Tài liệu Hoàn thiện công nghệ, thiết bị sản xuất và ứng dụng maltodextrin từ tinh bột sắn, ngô trong sản xuất dược phẩm và thực phẩm ppt

BCN
VCNTP
BCN
VCNTP

BCN

VCNTP
Bộ công nghiệp
Viện Công nghiệp thực phẩm
301 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội


Báo cáo tổng kết
Khoa học và kỹ thuật

tên dự án:
hOàN THIệN CÔNG NGHệ, THIếT Bị SảN XUấT
Và ứNG DụNG MALTODEXTRIN Từ TINH BộT SắN, NGÔ
TRONG SảN XUấT DƯợC PHẩM Và THựC PHẩM
Mã Số kc 07- da 08

Tên cơ quan chủ trì: Viện Công nghiệp thực phẩm
Chủ nhiệm dự án: PGS. TS. Ngô Tiến Hiển

6232
15/12/2006

Hà Nội, 03-2006
Bản quyền:
Đơn xin sao chép toàn bộ hoặc từng phần tài liệu này phải gửi đến Viện
trởng Viện Công nghiệp thực phẩm, trừ trong trờng hợp sử dụng với mục
đích nghiên cứu.

BCN
VCNTP
B.CN
VCNTP

BCN

VCNTP
Bộ công nghiệp
Viện Công nghiệp thực phẩm
301 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội

Báo cáo tổng kết
Khoa học và kỹ thuật


tên dự án:
hOàN THIệN CÔNG NGHệ, THIếT Bị SảN XUấT
Và ứNG DụNG MALTODEXTRIN Từ TINH BộT SắN,NGÔ)
TRONG SảN XUấT DƯợC PHẩM Và THựC PHẩM
Mã Số kc 07- da 08

Tên cơ quan chủ trì: Viện Công nghiệp thực phẩm
Chủ nhiệm dự án: PGS. TS. Ngô Tiến Hiển





Hà Nội, 03-2006
Tài liệu này đợc chuẩn bị trên cơ sở kết quả thực hiện đề tài cấp Nhà
nớc, Mã số: KC 07 -DA


1
Mở đầu
Nhiều nớc trên thế giới (Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản ) đã nghiên cứu, sản xuất
maltodextrin từ tinh bột sắn và ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp nh: Thực phẩm,
dợc phẩm, dệt may, sơn, giấy. Maltodextrin có đặc tính quý giá của chất mang (cariers),
chất dính (binderers), chất độn, chất nhồi (fillers), chất bôi trơn (lubricants), chất rã
(disintegrants), chất tạo khối lợng (bulkers) nên đợc ứng dụng rộng rãi. Trong công
nghiệp thực phẩm, maltodextrin dùng để làm phụ gia trong sản xuất đồ uống trái cây dạng

bột, chè và cà phê hòa tan, sản xuất các loại bánh kẹo, bánh tơi, các sản phẩm sữa, kem,
tơng ớt, nớc chấm, nớc sốt, mì sợi trong công nghiệp dợc, maltodextrin làm tá dợc
đóng viên nén, vỏ capsule viên nang, làm chất mang biệt dợc (đặc biệt từ Linh chi) có khả
năng bảo vệ các chất có hoạt tính sinh học. Một số nớc trong khu vực (Thái lan, Trung
Quốc ) hàng năm xuất khẩu maltodextrin sang các nớc Mỹ, Nhật, Thụy Điển
Hiện nay, nớc ta đã vơn lên đứng hàng thứ 3 trên thế giới về sản lợng tinh bột
sắn xuất khẩu. Cây sắn không còn là cây lơng thực, cây cứu đói, mà đã lên ngôi, trở thành
cây công nghiệp. Nguyên liệu tinh bột sắn thờng đợc dùng để chế biến thức ăn gia súc,
sản xuất bột ngọt, lysin, cồn, đờng mật tinh bột. Việt Nam có tiềm năng về nguyên liệu để
sản xuất maltodextrin, nhng cha có Công ty nào sản xuất maltodextrin, trong khi đó
nhiều Công ty phải nhập khẩu maltodextrin để làm nguyên liệu bổ sung, chất phụ gia với
giá cao, khối lợng lớn và dùng ngoại tệ mạnh [10]. Các nghiên cứu trong nớc về công
nghệ sản xuất maltodextrin, chủ yếu là dùng enzym Termamyl 120 L của hãng Novo (Đan
Mạch). Chất lợng sản phẩm cha cao do phải sử dụng hóa chất để vô hoạt enzym và cố
định giá trị DE ngay sau khi thuỷ phân [1, 17, 18, 20, 21]. Enzym SEB- Star HTL (Mỹ) là
một sản phẩm th
ơng mại mới xuất hiện trên thị trờng, cha đợc nghiên cứu ứng dụng
rộng rãi ở Việt Nam. Với đặc tính dễ bị vô hoạt ở nhiệt độ thấp hơn so với nhiệt độ vô hoạt
enzym Termamyl 120 L, để ổn định giá trị DE, không cần dùng hóa chất để vô hoạt, không
cần cột trao đổi ion để làm sạch sản phẩm.
Xuất phát từ thực trạng nghiên cứu và sản xuất, nhu cầu của khách hàng, thị
trờng trong và ngoài nớc, chúng tôi xây dựng Thuyết minh dự án và tham gia tuyển chọn
đã trúng thầu Dự án mã số KC07-DA08, thuộc Chơng trình trọng điểm cấp Nhà
nớc, giai đoạn 2001-2005: Khoa học và Công nghệ phục vụ công nghiệp hóa và hiện


2
đại hóa nông nghiệp và nông thôn, mã số KC 07. Bộ trởng Bộ Khoa học và Công nghệ
có Quyết định số: 2585/ QĐ-BKHCN ngày 30 tháng 12 năm 2003 về việc phê duyệt Chủ
nhiệm, Cơ quan chủ trì và kinh phí Dự án sản xuất thử nghiệm, thuộc Chơng trình Khoa

học và Công nghệ trọng điểm cấp Nhà nớc. Tên Dự án: Hoàn thiện công nghệ, thiết bị
sản xuất và ứng dụng maltodextrin từ tinh bột (sắn, ngô) trong sản xuất dợc phẩm và
thực phẩm. Căn cứ Thuyết minh Dự án sản xuất thử nghiệm, Hợp đồng thực hiện Dự án
sản xuất thử nghiệm cấp Nhà nớc số: DA.08./2004/ HĐ- ĐTCT- KC 07, ngày 15 tháng 01
năm 2004 và Phụ lục kèm theo hợp đồng, Dự án phải thực hiện các nhiệm vụ sau đây:
1. Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và xây dựng 6 quy trình công nghệ:
1.1. Quy trình phân tích kiểm tra, đo lờng, chất lợng nguyên liệu, bán thành phẩm
và sản phẩm.
1.2. Quy trình xử lý nguyên liệu tinh bột sắn, ngô và xây dựng tiêu chuẩn chất lợng
nguyên liệu.
1.3. Quy trình hồ hóa, dịch hóa và đờng hóa bằng công nghệ enzym.
1.4. Quy trình sấy phun và thu hồi sản phẩm.
1.5. Quy trình vận hành thiết bị.
1.6. Quy trình vệ sinh và bảo dỡng thiết bị.
2. Xây dựng 2 mô hình thiết bị.
2.1. Quy mô xởng thực nghiệm tại Viện Công nghiệp thực phẩm.
2.2. Quy mô công nghiệp tại Công ty Cổ phần thực phẩm Minh Dơng, Hà Tây.
3. Sản xuất maltodextrin (DE12) và xây dựng tiêu chuẩn chất lợng sản phẩm.
4. ứng dụng maltodextrin trong công nghiệp thực phẩm và dợc phẩm
5. Đào tạo cán bộ và công nhân.
6. Chuyển giao công nghệ cho cơ sở sản xuất.
7. Nộp Ngân sách thu hồi vốn.
8. Báo cáo tổng kết và giao nộp các loại báo cáo khác theo quy định.
Báo cáo Tổng kết khoa học kỹ thuật và các báo cáo khác trong bộ Hồ sơ báo cáo các
cấp quản lý và Hội đồng Khoa học công nghệ các cấp cơ sở và Nhà nớc sẽ phản ánh các
kết quả thực hiện 8 nội dung Dự án.


