Nghiên cứu quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu hus nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải

• Tác giả: Ngô Duy Kỳ
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Việt Anh
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Vi sinh vật học
• Đề tài: Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Tổng quan về gạo lứt
• 1.2. Thành phần hóa học và dinh dưỡng của hạt lúa - gạo lứt
• 1.3. Chất khoáng
• 1.4. Mùi thơm của gạo
• 1.5. Chất màu trong gạo lứt
• 1.6. Một số tác dụng của gạo lứt
• 1.7. Vi khuẩn lactic
• 1.7.1. Đặc điểm chung của vi khuẩn lactic
• 1.7.2. Ứng dụng của vi khuẩn lactic
• 1.7.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic
• 1.8. Hệ vi sinh vật trong hạt nấm kefir
• 1.9. Vai trò của khuẩn lactic trong hạt nấm kefir
• 1.10. Exopolysaccharide và những hiểu biết chung về Kefiran
• 1.10.1. Chức năng và các dạng đặc trưng của EPS
• 1.10.2. Tổng quan về kefiran
• 1.10.3. Ứng dụng của kefiran
• 1.10.4. Cơ chế sinh tổng hợp kefiran ở vi khuẩn lactic
• 1.11. Tình hình nghiên cứu, sản xuất Kefiran hiện nay
• 2. PHẦN 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp vi sinh
• 2.2.2. Phương pháp phân lập vi khuẩn
• 2.2.3. Phương pháp đánh giá khả năng tạo sinh khối vi khuẩn lactic
• 2.2.4. Phương pháp định tên chủng giống
• 2.2.5. Phương pháp phân tích hóa lý
• 2.2.6. Phương pháp xác định hàm lượng đường khử
• 2.2.7. Phương pháp xác định hàm lượng axit tổng (theo axit lactic)
• 2.2.8. Phương pháp xác định hàm lượng chất khô hòa tan
• 2.2.9. Phương pháp xác định hàm lượng kefiran (exopolysaccharide)
• 2.2.10. Phương pháp công nghệ
• 2.2.11. Phương pháp thủy phân bột gạo lứt
• 2.2.12. Phương pháp lên men
• 2.2.13. Phương pháp xử lý số liệu thống kê
• 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic thích hợp cho quá trình lên men gạo lứt giàu kefiran
• 3.1.1. Phân lập và sơ tuyển chủng vi khuẩn lactic
• 3.1.2. Lựa chọn chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp kefiran cao
• 3.1.3. Định danh chủng vi khuẩn lactic tuyển chọn được
• 3.2. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran
• 3.2.1. Sơ chế gạo lứt
• 3.2.2. Nghiên cứu điều kiện nhân giống sinh khối thích hợp
• 3.2.2.1. Lựa chọn môi trường nhân giống
• 3.2.2.2. Khảo sát thời gian và nhiệt độ nhân giống
• 3.2.2.3. Khảo sát mật độ giống bổ sung vào môi trường lên men
• 3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần môi trường lên men đến khả năng sinh tổng hợp kefiran của chủng lựa chọn
• 3.2.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ dịch gạo thủy phân
• 3.2.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ đường saccharose bổ sung
• 3.2.3.3. Ảnh hưởng của nồng độ cao nấm men bổ sung
• 3.2.3.4. Ảnh hưởng của việc bổ sung chất khoáng
• 3.2.4. Nghiên cứu điều kiện lên men thích hợp cho sinh tổng hợp kefiran
• 3.2.4.1. Ảnh hưởng của pH ban đầu
• 3.2.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men
• 3.2.4.3. Động học của quá trình lên men sinh tổng hợp kefiran của chủng
• 3.2.5. Nghiên cứu điều kiện sấy phun tạo sản phẩm
• 3.2.5.1. Xác định nồng độ chất mang trong quá trình sấy phun
• 3.2.5.2. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô nguyên liệu đến chất lượng và hiệu suất thu hồi sản phẩm
• 3.2.5.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun đến chất lượng và hiệu suất thu hồi sản phẩm
• 3.2.5.4. Ảnh hưởng của tốc độ bơm nhập liệu đến chất lượng sản phẩm
• 3.2.6. Quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran

Quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran đang trở thành một xu hướng mới trong ngành thực phẩm chức năng. Gạo lứt, với hàm lượng dinh dưỡng cao, kết hợp với quá trình lên men lactic, tạo ra sản phẩm không chỉ giàu dinh dưỡng mà còn có lợi cho sức khỏe. Kefiran, một loại exopolysaccharide, được sinh ra trong quá trình này, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe con người.

1.1. Gạo lứt và lợi ích dinh dưỡng của nó

Gạo lứt chứa nhiều chất dinh dưỡng như protein, vitamin B, và khoáng chất. Nó giúp cải thiện sức khỏe tim mạch, hỗ trợ tiêu hóa và tăng cường hệ miễn dịch. Nghiên cứu cho thấy, việc tiêu thụ gạo lứt có thể giảm nguy cơ mắc các bệnh mãn tính.

1.2. Kefiran và vai trò của nó trong sức khỏe

Kefiran có tác dụng kháng khuẩn, làm lành vết thương và hạn chế sự phát triển của tế bào ung thư. Nó cũng được sử dụng trong nhiều sản phẩm thực phẩm chức năng, giúp cải thiện sức khỏe tổng thể.

II. Thách thức trong quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic

Mặc dù quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức. Việc lựa chọn chủng vi khuẩn lactic phù hợp và điều kiện lên men là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

2.1. Lựa chọn chủng vi khuẩn lactic

Việc lựa chọn chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp kefiran cao là một trong những yếu tố quyết định đến chất lượng sản phẩm. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng không phải tất cả các chủng vi khuẩn đều có khả năng này.

2.2. Điều kiện lên men và ảnh hưởng đến sản phẩm

Điều kiện lên men như pH, nhiệt độ và thời gian lên men có ảnh hưởng lớn đến khả năng sinh tổng hợp kefiran. Cần nghiên cứu kỹ lưỡng để tối ưu hóa các yếu tố này nhằm đạt được sản phẩm chất lượng cao.

III. Phương pháp sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran

Quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran bao gồm nhiều bước quan trọng. Từ việc chuẩn bị nguyên liệu đến quá trình lên men và sấy khô, mỗi bước đều cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.

3.1. Chuẩn bị nguyên liệu và sơ chế gạo lứt

Gạo lứt cần được rửa sạch và ngâm để loại bỏ tạp chất. Sau đó, gạo sẽ được hấp chín để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men.

3.2. Quy trình lên men và thu hoạch kefiran

Quá trình lên men diễn ra trong môi trường kiểm soát, nơi vi khuẩn lactic sẽ chuyển hóa tinh bột thành kefiran. Sau khi lên men, kefiran sẽ được thu hoạch và xử lý để tạo ra bột gạo lứt lên men.

IV. Ứng dụng thực tiễn của bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran

Bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran có nhiều ứng dụng trong ngành thực phẩm chức năng. Sản phẩm này không chỉ cung cấp dinh dưỡng mà còn hỗ trợ sức khỏe, giúp cải thiện chất lượng cuộc sống.

4.1. Sử dụng trong thực phẩm chức năng

Bột gạo lứt lên men có thể được sử dụng để sản xuất các loại thực phẩm chức năng như đồ uống, bột dinh dưỡng và thực phẩm bổ sung. Nó mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe người tiêu dùng.

4.2. Tiềm năng thị trường và phát triển sản phẩm

Với nhu cầu ngày càng tăng về thực phẩm chức năng, bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran có tiềm năng lớn trên thị trường. Các doanh nghiệp có thể phát triển nhiều sản phẩm mới từ nguyên liệu này để đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng.

V. Kết luận và tương lai của quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic

Quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran không chỉ mang lại giá trị dinh dưỡng cao mà còn mở ra nhiều cơ hội cho ngành thực phẩm chức năng. Tương lai của sản phẩm này hứa hẹn sẽ phát triển mạnh mẽ với sự gia tăng nhận thức về sức khỏe.

5.1. Tương lai của sản phẩm bột gạo lứt lên men

Với sự phát triển của ngành thực phẩm chức năng, bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran sẽ ngày càng được ưa chuộng. Các nghiên cứu và phát triển sản phẩm mới sẽ tiếp tục được thực hiện để nâng cao chất lượng và giá trị dinh dưỡng.

5.2. Khuyến nghị cho nghiên cứu và phát triển

Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình sản xuất, từ việc lựa chọn chủng vi khuẩn đến điều kiện lên men. Điều này sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu thị trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Gạo lứt là nguồn nguyên liệu nông sản dồi dào dinh dưỡng, chứa hàm lượng protein từ 7,1 đến 8,3 g/100g, vitamin B1 từ 2,9 đến 3,9 mg/100g và lượng chất xơ cao gấp 2 lần so với gạo xát trắng thông thường. Nguồn ngũ cốc này tích tụ nhiều hoạt chất quý như acid gamma-aminobutyric, tocotrienol và inositol hexaphosphate có khả năng làm giảm từ 12% đến 16% lượng cholesterol trong máu. Tuy nhiên, cấu trúc màng cám giàu cellulose khiến cơm gạo lứt khô cứng, khó tiêu hóa và chứa ít axit amin hòa tan. Tại Việt Nam năm 2020, đa số các mặt hàng từ gạo lứt chỉ dừng lại ở dạng trà sấy, bột rang xay thô hoặc bánh phở thủ công với giá trị gia tăng thấp. Trong khi đó, đồ uống lên men kefir truyền thống giàu polysaccharide kefiran nhưng lại chứa cồn và đường lactose, gây trở ngại cho người ăn chay hoặc người bất dung nạp lactose.

Nhằm giải quyết bài toán trên, luận văn thạc sĩ chuyên ngành Vi sinh vật học đã tập trung nghiên cứu tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic bản địa có khả năng sinh tổng hợp kefiran cao trên cơ chất dịch thủy phân gạo lứt Khang Dân, từ đó hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu dưỡng chất. Nghiên cứu được thực hiện tại Hà Nội trong giai đoạn 2019 đến 2020, sử dụng mẫu nấm sữa kefir thu thập tại các quận nội thành và nguồn gạo lứt thu mua tại Nam Định. Đề tài mang ý nghĩa thực tiễn lớn, giúp nâng cao giá trị hạt lúa Việt Nam, tạo ra dòng thực phẩm bảo vệ sức khỏe không cồn, không lactose, đạt hàm lượng kefiran trên 2,7 g/l, sẵn sàng thay thế các chế phẩm nhập khẩu đắt đỏ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết chuyển hóa vi sinh vật và cơ chế sinh tổng hợp exopolysaccharide từ vi khuẩn lactic. Exopolysaccharide được chia thành hai nhóm cấu trúc chính là Homopolysaccharide và Heteropolysaccharide với khối lượng phân tử dao động từ 10^4 Da đến hơn 10^7 Da. Kefiran là một heteropolysaccharide hòa tan trong nước, cấu tạo từ các monome glucose và galactose theo tỷ lệ biến thiên từ 1:0,43 đến 1:1,14.

Quá trình tổng hợp kefiran diễn ra qua 4 bước nối tiếp: vận chuyển đường đơn vào tế bào chất, sinh tổng hợp nucleotide đường như UDP-glucose và UDP-galactose nhờ năng lượng ATP, trùng hợp chuỗi polysaccharide qua xúc tác của hệ enzyme glycosyltransferase, và xuất bào thông qua chất mang lipid isoprenoid C55. Đồng thời, nghiên cứu vận dụng lý thuyết thủy phân enzyme sinh học để cắt đứt liên kết alpha-1,4-glucoside và alpha-1,6-glucoside trong tinh bột, chuyển hóa cơ chất thành đường khử và peptit hòa tan cho vi khuẩn phát triển.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu thu thập 20 mẫu nấm sữa kefir từ 8 quận nội thành Hà Nội nhằm phân lập 20 chủng vi khuẩn lactic thuần khiết. Cỡ mẫu này đảm bảo tính đại diện và đa dạng sinh học của khu hệ vi sinh vật bản địa. Phương pháp chọn mẫu phân tầng kết hợp cấy gạt trên môi trường thạch MRS bổ sung 0,5% Canxi Cacbonat được lựa chọn vì giúp nhận diện nhanh chóng các khuẩn lạc sinh axit thông qua vòng phân giải canxi trong suốt. Mật độ tế bào được định lượng bằng đo độ đục ở bước sóng 600 nm và đếm trực tiếp trên buồng đếm hồng cầu.

Để xác định chính xác tên loài vi khuẩn, nghiên cứu sử dụng kỹ thuật tách chiết DNA tổng số và khuếch đại đoạn gen 16S rRNA bằng cặp mồi 27F và 1492R. Cây phát sinh loài được xây dựng bằng thuật toán Neighbor-Joining trên phần mềm MEGA7 với 1000 lần lặp lại bootstrap. Hàm lượng đường khử được đo quang phổ với thuốc thử axit dinitrosalicylic ở bước sóng 570 nm. Hàm lượng axit tổng quy về axit lactic được xác định bằng phương pháp chuẩn độ thể tích dung dịch Natri Hydroxit 0,1 N. Kefiran được kết tủa bằng cồn lạnh âm 20°C trong 24 giờ và ly tâm phân tách ở tốc độ 8000 đến 15000 vòng/phút. Quy trình thủy phân 4 pha sử dụng enzyme Termamyl 0,2% ở 90°C, Neutrase 0,2% ở 52°C và Dextrozyme 1,5% ở 65°C được triển khai liên tục trong timeline 12 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Từ 20 chủng vi khuẩn lactic phân lập ban đầu, quá trình sàng lọc đã tuyển chọn được 6 chủng triển vọng nhất bao gồm LK2, LK6, LK7, LK10, LK12 và LK18. Các chủng này thể hiện khả năng sinh trưởng mạnh mẽ với mật độ quang OD600 đạt từ 1,135 đến 1,153 và hàm lượng axit tổng đạt từ 1,15 đến 1,28 g/l sau 48 giờ lên men trên môi trường MRS tiêu chuẩn.

Khi tiến hành thử nghiệm trên môi trường dịch thủy phân gạo lứt 5°Bx bổ sung 1% peptone và 0,5% cao nấm men, chủng LK2 cho khả năng sinh tổng hợp kefiran vượt trội đạt 2,76 g/l. Con số này cao hơn 27,8% so với mức trung bình 2,16 g/l của 5 chủng còn lại trong nhóm sơ tuyển, trong khi giá trị pH môi trường sau lên men đạt ngưỡng an toàn 4,4.

Phân tích trình tự gen 16S rRNA khẳng định chủng LK2 có độ tương đồng di truyền 100% với loài Leuconostoc mesenteroides ATCC 8293. Ngoài ra, việc khảo sát nhiệt độ rang gạo lứt từ 135°C đến 195°C trong 30 phút cho thấy mức nhiệt 165°C giúp chuỗi tinh bột dextrin hóa tối ưu, nâng hiệu suất thủy phân đường khử lên trên 78% và tạo hương thơm dịu cho dịch lên men.

Thảo luận kết quả

Khả năng sinh tổng hợp kefiran đạt 2,76 g/l của chủng Leuconostoc mesenteroides LK2 chứng minh sự thích ứng cao của chủng vi khuẩn này với nguồn cơ chất carbohydrate từ gạo lứt Khang Dân. Sự kết hợp giữa quá trình xử lý nhiệt 165°C và hệ enzyme thủy phân đa cấp đã phân giải đại phân tử tinh bột và protein khó tiêu thành nguồn đường glucose, maltose cùng axit amin tự do, đáp ứng trọn vẹn nhu cầu dinh dưỡng khắt khe của vi khuẩn lactic.

So với các công bố quốc tế về lên men kefiran từ sữa đậu nành vốn chỉ đạt năng suất từ 1,5 đến 2,0 g/l hoặc dịch whey đạt khoảng 2,2 g/l, môi trường dịch gạo lứt thủy phân trong nghiên cứu này mang lại hiệu suất sinh học cao hơn rõ rệt. Động học quá trình lên men, sự suy giảm nồng độ đường khử, tốc độ tích lũy axit lactic và hàm lượng kefiran tạo thành theo thời gian từ 0 đến 48 giờ được mô tả trực quan qua đồ thị đường biểu diễn động học và bảng số liệu hóa lý chi tiết, làm tiền đề vững chắc cho công đoạn sấy phun tạo sản phẩm bột dinh dưỡng hòa tan.

Đề xuất và khuyến nghị

Nâng cấp quy mô sản xuất thử nghiệm từ bình tam giác phòng thí nghiệm lên hệ thống bồn lên men tự động dung tích 50 đến 100 lít trong thời gian 6 tháng tới. Đơn vị sản xuất cần phối hợp cùng các kỹ sư công nghệ sinh học để kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ 30°C và áp suất nuôi cấy.

Tối ưu hóa thông số công nghệ sấy phun bằng cách bổ sung chất mang maltodextrin tỷ lệ 10% đến 15%, điều chỉnh nhiệt độ gió đầu vào từ 140°C đến 160°C và tốc độ bơm nhập liệu thích hợp. Mục tiêu đạt hiệu suất thu hồi bột thành phẩm trên 85% và giữ độ ẩm dưới 5% trong lộ trình thực hiện 3 đến 6 tháng do nhóm kỹ thuật chế biến thực phẩm đảm trách.

Ban hành bộ tiêu chuẩn cơ sở kiểm soát chất lượng sản phẩm với chỉ tiêu hàm lượng kefiran tối thiểu đạt 25 mg trên 100 g bột và mật độ vi khuẩn lactic sống đạt trên 10^7 CFU/g. Doanh nghiệp và phòng kiểm nghiệm chuyên trách cần hoàn thiện hệ thống tiêu chuẩn kiểm định này trong vòng 9 tháng.

Tiến hành các thử nghiệm tiền lâm sàng trên mô hình động vật trong thời gian 12 tháng nhằm định lượng khả năng điều hòa đường huyết, giảm mỡ máu từ 10% đến 20% và tăng cường miễn dịch đường ruột. Các viện nghiên cứu dinh dưỡng và dược lý học sẽ đóng vai trò chủ trì đánh giá khoa học để phục vụ công tác cấp phép sản phẩm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhà khoa học, giảng viên và sinh viên sau đại học ngành Vi sinh vật học và Công nghệ thực phẩm: Tiếp cận phương pháp luận chi tiết từ phân lập, định danh phân tử 16S rRNA đến mô hình hóa động học lên men sinh tổng hợp polysaccharide ngoại bào.

Kỹ sư R&D tại các nhà máy và công ty chế biến thực phẩm chức năng: Ứng dụng quy trình thủy phân bột gạo lứt tỷ lệ phối trộn 1:4 và các thông số sấy phun công nghiệp, giúp cắt giảm 20% chi phí thử nghiệm nguyên liệu mới.

Bác sĩ chuyên khoa dinh dưỡng và chuyên gia y tế công cộng: Khai thác dữ liệu hoạt tính sinh học của kefiran và các vi chất từ gạo lứt để xây dựng phác đồ dinh dưỡng hỗ trợ người mắc bệnh tim mạch, mỡ máu cao và tiểu đường.

Doanh nghiệp khởi nghiệp trong lĩnh vực nông sản và thực phẩm thuần chay: Nắm bắt giải pháp chế biến sâu nâng cao giá trị hạt gạo Việt Nam lên gấp 3 đến 4 lần so với xuất khẩu thô, phát triển dòng sản phẩm bổ dưỡng không chứa thành phần sữa động vật.

Câu hỏi thường gặp

Chủng vi khuẩn nào được lựa chọn để sản xuất kefiran trong nghiên cứu này?

Nghiên cứu đã phân lập và tuyển chọn chủng LK2 từ nguồn nấm sữa kefir tự nhiên tại Hà Nội. Kết quả phân tích trình tự gen 16S rRNA cho thấy độ tương đồng 100% với loài Leuconostoc mesenteroides ATCC 8293, mang lại năng suất sinh tổng hợp kefiran vượt trội đạt 2,76 g/l trong môi trường dịch gạo lứt.

Mục đích của việc rang gạo lứt ở nhiệt độ 165°C trước khi thủy phân là gì?

Quá trình rang nhiệt ở 165°C trong 30 phút thúc đẩy phản ứng dextrin hóa, làm gãy các chuỗi tinh bột dài thành các mạch ngắn hơn. Thao tác này giúp hệ enzyme Termamyl và Dextrozyme nâng cao hiệu suất thủy phân đường khử lên trên 78%, đồng thời tạo hương thơm đặc trưng cho dịch lên men.

Bột gạo lứt lên men giàu kefiran có ưu điểm gì so với sữa chua kefir truyền thống?

Chế phẩm bột gạo lứt lên men giữ trọn vẹn hoạt tính sinh học quý giá của kefiran nhưng hoàn toàn không chứa cồn, không sinh khí carbon dioxide và không có đường lactose. Sản phẩm giải quyết dứt điểm hiện tượng dị ứng đạm sữa hoặc rối loạn tiêu hóa ở người bất dung nạp đường sữa động vật.

Điều kiện lên men tối ưu cho chủng Leuconostoc mesenteroides LK2 là gì?

Chủng LK2 đạt hiệu suất sinh tổng hợp kefiran cao nhất khi nuôi cấy trong dịch gạo lứt thủy phân nồng độ 5°Bx có bổ sung 1% peptone và 0,5% cao nấm men. Quá trình lên men được duy trì ở nhiệt độ 30°C trong thời gian 48 giờ với pH môi trường ổn định ở mức 4,4.

Sản phẩm bột sau sấy phun có thời hạn bảo quản và ứng dụng như thế nào?

Nhờ sử dụng chất mang maltodextrin tỷ lệ 10% đến 15% và kiểm soát độ ẩm dưới 5%, bột thành phẩm có hạn dùng từ 12 đến 18 tháng ở điều kiện thoáng mát. Bột có thể hòa tan uống liền hoặc dùng làm nguyên liệu tạo màng bọc sinh học và phụ gia thực phẩm cao cấp.

Kết luận

• Phân lập thành công 20 chủng vi khuẩn lactic bản địa từ nấm sữa kefir thu thập tại các quận nội thành Hà Nội.
• Tuyển chọn và định danh chính xác chủng vi khuẩn Leuconostoc mesenteroides LK2 đạt độ tương đồng 100% gen 16S rRNA, cho năng suất sinh tổng hợp kefiran cao nhất đạt 2,76 g/l.
• Thiết lập hoàn chỉnh quy trình thủy phân enzyme 4 giai đoạn với tỷ lệ bột và nước 1:4, giải phóng tối đa đường khử và axit amin tự do.
• Xác định bộ thông số lên men tối ưu ở 30°C trong 48 giờ và công nghệ sấy phun với chất mang maltodextrin cho độ ẩm bột thành phẩm dưới 5%.
• Mở ra hướng đi mới trong việc gia tăng giá trị nông sản lúa gạo Việt Nam, tạo chế phẩm thực phẩm chức năng không cồn, không lactose và giàu hoạt chất bảo vệ sức khỏe.

Quy trình công nghệ đã hoàn thiện ở quy mô phòng thí nghiệm và sẵn sàng chuyển giao thử nghiệm bán công nghiệp trong lộ trình 12 đến 24 tháng tới. Các doanh nghiệp và đơn vị sản xuất quan tâm hãy liên hệ với nhóm tác giả để hợp tác thương mại hóa quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran ngay hôm nay!

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về gạo lứt Gạo lứt (còn gọi là gạo rằn hay gạo lật) là loại gạo được xay bỏ lớp vỏ trấu, không xát bỏ lớp cám. Gạo lứt được đánh giá là nguồn thực phẩm có tác dụng rất tốt cho sức khỏe con người.

Thành phần của gạo lứt gồm có tinh bột, protein, lipit, giàu chất xơ, nhóm các vitamin B (B1, B2, B3, B5, B6), các thành phần khoáng như sắt, canxi, selen, magie, mangan, các nguyên tố vi lượng như paraaminobenzoic (PABA), gamaaminobutyric acid (GABA). Lớp cám của gạo lứt còn chứa chất dầu đặc biệt có tác dụng điều hòa huyết áp, giảm cholesterol xấu, ngăn ngừa các bệnh về tim. Tuy nhiên, gạo và các sản phẩm từ gạo của Việt Nam mặc dù xuất khẩu với số lượng lớn, nhưng giá thành xuất khẩu luôn đạt thấp hơn so với khu vực do chất lượng sản phẩm còn đạt thấp. Nguyên nhân chủ yếu là do chất lượng gạo của Việt Nam chưa cao, chưa có sự đa dạng hóa các sản phẩm từ gạo, các sản phẩm chế biến từ gạo chủ yếu được sản xuất dưới dạng tiểu thủ công nghiệp.

Trong các sản phẩm gạo của Việt Nam, gạo lứt được coi là loại gạo giàu chất dinh dưỡng nhất với nhiều công dụng khác nhau. Gạo lứt và các sản phẩm từ gạo lứt hiện đang được quan tâm nhiều tại thị trường Việt Nam và chủ yếu vẫn được sử dụng ở dạng gạo nấu, dùng cho nhóm đối tượng ăn thực dưỡng, ăn chay, nhóm người bệnh ăn kiêng, do đặc điểm khó sử dụng của chúng. Một số công ty đã nghiên cứu sản xuất một số sản phẩm từ gạo lứt như trà gạo lứt, bột gạo lứt nảy mầm, phở gạo lứt, bánh đa gạo lứt… nhằm đa dạng hóa sản phẩm từ gạo lứt. Tuy nhiên, phương pháp sử dụng gạo lứt để nấu cơm, hay sản xuất các sản phẩm đơn giản trên từ gạo lứt chưa 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] thực sự nâng cao được giá trị sử dụng cũng như giá trị kinh tế của gạo lứt, nguồn nông sản có giá trị chức năng cao, tốt cho sức khỏe con người.

Thành phần hóa học và dinh dưỡng của hạt lúa - gạo lứt Bảng 1. Thành phần hóa học trong từng phần của hạt lúa [5] Thành Tinh Chất Các chất Protein Đường Cellulose Pentose Tro phần bột béo khác Hạt 10,07 59,00 4,43 2,76 8,10 2,24 2,18 1,22 Nội nhũ 12,91 79,56 3,54 0,15 2,72 0,67 0,45 - Phôi 41,30 Rất ít 25,12 2,46 9,74 15,04 6,31 0,03 Vỏ và lớp 21,70 Rất ít 4,18 16,20 32,56 7,78 10,51 0,07 aleurone (Nguồn: Lê Ngọc Tú và ctv, 2004) Thành phần dinh dưỡng của gạo lứt và gạo xát có sự thay đổi trong quá trình xay xát. So sánh thành phần của gạo lứt và gạo xát [5] Tên các chất Gạo lứt Gạo xát Protein (g/100g) 7,1 – 8,3 6,3 – 7,1 Chất béo (g/100g) 1,6 – 2,8 0,3 – 0,5 Chất xơ nguyên (g/100g) 0,6 – 1,0 0,2 – 0,5 Cacbonhydrate (g/100g) 73 – 87 77 – 89 Vitamin B1 (mg/100g) 2,9 – 3,9 0,7 – 2,3 Vitamin B2 (mg/100g) 0,29 – 0,61 0,02 – 0,11 Niacin (mg/100g) 0,04 – 0,14 0,02 – 0,06 Alpha-tocophral (mg/100g) 3,5 – 5,3 1,3 – 2,4 Calcium (mg/100g) 0,9 – 2,5 0,075 – 0,3 Phospho (g/100g) 10 – 50 10 – 30 Phytin (g/100g) 0,17 – 0,43 0,08 – 0,15 Fe (mg/100g) 0,2 – 5,2 0,2 – 2,8 Zn (mg/100g) 0,6 – 2,8 0,6 – 2,3 Thành phần hóa học của hạt thay đổi khá rõ rệt tùy theo giống lúa, chân ruộng, phân bón, kỹ thuật canh tác, điều kiện khí hậu, thời tiết từng vụ… Nhưng nhìn 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] chung, thóc gạo có các thành phần như nước, glucid, protein, cellulose, lipid, vitamin, khoáng vô cơ và các enzyme. Các thành phần hóa học của hạt lúa phân bố không đồng đều trong các phần của hạt nên khi chế biến cần tách những phần không có hoặc ít chất dinh dưỡng, đồng thời tận dụng hợp lý những sản phẩm phụ còn nhiều chất dinh dưỡng [5][6][7].

Nước Nước là một thành phần quan trọng của thóc gạo. Lượng nước trong hạt ở dạng: tự do và liên kết. Lượng nước tự do trong thóc gạo tính bằng phần trăm gọi là thủy phần của thóc gạo. Thóc gạo càng chín, thủy phần càng giảm dần.

Giai đoạn lúa bắt đầu chín, thủy phần chiếm khoảng 65- 70%, nhưng sang giai đoạn lúa chín hoàn toàn, thủy phần giảm xuống chỉ còn 16- 21%.[5] Thủy phần của thóc có liên quan chặt chẽ và ảnh hưởng trực tiếp đến sự thay đổi về chất lượng của thóc gạo trong quá trình bảo quản. Glucid Glucid hay còn gọi là carbonhydrate. Glucid là thành phần chủ yếu và chiếm tỷ lệ cao nhất trong thành phần hạt thóc. Glucid của hạt thóc gồm các monosaccharide (glucose, fructose) và disaccharide (saccharose).

Các chất đường này thường tập trung ở nội nhũ của hạt. Ngoài ra, glucid của thóc gạo còn có các polysaccharide tinh bột, cellulose và hemicellulose.[5] Tinh bột là thành phần chính của nội nhũ hạt gạo. Thành phần carbonhydrate không phải tinh bột trong cám và phôi cao hơn nội nhũ. Gạo lứt chứa khoảng 75% carbonhydrate và chiếm khoảng 85- 90% chất khô của gạo.

Hàm lượng amylose khoảng 12- 35% trong gạo thường. Gạo nếp có hàm lượng amylopectin cao nên khi nấu sẽ dẻo. Tinh bột của thóc gạo được tạo ra từ amylose và amylopectin. Tinh bột của gạo tẻ có khoảng 17% amylose và 83% amylopectin.

Thóc nếp chứa nhiều amylopectin hơn gạo tẻ, hạt gạo trong thường chứa nhiều amylospectin hơn hạt gạo dài. Tinh bột là một loại polysaccharide, cấu tạo bởi phân tử amylose, dây thẳng (gồm các gốc α-D-glucose liên kết với nhau nhờ liên kết 1,4-glucoside có phân tử 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] lượng khoảng 100.000 Da) và phân tử amylopectin, dây phân nhánh (α-D- glucose liên kết với nhau nhờ liên kết 1,4-glucoside và liên kết 1,6-glucoside có trọng lượng phân tử tới 400. [5] Tinh bột trong phôi nhũ có thể chia thành 2 vùng: vùng cận aleurone và vùng trung tâm. Có 3 dạng protein gắn ở trên màng, thuộc vùng cận aleurone nhưng chỉ có một dạng protein gắn ở vùng trung tâm.

Những tinh thể protein hình cầu cực bé trong vùng cận aleurone có đường kính 0,5-0,75µm. Những tinh thể protein lớn hơn, hình cầu trên cả hai vùng, có đường kính 1- 2µm. Tinh thể protein ở vùng cận aleurone bị phân giải bởi pepsin và protease. Loại hình thứ ba của protein ở vùng cận aleurone là “crytasalline”, có đường kính 2- 3,5µm, bị loại thải bởi pepsin nhưng đôi khi lại kháng lại protease trong những điều kiện về pH.

[12] Vùng trung tâm là những hạt tinh bột hình đa giác, có kích thước 3- 9µm. Độ cứng của phôi nhũ khác nhau tùy theo giống lúa. Độ cứng của tinh bột được đo bằng giá trị Vicker microhardness (kg/mm2). Tinh bột tự nhiên được giữ trong hạt tinh bột.

Hạt tinh bột có đa diện, đường kính khoảng 2- 10µm. Hạt tinh bột có cấu trúc lớp, trong mỗi lớp các phân tử amylose và amylopectin xếp xen kẽ với nhau theo hướng hướng tâm. Ở bề mặt hạt tinh bột còn có một ít protein, chủ yếu là các enzyme tổng hợp tinh bột. Cellulose và hemicellulose là hai hợp phần chủ yếu có trong vỏ trấu và một phần có trong lớp vỏ quả (lớp aleurone).

Chúng là những chất có liên quan chặt chẽ đến chỉ tiêu chất lượng thóc gạo. Vì đây là những phần mà con người không thể tiêu hóa được. Đường tự do trong hạt thóc chủ yếu là saccharose, ngoài ra còn có một ít rafinose, glucose, fructose. Protid Hàm lượng protid của thóc gạo thay đổi trong một khoảng khá rộng từ 5,6- 18,2%.

Thóc gạo ở Việt nam có hàm lượng protid chỉ chiếm khoảng 6- 12% nhưng lại chứa đầy đủ các acid amin cần thiết không thể thay thế được. 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tỷ lệ các protein của các bộ phận trong hạt gạo [5] Đơn vị: % trong tổng số protein Thành phần Albumin Globulin Promalin Glutelin Gạo lứt 5- 10 6- 10 3- 6 70- 80 Phôi 24 14 8 54 Cám 37 39 5 22 Gạo xát 5 9 3 83 Trong lúa gạo, protid chủ yếu được chứa trong phôi (lớp aleurone). Còn trong nội nhũ, protid chỉ tồn tại ở dạng dự trữ.

Protid của lúa gạo gồm 4 nhóm prtotein, trong đó chủ yếu là nhóm glutelin (chiếm 75- 85%), còn các nhóm albumin, globulin, promalin chiếm tỷ lệ không đáng kể. Lipid Trong lúa gạo, hàm lượng chất béo rất nhỏ và tập trung ở lớp cám, aleurone và phôi hạt với hàm lượng chiếm trên 2%. Lipid tồn tại ở dạng các chất béo không no bao gồm acid oleic (43,2%), acid linoleic (30,6%) và acid béo no như palmitic (15,5%) và lượng nhỏ các acid béo khác như acid stearic, acid miristis, acid linostearic… Trong thành phần chất béo còn có lượng nhỏ photpho. Do đặc điểm trên nên trong quá trình bảo quản, nếu gặp điều kiện nhiệt độ cao kèm theo thủy phần của thóc gạo cao, quá trình oxy hóa chất béo vẫn dễ dàng xảy ra biến chất và làm hư hỏng thóc gạo.

Chất khoáng [16] Các chất khoáng vô cơ tập trung ở vỏ trấu, hạt và phôi. Chất khoáng nhiều nhất trong vỏ trấu là silic (Si), trong phôi hạt là photpho (P), kali (K), magie (Mg). Lượng photpho trong hạt lúa tồn tại chủ yếu dạng phytin (83%) và ở dạng nucleotic (13%). Vitamin [16] Trong lúa gạo, thành phần vitamin chủ yếu là các vitamin tan trong nước, còn các vitamin tan trong chất béo chỉ có một lượng không đáng kể.

Trong các nhóm 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] tan trong nước, chứa nhiều nhất là B1, kế đến là vitamin B2 và B6, PP, B12… và vitamin H. Phần lớn lượng vitamin tập trung ở lớp vỏ hạt, lớp aleurone và phôi hạt. Phần nội nhũ hạt chứa lượng vitamin rất ít. Vitamin là thành phần dễ mất trong quá trình chế biến và bảo quản lúa hạt.

Phần nội nhũ hạt chứa rất ít vitamin. Vitamin là thành phần dễ mất trong quá trình chế biến và bảo quản lúa gạo. Thành phần vitamin trong các loại gạo [5] Đơn vị: mg/kg chất khô Các loại vitamin Gạo lứt Gạo xát Cám Caroten 0,13 Vết 4,2 Thiamin (B1) 2,4 0,35 11,5 Riboflavin (B2) 0,57 0,33 3,0 Niacin (PP) 51 13,7 52,3 Pyridixin (B6) 1,6 1,2 10,3 Pantothenic acid 6,6 3,4 45,0 Biotin 0,066 0,025 0,16 Vitamin B12 0,0005 0,0016 0,005 Vitamin E 13,1 Vết 149,2 1. Enzyme Hầu hết các quá trình xảy ra trong tế bào sống, kể cả trong hạt đều tiến hành dưới tác dụng của các enyme giữ một vai trò quan trọng trong mọi hoạt động sống.

Trong thóc gạo có nhiều loại enzyme như; catalase, amylase, lipase, oxidase, peroxidase và các loại enzyme khác.