoảng 70g CuSO4.5H2O hòa tan với nước cất rồi cho vào bình định mức 1000ml, lắc đều, bổ sung nước cất đến ngấn định mức Lọc

Dung dịch Fehling B: Cân 346g KNaC4H4O6 và 100g NaOH trộn lẫn với nhau, dùng nước cất hòa tan rồi chuyển vào bình định mức 1.000ml Cho nước cất đến ngấn quy định, để qua ngày rồi lọc

Chỉ thị xanh metylen: 1g xanh metylen hòa với nước cất, định mức 100ml, lọc

hỗn hợp cho đến khi sôi Sau khi sôi 2- 3 phút cho 2- 3 giọt xanh metylen vào và tiếp tục

định phân bằng dung dịch đường đã pha loãng cho đến khi mất mầu chỉ thị (quá trình

đun sôi và định phân không quá 3 phút) chuyển sang màu đỏ nâu Kết thúc quá trình

định phân ta ghi lượng đường đã định phân Định phân ba lần và lấy kết quả trung bình Căn cứ vào lượng dịch tiêu hao ta tra bảng Lane- Eynon để tính ra DE

Tính DE theo công thức: DE =

Bx B

A

ì

ì100(%) Trong đó: A: Lượng đường khử tra

từ bảng Lane- Eynon (Phụ lục báo cáo), B: Tỷ lệ pha loãng, Bx: nồng độ % chất khô

1.2.7 Xác định hàm lượng tinh bột

1.2.7.1 Xác định hàm lượng tinh bột bằng phương pháp Mecke cải tiến

Nguyên lý: Phương pháp Mecke cải tiến, có 2 giai đoạn:

Giai đoạn I: Dịch hóa, đường hoá bằng α- amylaza để hạn chế việc thuỷ phân

hemixenluloza và pentozan thành đường đơn Pentoza cũng như glucoza, có phản ứng với dung dịch chuẩn độ và làm tăng hàm lượng thực của tinh bột được cấu thành chỉ từ các phân tử glucoza Sau khi đường hoá, lọc, rửa sạch bã lọc và thu hồi dịch Dịch thu

- Dung dịch Fehling A: Cân 40 gam CuSO4.5H2O, hoà tan, pha thành 1 lít ở bình

định mức Sau đó đem lọc, chứa trong bình màu, khô có nút nhám

- Dung dịch Fehling B: Cân 200 gram KNaC4H4O6 và 150 gram NaOH vào hai cốc khác nhau Sau đó đem hoà tan lẫn và định mức bằng nước cất tới 1 lít Lọc dịch và bảo quản trong bình màu, khô có nút nhám

- Dung dịch Iốt 0,5%: Cân 1 gram KI hoà tan trong 3-5 ml, rồi cho vào đó 0,5 gram I2 Sau khi hoà tan thêm nước cất tới 100 ml

- Dung dịch HCL 35%

- Dung dịch NaOH 30 hoặc 15%

4 ml dịch α- amylaza để đường hoá đến khi dung dịch không làm đổi màu iốt Dung dịch được định mức tới 250 ml, lắc đều, lọc và thu dịch lọc

Lấy 100 ml dịch lọc cho vào bình định mức 250 ml và thêm 6 ml HCl 35% Đậy kín, nối với ống sinh hàn khí rồi đặt vào nồi cách thuỷ trong 2 giờ Làm nguội tới nhiệt

độ phòng, thêm 3- 4 giọt methyl da cam hoặc phenolphtalein rồi dùng NaOH đặc để trung hoà tới đổi màu Định mức 250 ml và xác định lượng glucoza theo phương pháp Bectơran Lấy 20 ml Fehling A, 20 ml Fehling B và 20 ml dịch đường glucoza vào bình Lượng đường chứa trong dịch pha loãng này (a), bao gồm đường từ tinh bột, đường và chất khử sẵn có trong dịch α- amylaza Do đó cần loại trừ lượng đường và chất khử sẵn

có trong dịch α- amylaza

Lấy 3 ml α- amylaza và 2 ml dung dịch HCl 35% cho vào bình định mức 100 ml Lắc đều rồi tiến hành thuỷ phân như trên Sau khi trung hoà, định mức tới 100 ml, rồi lấy 20 ml dung dịch để xác định đường theo phương pháp Bectơran (b)

Hàm lượng tinh bột trong nguyên liệu được tính theo công thức sau:

W= {(a-b/10) x 100 } x 0,9 : c Trong đó: a: Lượng glucoza (mg) có trong 20 ml dịch đường thí nghiệm

b: Lượng glucoza (mg) có trong 20 ml dịch α- amylaza pha loãng c: Lượng bột (mg) tương đương với 20 ml dịch đường thí nghiệm

0,9: Hệ số chuyển hóa tinh bột thành glucoza

1 2 7 2 xác định hàm lượng tinh bột theo phương pháp thuỷ phân bằng hCl 2%

Phương pháp chỉ chính xác khi xác định hàm lượng tinh bột trong nguyên liệu bột

khá tinh khiết Đối với bột thô, kết quả cao hơn so với thực tế Trong điều kiện thuỷ

phân hầu hết pentozan biến thành đường pentoza Ngoài ra, còn có một phần hemixenluloza và xenluloza (chất bán xơ và chất xơ) cũng biến thành đường

Phương pháp tiến hành:Cân 2 gram bột thô cho vào bình tam giác hoặc bình cầu

có dung tích 250 ml Sau đó cho vào bình 100 ml dung dịch HCl 2% Đậy nút cao su nối với ống sinh hàn khí Lắc nhẹ, rồi đặt bình vào nồi cách thuỷ Đun sôi mẫu 2 giờ

Dịch tinh bột đã thuỷ phân được làm nguội tới nhiệt độ phòng, rồi cho vào 4-5 giọt methyl da cam và dùng NaOH đặc trung hoà tới khi đổi màu Định mức 250ml, lọc, xác định lượng glucoza chứa trong dịch pha loãng và quy ra hàm lượng đường

tính toán kết quả: Hàm lượng tinh bột trong nguyên liệu tính theo công thức:

W =

bxm

xa x

x100 0,9250

Trong đó: W: Hàm lượng tinh bột (%), a: Số gram glucoza tương ứng với 20 ml

dung dịch ferixyanua kali, b: Số ml dịch đường loãng tiêu hao khi thuỷ phân, m: Số gram bột đem định phân, 0,9: Hệ số chuyển glucoza thành tinh bột

C mẫu = C chuẩn x S mẫu : S chuẩn

Trong đó: C mẫu nồng độ đương trong mẫu(g/l); C chuẩn nồng độ đường trong mẫu

chuẩn (/l); S mẫu diện tích Pic mẫu phân tích; S chuẩn diện tích Pic mẫu chuẩn

1.2.9 Phương pháp sắc ký lớp mỏng xác định β-D-glucan theo Chen Ry, Yu D.Q (in Chinese) [29] và He Y et al [33]

Phương pháp sắc ký lớp mỏng xác định β-D-glucan, chất có hoạt tính sinh học ngăn chặn phát triẻn khối u Dùng phương pháp bản kính hoặc giấy chạy sắc ký lớp mỏng:

- Bản kính: Bản kính có kích thước 12,5 x 22 cm; Silicagel G cỡ hạt 1-10 àm trang đều trên kính một lớp dầy 0,25 mm hoặc sử dụng bản mỏng Silicagel GF 254 Hoạt hoá ở 105-110 0C trước khi sử dụng

- Giấy chạy sắc ký: Giấy FN3 kích thước 60 x 15 cm (thông thường giấy tráng lớp mỏng chỉ sử dụng khi hàm lượng hoạt chất cần phân tích β-D-glucan- thấp) Thành phần hỗn hợp tráng nóng lên giấy: 50 ml hồ tinh bột 1%, 8 ml lithicitrat 5% và 1 gram silicagel G (cỡ hạt 1- 10 àm) Tinh bột và silicagel được phủ lên mặt giấy sắc ký là tăng khả năng hấp phụ bề mặt, lithicitrat thêm vào làm chất đệm giữ pH=8,0 Hệ dung môi

để chạy sắc ký lớp mỏng: Toluen/ Ethylacetat/ axeton/ axit formic theo tỷ lệ: 5/ 2/ 2/ 1

Thao tác: Chuẩn bị mẫu chấm sắc ký: Lấy 0,3 g mẫu nấm Linh chi cắt nhỏ cho

vào bình nón nút mài, thêm 20 ml chloroform và đun hồi lưu trong cách thuỷ 30 phút Lọc lấy dịch chiết chloroform đem cho bay hơi trong nồi cách thuỷ đến cạn Hòa tan cặn trong 0,3 ml ethanol tuyệt đói, thu được dung dịch chấm sắc ký

