Đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện thủy phân bột ngô tới cơ cấu thành phần dịch thủy phân có sử dụng chế phẩm enzym

g độ cơ chất trong dung dịch nhưng chỉ trong giới hạn nhiệt độ xác định đối với mỗi enzym. Nhiệt độ tối ưu còn phụ thuộc vào thời gian tác dụng. Thời gian tác dụng lâu sẽ làm giảm khả năng chịu nhiệt của enzym. Nhiệt độ tối ưu cũng phụ thuộc vào pH của môi trường phản ứng và tăng cùng với pH trong giới hạn nhất định. ảnh hưởng của pH Tất cả các protit đều lưỡng tính. Tính chất này phụ thuộc vào pH của môi trường. Các nhóm axit hoặc kiềm của enzym đều có khả năng ion hoá. Khi thay đổi pH của môi trường sẽ xảy ra liên kết với H+ hoặc OH-. Do đó, mức độ ion hoá của nhóm này hoặc nhóm khác trong phân tử enzym sẽ bị giảm. Nếu nhóm đó đóng vai trò trung tâm hoạt động của enzym thì sự tạo thành liên kết giữa enzym-cơ chất sẽ bị ức chế và do đó ảnh hưởng tới quá trình thuỷ phân. pH có ảnh hưởng lớn tới vận tốc phản ứng enzym, mỗi một enzym chỉ hoạt động thích hợp nhất ở một pH xác định gọi là pH hoạt động tối ưu của enzym. ảnh hưởng của nồng độ enzym Sự thuỷ phân tinh bột là tổng các tác dụng của một số enzym chứa trong thóc mầm, nấm mốc hoặc vi khuẩn. Mỗi hệ amylaza đều có số lượng và hoạt độ khác nhau của từng enzym. Khi tăng hoạt độ enzym thì tốc độ thuỷ phân tinh bột sẽ tăng và tỉ lệ với lượng enzym đưa vào nhưng chỉ trong giai đoạn đầu khi bậc phản ứng bằng 0. Tuỳ theo chất lượng của chế phẩm enzym amylaza, tỉ lệ này có thể khác nhau và dao động trong giới hạn khá lớn. Tỉ lệ này cũng không cố định mà giảm dần theo trình độ công nghệ đạt được trong sản xuất chế phẩm amylaza. I.3.2.4. Các loại dextrin Như vậy là dưới tác dụng của nhóm enzym amylaza, hai cấu tử của tinh bột là amyloza và amylopectin bị phân cắt thành nhiều loại sản phẩm: maltoza, dextrin bậc cao, dextrin bậc thấp (maltotrioza,maltotetraoza, maltopentaoza, maltohexaoza và maltoheptaoza), saccharoza, glucoza và fructoza. Tỉ lệ giữa các cấu tử này luôn luôn thay đổi, nó phụ thuộc vào loại nguyên liệu, chất lượng của nguyên liệu, chế độ thuỷ phân. Dextrin là hợp phần quan trọng của sản phẩm thuỷ phân tinh bột. Phụ thuộc vào số gốc glucozid hợp thành, các loại dextrin có những tính chất rất khác nhau, và do đó chúng cũng có vai trò và ý nghĩa khác nhau. Phân biệt bốn loại dextrin: maltodextrin, acrodextrin, eritodextrin, amylodextrin. Amylodextrin Amylodextrin có cấu tạo phân tử và tính chất gần giống như tinh bột hoà tan. Phân tử của chúng bao gồm 60-120 gốc glucozid, phân tử lượng khoảng 10.000 tới 20.000. Hoà tan trong nước nóng, không hoà tan trong nước lạnh. Hoà tan trong 25% và kết tủa trong 40% dung dịch etanol. Quay mặt phẳng của ánh sáng phân cực một góc + 1900 đến + 1960. Có tính khử không đáng kể, chiếm khoảng 0,2 tới 0,6% so với maltoza. Với dung dịch của iod, chúng chuyển thành màu xanh-tím. Sự thuỷ phân tinh bột đến amylodextrin là quá trình phản ứng không hoàn toàn và là một thiếu sót đáng kể của tự nhiên. Do tính kém bền vững chúng dễ bị kết tủa và thải ra ngoài theo bã, làm giảm hiệu suất thu hồi chất chiết. eritodextrin Eritodextrin có phân tử lượng bé hơn, khoảng 6200-7000. Phân tử của chúng bao gồm 40-45 gốc glucozid. Hoà tan trong nước nóng và nước lạnh để tạo thành dung dịch không bền vững (khi thay đổi điều kiện, chúng dễ chuyển thành trạng thái không hoà tan). Tan trong 55% và kết tủa trong 65% dung dịch etanol. Quay mặt phẳng của ánh sáng phân cực một góc + 1940. Khả năng khử của chúng tương đối yếu, bằng 1,0-3,0% so với maltoza. Với iod tạo thành màu cà phê đỏ. Sự tạo thành eritodextrin là một thiếu sót của quá trình thuỷ phân bởi vì tính bền vững của chúng kém-rất dễ gây ra sự vẩn đục cho sản phẩm. Acrodextrin Acrodextrin có phân tử lượng khoảng 3700. Phân tử của chúng bao gồm 20 gốc glucozid. Hoà tan trong 70% etanol. Hoà tan trong nước nóng và nước lạnh để tạo thành dung dịch bền vững. Trong dung dịch etanol ở nhiệt độ cao, nếu ta tăng nồng độ của dextrin này, sẽ tạo ra tinh thể hình cầu. Quay mặt phẳng của ánh sáng phân cực một góc + 1920. Khả năng khử tương đối cao, bằng 10-12% so với maltoza. Không làm biến đổi màu của iod. Nấm men không hấp thụ được loại dextrin này. Trong sản phẩm cần chứa một lượng nhất định để làm tăng thêm độ đậm đà. Maltodextrin Maltodextrin có cấu tạo phân tử và tính chất gần giống với đường maltoza. Là tập hợp các dextrin có phân tử bao gồm 3-7 gốc glucozid. Hoà tan dễ dàng trong nước nóng và nước lạnh để tạo thành dung dịch bền vững. Hoà tan trong dung dịch 88% etanol. Quay mặt phẳng ánh sáng phân cực một góc + 1790 đến + 1830. Có tính khử khá mạnh, bằng 36-43% so với maltoza. Không làm thay đổi màu của iod. Nấm men có thể hấp thụ một số một số trong nhóm dextrin này nhưng tốc độ lên men rất chậm so với maltoza. I.3.2.5. Một số chế phẩm enzym thương mại Chế phẩm Termamyl SC Termamyl SC là một enzym - amylaza, Termamyl là chế phẩm lỏng, chịu được nhiệt độ cao. Termamyl là một endo- amylaza, có tác dụng thuỷ phân mối nối -1,4 glucozit thành amyloza và amylopectin. Với cơ chất tinh bột, dưới tác dụng của Termamyl sẽ nhanh chóng tạo thành dextrin và oligosaccharit tan trong nước. Enzym Termamyl dễ dàng tan trong nước ở mọi nồng độ trong điều kiện thường dùng. Độ vẩn đục có thể xảy ra trong chế phẩm enzym nhưng không ảnh hưởng tới hoạt tính chung hoặc tính năng của sản phẩm. Termamyl được dùng để dịch hoá tinh bột thành dextrin theo phương pháp enzym. Cầu nối - 1,4 của phân tử tinh bột bị thuỷ giải một cách rải rác, đưa đến kết quả làm giảm độ nhớt của dịch bột và gia tăng lượng đường DE. Các điều kiện công nghệ tối ưu: Nồng độ tinh bột: 30-40% độ khô (DS). pH: 6,0 – 6,5. Nhiệt độ: 95 – 105oC. Lượng enzym sử dụng: 0,5 kg Termamyl/1tấn tinh bột khô. Độ đường đạt được: 8 – 12. Chế phẩm AMG 240L của hãng Novo - Đan Mạch AMG- Amylogucosidase Novo- là một chất exo-D-glucosidase-1,4- (gluco- amylaza) được sản xuất từ một chủng loại vi sinh vật chọn lọc tên là Aspergillus niger bằng sự lên men chìm. Tên theo hệ thống là 1,4--D- glucan glucohydrolase. Enzym này thuỷ phân các cầu nối -1,4 và -1,6 trong tinh bột. Trong khi thuỷ phân, các đơn vị glucoza bị tách rời theo thứ tự từ đầu không khử của phân tử cơ chất. Mức độ thuỷ phân tuỳ thuộc vào