ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN THỊ THU TRÀ ỨNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN TINH BỘT KHOAI MÌ (Manihot esculenta crantz.) LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH – NĂM 2015 i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN THỊ THU TRÀ ỨNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN TINH BỘT KHOAI MÌ (Manihot esculenta crantz.) Chuyên ngành: Chế biến Thực phẩm Đồ uống Mã số chuyên ngành: 62 54 02 01 Phản biện độc lập 1: PGS TS Nguyễn Minh Thủy Phản biện độc lập 2: PGS TS Nguyễn Thanh Hằng Phản biện 1: PGS TSKH Ngô Kế Sương Phản biện 2: PGS TS Trương Thị Minh Hạnh Phản biện 3: GS TS Đống Thị Anh Đào NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS LÊ VĂN VIỆT MẪN ii LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan công trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận án Chữ ký Trần Thị Thu Trà i TÓM TẮT LUẬN ÁN Với mu ̣c đích nâng cao hiệu trình thủy phân tinh bột khoai mì giải pháp sử dụng sóng siêu âm, nô ̣i dung nghiên cứu của luâ ̣n án gồ m có bố n phầ n: Phần 1: Xử lý siêu âm huyền phù tinh bột khoai mì Phần đưa quy luật ảnh hưởng sóng siêu âm đến trình phá vỡ hạt tinh bột làm tăng lượng tinh bột hòa tan Phần 2: Xử lý siêu âm chế phẩm enzyme amylase nhằm tìm hiểu quy luật ảnh hưởng sóng siêu âm đến hoạt độ hai chế phẩm Termamyl 120L Dextrozyme GA Phần xác đinh ̣ quy luật ảnh hưởng nhiệt độ, công suất thời gian siêu âm đến hoạt tính amylase Bên cạnh đó, biến đổi hoạt độ amylase theo pH nhiệt độ, thông số động học nhiệt động học phản ứng thủy phân, thông số nhiệt động trình vô hoạt enzyme so sánh mẫu chế phẩm enzyme qua không qua xử lý siêu âm Phần 3: Xử lý siêu âm hỗn hợp huyền phù tinh bột khoai mì có chứa enzyme xúc tác Phần xác đinh ̣ quy luật ảnh hưởng sóng siêu âm đến trình giải phóng làm tăng hàm lượng tinh bột hòa tan, đến độ thủy phân tinh bột Phần 4: So sánh giải pháp sử dụng sóng siêu âm để nâng cao hiệu thủy phân tinh bột khoai mì: thông qua độ thủy phân, thời gian thủy phân lượng siêu âm cần sử dụng để tăng thêm 1g đường khử so với mẫu đối chứng Kế t quả nghiên cứu đã khẳ ng đinh ̣ sóng siêu âm làm tăng hoạt tính amylase chế phẩm enzyme α – amylase glucoamylase 47,3% 11,1 % so với mẫu đối chứng Giải pháp xử lý siêu âm chế phẩm α – amylase glucoamylase trước sử dụng trình thủy phân tinh bột cho độ thủy phân đạt 96,8% giá trị tăng 12,6% so với mẫu đối chứng, chi phí lượng siêu âm thấp, 11J/g đường khử tăng thêm ii ABSTRACT The objective of this research was to improve hydrolysis efficiency of cassava starch by ultrasound – assisted treatments The thesis consists of four experimental sections: Section 1: Ultrasonic treatment of cassava slurry The impacts of the sonication conditions in degradation of starch granules and content of soluble starch were investigated and reported Section 2: Ultrasonic treatment of amylase preparations The effects of sonication temperature, power and time on catalytic activity of Termamyl 120L and Dextrozyme GA were clarified Moreover, the influence of pH and temperature on amylase activity, kinetic and thermodynamic parameters of hydrolytic reaction, thermodynamic