NGHIÊN C U S N XU T TINH B T BI N HÌNHỨ Ả Ấ Ộ Ế
CÓ DE=25-35 B NG PH NG PHÁP ENZYMẰ ƯƠ
RESEARCH ON THE PRODUCTION OF STARCH MODIFIED CONTAINING
DE= 25-35 BY ENZIM METHOD
TR NG TH MINH H NHƯƠ Ị Ạ
Tr ng Đ i h c Bách khoa, Đ i h c Đà N ngườ ạ ọ ạ ọ ẵ
TÓM T TẮ
Bài báo trình bày k t qu nghiên c u bi n hình tinh b t b ng ph ng pháp enzim. V i vi cế ả ứ ế ộ ằ ươ ớ ệ
s d ng 2 enzim Termamyl 120L và Veron M4 trên 2 d ng nguyên li u là tinh b t (TB) s ngử ụ ạ ệ ộ ố
và TB h hóa, đã ch n đ c qui trình th y phân thích h p và kinh t nh t đ i v i t ng lo iồ ọ ượ ủ ợ ế ấ ố ớ ừ ạ
enzim trên. B ng ph ng pháp qui ho ch th c nghi m (QHTN) và t i u hóa, đã tìm đ cằ ươ ạ ự ệ ố ư ượ
các thông s công ngh t t nh t đ s n xu t TB bi n hình có DE= 25- 35. TB bi n hình thuố ệ ố ấ ể ả ấ ế ế
đ c b c đ u ng d ng làm ch t t o gel trong s n xu t các lo i m t đông có k t quượ ướ ầ ứ ụ ấ ạ ả ấ ạ ứ ế ả
t ng đ i kh quan.ươ ố ả
ABSTRACT
This paper presents research results of the modification of starch by enzym method. By using
two enzyms Termamyl 120L and Veron M4 on two different forms materials, live and
gelatinised starchs, the most approprivate and economical hydrolic process is specified. The
experiment design and optimisation methods are also applied to find out the best technology
parameters to procedure modified starch having DE= 25-35. This starch is being applied quite
well in first step as the gel-creating subtance in the production a lot of jams.
1. GI I THI UỚ Ệ
Bi n hình tinh b t t c là bi n đ i c u trúc, tính ch t c a tinh b t (TB) đ mang l iế ộ ứ ế ổ ấ ấ ủ ộ ể ạ
cho TB nhi u tính ch t m i, vì v y s nâng cao đ c hi u qu s d ng và hi u qu kinhề ấ ớ ậ ẽ ượ ệ ả ử ụ ệ ả
t . Nh các thành t u trong công ngh sinh h c, ngày nay các ch ph m enzim t vi sinhế ờ ự ệ ọ ế ẩ ừ
v t đã thay th thành công các ch t xúc tác axit trong công ngh th y phân TB. Bi n hìnhậ ế ấ ệ ủ ế
tinh b t b ng enzim α- amilaza là m t trong nh ng ph ng pháp bi n hình sinh h c cóộ ằ ộ ữ ươ ế ọ
nhi u u đi m nh ph n ng nhanh, công ngh đ n gi n và ít gò bó, không đ c h i có thề ư ể ư ả ứ ệ ơ ả ộ ạ ể
s d ng trong th c ph m m t cách an toàn. Ngoài ra, s phân c t tinh b t r t đ c hi u, t oử ụ ự ẩ ộ ự ắ ộ ấ ặ ệ ạ
ra nh ng s n ph m r t đ c thù đ c s d ng trong nhi u ngành CN đ c bi t trong CNữ ả ẩ ấ ặ ượ ử ụ ề ặ ệ
th c ph m, làm các ch t ph gia đ s n xu t bánh k o, th c ph m cho tr em, th c ph mự ẩ ấ ụ ể ả ấ ẹ ự ẩ ẻ ự ẩ
ăn kiêng và th c ph m dùng đ truy n tr c ti p cho b nh nhân n ng, làm ch t n đ nh choự ẩ ể ề ự ế ệ ặ ấ ổ ị
