Luận văn Nghiên cứu sự hình thành enzyme α – amylaze trong thóc để làm thế liệu trong sản xuất bia

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ SÀI GÒNKHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆPNGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH ENZYME α – AMYLAZE TRONG THÓC ĐỂ LÀM THẾ LIỆU TRONG SẢN XUẤT BIA GVHD: KS.Phạm Lai Vũ Hoàng SVTH: Trần Thị Phương Nga MSSV : 62042590NỘI DUNG CHÍNH CỦA BÁO CÁOPhần 1 : Mở đầuPhần 2 : Tổng quanPhần 3 : Thực nghiệmPhần 4 : Kết luận và kiến nghịPhần 1 :MỞ ĐẦU1.1 Mục đíchĐề tài nhằm mục đích xác định một số thông số kĩ thuật thích hợp trong sản xuất malt thóc cho enzyme α – Amylase có hoạt tính cao.1.2 Yêu cầu Xác định được các thông số kĩ thuật thích hợp để đạt được quy trình khảo sát chế biến malt thóc cho enzyme α – Amylase có hoạt tính cao.PHẦN 2 : TỔNG QUAN2.1 Giới thiệu về ngành bia : Lịch sử hình thành bia :Theo lịch sử thì người Ai Cập Cổ Đại là người đầu tiên phát minh ra nước giải khát lên men này.Tình hình phát triển của ngành bia và thị hiếu tiêu dùng bia:Sản xuất bia có tốc độ phát triển khá nhanh, đem lại lợi nhuận cao cho các doanh nghiệp nói riêng và nền kinh tế cho quốc gia nói chung.Do đặc tính tiêu dùng và tính chất thời vụ mà thị trường bia chịu ảnh hưởng rõ rệt vì thói quen uống bia, sự thay đổi thời tiết giữa các mùa.2.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA Nguyên liệu sản xuất bia:Nước Malt Hoa houblonGạo Nấm menCác chất phụ gia2.3 QUY TRÌNH SẢN XUẤTTHẾ LIỆUMALTNGHIỀNNGHIỀNPHỐI TRỘNPHỐI TRỘNHỒ HÓA,DỊCH HÓAĐẠM HÓAĐƯỜNG HÓALỌC – TÁCH BÃHOUBLON HÓALẮNG TRONGLÀM LẠNHNƯỚC NÓNGRỬA BÃNƯỚCCARAMENHOUBLONBÃ CẶN LÊN MEN CHÍNHLÊN MEN PHỤLỌC TRONGCHIẾT CHAI - LONTHANH TRÙNGSẢN PHẨMBIA HƠINẤM MENNHÂN GIỐNGLỌC CẶNTHU HỒI NẤM MENCHAI, LONRỬA – KHỬ TRÙNGTHU HỒI CO22.4 GIỚI THIỆU VỀ HẠT THÓCVỏ trấuVỏ hạtNội nhũPhôi Mày thóc2.5 GIỚI THIỆU VỀ ENZYME AMYLASE2.5.1 Khái niệm về enzyme Amylase:Amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác sự phân giải các liên kết glucoside nội phân tử trong các liên kết polsaccharide với sự tham gia của nước.Amylase của malt thủy phân tinh bột trong (đại mạch, lúa,) thành disaccharide làm cơ chất cho quá trình lên men bởi nấm men.2.5.2 HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ ENZYME AMYLASETinh bộtα – amylasePullulanaseDextrin + oligosaccharideDextrin không nhánhDextrinβ – amylaseamyloglucosidaseMaltoseGlucose2.5.3 VÀI NÉT VỀ ENZYME α – AMYLASE Enzyme α – Amylase có khả năng phân cắt các liên kết α-1,4- glucoside của cơ chất một cách ngẫu nhiên và là enzyme nội bào (endoenzyme). Đặc tính của enzyme α – Amylase :Mỗi phân tử α – Amylase đều có chứa 30 nguyên tử gam Ca/mol.pH tối thích cho hoạt động của α – Amylase từ đại mạch và thóc nảy mầm là 4.7 – 5.4.Độ bền với acid của α – Amylase malt kém hơn so với của nấm mốc.Amylase dễ tan trong nước, trong các dung dịch muối và rượu loãngQUÁ TRÌNH SẢN XUẤT MALT THÓCQuá trình ngâm hạt : Thóc nguyên liệuChần (54oC,3-5phút)NgâmHCl 0.1N, HCHO(40%)Rửa sạch, loại bỏ hạt lépNgâm thóc là quá trình đầu tiên và rất quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian ươm mầm, ảnh hưởng đến chất lượng malt thóc.