3
Phần I: Tổng quan

1.1. Tinh bột sắn- nguồn nguyên liệu để sản xuất maltodextrin.
Diện tích trồng sắn nớc ta tăng đáng kể, đạt 371.900 ha/ năm 2003, sản lợng
sắn đạt 5.228.000 tấn/ năm 2003, tăng 17,8% so với năm 2002, đứng thứ 11 trên thế
giới nhng lại là nớc xuất khẩu tinh bột sắn đứng hàng thứ 3 trên thế giới chỉ sau Thái
Lan và Indonesia [19]. ở nớc ta, cây sắn chuyển đổi nhanh chóng vai trò từ cây lơng
thực truyền thống thành cây công nghiệp ngắn ngày. Sự hội nhập kinh tế toàn cầu đang
mở rộng thị trờng sắn, tạo nên những cơ hội chế biến tinh bột, maltodextrin, các sản
phẩm đờng mật tinh bột và các sản phảm khác để xuất khẩu và sử dụng trong công
nghiệp thực phẩm, dợc phẩm, thức ăn chăn nuôi, nguyên liệu cho các ngành công
nghiệp khác (Bảng 1).
Bảng 1. Hiện trạng sản xuất, chế biến và sử dụng sắn và tinh bột sắn
ở một số nớc [2, 21, 26].
Nớc Sản lợng
(triệu tấn)
Hiện trạng
sử dụng sắn
Tiềm năng sản xuất
và sử dụng tinh bột sắn
Thái Lan 18,08 Thức ăn
g
ia súc, tinh bột,
tinh bột biến tính
Tinh bột biến tính, maltodextrin,
thức ăn gia súc, bột ngọt.
Indonesia 16,10 Lơn
g
thực, tinh bột, thức
ăn gia súc.
Tinh bột, Tinh bột biến tính, thức
ăn gia súc, bột ngọt

ấn Độ
5,98 Lơng thực, tinh bột sử
dụng nội địa
Tinh bột, tinh bột biến tính, đồ
uống, maltodextrin, bánh kẹo
Việt Nam 5,22 Thức ăn gia súc, tinh bột,
lơng thực, xuất khẩu.
Tinh bột xuất khẩu, thức ăn
g
ia súc,
tinh bột biến tính, maltodextrin

Nhà máy Vedan ở Đồng Nai có vốn đầu t nớc ngoài, công suất lớn nhất Đông
Nam á với các sản phẩm tinh bột, tinh bột biến tính bằng hóa chất, bột ngọt, lysin
[2, 15]. Trong 2-3 năm gần đây, công nghiệp chế biến tinh bột sắn đã tăng quá mức,
không theo quy hoạch và trở thành hội chứng, tới mức đã đợc cảnh báo các rủi ro.
Nghiên cứu sản xuất những sản phẩm mới sau công nghiệp tinh bột sắn là một trong
những định hớng quan trọng của Bộ Nông nghiệp và PTNT.
1.2. Đặc tính tinh bột sắn.

1.2.1. Cấu trúc phân tử tinh bột:

Tinh bột là một loại polysacarit tồn tại chủ yếu trong các hạt hoà thảo, củ, thân
và lá cây dới dạng các hạt có kích thớc từ 0,02 đến 0,12mm. Hạt tinh bột có hình
tròn, hình bầu dục hay đa giác, có cấu tạo lớp, trong mỗi lớp có các tinh thể amiloza và
amilopectin sắp xếp theo phơng hớng tâm và có các lỗ xốp không đồng đều. Bên
ngoài hạt tinh bột còn có vỏ bao, bền vững với các tác động bên ngoài. Các loại tinh bột

4
nếp (gạo nếp, ngô nếp) có gần nh 100% là amilopectin, trong khi đó ở tinh bột đậu

xanh, có đến 50% là amiloza. Về cấu tạo hóa học, amiloza và amilopectin đều chứa các
đơn vị cấu tạo là glucoza. ở amiloza, các gốc glucoza đợc gắn với nhau nhờ liên kết
1,4 glucozit tạo thành một chuỗi dài gồm từ 200- 1.000 gốc [16]. Amilopectin có 20- 30
gốc glucoza gắn với nhau bằng liên kết 1- 4 và 1- 6 glucozit.
1.2.2. Tính chất của tinh bột:

Amiloza tác dụng với iốt sẽ cho phức hợp mầu xanh trong khi đó amilopectin
cho mầu nâu. Đó là do phân tử amiloza có dạng hình xoắn ốc nên hấp thụ đợc các
phân tử iốt. Amiloza dễ hoà tan trong nớc ấm, tạo nên dịch có độ nhớt không cao còn
amilopectin chỉ hoà tan khi đun nóng và cho dịch có độ nhớt cao. Dịch amiloza không
bền, nhất là ở nhiệt độ thấp, nó dễ dàng tạo nên dạng gel vô định hình, gel tinh thể và
các kết tủa không thuận nghịch. Amilopectin không có xu hớng kết tinh, chúng có khả
năng giữ nớc. Hạt tinh bột khi đợc thủy phân, xử lý bằng nhiệt thì sẽ xảy ra hiện
tợng hồ hoá và hoà tan. Trớc hết, hạt tinh bột sẽ hấp thụ nớc làm cho liên kết các
phân tử bị yếu đi, phân tử tinh bột bị trơng nở, độ nhớt của dung dịch tăng mạnh. Nhiệt
độ hồ hoá phụ thuộc kích thớc hạt tinh bột, nguồn tinh bột và tỷ lệ amiloza/
amilopectin. Hồ tinh bột có tính chất nhớt dẻo. Độ nhớt của hồ tinh bột phụ thuộc nhiều
yếu tố: Nồng độ tinh bột, đờng kính của các hạt phân tán, nhiệt độ, pH Hồ hoá và
thuỷ phân của tinh bột là đặc tính đợc quan tâm đến nhiều trong các phản ứng thủy
phân bằng enzym lên cơ chất [12, 16].
Tinh bột sắn có mầu sáng trắng, có độ pH từ 4,5 đến 6,5. Hạt tinh bột sắn có kích
thớc 5- 40 àm, chủ yếu là hình tròn, có bề mặt nhẵn. Hàm lợng amilopectin trong
tinh bột sắn tơng đối cao, chiếm 78 - 80%. Tinh bột sắn có độ nở, khả năng hồ hoá và
độ hoà tan cao. Nhiệt độ hồ hoá của tinh bột sắn 58- 70
0
C. Độ nhớt dung dịch tinh bột
sắn tăng nhanh và có độ dính cao so với tinh bột từ các nguồn khác. Hồ tinh bột sắn có
xu hớng thoái hoá thấp và độ bền gel cao [6]. Có thể dùng tinh bột sắn để sản xuất
thức ăn chăn nuôi, miến, hạt trân châu và các sản phẩm khác nh: Tinh bột biến tính,
maltodextrin, dextrin, maltoza, glucoza, fructoza, cồn, mì chính, axit xitric. Nớc ta,

nguyên liệu tinh bột sắn là rất dồi dào, rẻ tiền tạo lợi thế cho sản xuất và ứng dụng
maltodextrin.
1.3. Sản xuất maltodextrin

Năm 1959, maltodextrin lần đầu tiên có mặt trên thị trờng Mỹ với thơng hiệu
Frodex. Theo cơ quan FDA của Mỹ (United State Food and Drug Administration),

5
maltodextrin đợc định nghĩa là polysacarit có giá trị dinh dỡng cao, độ ngọt thấp, là
sản phẩm thủy phân tinh bột không hoàn toàn, đợc cấu thành từ các D-glucoza nhờ các
liên kết -1,4 glucozit và có chỉ số DE < 20 [15]. Maltodextrin đợc phân loại dựa trên
chỉ số DE (Dextrose Equivalent). Đó là đơng lợng đờng khử qui ra D- Glucoza đợc
tạo thành trong quá trình thủy phân tinh bột tính theo % chất khô. DE có thể đợc xác
định bằng phơng pháp Lane- Eynon, hoặc phơng pháp so màu với thuốc thử DNS,
hoặc bằng phơng pháp sắc kí [27].
Maltodextrin đợc sản xuất bằng nhiều phơng pháp: Lý hoá học, sinh học. Tuy
nhiên phơng pháp enzym đang đợc quan tâm nghiên cứu và ứng dụng nhiều hơn.
1.3.1. Sản xuất maltodextrin bằng phơng pháp lý hóa học.

Để sản xuất maltodextrin bằng phơng pháp hóa học, ngời ta hòa tinh bột vào
dung dịch axit H
2
SO
4
hoặc HCl, khuấy đều. Tùy theo chỉ số DE mà chọn nồng độ axit,
nhiệt độ, thời gian ngâm thích hợp. Dới tác dụng của axit, các liên kết mạch
amylopectin bị phân cắt, độ nhớt của dịch tinh bột giảm và khả năng trơng nở của dịch
tinh bột cũng giảm. Maltodextrin hồ hóa ở nhiệt độ 70
0
C và hòa tan ở nhiệt độ 80