loại mối nối cũng như chiều dài chuỗi các mối nối; -1,4 dễ dàng bị thuỷ phân hơn các mối nối -1,6 trong khi đó maltotrioza và đặc biệt maltoza bị thuỷ phân ở mức độ thấp hơn là các phân tử lớn của oligosaccharit. Tất cả sản phẩm AMG đều không nhiễm hoạt tính transglucosidaza bằng cách chuyển các phân tử của glucoza từ vị trí -1,4 qua -1,6 (có thể tạo thành panose và isomaltose). Các sản phẩm lỏng (L) là những chế phẩm màu nâu trong, có tỷ trọng 1,2g/ml. Điều kiện công nghệ tối ưu của AMG: Nồng độ tinh bột: 30-40% độ khô (DS). pH: 4,5. Nhiệt độ: 55 - 60oC. Lượng enzym sử dụng: 1,5 kg Termamyl/1tấn cơ chất. Độ đường đạt được: 97 – 98%. I.3.3. Hệ enzym proteaza Enzym thuộc hệ này xúc tác chuyển hoá các peptit và protein theo cơ chế thuỷ phân các liên kết peptit. I.3.3.1. Cơ chế xúc tác của enzym proteaza Cho dù là trung tâm hoạt động của enzym proteaza có cấu tạo khác nhau thế nào đi chăng nữa thì enzym xúc tác thuỷ phân protein luôn luôn theo một cơ chế chung như sau: S + E ES P1 + EP2 E + P2 Trong đó : P1: là đoạn mạch peptit có chứa nhóm amin vừa được giải phóng (-NH2). P2: là đoạn mạch peptit có chứa nhóm cacboxyl vừa được giải phóng (-COOH). I.3.3.2. Phân loại Proteaza Trong công nghiệp thực phẩm, người ta phân loại theo 2 cách: Dựa theo cơ chế xúc tác, nhóm chức quyết định quá trình xúc tác của trung tâm hoạt động enzym và vùng pH hoạt động thích hợp, người ta phân nó thành 4 nhóm Nhóm enzym Trung tâm hoạt động pH hoạt động Proteaza – serin Axit amin serin Kiềm Proteaza – tiol -SH 7 – 7,5 Proteaza – kim loại M2+ Trung tính Proteaza – axit - COOH Axit * Một số đặc tính: Trong 4 nhóm trên thì nhóm proteaza – serin có độ bền hoạt lực lớn hơn cả. Dải pH hoạt động của nó tương đối rộng, thường kéo từ pH = 5-12 và nhiệt độ hoạt động của nó là dưới 500C. Còn proteaza – tiol có độ bền hoạt lực trung bình. Nhưng mà tính đặc hiệu xúc tác của nó rất chặt chẽ bởi vì các hình thể không gian của trung tâm hoạt động enzym được giữ bởi cầu disunfit (khó phá vỡ) chứ không phải các lực liên kết khác. Proteaza – axit thường trung tâm hoạt động của nó là axit aspactic. Dạng chế phẩm enzym proteaza này để sản xuất pho mat trong công đoạn đông tụ sữa. Proteaza- kim loại có độ bền hoạt lực thấp nhất. Thường là proteaza– kim loại của vi sinh vật thì mất hoạt lực ngay từ khi tách chiết môi trường mà trên thị trường chúng ta chỉ gặp được những chế phẩm proteaza – kim loại từ thực vật. Kim loại ở đây thường là các cation Zn2+. Phân loại theo tính đặc hiệu xúc tác Có 4 nhóm: Nhóm aminopeptidaza: Enzym thuộc nhóm này xúc tác thuỷ phân các liên kết peptit ở đầu chuỗi mạch có chứa nguyên tử nitơ và tách tuần tự từng axit amin một ra khỏi chuỗi mạch. Nhóm cacboxypeptidaza: Các enzym thuộc nhóm này xúc tác thuỷ phân các liên kết ở đầu có chứa nhóm cacboxy ở chuỗi mạch và tách tuần tự từng axit amin một ra khỏi chuỗi mạch. Nhóm dipeptidaza: Enzym thuộc nhóm này xúc tác thuỷ phân các liên kết dipeptit thành các axit amin. Nhóm peptidin peptithydrolaza: Enzym thuộc nhóm này xúc tác thuỷ phân các liên kết peptit nội mạch của chuỗi mạch polipeptit thành các đoạn peptit. I.3.3.3. Vai trò của enzym và các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình thuỷ phân Vai trò của enzym trong quá trình thuỷ phân protein Nói đến cơ cấu sản phẩm thuỷ phân protein tức là nói đến tỷ lệ về khối lượng giữa các pha sản phẩm: thấp phân tử, phân tử lượng trung bình và cao phân tử. Mỗi một loại sản phẩm cụ thể yêu cầu tỷ số này phải nằm trong một phạm vi xác định. Tác nhân để tạo ra tỷ số này là hệ enzym. Các yếu tố ảnh hưởng đến cơ cấu sản phẩm thuỷ phân protein Các yếu tố gây ảnh hưởng đến sự hoạt động của enzym cũng chính là những yếu tố ảnh hưởng đến cơ cấu sản phẩm, đó là nhiệt độ, pH của môi trường và thời gian tác dụng. Khi tăng độ chua đến pH=5,0 thì hàm lượng các hợp chất hoà tan bền vững chứa nitơ bao gồm các axit amin, peptid, pepton (pha đạm amin) cùng albumoza (pha kết tủa với MgSO4) cũng tăng. ở một pH xác định, việc tăng nhiệt độ đến 600C sẽ dẫn đến sự gia tăng các sản phẩm hoà tan chứa nitơ, kết tủa với MgSO4. Hàm lượng đạm amin tạo thành nhiều nhất ở nhiệt độ 500C. I.3.3.4. Chế phẩm proteaza thương mại: Neutrase Neutrase Novo là enzym proteaza được sản xuất từ vi khuẩn Bacillius subtilis. Neutrase dạng lỏng có kí hiệu là Neutrase 0,5L. Neutrase 0,5L là chất lỏng màu nâu, có tỉ trọng là 1,25 g/ml. Neutrase chỉ chứa proteaza dạng trung tính của Bacillius subtilis, trong khi đó hầu hết các chế phẩm thương mại khác còn chứa cả proteaza kiềm. Neutrase là một proteaza kim loại, chứa Zn trong cấu trúc của nó. Enzym này được ổn định bởi Ca2+, bị ức chế bởi EDTA. Chế phẩm này hoạt động thích hợp ở: pH: 5,5 – 7,5. Nhiệt độ: 45 - 55oC. Phần II: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu II.1. Nguyên liệu II.1.1. Bột ngô Ngô hạt được mua ngoài chợ và có nguồn gốc từ Gia Lâm. ở đây, chúng tôi chọn loại ngô răng ngựa. Hạt ngô đem nghiền sẽ thu được bột ngô sử dụng trong nghiên cứu. Để đánh giá chất lượng của bột ngô, chúng tôi tiến hành xác định một số chỉ tiêu. Kết quả được trình bày ở bảng sau: Bảng 2.1. Thành phần của bột ngô Thành phần Độ ẩm Tinh bột Protein Bột ngô vàng 11,18% 68,65% 3,47% Theo nhiều tài liệu, nhiệt độ hồ hoá của tinh bột ngô là 65-750C. Chính vì thế, chúng tôi sẽ khảo sát dịch hoá ở nhiệt độ xung quanh nhiệt độ hồ hoá này. II.1.2. enzym II.1.2.1. Enzym dùng để thuỷ phân tinh bột Enzym dịch hoá: Termamyl SC- Novo- Đan Mạch. Enzym đường hoá: AMG- Novo- Đan Mạch. II.1.2.2. Enzym dùng để thuỷ phân protein Neutrase- Novo- Đan Mạch. II.2. Phương pháp phân tích: II.2.1. Xác định độ ẩm của nguyên liệu bằng phương pháp sấy: II.2.1.1. Nguyên tắc: Tách ẩm ra khỏi nguyên liệu bằng cách sấy ở nhiệt độ 100-1050C đến trọng lượng không đổi (3-4 giờ). II.2.1.2. Tiến hành: Cân khoảng 5 gam bột ngô đã nghiền nhỏ trong hộp nhôm đã biết trước trọng lượng. Mở nắp hộp và đặt hộp nhôm vào tủ sấy có nhiệt độ 1050C, sau 3 giờ sấy đậy nắp và đem làm nguội trong bình hút ẩm. Sau đó đem cân lại, ghi số cân rồi đặt lại hộp nhôm vào tủ sấy, sấy tiếp 30-60 phút. Sau đó đem làm nguội và cân lại lần 2. Nếu sai số giữa hai lần không quá 0,001 gam thì xem như quá trình tách nước kết thúc. II.2.1.3. Kết quả: Độ ẩm của