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ngâm hạt:Nhiệt độ của nước ngâm.Độ lớn của hạt.Hàm lượng protein của hạt.Điều kiện khí hậu của vùng gieo trồng thóc.Thành phần hóa học của nước.Quá trình ươm mầm:Mục đích :Chuyển đổi trạng thái của hệ enzyme có trong thóc từ trạng thái “nghỉ” sang trạng thái hoạt động.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ươm mầm:Nhiệt độ và thời gian ươm mầm.Thóc sau ngâmƯơm mầm (nhiệt độ, thời gian)Quá trình sấy malt thóc tươi:Sấy malt thóc tươi là một quá trình công nghệ cần thiết nhằm thu được sản phẩm đủ tiêu chuẩn về tính chất cảm quan, lý học, hóa học,Thóc sau ươmSấy malt thóc (nhiệt độ, thời gian)PHẦN 3 : THỰC NGHIỆM3.1 Vật liệu Vật liệu:Giống thóc IR / 59606Nguồn gốc: Công ty cổ phần giống cây trồng Miền Nam.Mã hiệu tiêu chuẩn :1776 – 2004Trạng thái hạt thóc: sạch (>99%), không bị sâu bệnh, tỉ lệ nảy mầm 80% số hạt, hạt cỏ ≤ 13.5%.PHẦN 3 : THỰC NGHIỆM3.2 Phương pháp nghiên cứu:Xác định trọng lượng 1000 hạtXác định ẩm độ.Xác định năng lực nảy mầm bằng phương pháp BRF.Xác định hoạt tính enzyme α – Amylase bằng phương pháp Rukhlideva.Xác định hàm lượng đường bằng phương pháp Schaffer – Hartmann.Xác định hoạt lực của Malt và Malt thóc3.3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN3.3.1 Xác định ẩm độThời gianẨm độ (%)Nhiệt độ 20oCNhiệt độ 22oCNhiệt độ 24oCNhiệt độ 26oCNhiệt độ 28oCNhiệt độ 30oC011.41511.41511.41511.41511.41511.4151234.3234.51337.8737.39537.25338.1472435.7435.58739.1639.3339.97439.1613637.7236.70340.2740.31341.48240.4764839.4537.64742.1842.50942.95343.4076041.6641.67741.0940.44940.49239.3927240.3237.6139.7539.95338.98738.7038439.5837.60337.8938.6938.67538.5279639.1237.54737.8138.29538.18938.52610839.0737.53337.78337.32937.45238.37912039.0337.537.6337.25637.24113238.9337.4137.5637.12837.115 14438.8937.337.42  15638.8437.28   Bảng 3.3.1:Sự biến đổi giá trị ẩm độ ở các nhiệt độ theo thời gian :Biểu đồ biểu diễn giá trị ẩm độ cực đại tại các nhiệt độ khảo sát3.3.2 Xác định hoạt tính enzyme α – Amylase bằng phương pháp RukhliadevaThời gian (giờ)Hoạt tính của enzyme α – Amylase (đv/g)Nhiệt độ 20oCNhiệt độ 22oCNhiệt độ 24oCNhiệt độ 26oCNhiệt độ 28oCNhiệt độ 30oC0000000120.00030.00040.000430.00050.000540.0004240.00270.0030.00430.00330.00480.003360.01130.0050.00890.00760.01260.011480.01540.00870.01310.01070.01780.0145600.02120.01230.02030.01370.02470.0173720.02330.01870.02570.01840.02980.0203840.02520.02640.03060.02390.03210.0252960.02950.03020.03170.03410.03350.03581080.03080.03190.03280.03570.03480.02971200.03140.03260.03370.03760.0361 1320.03210.03320.03520.03310.03191440.03310.03410.0316 1560.0280.0274  Bảng 3.3.2 : Sự biến đổi hoạt tính enzyme α – Amylase theo thời gian Nhiệt độ 20oCHình 3.3.2.1: Biểu đồ biễu diễn sự biến đổi hoạt tính enzyme α – Amylase ở nhiệt độ 20oC.Hình 3.3.2.2: Hoạt tính enzyme α – Amylase ở nhiệt độ 20oC sau 144 giờ.Nhiệt độ 22oCHình 3.3.2.3:Biểu đồ biễu diễn sự biến đổi hoạt tính enzyme α – Amylase ở nhiệt độ 22oC Hình 3.3.2.4: Hoạt tính enzyme α – Amylase ở nhiệt độ 22oC sau 144 giờ.Nhiệt độ 24oCHình 3.3.2.5: Biểu đồ biễu diễn