Luận văn thạc sĩ công nghệ thực phẩm nghiên cứu quá trình biến tính tinh bột gạo bằng enzyme glucanotransferase và thử nghiệm sản xuất bún tươi đóng gói

Nghiên cứu biến tính tinh bột gạo bằng enzyme glucanotransferase, ứng dụng hiệu quả trong sản xuất bún tươi đóng gói, nâng cao chất lượng sản phẩm.

• Tác giả: Mai Thị Trúc Giang
• Người hướng dẫn: TS. Lê Quang Trí
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm và Đồ uống
• Đề tài: Nghiên cứu quá trình biến tính tinh bột gạo bằng enzyme a-glucanotransferase và thử nghiệm sản xuất bún tươi đóng gói
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TINH BỘT
• 1.1. Tinh bột gạo
• 1.2. Tinh bột biến tính
• 1.2.1. Tinh bột biến tính bằng phương pháp vật lý
• 1.2.2. Tinh bột biến tính bằng phương pháp hóa học
• 1.2.3. Tinh bột biến tính bằng phương pháp hóa sinh
• 1.3. Ứng dụng của tinh bột biến tính
• 1.4. Enzyme a-glucanotransferase (aGTase, EC)
• 1.4.1. Nguồn gốc enzyme aGTase
• 1.4.2. Chức năng của enzyme aGTase trong sinh vật
• 1.4.3. Điều kiện hoạt động của enzyme aGTase
• 1.4.4. Cơ chế chuyển hóa tinh bột của enzyme aGTase
• 1.4.5. Một số nghiên cứu ứng dụng của enzyme aGTase
• 1.5. Sự hồ hóa tinh bột
• 1.6. Nguyên liệu gạo dùng trong sản xuất bún
• 1.6.1. Loại gạo sử dụng trong chế biến bún
• 1.6.2. Thành phần hóa học chủ yếu của gạo dùng làm bún
• 1.6.3. Đặc tính hóa lý của gạo chế biến bún
• 2. CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên liệu
• 2.2. Enzyme a-glucanotransferase
• 2.3. Thiết bị và dụng cụ
• 2.4. Quy trình chuẩn bị nguyên liệu và giải thích quy trình
• 2.5. Quy trình sản xuất tinh bột gạo từ thóc dùng trong nghiên cứu
• 2.6. Quy trình sản xuất bột gạo dùng làm bún trong nghiên cứu
• 2.7. Biến tính tinh bột gạo bằng enzyme TSaGT
• 2.7.1. Khảo sát hàm lượng enzyme TSaGT sử dụng
• 2.7.2. Khảo sát thời gian ủ tinh bột gạo với enzyme TSaGT
• 2.7.3. Khảo sát tỷ lệ tinh bột gạo biến tính (%) thay thế bột gạo trong quy trình sản xuất bún tươi
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Thành phần hóa học của nguyên liệu
• 3.2. Biến tính tinh bột gạo bằng enzyme TSaGT
• 3.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng enzyme sử dụng (U/g tinh bột) đến hàm lượng amylose của tinh bột biến tính trong điều kiện ủ tinh bột với enzyme trong 2 giờ
• 3.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng enzyme sử dụng đến lượng nước tách ra (%) từ gel tinh bột gạo khi bảo quản ở 4°C trong 5 ngày
• 3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian ủ enzyme (h) với tinh bột gạo đến hàm lượng amylose trong tinh bột gạo biến tính
• 3.2.4. Ảnh hưởng của thời gian ủ enzyme (h) đến lượng nước tách ra (%) của gel tinh bột gạo khi bảo quản ở 4°C trong 5 ngày
• 3.3. Tối ưu hóa quá trình biến tính tinh bột gạo bằng enzyme TSaGT theo lượng nước tách ra (%) từ gel tinh bột gạo bảo quản ở 4°C trong 5 ngày
• 3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ tinh bột biến tính thay thế (%) đến lượng nước tách ra (%) của bún tươi
• 3.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ tinh bột biến tính thay thế (%) đến độ cứng của bún tươi khi bảo quản ở 4°C trong 5 ngày
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH SÁCH BẢNG
• DANH SÁCH HÌNH
• DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

Tóm tắt

I. Giới thiệu về biến tính tinh bột gạo

Biến tính tinh bột gạo là quá trình làm thay đổi cấu trúc của tinh bột nhằm cải thiện tính chất và mở rộng ứng dụng của nó trong ngành thực phẩm. Tinh bột gạo, một nguồn nguyên liệu phổ biến trong sản xuất thực phẩm, thường gặp phải vấn đề thoái hóa nhanh chóng khi bảo quản. Việc sử dụng enzyme glucanotransferase để biến tính tinh bột gạo đã cho thấy hiệu quả trong việc giảm tốc độ thoái hóa. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình biến tính tinh bột gạo bằng enzyme, từ đó tạo ra sản phẩm bún tươi có thời gian bảo quản lâu hơn. Theo nghiên cứu, enzyme glucanotransferase từ Thermus scotoductus (TSaGT) có khả năng tạo ra tinh bột biến tính với tốc độ thoái hóa chậm, giúp cải thiện chất lượng bún tươi.

1.1. Tầm quan trọng của tinh bột gạo trong ngành thực phẩm

Tinh bột gạo là một trong những nguyên liệu chính trong sản xuất bún tươi, một món ăn phổ biến trong ẩm thực Việt Nam. Tuy nhiên, bún tươi thường gặp khó khăn trong việc bảo quản do hiện tượng thoái hóa tinh bột. Việc nghiên cứu và ứng dụng các phương pháp biến tính tinh bột gạo không chỉ giúp cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn mở ra cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm thực phẩm mới. Sự biến tính này giúp tăng cường độ bền và khả năng giữ nước của bún, từ đó nâng cao giá trị cảm quan và thời gian sử dụng của sản phẩm.

II. Quy trình biến tính tinh bột gạo bằng enzyme glucanotransferase

Quy trình biến tính tinh bột gạo bằng enzyme glucanotransferase được thực hiện qua nhiều bước, bao gồm khảo sát hàm lượng enzyme và thời gian xử lý. Nghiên cứu cho thấy, hàm lượng enzyme tối ưu là 3,7 U/g tinh bột trong thời gian 6,8 giờ, giúp tạo ra tinh bột biến tính có tốc độ thoái hóa chậm nhất. Kết quả cho thấy, lượng nước tách ra từ gel tinh bột gạo bảo quản ở 4°C trong 5 ngày giảm đáng kể so với mẫu đối chứng. Điều này chứng tỏ rằng việc sử dụng enzyme trong quá trình biến tính tinh bột gạo không chỉ hiệu quả mà còn an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng.

2.1. Tối ưu hóa quy trình biến tính

Tối ưu hóa quy trình biến tính tinh bột gạo là một phần quan trọng trong nghiên cứu này. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm được áp dụng để xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến tính. Kết quả cho thấy, việc điều chỉnh hàm lượng enzyme và thời gian xử lý có tác động lớn đến chất lượng tinh bột biến tính. Sự tối ưu hóa này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng, đáp ứng nhu cầu của thị trường.

III. Ứng dụng tinh bột gạo biến tính trong sản xuất bún tươi

Việc ứng dụng tinh bột gạo biến tính trong sản xuất bún tươi đã cho thấy những kết quả khả quan. Tỷ lệ tinh bột gạo biến tính thay thế bột gạo trong quy trình sản xuất bún tươi được xác định là 6%. Kết quả cho thấy bún tươi có cấu trúc mềm mại và lượng nước tách ra thấp hơn mẫu đối chứng, giúp cải thiện độ tươi ngon và thời gian bảo quản. Điều này chứng tỏ rằng việc sử dụng tinh bột gạo biến tính không chỉ nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn mở ra cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm bún tươi đóng gói tiện lợi.

3.1. Lợi ích của bún tươi đóng gói

Bún tươi đóng gói mang lại nhiều lợi ích cho người tiêu dùng, đặc biệt là trong việc bảo quản và sử dụng. Sản phẩm này có thể được bảo quản lâu hơn mà không lo ngại về vấn đề an toàn thực phẩm. Việc sử dụng tinh bột gạo biến tính giúp giảm thiểu hiện tượng thoái hóa, từ đó nâng cao giá trị cảm quan và thời gian sử dụng của bún tươi. Điều này không chỉ đáp ứng nhu cầu tiêu dùng mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành thực phẩm.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu về biến tính tinh bột gạo bằng enzyme glucanotransferase đã chỉ ra rằng phương pháp này có hiệu quả trong việc tạo ra tinh bột biến tính với tốc độ thoái hóa chậm. Kết quả nghiên cứu không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong sản xuất bún tươi. Để phát triển hơn nữa, cần tiếp tục nghiên cứu và cải tiến quy trình sản xuất, đồng thời mở rộng ứng dụng của tinh bột gạo biến tính trong các sản phẩm thực phẩm khác. Việc này sẽ góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

4.1. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Đề xuất nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc khảo sát các loại enzyme khác có khả năng biến tính tinh bột gạo, cũng như nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến quá trình biến tính. Bên cạnh đó, việc mở rộng ứng dụng của tinh bột gạo biến tính trong các sản phẩm thực phẩm khác cũng cần được xem xét để tận dụng tối đa tiềm năng của nguyên liệu này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Tinh bột là thành phần carbohydrate quan trọng trong nhiều sản phẩm thực phẩm, đặc biệt là trong chế biến bún tươi – một món ăn phổ biến trong văn hóa ẩm thực Việt Nam. Tuy nhiên, bún tươi thường gặp hạn chế về thời gian bảo quản do hiện tượng thoái hóa tinh bột, gây khô cứng và giảm chất lượng chỉ sau 1-2 ngày. Theo ước tính, việc cải thiện tính ổn định của tinh bột trong bún tươi có thể kéo dài hạn sử dụng, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng ngày càng cao về thực phẩm tiện lợi, an toàn và chất lượng.

Luận văn thạc sĩ này tập trung nghiên cứu quá trình biến tính tinh bột gạo bằng enzyme 4-α-glucanotransferase (4αGTase) từ vi khuẩn Thermus scotoductus nhằm tạo ra tinh bột biến tính có tốc độ thoái hóa chậm. Mục tiêu cụ thể gồm khảo sát hàm lượng enzyme và thời gian ủ enzyme tối ưu, tối ưu hóa quy trình biến tính tinh bột bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm, và ứng dụng tinh bột biến tính trong sản xuất bún tươi đóng gói. Nghiên cứu được thực hiện trong vòng 6 tháng tại các phòng thí nghiệm của Khoa Công nghệ Thực phẩm, Đại học Công nghệ Sài Gòn, với nguyên liệu chính là thóc IR50404 từ An Giang.

Việc biến tính tinh bột bằng enzyme không chỉ giúp kiểm soát phản ứng một cách đặc hiệu, an toàn mà còn giảm thiểu sản phẩm phụ không mong muốn so với các phương pháp vật lý hay hóa học truyền thống. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản bún tươi, góp phần phát triển công nghệ thực phẩm sạch và bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về tinh bột và biến tính tinh bột, tập trung vào:

• Tinh bột và cấu trúc phân tử: Tinh bột gồm hai polymer chính là amylose (mạch thẳng) và amylopectin (mạch nhánh). Amylose có khối lượng phân tử khoảng 10^5 Daltons, tạo gel cứng và tan chảy ở nhiệt độ cao (130-150°C), trong khi amylopectin có khối lượng lớn hơn (~10^7 Daltons), tạo gel mềm và tan chảy ở nhiệt độ thấp hơn (55-70°C).

• Biến tính tinh bột: Quá trình biến đổi cấu trúc tinh bột nhằm cải thiện tính chất vật lý và hóa học, bao gồm các phương pháp vật lý, hóa học, sinh học và hóa sinh. Biến tính bằng enzyme 4αGTase thuộc nhóm biến tính hóa sinh, giúp tạo ra tinh bột có khả năng chậm thoái hóa, ổn định gel và kéo dài hạn sử dụng.

• Enzyme 4-α-glucanotransferase (4αGTase): Enzyme này xúc tác phản ứng chuyển nhóm glucosyl trên mạch tinh bột, tạo ra các sản phẩm như cycloamylose và gel tinh bột bền nhiệt thuận nghịch. 4αGTase từ Thermus scotoductus hoạt động tối ưu ở pH 7 và nhiệt độ 75°C, có tính bền nhiệt cao, giữ 90% hoạt tính sau 120 phút ở 80°C.

• Sự hồ hóa và thoái hóa tinh bột: Hồ hóa là quá trình trương nở và tan chảy của hạt tinh bột khi gia nhiệt trong nước, tạo gel tinh bột. Thoái hóa tinh bột là hiện tượng tái kết tinh của amylose và amylopectin trong gel, gây tách nước và làm cứng sản phẩm. Tốc độ thoái hóa tỷ lệ thuận với hàm lượng amylose và bị ảnh hưởng bởi pH, nhiệt độ, thành phần phụ gia.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu chính là thóc IR50404 thu mua tại An Giang, được chế biến thành tinh bột gạo và bột gạo dùng làm bún tươi. Enzyme 4αGTase được cung cấp từ Thermus scotoductus, với hoạt tính 60 U/mg.

• Quy trình nghiên cứu:

  1. Chuẩn bị tinh bột gạo từ thóc qua các bước bóc vỏ, ngâm NaOH, nghiền ướt, tách nước, rửa và sấy khô.
  2. Biến tính tinh bột gạo bằng enzyme 4αGTase với các biến độc lập là hàm lượng enzyme (1-9 U/g tinh bột) và thời gian ủ enzyme (0.5-15 giờ) ở 75°C.
  3. Tối ưu hóa quá trình biến tính bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm, sử dụng lượng nước tách ra từ gel tinh bột bảo quản ở 4°C trong 5 ngày làm chỉ tiêu đánh giá tốc độ thoái hóa.
  4. Thử nghiệm sản xuất bún tươi đóng gói với tỷ lệ tinh bột biến tính thay thế bột gạo từ 2% đến 8%, đánh giá cảm quan, độ cứng và lượng nước tách ra sau bảo quản.

• Phân tích số liệu: Sử dụng phân tích phương sai (ANOVA) và mô hình hồi quy để xác định ảnh hưởng của các yếu tố đến hàm lượng amylose và lượng nước tách ra. Cỡ mẫu mỗi nghiệm thức là 3 lần lặp lại để đảm bảo độ tin cậy.

• Timeline nghiên cứu: Tổng thời gian 6 tháng, từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2012, bao gồm chuẩn bị nguyên liệu, thực hiện thí nghiệm biến tính, tối ưu hóa quy trình và thử nghiệm sản xuất bún tươi.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của hàm lượng enzyme đến hàm lượng amylose và lượng nước tách ra:

   • Hàm lượng enzyme 3,7 U/g tinh bột cho kết quả tối ưu, làm giảm hàm lượng amylose trong tinh bột biến tính và giảm lượng nước tách ra từ gel tinh bột bảo quản 5 ngày ở 4°C xuống thấp hơn 5 lần so với mẫu đối chứng không biến tính.
   • Khi tăng hàm lượng enzyme vượt quá 3,7 U/g, hiệu quả giảm amylose không tăng thêm, thậm chí có xu hướng giảm do quá trình biến tính quá mức.

2. Ảnh hưởng của thời gian ủ enzyme:

   • Thời gian ủ enzyme tối ưu là 6,8 giờ, giúp tạo ra tinh bột biến tính có tốc độ thoái hóa chậm nhất.
   • Thời gian ủ ngắn hơn 2 giờ hoặc dài hơn 10 giờ làm giảm hiệu quả biến tính, thể hiện qua lượng nước tách ra tăng lên và hàm lượng amylose không giảm đáng kể.

3. Tối ưu hóa quy trình biến tính tinh bột:

   • Mô hình quy hoạch thực nghiệm cho thấy sự kết hợp hàm lượng enzyme 3,7 U/g và thời gian ủ 6,8 giờ đạt hiệu quả tối ưu về giảm lượng nước tách ra từ gel tinh bột.
   • Phân tích phương sai cho thấy mô hình có ý nghĩa thống kê với mức ý nghĩa p < 0,05, độ phù hợp R² cao, chứng tỏ mô hình dự đoán chính xác.

4. Ứng dụng trong sản xuất bún tươi đóng gói:

   • Tỷ lệ tinh bột biến tính thay thế bột gạo phù hợp là 6%, giúp bún tươi có cấu trúc mềm, độ cứng thấp hơn mẫu đối chứng khoảng 2 lần sau 5 ngày bảo quản ở 4°C.
   • Lượng nước tách ra từ bún tươi giảm đáng kể, tăng tính ổn định và kéo dài hạn sử dụng.
   • Đánh giá cảm quan cho thấy bún tươi có vị ngon, độ dai và độ mềm phù hợp với tiêu chuẩn thị trường.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu phù hợp với các nghiên cứu trước đây về khả năng biến tính tinh bột bằng enzyme 4αGTase trong việc tạo ra tinh bột có cấu trúc gel bền nhiệt và chậm thoái hóa. Việc giảm hàm lượng amylose trong tinh bột biến tính làm giảm sự tái kết tinh amylose, từ đó hạn chế hiện tượng tách nước và cứng sản phẩm trong quá trình bảo quản.

So với các phương pháp biến tính vật lý và hóa học, biến tính bằng enzyme 4αGTase có ưu điểm vượt trội về tính đặc hiệu, an toàn và thân thiện môi trường. Việc ứng dụng tinh bột biến tính trong sản xuất bún tươi đóng gói không chỉ nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn đáp ứng nhu cầu tiêu dùng thực phẩm tiện lợi, bảo quản lâu dài.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa hàm lượng enzyme, thời gian ủ enzyme với lượng nước tách ra và hàm lượng amylose, cũng như bảng so sánh độ cứng và lượng nước tách ra của bún tươi với các tỷ lệ tinh bột biến tính khác nhau.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng quy trình biến tính tinh bột bằng enzyme 4αGTase với hàm lượng enzyme 3,7 U/g và thời gian ủ 6,8 giờ để sản xuất tinh bột biến tính có tốc độ thoái hóa chậm, nâng cao chất lượng sản phẩm bún tươi. Thời gian thực hiện: 3-6 tháng; chủ thể: các nhà máy chế biến thực phẩm.

2. Tỷ lệ thay thế tinh bột biến tính trong bột gạo là 6% để đảm bảo cấu trúc mềm mại, độ dai phù hợp và kéo dài hạn sử dụng bún tươi đóng gói. Thời gian áp dụng: ngay khi có nguyên liệu; chủ thể: doanh nghiệp sản xuất bún.

3. Đầu tư nghiên cứu mở rộng ứng dụng tinh bột biến tính trong các sản phẩm thực phẩm khác như bánh phở, mì ăn liền nhằm đa dạng hóa sản phẩm và nâng cao giá trị gia tăng. Thời gian: 1-2 năm; chủ thể: viện nghiên cứu, trường đại học.

4. Xây dựng quy trình kiểm soát chất lượng enzyme và tinh bột biến tính trong sản xuất công nghiệp để đảm bảo tính ổn định và an toàn thực phẩm. Thời gian: 6 tháng; chủ thể: bộ phận kiểm soát chất lượng nhà máy.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm: Nghiên cứu cung cấp kiến thức chuyên sâu về biến tính tinh bột bằng enzyme, phương pháp tối ưu hóa quy trình và ứng dụng thực tế trong sản xuất thực phẩm.

2. Doanh nghiệp sản xuất bún tươi và các sản phẩm từ tinh bột: Tham khảo để cải tiến công nghệ sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm, kéo dài hạn sử dụng và đáp ứng nhu cầu thị trường.

3. Chuyên gia phát triển sản phẩm thực phẩm tiện lợi: Áp dụng công nghệ biến tính tinh bột enzyme để phát triển các sản phẩm mới có tính năng cải tiến về cảm quan và bảo quản.

4. Cơ quan quản lý chất lượng và an toàn thực phẩm: Sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo trong việc đánh giá, kiểm soát chất lượng nguyên liệu và sản phẩm có sử dụng tinh bột biến tính enzyme.

Câu hỏi thường gặp

1. Biến tính tinh bột bằng enzyme 4αGTase có ưu điểm gì so với phương pháp khác?
   Biến tính bằng enzyme 4αGTase cho phép kiểm soát phản ứng đặc hiệu, an toàn cho người sử dụng và thân thiện với môi trường, đồng thời tạo ra tinh bột có khả năng chậm thoái hóa và gel bền nhiệt thuận nghịch, khác biệt so với biến tính vật lý hay hóa học.

2. Tại sao hàm lượng amylose ảnh hưởng đến chất lượng bún tươi?
   Amylose có vai trò quan trọng trong cấu trúc gel tinh bột. Hàm lượng amylose cao giúp tạo cấu trúc dai, chắc cho bún, nhưng cũng làm tăng tốc độ thoái hóa gây tách nước và cứng sản phẩm khi bảo quản.

3. Làm thế nào để xác định hàm lượng enzyme và thời gian ủ tối ưu?
   Thông qua thí nghiệm quy hoạch thực nghiệm, đánh giá các chỉ tiêu như hàm lượng amylose và lượng nước tách ra từ gel tinh bột bảo quản ở 4°C trong 5 ngày, từ đó xác định điều kiện tối ưu cho quá trình biến tính.

4. Tỷ lệ tinh bột biến tính thay thế bột gạo ảnh hưởng thế nào đến sản phẩm bún?
   Tỷ lệ thay thế 6% được xác định là phù hợp, giúp bún tươi có cấu trúc mềm mại, độ cứng thấp và lượng nước tách ra ít hơn gấp 2 lần so với mẫu đối chứng, cải thiện chất lượng và kéo dài hạn sử dụng.

5. Có thể ứng dụng công nghệ này cho các sản phẩm thực phẩm khác không?
   Có, tinh bột biến tính bằng enzyme 4αGTase có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các sản phẩm cần gel bền nhiệt, chậm thoái hóa như bánh phở, mì ăn liền, thực phẩm đông lạnh và các sản phẩm dành cho người ăn kiêng.

Kết luận

• Đã xác định được hàm lượng enzyme 4αGTase tối ưu là 3,7 U/g tinh bột và thời gian ủ enzyme 6,8 giờ để tạo ra tinh bột biến tính có tốc độ thoái hóa chậm nhất.
• Tinh bột biến tính giảm lượng nước tách ra từ gel bảo quản 5 ngày ở 4°C thấp hơn 5 lần so với mẫu đối chứng.
• Tỷ lệ thay thế tinh bột biến tính trong bột gạo là 6% cho bún tươi có cấu trúc mềm, độ cứng thấp hơn mẫu đối chứng 2 lần sau 5 ngày bảo quản.
• Quy trình biến tính tinh bột enzyme được tối ưu hóa bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm, có thể áp dụng trong sản xuất công nghiệp.
• Khuyến nghị triển khai ứng dụng công nghệ này trong sản xuất bún tươi và mở rộng nghiên cứu cho các sản phẩm thực phẩm khác nhằm nâng cao chất lượng và giá trị sản phẩm.

Next steps: Triển khai thử nghiệm quy mô công nghiệp, đánh giá tính ổn định sản phẩm trong điều kiện bảo quản thực tế, và phát triển các sản phẩm mới ứng dụng tinh bột biến tính enzyme.

Call to action: Các doanh nghiệp và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm nên hợp tác để ứng dụng và phát triển công nghệ biến tính tinh bột enzyme nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu thị trường hiện đại.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Trong văn hóa 4m thực Việt Nam, bún là thực phẩm pho bién chi xép sau com va phở, có thé thay thé bữa ăn chính. Tuy nhiên, bún tuoi hạn chế về han sử dung, nhanh chóng bị khô cứng sau một đến hai ngày bảo quản do hiện tượng thoái hóa tinh bột xảy ra. Đề hạn chế hiện tượng thoái hóa, các nhà khoa học thực phẩm đã biến tính tinh bột nguyên thủy bằng phương pháp vật lý, hóa học va sinh học. Tuy nhiên, biến tính tinh bột băng phương pháp vật lý rất khó điều khiến, biến tính tinh bột băng phương pháp hóa học không an toàn cho người sử dụng và ô nhiễm môi trường.

Vì vậy, phương pháp biến tính tinh bột bang enzyme được ưu tiên nhất vì những phản ứng enzyme có thể được kiểm soát một cách đặc hiệu dưới những điều kiện an toàn và phản ứng enzyme tạo ra ít sản phẩm phụ “” Mặc khác, để đáp ứng nhu câu thưởng thức các món ăn ngon được làm từ bún mọi lúc mọi nơi mà không cần lo nghĩ đến việc mua bún tươi ở đâu ngon và hợp vệ sinh, có thể mang theo khi đi du lịch, hoặc giải quyết những trường hợp cấp bách khi xa chợ, có thé dự trữ trong nhà mà không can lo ngại về van dé thời gian sử dung, rất cần một công nghệ sản xuất bún tươi có tốc độ thoái hóa chậm, hạn sử dụng dài. Do đó, việc “nghiên cứu quá trình biến tính tinh bột gạo băng enzyme a- glucanotransferase và thử nghiệm sản xuât bún tươi đóng gói” là hét sức cân thiệt. — Mục tiêu nghiên cứu: Biến tính tinh bột gạo băng enzyme 4 — a — glucanotransferase từ Thermus scotoductus (YSaGT) và ứng dụng sản xuất bún tươi có tốc độ thoái hóa chậm. — Nội dung nghiên cứu: + Khảo sát hàm lượng enzyme và thời gian ủ enzyme với tinh bột gạo dé thu được tinh bột biến tính có tốc độ thoái hóa chậm.

+ Tối ưu hoá băng phương pháp quy hoạch thực nghiệm quá trình biến tính tinh bột băng enzyme dé thu được tinh bột biến tính có tốc độ thoái hóa chậm nhất. + Khảo sát tỷ lệ tinh bột gạo biến tính thay thế bột gạo trong quy trình sản suất bún tươi. Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí CHUONG 1.

Tinh bột '°®' Tinh bột là một carbohydrate không hòa tan trong nước và được thực vat sử dụng như là một nguồn dự trữ glucose. Tinh bột hiện diện dưới dang là những hạt bán tinh thé (semi-crystalline) chủ yếu bao gồm hai polymer tạo nên từ những phân tử glucose nhưng khác nhau vê tinh chat chức năng và câu trúc. Một vài đặc tính hóa lí quan trọng cua amylose va amylopectin Dac tinh Amylose Amylopectin Cấu trúc phân tử Mach thăng (liên kết a -l 4) Mạch nhánh (a -1,4 ; a -1,6) Khối lượng phân tử ~ 10” Daltons ~ 10° Daltons Mức độ polymer hóa 1500 - 6000 3.10 Cấu trúc xoắn 6c Mạnh Yếu Tạo màu với lodine Xanh Đỏ tím Su thoái hóa Nhanh Chậm Đặc tính gel Cứng, nhiệt độ tan chảy cao | Mềm, nhiệt độ tan chảy thấp (130 — 150°C) 55 — 70°C Dac tinh tao mang, soi Tốt Yếu 1. Tỉnh bột gạo |” Tinh bột gạo được sử dụng như một phụ gia trong những sản phẩm thực phẩm và những sản phẩm công nghiệp khác.

Tinh bột gạo bao gồm những hạt có kích thước nhỏ hơn 5 um với dãy phân bố kích thước nhỏ, màu trang, không mùi. Tinh bột gạo với độ tinh sạch cao có hàm lượng protein trên bề mặt hạt còn lại phải thấp đến mức có thé để làm giảm thiểu sự hư hỏng suốt quá trình bảo quản vì tinh bột gạo được xem là nguyên liệu ban đầu trong quá trình biến đổi hóa học, lên men hoặc trong những ứng dụng công nghiệp mong muốn khác. Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí pháp kiêm hóa [17] + Sản xuất tinh bột gạo bang phương Protein có trong gạo chiếm từ 7 — 8% (tính theo khối lượng chất khô), protein liên kết chặt chẽ với bề mặt tinh bột hạt gao và khó loại ra.

Ngoài ra, kích thước hat tinh bột gạo nhỏ nên lắng chậm trong nước. Quá trình lắng chậm gây tôn thất trong suốt quá trình tách và tinh sạch tinh bột gạo. Day cũng là lý do làm cho việc tinh sạch tinh bột gạo tốn kém hơn việc tinh sạch những tinh bột khác. Nhược điểm Thải ra môi trường một lượng lớn kiểm và muối gây tốn kém trong việc xử lý nước thải ra.

Ưu điểm Hiệu suất thu hồi cao, protein còn sót lại thấp bởi phan lớn protein trong gạo là glutelin — một loại protein hòa tan trong kiềm. Hình ảnh kính hiển vi điện tử quét của tỉnh bột gạo thu được sau khi xử lí NaOH ở các nông độ khác nhau: a) 0.30% (khối luong/thé tích) trong thời gian 24h, ở 20°C, với tỷ lệ gao:NaOH là 1:10 (khối lượng/thê tích) — Hinh a) cho thay những hat tinh bột hình lục giác vẫn còn liên kết với nhau bởi protein làm cho việc phân lập tinh bột khó khăn. Ngoài ra, những phần tử protein nhỏ bé không bi phân giải bởi kiểm vẫn còn trong bột gạo nguyên thủy có thé được nhìn thấy. Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.

Lê Quang Trí — Hình b) không còn phan tử protein được quan sát thay. Tuy nhiên, nhìn chung những hạt tinh bột vẫn còn liên kết lại với nhau. Sự hiện diện của protein còn lại trong tinh bột được xác định bởi kết quả đo phố huỳnh quang. — Hinh c) và hình d) cho thay những hat tinh bột tách rời nhau, những hat tinh bột này có hình thái và kích thước trong khoảng 3 — 8 um.

- Hình e) cho thấy những hạt tinh bột được phân lập không còn nguyên ven và khối tinh bột thé hiện đặc tính giống gel. — Hình f) gần như toàn bộ những hat tinh bột được phân lập đã không còn nguyên vẹn. Điều này cho thấy khi xử lý kiềm ở nồng độ cao hơn 0.24% sẽ gây sự phá hủy hình thái hat tinh bột tuyến tính với nồng độ kiềm do “hiện tượng hồ hóa kiềm tính” (alkaline gelatini zation phenomenon). Tinh bột biến tính !°' + 191 Biến tính tinh bột là quá trình làm biến đối cấu trúc và tác động lên các liên kết hydro của tinh bột một cách có kiểm soát để mở rộng phạm vi ứng dụng cua tinh bột.

Ngoại trừ tinh bột biến tính vật lý (hồ hóa trước), sự biến đổi này chỉ diễn ra ở cấp độ phân tử, hoặc ít hoặc không có thay đổi trên bề mặt bên ngoài của hạt tinh bột. Do đó, nguồn sốc thực vật của tinh bột vẫn có thé xác định được ở mức vi mô. Mục đích của biến tính tinh bột nhằm: - Cải biến các tính chất của sản phẩm - Tăng giá trị cảm quan - Tao mặt hàng mới Dựa vào bản chất của phương pháp có thể phân loại các phương pháp biến tính như sau: - Phương pháp biến tính vật lý - Phương pháp biến tính hóa học - Phương pháp biến tính sinh học - Phương pháp biến tính hóa sinh - Biến tính băng cách kết hợp các phương pháp trên Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Quang Trí 1.

Tỉnh bột biến tính bằng phương pháp vật lý % Tinh bột hô hóa sơ bộ (pregeletinized starch) Kiểu biến tính hồ hóa trước tạo cho tinh bột khả năng hồ hóa mà không cần nấu. Sản phẩm được gọi là “pregeletinized starch”, “pregel”, “pre-cooked starch” hay “instant starch”. Phương pháp này có thé áp dụng cho cả tỉnh bột tự nhiên và tinh bột đã biến tính bằng các phương pháp khác. Nguyên tắc của phương pháp biến tính này là hồ hóa huyền phù tinh bột băng nhiệt rồi nhanh chóng say khô để trả lại trạng thái bột khô trước khi tinh bột bị thoái hóa.

Trong thực tế, tinh bột được nấu và sấy khô cùng lúc, băng cách dùng trồng sấy, ép đùn (extrusion) hoặc sấy phun. Trong kỹ thuật sấy băng trông và ép din, hạt tinh bột chịu nhiều tác động cơ học như nhiệt độ, lực cắt cơ học, áp suất nén cao, và bị thay đôi cau trúc nhiều. Ngược lại, trong kỹ thuật say phun, huyền phù tinh bột được hồ hóa và sấy khô đồng thời nhờ hơi nóng, do đó hạt tinh bột hầu như còn nguyên vẹn, rất ít bị phá hủy bởi lực cắt và nhiệt. Sản phẩm này gọi là tinh bột CWS (cold water sweling starch) Tinh bột hồ hóa sơ bộ có những tính chất sau: - Truong nhanh trong nước - Biến đổi chậm các tính chất khi bảo quan - Bén khi ở nhiệt độ thấp - Có độ đặc và khả năng giữ nước, giữ khí tốt Do đó người ta thường dùng tinh bột hỗ hóa sơ bộ này trong mọi trường hợp khi can độ đặc, gitr nước mà không cần nấu.

* Tinh bột xứ lý nhiệt (Heat treated starch) Trong cac điều kiện có kiểm soát, hat tinh bột được xử lý và sau đó được trả về trạng thái hat ban dau. Tinh bột sản phẩm không những duy trì được tính chất hỗ hóa đúng mức (cook—up) ma hồ tinh bột còn có độ nhớt và độ bền được cải thiện. Có 2 loại quá tình xử lý nhiệt, cả hai đều gây ra biến tính vật lý nhưng không hồ hóa tinh bột, không phá hủy tính nguyên vẹn của hạt, hoặc không làm mắt tính lưỡng chiết (birefringence). Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.

Lê Quang Trí - Quá trình xử lý nhiệt hàm 4m (heat—moisture treatment): tinh bột được làm 4m và gia nhiệt đến quá nhiệt độ hồ hóa, nhưng độ âm không đủ dé quá trình hồ hóa xảy ra. Tinh bột xử lý nhiệt âm 14 dạng tinh bột biến tính vật lý lâu đời nhất. - Quá trình “annealing”: là quá trình gia nhiệt huyền phù tinh bột ở dưới nhiệt độ hồ hóa và giữ trong một thời gian xác định. Các sản phẩm tinh bột xử lý nhiệt này được xem là tinh bột nguyên thủy (native) va do đó chỉ cần ghi trên nhãn là “tinh bột thực phẩm” (“food starch”).

* Tinh bột xử lý vi sóng Phương pháp biến tính tinh bột bằng vi sóng được xem là một trong những phương pháp “mới nhất” và “sạch nhất” hiện nay. Phương pháp này đang được nghiên cứu và hoàn thiện để ứng dụng rộng rãi trong thực tế nhăm thay thế các phương pháp biến tính hóa học. Nguyên tắc chung tác dụng các tia bước sóng khá ngắn mang năng lượng cao trong một khoảng thời gian xác định lên khối tinh bột (tinh bột có thé ở dạng khô hay dạng huyền phù).