parameters of enzyme inhibition were compared for the sonicated and non – sonicated preparations Section 3: Ultrasonic treatment of mixture of cassava slurry and enzyme preparation The impacts of sonication conditions on release of starch molecules from starch granules and content of soluble starch were examined and reported Section 4: Comparison of ultrasound – assisted techniques for improvement in hydrolysis efficiency of cassava starch slurry The hydrolytic yield and time were determined, ultrasonic energy for increasing 1g reducing sugars in comparison with the control was also calculated The experimental results showed that sonication enhanced catalytic activity of the α – amylase preparation (Termamyl 120L) and the glucoamylase preparation (Dextrozyme GA) by 47.3% and 11.1%, respectively, in comparison with the controls Application of the sonicated α – amylase and glucoamylase preparations to cassava starch hydrolysis resulted in the hydrolytic yield of 96.8% and this value was 12.6% higher than the control; the ultrasonic energy consumption was just 11J/g reducing sugars increased iii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, xin gửi lời cám ơn chân thành đế n PGS.TS Lê Văn Viê ̣t Mẫn, thầ y hướng dẫn luâ ̣n án và cũng là chủ nhiê ̣m bô ̣ môn Công nghê ̣ Thực phẩ m Trong suốt trình làm luận án, không tiếp thu thêm kiến thức khoa học mà thông qua hướng dẫn thầy, học tập tác phong làm việc, phong cách viết báo cáo khoa học cách đối nhân xử Xin cảm ơn TS Hoàng Văn Quốc Chương, Giám đốc nhà máy Biên hòa, công ty Ajinomoto Việt Nam đã cung cấ p nguyên liệu tinh bột khoai mì Xin cảm ơn Anh Lê Minh Thiên, Giám đốc kỹ thuật sản xuất, Anh Tạ Quang Minh, KS Hóa, phòng KTSX Công ty Cổ phần Rượu Bình Tây đã cung cấ p phần chế phẩm enzyme Termamyl 120L, Dextrozyme GA sử du ̣ng luâ ̣n án Xin cảm ơn các đồ ng nghiê ̣p ta ̣i bô ̣ môn Công nghê ̣ Thực phẩ m đã giúp đỡ, đô ̣ng viên, góp ý kiế n hữu ích để hoàn thành luâ ̣n án Xin cảm ơn sự giúp đỡ của các thầ y cô Khoa Kỹ thuâ ̣t Hóa ho ̣c, phòng Đào ta ̣o Sau Đa ̣i ho ̣c, các đơn vi ̣ hỗ trơ ̣ phân tích: phòng thí nghiệm Trọng điểm Quốc gia Vật liệu Polymer Composite, phòng thí nghiê ̣m Công nghê ̣ cao, Viê ̣n Công nghê ̣ Hóa ho ̣c Xin cảm ơn các em sinh viên vất vả viê ̣c thực hiê ̣n các thực nghiê ̣m, xử lý số liê ̣u kế t quả thí nghiê ̣m, công bố các bài báo… Cuố i cùng, xin cảm ơn gia đin ̀ h đã ủng hô ̣ tinh thầ n và cũng là đô ̣ng lực cho cố gắ ng Nghiên cứu sinh Trần Thị Thu Trà iv MỤC LỤC MỤC LỤC .v DANH MỤC HÌNH viii DANH MỤC BẢNG xi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xiii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN Quá trình thủy phân tinh bột Các giai đoạn trình thủy phân Động học trình thủy phân tinh bột .7 Amylase 10 Enzyme  - amylase 11 Enzyme glucoamylase .13 Các tượng xảy sóng siêu âm tác động vào môi trường lỏng .15 Ứng dụng sóng siêu âm vào trình thủy phân tinh bột 18 Cơ sở khoa học 18 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thủy phân tinh bột tác động đồng thời enzyme sóng siêu âm 19 Những kết nghiên cứu thu 21 Quá trình thủy phân tinh bột có sử dụng enzyme Việt Nam 24 Xác