các d ng n c qu , kem, s a chua v.v... [3].ạ ướ ả ữ
2. NGUYÊN LI U VÀ PH NG PHÁP NGHIÊN C UỆ ƯƠ Ứ
2.1. Nguyên li uệ
Nguyên li u c huỳnh tinh và c khoai lang mua thành ph Hu và đ c s n xu tệ ủ ủ ở ố ế ượ ả ấ
t i phòng thí nghi m đ thu nh n TB huỳnh tinh và TB khoai lang.ạ ệ ể ậ
Enzym Termamyl 120L c a hãng Novo- Đan M ch và enzym Veron M4 c a Đ c.ủ ạ ủ ứ
2.2. Ph ng pháp nghiên c uươ ứ
- Xác đ nh ch s “DE” b ng ph ng pháp Fericyanua [4]ị ỉ ố ằ ươ
- Xác đ nh hàm l ng TB th t b ng ph ng pháp Ewers [4]ị ượ ậ ằ ươ
- Xác đ nh hàm l ng amyloza b ng ph ng pháp Balagobalan [5].ị ượ ằ ươ
- Xác đ nh đ nh t c a h TB b ng nh t k mao qu n [2].ị ộ ớ ủ ồ ằ ớ ế ả
3. K T QU VÀ TH O LU NẾ Ả Ả Ậ
3.1. Kh o sát m t s tính ch t c a nguyên li u TB huỳnh tinh và TB khoai langả ộ ố ấ ủ ệ
- Quan sát kính hi n vi đi n t v i đ phóng đ i 1000 l n th y đ c TB huỳnh tinhể ệ ử ớ ộ ạ ầ ấ ượ
g m h u h t các h t l n có d ng hình elip, tr n nh n. TB khoai lang g m các h t hình b uồ ầ ế ạ ớ ạ ơ ẵ ồ ạ ầ
d c và m t s h t hình tròn có kích th c nh h n TB huỳnh tinh.ụ ộ ố ạ ướ ỏ ơ
- Đ nh t c a TB huỳnh tinh nh h n nhi u l n so v i TB khoai lang ch ng t TBộ ớ ủ ỏ ơ ề ầ ớ ứ ỏ
khoai lang có tr ng l ng và chi u dài m ch phân t l n h n TB huỳnh tinh.ọ ượ ề ạ ử ớ ơ
- Hàm l ng amyloza c a TB khoai lang (28,3%) nh h n c a TB huỳnh tinhượ ủ ỏ ơ ủ
(41,2%).
3.2. Nghiên c u các y u t nh h ng đ n quá trình bi n hình TBứ ế ố ả ưở ế ế
3.2.1. Nghiên c u nh h ng c a n ng đ TB, n ng đ enzym và th i gian đ nứ ả ưở ủ ồ ộ ồ ộ ờ ế
quá trình bi n hình TB b ng enzym Veron Mế ằ 4
Ti n hành nghiên ếc uứ nh h ng c a n ng đ TB, n ng đ enzym và th i gian đ nả ưở ủ ồ ộ ồ ộ ờ ế
quá trình bi n hình TB b ng ph ng pháp QHTN TĐY2ế ằ ươ 3. Đ có c s s li u, chúng tôiể ơ ở ố ệ
th c hi n m t s thí nghi m thăm dò. ự ệ ộ ố ệ K t qu thí nghi m thăm dò nh h ng c a n ngế ả ệ ả ưở ủ ồ
đ enzim và th i gian bi n hình b ng enzym Veron Mộ ờ ế ằ 4 trên tinh b t h hóa th hi n hìnhộ ồ ể ệ ở
1 và hình 2.
∗ Nh n xét:ậ
- Trong quá trình bi n hình, n ng đ enzym và th i gian bi n hình càng tăng thì ch sế ồ ộ ờ ế ỉ ố
DE c a các TB càng tăng t c là kh năng phân c t m ch TB càng l n. Nh ng DE ch tăngủ ứ ả ắ ạ ớ ư ỉ
Th i gian bi n hình (phút)ờ ế
N ng đ enzym (%) ồ ộ
10
15
20
25
30
0 0.2 0.4 0.6 0.8
Ch s DEỉ ố
Tinh b t ộkhoai lang
huỳnh tinh
Tinh b t ộhuỳnh tinh
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200
Ch s DEỉ ố
Tinh b t ộkhoai lang
Tinh b t ộhuỳnh tinh
Hình 1. nh h ng c a th i gian bi n hình đ n ch s DEẢ ưở ủ ờ ế ế ỉ ố
