- Trang Chủ
- Hoá dầu
- NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN HÌNH CÓ DE=25-35 BẰNG PHƯƠNG PHÁP ENZYM
Xem mẫu
- NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN HÌNH
CÓ DE=25-35 BẰNG PHƯƠNG PHÁP ENZYM
RESEARCH ON THE PRODUCTION OF STARCH MODIFIED CONTAINING
DE= 25-35 BY ENZIM METHOD
TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
TÓM TẮT
Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu biến hình tinh b ột b ằng ph ương pháp enzim. V ới vi ệc
sử dụng 2 enzim Termamyl 120L và Veron M4 trên 2 d ạng nguyên li ệu là tinh b ột (TB) s ống
và TB hồ hóa, đã chọn được qui trình thủy phân thích hợp và kinh t ế nh ất đ ối v ới t ừng lo ại
enzim trên. Bằng phương pháp qui hoạch thực nghi ệm (QHTN) và t ối ưu hóa, đã tìm đ ược
các thông số công nghệ tốt nhất để sản xuất TB biến hình có DE= 25- 35. TB bi ến hình thu
được bước đầu ứng dụng làm chất tạo gel trong s ản xuất các loại mứt đông có k ết qu ả
tương đối khả quan.
ABSTRACT
This paper presents research results of the modification of starch by enzym method. By using
two enzyms Termamyl 120L and Veron M4 on two different forms materials, live and
gelatinised starchs, the most approprivate and economical hydrolic process is specified. The
experiment design and optimisation methods are also applied to find out the best technology
parameters to procedure modified starch having DE= 25-35. This starch is being applied quite
well in first step as the gel-creating subtance in the production a lot of jams.
1. GIỚI THIỆU
Biến hình tinh bột tức là biến đổi c ấu trúc, tính ch ất c ủa tinh b ột (TB) đ ể mang l ại
cho TB nhiều tính chất mới, vì vậy sẽ nâng cao được hiệu quả sử dụng và hi ệu qu ả kinh
tế. Nhờ các thành tựu trong công nghệ sinh học, ngày nay các ch ế ph ẩm enzim t ừ vi sinh
vật đã thay thế thành công các chất xúc tác axit trong công ngh ệ th ủy phân TB. Bi ến hình
tinh bột bằng enzim α- amilaza là một trong những phương pháp bi ến hình sinh h ọc có
nhiều ưu điểm như phản ứng nhanh, công nghệ đơn giản và ít gò bó, không đ ộc h ại có th ể
sử dụng trong thực phẩm một cách an toàn. Ngoài ra, sự phân cắt tinh bột rất đặc hiệu, t ạo
ra những sản phẩm rất đặc thù được sử dụng trong nhiều ngành CN đ ặc bi ệt trong CN
thực phẩm, làm các chất phụ gia để sản xuất bánh k ẹo, th ực phẩm cho tr ẻ em, th ực ph ẩm
ăn kiêng và thực phẩm dùng để truyền trực tiếp cho bệnh nhân nặng, làm chất ổn định cho
các dạng nước quả, kem, sữa chua v.v... [3].
2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nguyên liệu
Nguyên liệu củ huỳnh tinh và củ khoai lang mua ở thành phố Huế và được sản xuất
tại phòng thí nghiệm để thu nhận TB huỳnh tinh và TB khoai lang.
Enzym Termamyl 120L của hãng Novo- Đan Mạch và enzym Veron M4 của Đức.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
- Xác định chỉ số “DE” bằng phương pháp Fericyanua [4]
- Xác định hàm lượng TB thật bằng phương pháp Ewers [4]
- Xác định hàm lượng amyloza bằng phương pháp Balagobalan [5].
- Xác định độ nhớt của hồTB bằng nhớt kế mao quản [2].
- 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Khảo sát một số tính chất của nguyên liệu TB huỳnh tinh và TB khoai lang
- Quan sát kính hiển vi điện tử với độ phóng đại 1000 lần thấy đ ược TB huỳnh tinh
gồm hầu hết các hạt lớn có dạng hình elip, trơn nhẵn. TB khoai lang gồm các hạt hình bầu
dục và một số hạt hình tròn có kích thước nhỏ hơn TB huỳnh tinh.
- Độ nhớt của TB huỳnh tinh nhỏ hơn nhiều lần so với TB khoai lang ch ứng t ỏ TB
khoai lang có trọng lượng và chiều dài mạch phân tử lớn hơn TB huỳnh tinh.