sự biến đổi hoạt tính enzyme α – Amylase ở nhiệt độ 24oC.Hình 3.3.2.6 : Hoạt tính enzyme α – Amylase ở nhiệt độ 24oC sau 132 giờ.Nhiệt độ 26oCHình 3.3.2.7: Biểu đồ biễu diễn sự biến đổi hoạt tính enzyme α – Amylase ở nhiệt độ 26oCHình 3.3.2.8 : Hoạt tính enzyme α – Amylase ở nhiệt độ 26oC sau 120 giờ.Nhiệt độ 28oCHình 3.3.2.9: Biểu đồ biễu diễn sự biến đổi hoạt tính enzyme α – Amylase ở nhiệt độ 28oC Hình 2.2.2.10: Hoạt tính enzyme α – Amylase ở nhiệt độ 28oC sau 120 giờ.Nhiệt độ 30oCHình 3.3.2.11: Biểu đồ biễu diễn sự biến đổi hoạt tính enzyme α – Amylase ở nhiệt độ 30oC.Hình3.3.2.12: Hoạt tính enzyme α – Amylase ở nhiệt độ 30oC sau 96 giờTóm lại: Hình 3.3.2: Biểu đồ biểu diễn hoạt tính enzyme α – Amylase cực đại tại các nhiệt độ khảo sátTrong 6 nhiệt độ khảo sát trên 26oC là nhiệt độ tối ưu để hoạt tính enzyme α – Amylase cao nhất được xác định theo chu kỳ 12 giờ.3.3.3 Xác định nồng độ đường bằng phương pháp Schaffer - HartmannThời gian (giờ)Nồng độ đường (mg /ml)Nhiệt độ 20oCNhiệt độ 22oCNhiệt độ 24oCNhiệt độ 26oCNhiệt độ 28oCNhiệt độ 30oC0530.638530.638530.638530.638530.638530.63812530.646530.642530.668530.684530.641530.65724530.654530.654530.694530.708530.656530.66136530.662530.662530.756530.765530.752530.68248530.731530.783530.86530.787530.914530.73560530.748530.833531.002530.803530.972530.93372530.81530.913531.065530.923531.101531.12384530.89531.038531.107531.127531.128531.13996530.926531.078531.128531.148531.159531.164108531.0025531.106531.136531.182531.165531.16120531.072531.126531.147531.205531.172132531.117531.132531.152531.201531.17 144531.138531.143531.145 156531.132531.14531.149   Bảng 3.3.3 : Sự biến đổi nồng độ đường theo thời gian:Nhiệt độ 20oCHình 3.3.3.1 : Biểu đồ biểu diễn sự biến đổi nồng độ đường theo thời gian tại nhiệt độ 20oC.Hình 3.3.3.2 :Hàm lượng đường tại nhiệt độ 20oC sau 144 giờ.(sau khi đun sôi 15 phút, làm nguội và cho 5ml H2SO4).Nhiệt độ 22oCHình 3.3.3.3 : Biểu đồ biểu diễn sự biến đổi nồng độ đường theo thời gian tại nhiệt độ 22oC.Hình 3.3.3.4 :Hàm lượng đường tại nhiệt độ 22oC sau 144 giờ .(sau khi đun sôi 15 phút, làm nguội và cho 5ml H2SO4).Nhiệt độ 24oCHình 3.3.3.5: Biểu đồ biểu diễn sự biến đổi nồng độ đường theo thời gian tại nhiệt độ 24oC.Hình 3.3.3.6 :Hàm lượng đường tại nhiệt độ 24oC sau 132 giờ.(sau khi đun sôi 15 phút, làm nguội và cho 5ml H2SO4).Nhiệt độ 26oCHình 3.3.3.7 : Biểu đồ biểu diễn sự biến đổi nồng độ đường theo thời gian tại nhiệt độ 26oC.Hình 3.3.3.8 :Hàm lượng đường tại nhiệt độ 26oC sau 120 giờ.(sau khi đun sôi 15 phút, làm nguội và cho 5ml H2SO4 Nhiệt độ 28oCHình 3.3.3.9: Biểu đồ biểu diễn sự biến đổi nồng độ đường theo thời gian tại nhiệt độ 28oCHình 3.3.3.10 :Hàm lượng đường tại nhiệt độ 28oC sau 120 giờ.(sau khi đun sôi 15 phút, làm nguội và cho 5ml H2SO4).Nhiệt độ 30oCHình 3.3.3.11: Biểu đồ biểu diễn sự biến đổi nồng độ đường theo thời gian tại nhiệt độ 30oC.Hình 3.3.3.12 :Hàm lượng đường tại nhiệt độ 30oC sau 96 giơ.