0
C.
Sản phẩm này đợc dùng trong công nghiệp giấy [5, 12, 57, 58].
1.3.2. Sản xuất Maltodexttrin bằng phơng pháp enzym [1, 5, 6, 13, 14, 15, 16, 17,
18, 20, 21, 24, 28, 41, 46].
Các điều kiện kỹ thuật tối u sản xuất maltodexttrin theo phơng pháp enzym và
ứng dụng đã đợc nghiên cứu ở quy mô phòng thí nghiệm hoặc xởng thực nghiệm.
Nồng độ dịch tinh bột 20-25%, pH 6- 6,5. Dịch hoá ở 90-95
0
C bằng enzym Termamyl
120L tới DE cần thiết. Điều chỉnh pH, nâng nhiệt để bất hoạt enzym. Lọc. Tẩy màu
bằng than hoạt tính. Cô đặc 45-50%. Trao đổi cation và anion. Cô đặc 70-75%. Sấy
phun tạo sản phẩm độ ẩm 5-8%.
Cơ chế thủy phân tinh bột: Enzym - amylaza thủy phân tinh bột một cách
ngẫu nhiên các liên kết -1,4 glucozit, nhng không có khả năng thủy phân các mối
liên kết -1,3 và -1,6 glucozit. Khi thủy phân, amyloza đợc phân cắt chậm thành
maltoza, maltotrioza, oligosacarit. Nếu chịu tác dụng lâu dài thì - amylaza thủy phân
thành maltoza và glucoza. Khi thủy phân amylopectin hình thành các dextrin tới hạn, có
nhánh, có trọng lợng phân tử thấp, maltoza, izomaltoza và glucoza. Thủy phân tinh bột
bằng - amylaza dịch hóa tạo thành chủ yếu là dextrin, glucoza và maltoza.
Tinh bột

OHamylaza
2
,


- dextrin + glucoza + maltoza

6

Cơ chế tác dụng của - amylaza là thủy phân không định vị các liên kết -1,4
glucozit trong các polysacarit. Khi liên kết glucozit bị đứt sẽ tạo nên một ion
oxycacboni. Ion này đợc ổn định điện bởi một điện tích âm của một axit amin khác
trong trung tâm xúc tác. Cuối cùng ion oxycacboni kết hợp với một phân tử nớc và hai
oligosacarit đợc tạo thành tách ra khỏi trung tâm hoạt động của enzym. Các axit amin
tham gia vào tâm xúc tác của -amylaza xác định gồm hai axit aspartic và glutamic
[5, 14, 16]. Tinh bột đợc thủy phân thành các sản phẩm trung gian: Amylodextrin,
erythrodextrin, maltodextrin, maltoza và glucoza [17]. Với iot, amylodextrin có mầu
xanh tím, erythrodextrin có màu từ tím nhạt đến đỏ nâu, maltodextrin không màu.
Enzym thủy phân tinh bột: Enzym dùng để thuỷ phân tinh bột thuộc hệ
- amylaza (endo- 1,4 - D glucan glucohydrolaza) là enzym nội bào thủy phân liên kết
-1,4 glucozit của phân tử amyloza một cách ngẫu nhiên. Đó cũng là những
endo- enzym phân cắt bên trong mạch tinh bột. Các - amylaza thủy phân tinh bột
không tạo ra các đờng đơn đợc xếp vào nhóm dịch hóa và khi tạo ra các sản phẩm
đờng đơn, đợc xếp vào nhóm đờng hóa. Enzym - amylaza vi khuẩn đợc sử dụng
nhiều nhất, có hoạt tính cao hơn ở nhiệt độ tối u cao hơn so với các -amylaza thu
đợc từ nấm mốc, nấm men.
Nguồn sinh tổng hợp enzym từ vi khuẩn: Bacillus là chủng vi khuẩn quan
trọng nhất đợc sử dụng để sản xuất - amylaza trong công nghiệp bằng phơng pháp
nuôi cấy bề mặt hoặc nuôi cấy bề sâu. Có nhiều thành tựu nghiên cứu và sản xuất
- amylaza bền nhiệt từ Bacillus licheniformis. Môi trờng nuôi cấy bề mặt có lõi ngô
và cám lúa mỳ, cám gạo, bột ngô, hàm lợng
- amylaza thu đợc cao nhất. Có nhiều
yếu tố ảnh hởng nh nồng độ và nguồn cácbon (glucoza, maltoza, tinh bột) tới khả
năng sinh tổng hợp -amylaza của vi khuẩn. Khi tinh sạch - amylaza từ vi khuẩn các
tính chất đợc quan tâm là: Hoạt tính, độ bền nhiệt, các chất hoạt hóa và vô hoạt enzym,
pH và nhiệt độ tối u, sản phẩm của quá trình thủy phân. Ví dụ nh: - amylaza bền
nhiệt từ Bac. licheniformis đợc tách trong hệ hai pha PEG/ dextran, sau đó cho chạy
qua sắc ký lọc gel và sắc ký trao đổi ion. Với enzym từ Bac.subtilis sử dụng phơng
pháp gradien pH. Hoạt tính enzym từ dịch nuôi cấy ban đầu có thể đợc nâng cao dần

bằng phơng pháp cô đặc ở nhiệt độ thấp, lọc phân tử
Nguồn sinh tổng hợp enzym từ nấm mốc: Nấm mốc Aspergillus đuợc dùng phổ
biến trong sản xuất enzym ngoại bào. Hiệu suất sinh tổng hợp enzym có thể tăng lên

7
nhiều nhờ tối u hóa điều kiện nuôi cấy và thành phần môi trờng. Một số công trình đã
công bố kết quả sử dụng phơng pháp nuôi cấy bề mặt, chủng Aspergillus usamii và A.
niger dể sinh tổng hợp và thu nhận enzym - amylaza [3, 13, 14].
Các tính chất của

- amylaza
Độ hòa tan: Enzym - amylaza có bản chất protein đơn cấu tử, đợc tạo thành từ
một chuỗi polypeptit. Hầu hết các - amylaza đều tan tốt trong nớc. Hiện tợng kết tủa
cũng xảy ra trong các dung môi hữu cơ nh etanol, axetol. Nồng độ muối và dung môi
hữu cơ làm kết tủa enzym phụ thuộc vào kích thớc, cấu tạo của protein, enzym và điểm
đẳng điện của chúng.
Trọng lợng phân tử: Trọng lợng phân tử của các - amylaza phụ thuộc vào
thành phần axit amin có trong mạch polypeptit cấu tạo nên nó. Protein của - enzym do
gen mã hóa sinh tổng hợp - amylaza quyết định. Trọng lợng phân tử - amylaza
50.000- 60.000 Da.
ảnh hởng của pH lên hoạt độ của

- amylaza: Vùng pH hoạt động của -
amylaza của vi sinh vật tơng đối rộng. Thờng gặp là các - amylaza có pH hoạt động
khoảng 5,0- 7,0. Enzym - amylaza của nấm mốc hoạt động mạnh ở pH 4,5- 4,9, của vi
khuẩn pH 5,9- 6,1. Một số loại enzym kiềm tính có pH hoạt động khá cao 7.5-10.
Enzym hoạt động ở vùng pH thấp, thuộc nhóm enzym axit. Có một số - amylaza có
vùng pH hoạt động khá rộng, tối u ở pH = 6.0- 7.0, nhng ở vùng pH axit thấp và axit
cao chúng vẫn giữ đợc với 70- 80% họat tính.
ảnh hởng của nhiệt độ lên hoạt động của

- amylaza: Phần lớn - amylaza
của động vật, thực vật và một số loại vi sinh vật có nhiệt độ tối u nằm trong khoảng
40- 60
o
C. Một số loại enzym a lạnh. Các loại enzym có nhiệt độ tối u cao hay còn
gọi là enzym chịu nhiệt. Nhiệt độ tối u của enzym chịu nhiệt thờng > 65
o
C. Nhiệt độ
tối u (t
opt
) của các enzym có nguồn gốc khác nhau sau: B. stearothermophillus 55-
70
o
C; B. subtilis 60
o
C; B. licheniformis: 90 105
o
C.
Các chất kìm hm hoạt động của

- amylaza: Đó là các chất hoạt động theo cơ
chế cạnh tranh và không cạnh tranh với cơ chất. Khi giải phóng khỏi chất kìm hãm,
enzym lại hoạt động trở lại. Chất kìm hãm của - amylaza gồm hai loại: Chất kìm hãm
có cấu trúc tơng tự cơ chất và chất kìm hãm có bản chất protein có vùng đặc trng
chứa trình tự các axitamin Trp - Arg - Tyr.


8
ảnh hởng của Ca

2+
lên hoạt tính và độ bền nhiệt của

-amylaza:
Trong thành phần của enzym - amylaza có chứa ion canxi. Tất cả các -
amylaza từ các nguồn khác nhau đều chứa 1-30 nguyên tử gam canxi/ mol enzym.
Canxi đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hoạt động của enzym, tham gia vào sự
hình thành và ổn định cấu trúc bậc 3 của enzym. Các ion Ca
++
còn có tác dụng bảo vệ
cho - amylaza có độ bền nhiệt cao và bền vững với các tác nhân gây biến tính khác.
Khi tách Ca
++
ra khỏi phân tử enzym thì - amylaza mất khả năng thuỷ phân tinh bột,
bị biến tính khi đun nóng, đặc biệt bị thuỷ phân bởi proteaza. Phần lớn - amylaza có
hoạt tính và độ bền nhiệt phụ thuộc vào hàm lợng Ca
++
. ở nhiệt độ thấp, Ca
++
hoàn
toàn có thể thay thế bằng các ion kim loại hóa trị hai khác thuộc nhóm kiềm thổ.
EDTA là chất khử Ca
++
nên

làm giảm hoạt lực của - amylaza. Hàm lợng ion Ca
++
5
mM, làm giảm hoạt tính - amylaza mạnh nhất (80%).
1.3.3. Chế phẩm enzym Termamyl 120 L và SEB- Star HTL.