định hướng nghiên cứu đề tài 27 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 Nguyên liệu 28 Chế phẩm enzyme .28 Tinh bột khoai mì 28 Các hóa chất phân tích 29 Nội dung nghiên cứu .29 Phương pháp nghiên cứu thực nghiê ̣m 30 Phương pháp cổ điể n 30 Phương pháp quy hoa ̣ch thực nghiê ̣m .30 v Bố trí thí nghiệm 31 Phần 1: Xử lý siêu âm huyền phù tinh bột khoai mì – Ảnh hưởng sóng siêu âm đến giai đoạn hồ hóa 31 Phần 2: Xử lý siêu âm chế phẩm enzyme amylase 32 Phần 3: Xử lý siêu âm hỗn hợp huyền phù tinh bột khoai mì có chứa enzyme – Ảnh hưởng sóng siêu âm đến giai đoạn dịch hóa 36 Phần 4: So sánh giải pháp sử dụng sóng siêu âm để nâng cao hiệu thủy phân tinh bột khoai mì 37 Phương pháp phân tích, phương pháp tính toán thiết bị sử dụng .38 Phương pháp phân tích 38 Phương pháp tính toán 39 Thiết bị sử dụng .45 Xử lý số liệu 45 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 47 Phần 1: Xử lý siêu âm huyền phù tinh bột khoai mì – Ảnh hưởng sóng siêu âm đến giai đoạn hồ hóa 47 Ảnh hưởng hàm lượng tinh bột khoai mì huyền phù ban đầu 47 Ảnh hưởng nhiệt độ bắt đầu siêu âm 51 Ảnh hưởng công suất siêu âm 53 Ảnh hưởng thời gian siêu âm 55 Phần 2: Xử lý siêu âm chế phẩm enzyme amylase .57 Phần 2.1: Ảnh hưởng sóng siêu âm đến chế phẩm enzyme Termamyl 120L 57 Phần 2.2: Ảnh hưởng sóng siêu âm đến hoạt độ glucoamylase chế phẩm Dextrozyme GA 78 Phần 3: Ảnh hưởng sóng siêu âm đến giai đoạn dịch hóa huyền phù tinh bột khoai mì .88 Ảnh hưởng hàm lượng tinh bột khoai mì huyền phù ban đầu 88 Ảnh hưởng nhiệt độ bắt đầu siêu âm 91 Ảnh hưởng công suất siêu âm 94 Ảnh hưởng thời gian siêu âm 97 vi Ảnh hưởng đồng thời của nhiê ̣t đô ̣, công suấ t và thời gian siêu âm giai đoa ̣n dịch hóa đế n độ thủy phân tinh bột khoai mì 100 Phần 4: So sánh giải pháp sử dụng sóng siêu âm để nâng cao hiệu thủy phân tinh bột khoai mì .104 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 109 Kết luận 109 Về mặt khoa học 109 Về mặt ứng dụng .109 Đề nghị 110 CHƯƠNG TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Đường cong mô tả giai đoạn hồ hóa tinh bột khoai mì số giống khoai mì trồng Brazil Hình 1.2 Phân loại enzyme amylase dựa vào vị trí chế xúc tác 11 Hình 1.3 Cấu trúc α-amylase 12 Hình 1.4 Cơ chế phản ứng thủy phân nhóm glycosyl α-amylase từ vi khuẩn Bacillus .13 Hình 1.5 Mô cấu trúc của glucoamylase từ Aspergillus niger 14 Hình 1.6 Cơ chế thủy phân liên kế t glycoside glucoamylase 14 Hình 1.7 Sự hình thành, phát triển bong bóng lòng chất lỏng tác dụng sóng siêu âm .16 Hình 1.8 Sơ đồ trình thủy phân tinh bột thành dung dịch đường glucose quy trình sản xuất bột 25 Hình 1.9 Sơ đồ trình thủy phân tinh bột thành dung dịch đường maltose quy trình sản xuất đường nha 26 Hình 2.1 Phương pháp xác định vmax Km dựa vào phương trình Linewearver Burk 39 Hình 2.2 Phương pháp xác định lượng hoạt hóa Ea theo phương pháp Arrhenius .40 Hình 3.1 Ảnh hưởng hàm lượng tinh bột huyền phù ban đầu đến độ nhớt 65oC, nồng độ tinh bột hòa tan độ hòa tan tinh bột sau 60 phút hồ hóa 47 Hình 3.2 Hình chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM) hạt tinh bột khoai mì giai đoạn hồ hóa .48 Hình 3.3 Ảnh hưởng hàm lượng tinh bột huyền phù ban đầu đến kích thước hạt tinh bột sau xử lý siêu âm 49 Hình 3.4 Ảnh hưởng hàm lượng tinh bột huyền phù đến độ hòa tan tinh bột thời điểm cân 50 Hình 3.5 Sự thay đổi độ nhớt huyền phù tinh bột khoai mì 20% theo nhiệt độ .51 Hình 3.6 Ảnh hưởng nhiệt độ bắt đầu siêu âm đến độ hòa tan tinh bột sau 60 phút hồ hóa mẫu siêu âm mẫu đối chứng 52 Hình 3.7 Ảnh hưởng công suất siêu âm đến kích thước hạt tinh bột sau trình xử lý độ hòa tan tinh bột 53 Hình 3.8 Ảnh hưởng thời gian siêu âm đến độ hòa tan tinh bột 55 Hình 3.9 Ảnh hưởng thời gian siêu âm đến kích thước trung bình hạt tinh bột sau siêu âm 56 Hình 3.10 Ảnh hưởng nhiệt độ siêu âm đến hoạt độ α – amylase chế phẩm Termamyl 120L .57 Hình 3.11 Ảnh hưởng công suất siêu âm đến hoạt độ α – amylase chế phẩm Termamyl 120L .59 viii - 147 - - 148 - - 149 - - 150 - - 151 - - 152 - - 153 - - 154 - - 155 - Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 12 năm 2015 BẢN GIẢI TRÌNH SỬA CHỮA LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT THEO Ý KIẾN CỦA HỘI ĐỒNG CẤP TRƯỜNG Kính gửi: Phòng Đào Tạo Sau Đại Học Trường Đại Học Bách Khoa – ĐHQG TPHCM Họ tên NCS: Trần Thị Thu Trà Khoá: 2012 Tên đề tài: ỨNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN TINH BỘT KHOAI MÌ (Manihot esculenta Crantz.) Chuyên ngành: Chế biến thực phẩm đồ uống Mã số: 62 54 02 01 Họ tên cán hướng dẫn: GS.TS Lê Văn Việt Mẫn Dựa vào nghị hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp trường ý kiến thành viên hội đồng, NCS xin giải trình số nội dung chỉnh sửa phiên luận án CHƯƠNG PHẦN HÌNH THỨC Ý kiế n từ hội đồng: Lỗi đánh máy lỗi câu trang 6, trang 14, trang 24, trang 28, trang 54, trang 90 trang 107 (Ý kiến phản biện 3: GS TS Đống Thị Anh Đào) Giải trình NCS: NCS đã sửa chữa lỗi nêu Ý kiế n từ hội đồng: Sử dụng nhiều từ “chúng tôi” viết, làm giảm tính khoa học luận án (Ý kiến ủy viên hội đồng: PGS TS Nguyễn Minh Thủy) Giải trình NCS: NCS bỏ bớt từ “chúng tôi”, chuyển câu văn sang dạng bị động Ý kiế n từ hội đồng: Các size font chữ hình, bảng viết chưa thống Cách trình bày chưa đẹp phần text phần hình hay bảng Nhiều hình có size chữ nhỏ (Ý kiến ủy viên hội đồng: PGS TS Nguyễn Minh Thủy) Giải trình NCS: - 156 - Các size font chữ luận án trình bày theo quy định chung Phòng Đào tạo Sau Đại học Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh Các chữ hình bảng định dạng “Times New Roman” size 10 NCS kiểm soát lại hình bảng chỉnh sửa lại kích thước chữ theo yêu cầu Ý kiế n từ hội đồng: Cách viết luận án cần thể cách trình bày sách khoa học (Ý kiến ủy viên hội đồng: PGS TS Nguyễn Minh Thủy) Giải trình NCS: Bố cục luận án trình bày theo quy định chung phòng Đào tạo sau Đại học, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh NCS cố gắng kết nối đề mục luận án để thành nội dung thống logic CHƯƠNG PHẦN NỘI DUNG Phần tổng quan Ý kiế n từ nghị Phần tổng quan phải bổ sung nội dung liên quan đến tình hình sử dụng enzyme công nghệ đường hóa tinh bột có sử dụng enzyme công nghiệp Việt Nam Giải trình NCS: NCS bổ sung phần 1.5: “Quá trình thủy phân tinh bột có sử dụng enzyme Việt Nam” vào luận án Ý kiế n từ hội đồng: Ở phần tổng quan, số thông tin tra cứu không thống nhất, ví dụ trang thông tin khoảng nhiệt độ hồ hóa không thống nhất, nhiệt độ hồ hóa tinh bột khoai mì không giống nhau, có mẫu thuẫn với việc chọn sau không? (Ý kiến phản biện 2: PGS TS Trương Thị Minh Hạnh) Giải trình NCS: Trong phần tổng quan luận án đưa hai phương pháp để xác định nhiệt độ hồ hóa tinh bột dựa vào đường cong mô tả biến đổi độ nhớt hỗn hợp huyền phù đường cong mô tả lượng nhiệt hấp thu theo thời gian nhiệt độ Do hai phương pháp khác nên khoảng nhiệt độ hồ hóa xác định khác không chênh lệch nhiều Ý kiế n từ hội đồng: - 157 - Thiếu tổng quan công trình nghiên cứu nước Nếu thật nước chưa có công trình nghiên cứu sóng siêu âm tinh bột phải có câu kết luận vấn đề (Ý kiến phản biện 2: PGS TS Trương Thị Minh Hạnh) Giải trình NCS: NCS bổ sung ý “chưa có công bố khoa học ảnh hưởng sóng siêu âm đến trình thủy phân tinh bột Việt Nam” vào luận án Ý kiế n từ hội đồng: Với công bố nước, tác giả tổng hợp ứng dụng sóng siêu âm giai đoạn hồ hóa tinh bột (có 15 tài liệu/171 tài liệu tham khảo tất cả) Vậy ứng dụng siêu âm khác, không thấy đề cập? (Ý kiến phản biện 2: PGS TS Trương Thị Minh Hạnh) Giải trình NCS: Nội dung nghiên cứu luận án tập trung vào trình thủy phân tinh bột phần tổng quan tập trung giới thiệu công bố khoa học sử dụng sóng siêu âm trình thủy phân tinh bột không giới thiệu ứng dụng khác sóng siêu âm Riêng phần ứng dụng sóng siêu âm, NCS nhấn mạnh công bố khoa học tập trung vào phần hồ hóa tinh bột, có công bố sử dụng sóng siêu âm giai đoạn dịch hóa Phần nguyên liệu phương pháp nghiên cứu Ý kiế n từ hội đồng: Trong chương 2, bố trí thực nghiệm phần 1, phần 2, phần 3, NCS chưa giới thiệu sở việc chọn thông số thực nghiệm nên thiếu tính thuyết phục (bảng 2.1 trang 28, bảng 2.2, 2.3 v v) Phương pháp chuẩn bị mẫu với điều kiện nhiệt độ, thời gian chưa trích dẫn (Ý kiến phản biện 2: PGS TS Trương Thị Minh Hạnh) Giải trình NCS: Cơ sở của việc chọn thông số thực nghiệm dựa kết tổng quan tài liệu giới thiệu mục 1.4.1.2, mục 1.4.3 đồng thời dựa vào kết số thí nghiệm thăm dò ban đầu NCS bổ sung ý vào phần 2.4 (bố trí thực nghiệm) luận án Ý kiế n từ hội đồng: Khi xử lý siêu âm chế phẩm amylase mẫu đối chứng để so sánh enzyme ban đầu, thiết nghĩ chưa hợp lý, không siêu âm, enzyme ban đầu thay đổi hoạt độ theo nhiệt độ thời gian tương ứng Do đó, cần phải thực mẫu đối chứng giống mẫu - 158 - nghiên cứu, siêu âm, kết so sánh thuyết phục (trang 53 đến trang 56) (Ý kiến phản biện 2: PGS TS Trương Thị Minh Hạnh) Giải trình NCS: Theo sơ đồ thí nghiệm so sánh hoạt tính enzyme mẫu siêu âm với mẫu đối chứng, chế phẩm enzyme làm “mẫu đối chứng” ủ bể điều nhiệt nhiệt độ thời gian tương đương với “mẫu siêu âm” Tuy nhiên, thời gian ủ từ 30 giây đến 150 giây nên hoạt độ mẫu enzyme đối chứng không đổi (Kết không khác biệt có ý nghĩa thống kê với giá trị p < 0,05) Vì phiên cũ luận án NCS không biểu diễn đường biến đổi hoạt độ enzyme đối chứng theo thời gian ủ nhiệt tương đương với thời gian siêu âm Ý kiế n từ hội đồng: Phải ghi rõ vị trí siêu âm so với đáy thành thiết bị, thể tích dụng cụ chứa hỗn hợp huyền phù siêu âm (Ý kiến phản biện 3: GS TS Đống Thị Anh Đào) Giải trình NCS: NCS biểu diễn phần phần