ø (sau khi đun sôi 15 phút, làm nguội và cho 5ml H2SO4).Tóm lại :Hình 3.3.3:Biểu đồ biễu diễn nồng độ đường cực đại tại các nhiệt độ khảo sátQua bảng số liệu 3.3.3 và hình 3.3.3 cho thấy, sự biến đổi nồng độ đường tại các ngưỡng nhiệt độ theo xu hướng tăng dần và đạt cực đại tại thời điểm mà hoạt tính enzyme α – Amylase đạt cực đại.Theo khảo sát hoạt tính enzyme α – Amylase ở mục 3.3.2 cho thấy hoạt tính enzyme α – Amylase là cao nhất tại nhiệt độ 26oC ở 120 giờ, tại thời điểm này nồng độ đường cũng tăng lên cao nhất.=> Hoạt tính enzyme α – Amylase và nồng độ đường tỷ lệ thuận với nhau3.3.4 Sự biến đổi ẩm độ trong quá trình sấy Malt thóc tươiThời gian (giờ)Giá trị ẩm độ trong quá trình sấyNhiệt độ 20oCNhiệt độ 22oCNhiệt độ 24°CNhiệt độ 26°CNhiệt độ 28°CNhiệt độ 30°C038.9437.537.78339.32938.58938.5330.7231.1830.4330.2730.6230.1569.8410.1210.5910.6410.7310.3895.785.455.435.825.615.39124.424.564.584.2154.4474.3653.3.5 Sự biến đổi hoạt tính của enzyme α – Amylase trong quá trình sấyThời gian (giờ)Hoạt tính của enzyme α – Amylase trong quá trình sấyNhiệt độ 20oCNhiệt độ 22oCNhiệt độ 24oCNhiệt độ 26oCNhiệt độ 28oCNhiệt độ 30oC00.03270.03380.03420.03760.03610.032560.03240.03350.03390.03730.03590.032380.03210.03320.03380.03720.03580.0317100.03190.03290.03360.03680.03570.0315120.03150.03250.03350.03620.03550.03133.3.6 Xác định hoạt lực của Malt đại mạch và Malt thóc (tại nhiệt độ tối ưu)Malt đại mạch: VB=23VT=12,7WK= 355Malt thóc:VB=23VT=22.2WK=273.3.7 Xác định trọng lượng 1000 hạtTrọng lượng 1000 hạt của thóc khảo sát IR/59606 = 25,4252.Trọng lượng này tương đối lớn. Hạt thóc tương đối tốt.3.3.8 Xác định năng lực nảy mầm bằng phương pháp BRF:Năng lực nảy mầm cho mẫu dùng 4ml nước (được tính theo tỷ lệ phần trăm số hạt nảy mầm sau 72 giờ) là 95 hạt.Năng lực nảy mầm cho mẫu dùng 8 ml nước (được tính theo phần trăm số hạt nảy mầm sau 72 giờ) là 96 hạt .Hiệu số nảy mầm giữa 2 thí nghiệm dùng 4ml và 8ml có thể đưa mức độ nhạy nước của thóc là :1 Hiệu số hạt nảy mầm01-1011-2021-35>50Độ nhạy nướcKhôngYếuTrung bìnhMạnh Rất mạnhDo đó độ nhạy nước của hạt thóc ở 19.5±1,50C là yếu. PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ4.1 Kết luậnKết quả thu được từ 6 ngưỡng nhiệt độ khảo sát trên cho thấy ở nhiệt độ 30oC tuy hạt đạt ở mức độ ngâm cao nhất trong vòng 48 giờ ngâm, 48 giờ ươm nhưng hoạt tính enzyme α – Amylase không cao như ở ngưỡng nhiệt độ 26oC.Ở nhiệt độ 20oC, 22oC, hạt đạt mức độ ngâm sau thời gian 60 giờ ngâm, 84 giờ ươm dài hơn các ngưỡng nhiệt độ còn lại hoạt tính enzyme α – Amylase không cao như ở ngưỡng nhiệt độ 26oC. PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ4.1 Kết luậnỞ nhiệt độ 24oC hạt đạt mức độ ngâm ở 48 giờ ngâm, 84 giờ ươm. hoạt tính enzyme α – Amylase không cao như ở ngưỡng nhiệt độ 26oC.Ơû nhiệt độ 28oC hạt đạt mức độ ngâm sau 48 giờ ngâm, 72 giờ ươm. hoạt tính enzyme α – Amylase không cao như ở ngưỡng nhiệt độ 26oC.=> Nhiệt độ 26oC là nhiệt độ tối ưu để hoạt tính enzyme α – Amylase cao nhất. 4.2 Kiến nghị Khảo sát thêm hoạt tính của các enzyme còn lại trong hệ enzyme amylase như β – Amylase, glucoamylase.Khảo sát thêm một số ngưỡng nhiệt độ khác.Khảo sát trên một số giống thóc khác.XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN SỰ THEO DÕI CỦA QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN!