Báo cao nhóm 4

LỜI MỞ ĐẦU Một phương pháp đơn giản thực hiện trong ống nghiệm in vitro bằng pepsin và pancreatin được đề xuất cho việc xác định hàm lượng bã không tiêu hóa chất xơ trong thự

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

***

BÁO CÁO TIỂU LUẬN

XÁC ĐỊNH LƯỢNG BÃ KHÔNG TIÊU HÓA (CHẤT XƠ) TRONG THỰC PHẨM CỦA CON NGƯỜI BẰNG ENZYME

GVHD: Th.S Nguyễn Minh Hải Sinh viên thực hiện:

1 Lê Quỳnh Khoa 13116055

2 Đặng Thị Thiện 13116135

3 Lê Ngọc Thiện 13116136

4.Võ Thị Yến Nhi 13116094

TP Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2016

MỤC LỤC

NỘI DUNG 1

1 Giới thiệu 1

2 Thí nghiệm 2

2.1 Hoá chất 2

2.2 Cách tiến hành 2

3 Kết quả 3

3.1 Xác định sự tiêu hoá tinh bột và protein tối ưu 3

3.2 Xác đinh hàm lượng protein không tiêu hóa và tinh bột 4

3.3 Chất bã không tiêu hóa được và chất xơ của các các loại thực phẩm khác nhau………… 6

KẾT LUẬN 10

TÀI LIỆU THAM KHẢO 13

LỜI MỞ ĐẦU

Một phương pháp đơn giản thực hiện trong ống nghiệm (in vitro) bằng pepsin và pancreatin được đề xuất cho việc xác định hàm lượng bã không tiêu hóa (chất xơ) trong thực phẩm của con người Các kết quả phân tích trên một số nhóm thực phẩm được đưa ra, ví dụ như các loại đậu, các sản phẩm ngũ cốc, khoai tây, một số loại trái cây, rau quả và hành Sự khác biệt giữa chất xơ thô và giá trị bã không tiêu hóa thì lớn đối với các loại hạt họ đậu và các sản phẩm ngũ cốc nguyên hạt Đối với các loại rau củ, sự khác biệt lớn nhất trong khoai tây, rau diếp xoăn, cuộn cải xoăn và sắn lá, và sự khác

biệt này thì nhỏ trong bắp cải trắng , cà rốt và hành tây

Công nghệ sinh học thực phẩm 1

NỘI DUNG

1 Giới thiệu

“Fibre, bulk, roughage” là tên gọi chung cho các nguyên liệu thực vật mà thành phần của nó không có khả năng được hòa tan và tiêu hóa bởi thành tế bào, nó bao gồm cellulose (một loại polymer glucose), hemicellulose (một nhóm không đồng nhất trong đó pentosan chiếm ưu thế; hexoses, và polyuronides), lignin (một hợp chất thơm),

protopectin, và một số nguyên liệu chứa nitơ

Hàm lượng chất xơ trong các sản phẩm thực phẩm có thể được tính toán bằng cách lấy 100 trừ đi tỷ lệ phần trăm của nước, protein, chất béo, carbohydrate sẵn

có và tro

Chất xơ thô được định nghĩa là lượng bã còn lại sau khi phân giải hóa học

Có hai phương pháp: Một là, bao gồm xử lí thủy phân được sử dụng như một phương pháp chuẩn tại Mỹ Hai là, xử lí oxy hóa, phương pháp này phổ biến hơn trên các lục địa ở châu Âu Tuy nhiên, việc sử dụng phương pháp xử lí hóa học này, tuy có thể thay đổi nhưng lại gây ra một sự trích li đáng kể các hợp chất chứa trong đó, kết quả là làm thất thoát một lượng đáng kể trong nguyên liệu xơ

Trong các loại đậu và sản phẩm ngũ cốc nguyên hạt, sự khác biệt lớn được tìm thấy bởi việc tính toán hàm lượng chất xơ và giá trị chất xơ thô

Vì vậy, giá trị chất xơ thô được tính toán không cho thấy tỉ lệ thật của loại thực phẩm không có giá trị đôi với con người

Theo đó Trowell đã giới thiệu khái niệm về chất xơ, được định nghĩa là những phần còn lại của tế bào thực vật bền khi bị thủy phân bởi các enzyme tiêu hóa của con người

Các phương pháp của Southgate và Van Soest, theo đó mỗi thành phần xơ được xác định, là không thuộc sinh lí học