- Hàm lượng amyloza của TB khoai lang (28,3%) nhỏ h ơn c ủa TB huỳnh tinh
(41,2%).
3.2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến hình TB
3.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ TB, nồng độ enzym và th ời gian đ ến
quá trình biến hình TB bằng enzym Veron M4
Tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ TB, nồng độ enzym và thời gian đến
quá trình biến hình TB bằng phương pháp QHTN TĐY2 3. Để có cơ sở số liệu, chúng tôi
thực hiện một số thí nghiệm thăm dò. Kết quả thí nghiệm thăm dò ảnh hưởng của nồng
độ enzim và thời gian biến hình bằng enzym Veron M 4 trên tinh bột hồ hóa thể hiện ở hình
1 và hình 2.
Chỉ số DE
35
30 Tinh bột khoai lang
25
Tinh bột huỳnh tinh
20
15
10 Thời gian biến hình (phút)
150 200
0 50 100
Hình 1. Ảnh hưởng của thời gian biến hình đến chỉ số DE
Chỉ số DE
30
25
Tinh bột khoai lang
huỳnh tinh
20 Tinh bột huỳnh tinh
15
10
Nồng độ enzym (%)
0 0.2 0.4 0.6 0.8
Hình 2. Ảnh hưởng của nồng độ enzym đến chỉ số DE
∗ Nhận xét:
- Trong quá trình biến hình, nồng độ enzym và thời gian biến hình càng tăng thì chỉ số
DE của các TB càng tăng tức là khả năng phân cắt m ạch TB càng lớn. Nh ưng DE ch ỉ tăng
- đến một giới hạn nhất định và sau đó thì tăng không đáng kể vì lúc đó n ồng đ ộ enzym đã
bão hoà với nồng độ cơ chất. Thời gian càng tăng làm hoạt lực enzim gi ảm nên m ức đ ộ
biến hình tăng lên không đáng kể.
- TB huỳnh tinh có mức độ cắt mạch lớn hơn vì TB huỳnh tinh có kích th ước h ạt l ớn
hơn, cấu trúc hạt xốp, độ nhớt thấp nên enzim xâm nhập và ti ến hành th ủy phân d ễ dàng
hơn TB khoai lang.
Với kết quả trên, mô hình thực nghiệm được trình bày ở bảng 1.
Chọn các mức yếu tố đó khi thủy phân cho cả TB sống lẫn TB h ồ hoá đ ể ti ện so
sánh và kết quả tiến hành thực nghiệm theo mô hình TĐY23 được cho ở bảng 2.
Bảng 1. Các mức của các yếu tố
Các yếu tố
Không
Các mức Không thứ Không thứ
X1 X3
thứ
X2 (%)
(%) nguyên (phút) nguyên
nguyên
0
Mức cơ sở ( X j ) 30 0 0.30 0 70 0
Khoảng biến thiên ( λ j
3 0.15 30
)
Mức trên (+) 33 + 0.45 + 100 +
Mức dưới (-) 27 - 0.15 - 40 -
Trong đó X1, X2, X3 lần lượt là nồng độ TB, nồng độ enzym và thời gian biến hình TB
Bảng 2. Kết quả xác định chỉ số DE của TB huỳnh tinh và khoai lang đối với enzym Veron
M4
STT x0 x1 x2 x3 y1 y2 y3 y4
1 + - - - 0,57 20,25 0,63 20,78
2 + - + - 1,02 25,07 1,25 24,50
3 + + - - 0,76 23,89 0,96 23,35
4 + + + - 1,45 26,16 1,69 25,00
5 + - - + 1,58 28,85 1,52 23,64
6 + - + + 2,98 33,20 3,48 33,14
7 + + - + 2,45 31,19 2,23 32,48
8 + + + + 3,36 33,72 4,36 33,80
T1 + 0 0 0 2,66 30,56 2,65 30,65
T2 + 0 0 0 2,74 30,46 2,55 30,46
T3 + 0 0 0 2,76 30,45 2,35 30,32
T1,T2,T3 là các thí nghiệm tại tâm.
Trong đó:
y1, y2: chỉ số DE khi thuỷ phân TB sống và TB hồ hoá của huỳnh tinh
y3, y4: chỉ số DE khi thuỷ phân TB sống và TB hồ hoá của khoai lang.