phụ lục luận án chỉnh sửa Phần kết bàn luận Phần 1: Xử lý siêu âm huyền phù tinh bột khoai mì diện enzyme Ý kiế n từ hội đồng: Về thể biện luận cho kết nghiên cứu trang 49: ảnh hưởng công suất siêu âm, đồ thị 3.7b 3.7 c gia tăng công suất siêu âm gia tăng nồng độ tinh bột nên người đọc khó nhận biết ngưỡng công suất siêu âm 3w/g tinh bột, tương tự hình 3.8 (Ý kiến phản biện 2: PGS TS Trương Thị Minh Hạnh) Giải trình NCS: Phần nội dung thể đồ thị 3.7 3.8 luận án Phần 4: Xử lý siêu âm huyền phù tinh bột khoai mì diện enzyme Ý kiế n từ hội đồng: Nên có lý giải nguyên nhân có chênh lệch lớn lượng siêu âm tiêu thụ giải pháp giải pháp (Ý kiến phản biện 1: PGS TSKH Ngô Kế Sương) Giải trình NCS: NCS đã bổ sung thêm phần giải thích vào mục 3.4 luận án - 159 - Phần kết luận kiến nghị Ý kiế n từ hội đồng: Chương IV: Nên dùng khái niệm đề nghị kiến nghị (Ý kiến phản biện 1: PGS TSKH Ngô Kế Sương) Giải trình NCS: NCS đã sửa chữa khái niệm luận án Ý kiế n từ hội đồng: Trong kết luận nên nêu thông số cụ thể trình xử lý siêu âm để để đạt biến đổi cấu trúc số tính chất enzyme amylase (Ý kiến phản biện 3: GS TS Đống Thị Anh Đào) Giải trình NCS: Trong phiên cũ luận án, thông số cụ thể trình xử lý siêu âm để để đạt biến đổi cấu trúc số tính chất enzyme amylase nêu phần 4.1.2 Phần tài liệu tham khảo Ý kiế n từ hội đồng: Chương V: Tài liệu tham khảo: không thấy tài liệu số 171 luận án (Ý kiến phản biện 1: PGS TSKH Ngô Kế Sương) Giải trình NCS: NCS đã loại bỏ tài liệu tham khảo danh mục tài liệu tham khảo luận án - 160 - - 161 - [...]... glucose [3] Quá trình thủy phân tinh bột có thể dài đến hàng chục giờ, lượng enzyme sử dụng nhiều và hiệu suất thủy phân chưa cao [4] Xuất phát từ những vấn đề thực tế trên, chúng tôi thực hiê ̣n đề tài Ứng dụng sóng siêu âm để nâng cao hiệu quả quá trình thủy phân tinh bột khoai mì (Manihot esculenta crantz. ) Mu ̣c đích nghiên cứu là nâng cao hiệu quả của quá trình thủy phân tinh bột khoai mì bằng... bột khoai mì bằng giải pháp sử dụng sóng siêu âm để rút ngắ n thời gian thủy phân hoặc tiết kiệm lượng enzyme sử dụng -1- CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN Quá trình thủy phân tinh bột Về bản chất, quá trình thủy phân tinh bột là quá trình phân cắt mạch phân tử tinh bột có sự tham gia của nước Xúc tác được sử dụng phổ biến hiện nay là các enzyme amylase Quá trình thủy phân tinh bột thường được chia thành ba giai... nhiều hơn nên sóng siêu âm dễ tác động làm phá vỡ hạt hơn [125] b Hàm lượng tinh bột Hàm lượng tinh bột cao trong huyền phù sẽ làm tăng độ nhớt, từ đó gây cản trở sự lan truyền của sóng siêu âm đồng thời làm giảm khả năng “xâm thực”, do đó tác động của sóng siêu âm lên hiệu suất quá trình thủy phân tinh bột sẽ giảm [9] Những kết quả nghiên cứu đã thu được Sóng siêu âm thường được ứng dụng trong giai... đầu mang lại một số kết quả tích cực [1], [2] Những nghiên cứu này được thực hiện chủ yếu tại Trung Quốc và Thái Lan Đến nay, chưa có công bố khoa học về sử dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột tại Việt Nam Hiện nay ở nước ta, tinh bột khoai mì (tinh bột sắn - Manihot esculenta crantz. ) có giá thành rẻ, phổ biến và được sử dụng rộng