Hút 2 ml dung dịch axit phosphoric 25 %, 8 ml dung dịch vanillin 2% trong cồn

và pha vào lượng axit phophoric kể trên (theo tỷ lệ 4:1) Thể tích mẫu chiết xuất chấm lên bản mỏng: 10 àl (5-15 àl đối với bản kính) và 50- 80 àl (đối với giấy tráng hỗn hợp chất) Hiện mầu kết quả: Sau khi triển khai sắc ký khoảng 12-14 cm lấy bản mỏng

ra để khô ở nhiệt độ phòng rồi mới hiện mầu theo 02 cách: Soi dưới ánh sáng đèn tử ngoại ở bước sóng 366 nm, hoặc phun dung dịch vanillin 1% trong axit phosphoric, sấy bản mỏng ở 1200C đến khi các vệt hiện rõ Xác định Rf của mẫu và của chuẩn đối chiếu (β-D-glucan nồng độ khác nhau) để phát hiện chất hoạt tính sinh học, đồng thời so độ

đậm nhạt với mẫu chuẩn để có thể ước lượng về hàm lượng mẫu thử

1.3 Phương pháp vi sinh vật học

1.3.1 Kiểm tra tổng số vi khuẩn hiếu khí

Sử dụng môi trường phân lập và nuôi cấy có cao nấm men và cazein thủy phân (Bảng 3) Hòa tan các chất, điều chỉnh pH= 5.5, khuấy, đun sôi cho tan Hòa tan Bromocresol green 0.022g/ lit, thanh trùng 1200C/15 phút Gieo cấy 0,1 ml dung dịch

mẫu (đã pha loãng) cần kiểm tra lên bề mặt môi trường thạch đĩa, trang đều và nuôi cấy

ở 370C/ 48 giờ Số lượng vi khuẩn hiếu khí có trong 1 ml dịch được là số lượng khuẩn

lạc trung bình mọc trên đĩa thạch petri nhân với hệ số pha loãng, ta có số lượng tổng số

vi khuẩn hiếu khí tính theo CFU/ ml

Bảng 3: Thành phần môi trường phân lập

Thành phần môi trường Hàm lượng (g/l)

1.3.2 Kiểm tra coliform và E coli (môi trường Endo)

Sử dụng môi trường phân lập và nuôi cấy Endo (Bảng 4) Đun sôi môi trưởng, khuấy đều, hòa tan các chất Thêm vào 1 lít môi trường 4ml dung dịch Fuchsin Base 10% trong cồn etylic 960 Chỉnh pH 7.5 Thanh trùng 120oC/15 phút

Bảng 4: Thành phần môi trường kiểm tra Coliform và E coli:

Thành phần Hàm lượng (g/l)

Pepton 10 Lactoza 10

pH 7.5

Cách tiến hành: Dùng ống hút vô trùng gieo cấy 0,1ml mẫu đã pha loãng cần kiểm

tra trên đĩa thạch có chứa môi trường trên Nuôi cấy ở nhiệt độ 370C/ 18- 24 giờ Khuẩn

lạc E coli mầu đỏ hoặc hồng và có ánh kim, trong khi đó khuẩn lạc của coliform không

có ánh kim Số lượng coliform và E coli có trong 1ml mẫu được thể hiện bằng số lượng

khuẩn lạc trung bình của 3 đĩa thạch petri nhân với hệ số pha loãng, ta có số lượng

coliform và E.coli tính theo CFU/ ml

1.3.3 Phương phỏp kiểm tra Clostridium perfringens (Môi trường Wilson Blair cải

tiến)

Sử dụng môi trường phân lập và nuôi cấy Wilson Blair cải tiến (Bảng 5)

Bảng 5: Thành phần môi trường kiểm tra Clostridium perfringens

Thành phần Hàm lượng (g/l)

Glucoza 20

Pepton 10 NaCl 5 Thạch 20

pH 7

Đun sôi để hòa tan hoàn toàn thành phần Phân phối 20ml môi trường vào mỗi

ống nghiệm 20x220 mm Thanh trùng ở 1210C/ 15 phút Trước khi sử dụng đem đun tan

chảy Thêm vào mỗi ống (bằng thao tác vô trùng) 2 ml dung dịch NaSO3 20% và 5 giọt

dung dịch phèn sắt amoni 5% (NH4Fe (SO4)2 12 H2O 5%)