Phương pháp sử dụng enzyme đã phát triển trước đó Weinstock và Benham sử dụng một enzyme của vi sinh vật Trong phương pháp của Remy ba enzyme được sử dụng, một trong số đó có nguồn gốc thực vật Williams và Olmsted đã xác định

Công nghệ sinh học thực phẩm 2

dư lượng bã không tiêu hóa với pancreatin Phương pháp của họ không chỉ tốn thời gian (3 ngày), mà bên cạnh đó, như đã nêu trong bài báo của họ, việc xử lí lâu dài trong dung dịch kiềm yếu hòa tan hemicellulose không bền

Trong phương pháp của chúng tôi, lượng bã không tiêu hóa được xác định trong thời gian ngắn (1h) với pancreatin trung hòa, trước tiên là sự tiêu hóa với pepsin; quá trình tiền tiêu hóa này là thiết yếu cho sự tiêu hóa tối đa sản phẩm thực phẩm

2 Thí nghiệm

Phương pháp được đề xuất cho sự xác định hàm lượng bã không tiêu không hoà tan trong các sản phẩm thực phẩm bằng enzyme

2.1 Hoá chất

Pepsin, pancreatin, HCl 0.2N, HCl 4N, NaOH 4N, đệm phosphate pH=6.8, Natri dodecylsulphate,cát (được làm sạch bằng acid và được nung, 0.1-0.3mm, Merch )

Một lượng mẫu đã biết cần phân tích được xay với nước trong máy xay Một vài giọt isoamyl alcohol như là một chất chống tạo bọt và một vài tinh thể của thymol như là chất bảo quản được thêm vào Sau đó điều chỉnh dung dịch lên 1 lít Dùng pipet hút 50ml dung dịch huyền phù này hoặc dùng một mẫu bột khô đã được tách nước hoà tan trong 50ml nước cất ( hàm lượng tinh bột không hơn 1g) bỏ vào bình thuỷ tinh 250ml, sau đó thêm vào 100mg pepsin, 50ml dung dịch HCl 0.2N Hỗn hợp này được ủ khoảng 18h ở nhiệt độ 400C

Sau khi tiêu hoá pepsin, hỗn hợp được trung hoà với dung dịch NaOH 4N,

và 50ml dung dịch đệm pH=6.8, sau đó thêm 100mg pancreatin, và 300g Natri lauryl sulfat Đối với tiêu hoá pancreatin, hỗn hợp dung dịch được ủ trong điều kiện khuấy khoảng 1h tại nhiệt độ 400C

Tiếp đó, hỗn hợp được acid hoá với HCl 4N đến pH 4-5 Sau đó, dịch huyền phù được ly tâm ( 30 phút, 3000 vòng/phút) Phần chất lỏng nổi lên bề mặt được gán qua một chén lọc thuỷ tinh 1G3 có lớp cát dày 15mm biết trước khối lượng Phần cặn ở lớp dưới được thêm nước và ly tâm lần nữa Rữa phần bã sau ly tâm- việc gạn bỏ

Công nghệ sinh học thực phẩm 3

phần chất lỏng bên trên qua chén lọc thuỷ tinh được thực hiện lặp lại 3 lần với nước và

3 lần với acetone Phần bã còn lại sau lần ly tâm cuối cùng thì cẩn thận đặt trong chén nung Chén nung thuỷ tinh với hỗn hợp phần bã lọc và phần cặn sau đó được sấy qua đêm ở 1050C

Khối lượng của phần bã sau sấy thì được biểu diễn như là phần trăm chất khô của mẫu, do đó được xem như là hàm lượng bã không tiêu hoá của sản phẩm

3 Kết quả

3.1 Xác định sự tiêu hoá tinh bột và protein tối ưu

Sự thay đổi thời gian tiêu hoá và nồng độ của những thành phần khác nhau trong hỗn hợp 2 phản ứng được thực hiện để đạt được sự tiêu hoá tinh bột và protein cao nhất hoặc phần bã tách ra là nhỏ nhất Cuối cùng, kết quả của những thí nghiệm này dẫn đến một phương pháp cuối cùng

Mục tiêu của cuộc thí nghiệm ( bảng 1) là để tối ưu hoá sự tiêu hoá Trước tiên, sự tiêu hoá pepsin ở nồng độ HCl 0.1N thì tốt hơn 0.05 N Do dó, nồng độ HCl tối

