Sử dụng chế phẩm protease trong xử lý cám gạo dùng cho chế biến thức uống dinh dưỡng

Nội dung tài liệu: Sử dụng chế phẩm protease trong xử lý cám gạo dùng cho chế biến thức uống dinh dưỡng

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã ngành: 62.54.01.01 LÊ HOÀNG PHƯỢNG SỬ DỤNG CHẾ PHẨM PROTEASE TRONG XỬ LÝ CÁM GẠO DÙNG CHO CHẾ BIẾN THỨC UỐNG DINH DƯỠNG Cần Thơ, năm 2022
2. CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Người hướng dẫn: PGs.Ts. Lý Nguyễn Bình Luận án được bảo vệ trước hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp cơ sở Họp tại: Phòng Bảo vệ Luận án tiến sĩ (Phòng họp 3, lầu 2), Khu II - Nhà Điều Hành, Trường Đại học Cần Thơ. Vào lúc: 14 giờ, ngày 03 tháng 7 năm 2022 Phản biện 1: PGs.Ts. Hồ Thanh Bình Phản biện 2: PGs.Ts. Phan Thị Thanh Quế Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ Thư viện Quốc gia Việt Nam
3. DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ Tạp chí quốc tế 1. Hoang Phuong Le; Diep Thanh Nghi Hong; Thi Thao Loan Nguyen; Thi My Hanh Le; Shige Koseki; Thanh Binh Ho; Binh Ly-Nguyen. 2022. Thermal stability of fructooligosaccharides extracted from defatted rice bran: a kinetic study using liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Foods, 11, Issue 14, 2054. Tạp chí trong nước 2. Lê Hoàng Phượng, Nguyễn Văn Thành, Đỗ Thanh Xuân, Lý Nguyễn Bình, 2020. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly cám gạo. Tạp chí Công thương, ISSN: 0866-7756, số 28 tháng 11/2020 3. Lê Hoàng Phượng, Ngô Thị Cẩm Tú, Lý Nguyễn Bình, 2021. Ảnh hưởng của chế phẩm protease đến quá trình thủy phân cám gạo. Tạp chí Công thương, ISSN: 0866-7756, số 10 tháng 5/2021, trang 63-68. 4. Lê Hoàng Phượng, Nguyễn Văn Thành, Nguyễn Văn Thuận, Ngô Thị Cẩm Tú, Võ Tấn Thạnh, Phù Thị Thanh Khiết, Đỗ Thanh Xuân, Lý Nguyễn Bình, 2021. Ảnh hưởng của điều kiện trích ly đến hoạt tính lipase trong cám gạo. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, ISSN: 1859-4581, số 5/2021, trang 53-58. 5. Lê Hoàng Phượng, Nguyễn Văn Thành, Võ Tấn Thạnh, Lý Nguyễn Bình, 2022. Tối ưu hóa quá trình trích ly enzym lipase từ cám gạo. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, ISSN: 1859-4581, số 7/2022, trang 67-72. 6. Lê Hoàng Phượng, Võ Tấn Thạnh, Ngô Thị Cẩm Tú, Lý Nguyễn Bình, 2022. Ảnh hưởng của sự kết hợp chế phẩm protamex và flavouzyme đến khả năng thủy phân cám gạo, ứng dụng chế biến sữa chua. Báo cáo Khoa học Hội nghị Công nghệ Sinh học toàn quốc 2022. ISBN: 978-804-357- 052-6, tháng 11/2022, trang 571-577.
4. Đề tài nghiên cứu khoa học 6. Lê Hoàng Phượng (chủ nhiệm đề tài), 2019. Nghiên cứu sự biến đổi thành phần dinh dưỡng và đa dạng sản phẩm thức uống cho người từ nguồn phụ phẩm cám gạo. Đề tài khoa học và công nghệ của Bộ Giáo dục và Đào tạo. Mã số: B2019-TKG-05. Thời gian thực hiện: 06/2019 đến 05/2021.
5. Chương 1 Mở đầu 1.1 Tính cấp thiết của luận án Trong năm năm (05), từ 2016-2020, cả nước sản xuất gần 43 triệu tấn lúa/năm, trong đó Đồng bằng sông Cửu Long là vựa lúa của cả nước cung cấp 23,8 triệu tấn, chiếm 56% sản lượng gạo (FAOSTAT). Lượng gạo xuất khẩu ĐBSCL chiếm 90% tổng lượng gạo xuất khẩu của cả nước. Hằng năm, có khoảng 2,4 triệu tấn cám được sản xuất ra từ quá trình xay xát lúa ở ĐBSCL. Rõ ràng, nguồn phụ phẩm của ngành chế biến gạo rất dồi dào, tiềm năng khai thác rất lớn. Trong đó, cám gạo là nguồn nguyên liệu chứa nhiều dưỡng chất sử dụng cho nhiều lĩnh vực như thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm (Khalid et al., 2015). Cám gạo chiếm đến khoảng 10% của tổng trọng lượng của gạo thô, bao gồm: vỏ bì, vỏ lụa, lớp cutin của nhân, tầng aleuron và phôi mầm. Tuy nhiên, hiện nay, cám thường được tận dụng làm dầu cám và thức ăn chăn nuôi. Việc nâng cao chất lượng cám làm thức ăn cho người vẫn chưa được nghiên cứu và ứng dụng. Hơn nữa, trong quá trình chế biến và bảo quản cảm, các chất béo từ cám rất dễ bị thủy phân và oxy hóa. Việc sử dụng enzyme protease vô hoạt lipase và một số enzyme khác vừa có ý nghĩa khoa học vừa có ý nghĩa thực tiển cao. Protease thủy phân lipase ở nhiệt độ khá thấp (~55oC) vừa giữ được giá trị cảm quan (màu sắc, mùi vị) và dinh dưỡng (vitamin, khả năng tiêu hóa protein). Hơn nữa, trong quá trình thủy phân với protease, một số peptid và acid amin được tạo thành, các sản phẩm này vừa tăng khả năng hấp thu vừa tăng hoạt tính sinh học hỗ trợ sức khỏe. Cám có thành phần dinh dưỡng cao gồm 14÷16% protein, 12÷23% chất béo, 8÷10% chất xơ, giàu vitamin, đặc biệt là vitamin B, khoáng chất và sterol khác. hàm lượng cân đối và có nhiều xơ dễ tiêu có thể xem là rất tốt cho cả con người (Saunders & R.M., 1985). Hơn thế nữa, công bố của Han et al. (2015) cho thấy protein cám gạo có những tính năng vượt trội so với protein đậu nành và protein động vật (casein) về khả năng tiêu hóa và giá trị sinh học khác. Theo những công trình khoa học đã công bố, cám gạo là nguồn cung cấp acid béo cơ bản. Vì thế, cám gạo không chỉ là nguồn thức ăn cho chăn nuôi mà có thể được sử dụng để phát triển thêm những sản phẩm khác từ nguồn nguyên liệu giàu dinh dưỡng này. Tuy nhiên, tính ưu việt này gây khó khăn cho quá trình bảo quản vì hàm lượng dinh dưỡng cao, đặc biệt là hàm lượng chất béo chưa bão hòa. Hư hỏng lớn nhất, cần quan tâm nhất là sự ôi hóa dầu do hoạt động của enzyme lipase và lipoxygenase 1
6. làm oxy hóa các acid béo chưa no (chưa bão hòa) như acid linoleic, linolenic để hình thành các hydroperoxide và tạo thành các hợp chất có nhóm carbonyl có mùi ôi khét làm thay đổi mùi vị tự nhiên của cám gạo và có thể tạo thành các chất gây ung thư. Để loại trừ tác nhân gây hại cho sản phẩm thực phẩm người ta sử dụng nhiều biện pháp, trong đó, sử dụng enzyme là một phương pháp ưu việt do những đặc tính nổi trội của phản ứng xúc tác enzyme. Enzyme là chất xúc tác sinh học không chỉ có ý nghĩa cho quá trình sinh trưởng, sinh sản của thực vật mà còn đóng vai trò rất quan trọng trong chế biến thực phẩm, y học, kỹ thuật phân tích, công nghệ gen và bảo vệ môi trường (Nguyễn Đức Lượng, 2004). Với những ưu điểm nổi bật, enzyme ngày càng được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi. Do đó, tác giả thực hiện đề tài “Sử dụng chế phẩm protease trong xử lý cám gạo dùng cho chế biến thức uống dinh dưỡng” nhằm kết hợp giữa nguồn nguyên liệu dồi dào được xử lý bằng phương pháp sinh học tiên tiến, làm đa dạng các sản phẩm thực phẩm an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng. 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Thông qua việc sử dụng enzyme thương mại, xác lập được các điều kiện tối ưu trong xử lý enzyme lipase và ứng dụng chế biến thức uống dinh dưỡng từ cám gạo. 1.3 Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu được chia làm 4 nội dung: - Nội dung 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng vô hoạt enzyme lipase trong cám gạo bằng các chế phẩm Protamex và Flavourzyme - Nội dung 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của các chế độ tiệt trùng và thời gian bảo quản lên thành phần hợp chất bay hơi của nước cám gạo - Nội dung 3: Nghiên cứu động học phân hủy nhiệt của hợp chất fructooligosaccharides [1-kestose (GF2), nystose (GF3), và 1-fructosyl- nystose (GF4)] trích ly từ cám gạo - Nội dung 4: Ứng dụng cám gạo đã xử lý vào chế biến thức uống dinh dưỡng. 1.4 Ý nghĩa của luận án 2
7. Hiện nay, ở nước ta việc nghiên cứu về phụ phẩm nông nghiệp rất ít công trình được công bố, do đó, kết quả nghiên cứu về cám gạo đã mang lại một ý nghĩa to lớn và quan trọng, góp phần vào việc định hướng phát triển ngành lúa gạo, một thế mạnh của Việt nam. Nghiên cứu chỉ ra việc sử dụng kết hợp chế phẩm protease mang lại hiệu quả trong xử lý cám gạo và ứng dụng nguồn nguyên liệu này chế biến ra những sản phẩm dinh dưỡng là một hướng đi mới đầy tiềm năng. Bên cạnh đó, nghiên cứu đã bước đầu khảo sát sự hiện diện cũng như điều kiện chế biến ảnh hưởng đến độ bền nhiệt của thành phần FOS, một prebiotic quan trọng đối với sức khỏe con người. Do đó, đề tài có giá trị khoa học, thực tiễn và thời sự cao. Hơn nữa, đề tài còn có tính hiện đại vì sử dụng kỹ thuật fingerprinting và headspace để truy vết và định lượng các hợp chất tạo hương vị trong quá trình chế biến nhiệt các sản phẩm nước uống từ cám gạo. 1.5 Điểm mới của luận án Kết quả nghiên cứu đóng góp cơ sở khoa học cho vấn đề nghiên cứu còn bỏ ngõ, cám gạo. Việc sử dụng kết hợp chế phẩm protease nhằm rút ngắn thời gian và tăng hiệu quả xử lý enzyme lipase đã giúp cho việc thu hồi dịch thủy phân chứa thành phần dinh dưỡng nổi trội, làm gia tăng giá trị của sản phẩm ứng dụng là sữa chua và bột dinh dưỡng, đây là hai sản phẩm mới có tính khả thi khi được chuyển giao sản xuất thực tế. Đồng thời, việc nghiên cứu thành phần fructooligosaccharide (FOS) trong cám gạo là nội dung nổi bật, chưa có công trình nghiên cứu nào đã công bố. Ngoài ra, phương pháp “metabolomics” đã được xem như một công cụ đánh giá chất lượng, quá trình chế biến và tính an toàn của nguyên liệu và sản phẩm cuối cùng đã được sử dụng trong nghiên cứu. Từ đây cho thấy nghiên cứu này là công trình có tính mới về đối tượng và về phương pháp. Chương 2 TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan về cám gạo Cám gạo là một phụ phẩm từ quá trình xay xát gạo. Cám gạo là nguồn chất xơ rẻ và cũng là nguồn chất béo có ích để dùng làm dầu ăn (dầu cám gạo). Vì chỉ được xem là thức ăn gia súc nên cám gạo không được dùng nhiều trong chế độ dinh dưỡng và tăng cường sức khỏe của con người. Giá trị dinh dưỡng cao của cám gạo đã khiến nó được quan tâm nhiều hơn trong sức khỏe cộng đồng. Theo nghiên cứu của Elizabeth (2011) đến từ trường đại học Colorado thì một khẩu phần cám gạo (tương đương 28 g theo tiêu chuẩn Bộ Nông nghiệp Mỹ USDA) cung cấp nhiều 3
8. hơn phân nửa nhu cầu các loại vitamin như thiamine, niacin và vitamin B6 trong ngày. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cám gạo biến động rất lớn, phụ thuộc vào kỹ thuật xay xát gạo (Trần Thị Thu Trà, 2010). Cám gạo thường có dạng bột, mềm và mịn. Cám gạo chứa nhiều chất dinh dưỡng rất quý. Với 14÷16% protein, 12÷23% chất béo, 8÷10% chất xơ, cám gạo cũng là nguồn giàu vitamin B và các chất khoáng như sắt, kali, magiê, mangan, clo (Saunder, 1985). Thành phần của cám có nhiều vitamin và chất béo tốt, lại cân đối và có nhiều xơ dễ tiêu có thể xem là rất tốt cho cả con người. 2.2 Tổng quan về chế phẩm protease Công nghệ sản xuất enzyme đã đem lại lợi nhuận lớn cho nhiều nước, sản lượng và kim ngạch mua bán các chế phẩm enzyme trên thị trường thế giới tăng 20÷30% mỗi năm (Murado et al., 2009). Trong số các enzyme được sử dụng trong chế biến thực phẩm, enzyme thủy phân chiếm tỷ lệ lớn nhất (Rao et al., 1998), khoảng 97% doanh số enzyme công nghiệp toàn cầu (Haard & Simpson, 2000). Trong đó, protease là enzyme thủy phân có giá trị thương mại rất lớn, chiếm khoảng 60% tổng giá trị thương mại enzyme công nghiệp được cung cấp trên thị trường thế giới với nhiều ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, nông nghiệp, mỹ phẩm đặc biệt trong y học hiện đại (Tunga et al., 2003; Rao, 2010). Sử dụng enzyme thủy phân như một tác nhân hỗ trợ dựa trên một số ưu điểm hơn so với sử dụng hóa chất, trong đó có độ đặc hiệu cao, hiệu quả của xúc tác ở nhiệt độ vừa phải và thân thiện với môi trường. 2.3 Tổng quan về hợp chất fructooligosaccharides Fructooligosaccharides (FOS) là oligosaccharides hiện diện tự nhiên trong thực vật như hành tây, rau diếp xoăn, tỏi, măng tây, chuối, atisô, trong số nhiều người khác. FOS có những tác động sinh lý quan trọng như là một prebiotic, tăng hấp thu khoáng chất và giảm lượng cholesterol huyết thanh, triacylglycerols và phospholipid. FOS bao gồm các chuỗi tuyến tính của các đơn vị fructose, liên kết bởi các liên kết β (2- 1). Số lượng các đơn vị fructose dao động từ 2 đến 60 và thường chấm dứt trong một đơn vị glucose. Công thức tổng quát của đường FOS là GFn, trong đó n = 2, 3, 4 (G là gốc đường glucose, F là gốc đường fructose), bao gồm ba đại diện chính là các đường GF2 (1-kestose), GF3 (nystose), GF4 (fructofuranosylnystose). FOS không bị thủy phân bởi các glycosidases ở ruột non và tiếp cận ruột già với cấu trúc không thay đổi. 4
9. Ở đó, chúng được chuyển hóa bởi vi khuẩn đường ruột để hình thành các acid cacboxylic ngắn, L-lactate, CO2, hydro và các chất chuyển hóa khác. Chúng không cung cấp năng lượng, không gây ung thư và được coi là chất xơ hòa tan, tốt cho sức khỏe. 2.4 Hợp chất bay hơi và phương pháp xác định Những hợp chất hữu cơ bay hơi (Volatile organic compounds - VOC) là những hợp chất hữu cơ chứa một hoặc nhiều nguyên tử cacbon có áp suất bốc hơi cao, dễ dàng bay hơi trong không khí. Chúng được hình thành bởi một nhóm chất hóa học phức tạp như ester, rượu, andehyde, cetone, lactone, ketone và terpenoid. Các hợp chất bay hơi có thể sinh ra từ chất béo, các acid amin, terpenoid và carotenoid (El Hadi & Zhang, 2013; Goff & Klee, 2006). Ngoài ra, một số hợp chất sulfur như S-methyl thiobutanoate, 3-(methylthio) propanal, 2-(methylthio) ethyl acetate, 3-(methylthio) ethyl propanoate, và 3-(methylthio) propyl acetate cũng góp phần vào hương vị của trái cây (Song & Forney, 2007). Tùy vào mỗi loại thực phẩm, mục đích sử dụng sẽ có những phương pháp xác định hợp chất bay hơi phù hợp. Có thể sử dụng một phương pháp hoặc kết hợp nhiều phương pháp nhằm đạt được mục đích nghiên cứu. Thiết bị thường dùng là hệ thống sắc ký khí (GC) và khối phổ (GC/MS). 2.5 Động học phân hủy nhiệt của các thuộc tính thực phẩm Quá trình chế biến nhiệt nhằm mục đích tiêu diệt các vi sinh vật (vi sinh vật gây bệnh cũng như vi sinh vật gây hư hỏng) và vô hoạt các enzyme gây hư hỏng. Tuy nhiên, cùng với sự tiêu diệt các vi sinh vật và vô hoạt enzyme, việc xử lý nhiệt gây nên sự phân hủy không mong muốn các chất dinh dưỡng, màu sắc, cấu trúc và các tính chất khác. 2.6 Phương pháp Metabolomics trong nghiên cứu thực phẩm Metabolomics, nghiên cứu chuyển hóa chất, đã nổi lên như là một công cụ quan trọng trong nhiều lĩnh vực như chữa bệnh và dinh dưỡng. Trong khoa học thực phẩm, metabolomics gần đây đã được xem như một công cụ đánh giá chất lượng, quá trình chế biến và tính an toàn của nguyên liệu và sản phẩm cuối cùng. Metabolomics, nghiên cứu về các chất chuyển hóa nhỏ có thể có trong một hệ thống, đã trở thành một công cụ quan trọng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu. Các nghiên cứu và quan điểm về các bệnh của con người, khám phá dược phẩm, phân tích thực vật, dinh dưỡng con người đã cho thấy tác động rộng lớn và sự phát triển nhanh chóng của sự chuyển hóa (Juan, 2009). 5
10. Các phân tích mục tiêu rất quan trọng để đánh giá hoạt động của một nhóm hợp chất cụ thể trong mẫu trong các điều kiện xác định. Các chất chuyển hóa mục tiêu thường yêu cầu mức độ tinh sạch cao hơn và chiết xuất có chọn lọc các chất chuyển hóa. Ngược lại, các chất chuyển hóa không mục tiêu (còn gọi là toàn diện) tập trung vào việc phát hiện càng nhiều nhóm chất chuyển hóa càng tốt để thu được các mẫu hoặc dấu vân tay mà không nhất thiết phải xác định hoặc định lượng một hợp chất cụ thể. Vì vậy, dựa vào mục tiêu phân tích và sử dụng, hầu hết những nghiên cứu chuyển hóa được phân loại là phân biệt/tách chất, cung cấp thông tin và tiên đoán. Chương 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Phương tiện nghiên cứu 3.1.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu Quá trình thực nghiệm, thu thập và xử lý số liệu được tiến hành tại bộ môn Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp, Trường Đại học Cần Thơ; Trung tâm Quản lý Thực hành Thí nghiệm, Trường Đại học Kiên Giang. Thời gian thực hiện đề tài từ tháng 11/2016 đến tháng 06/2021. 3.1.2 Dụng cụ, thiết bị Thiết bị sử dụng: máy sắc ký khí GCMS (7890B GC System, Mỹ), máy quang phổ tử ngoại khả kiến UV 1800 (Đức), máy quang phổ so màu (ZE-6000/Nippondenshoku, Nhật), máy điều chỉnh hiệu điện thế Metrohm, bể rửa siêu âm gia nhiệt (S100H/Elma, Đức), máy ly tâm (EBA 21/Hettich, Đức), hệ thống sắc ký lỏng ghép 2 lần khối phổ (LC-MS/MS) với phần mềm tính toán Masslynx bao gồm: đầu dò khối phổ MS với nguồn ion hóa ESI hiệu XEVO TQS-micro (Waters Corporation, Mỹ) và hệ thống sắc ký lỏng siêu hiệu năng UPLC (Waters Corporation, Mỹ). Cột sắc ký loại Luna amino - NH2 (150 mm × 2 mm × 5 µm) của hãng Phenomenex - Mỹ. 3.1.3 Nguyên liệu - Hóa chất Cám gạo nguyên liệu được mua tại HTX ấp Căn Cứ, xã Vĩnh Phong, huyện Vĩnh Thuận, tỉnh Kiên Giang. Loại cám được sử dụng trong toàn bộ nghiên cứu là phụ phẩm của quá trình xay xát giống lúa ST24, trồng trong ruộng tôm. Cám gạo dùng trong nghiên cứu thành phần fructooligosaccharide là cám gạo đã khử chất béo được cung cấp bởi Công ty TNHH Wilmar Agro Việt Nam, có địa chỉ tại Khu công nghiệp 6
11. Hưng Phú 1, phường Tân Phú, quận Cái Răng, thành phố Cần Thơ, Việt Nam. Các hóa chất dùng trong nghiên cứu là loại tinh khiết được sản xuất tại các hãng Merck và Sigma. a) Protamex: Protamex được mua từ công ty Novozymes (Đan Mạch), do Công ty TNHH Công nghệ Trung Sơn, số 403 Nguyễn Thái Bình, phường 12, quận Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minh cung cấp. Protamex thuộc nhóm endopeptidase, có nguồn gốc từ Bacillus, được tổ chức FAO/WHO cho phép sử dụng. Protamex có hoạt độ ghi trên nhãn là 1,5 AU/g, hoạt động thích hợp trong khoảng pH 5,5÷7,5 và nhiệt độ bằng 45÷65oC. Protamex có thể bị mất hoạt tính trong 30 phút tại 55oC (122oF) khi pH 4 và trong 10 phút tại 85oC (185oF) khi pH bằng 8. Nhiệt độ bảo quản tốt nhất của Protamex là 0÷5oC. b) Flavourzyme: Flavourzyme 500 MG được mua tại công ty Novozymes (Đan Mạch), do Công ty TNHH Công nghệ Trung Sơn, số 403 Nguyễn Thái Bình, phường 12, quận Tân Bình, thành phố Hồ Chí Minh cung cấp, được sản xuất từ Aspergillus oryzae bằng quá trình lên men chìm. Flavourzyme thuộc nhóm exopeptidase. Flavourzyme hoạt động tốt nhất ở môi trường trung tính hay acid nhẹ khi thủy phân protein. Flavourzyme có hoạt tính ghi nhãn là 500 LAPU (Leucine Aminopeptidase Units)/g, pH thích hợp trong khoảng 5÷7 và nhiệt độ thích hợp trong khoảng 50÷55oC. Bảo quản Flavourzyme ở nhiệt độ 0÷4oC. c) Cellulase: Chế phẩm Cellulase được cung cấp bởi Novozymes (Bagsvaerd, Đan Mạch), Công ty TNHH Công nghệ Trung Sơn, 403 Nguyễn Thái Bình, P.12, Q. Tân Bình, TP.HCM, Việt Nam. Chế phẩm cellulase có màu nâu, được ghi nhận với hoạt độ 700 EGU / g và nhiệt độ bảo quản tốt nhất là 0÷4oC. d) Men giống thương mại (Probiotics Yogurt Starter) (Pháp): sản phẩm của Yógourment – Pháp. Thành phần gồm các chủng lợi khuẩn hoạt động lên men: L. casei, B. longum, L. bulgaricus, S. thermophilus, L. acidophilus. e) Bộ kit FOS chuẩn: bộ kit fructooligosaccharide chuẩn bao gồm 1-kestose (GF2), nystose (GF3) và 1-fructosyl-nystose (GF4) với độ tinh khiết 99% được mua từ Fujifilm Wako Pure Chemical Corporation (Osaka, Nhật Bản): 1. 1-Kestose, 99.0+% (HPLC) 250 mg × 1 vial 7
12. CAS No. 470-69-9, C18H32O16 = 504,44 2. Nystose, 99.0+% (HPLC) 250 mg × 1 vial CAS No. 13133-07-8, C24H42O21 = 666,58 3. 1F-Fructofranosylnystose, 80.0+ % (HPLC) 250 mg × 1 vial CAS No. 59432-60-9, C30H52O26 = 828,72 3.2 Phương pháp nghiên cứu 3.2.1 Phương pháp phân tích Các chỉ tiêu cơ bản được phân tích theo các phương pháp tiêu chuẩn được tổng hợp ở Bảng 3.1 Bảng 3.1: Một số phương pháp phân tích các tính chất hóa lý cơ bản Chỉ tiêu Phương pháp phân tích Độ ẩm Sấy mẫu đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ 105oC theo TCVN 3700-90 Độ nhớt Xác định bằng thiết bị đo độ nhớt Brookfield DV1MLTJ0 Hàm lượng protein Phương pháp Lowry (1951) Hoạt tính lipase, thông qua Phương pháp đo quang phổ của Whyte (1964) ở việc định lượng glycerol bước sóng 635 nm tạo thành Hoạt tính lipase, thông qua Chuẩn độ liên tục bằng NaOH 0,05 N theo việc định lượng acid béo phương pháp chuẩn độ Cherry Crandall tạo thành Xác định 1-kestose (GF2), Bằng phương pháp đo khối phổ song song nystose (GF3), and 1- (UPLC-ESI-MS/MS) (Prošek et al., 2003) fructosyl-nystose (GF4) 3.2.2 Phương pháp thu thập và xử lý kết quả Các thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại. Kết quả của các thí nghiệm được phân tích và thống kê sử dụng chương trình SAS 9.1, Statgraphics Centurion 15.1, phần mềm Excel, XLSTAT. 3.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm Phương pháp tiếp cận nghiên cứu tổng quát được thể hiện trên sơ đồ 3.2 8
13. Hình 3.2: Sơ đồ tiếp cận nội dung nghiên cứu Nội dung nghiên cứu tổng quát được trình bày Hình 3.3 Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng vô hoạt enzyme lipase trong cám gạo bằng các chế phẩm Protamex và Flavourzyme Nguyên liệu cám gạo được xác định thành phần hóa học ban đầu (protein, chất béo, carbohydrat và tro). Sau đó, nguyên liệu cám được sử 9
14. dụng để làm nguyên liệu trong quá trình thủy phân nhằm vô hoạt enzyme lipase bằng chế phẩm Protamex và Flavourzyme. Mục đích: xác định các điều kiện trích ly lipase trong cám gạo và các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng thủy phân của Protamex và Flavourzyme. Các nội dung khảo sát: Loại dung môi sử dụng: nước cất, nước muối, ethanol Nồng độ dung môi (M): 0.5; 1; 1.5; 2 Tỷ lệ dung môi và nguyên liệu: 5:1; 7:1; 9:1 Nhiệt độ trích ly (oC): 29; 32; 35; 38; 41 Nhiệt độ thủy phân (oC): 40; 45; 50; 55; 60; 65 Thời gian trích ly (phút): 120; 180; 240; 300; 360 Thời gian thủy phân (phút): 60; 120; 180; 240; 300; 360 Tỷ lệ emzyme sử dụng (%): 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5 Các chỉ tiêu theo dõi: Hàm lượng thành phần hóa học ban đầu (protein, chất béo, carbohydrat và tro) (% vật liệu khô), hoạt tính lipase (UI/mL), hàm lượng glycerol sinh ra (%), hàm lượng protein tổng số (mg/mL), hàm lượng acid amin (%). 3.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của các chế độ tiệt trùng và thời gian bảo quản lên thành phần hợp chất bay hơi của nước cám gạo Mục đích: xác định chương trình chạy nhiệt phù hợp và điều kiện lấy mẫu, bảo quản ảnh hưởng đến các hợp chất bay hơi trong dịch cám gạo đã vô hoạt enzyme lipase. Các nội dung nghiên cứu: Xác định chương trình chạy nhiệt phù hợp: X1; X2; X3; X4 Nhiệt độ cân bằng mẫu (oC): 40; 50; 60 Thời gian cân bằng lấy mẫu (phút): 20; 30; 40 Tỉ lệ dung dịch NaCl bão hòa (%): 10; 20; 30 Chỉ tiêu theo dõi: số lượng các chất xuất hiện trong sắc kí đồ 3.3.3 Nghiên cứu động học phân hủy nhiệt của hợp chất fructooligosaccharides [1-kestose (GF2), nystose (GF3), và 1- fructosyl-nystose (GF4)] trích ly từ cám gạo Mục đích: tìm ra quy luật biến đổi của FOS (bao gồm 1-kestose (GF2), nystose (GF3) và 1-fructosyl-nystose (GF4)) trong cám gạo dưới tác dụng của nhiệt độ và pH. Các nội dung nghiên cứu: Nhiệt độ xử lý (oC): 90; 100; 110 pH dung dịch FOS: 5; 6; 7 10
15. Thời gian xử lý (phút): 5; 10; 20; 30; 40; 50; 60 Chỉ tiêu theo dõi: hàm lượng FOS còn lại (bao gồm 1-kestose (GF2), nystose (GF3) và 1-fructosyl-nystose (GF4)) của các mẫu khảo sát ứng với các số liệu bố trí thí nghiệm. Phân tích động học phân hủy nhiệt của FOS dựa theo các phương trình động học phù hợp 3.3.4 Ứng dụng cám gạo đã vô hoạt enzyme lipase trong chế biến thức uống Mục đích: ứng dụng dịch cám gạo đã vô hoạt enzyme lipase vào chế biến thức uống dinh dưỡng. Nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu chế biến sữa chua uống bổ sung dịch cám gạo đã xử lý enzyme lipase (%): 15; 25; 35 Chỉ tiêu theo dõi: chỉ số pH, độ nhớt, độ tách nước và điểm cảm quan. Khảo sát điều kiện chế biến và theo dõi thời gian bảo quản bột cám gạo hỗn hợp: bột uống hỗn hợp cám gạo dinh dưỡng vị cacao và bột uống hỗn hợp cám gạo dinh dưỡng vị trà xanh. Chỉ tiêu theo dõi: nấm men, nấm mốc, tổng vi vật hiếu khí. Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng vô hoạt enzyme lipase trong cám gạo bằng các chế phẩm Protamex và Flavourzyme thương mại 4.1.1 Thành phần hóa học cơ bản Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cám gạo phụ thuộc rất lớn vào kỹ thuật xay xát gạo, ở mức độ tách trấu trước khi xát gạo. Trong nghiên cứu này mẫu nguyên liệu cám gạo được gửi phân tích tại Trung tâm Chất lượng Nông Lâm Thủy sản vùng 6, kết quả đã xác định ở Bảng 4.1. Bảng 4.1: Kết quả phân tích thành phần hóa học của cám gạo STT Chỉ tiêu phân tích Kết quả Đơn vị 1 Protein 12,22 % vật liệu khô 2 Chất béo 16,03 % vật liệu khô 3 Carbohydrate 50,74 % vật liệu khô 4 Tro 9,35 % vật liệu khô 11
16. 4.1.2 Ảnh hưởng của điều kiện trích ly enzyme lipase đến khả năng thu nhận enzyme này từ cám gạo Trích ly enzyme lipase trong nguyên liệu cám sẽ tạo điều kiện cho quá trình vô hoạt diễn ra dễ dàng hơn. Thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của loại dung môi, nồng độ dung môi, nhiệt độ trích ly, thời gian trích ly đã cho cho thấy: sử dụng dung dịch muối ở nồng độ 1M, trích ly trong thời gian 240 phút ở nhiệt độ 38oC cho kết quả tốt nhất. Tuy nhiên, tối ưu quá trình này với ba nhân tố là nồng độ dung môi, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu và thời gian trích ly đã cho giá trị tối ưu theo Bảng 4.2. Bảng 4.2 Giá trị tối ưu của nồng độ dung dịch trích ly NaCl, tỷ lệ dung dịch trích/nguyên liệu và thời gian trích ly trong quá trình trích ly lipase từ cám gạo. Nhân tố Giá trị tối ưu Nồng độ dung dịch trích ly 1 M Tỷ lệ dung dịch trích ly /nguyên liệu 7:1 Thời gian trích ly 8 giờ 4.1.3 Ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng vô hoạt enzyme lipase trong cám gạo bằng chế phẩm Protamex và Flavourzyme Các thông số nhiệt độ thủy phân, tỷ lệ enzyme sử dụng và thời gian xử lý của enzyme Protamex và enzyme Flavouzyme được xác định là ở cùng 50oC. Chế phẩm Protamex (endopeptidase) đối với cơ chất lipase cám gạo là nồng độ chế phẩm 0,4% và thời gian xúc tác là 5 giờ, với chế phẩm Flavourzyme (exopeptidase) nồng độ enzyme sử dụng tối ưu là 0,4% và thời gian xử lý tối ưu là 4 giờ. Tuy nhiên, đây là hai chế phẩm có đặc hiệu phân cắt cơ chất khác nhau nên khi phối hợp trong xử lý enzyme đã cho kết quả rất tốt. Cụ thể là: thời gian xử lý vô hoạt lipase ở mức 2 giờ là giá trị tối ưu, tương ứng với lượng glycerol sinh ra (bởi hoạt tính lipase còn lại) là 2,62% và mức độ vô hoạt lipase tương ứng là 76,6%, rút ngắn ~50% thời gian xử lý vô hoạt enzyme lipase. Đồng thời, sự kết hợp enzyme thu được dịch thủy phân giàu dinh dưỡng, chứa nhiều acid amin cần thiết hơn (Hình 4.1, 4.2 và 4.3). 12
17. Hình 4.1 Thành phần acid amin có trong dịch cám gạo sau khi vô hoạt enzyme lipase bằng chế phẩm protease. Phân tích mối tương quan giữa phương thức sử dụng hai chế phẩm Flavourzyme và Protamex và vị trí phân bố của các acid amin trên các đồ thị của Hình 4.2 và Hình 4.3 thông qua phương pháp phân tích thành phần chính (PCA) cho thấy nhóm 11 acid amin được tạo ra với hàm lượng cao nhất phân bố gần phương thức sử dụng kết hợp Protamex và Flavourzyme (góc phần tư thứ nhất), trong khi nhóm 5 acid amin được tạo ra với hàm lượng cao nhất còn lại phân bố gần phương thức sử dụng riêng lẻ chế phẩm Flavourzyme. Vì vậy, việc kết hợp 2 enzyme Protamex và Flavourzyme không những vô hoạt được enzyme lipase mà còn cho dịch thủy phân giàu dinh dưỡng hơn so với việc sử dụng enzyme riêng lẻ. 13
18. Hình 4.2 Đồ thị bi-plot biểu diễn mối tương quan giữa thành phần acid amin của các mẫu dịch cám gạo thủy phân bởi hai chế phẩm Flavourzyme và Protamex. Mối liên hệ giữa phương thức sử dụng enzyme và phân nhóm các acid min hình thành với hàm lượng cao nhất. Hình 4.3 Đồ thị bi-plot biểu diễn mối tương quan giữa các acid amin thiết yếu và không thiết yếu của các mẫu dịch cám gạo dưới tác động thủy phân của các chế phẩm Flavourzyme và Protamex. 14
19. 4.2 Ảnh hưởng của các chế độ tiệt trùng và thời gian bảo quản lên thành phần hợp chất bay hơi của nước cám gạo Đối với quá trình phân tích các hợp chất bay hơi hiện diện trong mẫu bằng kỹ thuật sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS), chương trình chạy nhiệt có ảnh hưởng quyết định đến quá trình phân tích. Nhiệt độ của chương trình có thể làm thay đổi thời gian phân tích, thay đổi khả năng dò tìm các cấu tử (sự hiện diện của các peak trong sắc ký đồ). Nghiên cứu đã xác định được chương trình nhiệt thích hợp với tổng thời gian chạy là 33 phút. Sản phẩm nước cám gạo trong nghiên cứu này có pH 6,0, giá trị tiệt trùng F (còn gọi là F-value) yêu cầu của quá trình tiệt trùng ở nhiệt độ tham chiếu 121,1oC là bằng 6 phút, với giá trị z của Clostridium botulinum bằng 10oC. Trong thí nghiệm này, thành phần các hợp chất bay hơi hiện diện trong mẫu nước cám gạo đã qua tiệt trùng và mẫu đối chứng (không tiệt trùng) được xác định bằng kỹ thuật sắc ký khí khối phổ (GC- MS). Kết quả nghiên cứu này cho thấy việc xử lý nhiệt có tác động rất rõ ràng đến thành phần hợp chất bay hơi có trong mẫu. Các yếu tố tỉ lệ dung dịch NaCl bão hòa (so với dung dịch mẫu, v/v), nhiệt độ và thời gian cân bằng trong lấy mẫu headspace tĩnh ảnh hưởng nhiều đến số lượng các hợp chất bay hơi ghi nhận được khi thực hiện phép phân tích sắc ký khí khối phổ. Nghiên cứu đã xác định: nhiệt độ ủ mẫu tối ưu là 50oC, thời gian ủ mẫu là 30 phút và tỉ lệ dung dịch NaCl bão hòa sử dụng (so với dung dịch mẫu, v/v) là 20%. Theo thời gian bảo quản, các hợp chất bay hơi có trong nước cám bị thay đổi. Với các mẫu nước cám gạo đã qua xử lý nhiệt và không bảo quản và các mẫu đã qua xử lý nhiệt và bảo quản xong tháng đầu tiên, thành phần hợp chất bay hơi hiện diện trong nước cám gạo biến đổi không nhiều, khi cả hai mẫu cùng phân bố ở góc phần tư thứ I. Tuy nhiên, với các mẫu nước cám gạo đã qua xử lý nhiệt và bảo quản xong 2 tháng và bảo quản xong 3 tháng, thành phần hợp chất bay hơi hiện diện trong nước cám gạo có sự thay đổi rõ rệt, cả hai mẫu cùng phân bố ở góc phần tư thứ II, đồng thời phương sai tích lũy đạt đến 97,43%, một giá trị rất cao. 4.3 Động học phân hủy nhiệt của hợp chất fructooligosaccharides [1- kestose (GF2), nystose (GF3), và 1-fructosyl-nystose (GF4)] trích ly từ cám gạo 4.3.1 Xây dựng các đường chuẩn và kết quả xác định hàm lượng FOS ban đầu sau quá trình trích ly 15
20. Từ chất chuẩn FOS ban đầu (bao gồm 1-kestose (GF2), nystose (GF3) và 1-fructosyl-nystose (GF4)), tiến hành chạy sắc ký các dung dịch chất chuẩn để xây dựng ba đường chuẩn bằng phương trình hồi quy giữa diện tích đỉnh tín hiệu và nồng độ chất phân tích Kết quả nghiên cứu cho thấy: áp dụng quy trình trích ly theo phương pháp của Patindol và Wang (2007) có chỉnh sửa cho thấy có sự hiện diện của FOS (bao gồm 1-kestose (GF2), nystose (GF3) và 1- fructosyl-nystose (GF4)) trong mẫu nguyên liệu ban đầu. 4.3.2 Động học phân hủy nhiệt của hợp chất fructooligosaccharides [1-kestose (GF2), nystose (GF3), và 1- fructosyl-nystose (GF4)] trích ly từ cám gạo ở giá trị pH khác nhau Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH kết hợp lên sự phân hủy nhiệt của 1-kestose (GF2), nystose (GF3) và fructofuranosylnystose (GF4) chiết xuất từ cám gạo hòa tan trong dung dịch đệm đã được nghiên cứu ở 90, 100 và 110oC và giá trị pH của 5,0, 6,0 và 7,0. Như quan sát thấy, sự suy giảm nhiệt độ-pH kết hợp của các mẫu cám gạo GF2, GF3 và GF4 có thể được mô tả đầy đủ bằng mô hình bậc nhất trong khoảng nhiệt độ ở nhiệt độ 90 -110oC. Hằng số tốc độ phân hủy, giá trị k, được ước tính bằng cách sử dụng phân tích hồi quy tuyến tính của ln (A/A0) so với t, được trình bày trong Bảng 4.3. Bảng 4.3 Hằng số tốc độ phân hủy nhiệt bậc 1 (phút-1) của GF2, GF3, GF4 trích ly từ cám gạo o o o 2 pH 90 C 100 C 110 C Ea R (kJ.mol-1) a GF2 5.0 0.0112±0.0012 0.0174±0.0020 0.0430±0.0056 77.7 0.9565 6.0 0.0109±0.0011 0.0141±0.0015 0.0318±0.0031 61.8 0.9090 7.0 0.0052±0.0005 0.0090±0.0008 0.0159±0.0012 64.6 0.9995 GF3 5.0 0.0147±0.0011 0.0236±0.0020 0.0473±0.0052 67.5 0.9848 6.0 0.0081±0.0009 0.0192±0.0016 0.0401±0.0030 92.3 0.9993 7.0 0.0061±0.0005 0.0136±0.0014 0.0246±0.0026 81.0 0.9949 GF4 5.0 0.0102±0.0009 0.0186±0.0020 0.0353±0.0041 72.1 0.9990 6.0 0.0084±0.0006 0.0157±0.0011 0.0270±0.0031 67.6 0.9992 7.0 0.0072±0.0007 0.0123±0.0011 0.0169±0.0014 49.2 0.9824 a Standard error of regression 16
21. Các mẫu được hòa tan trong các dung dịch đệm Na2HPO4 0,2 M/acid citric 0,1 M ở các pH 5,0, 6,0 và 7,0) ứng với các nhiệt độ và pH khác nhau. Kết quả cho thấy, hằng số tốc độ phân hủy tăng khi nhiệt độ tăng ở các giá trị pH khác nhau, tuy nhiên, các hằng số tốc độ phân hủy giảm khi giá trị pH tăng. Những phát hiện này rất phù hợp với dữ liệu được công bố bởi L’Homme et al. (2003) cho nghiên cứu về sự thủy phân ở nhiệt độ pH của fructooligosaccharides tiêu chuẩn hòa tan trong chất đệm. Các hằng số tốc độ dự đoán sự phân huỷ bậc một của cám gạo GF2, GF3 và GF4 dưới dạng hàm kết hợp giữa nhiệt độ và pH. Sự phân hủy nhiệt của GF2, GF3 và GF4 trong dịch cám gạo diễn ra dễ dàng ở pH acid hơn là ở giá trị pH trung tính (L’homme et al., 2003). Đối với mỗi sự kết hợp giữa nhiệt độ và pH, GF3 cho thấy sự suy thoái nhanh hơn so với GF2 và GF4. Bảng 4.4 Thời gian bán hủy (phút) của GF2, GF3 và GF4 trích ly từ cám gạo ứng với các nhiệt độ và pH khác nhau. pH 90 oC 100 oC 110 oC 5.0 62.1 39.8 16.1 GF2 6.0 63.9 49.3 21.8 7.0 133.7 76.9 43.7 5.0 47.2 29.4 14.7 GF3 6.0 85.2 36.2 17.3 7.0 113.9 51.0 28.1 5.0 68.3 37.3 19.6 GF4 6.0 82.7 44.1 25.7 7.0 96.2 56.4 41.1 Mẫu được hòa tan trong các dung dịch đệm Na2HPO4 0,2 M/acid citric 0,1 M ở các pH 5,0, 6,0 và 7,0 4.3.3 Mô hình hóa sự phụ thuộc nhiệt độ và pH kết hợp của các hằng số tốc độ phân hủy của hợp chất fructooligosaccharides [1- kestose (GF2), nystose (GF3), và 1-fructosyl-nystose (GF4)] trích ly từ cám gạo Với X1 là biến nhiệt độ và X2 là biến pH, trên dữ liệu thực nghiệm, các thông số mô hình được ước tính bằng cách sử dụng phân tích hồi quy phi tuyến (Proc NLIN, SAS). Tuy nhiên, dựa trên các tham số mô hình được ước tính, cho thấy rằng các điều khoản β0 và β22 là thừa do sai số tiêu chuẩn lớn (~ 100%). Các tham số của mô hình được ước tính dựa trên phương trình (4.1) được trình bày trong Bảng 4.5. Y=β_1 X_1+β_2 X_2+β_11 X_1^2+β_12 X_1 X_2 (4.1) 17
22. Bảng 4.5 Các tham số của mô hình hồi quy bậc 2 (phương trình 4) biểu diễn sự phân hủy bởi nhiệt và pH của GF2, GF3 và GF4 trích ly từ cám gạo. Parameter GF2 GF3 GF4 β1 (X1: temp) -0.00349±0.00083 -0.00256±0.00072 -0.00222±0.00037 β2 (X2: pH) 0.0523±0.0133 0.0330±0.0115 0.0318±0.0059 2 2 β11 (X1 : temp ) 0.000041±0.000008 0.000032±0.000007 0.000026±0.000003 β12 (X1*X2: -0.00059±0.00013 -0.00040±0.00012 -0.00036±0.00006 temp*pH) Corrected R2 0.984 0.992 0.995 Standard 0.0029 0.0025 0.0013 Deviation (SD) Từ các dữ liệu đã trình bày, nhận thấy 1-kestose (GF2), nystose (GF3) và fructofuranosylnystose (GF4) chiết xuất từ cám gạo là các hợp chất khá bền nhiệt ở pH trung tính, trong khi không bền hơn ở pH axit. Trong đó, GF3 nhạy cảm với nhiệt hơn so với GF2 và GF4. Một mô hình toán học đã được đề xuất cho phép mô tả mối quan hệ nhiệt độ-pH của GF2, GF3 và GF4 chiết xuất từ cám gạo. Mô hình này có ý nghĩa xác định điều kiện nhiệt độ-pH cho quá trình chế biến của các sản phẩm làm từ cám gạo. Nghiên cứu động học này là cơ sở bước đầu giúp cho các nhà chế biến thực phẩm đánh giá tiềm năng quá trình chế biến liên quan nhiệt độ-pH của các sản phẩm này. 4.4 Nghiên cứu chế biến sản phẩm ứng dụng từ cám gạo đã xử lý enzyme lipase Cám gạo được xử lý thủy phân bởi Protamex và Flavourzyme với tỷ lệ 0,4% mỗi loại enzyme trong thời gian 2 giờ tại 50oC thu được dịch cám gạo hỗn hợp. Tiến hành lọc dịch cám gạo thu được phần dịch lỏng và phần bã, theo tỷ lệ Bảng 4.6. Bảng 4.6 Tỷ lệ bã và dịch cám gạo sau khi xử lý bằng enzyme Khối Bã cám gạo thủy phân Dịch cám gạo thủy phân Số mẫu lượng Khối Tỷ lệ (%) Khối lượng Tỷ lệ (%) lặp lại mẫu (g) lượng (g) (g) Lần 1 740 470 63,5 270 36,5 Lần 2 748 468 62,2 280 37,4 Lần 3 742 473 63,7 269 36,3 TB 743,3 470,3 63,3 273 36,7 18
23. Với tỷ lệ của mỗi phần thu được sẽ là cơ sơ dữ liệu quan trọng trong việc tính toán nguyên vật liệu phục vụ sản xuất. 4.4.1 Ứng dụng dịch cám gạo đã xử lý enzyme lipase chế biến sữa chua uống bổ sung dịch thủy phân từ cám gạo Quá trình lên men sữa chua, giá trị pH của dịch lên men được ghi nhận theo thời gian cho đến khi pH đạt giá trị 4,6 với 3 mức dịch cám bổ sung là 15, 25 và 35%. Sữa chua thu bảo quản lạnh sau 24 giờ được xác định các chỉ tiêu: mức độ tách nước (%), độ nhớt cảu sản phẩm (cP), điểm đánh giá cảm quan sản phẩm. Kết quả thu được ở mẫu sữa chua có 25% dịch cám gạo bổ sung có độ tách nước thấp nhất (18,79%), độ nhớt thích hợp nhất (273,8 cP) và cso điểm cảm quan cao nhất (17,87), sản phẩm đạt loại khá. 4.4.3 Ứng dụng bã cám gạo đã xử lý enzyme lipase trong chế biến bột uống dinh dưỡng Bã cám gạo sau khi tách nước sẽ được dùng phối trộn với một số nguyên liệu khác chế biến bột dinh dưỡng. Cách thực hiện như sau: cố định tỷ lệ phối trộn: 50% cám gạo, 40% bột kem béo thực vật, 10% bột cacao hoặc 10% bột trà xanh, sấy hỗn hợp đạt độ ẩm < 3% ở nhiệt độ 50oC. Thành phần dinh dưỡng và chỉ tiêu vi sinh vật ban đầu của sản phẩm sau khi phối trộn được gửi đến Trung tâm Chất lượng Nông Lâm Thủy sản vùng 6 kiểm tra, từ kết quả kiểm nghiệm, sản phẩm bột cám gạo có thành phần dinh dưỡng cao, phù hợp làm thức uống cho người. Mẫu bột được bảo quản trong túi PE ở nhiệt độ phòng, định kỳ lấy mẫu 1 tháng/lần kiểm tra vi sinh tại Trung tâm Chất lượng Nông Lâm Thủy sản vùng 6. Đến tháng thứ 3 lượng nấm mốc tăng lên vượt mức cho phép (những yếu tố khác vẫn còn trong mức cho phép). Vì vậy, sau hai tháng, sản phẩm không còn an toàn cho sử dụng. Chương 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Kết quả nghiên cứu cho thấy giá trị dinh dưỡng và khả năng ứng dụng cám gạo vào chế biến thực phẩm. Kết quả nghiên cứu là sự đóng góp về mặt lý thuyết cũng như thực tiễn cho lĩnh vực chế biến lúa gạo của Việt Nam, góp phần làm gia tăng giá trị của ngành nông nghiệp. Từ nghiên cứu đã đúc kết được những kết quả như sau: 19
24. 1) Cám gạo nghiên cứu là giống lúa ST24 có thành phần dinh dưỡng cao. Cụ thể: lipid chiếm 16,03%, protein 12,22%, carbohydrate 50,74%. Dựa vào kết quả xác định được của nguyên liệu cám gạo trong nghiên cứu này sẽ giúp cho các đơn vị liên quan có định hướng trong việc quản lí và khai thác hợp lí. 2) Bộ thông số phù hợp để xử lý tác nhân gây hư hỏng cám gạo là lipase bằng chế phẩm protease, cụ thể như sau: - Sử dụng chế phẩm Protamex với tỷ lệ 0,4% thủy phân cám gạo trong 5 giờ tại nhiệt độ 50oC; - Sử dụng chế phẩm Flavourzyme với tỷ lệ 0,4% thủy phân cám gạo trong 4 giờ tại nhiệt độ 50oC; - Khi kết hợp thủy phân bằng 2 enzyme Protamex và Flavourzyme với tỷ lệ enzyme sử dụng là 0,4% mỗi loại, tại nhiệt độ 50oC, thời gian rút ngắn còn 2 giờ. 3) Trong dịch cám gạo thủy phân chứa nhiều hợp chất bay hơi. Khi mẫu có hay không có xử lý nhiệt sẽ ảnh hưởng đến hàm lượng chất bay hơi cũng như thời gian bảo quản mẫu cũng đã tác động lớn lên thành phần này. - Khi có tác dụng nhiệt: một số hợp chất bay hơi sẽ bị mất đi, tuy nhiên cũng có nhiều hợp chất mới được sinh ra, tạo nên sự đặc trưng của sản phẩm. - Hợp chất bay hơi trong thời gian bảo quản sẽ bị mất đi chất cũ nhưng cũng sinh ra những hợp chất mới. Do đó, trong thời gian bảo quản, hợp chất bay hơi của mẫu luôn bị biến động. 4) Nghiên cứu động học Fructooligosaccharide (FOS) đã bước đầu cho bộ dữ liệu khả quan: trong cám gạo chứa một lượng FOS nhất định. Đây là một chất Prebiotic rất tốt cho sức khỏe, được ứng dụng nhiều và thực phẩm. Đặc biệt là lượng FOS đang được sử dụng trong nước phần lớn là nhập khẩu. Vì vậy, việc nghiên cứu này là một tín hiệu tốt cho định hướng khai thác sử dụng trong tương lai. Xác định được bộ dữ liệu về độ bền nhiệt của FOS trong điều kiện pH, nhiệt độ khác nhau. Kết quả cho thấy: - Sự phân hủy của FOS (bao gồm 1-kestose (GF2), nystose (GF3) và 1-fructosyl-nystose (GF4)) trích ly từ cám gạo theo thời gian xử lý nhiệt ở các giá trị pH 5,0; 6,0 và 7,0 tuân theo mô hình động học bậc một. - Các giá trị hằng số tốc độ phân hủy nhiệt (k) của GF2, GF3 và GF4 tăng khi nhiệt độ xử lý tăng. Số liệu phân tích cho thấy GF2, GF3 và 20
25. GF4 rất bền nhiệt. Ngoài ra, số liệu cũng cho thấy các giá trị k này giảm dần khi pH của mẫu tăng từ 5,0 đến 7,0. - Sự phụ thuộc nhiệt độ đối với hằng số tốc độ phân hủy nhiệt (k) của GF2, GF3 và GF4 trong khoảng nhiệt độ khảo sát có thể được mô tả đầy đủ bằng phương trình Arrhenius. Năng lượng hoạt hóa (Ea) trong khoảng pH từ 5,0 đến 7,0 tương ứng với từng trường hợp GF2 từ 61,80 kJ/mol đến 77,67 kJ/mol, trường hợp GF3 từ 67,46 kJ/mol đến 92,31 kJ/mol và trường hợp GF4 từ 49,24 kJ/mol đến 72,06 kJ/mol. 5) Với kết quả nghiên cứu xử lý tác nhân hư hỏng cám gạo hiệu quả, dịch cám gạo thủy phân được ứng dụng chế biến thức uống cho người với hai (02) sản phẩm là sữa chua và bột hỗn hợp cám gạo. - Khi sử dụng tỷ lệ cám gạo bổ sung là 25% thu được sữa chua đạt yêu cầu của một số chỉ tiêu về cấu trúc, pH và có giá trị cảm quan cao. - Khi phối trộn tỷ lệ bột cám gạo cùng với bột cacao, trà xanh và sấy đến hàm ẩm <5%, bột hỗn hợp cám gạo thu được có giá trị dinh dưỡng phù hợp và an toàn về vi sinh. Tuy nhiên, sau thời gian bảo quản 2 tháng thì chỉ tiêu vi sinh vượt mức cho phép. Vì vậy, cần nghiên cứu thêm về sản phẩm này. 5.2 Kiến nghị - Nghiên cứu chuyên sâu về một số hoạt chất sinh học có trong cám gạo nhằm định hướng khai thác hiệu quả và có trọng tâm; - Đánh giá hiệu suất thu hồi, khai thác hàm lượng FOS trong cám gạo; - Hoàn thiện quy trình chế biến một số thực phẩm từ nguồn cám gạo. 21