Enzym Termamyl 120L (Novo- Đan mạch).
Giới thiệu: Termamyl 120L là chế phẩm enzym dạng lỏng có chứa enzym dịch
hoá, chịu đợc nhiệt độ cao và pH trung tính. Chế phẩm này đợc sản xuất từ vi sinh
vật Bacillus licheniformis. Termamyl 120L là một endo- amylaza, có tác dụng thuỷ
phân - 1,4 glucozit thành amiloza và amilopectin. Cơ chất tinh bột dới tác dụng của
Termamyl 120L sẽ nhanh chóng tạo thành dextrin và oligo sacarit tan trong nớc.
Termamyl 120L dễ tan trong nớc ở mọi điều kiện. Độ vẩn đục có thể xảy ra trong chế
phẩm Termamyl 120L nhng không ảnh hởng tới hoạt tính chung hoặc tính năng của
sản phẩm. Termamyl 120L hoạt động ổn định ở 95- 100
o
C. ở pH thấp 4-5 Termamyl
120L nếu đợc bảo quản ở 5
o
C thì hoạt tính có thể duy trì tối thiểu là 1 năm.
xác định hoạt tính của Termamyl 120L. Một đơn vị Kilo Termamyl 120L, là
lợng enzym cần thiết để thuỷ phân 5,26 g tinh bột trong một giờ theo phơng pháp
tiêu chuẩn của hãng Novo trong điều kiện cơ chất là tinh bột hoà tan, hàm lợng canxi
là 0,0043 M, thời gian phản ứng là 7- 20 phút, nhiệt độ: 37
o
C; pH= 5,6.
Enzym SEB Star- HTL (Mỹ)
SEB Star- HTL là tên thơng mại của enzym (có nguồn gốc từ Mỹ) thuộc nhóm
- amylaza, dạng lỏng, đợc sản xuất bằng công nghệ lên men của chủng vi khuẩn
Bacillus không biến đổi gen. Enzym tan trong nớc. Nhiệt độ dịch hóa tinh bột ở
80- 90
o
C, tối u từ 80 - 85
o
C. Enzym bị ức chế ở trên 90

o
C và pH 5,6. SEB Star - HTL

9
mất hoạt tính hoàn toàn khi đa lên 95
o
C, pH 4.0 trong 5 phút. Hoạt tính của SEB Star-
HTL sẽ đợc ổn định khi có mặt ion Ca
++
và bị ức chế ở nồng độ cao của kim loại nặng.
Hàm lợng enzym sử dụng tùy thuộc chủng loại và tỷ lệ chất khô trong cơ chất, chỉ số
DE (tơng đơng dextroza), nhiệt độ và pH dịch hóa, thời gian dịch hóa (thông thờng
là 30- 120 phút). Tỷ lệ sử dụng không quá 800g SEB Star- HTL/ tấn tinh bột khô. SEB
Star- HTL là enzym đạt tiêu chuẩn thực phẩm, đợc dùng trong công nghiệp đồ uống,
nớc giải khát, sản xuất rợu bia để dịch hóa, thủy phân tinh bột, giảm nhanh độ nhớt
của dịch tinh bột [50].
Sơ đồ 1. Qui trình sản xuất Maltodexttrin
bằng enzym Termamyl và enzym SEB- Star HTL[50].
Trên sơ đồ (Sơ đồ 1), ta có thể thấy rằng, nếu sản xuất maltodextrin DE12 bằng
enzym Termamyl 120 L sẽ có những bất lợi sau: Do việc phải sử dụng hoá chất (axit) để
giảm pH, để vô hoạt enzym sau khi kết thúc quá trình dịch hoá, buộc phải thêm công
đoạn sử dụng cột trao đổi ion để loại các tạp chất khỏi dịch thuỷ phân. Điều đó sẽ làm
Sản xuất bằng Termamyl 120 L

Tinh bột

Dịch hóa Termamyl 120L

Vô hoạt enzym Hóa chất

Tẩy màu

Lọc

Trao đổi Ion

Cô Đặc

Sấy phun

Sản phẩm
Sản xuất bằng SEB- Star HTL

Tinh bột

Dịch hoá SEB- Star HTL

Vô hoạt enzym Nhiệt (t
o
C)

Tẩy màu

Lọc

Cô đặc

Sấy phun

Sn phẩm

10
tăng chi phí trong sản xuất, hao mòn thiết bị, kéo dài thời gian sản xuất, Không an toàn
cho ngời vận hành. Nếu vô hoạt enzym Termamyl 120L bằng nhiệt độ thì cần phải
dùng thiết bị đặc biệt cooker, chịu áp lực hơi cao 7 KG/ cm
2
, dẫn đến chi phí tăng, giảm
chất lợng sản phẩm. Khi sử dụng axit, pH của sản phẩm sẽ thấp, khả năng ứng dụng
maltodextrin sản xuất bằng phơng pháp này sẽ bị hạn chế.
1.3.4. Tẩy màu bằng than hoạt tính:

Than hoạt tính có thành phần chủ yếu là cacbon (85-98%), phần còn lại là chất
vô cơ, chất khoáng dới dạng tro (5-15%). Nguồn nguyên liệu để sản xuất than hoạt
tính khá phong phú nh sọ dừa, gỗ, mạt ca, các loại xơng, các loại cây, than bùn,
polime, dầu mỏ. Than hoạt tính có khả năng hấp phụ chất khí, chất màu, là một trong
các vật liệu mao dẫn dùng để lọc hơi, khí độc, tẩy màu, lọc nớc, đồ uống. Than hoạt
tính, đợc sử dụng rộng rãi công nghiệp hóa chất, khai thác và chế biến dầu mỏ, công
nghiệp thực phẩm và xử lý môi trờng [1].
1.3.5. ứng dụng maltodextrin

- Maltodextrin đợc dùng sản xuất thức ăn trẻ em, đồ ăn kiêng:
Maltodextrin có cấu trúc đờng đơn giản, tạo cảm giác ngon miệng, tiêu hóa dễ
dàng, bổ dỡng mà không ảnh hởng đến cân bằng đờng trong máu. Nhờ tính chất
này, maltodextrin đợc sử dụng nhiều trong thức ăn cho trẻ em, ngời già và ngời bệnh
[17, 36, 45]. Maltodextrin đợc bổ sung vào sữa bò thay thế lactoza [20, 51].
Maltodextrin dùng sản xuất đồ ăn kiêng (diet) có cacbohydrat thấp, dành cho ngời giữ
cân, giảm cân, bệnh tiểu đờng, dùng trong công nghiệp thịt, bột súp, thực phẩm cô đặc
[1, 7, 47, 48]. Maltodextrin đợc dùng sản xuất bánh tơi, kẹo gôm, kẹo dẻo, bánh
snack, có tác dụng ổn định hình dạng sản phẩm, giữ hơng, ngăn ngừa kẹo chảy, trong

sản xuất các loại kẹo mềm và kẹo cứng, bánh ngọt, súp, đồ ăn tráng miệng đông lạnh,
bánh tơi, bánh mì có tác dụng phòng chống sâu răng, dùng cho ngời bị bệnh huyết áp
và tiểu đờng [23, 31, 48, 51].
- Maltodextrin đợc dùng trong nhiều loại bánh kẹo.
- Maltodextrin đợc dùng trong sản xuất nhiều loại đồ uống.
Maltodextrin đợc dùng làm chất mang tinh dầu hơng liệu, chất ổn định, giữ
hơng vị trong sản xuất bột sôcôla, cacao, cà phê, chè hoà tan, nớc quả và bột quả.
Dịch chiết suất từ thảo mộc đợc cô đặc, phối trộn với maltodextrin, sấy phun thành
dạng bột mịn, làm màng bọc bảo quản quả, Linh chi-mật ong, trà hoà tan, các loại bột
quả nh: Bột dâu, cam quýt, mâm xôi, chuối, soài, cà chua, mơ mận [29], sản xuất sữa

11
bột, các loại cream [47, 48, 51], kem giảm 30% năng lợng quy đổi ra calo, [31, 32, 45,
47] và bổ sung trong sản xuất bia [34]. Năm 2001 hãng Chrome Mate giới thiệu đồ
uống Metabolife giàu Vitamin B
1
, B
2
, B
3
, B
6
, chất khoáng, maltodextrin, chất màu, đồ
uống không có Coffein [44]. Sandeep De đã giới thiệu đồ uống đặc biệt cho ngời lao
động mệt nhọc [52] và cho vận động viên [36].
- Maltodextrin đợc dùng trong dợc phẩm:
Maltodexttrin có trong các thực đơn ăn kiêng, làm thuốc bổ, nh một thực phẩm bổ
sung, tăng khả năng hoà tan của thuốc, thực phẩm dành cho ngời bệnh hấp thu tốt hơn.
Trong sản xuất thuốc viên, maltodextrin đợc sử dụng làm tá dợc đóng viên nén, làm
màng capsule đóng viên nang [47,48,54]. Khi bổ sung maltodextrin, enzym đợc bảo vệ

ngăn ngừa tham gia phản ứng với cơ chất hoặc bị ôxi hoá. Maltodextrin đợc dùng
trong đồ uống Linh chi. Tên khoa học của Linh chi là Ganoderma lucidum, chứa gần
100 chất có hoạt tính sinh học nh: Nucleotit, protein, triterpenoit, polysacarit, steroit,
axit ganoderic, nguyên tố hiếm Germanium, enzym, kháng sinh. Những chất này có tác
dụng điều hòa sự hấp thu chuyển hóa trong cơ thể, nâng cao tính miễn dịch, tác dụng
đối với hệ thần kinh trung ơng, hệ hô hấp, hệ tiêu hóa, hệ tim mạch, hệ bài tiết, giúp
kéo dài tuổi thọ, tăng cờng sự thích nghi của cơ thể, tăng sức đề kháng đối với bệnh tật
nan y nh ung th, giải độc toàn thân, thải nhanh các chất độc, kim loại nặng, chất độc
hóa học, độc tố vi khuẩn, chống tia chiếu xạ, chống viêm, chống dị ứng. Linh chi không
độc tính, không tác dụng phụ. Linh chi điều trị viêm gan mãn, viêm gan B, điều trị giảm
huyết áp, loạn nhịp tim và các bệnh về hô hấp. Năm 1993, Chính phủ Nhật Bản đã chính
thức cho phép sử dụng Linh chi trong điều trị ung th. Nghiên cứu chế biến Linh chi
thành đồ uống chức năng cũng đợc đẩy mạnh ở Việt Nam [4, 8, 9, 11]. Công bố gần
đây (02/2006), đánh giá maltodextrin thay đợc Lycatab DSH trong bào chế các dạng
thuốc có dợc chất paracetamol, ibuprofen, indomethacin, natri diclofenac và rutin [12].
- Các ứng dụng khác của maltodextrin: Maltodextrin đợc dùng trong công
nghiệp sản xuất các loại gia vị dạng bột, bột súp, sản phẩm n
ớc chấm cô đặc [37],
snach food rất phổ thông ở Mỹ [36, 56], làm chất mang dùng trong công nghiệp dệt [53,
43], chất độn trong công nghiệp giấy [51], làm tăng tính bền vững của sơn nhũ, làm
chất phủ bề mặt, chất hấp phụ trong công nghệ mỹ phẩm, sản xuất bột thuốc trừ sâu [49,
51], chất mang dùng trong nớc tắm nhãn hiệu Hoa hồng núi [38]. Vi khuẩn L. casei
ASCC 292 phát triển tốt trên môi trờng có maltodextrin và hỗn hợp vi khuẩn với
maltodextrin 6,8% với đờng FOS 4,5% có hiệu quả cao làm giảm cholesterol [42].

12
PHần II. Nguyên liệu và Phơng pháp.

2.1. Nguyên vật liệu, thiết bị

- Tinh bột sắn: Thu mua trực tiếp và chủ yếu từ ngời sản xuất tinh bột sắn làng nghề
tại Minh Dơng, Dơng Liễu, Hà Tây. Tinh bột sắn khô có độ ẩm 12%. Tinh bột sắn
tơi có độ ẩm 40-42%.
- Than hoạt tính (Ký hiệu Z1) của Nhật.
- Chế phẩm enzym Termamyl 120L là chế phẩm enzym dạng lỏng có chứa enzym dịch
hoá, chịu đợc nhiệt độ cao và pH trung tính. Độ vẩn đục có thể xảy ra trong chế phẩm
Termamyl 120L nhng không ảnh hởng tới hoạt tính chung hoặc tính năng của sản
phẩm. Termamyl 120L hoạt động ổn định ở 95- 100
o
C. ở pH thấp 4-5 Termamyl 120L
nếu đợc bảo quản ở 5
o
C thì hoạt tính có thể duy trì tối thiểu là 1 năm.
- Enzym SEB Star- HTL (Mỹ)
SEB Star- HTL là tên thơng mại của enzym (có nguồn gốc từ Mỹ) thuộc nhóm
- amylaza, dạng lỏng, đợc sản xuất bằng công nghệ lên men của chủng vi khuẩn
Bacillus không biến đổi gen. Enzym tan trong nớc. Nhiệt độ dịch hóa tinh bột ở 80-
90
o
C, tối u từ 80 - 85
o
C. Enzym bị ức chế ở trên 90
o
C và pH 5,6. SEB Star - HTL mất
hoạt tính hoàn toàn khi đa lên 95
o
C, pH 4.0 trong 5 phút. Hoạt tính của SEB Star- HTL
sẽ đợc ổn định khi có mặt ion Ca
++
và bị ức chế ở nồng độ cao của kim loại nặng. Hàm

lợng enzym sử dụng tùy thuộc chủng loại và tỷ lệ chất khô trong cơ chất, chỉ số DE
(tơng đơng dextroza), nhiệt độ và pH dịch hóa, thời gian dịch hóa (thông thờng là
30- 120 phút). Tỷ lệ sử dụng không quá 800g SEB Star- HTL/ tấn tinh bột khô. SEB
Star- HTL là enzym đạt tiêu chuẩn thực phẩm, đợc dùng trong công nghiệp đồ uống,
nớc giải khát, sản xuất rợu bia để dịch hóa, thủy phân tinh bột, giảm nhanh độ nhớt
của dịch tinh bột [50].
- Hóa chất: Pepton, cao nấm men (Difco), hóa chất thông dụng (Trung Quốc), agar
(Việt Nam), hóa chất dùng cho phân tích sắc ký, HPLC (Nhật)
- Thiết bị: Dùng thiết bị hiện có trong các phòng thí nghiệm và xởng thực nghiệm
của Viện Công nghiệp thực phẩm, các thiết bị trên dây chuyền sản xuất công nghiệp
của Công ty Cổ phần thực phẩm Minh Dơng Hà Tây.

2.2. Phơng pháp phân tích.

2.2.1. Xác định nồng độ chất khô bằng chiết quang kế ở 20
o
C.
2.2.2. Xác định pH bằng máy đo pH.


13
Làm sạch đầu đo bằng nớc cất, khi đo thấy pH của nớc cất bằng 7.0 và trên
màn hình hiện lên chữ ready, nhúng đầu đo vào dịch cần đo. Đợi cho đến khi trên màn
hình lại hiện lên chữ ready thì đọc số hiển thị trên máy. Đó là pH của dịch cần đo.
2.2.3. Xác định nồng độ dịch bột bằng bome kế, brix kế

Bột hòa tan với nớc theo tỷ lệ đã định sẵn, sau đó đổ dịch vào ống đong rồi đo
bằng Baume kế (hoặc Brix kế). Đơn vị tính là Bé (hoặc Bx).
2.2.4. Xác định DE theo phơng pháp phân tích Lane- Eynon
[27].

DE là số đơng lợng đờng khử quy ra glucoza đợc tạo thành trong
[27]. quá
trình thủy phân tinh bột. Glucoza, maltoza và các dextrin là các phân tử có nhóm
aldehyt. Trong môi trờng kiềm yếu đờng khử dễ dàng khử ion Cu
2+
thành Cu
+
dới
dạng kết tủa CuO có màu đỏ nâu khi phản ứng xảy ra trong dung dịch Fehling A có
chứa Cu
++
và dung dịch Fehling B có chứa Natri Kalitatrat (KNaC
4
H
4
O
6
), có chất chỉ
thị xanh metylen. Dựa vào số ml dung dịch đờng khử tiêu hao, tra bảng Lane- Eynon
(Phần phụ lục) sẽ tính đợc ợng đờng khử để xác định DE.
2.2.5. Phơng pháp xác định độ nhớt của dịch thủy phân.

Độ nhớt của dịch thuỷ phân đợc tính dựa trên mối tơng quan giữa tỷ trọng của
dịch thuỷ phân, tỷ trọng của nớc cất, độ nhớt của nớc cất, thời gian chảy của dịch
thuỷ phân và thời gian chảy của nớc cất trong dụng cụ đo độ nhớt.
2.2.6. Phơng pháp xác đinh độ ẩm của tinh bột sắn.

2.2.6.1. Phơng pháp sấy khô.
Độ ẩm của tinh bột sắn đợc tính dựa vào tỷ số giữa khối lợng tinh bột sắn ban
đầu và khối lợng tinh bột sắn đó đem sấy đến khối lợng không đổi.

2.2.6.2. Phơng pháp xác định hàm ẩm bằng máy sấy ẩm nhanh hồng ngoại
(Precisa H6.0. Switzerlland).
Sử dụng máy sấy ẩm hồng ngoại Ha 60 Precisa- Thuỵ Sỹ để xác định hàm lợng
ẩm trong tinh bột. Đây là phơng pháp xác định hàm ẩm nhanh và rất thuận tiện.
2.2.7. Phơng pháp xác đinh hàm lợng chất tro.

Hm lợng chất tro đợc xác định theo phơng pháp cân trọng lợng trớc v sau
khi mẫu đợc nung ở 600
o
C trong 4 giờ.
2.2.8. Phơng pháp xác đinh độ đạm tổng số.

Độ đạm có trong nguyên liệu bột sắn, maltodextrin và các mẫu phân tích khác đợc
xác định bằng phơng pháp Kijeldal.


14
2.2.9. Xác định hàm lợng tinh bột.
2. 2.9.1. Xác định hàm lợng tinh bột bằng phơng pháp Mecke cải tiến.
Tinh bột đợc đờng hoá bằng enzym, lọc thu nhận dịch đờng, rửa sạch bã để
thuỷ phân bằng axit. Dung dịch đợc xác định đờng theo phơng pháp Bectơran. Hàm
lợng tinh bột trong nguyên liệu đợc tính dựa trên mối tơng quan giữa lợng glucoza
trong dịch đờng thí nghiệm, lợng glucoza trong dịch amylaza pha loãng và lợng bột
tơng đơng với lợng dịch đờng thủy phân.
2.2.9.2.xác định hàm lợng tinh bột bằng phơng pháp thuỷ phân trong dung dịch
axit hcl 2%.
Dịch bột thô đợc đun cách thuỷ với HCl, sau đó trung hoà bằng NaOH với chỉ
thị màu metyl da cam, sau đó đợc phân tích hàm lợng đờng theo phơng pháp
Graxianop dùng kali ferixyanua.
2.2.10.

Phng pháp xác nh hm lng ru
Nguyên tắc: Tách rợu ra khỏi dung dịch bằng phơng pháp chng cất. Dùng
rợu kế đo độ rợu của dịch cất ở 20
o
C. Từ đó suy ra hàm lợng rợu có trong nớc
Linh chi có chứa maltodextrin (% v/ v).
2.2.11. Xác nh ng kh bng phng pháp Graxianop dùng Kali ferixyanua

Tiến hnh: Dùng pipet hút 20ml dung dch K
3
Fe(CN)
6
1% cho vo bình tam
giác dung tích 100ml, sau đó thêm 5 ml KOH 2,5N v 3-4 gịot xanh metylen. Lắc đều
v đun sôi trên bếp điện. Dùng dung dch cần chuẩn, chuẩn tới khi mất mu xanh
metylen, chuyển sang tím hồng v cuối cùng l mầu da cam thì kết thúc. Hm lợng
đờng trong dung dch đợc tính theo công thc:
)/(000.1 lgx
m
a
x =
. Trong đó:
a: Lợng đờng lucoza chứa trong m ml dch pha loãng v tơng ứng với 20 ml
K
3
Fe(CN)
6
1%. m: S ml dch đờng tiêu hao khi chun 20 ml K
3
Fe(CN)

6
1%.

2.2.12. Xác nh axit

Axit tự do đợc chuẩn độ bằng NaOH 0,1N, chỉ thị phenolphtalein 1%.
Độ axit (AC) đợc tính theo công thức:
xKxVx
KV
AC 100000.1
10
==
Trong đó: AC: Lợng axit trong mẫu phân tích (g/l). V: Lợng NaOH 0,1N

15
tiêu tốn khi chuẩn độ (ml) và k là hệ số đặc trng cho từng loại axit, với axit lactic k =
0,009.
2.2.13. Phơng pháp sắc ký lớp mỏng xác định

-D-glucan theo Chen Ry, Yu D.Q.
(in Chinese) [29] và He Y. et al. [33]
Dùng bản kính hoặc giấy trắng hỗn hợp để chạy sắc ký. Thành phần hỗn hợp
tráng nóng lên giấy gồm: Hồ tinh bột, lithicitrat, silicagel G.
Hệ dung môi để chạy sắc ký lớp mỏng là Toluen: Ethylacetat: axeton: acid
formic theo tỷ lệ tơng đơng 5:2:2:1
Hiện mầu bằng đèn tử ngoại. Xác định Rf của mẫu thí nghiệm v của chuẩn đối
chiếu
2.2.14. Phơng pháp xác định thành phần đờng bằng HPLC

- Chuẩn bị mẫu: Mẫu Cân Hoà tan Loại tạp chất Lọc qua màng

0,5àm Dịch phân tích Chạy trên HPLC.
- Điều kiện chạy mẫu: Cột tách Supel Co- NH
2
, pha động Acetonitril: nớc
(75:25), Detector: RID, tốc độ dòng: 1ml/ phút

2.3. Phơng pháp vi sinh vật học (Xem quy trình phân tích trang 20- 31)

2.3.1. Kim tra tng số vi khuẩn hiếu khí (WL)

Gieo cấy 0.1 ml dung dịch mẫu pha loãng 10
- 4
đến 10
- 6
cần kiểm tra lên bề mặt
môi trờng thạch đĩa, trang đều và nuôi cấy ở 37
0
C/ 48 giờ. Số lợng vi khuẩn hiếu khí
đợc xác định từ số lợng khuẩn lạc trung bình mọc trên đĩa thạch petri nhân với hệ số
pha loãng. Đơn vị tính CFU/ mg (hoặc ml).
2.3.2. Kiểm tra Coliform và E. coli (môi trờng Endo)

2.3.3.Kim tra Clostrdium perfringens (Môi trờng Wilson Blair cải tiến)

2.3.4. Kiểm tra Staphylococcus aureus(môi trờng canh thang tăng sinh chọn lọc)

2.3.5. Kiểm tra tổng số vi sinh vật ( môi trờng thạch đĩa có thành phần đặc trng)


2.4. Phơng pháp công nghệ

2.4.1. Lựa chọn enzym:
Sử dụng và lựa chọn các loại enzym thích hợp với điều kiện sản xuất, sẵn có trên
thị trờng, có hiệu quả cao bao gồm enzym dịch hoá: Termamyl 120L, SEB star HTL.



16
2.4.2. Xác định các điều kiện tối u
Xác định các điều kiện ảnh hởng tới hoạt động của enzym nh: Nồng độ cơ
chất tinh bột, tỷ kệ và chủng loại enzym, nhiệt độ, pH, thời gian và các yếu tố khác.
2.4.3. Phơng pháp làm sạch dịch đờng

Mục đích: Nhằm loại bỏ các tạp chất, vi sinh vật, kết tủa các hợp chất keo, nâng
cao pH thích hợp, dễ lọc và thu hồi dịch, tăng độ trong dịch đờng, tạo ra sản phẩm có
màu trắng sáng. Làm sạch dịch đờng bằng than hoạt tính. Tỷ lệ than sử dụng phụ
thuộc vào chất lợng than, chất lợng dịch đờng, theo yêu cầu sản phẩm. Tẩy màu
dịch đờng bằng than hoạt tính ở 80
o
C trong thời gian 20- 30 phút. Sau đó lọc than
bằng lọc hút chân không hoặc máy lọc khung bản. Làm sạch bằng nhựa trao đổi ion có
tác dụng loại đi các cation, anion có trong dịch đờng. Sau khi tẩy màu bằng than hoạt
tính cho dịch đờng chạy qua hai cột trao đổi cation và anion (quy mô phòng thí
nghiệm) [13].
2.4.4. Bảo quản sản phẩm

Mẫu sản phẩm đợc cân định lợng, bao bì bằng màng 2 lớp PE/PP hoặc màng
3 lớp có lớp tráng kim loại. Xác định thời gian, điều kiện bảo quản, chất lợng và khối
lợng sản phẩm.

2.5. Phơng pháp toán học.

Tối u hoá bằng ma trận Dohlert: Tìm giá trị của các yếu tố X
i
để tại đó
quá trình thủy phân tinh bột là hiệu quả nhất, nghĩa là hàm mục tiêu Y đạt cực đại.
Phơng pháp qui hoạch thực nghiệm cho phép đánh giá tác động đồng thời của các yếu
tố tới quá trình và tác động qua lại của các yếu tố đó. Phơng pháp cho phép tiến hành
số thí nghiệm ít nhất để có thể diễn tả đợc nhiều nhất ảnh hởng của các yếu tố đã
chọn. Có nhiều yếu tố ảnh hởng đến quá trình dịch hóa, trong đó nồng độ enzym và
nồng độ dịch bột có ảnh hửơng lớn nhất, nên đợc chọn là hai yếu tố để tối u hóa.
Tối u bằng ma trận Dohlert cho phép tìm ra vùng tối u trong khoảng giới hạn
đã chọn và dùng để tối u hoá. Ma trận cho phép chia cân đối các điểm thí nghiệm
trong giới hạn theo bất kỳ hớng nào. Dựa vào ma trận ta có thể thêm một số các biến
số khác mà không làm mất tính đúng đắn của ma trận. Trong ma trận, số thí nghiệm là
N, số các biến số là K đợc tính nh sau:
N= K
2
+ K +1
Với K = 2 thì số điểm cần thực hiện là N=7. Thực hiện theo sơ đồ sau:


17
Tất cả các điểm đã chọn đợc xác định theo phơng trình hồi quy sau:
Y= b
o
+b
1
X
1

+ b
2
X
2
+ b
11
X
1
2
+ b
22
X
2
2
+ b
12
X
1
X
2

Trong đó : Y : Hàm mục tiêu; b: Các hệ số hồi quy và X: Các biến số.