Hình 2. nh h ng c a n ng đ enzym đ n ch s DEẢ ưở ủ ồ ộ ế ỉ ố
đ n m t gi i h n nh t đ nh và sau đó thì tăng không đáng k vì lúc đó n ng đ enzym đãế ộ ớ ạ ấ ị ể ồ ộ
bão hoà v i n ng đ c ch t. Th i gian càng tăng làm ho t l c enzim gi m nên m c đớ ồ ộ ơ ấ ờ ạ ự ả ứ ộ
bi n hình tăng lên không đáng k . ế ể
- TB huỳnh tinh có m c đ c t m ch l n h n vì TB huỳnh tinh có kích th c h t l nứ ộ ắ ạ ớ ơ ướ ạ ớ
h n, c u trúc h t x p, đ nh t th p nên enzim xâm nh p và ti n hành th y phân d dàngơ ấ ạ ố ộ ớ ấ ậ ế ủ ễ
h n TB khoai lang.ơ
V i k t qu trên, mô hình th c nghi m đ c trình bày b ng 1. ớ ế ả ự ệ ượ ở ả
Ch n các m c y u t đó khi th y phân cho c TB s ng l n TB h hoá đ ti n soọ ứ ế ố ủ ả ố ẫ ồ ể ệ
sánh và k t qu ti n hành th c nghi m theo mô hình TĐY2ế ả ế ự ệ 3 đ c cho b ng 2. ượ ở ả
B ng 1. Các m c c a các y u tả ứ ủ ế ố
Các m cứ
Các y u tế ố
X1
(%)
Không thứ
nguyên X2 (%)
Không
thứ
nguyên
X3
(phút)
Không thứ
nguyên
M c c s (ứ ơ ở
0
j
X
) 30 0 0.30 0 70 0
Kho ng bi n thiên (ả ế
j
λ
)3 0.15 30
M c trên (+)ứ33 + 0.45 + 100 +
M c d i (-)ứ ướ 27 - 0.15 - 40 -
Trong đó X1, X2, X3 l n l t là n ng đ TB, n ng đ enzym và th i gian bi n hình TBầ ượ ồ ộ ồ ộ ờ ế
B ng 2. K t qu xác đ nh ch s DE c a TB huỳnh tinh và khoai lang đ i v i enzym Veronả ế ả ị ỉ ố ủ ố ớ
M4
STT x0x1x2x3y1y2y3y4
1 + - - - 0,57 20,25 0,63 20,78
2 + - + - 1,02 25,07 1,25 24,50
3 + + - - 0,76 23,89 0,96 23,35
4 + + + - 1,45 26,16 1,69 25,00
5 + - - + 1,58 28,85 1,52 23,64
6 + - + + 2,98 33,20 3,48 33,14
7 + + - + 2,45 31,19 2,23 32,48
8 + + + + 3,36 33,72 4,36 33,80
T1+ 0 0 0 2,66 30,56 2,65 30,65
T2+ 0 0 0 2,74 30,46 2,55 30,46
T3+ 0 0 0 2,76 30,45 2,35 30,32
Trong đó: T1,T2,T3 là các thí nghi m t i tâm.ệ ạ
y1, y2: ch s DE khi thu phân TB s ng và TB h hoá c a huỳnh tinhỉ ố ỷ ố ồ ủ
y3, y4: ch s DE khi thu phân TB s ng và TB h hoá c a khoai lang.ỉ ố ỷ ố ồ ủ
K t qu b ng 2 đ c mô t b ng các ph ng trình h i quy nh sau:ế ả ở ả ượ ả ằ ươ ồ ư
Gi s ph ng trình h i quy mô t th c nghi m có d ng [1]: ả ử ươ ồ ả ự ệ ạ
Y = b0 + b1x1 + b2x2 + b3x3 + b12x1x2 + b13x1x3 + b23x2x3 + b123x1x2x3
Qua các tính toán đ c ph ng trình h i quy mô t g n đúng nh t v i th c nghi mượ ươ ồ ả ầ ấ ớ ự ệ
nói lên nh h ng c a 3 y u t đ n quá trình phân c t m ch TB là:ả ưở ủ ế ố ế ắ ạ
Y1 = 1,771 + 0,234x1 + 0,431x2 + 0,821x3 + 0,146x2x3 - 0,091x1x2x3.(I)
Y2 = 27,791 + 0,949x1 + 1,746x2 + 3,949x3 – 0,546x1x2 – 0,234x1x3.(II)
Y3 = 2,015 + 0,295x1 + 0,68x2 + 0,883x3 +0,342x1x3. (III)
Y4 = 28,14 + 0,62x1 + 0,97x2 + 4,73x3 – 0,33x1x2 – 0,37x2x3. (IV)