nguyên liệu (%) được tính theo công thức: W= Trong đó: : trọng lượng của hộp nhôm và bột ngô trước khi sấy. : trọng lượng của hộp nhôm và bột ngô sau khi sấy. : trọng lượng của hộp nhôm trước khi sấy. II.2.2. Xác định nồng độ chất khô bằng chiết quang kế: II.2.2.1. Nguyên tắc: Dựa vào chiết suất để suy ra nồng độ dung dịch, khi nồng độ dung dịch tăng chiết suất tăng. II.2.2.2. Tiến hành: Xác định chất khô bằng chiết quang kế cầm tay rất đơn giản: cho 1 giọt dung dịch vào lăng kính, đậy lại rồi nhìn vào ống nhìn và hướng ra phía ánh sáng rồi đọc kết quả. * Chú ý: Trước và sau khi đo chiết suất phải dùng bông tẩm rượu hoặc ete lau lăng kính đựng dung dịch thật sạch. Thường xuyên kiểm tra điểm “0” của chiết quang kế bằng cách lấy 2-3 giọt nước cất cho vào máy đo và thước đo sẽ chỉ nồng độ=0. Nếu thấy sai số phải dùng khoá điều chỉnh. Chiết quang kế chỉ cho ta nồng độ chất khô hoà tan mà thôi. II.2.3. Xác định nitơ tổng số bằng phương pháp Kendal (Kjeldahl): Lượng nitơ (azot) tổng số trong các phẩm vật có nguồn gốc sinh vật thường được xác định bằng phương pháp Kendal. Đó là hàm lượng tổng của các dạng nitơ hữu cơ và vô cơ có trong phẩm vật nghiên cứu. II.2.3.1. Nguyên tắc: Khi đốt nóng phẩm vật đem phân tích với H2SO4 đậm đặc, các hợp chất hữu cơ bị ôxi hoá. Cacbon và hidrô tạo thành CO2 và H2O còn nitơ sau khi được giải phóng ra dưới dạng NH3 kết hợp với H2SO4 tạo thành (NH4)2SO4 tan trong dung dịch: R- CH- COOH NH2 + H2SO4 NH3 + SO2 + H2O 2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 Đuổi NH3 ra khỏi dung dịch bằng NaOH, đồng thời cất và thu nó bằng một lượng dư axit boric H3BO3: (NH4)2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O + 2NH3 2NH4OH + 4H3BO3 = (NH4)2B4O7 + 7H2O Định phân lượng tetraborat amôn tạo thành bằng dung dịch H2SO4 chuẩn, qua đó dễ dàng tính được lượng nitơ có trong mẫu vật. (NH4)2B4O7 + H2SO4 + 5H2O = (NH4)2SO4 + 4H3BO3 II.2.3.2. Hoá chất cần dùng: H2SO4 đậm đặc NaOH 30 – 40% K2SO4 tinh thể CuSO4 tinh thể Dung dịch H3BO3 3% Chỉ thị Taxiro: hỗn hợp (2:1) của hai dung dịch metyl đỏ 0,1% trong rượu và metylen xanh 0,1% trong rượu etylic. Dung dịch H2SO4 0,1N H2O2 30%. II.2.3.3. Tiến hành: Chuẩn bị và phá mẫu: Lấy một lượng chính xác mẫu cần phân tích, chuyển vào bình Kendal, thêm vào đó 10ml H2SO4 đậm đặc và 0,5 gam hỗn hợp xúc tác. Sau đó, đậy bình bằng phễu thuỷ tinh và tiến hành phá mẫu trên thiết bị (theo chương trình định sẵn). Quá trình phá mẫu kết thúc khi dung dịch trong bình màu xanh hoàn toàn trong suốt, để nguội. Tráng sạch phễu và cổ bình bằng 10-15ml nước cất. Chưng cất thu NH3: Đặt bình Kendal và đúng vị trí trong bộ cất đạm. Hút 10ml dung dịch H3BO3 3% cho vào bình tam giác 250ml, thêm vào đó vài giọt chỉ thị Taxiro và đặt vào đúng vị trí hứng dịch chưng cất trong bộ cất đạm. Kiểm tra cẩn thận đường cấp nước cất, NaOH 40% và đường nước làm lạnh. Tiến hành cất đạm theo chương trình đã cài sẵn. Quá trình cất kết thúc khi xuất hiện mầu nâu trong bình Kendal. Chuẩn độ tetraborat amôn: Định phân lượng tetraborat amôn tạo thành bằng dung dịch H2SO4 0,1N cho đến khi xuất hiện màu hồng nhạt. II.2.3.4. Tính kết quả: X = Trong đó: X – Hàm lượng nitơ tổng số (% hay g/l). – Lượng H2SO4 0,1N dùng định phân mẫu thí nghiệm. – Lượng mẫu vật đem vô cơ hoá (gam hay ml). – Số mg nitơ ứng với 1ml H2SO4 0,1N. – Hệ số chuyển thành %. II.2.4. Xác định đường khử bằng phương pháp Axit Dinitro Salicylic (DNS): II.2.4.1. Nguyên tắc: Phương pháp dựa trên cơ sở phản ứng tạo màu giữa đường khử với thuốc thử DNS. Cường độ màu của hỗn hợp phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ đường khử trong một phạm vi nhất định. Biết được mật độ quang của dung dịch đường khử nghiên cứu với thuốc thử DNS, dựa theo đồ thị đường chuẩn của glucoza tinh khiết với thuốc thử này, ta sẽ dễ dàng tính được hàm lượng đường khử của mẫu vật nghiên cứu. II.2.4.2. Hoá chất và thiết bị: Thuốc thử DNS: Hỗn hợp: Nước cất 1416 ml 3,5 axit Dinitrosalicylic 10,6 g NaOH 19,8 g. Hoà tan trước ba chất trên sau thêm: Muối K-Na tactrat kép 306 g Phenol (nóng chảy ở 500C) 7,6 ml Natri metabi sulfit (Na2S2O5) 8,3 g. Chuẩn 3ml thuốc thử bằng HCl 0,1N với chỉ thị phenolphtalein hết 5-6 ml là được. Thêm NaOH nếu cần. Máy so màu quang điện. II.2.4.3. Cách tiến hành: Xây dựng đồ thị đường chuẩn glucoza: Dải glucoza pha trong khoảng 0,2-0,5 mg glucoza trong 1 ml. Tiến hành: Lấy 1- 2ml mẫu vào một ống nghiệm, thêm 3ml thuốc thử DNS. Đun sôi mẫu đúng 5 phút. Làm lạnh đến nhiệt độ phòng. Pha loãng mẫu nếu cần sao cho mật độ quang nằm trong khoảng 0,2- 0,8. Đường chuẩn glucoza cũng được tiến hành và pha loãng như mẫu thí nghiệm. Đo mật độ quang ở bước sóng 540nm với mẫu trắng là nước cất. Vẽ đường chuẩn glucoza với trục tung là mật độ quang, trục hoành là nồng độ glucoza. Đường thẳng thu được có thể cắt trục hoành ở 0,04mg glucoza do bị ôxi hoá. Đối với những mẫu có nồng độ đường khử thấp, thêm 0,1mg glucoza vào mỗi mẫu. Cứ 3ml thuốc thử DNS này sẽ phản ứng hết với khoảng 10mg glucoza. Do vậy những dung dịch đường đậm đặc phải được pha loãng sao cho mẫu đem phân tích chỉ chứa 5mg đường khử hoặc ít hơn. II.2.4.4. Kết quả: Từ mật độ quang đo được, ta nội suy để thu được hàm lượng đường khử đã pha loãng. HLĐK = (g/100ml). Trong đó: HLĐK: hàm lượng đường khử của mẫu phân tích chưa pha loãng (g/100 ml). : hàm lượng đường khử của mẫu phân tích đã pha loãng (g/l). : hệ số ph loãng. : hệ số quy đổi ra đơn vị g/100 ml II.2.5. Xác định hàm lượng tinh bột bằng phương pháp hoá học: II.2.5.1. Nguyên tắc: Thuỷ phân tinh bột thành đường trong dung dịch HCl 2% ở điều kiện đun sôi trong bình cách thuỷ trong thời gian 2 giờ. Dịch đã thuỷ phân được làm nguội và trung hoà bằng NaOH với chỉ thị methyl da cam. Hàm lượng đường trong dung dịch được xác định theo phương pháp DNS. II.2.5.2. Hoá chất: axit clohydric đặc. Hydroxyt natri dung dịch 10%. Metyl da cam. II.2.5.3. Tiến hành: Cân khoảng 2 gam bột ngô trên cân phân tích, sau đó chuyển toàn bộ vào bình tam giác hoặc bình cầu có dung tích 250 ml. Tiếp theo cho thêm 100 ml HCl 2% (100 ml nước cất cộng 6 ml HCl 35%), đậy nút cao su và nối với ống sinh hàn khí. Lắc nhẹ rồi đặt nồi vào đun cách thuỷ, đun tới sôi và cho sôi khoảng 2 giờ. Mức nước ở nồi cách thuỷ phải luôn