Sơ đồ 2: Sơ đồ ma trận các điểm đ chọn để xác định phơng trình hồi quy

X
2


6 0,886 3

1 2 0 7 1 1 X
2


4 5


0,886


Bảng 2. Các yếu tố ảnh hởng có khoảng biến đổi nh sau:
Các yếu tố Mức dới Mức 0 Mức trên
1. Nồng độ dịch bột
( bôt : nớc )
2. Nồng độ enzym
1:6
Bx = 25
0,05
1:4,5
Bx=20
0,075
1:3
Bx = 15
0,1

Trong quá trình dịch hóa một số yếu tố đợc xác định nh sau:
- Lợng đờng khử DE (%).
- Độ nhớt dịch thủy phân (cp).

Quá trình tính toán đợc xử lý bằng máy tính theo chơng trình: NEMROD-
New Efficient Methodology for Research using Optimal Design.

2.6. Phơng pháp xây dựng mô hình.

2.6.1. Xây dựng mô hình sấy phun phòng thí nghiệm

Thiết bị sấy phun đợc sử dụng là PULVIS MINI SPRAY GB22 với 2 công
dụng: Giảm độ ẩm và tạo hạt. Pulvis đợc dùng trong các phòng thí nghiệm để làm khô
các loại bột ớt hoặc tạo bột có kích cỡ khác nhau và đợc dùng để sấy khô dung dịch.
Mẫu sấy phun ở dạng dung dịch hoặc dạng huyền phù đợc sấy phun để tạo sản phẩm
dạng bột. Công nghệ sấy bao gồm các công đoạn sau đây: Chiết suất, thu hồi dịch lọc,

18
tách bã, cô đặc, sấy phun, tạo hạt, tuyển chọn và nghiền nhỏ. Phải thực hiện đúng quy
trình thao tác, vận hành, vệ sinh và bảo dỡng thiết bị. Các thông số kỹ thuật sấy phun
nh nhiệt độ, thời gian, hàm ẩm có thể đợc cài đặt bằng chơng trình phần mềm, có
bảng điều khiển, có thiết bị đo kèm theo máy [39].

2.6.2. Xây dựng mô hình thiết bị, qui mô pilot, xởng thực nghiệm Viện Công
nghiệp thực phẩm.
- Các kết quả hòan thiện công nghệ ứng dụng enzym (Termamyl 120L và SEB-
Star HTL) đợc thử nghiệm ở qui mô pilot xởng thực nghiệm 100 kg/ mẻ/ ngày.
Hệ thống các thiết bị cần thiết của mô hình bao gồm :
- Thiết bị phối trộn nguyên liệu dung tích 500 lít, chế tạo bằng inox SUS 304, có
cánh khuấy, van xả đáy, nối với bơm ly tâm để bơm dịch vào thiết bị dịch hóa.
- Thiết bị dịch hóa và làm sạch maltodextrin dung tích 5.000 lít, chế tạo bằng
inox SUS 304, có 2 vỏ để cấp hơi nóng để nấu chín tinh bột và nớc lạnh làm nguội để
điều chỉnh nhiệt độ dịch theo yêu cầu công nghệ, có cánh khuấy tốc độ 40 vòng/ phút,
có nắp đậy, cửa vào thùng để vệ sinh, có van đáy nối với bơm ly tâm để bơm dịch vào

máy lọc. Sau khi dịch hóa, có thể nâng nhiệt làm bất hoạt enzym và bổ sung than hoạt
tính để làm sạch dịch maltodextrin tại thiết bị này.
- Máy lọc khung bản: Máy lọc gồm khung và bản hoặc chỉ có các bản lọc đợc
lắp đặt xem kẽ với nhau. Vải lọc đợc lắp đặt vao khung bản, sao cho trong quá trình
vận hành thiết bị, bã đợc lu lại một mặt của vải lọc chứa trong khung và dịch trong
đợc thấm qua mặt bên kia của bản lọc đợc thu hồi và dẫn về thùng chứa.
- Thiết bị cô đặc: bao gồm nồi cô 2 vỏ để giữ nhiệt, máy bơm chân không vòng
nớc, tạo độ chân không cao trong nồi cô. Dịch cô đặc có nhiệt độ sôi thấp và bốc hơi
ở áp suất chân không thấp. Do đó dịch maltodetrin ít bị biển đổi màu. Dịch đợc cô
đặc tới 32- 40%.
- Thiết bị sấy phun có công suất 10- 15 kg/ giờ. Tùy thuộc vào thành phần dịch cô
đặc và các yếu tố khác nh nhiệt độ, áp suất chân không, độ khô của gió nóng, hàm ẩm
của sản phẩm, lu lợng, nồng độ dịch sấy phun.
- Các thông số kỹ thuật đạt đợc là rất có ý nghĩa để tham khảo và ứng dụng xây
dựng mô hình sản xuất maltodextrin qui mô công nghiệp tại Công ty Cổ phần thực
phẩm Minh Dơng, Hà Tây.



19
2.6.3. Xây dựng mô hình sản xuất maltodextrin qui mô công nghiệp
- Hệ thống thiết bị sản xuất maltodextrin qui mô công nghiệp đợc lắp đặt tại
Công ty Cổ phần thực phẩm Minh Dơng, Hà Tây, cũng bao gồm các thiết bị tơng tự
qui mô xởng pilot thực nghiệm của Viện Công nghiệp thực phẩm. Hệ thống thiết bị
này do Công ty Cổ Phần Thực phẩm Minh Dơng, Hà Tây đầu t. Các thiết bị sản xuất
trong nớc nh các thiết bị phụ trợ cung cấp hơi, điện, nớc sạch, xử lý nớc thải, hệ
thống xử lý nguyên liệu, thiết bị cân định lợng và bao bì. Các thiết bị nhập bao gồm:
Máy lọc khung bản, thiết bị dịch hóa, máy lọc, nồi cô, thiết bị sấy phun.
- Hệ thống thiết bị này có thể sản xuất liên tục hoặc bán liên tục đạt công suất
480-500kg/ giờ, tơng đơng 7- 10 tấn/ 2 ca/ ngày, cao hơn và gấp 80- 100 lần so với

qui mô xởng thực nghiệm Viện Công nghiệp thực phẩm.
- Ngoài maltodextrin, trên hệ thống thiết bị này còn có thể sản xuất các sản phẩm
thủy phân khác bằng enzyn từ tinh bột.

2.7. Phơng pháp đánh giá cảm quan

Cảm quan là phơng pháp đánh giá chất lợng sản phẩm bằng giác quan, xác
định hơng, vị, độ trong, mầu sắc, độ bọt, hình dạng, tính chất cơ lý hóa học của sản
phẩm mà không định lợng. Từ đó, có thể phân loại hoặc đánh giá bằng điểm hoặc rút
ra kết luận cảm quan cần thiết.
2.8. Các phơng pháp khác:

áp dụng các phơng pháp khảo sát, điều tra, kế thừa kinh nghiệm sản xuất,
tham khảo các công trình công bố, các báo cáo khoa học, các tài liệu kỹ thuật để áp
dụng thích ứng với điều kiện sản xuất hiện tại của Tổng Công ty Cổ phần thực phẩm
Minh Dơng, Hà Tây.


20
Phần III. Kết quả và thảo luận

1. Nội dung I.
Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ
và xây dựng 6 quy trình công nghệ

Trên cơ sở nghiên cứu hoàn thiện công nghệ, xác định các điều kiện tối u cho
quá trình thủy phân tinh bột thành maltodextrin quy mô phòng thí nghiệm, pilot xởng
thực nghiệm và sản xuất công nghiệp để xây dựng 6 quy trình công nghệ, đáp ứng yêu
cầu chuyển giao công nghệ, đào tạo và sản xuất tại Công ty Cổ phần thực phẩm Minh
Dơng, Hà Tây.

1. Xây dựng quy trình phân tích
nguyên liệu, bán thành phẩm và thành phẩm

1.1. Các chỉ tiêu phân tích
1.1.1. Nguyên liệu sắn củ, bột sắn, tinh bột sắn, ngô hạt, bột ngô:

Các loại nguyên liệu này thờng đợc phân tích các chỉ tiêu chính: Độ ẩm, chất
khô, hàm lợng tinh bột, đạm tổng số,
1.1.2. Bán thành phẩm
:
Bao gồm: Dịch tinh bột đang thủy phân, hồ hóa, dịch hóa, dịch lọc maltodextrin,
dịch cô đặc maltodextrin, maltodextrin dạng lỏng. Các loại bán thành phẩm này thờng
đợc phân tích các chỉ tiêu: pH, nồng độ Baumé, Bx, DE, thành phần các loại đờng, chỉ
tiêu vi sinh vật.
1.1.3. Thành phẩm:

Maltodextrin đợc phân tích các chỉ tiêu: Độ ẩm, chất khô, hàm lợng tinh bột,
tro, đạm tổng số, pH, DE, thành phần đờng, chỉ tiêu vi sinh vật và cảm quan.
1.2. Phơng pháp hoá lý

1.2.1. Xác định nồng độ chất khô bằng chiết quang kế

Dịch đem đo cần trong suốt, ở 20
o
C để đảm bảo độ chính xác. Lấy một giọt dịch lọc cho
lên bề mặt của chiết quang kế. Đậy nắp kính. Ghi lại kết quả tính theo % chất khô.
1.2.2. Xác định pH.