T 4 ph ng trình h i quy, nh n th y r ng đ i v i c 2 lo i TB huỳnh tinh vàừ ươ ồ ậ ấ ằ ố ớ ả ạ
khoai lang thì k t qu DE thu đ c khi thu phân TB s ng đ u nh h n nhi u so v i TBế ả ượ ỷ ố ề ỏ ơ ề ớ
đã h hoá. Do đó chúng tôi ch n 2 ph ng trình Yồ ọ ươ 2 và Y4 (s d ng ph ng pháp thu phânử ụ ươ ỷ
TB đã h hoá) đ t i u.ồ ể ố ư
3.2.2. Nghiên c u nh h ng c a n ng đ TB, n ng đ enzym và th i gian bi nứ ả ưở ủ ồ ộ ồ ộ ờ ế
hình đ n quá trình bi n hình TB b ng enzym Termamyl 120Lế ế ằ
Qua tham kh o m t s tài li u [5], d a vào ho t l c c a enzym Termamyl và trên cả ộ ố ệ ự ạ ự ủ ơ
s m t s thí nghiêm thăm dò chúng tôi ch n các thông s k thu t gi ng v i các thông sở ộ ố ọ ố ỹ ậ ố ớ ố
khi bi n hình b ng enzym Veron Mế ằ 4 đ ti n hành th c nghi m theo mô hình TĐY 2ể ế ự ệ 3. K tế
qu đ c cho b ng 3.ả ượ ở ả
B ng 3. K t qu xác đ nh ch s DE c a TB huỳnh tinh và khoai langả ế ả ị ỉ ố ủ
đ i v i enzym Termamyl 120Lố ớ
STT x0x1x2x3y5y6y7y8
1 + - - - 15,82 17,05 15,80 16,22
2 + - + - 19,90 21,33 22,80 22,83
3 + + - - 17,91 18,51 19,77 20,40
4 + + + - 21,40 23,67 21,79 27,35
5 + - - + 23,81 25,89 20,32 21,00
6 + - + + 28,20 30,36 26,80 27,09
7 + + - + 27,14 28,63 25,44 25,98
8 + + + + 30,83 32,95 30,09 30,25
T1+ 0 0 0 26,66 27,24 27,94 28,65
T2+ 0 0 0 26,63 27,13 28,50 28,86
T3+ 0 0 0 26,57 27,25 28,32 29,05
V i ớy5, y6: ch s DE khi thu phân TB s ng, h hoá c a TB huỳnh tinhỉ ố ỷ ố ồ ủ
y7, y8: ch s DE khi thu phân TB s ng, h hoá c a TB khoai langỉ ố ỷ ố ồ ủ
Các ph ng trình h i quy tính đ c:ươ ồ ượ
Y5 = 23,126 + 1,194x1 + 1,956x2 + 4,369x3 – 0,161x1x2 + 0,296x1x3. (V)
Y6 = 24,799 + 1,141x1 + 2,279x2 + 4,659x3 + 0,191x1x3 – 0,129x1x2x3. (VI)
Y7 = 22,85 + 1,42x1 + 2,52x2 + 2,80x3 – 0,85x1x2 + 0,67x1x3. (VII)
Y8 = 23,89 + 2,12x1 + 2,9x2 + 2,19x3 – 0,4x2x3. (VII)
T 4 ph ng trình h i quy trên, th y r ng DE thu đ c khi thu phân TB s ng và TBừ ươ ồ ấ ằ ượ ỷ ố
đã h hoá đ i v i c hai lo i nguyên li u đ u không có s khác bi t l n. Do đó chúng tôiồ ố ớ ả ạ ệ ề ự ệ ớ
ch n qui trình th y phân tinh b t s ng và ti n hành t i u hóa (Yọ ủ ộ ố ế ố ư 5, Y7).
3.2.3. T i u hoá quá trình bi n hình TB b ng enzym đ thu DE l n nh tố ư ế ằ ể ớ ấ
Do các ph ng trình h i quy tìm đ c không tuy n tính nên chúng tôi ti n hành t iươ ồ ượ ế ế ố
u theo ph ng pháp tìm c c tr b ng cách gi i ph ng trình b i ch ng trình Excelư ươ ự ị ằ ả ươ ở ươ
solver. K t qu thu đ c là:ế ả ượ
y2max = 33,45; y4max = 33,65; y5max = 30,80; y7max = 29,43 t ng ng v i các giá tr Xươ ứ ớ ị 1
= 33(%); X2 = 0,45(%); X3 = 100 (phút).
