Mục đích của việc nghiên cứu này là nghiên cứu sâu về ảnh hưởng của hàm lượng nấm men và trữ đông (trong 9 tuần ở nhiệt độ 40¬¬oC) đến các thông số cấu trúc, tính lưu biến, và hoạt động lên men trong khối bột nhào mềm đông lạnh. Có 2 loại bột nhào được nghiên cứu ở đây: bột nhào sử dụng nấm men một giai đoạn (simple yeasted dough), và bột nhào sử dụng nấm men hai giai đoạn (double yeasted dough). Chúng được đánh giá thông qua hoạt động lên men (khả năng tồn tại của nấm men, khả năng sủi bọt, thể tích bột nhào), các thông số lưu biến và kết cấu.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & THỰC PHẨM
GVHD: Th.S PHAN MINH ANH THƯ
LỚP: 111160
Trang 2Nhóm 3
Tên thành viên: Bùi Thanh Trúc 11116076
Lê Giang Huế Thanh 11116058
Đinh Trọng Nghĩa 11116043
Trang 3MỤC LỤC
Tài liệu tham khảo 4
Tóm tắt……… 7
1 Lời giới thiệu……… 8
2 Nguyên liệu và phương pháp……… 11
2.1 Chuẩn bị mẫu 2.2 Phương pháp đông lạnh và trữ đông 2.3 Rã đông và chuẩn bị bột nhào để phân tích 3 Kết quả và thảo luận……… 15
3.1 Ảnh hưởng của việc trữ đông lên tế bào nấm men 3.2 Ảnh hưởng của việc trữ đông lên hoạt động của nấm men 3.3 Ảnh hưởng của việc trữ đông lên tính lưu biến của bột nhào 4 Kết luận……… 27
Tài liệu tham khảo thêm 29
Trang 4TÀI LIỆU THAM KHẢO:
Trang 10Tóm tắt:
Mục đích của việc nghiên cứu này là nghiên cứu sâu về ảnh hưởng của hàm lượng nấm men
và trữ đông (trong 9 tuần ở nhiệt độ -40oC) đến các thông số cấu trúc, tính lưu biến, và hoạtđộng lên men trong khối bột nhào mềm đông lạnh Có 2 loại bột nhào được nghiên cứu ởđây: bột nhào sử dụng nấm men một giai đoạn (simple yeasted dough), và bột nhào sử dụngnấm men hai giai đoạn (double yeasted dough) Chúng được đánh giá thông qua hoạt độnglên men (khả năng tồn tại của nấm men, khả năng sủi bọt, thể tích bột nhào), các thông sốlưu biến và kết cấu
Những ảnh hưởng trên được nghiên cứu bằng nhiều phương pháp khác nhau:
Phương pháp đo quang phổ hồng ngoại chuyển đổi chuỗi Fourier (Fourier transforminfrared) (FTIR) hoạt động dựa trên sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại của vật chất cầnnghiên cứu Phương pháp này ghi nhận các dao động đặc trưng của các liên kết hóahọc giữa các nguyên tử, cho phép phân tích với hàm lượng chất mẫu rất thấp và cóthể phân tích cấu trúc, định tính và cả định lượng (tài liệu tham khảo thêm)
Phương pháp phân tích trạng thái cấu trúc (texture profile analysis) (TPA)
Phương pháp phân tích nhiệt vi sai (differential scanning calorimetry) (DSC) làphương pháp khảo sát trạng thái vật lý hoặc biến đổi hoá học của vật liệu theo sựbiến đổi của nhiệt độ
Dữ liệu cho thấy rằng nếu dự trữ đông lạnh ở -40oC càng lâu thì chất lượng của khối bộtmềm giảm càng nhanh Các thuộc tính của tính lưu biến bao gồm: độ cứng, S, độ nở, tanδ
và hoạt động của nấm men giảm đáng kể trong suốt quá trình trữ đông Sự biến tính này dẫnđến giảm thể tích riêng của khối bột nhào mềm đông lạnh trong suốt quá trình ủ
Trong suốt quá trình trữ đông, mạng liên kết gluten được hình thành chủ yếu do sự tái kếttinh Nguyên nhân chủ yếu gây ra sự phá huỷ mạng liên kết gluten là do những thay đổi cácgiá trị lưu biến của khối bột nhào mềm đông lạnh sau khi rã đông Quá trình dự trữ đặc biệtảnh hưởng đến tính cô đặc trong 27 ngày đầu dự trữ
Trang 111 Lời giới thiệu:
Các sản phẩm đông lạnh không có tính ổn định Chúng hư hỏng dần và đạtđến mức không thể sử dụng được Việc giảm sút chất lượng được phản ánh khi sosánh sự giảm thể tích và tăng thời gian ủ trong khối bột khi sử dụng phương pháptruyền thống
Không có một sản phẩm đông lạnh nào có thời gian sử dụng mãi mãi, chất lượng củacác sản phẩm đông lạnh giảm dần tới mức thấp nhất Năm 1999, Le Bail và các cộng
sự cho rằng nếu không có vấn đề gì trong quá trình vận chuyển và dự trữ đông lạnh(về nhiệt độ, công thức, chế độ cấp đông hay vận chuyển) thì thời gian sử dụng củakhối bột nhào đông lạnh ước tính khoảng 8-9 tuần
Các ảnh hưởng làm giảm thể tích của khối bột trong quá trình trữ đông:
Năng suất hoạt động của nấm men giảm
Tính nguyên vẹn của mạng gluten bị tổn thất
Vì chất lượng của khối bột nhào giảm (do tổn thất chất lượng trong suốt quá trình ủ)dẫn đến việc ảnh hưởng đến khả năng cắt bột bằng máy, tạo ra 1 vấn đề trong dâychuyền sản xuất công nghiệp (giảm thời gian sử dụng của khối bột nhào),(Selomulyo và Zhou, 2007)
Độ bền giảm dẫn đến mạng gluten của khối bột nhào dễ bị bẻ gảy, kết quả là khảnăng giữ khí kém và giảm thể tích khi nướng
Nguyên nhân của những hiện tượng trên là do:
Nước phân bố không đồng đều trong mạng bột trong suốt quá trình đông lạnh(Giannou và Tzia, 2007)
Sự biến thiên nhiệt độ diễn ra trong suốt quá trình dự trữ và vận chuyển làmthay đổi chất lượng khối bột đông do sự tái kết tinh (Gormley và các cộng sự,2002)
Thực chất khả năng thoát khí phụ thuộc vào số lượng tế bào nấm men, chủng,trạng thái sinh lý của nấm men và lượng đường lên men (Theo Teunissen vàcác cộng sự , 2002)
Trang 12 Quá trình đông lạnh và trữ đông ảnh hưởng đến khả năng tồn tại và hoạt động của tếbào nấm men:
CO2 được sinh ra từ nấm men, do đó nó được dùng để làm thước đo độ hoạtđộng của nấm men
Những nghiên cứu khác cho thấy, sự đông lạnh ảnh hưởng đến các thuộc tínhcủa nấm men, mà các thuộc tính này tác động chủ yếu đến quá trình sản xuấtbột đông
Năm 1996, Nemeth và các cộng sự đã chứng minh rằng thời gian và nhiệt độkhối bột nhào trước khi đông lạnh ảnh hưởng mạnh đến khả năng tồn tại củanấm men, dưới 20oC sẽ ngăn cản hoạt động lên men (Hino và các cộng sự,1987) Hiện tượng này có thể được giải thích do áp suất thẩm thấu trong mạngbột và độ nhạy cao của tế bào nấm men dẫn đến việc phá huỷ tổ chức tế bào
Tốc độ đông lạnh có thể được coi là chỉ số quan trọng trong đánh giá chất lượng khốibột nhào đông vì chỉ số này đại diện cho mức độ hoạt động của nấm men Tốc độđông lạnh phải đủ chậm để tránh hình thành sự kết tinh trong tế bào, vì vậy phảinhanh chóng giảm thiểu việc tiếp xúc của tế bào đến nồng độ chất tan bị gây ra bởi
sự tái kết tinh nước Trong khi đó Morris và Clarke (1987) cho rằng sự phá hủy màng
tế bào nấm men là do tiếp xúc với nhiệt độ và nồng độ cao
Tuy nhiên, những tác hại do quá trình đông lạnh và trữ đông có thể giảm thiểu bằngcách áp dụng các biện pháp thích hợp trong việc hình thành công thức và sử dụng cácquá trình sản xuất thích hợp
Số lượng của nấm men được sử dụng trong những khối bột nhào đông lạnh phụthuộc vào thời gian trữ đông, cấu trúc bột nhào, thời gian lên men sau quá trình rãđông (Bruinsma và Giesenschlag, 1984)
Để cải thiện hiệu suất đông lạnh, một số thông số kỹ thuật như tốc độ đông lạnh vànhiệt độ đông lạnh phải được quan tâm cũng như chọn chủng nấm men và tăng sốlượng nấm men để bù lại tổn thất trong hoạt động lên men Nghĩa là thêm từ 50-100% số lượng nấm men hơn mức qui định trong thời gian trữ đông Tuy nhiên, việc
Trang 13bổ sung thêm nấm men sẽ làm tăng chi phí xử lý và có thể sinh ra vị men trong sảnphẩm cuối (Lorenz và Kulp, 1995; Neyreneuf và Van Der Plaat, 1991).
Những tác giả khác cũng chứng minh rằng thời gian dự trữ đông lạnh cũng ảnhhưởng đến cấu trúc và các giá trị lưu biến của khối bột nhào (Gelinas và McKin-non,2004) Trong suốt quá trình đông lạnh, có sự thay đổi cấu trúc của khối bột đông lạnh
do tác động cơ học của sự kết tinh trong suốt quá trình đông lạnh và dự trữ, dẫn đếnmạng bột đông lạnh bị suy thoái, điều này được thể hiện: độ bền giảm, khả năng giữkhí kém trong quá trình ủ (Berglund và các đồng sự , 1991)
Ngoài ra, mạng gluten của khối bột nhào đông lạnh bị yếu dần là do cơ chất của nấmmen như “glutathione” giảm (Kline và Sugihara, 1968)
Vài tác giả khác nghiên cứu về ảnh hưởng riêng biệt của thời gian dự trữ hoặc nhiệt
độ đến thuộc tính của khối bột mì Năm 1996, El-Hady và các cộng sự đã nghiên cứuhàm lượng nấm men cũng ảnh hưởng đến các thuộc tính cấu trúc của khối bột nhàomềm đông lạnh trong quá trình dự trữ
Theo tài liệu, không có nghiên cứu đo quang phổ hồng ngoại chuyển đổi chuỗiFourier (FITR) nào được công bố để mô tả ảnh hưởng của tốc độ đông lạnh và thờigian dự trữ đến các giá trị lưu biến của khối bột nhào đông lạnh
Mục đích của viêc nghiên cứu:
Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nấm men và thời gian trữ đông tạinhiệt độ biến đổi pha (Tg) đến các thông số lưu biến và các thông số cấu trúccủa khối bột nhào mền đông lạnh gồm 20% đường và 30% bơ, điều này làmgiảm hoạt độ nước trong khối bột nhào mềm
Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nấm men đến hoạt đông lên men (khảnăng sủi bọt, khả năng tồn tại của nấm men, thể tích riêng) và những biến đổicủa tính lưu biến trong khối bột nhào mềm đông lạnh trong suốt quá trình trữđông Và những giá trị này được dùng để điều khiển và xác định thời gian dựtrữ tối ưu cho bột nhào mềm
Trang 142 Nguyên liệu và phương pháp:
2.1 Chuẩn bị mẫu:
Mẫu bột nhào đã được chuẩn bị theo mô tả của Meziani và các cộng sự (2011) ởphần giới thiệu trước Thí nghiệm mẫu bột được làm trong hai lần Để nghiên cứuảnh hưởng của nấm men và thời gian ủ đông, hai loại bột được nghiên cứu là: bộtnhào sử dụng nấm men một giai đoạn (SY) và bột nhào sử dụng nấm men hai giaiđoạn (DY)
2.2 Phương pháp đông lạnh và trữ đông:
Tổng số ống đựng bột nhào được đặt trong máy làm lạnh công nghiệp (Panem,France); máy làm lạnh này tạo ra luồng không khí lạnh có nhiệt độ -40oC
Tốc độ làm lạnh được ước tính khoảng -0.39oC/phút
Nhiệt độ trong suốt quá trình làm lạnh được cặp nhiệt điện loại K (đường kính300µm Ahlborn France) tự ghi lại và được kết nối với máy ghi dữ liệu Almemo(model 2290-8 V5 AMR)
Cặp nhiệt điện được điều chỉnh dựa trên việc sử dụng nhiệt kế chuẩn tại ±0.1oC Ởthời điểm kết thúc làm lạnh, các ống đựng bột được giữ trong kho ở nhiệt độ làmlạnh -40oC±1oC (TT 151 Curtiss, France) khoảng 9 tuần
2.3 Rã đông và chuẩn bị bột nhào để phân tích:
Sau khi trữ đông, mẫu bột nhào được rã đông trong hai bước theo phương pháp củaMeziani và các cộng sự (2011) đã mô tả ở phần giới thiệu trước Tất cả các phépphân tích bột nhào được tiến hành trên bốn mẫu bột đông lạnh và tiến hành kiểm tratừng loại trong suốt quá trình dự trữ
Trang 152.3.1 Sự sống sót của nấm men sau quá trình chọn lọc tự nhiên:
Sau khi rã đông, dùng phương pháp đếm trực tiếp trên đĩa petri để xác định số lượngnấm men còn sống sót trong từng mẫu bột nhào (Phimolsiripol và các cộng sự,2008)
Sau khi pha loãng 10g bột nhào vào 90g dung dịch muối trypton tính nồng độlogarit hình thành (Biokar Dianostics, France)
0,1ml dung dịch huyền phù được nuôi cấy với 15 ml bazơ (BiokarDiagnostics) OGA (Oxytetracycline Glucose Agar) trên đĩa petri và được bảoquản trong tủ ấm ở nhiệt độ 25oC trong vòng 72h CFU được thể hiện rõ chotừng gram bột nhào
Phần bột nhào mềm (SY và DY) được chuẩn bị thành 3 đĩa cho từng mẫu bột
2.3.2 Khả năng tạo bọt và ước lượng khối bột nhào trong suốt quá trình ủ:
Lượng CO2 thoát ra đã được xác định
30 gram bột nhào được đặt vào trong một bình chứa có dung tích 1000 ml vàđặt chìm vào trong một bể nước ở nhiệt độ 280C khoảng 180 phút Bình chứađược nối với ống nghiệm đảo ngược chứa đầy nước có pH=2 và được đậy kín
Theo Peighambardoust và các cộng sự (2010) xác định rằng lượng CO2 khôngthay đổi trong suốt quá trình dịch chuyển nước trong ống nghiệm
Lượng bột nhào xác định bằng phương pháp được miêu tả bởi Havet và các cộng sự(2000) Mẫu bột nhào được đặt trong ống nghiệm có đường kính 5cm và cao 8cmđược vô trùng, có chia độ, đặt trong phòng có nhiệt độ 2.8oC và độ ẩm tương đối
85% khoảng 180 phút Đai gạt ống nghiệm chứa lượng bột nhào (đã được chia vạch)
dịch chuyển vuông góc trong suốt quá trình kiểm chứng cho lượng bột Tất cả sự đolường được thực hiện 3 lần cho từng mẫu bột của 4 mẫu bột nhào mềm (SY và DY)
Trang 162.3.3 Đo hồng ngoại:
Sự giống và khác nhau trong cấu trúc bậc hai của bột nhào mềm theo thời gian trữđông đã được nghiên cứu bằng phương pháp đo quang phổ hồng ngoại chuyển đổichuỗi Fourier của Foirier-transform (FT-IR) Bản tường thuật được sử dụng trongnghiên cứu này đã được mô tả trước đó bởi Meziani và các cộng sự (2011) Làm thínghiệm độc lập 6 lần cho mỗi mẫu bột nhào mềm
Sử dụng phần mềm UPUS 3.0 (Bruker, Karsruhe, Germany) để phân tích dữ liệu nhưmiêu tả của Meziani và các cộng sự (2011) Phép phân tích này cho phép xác địnhphần môi trường thứ cấp khác nhau trong protein suốt quá trình trữ đông
Miền khác đã được xác định: nước (3350 cm-1), chất béo (2958 cm-1), amit I (1650
cm-1), amit II (1546 cm-1) và amit III (1245 cm-1) Dãy amit III được khảo sát dựa trênviệc nghiên cứu hiệu quả của nước trong cấu trúc thứ cấp protein Bước đầu chuỗiamit tạo ra tần suất hấp thụ phù hợp và cao nhất: cấu trúc xoắn ốc α (1330-1295 cm-
1), cấu trúc hình thể cuộn xoắn thống kê α (từ 1295 đến 1270 cm-1), xoắn ngẫu nhiêncấu (1270-1250 cm-1) và cấu trúc gấp nếp β (1250-1220 cm-1) theo Cai và Singh(1999)
2.3.4 Tính lưu biến của bột nhào: kê hay xoắn ngẫu nhiên β
a
Phân tích kết cấu :
Phép đo tình trạng căng nén là một trong những nền tảng của thí nghiệm dùng đểđánh giá tính chất và cấu tạo bột nhào Các thông số kết cấu được thực hiện trên 7mẫu cho từng loại bột nhào mềm
TPA được sử dụng để đánh giá hiệu quả xử lý lạnh trên bột (Olivera và Salvadori,2009), thử toàn bộ bằng thiết bị máy (LRX-LLOYD tensile-compression) với dụng
cụ dò 50mm Theo kinh nghiệm thông số cho phép là: đĩa bột: đường kính 5cm, độdày 2.5cm và nặng 30g
Chu kỳ nén khí kép được thực hiện tốc độ thử 60 mm/s; sự nén khí 40%, thời giannghỉ 60s Độ cứng được định nghĩa như lực lớn nhất suốt quá trình đầu của chu kỳ
Trang 17nén khí, độ đàn hồi là được xác định bằng tỉ lệ của độ dài và khối lượng được tìm ratrong quá trình nén thứ 2 cho đến chu kỳ thứ 1 Độ cứng và độ đàn hồi được xác địnhdựa trên sự thiếu độ nhớt của bột, bằng cách đặt bột trên bề mặt màn nhựa để tránh
sự biến dạng do độ nhớt gây ra bởi đỉnh âm tính của độ nhớt
Phương pháp của Havet và cộng sự (2000) được sử dụng để xác định sự khác nhaugiữa lực tối đa và độ bền sau khi bột nghỉ (ΔS) Dựa trên số liệu nghiên cứu của mẫuS) Dựa trên số liệu nghiên cứu của mẫubột: đường kính 5cm, độ dày 2.5cm và nặng 30g Sử dụng máy thăm dò bằng Al cóđường kính 5cm để nén mẫu bột với 1 lực 5N, tốc độ kiểm tra 1cm/phút và thời giannghỉ để ghi chép lại khoảng 60s
Tránh ảnh hưởng của sự lên men, tất cả đánh giá tính lưu biến được thực hiện ở 8oCtrong “thermo stated” kết nối với bể cách ly bởi polystyren
b
Đo tính lưu biến : Chức năng phép đo tính lưu biến được thực hiện bằng máy đo tốc độKinexus (Malvern, England) đã được phương pháp của Meziani và các cộng sự miêu tảtrước đó (2011)
2.3.5 Sử dụng DSC đo lường nhóm truyền :
Sử dụng sự chênh lệch của máy quét đo sự chênh lệch năng lượng (Netzcsh DSC 204 F1Phoenix, Germany) để đo nhiệt độ biến đổi pha (Theo Meziani và cộng sự, 2011)
2.3.6 Phân tích thống kê :
Dùng phần mềm KyPlot (Version 2.0 beta 15 1997-2001 Koichi Yoshioka) để tính toán sựliên hệ của hệ số phân tích tương quan ‘Pearson’ và phân tích sự biến đổi (ANOVA) Nếuhiệu quả thời gian trữ đông và tổng số men trong thuộc tính của bột khác nhau đáng kể thìtất cả kết quả kiểm tra được tìm ra biểu thị tại 95%
Trang 183 Kết quả và thảo luận
3.1 Ảnh hưởng của việc trữ đông trên tế bào nấm men
H ình 1 Nấm men sống trong khối bột nhào mềm SY và DY ở -40 ℃ cùng với sự gia tăng thời gian
lưu trữ
Hình 1 cho thấy sự phân bố của nấm men suy giảm khi trữ đông ở nhiệt độ -40oC.Việc suy giảm trên đã ảnh hưởng đến toàn bộ chất lượng sản phẩm (các sản phẩmbánh mì trong nghiên cứu này) đã biểu diễn được trong phương trình sau:
−dN
n
N: số lượng phân bố của nấm men
t: thời gian biến thiên
K: hằng số tỉ lệ nấm men bị tiêu diệt
n: bậc của phương trình (phương trình bậc 0, 1 hoặc 2)