21
Làm sạch đầu đo bằng nớc cất. Chỉnh pH của nớc cất bằng 7.0 Nhúng đầu đo
vào dịch. Đọc giá trị pH hiển thị trên máy.
1.2.3. Xác định nồng độ dịch bột bằng baume kế, brix kế

1.2.4. Phơng pháp xác định độ nhớt của dịch thủy phân

Hút 2ml dịch đã thủy phân cho vào dụng cụ đo độ nhớt. Dùng quả bóp đẩy dịch
lên trên vạch đo thứ nhất đợi dịch chảy đến vạch đo ta bắt đầu bấm giờ tính thời gian
cho đến khi dịch chảy đến vạch đo thứ hai. Ghi thời gian và lấy kết quả trung bình.
Tính toán kết quả:
+ Đo tỷ trọng của dịch thủy phân: Lấy 5ml dịch đem cân khối lợng bằng cân
tiểu ly, sau đó tính ra tỷ trọng của dịch thủy phân theo công thức d= m/ V
+ Đo tỷ trọng của nớc: Tơng tự nh đo với dịch thủy phân
Độ nhớt của dịch thủy phân tính theo công thức:
à = à
o
ì
00
11
td
td
ì
ì
(cp)
Trong đó: à
o
: Độ nhớt của nớc, d
1
: Tỷ trọng của dịch thủy phân, d

o
: Tỷ trọng
của nớc (d
o
= 0.997), t
1
: Thời gian chảy của 2ml dịch (giây), t
o
: Thời gian chảy của
2ml nớc (giây).
1.2.5. Phơng pháp xác đinh độ ẩm của tinh bột sắn

1.2.5.1. Phơng pháp sấy khô.
Sấy khô là phơng pháp xác định đợc độ ẩm tự do, tuy nhiên một lợng nớc
nhỏ còn lại trong nguyên liệu. Nhiệt độ sấy 130
o
C trong thời gian 40 phút. Đối với bột
quá ớt (độ ẩm trên 18%) thì cần sấy sơ bộ ở 105
o
C trong thời gian 30 phút, rồi sau đó
sấy ở 130
o
C/ 40 phút. Làm khô mẫu trong bình hút ẩm có sillicagel hoặc axit sunfuric
(d=1,84) hoặc canxi clorua khan. Kết quả đợc tính khi sai số giữa hai lần cân không
quá 0,2% theo công thức:
W =
%100
)
)(
x

ca
ba



Trong đó: a trọng lợng hộp nhôm + nguyên liệu trớc khi sấy (gram), b trọng lợng
hộp nhôm + nguyên liệu sau khi sấy (gram) và c trọng lợng hộp nhôm (gram).
1.2.5.2. Phơng pháp xác định hàm ẩm bằng máy sấy ẩm nhanh hồng ngoại (Precisa
H 6.0. Switzerlland).

22
Đặt nhiệt độ sấy mẫu. Đặt thời gian sấy mẫu. Đặt mẫu trên khay. Màn hình tinh
thể lỏng luôn hiển thị kết quả về độ ẩm hiện lại ở mẫu đang sấy. Khi giá trị khối lợng
hiện lên ổn định thì kết thúc quá trình sấy.
1.2.6. Xác định DE theo phơng pháp phân tích Lane- Eynon
[27].
DE là số đơng lợng đờng khử quy ra glucoza đợc tạo thành trong quá trình
thủy phân tinh bột tính theo phần trăm chất khô. Trong quá trình thủy phân tinh bột, giá
trị DE cho biết mức độ thủy phân tinh bột thành đờng khử. Glucoza, maltoza và các
dextrin là các loại đờng khử vì trong phân tử có nhóm aldehyt. Trong môi trờng kiềm
yếu đờng khử dễ dàng khử ion Cu
2+
thành Cu
+
dới dạng kết tủa CuO có màu đỏ nâu.
Để xác định DE, phơng pháp này sử dụng dung dịch Fehling A có chứa Cu
++
và dung
dịch Fehling B có chứa Natri Kalitatrat (KNaC
4

H
4
O
6
) trong môi trờng kiềm yếu. Vì
thời gian phản ứng diễn ra rất nhanh (khoảng 2 phút) nên trong dung dịch vẫn còn d
Cu
++
. Hiện tợng này có thể quan sát thấy nhờ khả năng tạo phức không màu của xanh
metylen với dung dịch đờng khử khi hết Cu
++
. Khi thêm hai ba giọt xanh metylen vào
dung dịch phản ứng, khi vừa hết Cu
++
, đờng khử sẽ tạo phức không màu với xanh
metylen làm cho màu của dung dịch từ màu của xanh metylen chuyển thành màu trắng.
Căn cứ vào đó ta kết thúc quá trình phản ứng.
Dựa vào số ml dung dịch đờng khử tiêu hao đem tra bảng Lane- Eynon sẽ tính
đợc lợng đờng khử quy ra glucoza cần xác định. Đơn vị DE đợc tính theo phần
trăm chất khô (%).
Dung dịch Fehling A: Cân khoảng 70g CuSO
4
.5H
2
O hòa tan với nớc cất rồi cho
vào bình định mức 1000ml, lắc đều, bổ sung nớc cất đến ngấn định mức. Lọc.
Dung dịch Fehling B: Cân 346g KNaC
4
H
4

O
6
và 100g NaOH trộn lẫn với nhau,
dùng nớc cất hòa tan rồi chuyển vào bình định mức 1.000ml. Cho nớc cất đến ngấn
quy định, để qua ngày rồi lọc.
Chỉ thị xanh metylen: 1g xanh metylen hòa với nớc cất, định mức 100ml, lọc.
Cách tiến hành:
Dung dịch đờng đợc pha loãng sao cho sau khi pha loãng có nồng độ đờng
khử phù hợp. Trong khi tiến hành thờng hút 0,01% dịch đờng định mức 100 ml. Dịch
đờng đã chuẩn bị ở trên cho vào buret 50ml. Chuẩn bị ba bình tam giác 250ml, hút vào
mỗi bình 5ml Fehling A và 5ml Fehling B. Sau đó cho vào bình 15- 20 ml dịch. Đun

23
hỗn hợp cho đến khi sôi. Sau khi sôi 2- 3 phút cho 2- 3 giọt xanh metylen vào và tiếp tục
định phân bằng dung dịch đờng đã pha loãng cho đến khi mất mầu chỉ thị (quá trình
đun sôi và định phân không quá 3 phút) chuyển sang màu đỏ nâu. Kết thúc quá trình
định phân ta ghi lợng đờng đã định phân. Định phân ba lần và lấy kết quả trung bình.
Căn cứ vào lợng dịch tiêu hao ta tra bảng Lane- Eynon để tính ra DE.
Tính DE theo công thức: DE =
B
x
B
A
ì
ì
100
(%). Trong đó: A: Lợng đờng khử tra
từ bảng Lane- Eynon (Phụ lục báo cáo), B: Tỷ lệ pha loãng, Bx: nồng độ % chất khô.

1.2.7. Xác định hàm lợng tinh bột.

1.2.7.1. Xác định hàm lợng tinh bột bằng phơng pháp Mecke cải tiến.
Nguyên lý: Phơng pháp Mecke cải tiến, có 2 giai đoạn:
Giai đoạn I: Dịch hóa, đờng hoá bằng - amylaza để hạn chế việc thuỷ phân
hemixenluloza và pentozan thành đờng đơn. Pentoza cũng nh glucoza, có phản ứng
với dung dịch chuẩn độ và làm tăng hàm lợng thực của tinh bột đợc cấu thành chỉ từ
các phân tử glucoza. Sau khi đờng hoá, lọc, rửa sạch bã lọc và thu hồi dịch. Dịch thu
đợc thuỷ phân bằng axit.
Giai đoạn II: Thuỷ phân bằng axit để chuyển hóa triệt để dextrin và maltoza
thành glucoza.
Hoá chất:
- Dịch enzym - amylaza.
- Dung dịch Fehling A: Cân 40 gam CuSO
4
.5H
2
O, hoà tan, pha thành 1 lít ở bình
định mức. Sau đó đem lọc, chứa trong bình màu, khô có nút nhám.
- Dung dịch Fehling B: Cân 200 gram KNaC
4
H
4
O
6
và 150 gram NaOH vào hai
cốc khác nhau. Sau đó đem hoà tan lẫn và định mức bằng nớc cất tới 1 lít. Lọc dịch và
bảo quản trong bình màu, khô có nút nhám
- Dung dịch Iốt 0,5%: Cân 1 gram KI hoà tan trong 3-5 ml, rồi cho vào đó 0,5
gram I
2

. Sau khi hoà tan thêm nớc cất tới 100 ml.
- Dung dịch HCL 35%.
- Dung dịch NaOH 30 hoặc 15%.
- Dung dịch phenolphtalein 1%.