cao hơn mức nước trong bình thuỷ phân. Muốn vậy phải chuẩn bị nước sôi để bổ sung vào. Sau 2 giờ thuỷ phân, toàn bộ lượng tinh bột đã chuyển hoá thành glucoza, làm nguội đến đến nhiệt độ phòng rồi thêm vào 4-5 giọt methyl da cam, dùng NaOH 10% trung hoà axit tới đổi màu. Chú ý chỉ trung hoà khi đã làm nguội đến nhiệt độ 300C, vì ở nhiệt độ cao và kiềm cục bộ thì glucoza sẽ bị phân huỷ, và dẫn đến kém chính xác. Trung hoà xong ta chuyển toàn bộ dung dịch vào bình dịnh mức 250 ml, tráng bình rồi thêm nước cất tới ngấn bình và đem lọc. Dịch đường thu được xác định theo phương pháp DNS. II.2.5.5. Kết quả: Hàm lượng tinh bột trong bột ngô được tính theo công thức sau: TB = [đường khử] x 0,9 Trong đó: TB: hàm lượng tinh bột [đường khử]: hàm lượng đường khử. II.2.6. Xác định hàm lượng dextrin bằng phương pháp kết tủa với cồn: II.2.6.1. Nguyên tắc: Phương pháp này dựa vào tính chất dextrin có khả năng kết tủa trong cồn với các nồng độ khác nhau. Toàn bộ amylodextrin và eritodextrin kết tủa trong dung dịch 50% etanol. II.2.6.2. Cách tiến hành: Ta tiến hành kết tủa dextrin trong dung dịch 50% etanol. Dựa vào nguyên tắc đường chéo tính được tỉ lệ dung dịch cồn 96%/ dịch thuỷ phân. Hút 4,6 ml dịch thuỷ phân sau khi lọc vào ống falcol đã biết trước trọng lượng, thêm vào đó 5 ml cồn 96% rồi lắc đều. Để yên 30 phút cho kết tủa trắng lắng xuống. Sau đó đem li tâm với tốc độ 6000 vòng/phút trong 5 phút. Li tâm xong, ta đổ dịch đi và đem sấy kết tủa cùng với ống falcol ở 650C đến khối lượng không đổi. II.2.6.3. Kết quả: Hàm lượng dextrin được tính theo công thức: X= Trong đó: X: hàm lượng dextrin trong dịch thuỷ phân (g/100 ml) : khối lượng của ống falcol và kết tủa sau khi sấy (g) : khối lượng của ống falcol trước khi sấy (g). : thể tích dịch thuỷ phân đem kết tủa (ml). II.2.7. Xác định đạm amin tự do bằng phương pháp - amino nitrogen: II.2.7.1. Nguyên tắc: Mẫu đã pha loãng được đun nóng với Ninhydrin tại pH=6,7 và sản phẩm màu thu được đo độ hấp thụ tại bước sóng 570nm. Ninhydrin là một tác nhân ôxi hoá và dẫn đến sự decacboxy hoá bởi oxi của các - aminoaxit, sản phẩm là CO2, NH3 và một loạt các aminoaxit. Sau đó, Ninhydrin đã bị khử sẽ phản ứng với Ninhydrin chưa bị khử và giải phóng ra amoniac, tạo thành một phức chất có màu xanh da trời. Fructoza có mặt trong chất tạo màu như là một chất khử. Iodat Kali trong dung dịch pha loãng giữ cho việc Ninhydrin đảm bảo oxi hoá để phản ứng tạo màu sẽ không tiến xa hơn nữa. II.2.7.2. Hoá chất: Chất tạo màu: Hoà tan trong nước cất: 100 g Na2HPO4. 12H2O 60 g KH2PO4 5 g Ninhydrin 3 g Fructoza Định mức đến 1 lít. Dung dịch chất tạo màu này sẽ bảo quản được trong vòng hai tuần ở điều kiện lạnh trong chai sẫm màu, pH đạt 6,0 – 6,8. Dung dịch pha loãng: Hoà tan 2 g KIO3 vào 600 ml nước cất và thêm 400 ml cồn 96%. II.2.7.3. Tiến hành: Mẫu phân tích: Pha loãng mẫu tới nồng độ 1-8mg - aminonitrogen/1lít (pha loãng 50 lần). Lấy 2ml mẫu đã pha loãng chuyển vào ống nghiệm. Thêm vào 1ml chất tạo màu và bịt kín ống nghiệm để tránh sự mất mát bởi bay hơi. Đun cách thuỷ 16 phút trong một nồi nước sôi liên tục. Làm nguội bằng nước ở 200C trong 20 phút. Cho vào ống nghiệm 5ml dung dịch pha loãng. Lắc cẩn thận và đo độ hấp thụ tại = 570nm trong vòng 30 phút sau khi cho thêm dung dịch pha loãng vào. Mẫu trắng: Mẫu trắng được chuẩn bị cùng với các mẫu thí nghiệm ở trên chỉ khác là thay 2ml dung dịch mẫu bằng 2ml nước cất. Mẫu tiêu chuẩn: Hoà tan 107,2mg Glycine trong 100ml nước cất. Dung dịch này được bảo quản tại 00C. Mỗi lần thí nghiệm cần phải pha loãng ra 100 lần (lấy 1ml dung dịch dự trữ định mức đến 100ml bằng nước cất). Dung dịch tiêu chuẩn Glycine đã pha loãng chứa 2mg - aminonitrogen/lít. Gia nhiệt các mẫu dung dịch tiêu chuẩn và bổ sung hoá chất theo như mẫu phân tích. Đo độ hấp thụ 3 lần. II.2.7.4. Tính toán: Hàm lượng - aminonitrogen (mg/l) được tính như sau: X= Trong đó: : Độ hấp thụ của dung dịch thí nghiệm (dung dịch mẫu). : Độ hấp thụ của dung dịch tiêu chuẩn. : Hệ số pha loãng. II.2.8. Xác định hàm lượng nitơ kết tủa trong axit TriCloroAxêtic (TCA): Theo nguyên tắc đường chéo tính toán được lượng dung dịch TCA mẹ bổ sung vào dịch lọc sau thuỷ phân để đạt dung dịch có hàm lượng TCA là 10%. Để yên trong tủ lạnh một ngày. Sau đó, ta tiến hành ly tâm với tốc độ 6000 vòng/phút trong 5 phút. Hút 1ml dịch trong đem xác định hàm lượng nitơ theo phương pháp Kendal. Hiệu số của kết quả xác định theo Kendal: dịch trước kết tủa – dịch sau kết tủa bằng lượng kết tủa trong TCA. II.2.9. Cách xác định mức độ thuỷ phân, DE: II.2.9.1. Định nghĩa: Đương lượng dextro (dextro equivalent – DE) được định nghĩa là phần trăm đường khử có mặt trong dung dịch so với tổng lượng oligosaccarit. Do đó, DE của các maltodextrin là dưới 20, của các sirô glucoza là giữa 20- 97 và của các dịch thuỷ phân là trên 97. DE là một thông số quan trọng bởi qua DE có thể biết được một cách tương đối mức độ thuỷ phân cũng như tính chất chung của dịch thuỷ phân tinh bột. II.2.9.2. Cách tiến hành: Dịch sau thuỷ phân ta đem lọc qua giấy lọc. Dịch lọc thu được dùng để xác định hàm lượng đường khử theo phương pháp DNS. Muốn xác định đường khử theo phương pháp DNS phải pha loãng mẫu sao cho mật độ quang OD nằm trong khoảng 0,1-1. II.2.9.3. Kết quả: Xác định hàm lượng đường khử của mẫu như đã trình bày trong phương pháp xác định đường khử bằng phương pháp DNS. DE = . Trong đó: : hàm lượng đường khử của mẫu (g/100 ml). : thể tích dịch lọc thu được (ml). : lượng tinh bột (g). II.3. Phương pháp nghiên cứu Trong tất cả các mẫu nghiên cứu, dịch bột ngô được chuẩn bị theo tỷ lệ bột : nước= 1:3 có giá trị pH=6,2. Trong nghiên cứu quá trình dịch hoá của dịch bột ngô, chúng tôi nghiên cứu ảnh hưởng của: nhiệt độ, pH, động thái của quá trình thuỷ phân. Đánh giá quá trình thuỷ phân thông qua các chỉ số của dịch nhận được sau thuỷ phân: nồng độ chất khô, thể tích dịch lọc, hàm lượng dextrin, hàm lượng đường khử, mức độ thuỷ phân DE. Nghiên cứu quá trình đường hoá sau khi chọn được điều kiện dịch hoá thích hợp, chúng tôi hạ nhiệt độ khối dịch xuống 60- 620C và tiến hành nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng: mức độ thuỷ phân của dịch bột ban đầu, pH, nồng độ enzym AMG, động thái của quá trình thuỷ phân. Đánh giá quá trình đường hoá thông qua các chỉ số: nồng độ chất khô, thể tích dịch lọc, hàm lượng đường khử, mức độ thuỷ phân DE. Nghiên cứu quá trình đạm hoá được thực hiện sau khi đã chọn được điều kiện dịch hoá và đường hoá thích hợp. Dịch sau đường hoá được làm nguội tới nhiệt độ 50-520C. Tiến hành nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng: nồng độ enzym Neutrase, pH. Đánh giá quá trình đạm hoá thông qua các chỉ số của dịch lọc nhận được sau thuỷ phân: nồng độ chất khô, thể tích dịch lọc, hàm lượng amin tự do, hàm lượng nitơ tổng, hàm lượng nitơ sau kết tủa TCA. Phần iii: Kết quả và thảo luận III.1. Nghiên cứu điều kiện dịch hoá dịch bột ngô III.1.1. ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình dịch hoá Dịch bột ngô được dịch hoá với liều lượng enzym Termamyl SC là 0,08% so với bột ngô, tốc độ nâng nhiệt dịch bột 20C/phút tới nhiệt độ thuỷ phân: 700C; 800C; 900C và giữ ở nhiệt độ này trong thời gian 30 phút. Quá trình dịch hoá được đánh giá trong 2 giai đoạn: _Giai đoạn 1: Trong quá trình nâng nhiệt tới nhiệt độ thuỷ phân. _Giai đoạn 2: Trong thời gian giữ ở nhiệt độ đã chọn. Kết quả nhận được trong bảng 1. Bảng 3.1. ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trìnhthuỷ phân dịch bột ngô bởi enzym Termamyl SC Nhiệt độ thuỷ phân (0C) Hàm lượng đường khử đạt được khi nâng nhiệt (g/100ml) Dịch sau thuỷ phân 30 phút Mức độ thuỷ phân (DE) Nồng độ chất khô (0Bx) Thể tích dịch lọc (ml) Hàm lượng dextrin (g/100ml) Hàm lượng đường khử (g/100ml) 70 3,86 17,8 44 1,47 6,08 15 80 5,63 18,6 48 1,65 7,15 17 90 6,59 19,4 48 1,78 8,36 20 Kết quả nhận được trong bảng 3.1 cho phép chúng tôi có một số nhận xét sau: Trong quá trình nâng nhiệt từ nhiệt độ ban đầu của dịch bột (220C) tới các nhiệt độ thuỷ phân: lượng đường khử nhận được trong giai đoạn nâng nhiệt đầu tiên từ 220C tới 700C chỉ bằng 69% lượng đường khử đạt được khi nâng nhiệt từ 220C tới 800C. Kết quả này cho thấy quá trình nâng nhiệt từ 700C tới 800C (thời gian 5 phút), một lượng đáng kể đường khử đã được tạo thành. Nhưng nếu tiếp tục tăng nhiệt khối dịch từ 800C tới 900C lượng đường khử chỉ tăng 17%. Điều này có thể được giải thích bởi chế phẩm enzym Termalmyl SC chứa enzym amylaza chịu nhiệt nên ở nhiệt độ thấp , tốc độ thuỷ phân chậm. Khi nhiệt độ của khối dịch đạt khoảng 700C- 800C, nhiệt độ hồ hoá của tinh bột ngô, tại đây các hạt tinh bột được hồ hóa ồ ạt tạo điều kiện tốt nhất cho xúc tác thuỷ phân của enzym - amylaza. Sau giai đoạn này, một lượng đáng kể dextrin có phân tử lượng thấp được hình thành. Chính việc giảm kích thước của chuỗi mạch này làm cho ái lực của enzym đối với cơ chất bị giảm đi và có thể là lí do làm chậm quá trình xúc tác thuỷ phân của enzym. Kết quả nhận được về cơ cấu thành phần dịch nhận được sau thời gian 30 phút thuỷ phân ở các nhiệt độ nghiên cứu cho thấy: nếu mức độ thuỷ phân đạt được trong quá trình nâng nhiệt càng cao thì tốc độ thuỷ phân ở giai đoạn này càng chậm. Thật vậy, ở 700C đường khử nhận được trong giai đoạn này tăng khoảng 60%. Trong khi đó ở 800C, 900C chỉ tăng khoảng 25%. Khi tăng nhiệt độ thuỷ phân từ 700C tới 900C, thể tích dịch lọc và hàm lượng chất khô của dịch lọc nhận được tăng và đạt giá trị cực đại tại nhiệt độ 900C là: thể tích dịch lọc=49ml; nồng độ chất khô=19,40Bx. Như vậy hiệu suất thu hồi chất chiết tăng và mức độ thuỷ phân cũng tăng (DE=20). Trong thành phần của dịch lọc nhận được sau thuỷ phân, chúng ta thấy rõ hàm lượng đường khử và hàm lượng dextrin nhận được cũng tăng khi tăng nhiệt độ thuỷ phân. Nhưng tỷ lệ giữa dextrin/chất khô của dịch lọc nhận được ở các nhiệt độ thuỷ phân khác nhau không có sự khác biệt lớn. Tỷ lệ này vào khoảng 0,09. Với những kết quả này, chúng tôi chọn nhiệt độ thuỷ phân là 900C để đảm bảo phá vỡ hết các hạt bột lớn cho những nghiên cứu tiếp theo. III.1.2. ảnh hưởng của pH tới quá trình dịch hoá Dịch bột được điều chỉnh về các pH nghiên cứu: 5,5; 6,0; 6,2; 6,5. Quá trình dịch hoá được thực hiện với liều lượng enzym Termamyl SC là 0,08% so với bột ngô, tốc độ nâng nhiệt dịch bột 20C/phút tới nhiệt độ thuỷ phân 900C và giữ ở nhiệt độ này trong thời gian 30 phút. Kết quả thu được trong bảng 2. Bảng 3.2. ảnh hưởng của pH tới quá trình dịch hoá dịch bột ngô bởi enzym Termamyl SC pH Nồng độ chất khô (oBx) Thể tích dịch lọc (ml) Hàm lượng dextrin (g/100ml) Hàm lượng đường khử (g/100ml) Mức độ thuỷ phân (DE) 5,5 19,2 49 1,63 8,15 19 6,0 19,1 50 1,72 7,91 19 6,2 19,4 49 1,78 8,36 20 6,5 18,8 48 1,69 7,71 18 Kết quả nhận được trong bảng 3.2 cho thấy: quá trình thuỷ phân dịch bột ở pH=6,5 đạt chất lượng kém nhất thể hiện ở tất cả các chỉ số chất lượng của dịch sau thuỷ phân. Trong khi đó, chất lượng dịch sau thuỷ phân ở các giá trị pH của dịch bột trong khoảng 5,5-6,2 không khác nhau lớn: hàm lượng đường khử ở pH=6,0 có thấp hơn so với ở pH là 5,5 và 6,2 nhưng thể tích dịch lọc lại cao hơn, tỷ lệ dextrin/chất khô dao động quanh 0,09. Với kết quả nhận được ở đây, chúng tôi chọn dịch bột ngô có pH=6,2 tức là không cần điều chỉnh pH của dịch bột cho những nghiên cứu phía sau. III.1.3. Động thái của quá trình thuỷ phân Dịch bột ngô có pH=6,2 được dịch hoá với liều lượng enzym Termamyl SC là 0,08% so với bột ngô, tốc độ nâng nhiệt dịch bột 20C/phút tới nhiệt độ thuỷ phân là 900C. Xác định thành phần dịch thuỷ phân theo thời gian giữ ở nhiệt độ thuỷ phân này. Kết quả được thể hiện trong bảng 3.3. Bảng 3.3. Động thái của quá trình thuỷ phân Thời gian thuỷ phân (phút) Nồng độ chất khô (0Bx) Thể tích dịch lọc (ml) Hàm lượng dextrin (g/100ml) Hàm lượng đường khử (g/100ml) Mức độ thuỷ phân (DE) 10 18,2 44 1,49 6,98 15 15 18,7 45 1,57 7,49 16 20 19,0 48 1,65 7,72 18 25 19,2 49 1,73 8,09 19 30 19,4 49 1,78 8,36 20 40 19,0 49 1,74 7,65 18 50 18,8 48 1,69 7,32 17 Hình 1. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi lượng chất khô và mức độ thuỷ phân theo thời gian thuỷ phân Kết quả này cho thấy: Sau 20 phút đầu thuỷ phân, phần lớn các thành phần của dịch lọc đã được hình thành đạt khoảng 90% ở tất cả các chỉ số chất lượng. Khi kéo dài thời gian thuỷ phân tới 30 phút, các chỉ số của dịch tăng nhẹ và đạt giá trị cực đại nhưng nếu kéo dài trên 30 phút thì dường như có sự tổn thất chất chiết của dịch đường vì nồng độ chất khô, hàm lượng đường, hàm lượng dextrin đều có xu hướng giảm. Tỷ lệ dextrin/chất khô của dịch thuỷ phân hầu như không thay đổi theo thời gian thuỷ phân. Với kết quả nhận được ở đây, chúng tôi quyết định dừng quá trình thuỷ phân ở 30 phút là tối đa. III.2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình đường hoá III.2.1. ảnh hưởng của mức độ dịch hoá tới quá trình đường hoá Dịch bột nhận được sau khi dịch hoá ở nhiệt độ 900C trong khoảng thời gian: 10 phút (tương ứng với DE=15), 20 phút (tương ứng với DE=18), 30 phút (tương ứng với DE=20) được điều chỉnh về pH là 4,5 và tiến hành đường hoá với chế phẩm enzym AMG liều lượng là 0,4% so với bột ngô ở nhiệt độ 60-620C, thời gian đường hoá 30 phút. Dịch lọc nhận được sau thuỷ phân dùng để xác định chất lượng của quá trình đường hoá thông qua các chỉ số như đã nêu ở phần phương pháp nghiên cứu. Kết quả thu được trong bảng sau: Bảng 3.4. ảnh hưởng của mức độ dịch hoá dịch bột ngô đến quá trình đường hoá Các chỉ tiêu đạt được sau khi đường hoá Thời gian dịch hoá(phút) 10 20 30 Nồng độ chất khô (0Bx) 18,8 19,4 19,6 Thể tích dịch lọc (ml) 53 55 56 Hàm lượng đường khử (g/100ml) 14,94 16,10 18,21 Mức độ thuỷ phân, DE 41 45 50 Kết quả nhận được trong bảng 3.4 cho thấy khi kéo dài thời gian dịch hoá dịch bột ngô từ 10 phút tới 30 phút (tương ứng với mức độ thuỷ phân 15 tới 20) thì hiệu suất thu hồi chất chiết tăng thể hiện ở thể tích dịch lọc và nồng độ chất khô. Đặc biệt, hàm lượng đường khử và mức độ thuỷ phân DE tăng lên đáng kể từ 41 tới 50. Với kết quả này, chúng tôi quyết định chọn dịch hoá trong thời gian 30 phút (DE = 20) cho các nghiên cứu phía sau. III.2.2. ảnh hưởng của pH đến quá trình đường hoá Dịch bột ngô sau quá trình dịch hoá có pH=6,1. Đây là pH tối ưu cho quá trình dịch hoá nhưng chưa chắc đã là pH tốt nhất cho quá trình đường hoá. Do đó, để tăng hiệu suất đường hoá và tiết kiệm các chi phí khác nên chúng tôi nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến quá trình đường hoá dịch bột ngô bằng cách điều chỉnh pH dịch bột sau dịch hoá tới giá trị pH nghiên cứu nằm trong khoảng 4,0-6,1. Tiến hành đường hoá ở: Nhiệt độ 60-620C. Thời gian đường hoá 30 phút. Nồng độ enzym AMG = 0,4% so với bột ngô. Kết quả thu được trong bảng sau: Bảng 3.5. ảnh hưởng của pH tới quá trình đường hoá pH 4,0 4,5 5,0 5,5 6,1 Nồng độ chất khô (0Bx) 19,6 19,6 19,6 19,6 19,6 Thể tích dịch lọc (ml) 57 56 56 56 57 Hàm lượng đường khử (g/100ml) 17,20 18,21 16,73 16,81 16,52 Mức độ thuỷ phân, DE 48 50 45 46 46 Kết quả bảng trên cho thấy: ở các pH đường hoá khác nhau, nồng độ chất khô thu được sau quá trình đương hoá là như nhau. Điều này có thể gải thích là do ở giai đoạn này chủ yếu là sự chuyển hoá tạo đường. Còn về hàm lượng đường khử (mức độ đường hoá) thì ở pH=4,5 thu được kết quả tốt nhất. Do đó đây có thể là pH thích hợp cho trung tâm hoạt động của enzym AMG. Với lí do này, chúng tôi chọn pH=4,5 là pH để thực hiện quá trình đường hoá. III.2.3. ảnh hưởng của nồng độ enzym Tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzym AMG đến quá trình đường hoá nhằm tìm ra được nồng độ enzym thích hợp nhất để giảm sự tốn kém trong sản xuất. Chúng tôi đã nghiên cứu quá trình đường hoá ở điều kiện: pH=4,5 Thời gian: 30 phút Nhiệt độ đường hoá: 60-620C. Kết quả thu được ở bảng sau: Bảng 3.6. ảnh hưởng của nồng độ enzym AMG đến quá trình đường hoá Nồng độ enzym (%) 0,3 0,4 0,5 Nồng độ chất khô (0Bx) 19,5 19,6 19,6 Thể tích dịch lọc (ml) 55 56 57 Hàm lượng đường khử (g/100ml) 17,41 18,21 18,25 Mức độ thuỷ phân, DE 47 50 51 Nhận xét: Khi tăng nồng độ enzym AMG từ 0,3-0,4% so với bột ngô thì hiệu suất thuỷ phân tăng thể hiện ở cả 3 chỉ số: nồng độ chất khô: 19,5-19,60Bx; thể tích dịch lọc: 55-56 ml; hàm lượng đường khử: 17,41-18,21g/100ml tương đương với DE tăng từ 47-50. Tiếp tục tăng nồng độ AMG từ 0,4-0,5% so với bột ngô hiệu suất thuỷ phân hầu như ít được cải thiện. Để thu được mức độ đường hoá tốt mà lại giảm được chi phí trong sản xuất, chúng tôi chọn nồng độ enzym AMG là 0,4% so với bột ngô cho các nghiên cứu phía sau. III.2.4. Động thái của quá trình đường hoá Thời gian đường hoá ảnh hưởng lớn đến quá trình đường hoá. Nếu đường hoá với thời gian dài sẽ dễ nhiễm tạp và ảnh hưởng đến hoạt lực của enzym cũng như năng suất thiết bị, năng lượng tiêu tốn. Thời gian đường hoá ngắn có thể không đáp ứng được yêu cầu công nghệ. Với lí do này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu động thái của quá trình đường hoá. Dịch bột nhận được sau khi dịch hoá ở 900c trong thời gian 30 phút (tương ứng với DE=20) được điều chỉnh đến pH=4,5 và tiến hành đường hoá với chế phẩm enzym AMG liều lượng là 0,4% so với bột ngô ở nhiệt độ 60-620C. Xác định thành phần của dịch thuỷ phân theo thời gian giữ ở nhiệt độ đường hoá này. Kết quả thu được trong bảng dưới đây: Bảng 3.7. Động thái của quá trình đường hoá Thời gian (phút) 10 20 30 40 50 Nồng độ chất khô (0Bx) 19,4 19,5 19,6 19,6 19,7 Thể tích dịch lọc (ml) 55 56 56 57 57 Hàm lượng đường khử (g/100ml) 15,32 16,58 18,21 18,42 18,68 Mức độ thuỷ phân, DE 41 45 50 51 52 Hình 2. Đồ thị biểu diễn lượng chất chiết và mức độ thuỷ phân của dịch đường Nhận xét: Khi thời gian đường hoá tăng từ 10 phút tới 30 phút thì hiệu suất đường hoá tăng rõ rệt. Thực vậy, nồng độ chất khô tăng từ 19,40Bx đến 19,60Bx; hàm lượng đường khử tăng từ 15,32g/100ml tới 18,21g/100ml tương đương với DE từ 41 đến 50. Còn khi tăng thời gian từ 30 đến 50 phút thì hàm lượng đường khử có tăng nhưng rất chậm: 18,21g/ 100ml- 18,68 g/ 100ml. Chính vì thế, để tiết kiệm thời gian, năng lượng, tránh tối đa khả năng nhiễm tạp, chúng tôi chọn thời gian đường hoá là 30 phút cho các nghiên cứu phía sau. III.3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đạm hoá III.3.1. ảnh hưởng của nồng độ enzym Dịch bột sau quá trình đường hoá được điều chỉnh pH tới 5,5 sau đó hạ xuống nhiệt độ 50-520C để tiến hành đạm hoá bằng enzym Neutrase trong thời gian 30 phút. Thí nghiệm được tiến hành xác định tỷ lệ Neutrase thích hợp, đủ để đạt được hiệu suất thuỷ phân cao nhất mà lại tiết kiệm được enzym. Dịch bột sau quá trình đạm hoá đem lọc để xác định các thông số của đạn hoá. Kết quả được thể hiện trong bảng sau: Bảng 3.8. ảnh hưởng của nồng độ Neutrase đến