Cách tiến hành : Dùng ống hút vô khuẩn hút 0,1 ml dịch mẫu đã pha loãng cần

kiểm tra cấy vào ống nghiệm môi trường trên (đã được đun tan thạch và để nguội đến

45-500C) Lắc tròn ống để trộn đều mẫu trong môi trường Đặt ống đã cấy mẫu vào bể

điều nhiệt ở 800C/10 phút Lấy ra làm lạnh ngay dưới vòi nước, hoặc trong tủ lạnh, khi

thạch đông đưa ống mẫu vào nuôi trong tủ ấm ở 370C trong 24- 72 giờ Sau 24 giờ đọc

kết quả sơ bộ Cl Perfringens tạo các khuẩn lạc tròn mầu đen, có đường kính trên 1mm

(sau 24 giờ), để lâu các khuẩn lạc sẽ lớn hơn có đường kính 4- 6mm có thể xuất hiện

các vết nứt hay bọt khí trong cột thạch do hiện tượng tạo khí

Bào tử của Cl Perfringens bền ở nhiệt độ 80oC trong 10 phút, khi phát triển

trong môi trường có sulfit có khả năng sinh H2S làm khuẩn lạc có mầu đen

Nếu trong môi trường xuất hiện nhiều khuẩn lạc tạp hoặc nghi ngờ, tiến hành

thuần khiết giống và kiểm tra tiêu bản qua kính hiển vi Cl Perfringens là vi khuẩn

dạng thẳng hình que, gram dương, có hình thành bào tử, không di động và một vài

trung bình nhân với hệ số pha loãng và tính theo CFU/ ml

1.3.4 Kiểm tra Staphylococcus aureus

Dùng môi trường phân lập và nuôi cấy canh thang Mannit muối tăng sinh chọn

Cách tiến hành: Dùng ống hút vô trùng, hút 0,1ml dịch mẫu đã pha loãng cần

kiểm tra vào ống nghiệm môi trường canh thang tăng sinh chọn lọc, lắc nhẹ để trộn mẫu

vào môi trường Nuôi mẫu cấy trong tủ ấm ở 370C/ 24 giờ Từ các ống đã cấy ở trên, cấy

truyền lên bề mặt môi trường thạch đĩa sao cho nhận được các khuẩn lạc riêng rẽ Nuôi

các đĩa thạch này ở tủ ấm 370C/ 24-48 giờ Trên môi trường thạch Mannit-muối Sta

aureus hình thành các khuẩn lạc tròn, lồi, bóng, đường kính từ 1-3mm Khuẩn lạc và

môi trường xung quanh chúng có mầu vàng sáng hoặc hơi sẫm (sau 24 giờ) Sau 48 giờ,

đường kính khuẩn lạc tăng lên, mầu khuẩn lạc và môi trường xung quanh trở nên vàng

sẫm hơn Vi khuẩn Sta aureus có dạng hình cầu, gram dương, sắp xếp hình chùm nho,

thành đám hoặc từng cặp Lên men đường mannitol làm chuyển mầu môi trường từ đỏ

sang vàng Phản ứng coagulaza dương tính

1.3.5 Kiểm tra nấm men, nấm mốc

Dùng môi trường phân lập và nuôi cấy Sabouraud , thanh trùng 1200C/ 15 phút

Bảng 7: Thành phần môi trường Sabouraud

Thành phần môi trường Hàm lượng (g/l)

Dextroza 20 Thạch 20

Cách tiến hành: Gieo cấy 0,1 ml mẫu đã pha loãng cần kiểm tra trên đĩa thạch có

kem, bề mặt trơn nhẵn, bóng Khuẩn lạc nấm mốc còn non có sợi khuẩn ty mầu trắng hoặc xám Bề mặt khuẩn lạc có xu hướng lan bè ra xung quanh Khi già khuẩn lạc sinh bào tử Bào tử có mầu mầu xám, đen hoặc xanh Số lượng nấm men hoặc nấm mốc có trong 1 ml mẫu được thể hiện bằng số lượng khuẩn lạc mọc trên đĩa thạch petri Số lượng nấm men, nấm mốc tính bằng số khuẩn lạc nấm men và nấm mốc trung bình trên đĩa thạch nhân với hệ số pha loãng và tính theo CFU/ ml

đắng Ngoài ra còn có một số vị phụ như cay của ớt, gừng, chát của trà, tanh của kim loại Bên cạnh cảm giác về vị ta còn nhận biết thêm nhiều mùi khác nhau Những mùi vị này sẽ gây ra cho người uống khoái cảm nhất định

Nhiệt độ của nước giải khát có ảnh hưởng nhiều tới độ nhậy cảm của giác quan Điều

đó phản ánh sự phụ thuộc vào nhiệt độ của các phản ứng hóa học xảy ra trong nước giải khát Kinh nghiệm cho biết trong khoảng nhiệt độ 10- 200C, độ nhậy cảm tăng gấp hai lần

so với nhiệt độ dưới 100C, trong khoảng 20-300C độ nhậy cảm hầu như không thay đổi và nếu tăng tới 30-400C thì độ nhậy cảm sẽ giảm sút

Chất gây vị ngọt: từ đường của mật ong, của nước quả, của sacaroza

Chất gây vị đắng: từ là magiê clorua và các muối của canxi, liti, bari và iốt Các muối này thường có trong nước khoáng thiên nhiên với hàm lượng rất nhỏ

Chất gây vị chua: Gồm axit hữu cơ và axit vô cơ Người ta nhận thấy rằng khi cho thêm vào dung dịch chua 3% đường thì cảm giác chua sẽ giảm mặc dù pH của dung dịch không thay đổi Do đó hai dung dịch có cùng độ chua như nhau nhưng chứa lượng đường khác nhau thì cảm giác chua sẽ thể hiện rõ hơn đối với dung dịch có nồng độ đường thấp

và ngược lại Vị chua còn phụ thuộc tính chất của axit

Chất gây vị mặn: Những muối có vị mặn là clorua, bromua, và iod của natri, kali

Khứu giác có thể nhận biết đơn giản đối với các đơn hương và và phức tạp đối với các đa hương Nhận biết đơn giản thường từ một chất thơm xác định nào đó, còn nhận biếtt phức tạp lại từ một tổ hợp nhiều chất rất khó xác định như mùi thơm hình thành trong quá trình lên men nước quả hay lên men bia

Trong sản xuất nước Linh chi mật ong ngoài các chất thơm tự nhiên của mật ong

có thể bổ sung hương của một số loại quả như chanh, cam, quýt, táo, dâu để đa dạng hóa sản phẩm

Bình thường phương pháp đánh giá cảm quan không cần dụng cụ đo lường mà chỉ dùng các giác quan để đánh giá chất lượng sản phẩm Tuy nhiên trong nhiều trường hợp người ta phải tiến hành phân tích các chỉ tiêu lý, hóa và vi sinh vật, kết hợp với giác quan

để đánh giá chất lượng được chính xác hơn

Hội đồng cảm quan có thể được thành lập ở cấp Nhà nước, cấp ngành hay cơ sở Các ủy viên hội đồng phải là những người có kiến thức cảm quan, có kinh nghiệm sản xuất, nhất là phải có năng khiếu và giác quan nhậy cảm

Chất lượng sản phẩm được đánh giá theo thang điểm qui định Nước giải khát được

đánh giá theo thang điểm 100 và chia thành các chỉ tiêu chất lượng Trong đó: Độ trong

10 điểm, hương vị 40 điểm, bão hòa CO2 35 điểm, mầu sắc 5 điểm, hình dáng bên ngoài

10 điểm Nước giải khát có chất lượng tốt phải đạt từ 96 điểm trở lên; loại khá 90-95

điểm; loại trung bình 85-89 điểm; loại kém là dưới 85 điểm

ở Việt Nam, nhà nước chưa đưa ra tiêu chuẩn cụ thể để đánh giá chất lượng cảm quan nước giải khát Hiện nay khi đánh giá chất lượng sản phẩm này người ta dựa vào sự

ưa thích để đánh giá và cho điểm Trong đó: Cực kì thích 9 điểm, rất thích 8 điểm, thích vừa 7 điểm, không thích lắm 6 điểm, không thích, không chê 5 điểm, chê ít 4 điểm, chê vừa 3 điểm, rất chê 2 điểm, cực kỳ chê 1 điểm

Bằng mắt thường ta có thể xác định được độ trong, độ sủi bọt và độ bền bọt của nước giải khát Mỗi loại nước giải khát đều có mầu đặc trưng Màu của nước giải khát có thể là xanh, vàng, hồng, có thể chỉ là đơn mầu hoặc phối hợp nhiều mầu với tỷ lệ nào đó

để tạo ra mầu mới, đẹp và hấp dẫn cảm quan.

2 Quy trình xử lý nguyên liệu tinh bột sắn, ngô

và xây dựng tiêu chuẩn chất lượng nguyên liệu

2.1 Xác định các yếu tố ảnh hưởng tới quy trình xử lý tinh bột sắn, ngô

Tinh bột sắn mua ngoài thị trường do người dân từ các làng nghề, hộ gia đình

sản xuất Tinh bột khô có mầu trắng sáng, ngà, hơi vàng tùy thuộc tạp chất như xơ,

tanin, các ion kim loại đặc biệt là Fe++ Nguyên liệu tinh bột sắn có hàm lượng tinh bột

85%, độ ẩm 12% Do chất lượng nguyên liệu không đồng đều nên cần phải nghiên cứu

phương pháp xử lý nguyên liệu để nâng cao hàm lượng và chất lượng tinh bột sử dụng

sản xuất maltodextrin có chất lượng cao Màu sắc của tinh bột là một trong những tính

chất cảm quan để đánh giá chất lượng bột Tinh bột đạt chất lượng tốt thường có màu

trắng sáng khi sấy khô Bột sắn được sàng, rây bằng máy hoặc bằng tay để loại đi các

tạp chất lạ có kích thước lớn Kích thước lỗ sàng cũng rất quan trọng Dùng kích thước

lỗ sàng là 0,2 mm và 0,5mm, cho bột lọt qua và các vật lạ hoặc nguyên liệu tinh bột có

kích thước lớn hơn lỗ sàng sẽ nằm lại trên rây

2.1.1 Xác định tỷ lệ nước rửa

Để tinh bột có màu trắng sáng, chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm làm sạch tinh

bột bằng cách loại tạp chất đơn giản nhất nhằm nâng cao chất lượng, giảm hao hụt là

dùng nước sạch để rửa bột Bột được hoà với nước, khuấy đều trong khoảng 10 phút,

sau đó ngâm để lắng và loại bỏ nước bằng cách ly tâm Bột được rửa như vậy nhiều lần

Qua kết quả thử nghiệm chúng tôi thấy rửa lại bột 3 lần với tỷ lệ nước dùng là:

1:5 thì kinh tế hơn, tiết kiệm được nước và công lao động trong các lần thay nước và

lắng bột Sau các lần thay nước, để lắng tinh bột, chúng tôi quan sát thấy tinh bột sẽ

lắng xuống dưới và các chất bẩn đen nổi trên mặt được gạn bỏ Sau đó thu hồi, sấy khô

bột đến độ ẩm 12-15% sử dụng cho quá trình thuỷ phân tạo maltodextrin

2.1.2 ảnh hưởng của thời gian ngâm đến chất lượng bột

Độ sạch của nguyên liệu có ảnh hưởng nhiều đến quá trình cắt phân mạch tinh bột của enzym, chúng làm thay đổi độ nhớt của dịch bột nóng

Enzym có tác dụng phân cắt một cách có chọn lọc các liên kết trong phân tử tinh bột Để có được nguyên liệu có độ sạch cao, giữ được tính chất của nguyên liệu ban đầu thì thời gian ngâm bột cũng là một yếu tố rất quan trọng cần được xác định, nhất là đối với các nhà máy công suất lớn Các kết quả thí nghiệm được so sánh giữa

độ nhớt của tinh bột trước và sau thời gian xử lý (Bảng 9)

Bảng 9 ảnh hưởng của thời gian ngâm lên độ nhớt của tinh bột

(dung dịch 5% nhiệt độ 80 O C) STT Thời gian ngâm (ngày) Thời gian chảy (phút)

2.1.3 Xác định độ nhớt của nguyên liệu

Chúng tôi đã tiến hành xác định độ nhớt của các loại tinh bột ngô, tinh bột sắn, tinh bột gạo có bán trên thị trường Do dịch có độ nhớt cao nên thời gian chảy của dịch kéo dài khi đo ở máy đo độ nhớt Labor Muszeriparimuvek Esztergom của Hungari

Kết quả cho thấy độ nhớt của tinh bột gạo và tinh bột ngô rất lớn, có thể là do ngoài tinh bột ra còn có nhiều tạp chất khác như protein, chất xơ, lipit (Bảng 10)

Bảng 10: So sánh độ nhớt của tinh bột sắn, ngô, gạo Loại tinh bột Nhiệt độ hồ hoá ( o C) Thời gian chảy của dịch tinh bột (phút)

2.1.4 Xử lý nguyên liệu là tinh bột ngô

Trong thành phần của tinh bột ngô có nhiều protein và lipit, xơ Để sử dụng cho sản xuất thực phẩm tinh bột ngô thường được xử lý để loại bỏ protein Chính thành phần protein trong bột ngô làm cho dịch sau thuỷ phân có váng và dễ bị sủi bọt Đã tiến hành xử lý bột ngô bằng cách ngâm, xác định khối lượng nước rửa khác nhau Các mẫu đều được thay nước 1 lần mỗi ngày (bảng 11)

Bảng 11: ảnh hưởng của thời gian ngâm, tỷ lệ nước ngâm tới qúa trình

loại bỏ protein và làm sạch tinh bột ngô

Lượng nước rửa (so với tinh bột) Ngày

1 2 3 4

10 Sủi bọt Mùi chua Mùi chua Mùi chua

12 Lắng ít Lắng Lắng trong Lắng trong

Nhận xét: Những ngày đầu có mùi chua Sau thay nước vẫn sủi bọt Bột không lắng

Sau 10 ngày dich ít chua và lắng trong

2.1.5 Qúa trình làm sạch tinh bột sắn, ngô sau khi sử lý bằng axít

Tinh bột sau khi sử lý bằng axit sẽ làm thay đổi pH của tinh bột vì chứa một lượng axit và các chất sinh ra trong quá trình ngâm rửa Cần qua khâu làm sạch dịch tinh bột Nước dùng để rửa tinh bột phải có độ sạch cao, không chứa các ion lạ, đặc biệt là ion Fe++ Thí nghiệm được tiến hành rửa và ghi lại số lần rửa, trung hòa axit, chỉnh pH trung tính Như vậy sau 6 lần rửa nước và lượng nước sử dụng cho mỗi lần là

200 % so với lượng tinh bột xử lý, kết quả pH đưa về pH trung tính (Bảng 12)

2.1.6 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý làm sạch tinh bột sắn

Sơ đồ 3 Quy trình xử lý nguyên liêu tinh bột sắn

2.1.7 Thuyết minh sơ đồ quy trình công nghệ xử lý tinh bột sắn

Tinh bột: Có thể dùng các loại nguyên liệu tinh bột sắn, ngô có trên thị trường

Tinh bột sắn ướt có độ ẩm 40% Tinh bột sắn khô có độ ẩm 12- 14 %, hàm lượng tinh bột 80- 85% Tinh bột sắn ướt dễ nhiễm trùng, làm tăng độ chua, đòi hỏi hoá chất (NaOH, NaHCO3) trung hoà khi phối trộn nguyên liệu và nước, trước khi bổ sung enzym dịch hoá và nâng nhiệt độ hồ hoá

Sàng lọc: Sàng lọc cho phép các tinh bột có kích thước nhỏ đi qua lỗ rây và giữ

lại các vật lạ hoặc nguyên liệu tinh bột bị vón cục tránh các sự cố như:

- Sợi, dây, rác, nilon làm tắc bơm, tắc ống, tắc van, cuốn vào trục cánh khuấy

- Tránh các cục tinh bột bị hồ hoá ở bên ngoài, làm mất khả năng thấm nước, hòa tan và truyền nhiệt làm chín bên trong các cục tinh bột cỡ lớn

Phối trộn: Cấp đủ nước vào nồi theo tỷ lệ tinh bột khô: nước là 1:5 (đối với tinh

bột ướt có tỷ lệ 1:3), khối lượng nguyên liệu phụ thuộc vào dung tích thiết bị phối trộn nguyên liệu và nước Chạy đều cánh khuấy vừa đảo trộn liên tục, vừa bổ sung nguyên liệu vào nồi Các tạp chất như đất, cát, protein, chất khoáng, các hợp chất keo, chất mầu và các tạp chất khác được hoà tan vào nước, bị loại bỏ khi lắng, lọc, ly tâm tách nước

Quá trình hoà tan, lắng lọc, ly tâm tách tinh bột và nước được thực hiện lặp lại 2-3 lần tương tự tuỳ thuộc vào chất lượng tinh bột sắn ban đầu vào và các yêu cầu chất lượng tinh bột sắn nguyên liệu cho maltodextrin

Sấy khô: Tuỳ điều kiện thực tế của cơ sở sản xuất có thể sấy khô hoặc không

sấy khô tinh bột ướt Nhiệt độ và thời gian sấy khô phụ thuộc vào phương pháp công nghệ sấy Dịch tinh bột ướt có dạng sữa tinh bột có nồng độ 38- 40oBx có thể sử dụng ngay trong sản xuất maltodextrin Tuy nhiên, tinh bột sắn khô dễ bảo quản hơn Tinh bột sắn khô có độ ẩm 12-15%

2.2 Xây dựng tiêu chuẩn chất lượng nguyên liệu Tinh bột sắn để sản xuất maltodextrin

Hiện nay Công ty Cổ phần thực phẩm Minh Dương, Hà Tây sản xuất các sản phẩm như glucoza tinh khiết dạng bột, các loại si rô maltoza, glucoza và fructoza chủ yếu từ nguyên liêụ thô là: Tinh bột sắn khô, sắn lát và tinh bột sắn ướt được chế biến thủ công tại làng nghề truyền thống ở Hoài Đức, Hà Tây Nếu sản xuất maltodextrin, cần sử dụng nguyên liệu có chất lượng cao hơn, ở mức tương đương với các loại tinh bột sản xuất trong nước đạt các tiêu chuẩn chất lượng tinh bột để xuất khẩu

Chúng tôi căn cứ yêu cầu chất lượng sản phẩm maltodextrin dùng trong công nghiệp dược phẩm và thực phẩm, căn cứ vào khả năng cung cấp nguyên liệu tinh bột sắn trong nước, căn cứ vào kết cấu giá thành sản phẩm, căn cứ rủi ro có thể xảy ra nếu dùng nguyên liệu chất lượng thấp để xây dựng tiêu chuẩn nguyên liệu và khuyến cáo Công ty Cổ phần thực phẩm Minh Dương, Hà Tây tham khảo thực hiện và điều chỉnh trong quá trình sản xuất

B¶ng 13 Tiªu chuÈn tinh bét s¾n kh« lµm nguyªn liÖu s¶n xuÊt maltodextrin

TT ChØ tiªu

chÊt l−îng

§¬n vÞ

Trong n−íc

Quèc

tÕ

C«ng ty Minh D−¬ng

Tr¾ng, kh«ng mïi vÞ l¹

3 Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ, Xác định 6 yếu tố

ảnh hưởng tới quá trình thủy phân tinh bột

và xây dựng Quy trình hồ hóa, dịch hóa và đường hóa

bằng công nghệ enzym

3.1 Xác định 6 yếu tố ảnh hưởng tới quá trình thủy phân tinh bột

3.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình thủy phân tinh bột

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng có ảnh hưởng trực tiếp đến họat lực của enzym thủy phân Tốc độ phản ứng do enzym xúc tác chỉ tăng theo nhiệt độ trong giới hạn nhất định, mà ở đó phân tử protein của enzym vẫn còn bền chưa bị biến tính Mục đích của phần nghiên cứu này là khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình thủy phân tinh bột, từ đó lựa chọn nhiệt độ thích hợp nhất cho quá trình thủy phân Nhiệt độ thích hợp phải nằm trong biên độ nhiệt độ hoạt động của enzym Dịch sau thủy phân phải có

DE 12- 20 Tuy nhiên, một trong những yếu tố phải đặc biệt quan tâm độ nhớt của dịch sau thủy phân Độ nhớt cao có ảnh hưởng kéo dài thời gian lọc, gây hao phí và tổn thất Các thông số cố định là: Nồng độ enzim 0,1%, tỷ lệ bột: nước 1:4, pH = 7,0, thời gian dịch hoá 10 phút Tinh bột được phối trộn với nước theo tỷ lệ 1: 4, điều chỉnh pH 7,0 Bổ sung enzym Termamyl 120L với nồng độ 0,1% Dịch hoá trong thời gian 10 phút ở các nhiệt độ thay đổi từ 80- 1000C (Bảng 14) Sau đó làm nguội dịch và đưa pH xuống 4,5- 5 để ức chế, kìm hãm hoạt động của enzym Tiến hành đo DE và độ nhớt của dịch (Bảng 14)

Bảng 14: Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình dịch hoá