TRÍCH YẾU LUẬN ÁN
1. Thông tin chung
Họ tên Nghiên cứu sinh: Phạm Cao Thăng
Tên đề tài luận án: Nghiên cứu công nghệ sản xuất tinh bột kháng tiêu hoá loại RS3 từ nguyên liệu gạo bằng thủy phân enzyme kết hợp xử lý nhiệt ẩm.
Chuyên ngành: Công nghệ sau thu hoạch Mã số: 954.01.04
Người hướng dẫn: 1. PGS. TS Nguyễn Duy Lâm; 2. PGS.TS Phạm Anh Tuấn
Tên cơ sở đào tạo: Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch – Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.
2. Tóm tắt nội dung luận án
2.1. Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu
a) Mục tiêu nghiên cứu
Xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất tinh bột kháng tiêu hoá loại RS3 từ nguồn nguyên liệu gạo phổ biến tại Việt Nam bằng phương pháp thủy phân enzyme kết hợp xử lý nhiệt ẩm để tạo ra sản phẩm tinh bột RS3 đảm bảo chất lượng, ATTP và có khả năng ứng dụng ở quy mô công nghiệp.
b) Đối tượng nghiên cứu
Các giống lúa được thu thập tại một số tỉnh miền Bắc, Nam Trung Bộ – Tây Nguyên và Tây Nam Bộ. Sản phẩm là tinh bột kháng tiêu hoá loại RS3.
2.2. Nội dung nghiên cứu
– Nghiên cứu phân tích và lựa chọn nguyên liệu thích hợp để sản xuất tinh bột kháng tiêu hóa từ một số giống lúa trồng tại Việt Nam.
– Nghiên cứu công nghệ tiền xử lý nguyên liệu bằng thủy phân enzyme pullulanase.
– Nghiên cứu công nghệ làm giàu tinh bột kháng tiêu hóa RS3 bằng phương pháp hấp nhiệt/làm nguội theo chu kỳ.
– Tối ưu hóa quá trình sản xuất tinh bột kháng tiêu hóa RS3 từ nguyên liệu gạo bằng thủy phân enzyme pullulanase kết hợp hấp nhiệt/làm nguội theo chu kỳ.
– Sản xuất thử nghiệm tinh bột kháng tiêu hóa RS3 bằng thủy phân enzyme kết hợp thủy nhiệt từ nguyên liệu gạo, quy mô pilot.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
– Luận án đã tiến hành các nghiên cứu phân tích và thực nghiệm đơn yếu tố và đa yếu tố.
– Phương pháp phân tích hóa học: Các chỉ tiêu hoá học được phân tích theo TCVN 4328-2:201; TCVN 9935:2013; TCVN 5716-2:2008… ; Các chỉ tiêu vi sinh được phân tích theo TCVN 4884-1:2015; TCVN 11039-6:2015; TCVN 11039-8:2015…; Các chỉ tiêu về dư lượng kim loại nặng được phân tích theo TCVN 7601:2007; TCVN 7603:2007, TCVN 7602:2007…
– Phương pháp phân tích hóa lý: Phân tích các chỉ tiêu như độ hoà tan, độ trương nở, mức độ thuỷ phân….
– Phương pháp phân tích cấu trúc và hình thái tinh bột: Xác định hình thái, cấu trúc tinh bột bằng phân tích SEM, phổ nhiễu xạ tia X và phổ hồng ngoại FT-IR
– Xác định hàm lượng RS3 theo phương pháp AOAC Method 985.29: Sử dụng bộ kit của Megazyme với 3 loại enzyme kèm theo. Trong đó, α-amylase và amyloglucosidase để thủy phân thành phần tinh bột tiêu hóa thành các phần hòa tan, protease để thủy phân 2 enzyme đã nêu. Tiến hành kết tủa bằng cồn và rửa để loại bỏ những thành phần hòa tan. Sản phẩm cuối được xác định hàm lượng tro và hàm lượng protein để hiệu chỉnh kết quả.