quá trình đạm hoá Nồng độ enzym 0,3 0,5 0,7 Nồng độ chất khô (0Bx) 20,4 20,6 20,4 Thể tích dịch lọc (ml) 60 60 60 Hàm lượng amin tự do (mg/lit) 98,96 106,50 99,57 Hàm lượng nitơ tổng (g/100ml) 3,04 3,89 3,07 Hàm lượng nitơ sau kết tủa TCA (g/100ml) 2,52 3,02 2,56 Nhận xét: Khi tăng nồng độ enzym từ 0,3-0,5% so với bột ngô thì hiệu suất thuỷ phân tăng. Vì vậy mà nồng độ chất khô nhận được sau thuỷ phân tăng: từ 20,4 đến 20,60Bx và hàm lượng Nitơ tổng tăng: 3,05 đến 3,89 g/100ml. Trong khi đó nồng độ enzym tăng từ 0,5-0,7% so với bột ngô thì hiệu suất thuỷ phân dường như giảm xuống thông qua: nồng độ chất khô, hàm lượng Nitơ tổng nhận được sau thuỷ phân. Còn về mức độ thuỷ phân sâu sắc cũng cho kết quả tương tự: chỉ số amin tự do và hàm lượng Nitơ của dịch lọc nhận được sau kết tủa TCA lớn ở nồng độ enzym 0,5% so với bột ngô. Sau đó đến 0,7% và thấp nhất là 0,3%. Như vậy kết quả nhận được ở đây cho thấy nồng độ enzym 0,5% so với bột ngô cho chất lượng thuỷ phân cao nhất. III.3.2. ảnh hưởng của pH dịch bột ngô tới quá trình đường hoá và đạm hoá Để nghiên cứu ảnh hưởng của pH tới đồng thời quá trình đường hoá và đạm hoá, chúng tôi tiến hành hai phương án với hai thời điểm điều chỉnh pH khác nhau. Phương án 1: Đường hoá ở pH tối ưu là 4,5 sau đó điều chỉnh pH khối dịch tới các giá trị pH=4,5; 5,0; 5,5; 6,1; 6,5 và tiến hành đạm hoá. Phương án 2: Dịch bột được điều chỉnh pH sau khi dịch hoá tới các giá trị pH=4,5; 5,0; 5,5; 6,1. Sau đó tiến hành đường hoá và đạm hoá, xác định thành phần của dịch nhận được. Quá trình đạm hoá được thực hiện với điều kiện: Nhiệt độ: 50-520C Thời gian: 30 phút Nồng độ enzym Neutrase: 0,5% so với bột ngô. Kết quả được thể hiện ở bảng 3.9, 3.10 và hình 3, hình 4. Bảng 3.9. ảnh hưởng của pH sau đường hoá đến quá trình đạm hoá (phương án 1) pH 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 Nồng độ chất khô (0Bx) 20 20,2 20,6 20,7 20,4 Thể tích dịch lọc (ml) 59 60 60 61 61 Hàm lượng amin tự do (mg/lit) 88,05 93,78 106,50 116,03 100,18 Hàm lượng Nitơ tổng (g/100ml) 3,25 3,56 3,89 4,28 3,45 Hàm lượng Nitơ sau kết tủa TCA (g/100ml) 2,22 2,68 3,02 3,15 3,00 Hình 3. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH sau đường hoá tới quá trình đạm hoá (phương án 1) Bảng 3.10. ảnh hưởng của pH sau dịch hoá đến quá trình đường hoá và đạm hoá (phương án 2) pH dịch bột 4,5 5,0 5,5 6,1 Nồng độ chất khô (0Bx) 20 20,2 20,6 20,6 Thể tích dịch lọc (ml) 59 60 60 60 Hàm lượng amin tự do (mg/lit) 88,05 91,87 97,28 106,95 Hàm lượng Nitơ tổng (g/100ml) 3,25 3,49 3,64 3,80 Hàm lượng Nitơ sau kết tủa TCA (g/100ml) 2,22 2,67 2,87 3,04 Hàm lượng đường khử (g/100ml) 18,25 18,47 18,45 18,23 Mức độ đường hoá, DE 52 54 54 53 Hình 4. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH sau dịch hoá tới quá trình đường hoá vàđạm hoá (phương án 2) Nhận xét: Phương án 1: Khi tăng pH từ 4,5 đến 6,1 thì hiệu suất thuỷ phân tăng. Vì vậy mà nồng độ chất khô nhận được sau thuỷ phân tăng: từ 20 đến 20,70Bx và hàm lượng Nitơ tổng tăng: 3,25 đến 4,28 g/100ml. Trong khi đó pH tăng từ 6,1 tới 6,5 thì hiệu suất thuỷ phân giảm xuống thông qua: nồng độ chất khô, hàm lượng Nitơ tổng nhận được sau thuỷ phân. Còn về mức độ thuỷ phân sâu sắc cũng cho kết quả tương tự: chỉ số amin tự do và hàm lượng Nitơ của dịch lọc nhận được sau kết tủa TCA lớn ở pH=6,1. Phương án 2: Kết quả nhận được cũng tốt nhất ở pH=6,1. So sánh cả 2 phương án nhận thấy phương án 1 cho mức độ thuỷ phân triệt để hơn. Kết luận Qua thời gian nghiên cứu, từ những kết quả thu được chúng tôi rút ra một số kết luận sau: Đã chọn được các yếu tố thích hợp cho quá trình dịch hoá dịch bột ngô: nhiệt độ bằng 900C; pH=6,2; nồng độ enzym bằng 0,08% so với bột ngô; thời gian dịch hoá là 30 phút. Đã chọn được điều kiện thích hợp cho quá trình đường hoá dịch bột ngô: nhiệt độ bằng 60-620C; pH=4,5; nồng độ enzym AMG bằng 0,4% so với bột ngô; thời gian đường hoá 30 phút. Điều kiện thích hợp cho quá trình đạm hoá: nhiệt độ bằng 50-520C; pH=6,0; nồng độ enzym bằng 0,5% so với bột ngô; thời gian đạm hoá 30 phút. Tài liệu tham khảo Nguyễn Trọng Cẩn, Nguyễn Thị Hiền, Đỗ Thị Giang, Trân Thị Luyến. Công nghệ enzym. Nhà xuất bản nông nghiệp TPHCM-1998. PGS. TS. Nguyễn Đình Thưởng, TS. Nguyễn Thanh Hằng. Công nghệ sản xuất và kiểm tra cồn etylic. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật. Hà Nội-2000. Lê Ngọc Tú (chủ biên). Hoá Sinh công nghiệp. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật. Hà Nội-2000. Quản Lê Hà. Nghiên cứu một số đặc tính và ứng dụng hệ enzym thuỷ phân tinh bột và protein trong sản xuất các đồ uống, Luận án tiến sĩ kỹ thuật trường ĐHBKHN-1998. Bùi Đức Hợi (chủ biên), Hoàng Thị Ngọc Châu, Lê Thị Cúc, Lê Ngọc Tú... Chế biến lương thực, tập 4. Trường ĐHBKHN-1985. Dương Văn Sơn. Giáo trình Cây ngô-cây khoai lang. Trường ĐHNN, tập 3. 1990. PGS. TS. Đinh Thế Lộc (chủ biên). Giáo trình lương thực, tập 2-Cây hoa màu. Nhà xuất bản nông nghiệp. Hà Nội-1997. GS. TS. Đường Hồng Dật. Cây ngô- Kỹ thuật thâm canh tăng năng suất. Nhà xuất bản Lao động- xã hội. 10-8-2004. PGS. TS. Trương Đích. Kỹ thuật trồng ngô năng suất cao. Nhà xuất bản nông nghiệp. Hà Nội- 2000. PTS. Trương Văn Đích, PTS. Phạm Đồng Quảng, Thạc sĩ. Phạm Thị Tài. Kỹ thuật trồng các giống ngô mới năng suất cao. Nhà xuất bản nông nghiệp. Arnel R. Hallauer,Ph.D. Specialty Corns. Boca Raton London NewYork Washington, D.C. PGS. PTS. Ngô Hữu Tình. Cây ngô. Nhà xuất bản nông nghiệp. Hà Nội- 1997. Tropical maize improvement and production. Food and agriculture organization of United nations. Rome,2000. Nguyễn Việt San. Nghiên cứu lên men lactic trong sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa đậu nành. Luận án tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành CNSH-TP. ĐHBK- 1999. Cherl- Ho Lee. Lactic acid fermented foods and their benefits in Asia. Food Coltrol,Vol. 8, No. 5/6, pp. 259- 269,1997. 1997 Elsevire Science Ltd. PGS. PTS. Hoàng Đình Hoà. Công nghệ sản xuất malt và bia. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật. Hà Nội – 1998. PTS. Phạm Đức Thái, Kỹ sư Nguyễn Hữu Dũng. Ngô- Bảo quản và chế biến. Toà soạn báo Lương thực thực phẩm-1997. Lê Ngọc Tú (chủ biên). Biến hình sinh học các sản phẩm từ hạt. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật. Hà Nội- 2000. Đặng Thị Thu, Nguyễn Thị Xuân Sâm, Tô Kim Anh. Thí nghiệm hoá sinh công nghiệp. Trường ĐHBKHN- 1997. Nguyễn Thị Biên. Đồ án tốt nghiệp- Lớp LTTP- K44- Trường ĐHBKHN. Mục lục Mở đầu ....................................................................................................1 Phần I. Tổng quan.............................................................................2 I.1. Một số dạng thực phẩm từ ngũ cốc........................................................2 I.1.1. Bột dinh dưỡng....................................................................................2 I.1.2. Đồ uống lên men lactic ngũ cốc..........................................................4 I.1.3. Siro fructoza........................................................................................6 I.1.4. Fructooligosacarit...............................................................................8 I.1.5. Một số thực phẩm chế biến từ ngô......................................................8 I.2. Tình hình trông trọt và tiêu thụ ngô.......................................................9 I.2.1. Cây ngô...............................................................................................9 I.2.1.1. Lịch sử của cây ngô.........................................................................9 I.2.1.2. Tình hình trồng trọt và tiêu thụ ngô trên thế giới...........................10 I.2.1.3. Tình hình trồng trọt và tiêu thụ ngô ở Việt Nam............................12 I.2.2. Hạt ngô..............................................................................................14 I.2.2.1. Cấu tạo của hạt ngô........................................................................14 I.2.2.2. Thành phần hoa shọc và giá trị dinh dưỡng của ngô......................15 I.3. Enzym và vai trò trong chế biến ngũ cốc.............................................18 I.3.1. Cơ chế xúc tác của enzym.................................................................18 I.3.2. Hệ enzym amylaza............................................................................19 I.3.2.1. Nhóm enzym - amylaza..............................................................19 I.3.2.2. Nhóm enzym - amylaza...............................................................20 I.3.2.3. Vai trò của enzym và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thuỷ phân tinh bột...........................................................................21 I.3.2.4. Các loại dextrin..............................................................................23 I.3.2.5. Một số chế phẩm enzym thương mại.............................................25 I.3.3. Hệ enzym proteaza............................................................................26 I.3.3.1. Cơ chế xúc tác của enzym proteaza................................................26 I.3.3.2. Phân loại proteaza...........................................................................27 I.3.3.3. Vai trò của enzym và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thuỷ phân protein...........................................................................28 I.3.3.4. Chế phẩm proteaza thương mại: Neutrase......................................29 Phần II. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu......30 II.1. Nguyên liệu.........................................................................................30 II.1.1. Bột ngô.............................................................................................30 II.1.2. Enzym..............................................................................................30 II.2. Phương pháp phân tích........................................................................30 II.2.1. Xác định độ ẩm của nguyên liệu bằng phương pháp sấy.................30 II.2.2. Xác định nồng độ chất khô bằng chiết quang kế.............................31 II.2.3. Xác định nitơ tổng bằng phương pháp Kendal (Kjeldahl)...............32 II.2.4. Xác định đường khử bằng phương pháp Axit Dinitro Salicylic (DNS)................................................................................................33 II.2.5. Xác định hàm lượng tinh bột bằng phương pháp hoá học................35 II.2.6. Xác định hàm lượng dextrin bằng phương pháp kết tủa với cồn......36 II.2.7. Xác định đạm amin tự do bằng phương pháp - amino nitrogen....37 II.2.8. Xác định hàm lượng nitơ kết tủa trong axit TriCloroAxetic (TCA)................................................................................................39 II.2.9. Xác định mức độ thuỷ phân, DE......................................................39 II.3. Phương pháp nhgiên cứu.....................................................................40 Phần III. Kết quả và thảo luận...............................................41 III.1. Nghiên cứu điều kiện dịch hoá dịch bột ngô.....................................41 III.1.1. ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình dịch hoá..............................41 III.1.2. ảnh hưởng của pH tới quá trình dịch hoá......................................42 III.1.3. Động thái của quá trình thuỷ phân.................................................43 III.2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình đường hoá...............45 III.2.1. ảnh hưởng của mức độ dịch hoá tới quá trình đường hoá..............45 III.2.2. ảnh hưởng của pH đến quá trình đường hoá..................................46 III.2.3. ảnh hưởng của nồng độ enzym.....................................................47 III.2.4. Động thái của quá trình đường hoá................................................48 III.3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đạm hoá..................49 III.3.1. ảnh hưởng của nồng độ enzym.......................................................49 III.3.2. ảnh hưởng của pH dịch bột ngô tới quá trình đường hoá và đạm hoá....................................................................50 Kết luận.......................................................................................................54 Tài liệu tham khảo.......................................................................................55