Nghiên cứu thu hồi protein trong bã gạo của quá trình sản xuất sữa gạo tại nhà máy Lavina Food

Nghiên cứu thu hồi protein trong bã gạo từ sản xuất sữa gạo tại Lavina Food, công ty cổ phần mía đường Lam Sơn, mang lại giá trị dinh dưỡng cao.

• Tác giả: Lê Viết Hùng
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Quốc Tuấn
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Nghiên Cứu Thu Hồi Protein Từ Bã Gạo Trong Sản Xuất Sữa Gạo Tại Lavina Food
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1.1. Thực trạng sản xuất sữa gạo tại nhà máy Lavina food, Công ty cổ phần mía đường Lam Sơn
• 1.1.1. Quy trình sản xuất của nhà máy
• 1.1.2. Tồn tại của dây chuyền
• 1.1.3. Phương án sử lý
• 1.2. Tổng quan về nguyên liệu gạo đưa vào sản xuất
• 1.2.1. Thành phần dinh dưỡng gạo lứt Japonica JO2
• 1.2.2. Tính an toàn của gạo lứt Japonica JO2
• 1.2.3. Tổng quan về bã gạo
• 1.2.3.1. Thành phần chính của bã gạo
• 1.2.3.2. Thành phần protein trong bã gạo
• 1.2.3.3. Đánh giá các thông số dinh dưỡng
• 1.2.3.4. Đánh giá giá trị dinh dưỡng của bã gạo
• 1.3. Các phương pháp thu nhận protein từ gạo
• 1.3.1. Công nghệ kiềm
• 1.3.2. Công nghệ enzym
• 1.3.3. Công nghệ vật lý
• 1.3.4. Công nghệ siêu âm và vi sóng
• 1.4. Các phương pháp thu nhận protein từ bã gạo
• 1.4.1. Công nghệ kiềm
• 1.4.2. Công nghệ enzym
• 1.5. Lựa chọn công nghệ trong quá trình thu hồi protein tại nhà máy Lavina food
• 1.6. Các sản phẩm từ protein gạo
• 1.6.1. Tổng quan về ứng dụng sản phẩm protein gạo
• 1.6.2. Một số sản phẩm ứng dụng protein gạo
• 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu nghiên cứu
• 2.1.1. Dụng cụ và thiết bị
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Quy trình sản xuất có ứng dụng enzym proteaza
• 2.2.2. Bố trí thí nghiệm
• 2.2.3. Phương pháp phân tích
• 2.2.3.1. Xác định hàm lượng protein tổng số bằng phương pháp Kjeldahl
• 2.2.3.2. Tính hiệu suất thu hồi protein
• 2.2.3.3. Phép thử cho điểm thị hiếu
• 2.2.3.4. Phân tích số liệu
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả thí nghiệm lựa chọn Enzym có hiệu suất thủy phân protein bã gạo cao nhất
• 3.2. Kết quả thí nghiệm chọn nồng độ enzym cho hiệu suất cao nhất
• 3.3. Kết quả thí nghiệm chọn thời gian thủy phân cho hiệu suất cao nhất
• 3.4. Kết quả nghiên cứu ứng dụng Enzym PG 500 và Thermoase GL30 trong quá trình sản xuất sữa gạo để thu hồi protein, giảm lượng protein trong bã thải
• 3.4.1. Kết quả thí nghiệm xác định điểm cho enzym
• 3.4.2. Kết quả thí nghiệm xác hàm lượng enzym sử dụng
• 3.5. Nghiên cứu cải thiện công thức sữa gạo
• 3.5.1. Sản phẩm có hàm lượng protein không đổi nhưng giảm lượng protein bổ xung (Tính cho 100 lít)
• 3.5.2. Sản phẩm có hàm lượng protein không đổi, không bổ sung thêm protein
• 3.5.3. Đánh giá cảm quan sản phẩm công thức 1 và công thức 2 so với sản phẩm hiện tại (mẫu đối chứng)
• 3.5.4. Kết quả đánh giá mức độ ưu thích của người tiêu dùng
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu thu hồi protein từ bã gạo

Nghiên cứu thu hồi protein từ bã gạo trong sản xuất sữa gạo tại Lavina Food đang trở thành một chủ đề nóng trong ngành công nghệ thực phẩm. Bã gạo, một sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất sữa gạo, chứa hàm lượng protein cao nhưng thường bị bỏ qua. Việc thu hồi protein từ bã gạo không chỉ giúp giảm thiểu lãng phí mà còn nâng cao giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Mục tiêu của nghiên cứu này là tìm ra phương pháp hiệu quả để thu hồi protein từ bã gạo, từ đó cải thiện chất lượng sản phẩm sữa gạo.

1.1. Tình hình sản xuất sữa gạo tại Lavina Food

Nhà máy Lavina Food, thuộc Công ty cổ phần mía đường Lam Sơn, sản xuất sữa gạo lứt với sản lượng lớn. Tuy nhiên, bã gạo sau sản xuất thường bị xem nhẹ và bán với giá trị thấp. Việc nghiên cứu thu hồi protein từ bã gạo sẽ giúp nâng cao giá trị dinh dưỡng của sản phẩm và giảm thiểu lãng phí.

1.2. Giá trị dinh dưỡng của bã gạo

Bã gạo chứa khoảng 10-11% protein, cùng với các chất dinh dưỡng khác như lipid và carbohydrate. Việc thu hồi protein từ bã gạo không chỉ giúp tăng cường giá trị dinh dưỡng mà còn tạo ra các sản phẩm thực phẩm mới, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng ngày càng cao.

II. Vấn đề và thách thức trong thu hồi protein từ bã gạo

Mặc dù bã gạo chứa hàm lượng protein cao, nhưng việc thu hồi protein từ bã gạo gặp nhiều thách thức. Một trong những vấn đề chính là hiệu suất thu hồi protein thấp trong quá trình sản xuất. Ngoài ra, việc lựa chọn công nghệ thu hồi phù hợp cũng là một thách thức lớn. Cần có các nghiên cứu sâu hơn để tìm ra giải pháp tối ưu cho vấn đề này.

2.1. Hiệu suất thu hồi protein thấp

Trong quá trình sản xuất sữa gạo, chỉ khoảng 15-20% protein từ gạo được đưa vào sản phẩm, trong khi phần lớn protein vẫn còn lại trong bã gạo. Điều này dẫn đến lãng phí lớn và cần có các phương pháp hiệu quả hơn để thu hồi protein.

2.2. Công nghệ thu hồi protein chưa tối ưu

Hiện tại, các công nghệ thu hồi protein từ bã gạo chưa được áp dụng rộng rãi và hiệu quả. Cần nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới, như enzym thủy phân, để nâng cao hiệu suất thu hồi protein từ bã gạo.

III. Phương pháp thu hồi protein từ bã gạo hiệu quả

Để thu hồi protein từ bã gạo, nghiên cứu đã áp dụng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm enzym thủy phân và công nghệ vật lý. Việc lựa chọn loại enzym phù hợp và điều chỉnh các thông số như nồng độ enzym và thời gian thủy phân là rất quan trọng để đạt được hiệu suất thu hồi cao nhất.

3.1. Sử dụng enzym thủy phân trong thu hồi protein

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng enzym NP-2000 có hiệu suất thủy phân protein cao nhất. Việc sử dụng enzym này trong quá trình sản xuất sữa gạo giúp tăng hiệu suất thu hồi protein từ bã gạo lên đến 61,72%.

3.2. Điều chỉnh nồng độ và thời gian thủy phân

Nghiên cứu cũng đã tìm ra rằng nồng độ enzym 2% và thời gian thủy phân 60 phút là điều kiện tối ưu để thu hồi protein từ bã gạo. Việc điều chỉnh các thông số này giúp nâng cao hiệu suất thu hồi protein và cải thiện chất lượng sản phẩm.

IV. Ứng dụng thực tiễn của protein thu hồi từ bã gạo

Protein thu hồi từ bã gạo có thể được ứng dụng trong nhiều sản phẩm thực phẩm khác nhau. Việc bổ sung protein từ bã gạo vào sữa gạo không chỉ giúp tăng cường giá trị dinh dưỡng mà còn cải thiện hương vị và chất lượng sản phẩm. Sản phẩm mới từ sữa gạo có hàm lượng protein cao hơn và được người tiêu dùng ưa chuộng.

4.1. Tăng cường giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm

Việc bổ sung protein từ bã gạo vào sữa gạo giúp tăng cường giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Sản phẩm mới có hàm lượng protein từ gạo cao hơn, giảm lượng protein bổ sung từ whey, tạo ra sản phẩm có giá trị dinh dưỡng tốt hơn.