– Số liệu thực nghiệm được phân tích theo ANOVA đơn yếu tố và biểu thị là giá trị trung bình. Sử dụng phần mềm SPSS ver 16.0; Xử lý số liệu thực nghiệm đa yếu tố và tối ưu hóa bằng phần mềm Design-Expert 7.1.
2.4. Các kết quả chính của luận án:
a) Ý nghĩa khoa học
Đã xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất tinh bột kháng tiêu hoá loại RS3 từ nguyên liệu gạo IR50404 bằng quá trình tiền xử lý thủy phân enzyme pullulanase kết hợp kỹ thuật hấp nhiệt/làm nguội 3 chu kỳ.
Công trình nghiên cứu của luận án góp phần bổ sung bộ cơ sở dữ liệu khoa học về quy trình công nghệ sản xuất tinh bột kháng tiêu hoá loại RS3. Trong đó, các thông số của quá trình công nghệ được thiết lập có hệ thống từ yếu tố nguyên liệu gạo đến sơ chế, tiền xử lý và biến tính thoái hóa tinh bột tạo tinh bột RS3 đảm bảo tính kế thừa, phát triển, logic và khoa học.
b) Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả của đề tài luận án góp phần đa dạng hóa sản phẩm, nâng cao chất lượng và gia tăng giá trị sản phẩm gạo Việt Nam.
Bước đầu tinh bột kháng tiêu hoá loại RS3 được tạo ra từ nguyên liệu gạo IR50404 có thể mở rộng cho một số giống lúa gạo có tiềm năng đã được lựa chọn. Sản phẩm tinh bột RS3 đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng và ATTP là nguồn thực phẩm chức năng và phụ gia thực phẩm phục vụ cho ngành công nghệ chế biến góp phần bảo vệ sức khỏe, nâng cao chất lượng cuộc sống con người và cộng đồng.
c) Những đóng góp mới
– Đã lựa chọn giống lúa IR50404 là thích hợp cho sản xuất tinh bột kháng tiêu hoá loại RS3 với hàm lượng amylose cao (29,14%), khả năng hình thành RS3 cao (8,39%), độ nhớt thấp (5020 cP), độ kết tinh cao (42,1%) và là giống lúa trồng rất phổ biến ở Nam bộ và Nam Trung bộ Việt Nam.
– Đã xác định được giải pháp công nghệ thích hợp để sản xuất tinh bột RS3 sử dụng enzyme pullulanase tiền thủy phân tinh bột gạo IR50404 kết hợp kỹ thuật hấp nhiệt/làm nguội 3 chu kỳ với chế độ công nghệ tối ưu: Hàm lượng tinh bột/nước 15%, pH 5,5 với nồng độ enzyme 2,2 %, nhiệt độ 54,4oC, thời gian thủy phân 10,4 giờ. Tiếp theo là quá trình hấp nhiệt/làm nguội 3 chu kỳ với nhiệt độ hấp nhiệt 130oC trong thời gian 60 phút và làm nguội xuống 4oC, lưu trữ sau 18 giờ trước khi tinh chế làm sạch, thu hồi sản phẩm tinh bột RS3. Sản phẩm thu được có hàm lượng RS3 47,4 ± 0,66%; hàm lượng đường khử đạt 14,18 ± 0,15%; độ hòa tan 68,31 ± 0,27%; độ trương nở 2,11 ± 0,04 %; tỷ lệ thu hồi 88,5 ± 1,2%, hàm lượng amylose 49,78 ± 0,88%; độ thủy phân 8,91 ± 0,18 %; độ trùng hợp 235 ± 4,8.
– Đã đề xuất được quy trình công nghệ sản xuất tinh bột kháng tiêu hoá loại RS3 từ tinh bột gạo IR50404 bằng tiền xử lý thủy phân enzyme pullulanase kết hợp kỹ thuật hấp nhiệt/làm nguội 3 chu kỳ, đảm bảo độ tin cậy trong điều kiện ứng dụng quy mô công nghiệp.