Kết quả ở bảng 2 được mô tả bằng các phương trình hồi quy như sau:
Giả sử phương trình hồi quy mô tả thực nghiệm có dạng [1]:
Y = b0 + b1x1 + b2x2 + b3x3 + b12x1x2 + b13x1x3 + b23x2x3 + b123x1x2x3
Qua các tính toán được phương trình hồi quy mô tả gần đúng nh ất v ới th ực nghi ệm
nói lên ảnh hưởng của 3 yếu tố đến quá trình phân cắt mạch TB là:
- Y1 = 1,771 + 0,234x1 + 0,431x2 + 0,821x3 + 0,146x2x3 - 0,091x1x2x3.(I)
Y2 = 27,791 + 0,949x1 + 1,746x2 + 3,949x3 – 0,546x1x2 – 0,234x1x3.(II)
Y3 = 2,015 + 0,295x1 + 0,68x2 + 0,883x3 +0,342x1x3. (III)
Y4 = 28,14 + 0,62x1 + 0,97x2 + 4,73x3 – 0,33x1x2 – 0,37x2x3. (IV)
Từ 4 phương trình hồi quy, nhận thấy rằng đối với cả 2 loại TB huỳnh tinh và
khoai lang thì kết quả DE thu được khi thuỷ phân TB sống đều nh ỏ h ơn nhi ều so v ới TB
đã hồ hoá. Do đó chúng tôi chọn 2 phương trình Y 2 và Y4 (sử dụng phương pháp thuỷ phân
TB đã hồ hoá) để tối ưu.
3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ TB, nồng độ enzym và th ời gian bi ến
hình đến quá trình biến hình TB bằng enzym Termamyl 120L
Qua tham khảo một số tài liệu [5], dựa vào hoạt lực của enzym Termamyl và trên c ơ
sở một số thí nghiêm thăm dò chúng tôi chọn các thông số k ỹ thu ật gi ống v ới các thông s ố
khi biến hình bằng enzym Veron M4 để tiến hành thực nghiệm theo mô hình TĐY 2 3. Kết
quả được cho ở bảng 3.
Bảng 3. Kết quả xác định chỉ số DE của TB huỳnh tinh và khoai lang
đối với enzym Termamyl 120L
STT x0 x1 x2 x3 y5 y6 y7 y8
1 + - - - 15,82 17,05 15,80 16,22
2 + - + - 19,90 21,33 22,80 22,83
3 + + - - 17,91 18,51 19,77 20,40
4 + + + - 21,40 23,67 21,79 27,35
5 + - - + 23,81 25,89 20,32 21,00
6 + - + + 28,20 30,36 26,80 27,09
7 + + - + 27,14 28,63 25,44 25,98
8 + + + + 30,83 32,95 30,09 30,25
T1 + 0 0 0 26,66 27,24 27,94 28,65
T2 + 0 0 0 26,63 27,13 28,50 28,86
T3 + 0 0 0 26,57 27,25 28,32 29,05
Với y5, y6: chỉ số DE khi thuỷ phân TB sống, hồ hoá của TB huỳnh tinh
y7, y8: chỉ số DE khi thuỷ phân TB sống, hồ hoá của TB khoai lang
Các phương trình hồi quy tính được:
Y5 = 23,126 + 1,194x1 + 1,956x2 + 4,369x3 – 0,161x1x2 + 0,296x1x3. (V)
Y6 = 24,799 + 1,141x1 + 2,279x2 + 4,659x3 + 0,191x1x3 – 0,129x1x2x3. (VI)
Y7 = 22,85 + 1,42x1 + 2,52x2 + 2,80x3 – 0,85x1x2 + 0,67x1x3. (VII)
Y8 = 23,89 + 2,12x1 + 2,9x2 + 2,19x3 – 0,4x2x3. (VII)
Từ 4 phương trình hồi quy trên, thấy rằng DE thu được khi thuỷ phân TB sống và TB
đã hồ hoá đối với cả hai loại nguyên liệu đều không có sự khác biệt l ớn. Do đó chúng tôi
chọn qui trình thủy phân tinh bột sống và tiến hành tối ưu hóa (Y5, Y7).
3.2.3. Tối ưu hoá quá trình biến hình TB bằng enzym để thu DE lớn nhất
Do các phương trình hồi quy tìm được không tuyến tính nên chúng tôi ti ến hành t ối
ưu theo phương pháp tìm cực trị bằng cách giải phương trình bởi chương trình Excel
solver. Kết quả thu được là:
y2max = 33,45; y4max = 33,65; y5max = 30,80; y7max = 29,43 tương ứng với các giá trị X1
= 33(%); X2 = 0,45(%); X3 = 100 (phút).
- Dựa vào kết quả trên, nhận thấy rằng với cùng các thông số kỹ thuật, đối với hai loại
tinh bột, khi thuỷ phân bằng enzym Veron M 4 thì DE thu được lớn hơn khi thuỷ phân bằng
enzym Termamyl. Trong đó khi thuỷ phân TB khoai lang sống bằng enzym Veron M 4 sẽ cho
DE lớn hơn khi thuỷ phân TB huỳnh tinh. Đối với enzym Termamyl thì ng ược l ại, TB
huỳnh tinh sẽ cho giá trị DE lớn hơn khoai lang.
3.4. Ứng dụng
TB biến hình được ứng dụng để thay thế cho pectin (là chất tạo gel trong sản phẩm
mứt đông) với mục đích giảm giá thành, chủ động nguồn nguyên li ệu và gi ảm l ượng
đường trong thực đơn. Kết quả bước đầu thu được khá khả quan, trong đó kh ả năng t ạo
gel sản phẩm đối với tinh bột huỳnh tinh tốt hơn tinh bột khoai lang
∗ Quy trình sản xuất mứt dứa:
Nghiề Đường
n
Gọt
Phân loại Rử
Dứa Cắt nhỏ Phối
Định lượng
vỏ, cắt
a chế
mắt
Bảo quản Rót hộp Nấu mứt
Thanh trùng
TB biến hình
∗ Thực đơn sản xuất:
- Purê quả: 0,7kg.
- Đường: 0,3kg.
- TB biến hình: 0,0075kg (7,5g).
4. KẾT LUẬN
- Đã xây dựng được các phương trình hồi qui mô tả được ảnh hưởng c ủa các yếu tố
nồng độ enzim, nồng độ tinh bột và thời gian đến tr ị số DE trong quá trình bi ến hình tinh
bột bằng enzim Veron M4 và Termamyl trên cả hai phương pháp thu ỷ phân tinh b ột s ống
và tinh bột hồ hóa.
- Bằng phương pháp tối ưu hóa đã chọn được các điều kiện công ngh ệ t ốt nh ất đ ể
sản xuất các tinh bột biến hình TB có chỉ số DE max. Giá trị tốt nhất đó là: n ồng đ ộ TB
33%, nồng độ enzym 0,45% so với cơ chất và thời gian biến hình 100 phút.
- Đã chọn được quy trình biến hình phù hợp với mỗi lo ại enzym: đ ối v ới enzym
Veron M4 tốt nhất là dùng phương pháp thủy phân TB sống và đ ối v ới enzym Termamyl
thì phương pháp thuỷ phân TB đã hồ hoá.
- Kết quả ứng dụng tinh bột biến hình cho sản phẩm m ứt dứa đông có hàm l ượng
đường thấp rất triển vọng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Nguyễn Cảnh, Quy hoạch thực nghiệm, Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh, 1993.
[1]
Trương Thị Minh Hạnh, Nghiên cứu các dạng biến hình tinh bột hoa màu và ứng
[2]
dụng trong công nghiệp thực phẩm, Luận án Tiến sĩ Khoa học Kỹ thuật, Đà Nẵng,
2003.
Lê Ngọc Tú (chủ biên), Lưu Duẩn, Đặng Thị Thu, Lê Thị Cúc, Lâm Xuân Thanh,
[3]
Phạm Thu Thuỷ, Biến hình sinh học các sản phẩm từ hạt, Nhà xuất bản Khoa học
và Kỹ thuật, Hà Nội, 2000.
- Hà Duyên Tư (chủ biên), Quản lý và kiểm tra chất lượng thực phẩm , Đại học Bách
[4]
khoa Hà Nội, 1996.
Các công trình nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh h ọc và công nghi ệp th ực ph ẩm
[5]
(giai đoạn 1986-1995), Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 1996.
[6] Balagopalan C. and Padmaja G., Cassava in Food, Feed and Industry, CRC Press
Inc.Boca Raton, Florida, 1988.
nguon tai.lieu . vn