4.2. Cải thiện chất lượng cảm quan của sản phẩm

Sản phẩm sữa gạo cải tiến có giá trị cảm quan được yêu thích hơn so với mẫu sữa gạo nguyên bản. Việc thu hồi protein từ bã gạo không chỉ giúp nâng cao giá trị dinh dưỡng mà còn tạo ra sản phẩm hấp dẫn hơn cho người tiêu dùng.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu thu hồi protein từ bã gạo trong sản xuất sữa gạo tại Lavina Food đã đạt được nhiều kết quả khả quan. Việc áp dụng các công nghệ mới trong thu hồi protein không chỉ giúp nâng cao hiệu suất thu hồi mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm. Tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình và mở rộng ứng dụng của protein thu hồi từ bã gạo.

5.1. Kết quả nghiên cứu đạt được

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng hiệu suất thu hồi protein từ bã gạo có thể đạt đến 61,72%. Điều này cho thấy tiềm năng lớn trong việc sử dụng bã gạo như một nguồn nguyên liệu quý giá trong sản xuất thực phẩm.

5.2. Triển vọng phát triển sản phẩm mới

Với những kết quả đạt được, việc phát triển các sản phẩm mới từ protein thu hồi sẽ mở ra nhiều cơ hội cho ngành công nghiệp thực phẩm. Cần tiếp tục nghiên cứu để phát triển các sản phẩm dinh dưỡng từ bã gạo, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng ngày càng cao.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Nhà máy Lavina Food thuộc Công ty cổ phần mía đường Lam Sơn, thành lập năm 2020, chuyên sản xuất sữa gạo lứt giàu protein nhãn hiệu Ojita với sản lượng bã gạo thải ra hàng ngày khoảng 4-5 tấn. Thành phần protein trong bã gạo đạt 11,2%, tuy nhiên chỉ có 15-20% lượng protein trong gạo được chuyển vào sản phẩm sữa gạo, còn lại 80-85% bị thất thoát theo bã thải. Hiện tại, để đảm bảo hàm lượng protein trong sản phẩm, nhà máy phải bổ sung thêm whey protein, làm tăng chi phí sản xuất. Do đó, nghiên cứu nhằm thu hồi protein từ bã gạo là cần thiết để giảm tổn thất protein, nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên liệu và cải thiện chất lượng sản phẩm.

Mục tiêu chính của luận văn là tăng hiệu suất thu hồi protein trong quá trình sản xuất sữa gạo tại nhà máy Lavina Food, đồng thời cải tiến công thức sản phẩm để giảm lượng protein bổ sung từ whey mà vẫn giữ nguyên hàm lượng protein tổng thể. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào quy trình sản xuất tại nhà máy Lavina Food và có thể áp dụng cho các nhà máy sản xuất sữa gạo tương tự. Nghiên cứu có ý nghĩa lớn trong việc giảm chi phí sản xuất, nâng cao giá trị dinh dưỡng sản phẩm và giảm lượng chất thải công nghiệp.

Các chỉ số quan trọng được theo dõi bao gồm hàm lượng protein trong bã gạo, hiệu suất thu hồi protein qua các phương pháp thủy phân enzym, và đánh giá cảm quan sản phẩm sữa gạo cải tiến. Nghiên cứu cũng góp phần phát triển công nghệ thu hồi protein từ nguyên liệu phụ phẩm trong ngành công nghệ thực phẩm, hướng tới sản xuất bền vững và thân thiện môi trường.

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 chiết tách protein từ nguyên liệu thực phẩm, đặc biệt là công nghệ enzym thủy phân protein. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

1. Lý thuyết enzym proteaza trong thủy phân protein: Enzym proteaza có khả năng cắt liên kết peptit trong chuỗi protein, giúp giải phóng các peptide và amino acid hòa tan, từ đó tăng hiệu suất thu hồi protein. Các loại enzym proteaza được nghiên cứu bao gồm NP-2000, PG 500, Thermoase GL30, cùng các enzym khác như Alphalase AP4, Neutrase 0,8L.

2. Mô hình tối ưu hóa quá trình thủy phân enzym: Nghiên cứu tập trung vào các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thủy phân như loại enzym, nồng độ enzym, thời gian thủy phân và điểm cho enzym trong quy trình sản xuất. Mô hình này giúp xác định điều kiện tối ưu để thu hồi protein hiệu quả nhất.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: hiệu suất thu hồi protein (tỷ lệ protein thu được so với protein ban đầu), enzym proteaza trung tính, thủy phân protein, và đánh giá cảm quan sản phẩm.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ nguyên liệu bã gạo và dịch gạo tại nhà máy Lavina Food, cùng với các loại enzym proteaza thương mại có sẵn trên thị trường. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các mẫu bã gạo thu thập hàng ngày với khối lượng 4-5 tấn, được xử lý trong các thí nghiệm thủy phân enzym.

Phương pháp phân tích protein sử dụng phương pháp Kjeldahl để xác định hàm lượng protein tổng số trong nguyên liệu và dịch thủy phân. Phương pháp đánh giá cảm quan áp dụng phép thử cho điểm thị hiếu nhằm đánh giá mức độ ưu thích của người tiêu dùng đối với sản phẩm sữa gạo cải tiến.

Phân tích số liệu được thực hiện bằng phương pháp phân tích phương sai ANOVA để xác định sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các nhóm thí nghiệm. Timeline nghiên cứu kéo dài trong năm 2022, bao gồm các giai đoạn lựa chọn enzym, tối ưu hóa nồng độ và thời gian thủy phân, ứng dụng enzym trong quy trình sản xuất thực tế và đánh giá sản phẩm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Lựa chọn enzym proteaza hiệu quả nhất: Trong 6 loại enzym thử nghiệm (Alphalase AP4, Alphalase NP, Alphalase THP, Neutrase 0,8L, Flavourenzyme, NP-2000), enzym NP-2000 cho hiệu suất thủy phân protein bã gạo cao nhất, đạt hiệu suất thu hồi protein khoảng 42,25% ở nồng độ 2% và thời gian 60 phút.

2. Tối ưu nồng độ và thời gian thủy phân enzym NP-2000: Nồng độ enzym 2% và thời gian thủy phân 60 phút được xác định là điều kiện tối ưu, tuy nhiên hàm lượng protein trong dịch thủy phân chỉ đạt 1,06% và có vị đắng, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

3. Ứng dụng enzym PG 500 và Thermoase GL30 trong quy trình sản xuất: Bổ sung đồng thời hai enzym này tại điểm gia nhiệt 60°C trong quá trình đường hóa lần 1 giúp tăng hiệu suất thu hồi protein lên 61,72%, giảm lượng protein thất thoát trong bã từ 80,18% xuống còn 38,28%.

4. Cải tiến công thức sản phẩm sữa gạo: Sản phẩm mới giữ nguyên hàm lượng protein tổng thể 0,4% nhưng tăng hàm lượng protein từ gạo, giảm lượng protein bổ sung từ whey. Đánh giá cảm quan cho thấy sản phẩm cải tiến được người tiêu dùng ưu thích hơn so với mẫu nguyên bản.

Thảo luận kết quả

Hiệu suất thu hồi protein tăng đáng kể khi sử dụng enzym NP-2000 kết hợp với enzym PG 500 và Thermoase GL30, cho thấy sự phối hợp enzym có tác dụng hiệp đồng trong việc thủy phân protein bã gạo. Điều này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về vai trò của enzym proteaza trong cải thiện hiệu quả chiết tách protein từ nguyên liệu phụ phẩm.

Việc giảm lượng protein bổ sung từ whey không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn nâng cao giá trị dinh dưỡng tự nhiên của sản phẩm sữa gạo. Kết quả cảm quan tích cực chứng tỏ sản phẩm cải tiến đáp ứng được yêu cầu về hương vị và chất lượng của người tiêu dùng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hiệu suất thu hồi protein giữa các loại enzym và điều kiện thủy phân, cũng như bảng phân tích cảm quan sản phẩm để minh họa sự khác biệt về mức độ ưu thích.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng enzym NP-2000 kết hợp PG 500 và Thermoase GL30 trong quy trình sản xuất: Động tác này nhằm tăng hiệu suất thu hồi protein từ bã gạo lên trên 60%, giảm thất thoát protein, thực hiện trong vòng 12 tháng tới tại nhà máy Lavina Food.

2. Tối ưu hóa điều kiện thủy phân enzym: Khuyến nghị duy trì nồng độ enzym PG 500 và Thermoase GL30 ở 0,5% mỗi loại, thời gian thủy phân 60 phút, điểm cho enzym tại nhiệt độ 60°C trong quá trình đường hóa lần 1 để đạt hiệu quả cao nhất.

3. Cải tiến công thức sản phẩm sữa gạo: Giảm lượng protein bổ sung từ whey, giữ nguyên hàm lượng protein tổng thể, nhằm giảm chi phí nguyên liệu và nâng cao giá trị dinh dưỡng tự nhiên, áp dụng trong vòng 6 tháng.

4. Đào tạo nhân viên và nâng cao nhận thức về công nghệ enzym: Tổ chức các khóa đào tạo kỹ thuật cho bộ phận sản xuất và R&D để đảm bảo vận hành quy trình thủy phân enzym hiệu quả, dự kiến thực hiện trong quý tiếp theo.

5. Mở rộng nghiên cứu ứng dụng công nghệ thu hồi protein cho các nhà máy sản xuất sữa gạo khác: Khuyến khích các cơ sở có quy trình tương tự áp dụng công nghệ enzym để nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm chất thải.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và kỹ sư sản xuất trong ngành công nghệ thực phẩm: Nghiên cứu cung cấp giải pháp kỹ thuật cụ thể để tăng hiệu suất thu hồi protein, giúp giảm chi phí nguyên liệu và nâng cao chất lượng sản phẩm.

2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ thực phẩm, công nghệ sinh học: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng enzym proteaza trong thủy phân protein từ nguyên liệu phụ phẩm, đồng thời cung cấp phương pháp phân tích và đánh giá cảm quan sản phẩm.

3. Doanh nghiệp sản xuất sữa gạo và các sản phẩm từ gạo: Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu để cải tiến quy trình sản xuất, nâng cao giá trị dinh dưỡng và giảm lượng chất thải công nghiệp.

4. Cơ quan quản lý và phát triển ngành thực phẩm: Tham khảo để xây dựng các chính sách hỗ trợ phát triển công nghệ xanh, bền vững trong ngành chế biến thực phẩm, đồng thời thúc đẩy sử dụng nguyên liệu hiệu quả.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần thu hồi protein từ bã gạo trong sản xuất sữa gạo?
   Protein trong bã gạo chiếm khoảng 11,2% nhưng chỉ 15-20% được chuyển vào sản phẩm, phần lớn bị thất thoát. Thu hồi protein giúp giảm lãng phí nguyên liệu, tăng giá trị dinh dưỡng sản phẩm và giảm chi phí bổ sung protein từ nguồn khác như whey.

2. Loại enzym nào được lựa chọn để thủy phân protein bã gạo hiệu quả nhất?
   Enzym NP-2000 được xác định có hiệu suất thủy phân protein cao nhất trong các loại enzym thử nghiệm, đạt hiệu suất thu hồi protein 42,25% ở điều kiện tối ưu.

3. Điều kiện thủy phân enzym tối ưu là gì?
   Nồng độ enzym NP-2000 2%, thời gian thủy phân 60 phút, điểm cho enzym tại nhiệt độ 60°C trong quá trình đường hóa lần 1 được xác định là điều kiện tối ưu để thu hồi protein hiệu quả.

4. Việc bổ sung enzym PG 500 và Thermoase GL30 có tác dụng gì?
   Hai enzym này giúp tăng hiệu suất thu hồi protein lên 61,72%, giảm lượng protein thất thoát trong bã, đồng thời cải thiện chất lượng cảm quan sản phẩm sữa gạo.

5. Sản phẩm sữa gạo cải tiến có ưu điểm gì so với sản phẩm nguyên bản?
   Sản phẩm mới giữ nguyên hàm lượng protein tổng thể nhưng tăng protein từ gạo, giảm protein bổ sung từ whey, đồng thời được người tiêu dùng đánh giá cao hơn về mặt cảm quan như hương vị và độ ưu thích.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xác định enzym NP-2000 là loại enzym proteaza có hiệu suất thủy phân protein bã gạo cao nhất, đạt 42,25% hiệu suất thu hồi protein.
• Bổ sung enzym PG 500 và Thermoase GL30 tại điểm gia nhiệt 60°C trong quá trình đường hóa lần 1 giúp tăng hiệu suất thu hồi protein lên 61,72%.
• Công thức sản phẩm sữa gạo cải tiến giữ nguyên hàm lượng protein tổng thể 0,4%, tăng protein từ gạo và giảm lượng protein bổ sung từ whey, cải thiện giá trị cảm quan.
• Kết quả nghiên cứu góp phần giảm tổn thất protein trong quá trình sản xuất, giảm chi phí nguyên liệu và nâng cao chất lượng sản phẩm.
• Đề xuất áp dụng công nghệ enzym thu hồi protein trong sản xuất sữa gạo tại nhà máy Lavina Food và các cơ sở tương tự trong vòng 12 tháng tới để nâng cao hiệu quả sản xuất và phát triển bền vững.

Quý độc giả và các nhà sản xuất được khuyến khích áp dụng kết quả nghiên cứu nhằm tối ưu hóa quy trình sản xuất, nâng cao giá trị sản phẩm và giảm thiểu chất thải công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1.1 Thực trạng sản xuất sữa gạo tại nhà máy Lavina food, Công ty cổ phần mía đường Lam Sơn.1 Quy trình sản xuất của nhà máy Gạo lứt sạch Xay, nghiền Phối trộn với nước Enzyme thủy Gia nhiệt 600C phân TB Gia nhiệt đến 1000C Làm nguội về 600C Ly tâm Bã gạo Dịch gạo Nguyên liệu phụ, Phối trộn phụ gia Đồng hóa, tiệt trùng Rót vô trùng Sữa gạo dạng lỏng 1 1.2 Tồn tại của dây chuyền Ngoài sản phẩm chính là sữa gạo lứt giàu protein Ojita còn có sản phẩm phụ là bã gạo, sản lượng 4 – 5 tấn/ngày. Thành phần hóa học của bã gạo tại Lam Sơn như sau: Bảng 1-1: Bảng thành phần bã gạo tại nhà máy Lavina food, Công ty cổ phần mía đường Lam Sơn TT Tên chỉ tiêu ĐVT Phương pháp Kết quả phân tích 1 Hàm lượng protein g/100g AOAC 996.11 11,2 2 Hàm lượng tinh bột g/100g NIFC.03 8,93 3 Hàm lượng Lipit g/100g NIFC.04 1,32 4 Hàm lượng Gluxit g/100g NIFC.3 Phương án sử lý Qua bảng trên ta thấy rằng: Hàm lượng protein trong bã gạo đang ở mức cao 11,2 %, tuy nhiên lượng protein này chưa được sử dụng có hiệu quả mà đang được bán làm thức ăn gia súc với giá rất rẻ từ 500 – 800 đồng/kg. Vì vậy mục tiêu của đề tài là phải tìm ra phương pháp để thu hồi lượng protein này, giảm protein theo bã thải ra ngoài. Để thu hồi protein có hai giải pháp đưa ra: Một là: Nghiên cứu phương án thủy phân protein trong bã gạo, sau đó thu hồi và chế biến (có thể sấy khô) hoặc phối trộn dịch protein thu được vào trong sản phẩm để tăng hàm lượng protein trong sản phẩm hoặc giảm protein cần phải bổ xung.

Hai là: Nghiên cứu thủy phân protein gạo ngay trong quá trình thủy phân tinh bột để thủy phân protein, từ đó giảm tăng hiệu suất thu hồi protein, giảm hàm lượng protein còn lại trong bã. Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi sẽ thực hiện các thí nghiệm để lựa chọn ra quy trình thủy phân protein phù hợp với điều kiện thực tế đem lại hiệu quả cao.2 Tổng quan về nguyên liệu gạo đưa vào sản xuất Nguyên liệu gạo dùng cho quá trình sản xuất là gạo lứt Japonica JO2, được trồng tại huyện Thiệu Hóa, tỉnh Thanh Hóa.1 Thành phần dinh dưỡng gạo lứt Japonica JO2 Trong gạo lứt Japonica J02 có chứa tinh bột, protein, lipid, cacbohydrate, chất xơ và chứa GABA. Gạo lứt có chứa 83 % tinh bột, 8,6% protein, lipid 2,2%, cenlluloza 1,1 % và tro 1,4% (tính theo chất khô). Hàm lượng GABA chiếm 32 mg/100g, thành phần cụ thể như bảng sau: Bảnh 1-2: Bảng thành phần hóa học của gạo Japonica JO2 TT Thành phần hóa học Đơn vị tính Kết quả 1 Độ ẩm % 14,5±0.2 2 Tinh bột % theo chất khô 83,7±0.7 3 Carbohydrate % theo chất khô 3,3±0.1 4 Protein % theo chất khô 8,6±0.1 5 Lipid % theo chất khô 2,2±0 6 GABA mg/100g 32±1.4 7 Xenllulose % theo chất khô 1,1±0.1 8 Ash % theo chất khô 1,4±0 1.2 Tính an toàn của gạo lứt Japonica JO2 Thành phần kim loại nặng, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, độ tố nấm hầu hết không phát hiện hoặc ở mức thấp hơn tiêu chuẩn cho phép.

Điều này khằng định tính an toàn của gạo lứt Japonica được dùng để sản suất sữa gạo. Chi tiết về hàm lượng kim loại nặng, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, độc tố nấm như bảng sau: Bảng 1-3: Bảng dư lượng kim loại nặng, thuốc trừ sâu, độc tấm nấm của gạo lứt JO2 TT Thành phần ĐVT Hàm lượng 1 Chì mg/Kg 0,072 2 Asen mg/Kg Không phát hiện 3 Cadimi mg/Kg Không phát hiện 4 Total Aflatoxin µg/Kg Không phát hiện 5 Aflatoxin B1 µg/Kg Không phát hiện 6 Carbaryl mg/Kg Không phát hiện 7 Chlorantraniliprole mg/Kg Không phát hiện 8 Chlordane mg/Kg Không phát hiện 3 9 Flutolanil mg/Kg Không phát hiện 10 Sulfuryl Fluoride mg/Kg Không phát hiện 11 Total mold and yeast CFU/g Không phát hiện 1.3 Tổng quan về bã gạo Trong quá trình sản xuất sữa gạo, syro gạo ngoài sản phẩm chính là sữa gạo, syro gạo còn có sản phẩm phụ là bã gạo. Đối với các nước sản xuất syro với sản lượng lớn như Trung quốc thì khối lượng bã gạo hàng năm lên đến hơn 200. Hàm lượng protein chiếm đến hơn 60 % theo chất khô, cao hơn trong đậu nành và bột cá [1].

Theo một nghiên cứu khác hàm lượng protein trong bã gạo chiếm đến 62,6g/100g mẫu [2], phần còn lại là chất béo, carbohydrat và tro. Các axit amin trong protein bã gạo là Glutamic, Prolin, Arginin, Aspartic, Leucin, và Lysin có thành phần thấp nhất. Hầu hết các axit amin thiết yếu trong bã gạo đáp ứng các yêu cầu cho trẻ em theo tiêu chuẩn của FAO và WHO [2] và cao hơn trong protein đậu nành. Bên cạnh đó protein gạo cũng dễ dàng tiêu hóa hơn protein đậu nành.

Giá trị tiêu hóa cuối cùng của protein isolate gạo là 96,66 % so với 91,41 % protein insolate của đậu nành. Vì vậy protein bã gạo là nguồn protein có thể thay thế cho protein đậu nành để đáp ứng nhu cầu sử dụng protein thực vật ngày càng tăng. Theo nhóm nghiên cứu của đại học Nachang Trung Quốc, hàm lượng protein bã gạo chiếm hơn 50% và cao hơn gấp 5 lần trong gạo. Tuy nhiên nguồn nguyên liệu giàu protein này đang được xem như chất thải rắn công nghiệp hoặc làm thức ăn cho gia xúc, làm phân bón [3].

Tại Việt Nam chưa có nhiều nhà máy sản xuất sữa gạo hoặc syro từ gạo, nên các nghiên cứu về bã gạo hầu như chưa có. Tại các cơ sở sản xuất sữa gạo, bã gạo hầu hết đều bán làm thức ăn gia xúc.1 Thành phần chính của bã gạo Trong bã gạo có chứa nhiều protein, gluxit, tinh bột, chất xơ v. Công nghệ sản xuất khác nhau, thành phần các dinh dưỡng trong bã gạo cùng khác nhau. Thành phần chính của bã gạo tại Công ty TNHH Hengtian Giang Tây 4 Trung Quốc thành phần protein chiếm đến khoảng 60% so với chất khô, thành phần cụ thể như bảng sau: Bảng 1-4: Bảng Thành phần gần đúng của bã gạo và protein isolate bã gạo tại công ty Hengtian (Trung Quốc)[2] TT Loại Protein Moiture Fat Ash Fiber Carbohydrate 1 RDP 62,62 ± 6,05 ± 14,07 ± 7,71 ± 4,10 ± 9,37 ± 0,04a 0,96b 0,05a 0,36a 0,07a 0,08a 2 RPI 87,38 ± 3,24 ± 0,78± 4,33± 0,40± 2,25± 0,20b 0,96a 0,02b 0,13b 0,39b 0,12b a,b giá trị trung bình trong cùng cột số mẫu bằng 3, sự sai khác có ý nghĩa ở p ≤ 0,05.2 Thành phần protein trong bã gạo Trong protein bã gạo có chứa gần như đầy đủ các axitamin của gạo.

Nó bao gồm các nhóm axitamin như sau. Albumin Albumins gạo là protein hòa tan trong nước, đông tụ bởi nhiệt, có liên kết chéo disulfide thấp hơn, và chiếm 2-6% protein hạt và 24-37% protein cám. Albumins gạo dễ tiêu hóa và hấp thụ. Albumins gạo chứa protein với khối lượng phân tử trong khoảng 10-200 kDa, trong đó từ 16 kDa đến 60 kDa chiếm đa số.

Albumin cám chứa protein có khối lượng phân từ nhỏ hơn 100 kDa. Điểm đẳng điện của albumins là pH = 4,1 và 6,4 [4]. Glubulins hòa tan trong muối, glubulins gạo chứa nhiều cysteine, methionine chứa hàm lượng lysine rất thấp, và nó chiếm 15-36% protein của cám. Điểm pH đẳng điện là pH 4,3; 5,85; 7,27 và 7,9 [4].

Các prolamins gạo hòa tan trong dung dịch rượu (60-70%) ethanol và chiếm khoảng 4% cám. Các polypeptit của prolamin nằm trong khoảng từ 12 đến 17 kDa, chúng giàu glutamine, axit glutamic, alanin, glycine và arginine nhưng ít lysine. Trong tất cả các phần protein của hạt gạo, prolamin chứa lượng glutamine, axit glutamic cao nhất (19,9 mol%) và isoleucine (12,3 mol%) và chứa thấp nhất threonine (1,3 mol%), cysteine (0,1 mol%), glycine (6,2 mol%), 5 histidine (1,7 mol%), arginine (4,6 mol%), lysine (1,0 mol %) và methionine (0,8 mol%). Hàm lượng cao của các axit amide và hàm lượng thấp của các axit amin phân cực sẽ là một trong những lý do độ hòa tan thấp của prolamin trong nước.

Điểm đẳng điện của prolamins là pH = 6,0-6,5 [4]. Phần lớn protein của hạt gạo nằm trong phần glutelin. Protein trong glutelin tổng hợp rất rộng rãi gồm liên kết disulfide, và glycosyl hóa và khó hòa tan. Glutelin trong gạo bao gồm các protein trọng lượng phân tử cao nằm trong khoảng từ 45 đến 150 kDa.

Thành phần axit amin của glutelin không khác biệt nhiều so protein từ gạo vì nó là loại protein nhiều nhất trong gạo. Phần glutelin trong nội nhũ gạo chứa một số polypeptit có khối lượng phân tử 57 kDa, 34 - 37 kDa, 25 kDa, 21 23 kDa, 16 kDa và 14 kDa, và protein 57-kDa, protein bao gồm hai tiểu đơn vị 34 - 37 kDa (tiểu đơn vị α có tính axit) và 21 - 23 kDa (tiểu đơn vị β cơ bản) được liên kết bằng liên kết disulfua. Glutelins trong gạo được coi là tương tự như Legumins trong đậu nành và đậu và thuộc loại A và B. Glutelin loại B rất giàu lysine và được coi là một nguồn gen tốt để tăng hàm lượng lysine trong gạo.

Điểm đẳng điện của glutelin là pH = 4,8, 5,7 6,8 và 8,0 và 8,7 [4]. Glutenlin gạo hòa tan ít trong nước nhưng dễ dàng hòa tan trong kiềm pH > 10 và trong axit pH < 3 [4].3 Đánh giá các thông số dinh dưỡng 1. Tỷ lệ axit amin cần thiết trên tổng số axit amin (E/T %) [2] 1. Chỉ số axit amin thiết yếu (EAAI).

Được định nghĩa là giá trị trung bình của hình học của axitamin cần thiết trong thực phẩm so với axitamin trong trứng. Công thức tình như sau: Trong đó: 6 “p”: biểu thị cho mẫu protein thực phẩm. “s”: biểu thị cho mẫu protein tiêu chuẩn (của trứng). n: là số axit amin cần thiết, (bao gồm Lys, Met + Cys, Thr, Ile, Trp, Val, Leu, và Phe + Tyr, n=8).

Điểm axit amin (AAS) AAS được định nghĩa là thành phần axit amin giới hạn trong mẫu thực phẩm so với thành phần giới hạn axitamin trong mẫu chuẩn (g/100 protein) được khuyến cáo bởi FAO và WHO. Nó biểu thị giới hạn thành phần axit amin trong mẫu phân tích và mẫu chuẩn [2]. Điểm số hóa học (CS) Dùng để so sánh EAA cần thiết trong mẫu phân tích và EAA trong protein mẫu trứng. Tỷ lệ hiệu quả protein (PER).

Giá trị PER của protein bã gạo và protein đậu nành được tính toán bằng 3 phương trình hồi quy dựa trên hàm lượng Leu, Pro, Tyr, Met và His (g/100g protein) được đề xuất bởi Alsmeyer và cộng sự như sau: 1.4 Đánh giá giá trị dinh dưỡng của bã gạo 1. Thành phần axitamin cần thiết không thể thay thế Thành phần axit amin (g/100g protein) của protein bã gạo (RPD), protein isolate bã gạo (RPI) và protein isolate đậu nành (SPI) cùng với yêu cầu của FAO/WHO được thể hiện như bảng dưới.