ưu được sử dụng là 0.1N Ngoài ra, sau khi trung hòa, cho ra nồng độ NaCl tối ưu là khoảng 0.05M trong suốt lần tiêu hóa thứ 2 với pancreatin

Sự tiêu hoá protein tối đa gần như đạt được với lượng pepsin là 100mg trong thời gian phản ứng là 16h mà không cần lắc hỗn hợp Tuy nhiên lắc hoặc khuấy hỗn hợp trong khi tiêu hoá pepsin là cần thiết nếu muốn hoàn thành trong vòng 6h

Sự tiêu hoá pancreatin được thực hiện trong bình phản ứng 250ml để hỗn hợp được khuấy liên tục Nhiệt độ được duy trì ở 40 ± 0.20C Về cơ bản, trong quy trình xác định tinh bột của viện chúng tôi thì đã được sử dụng cho sự tiêu hoá pancreatin Sự tiêu hoá pancreatin được nghiên cứu trong sự phụ thuộc của nó vào thời gian Phân tích sắc ký bản mỏng cho thấy sự tiêu hoá tinh bột được hoàn thành trong 10 phút đầu tiên, trong quy trình của chúng tôi, chúng tôi duy trì thời gian tiêu hoá khoảng 1h Đường Pentose có thể không được phát hiện trong quá trình này

Nếu không có sự hiện diện của chất hoạt động bề mặt, pancreatin sẽ không được hòa tan hoàn toàn Với nồng độ 0.1% của Natri dodecylsulphate (SDS) thì thu

Công nghệ sinh học thực phẩm 4

được dung dịch pancreatin trong suốt Kết quả gần tối ưu nhất thu được với dung dịch 0.2%.Natri taurocholate không gây ảnh hưởng nhiều

Dung dịch đệm được sử dụng với nồng độ cao hơn thông thường đã không mang lại bất kỳ sự cải thiện nào

Sự giảm bớt hàm lượng pancreatin từ 200 xuống 50 mg thì hầu như không ảnh hưởng đến kết quả Vì những lý do an toàn thì hàm lượng 100mg được duy trì trong quy trình

Mặc dù pancreatin có tính chất phân giải protein, the action of pancreatin alone (với 0.05M NaCl), trong khi việc xử lí trước với pepsin thì bị ảnh hưởng, không đủ chứng tỏ đến việc thay thế phản ứng bởi pepsin; ngay cả khi phản ứng phân giải tinh bột giữ lại kết quả thấp trong hàm lượng rất cao của bã không tiêu ( thí nghiệm số 14)

Thí nghiệm số 12 được chọn như là quy trình chuẩn cho sự xác định lượng

bã không tiêu hoá

3.2 Xác đinh hàm lượng protein không tiêu hóa và tinh bột

Việc xác định bằng Kjeldahl trong dịch lọc protein đã tiêu hóa có thể liên quan tới hàm lượng protein của mẫu, phần trăm protein tiêu hóa được Tương tự, tinh bột đã tiêu hóa đươc xác định trong dịch lọc với lượng trung bình của hàm lương glucose

Công nghệ sinh học thực phẩm 5

Bảng 1: Ảnh hưởng của nồng độ HCl đến hoạt động của pepsin, pancreatin nồng độ

dung dịch đệm và hiện diện của chất hoạt động bề mặt đến sự tiêu hóa carbohydrat và

protein cùa hạt đâu

16h tiêu hóa với pepsin 1h tiêu hóa với pancreatin Chất bã

STT Pepsin

(mg/100

ml)

HCl pH Pancr

(mg/200 ml)

Dung dịch đệm

Sodium dodecyl sulphate (%)

Sodium tauro cholate (%)

pH Khối lượng chất khô

Chất

xơ không tiêu hóa

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

-

0.05 0.05 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1

-

1.3 1.3 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

-

200

200

200

200

200

200

200

200

200

200

200

100

50

200

Conc Normal Normal Normal Normal Normal Conc Conc Conc Normal Normal Normal Normal Normal

-

-

- 0.1 0.2 3.0 0.1 0.2 3.0 0.2

- 0.2 0.2 0.2

-

-

-

-

-

-

-

-

-

- 0.2

-

-

-

6.8 6.8 6.8 6.9 7.0 7.3 6.8 6.9 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0

18.9 19.9 17.5 16.7 15.5 15.3 16.3 16.2 16.1 15.4 16.6 15.3 15.4 25.6

2.44 2.47 1.97 1.75 1.35 1.28 1.65 1.56 1.35 1.31 2.13 1.31 1.31 6.06

Công nghệ sinh học thực phẩm 6

Bảng 2 Ảnh hưởng của quá trình tiêu hóa lên khả năng tiêu thụ protein và hàm lượng

tinh bột đậu vặn (tỷ lệ phần trăm trên chất khô của hạt)

Đậu

nâu

Hàm lượng proteina (%)

Lượng protein tiêu hóaa (%)

Lượng protein không tiêu hóab (%)

Protein tiêu hóa (%)

Hàm lượng tinh bột (%)

Quá trình tiêu hóa

Pepsin Pancr SDSb

Mẫu

thứ 1

22.8

20.6 2.2 90.0 + 22.0 1.3 94.3 52.9 + + 56.0 + + +

Mẫu

thứ 2

21.7

19.4 1.7 92.2 49.7 + + 1.1 94.9 50.1 + + + 17.9 2.8 87.9 46.4 +

19.3 1.9 91.2 46.8 + +

a

N x 6.25

bSDS = Sodium đoecyl sulphate

Trong nghiên cứu về sự tiêu hóa tinh bột cũng như sự tiêu hóa protein tối

ưu này đạt được với một sự tiêu hóa pepsin theo sau bởi sự tiêu hóa pancreatin với sự

có mặt của một tác nhân hoạt động bề mặt, xác nhận kết quả của bảng 1

3.3 Chất bã không tiêu hóa được và chất xơ của các các loại thực phẩm

Bảng 3 cho thấy phần bã khó tiêu trong các loại thực phẩm khác nhau thuộc các nhóm khác nhau như: Các loại đậu, các sản phẩm ngũ cốc, trái cây và rau quả, khoai tây và hành tây Để so sánh hàm lượng chất xơ thô ( phương pháp Weended) một cách tốt nhất

Công nghệ sinh học thực phẩm 7

Việc xác định mẫu được làm tới ba lần khi sự khác nhau giữa các bản xác định như nhau từ các mẫu không vượt quá 0.3% Đối với trái cây và rau củ quả, sự khác biệt trong kết quả, sự tính toán trên các vật liệu khô có thể lớn hơn nhiều lần Vì vậy phải làm tròn số liệu được đưa ra Hơn nữa sự khác biệt trong hàm lượng nước giữa các mẫu khác nhau của sản phẩm tương tự cũng là rất lớn Đậu nành và đậu phộng được khử béo trước khi phân tích

Bảng 3: So sánh các phần sợi thô (phương pháp weende) và các cặn khó tiêu hóa

(phương pháp đề xuất) của các loại thực phẩm khác nhau

Thực phẩm

Lượng chất khô trong sản phẩma (%)

Phần trăm của vật chất khô

Chất xơb (%)

Chất

bã khó phân hủyc (%)

Carbohydrates

dễ tiêu (tinh bột)d (%)

Tổng lượng Protein thô (Nx6.25) (%)

Protein

dễ tiêue (%) Cây họ đậu

80.5 2.8 15.0 52.6 23.0 95.7

Đậu nâu, nấu

dưới áp suất

Đậu

trắng Đóng

hộp,

lắng

cạn

29.9 2.3 15.7 44.0 24.3 Đậu nâu 26.2 2.3 19.6 45.4 22.5 Đậu 24.9 2.3 13.2 42.0 21.9

Đậu nành 92.7 2.4 5.1 12.1 9.3 98.5 Bột đậu nành 88.1 7.5 11.9

Công nghệ sinh học thực phẩm 8

Tempeh

(ví dụ 1) 49.8 6.0 6.8 <4 49.8 96.8 Tempeh

Đậu phộng rang 96.5 2.6 8.0 99.9 Ngũ cốc

89.4 1.7 7.7 69.9 11.8

Yến

mạch nghiền

(ví dụ 1)

Yến

mạch nghiền

(ví dụ 2) 88.9 8.5

Gạo 86.5 0.7 1.6

Bánh mì trắng 56.2 0.8 4.0

Bánh mì lúa mì 59.6 2.0 15.5

Bánh mì

lúa mạch 66.2 1.6 21.0

Cám lúa mì 87.1 10.4 56.0 92.9 Trái cây

16.4 ~4 ~7 Táo

Rau củ

20.7 2.8 9.9 Khoai tây

Bắp cải

đỏ (nguyên)