rãi trong quá trình thủy phân để sản xuất dextrin, maltodextrin,... nhiệt độ siêu âm đến độ thủy phân tinh bột tại thời điểm cân bằng của mẫu siêu âm và mẫu đối chứng 94 Hình 3.41 So sánh giản đồ phân bố kích thước hạt của các mẫu xử lý siêu âm ở các công suất khác nhau .95 Hình 3.42 Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến độ thủy phân tinh bột sau 80 phút dịch hóa 96 Hình 3.43 Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến độ thủy phân tinh bột sau... [61], ΔDH hay ΔDE [62], [63] Bảng 1.1 giới thiệu kết quả nghiên cứu động học quá trình thủy phân tinh bột khoai mì có sử dụng xúc tác enzyme đã được công bố trong thời gian gần đây Bảng 1.1 Kết quả nghiên cứu động học quá trình thủy phân tinh bột khoai mì bằng enzyme STT Enzyme 1 Giai đoạn hồ hóa, không sử dụng enzyme 2 3 Điều kiện thí nghiệm Hàm lượng tinh bột 60g/kg huyền phù, không chỉnh pH, nhiệt... quét (SEM) 90 Hình 3.37 Ảnh hưởng của hàm lượng tinh bột trong huyền phù đến độ thủy phân tinh bột tại thời điểm cân bằng 91 Hình 3.38 Ảnh hưởng của nhiệt độ bắt đầu siêu âm đến độ thủy phân tinh bột sau 80 phút dịch hóa của mẫu siêu âm so với mẫu đối chứng 92 Hình 3.39 So sánh giản đồ phân bố kích thước hạt giữa mẫu siêu âm và mẫu đối chứng tại các nhiệt độ siêu âm khác nhau... để phá vỡ hạt tinh bột Phương pháp này có nhược điểm là cần sử dụng chế phẩm enzyme với hàm lượng cao và thời gian xử lý dài [1] Trong mười năm gần đây, nhiều giải pháp công nghệ mới đã được nghiên cứu nhằm giảm lượng chế phẩm enzyme cần dùng và rút ngắn thời gian thủy phân, từ đó làm tăng hiệu quả kinh tế của quy trình sản xuất Trong số đó, sử dụng sóng siêu âm để hỗ trợ quá trình thủy phân tinh bột. .. nhiệt Nếu trong quá trình siêu âm có hệ thống giải nhiệt, nhiệt độ không vượt quá giá trị gây biến tính enzyme thì tác động khuấy trộn của sóng siêu âm sẽ làm tăng sự tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất, từ đó hiệu suất phản ứng sẽ tăng lên [107] c Ảnh hưởng của năng lượng sóng siêu âm Sóng siêu âm năng lượng thấp sẽ hạn chế phản ứng tạo ra những gốc tự do Đối với sóng siêu âm năng lượng cao, khả năng tạo... ứng của độ thủy phân sau 80 phút dịch hóa khi thay đổi đồng thời nhiệt độ, công suất và thời gian siêu âm 103 Hình 3.48 Sự thay đổi độ thủy phân tinh bột khoai mì theo thời gian 105 Hình 3.49 Ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm Termamyl 120L đã qua xử lý siêu âm đến độ thủy phân tinh bột khi kết thúc giai đoạn dịch hóa 108 x DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Kết quả nghiên cứu động học quá trình thủy ... siêu âm để nâng cao hiệu trình thủy phân tinh bột khoai mì (Manihot esculenta crantz. ) Mu ̣c đích nghiên cứu nâng cao hiệu trình thủy phân tinh bột khoai mì giải pháp sử dụng sóng siêu âm để. .. đến độ thủy phân tinh bột Phần 4: So sánh giải pháp sử dụng sóng siêu âm để nâng cao hiệu thủy phân tinh bột khoai mì: thông qua độ thủy phân, thời gian thủy phân lượng siêu âm cần sử dụng để tăng... giải phóng thủy phân tinh bột, làm tăng hàm lượng tinh bột hòa tan hỗn hợp tinh bột enzyme Phần 4: So sánh giải pháp sử dụng sóng siêu âm để nâng cao hiệu thủy phân tinh bột khoai mì: sử dụng enzyme