D a vào k t qu trên, nh n th y r ng v i cùng các thông s k thu t, đ i v i hai lo iự ế ả ậ ấ ằ ớ ố ỹ ậ ố ớ ạ
tinh b t, khi thu phân b ng enzym Veron Mộ ỷ ằ 4 thì DE thu đ c l n h n khi thu phân b ngượ ớ ơ ỷ ằ
enzym Termamyl. Trong đó khi thu phân TB khoai lang s ng b ng enzym Veron Mỷ ố ằ 4 s choẽ
DE l n h n khi thu phân TB huỳnh tinh. Đ i v i enzym Termamyl thì ng c l i, TBớ ơ ỷ ố ớ ượ ạ
huỳnh tinh s cho giá tr DE l n h n khoai lang.ẽ ị ớ ơ
3.4. ng d ngỨ ụ
TB bi n hình đ c ng d ng đ thay th cho pectin (là ch t t o gel trong s n ph mế ượ ứ ụ ể ế ấ ạ ả ẩ
m t đông) v i m c đích gi m giá thành, ch đ ng ngu n nguyên li u và gi m l ngứ ớ ụ ả ủ ộ ồ ệ ả ượ
đ ng trong th c đ n. K t qu b c đ u thu đ c khá kh quan, trong đó kh năng t oườ ự ơ ế ả ướ ầ ượ ả ả ạ
gel s n ph m đ i v i tinh b t huỳnh tinh t t h n tinh b t khoai langả ẩ ố ớ ộ ố ơ ộ
∗Quy trình s n xu t m t d a:ả ấ ứ ứ
∗ Th c đ n s n xu t:ự ơ ả ấ
- Purê qu : 0,7kg.ả
- Đ ng: 0,3kg.ườ
- TB bi n hình: 0,0075kg (7,5g).ế
4. K T LU NẾ Ậ
- Đã xây d ng đ c các ph ng trình h i qui mô t đ c nh h ng c a các y u tự ượ ươ ồ ả ượ ả ưở ủ ế ố
n ng đ enzim, n ng đ tinh b t và th i gian đ n tr s DE trong quá trình bi n hình tinhồ ộ ồ ộ ộ ờ ế ị ố ế
b t b ng enzim Veron M4 và Termamyl trên c hai ph ng pháp thu phân tinh b t s ngộ ằ ả ươ ỷ ộ ố
và tinh b t h hóa.ộ ồ
- B ng ph ng pháp t i u hóa đã ch n đ c các đi u ki n công ngh t t nh t đằ ươ ố ư ọ ượ ề ệ ệ ố ấ ể
s n xu t các tinh b t bi n hình TB có ch s DE max. Giá tr t t nh t đó là: n ng đ TBả ấ ộ ế ỉ ố ị ố ấ ồ ộ
33%, n ng đ enzym 0,45% so v i c ch t và th i gian bi n hình 100 phút.ồ ộ ớ ơ ấ ờ ế
- Đã ch n đ c quy trình bi n hình phù h p v i m i lo i enzym: đ i v i enzymọ ượ ế ợ ớ ỗ ạ ố ớ
Veron M4 t t nh t là dùng ph ng pháp th y phân TB s ng và đ i v i enzym Termamylố ấ ươ ủ ố ố ớ
thì ph ng pháp thu phân TB đã h hoá.ươ ỷ ồ
- K t qu ng d ng tinh b t bi n hình cho s n ph m m t d a đông có hàm l ngế ả ứ ụ ộ ế ả ẩ ứ ứ ượ
đ ng th p r t tri n v ng.ườ ấ ấ ể ọ
TÀI LI U THAM KH OỆ Ả
[1] Nguy n C nh, ễ ả Quy ho ch th c nghi m,ạ ự ệ Đ i h c Bách khoa TP H Chí Minh, 1993.ạ ọ ồ
[2] Tr ng Th Minh H nh, ươ ị ạ Nghiên c u các d ng bi n hình tinh b t hoa màu và ngứ ạ ế ộ ứ
d ng trong công nghi p th c ph m, ụ ệ ự ẩ Lu n án Ti n sĩ Khoa h c K thu t, Đà N ng,ậ ế ọ ỹ ậ ẵ
2003.
[3] Lê Ng c Tú (ch biên), L u Du n, Đ ng Th Thu, Lê Th Cúc, Lâm Xuân Thanh,ọ ủ ư ẩ ặ ị ị
Ph m Thu Thu , ạ ỷ Bi n hình sinh h c các s n ph m t h t,ế ọ ả ẩ ừ ạ Nhà xu t b n Khoa h cấ ả ọ
và K thu t, Hà N i, 2000.ỹ ậ ộ
Phân lo iạRử
a
G t ọ
v , c t ỏ ắ
m tắ
C t nhắ ỏ
Nghiề
n
Đ nh l ngị ượ Ph i ố
chế
Đ ngườ
N u m tấ ứ
TB bi n hìnhế
Rót h pộThanh trùng
B o qu nả ả
D aứ