(đã nấu)

8.4 ~18 ~20 38.0 12.0 ~100

8.5 ~18 ~20 37.8 13.0 ~94 Bắp 9.1 ~16 ~18 36.4 25.3 ~96

Công nghệ sinh học thực phẩm 9

cải (nguyên)

(đã nấu) 9.7 ~16 ~18 34.0 23.6 ~96 Cải bruxen

(đã nấu) 12.9 ~11 ~14 22.0 30.8 ~97

Cà

rốt (nguyên)

(đã nấu)

12.6 ~8 ~13 36.0 7.0 ~93

~8 ~12 43.0 7.0 ~100 Hành tây

(đã nấu) ~10 ~8 43.0 17.0 ~95 Củ cải

(đã nấu) ~15 ~20 32.0 17.0 ~92 Rau củ khô

94.2 13.0 21.7 12.5 29.3 Rau diếp

Cải xoăn tròn 92.0 9.0 30.2 14.1 26.7 96.6

Lá sắn 95.8 10.5 34.6 7.6 39.5 85.3 Bắp cải trắng 88.6 17.5 21.5 33.5 16.3 ~99

Cà rốt 89.3 9.0 9.9 46.1 8.6 ~100 Hành tây 94.1 10.0 10.5

a Phương pháp AOAC

b

Weende thức ăn khô ( phương thức nhanh)

c Phương pháp đề xuất

d Với các loại thực phẩm giàu tinh bột như tinh bột; Với các loại trái cây và rau quả cân

bằng dextrose

e

Tính toán từ các thống kê của các ví dụ hoặc các mẫu chọn lọc, thống kê sơ lược các phần còn lại

Công nghệ sinh học thực phẩm 10

KẾT LUẬN

Theo như tính chất của chất xơ thì việc xác định nó phải dựa trên việc sử dụng các enzyme tiêu hóa Chỉ có phương pháp của Williams và Olmsted (sử dụng pancreatin) và phương pháp đề xuất (sử dụng pepsin và pancreatin) để xác định lượng

bã không tiêu hóa mới đáp ứng được điều kiện này Quá trình tiền tiêu hóa của protein với pepsin trong phương pháp của chúng tôi đưa ra là rất cần thiết để có thể tiếp cận đầy đủ các sản phẩm thực phẩm cho sự tiêu hóa pancreatin tiếp theo Kêt quả là, sự tiêu hóa pancreatin trong dung dịch trung hòa và trong sự góp mặt của tác nhân hoạt động bề mặt là cao nhất trong vòng 1h Qui trình không làm tăng sự thủy phân của pentosans Một kết quả quan trọng hơn của qui trình tiêu hóa được đề xuất là, đưa ra sự tiêu hóa protein và tinh bột tối đa, và hệ quả là lượng bã nhỏ nhất

Qui trình này được áp dụng cho các loại hạt, vì vậy, nó cho một giá trị cao hơn của hàm lượng tinh bột trong mẫu khi được xác định bởi các giá trị trung bình chỉ với phương pháp enzyme sử dụng pancreatin

Quá trình lọc dung dịch sau tiêu hóa theo phương pháp đã được chỉ ra thì nhanh và thu được dịch lọc trong

Sự lặp của phương pháp là thỏa đáng ; sự khác nhau giữa các bản phân tích của những mẫu như nhau có thể ở mức 0.2%

Nếu muốn, phần bã có thể được phân tích bằng phương pháp của Southgate

để xác định các thành phần riêng lẻ của chất xơ trong các sản phẩm thực phẩm cụ thể

Bằng cách so sánh kết quả của việc xác định chất xơ thô (Phương pháp Weende ) và phần bã không tiêu hóa được của các thực phẩm khác nhau (xem bảng 3) thì rõ ràng là phương pháp xác định chất xơ thô gây ra sự tổn thất lớn trong các nguyên liệu chất xơ

Nên chú ý đối với các carbohydrate hòa tan không tiêu hóa được , như là pectin hóa tan và galacto-oligosaccharides, cả 2 phương pháp này đều không thực hiện được.Sự khác nhau giữa chất xơ thô và phần dư không tiêu hoá được là đặc biệt được cân nhắc kĩ đối với các sản phẩm ngũ cốc nguyên hạt và các hạt của cây họ đậu Phần