BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN KỸ THUẬT - KINH TẾ BIỂN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC UỐNG
THỦY PHÂN TỪ BỘT TRÁI BÍ ĐỎ

SVTH

: Tống Thị Hương

MSSV

: 13030483

GVHD

: ThS. Chu Thị Hà

Lớp

: DH13TP

Khóa học

: 2013 - 2017

Vũng Tàu, tháng 7
năm 2017

NGÀY GIAO ĐỀ TÀI: 2/2017

III. NGÀY HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN: 6/2017
IV. HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Cô Chu Thị Hà

Bà Rịa – Vũng Tàu, Ngày 26 tháng 6 năm 2017
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

ThS. Chu Thị Hà

Tống Thị Hương

TRƯỞNG BỘ MÔN

TRƯỞNG KHOA

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

i


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
Vũng Tàu, tháng 7 năm 2017
Giảng viên phản biện
(kí và ghi rõ họ tên)

iii


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô
Viện kĩ thuật – kinh tế biển đã truyền đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm
quý báu trong suốt thời gian qua.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến cô Chu Thị Hà cô đã tận tình giúp đỡ,
trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án, để em có thể
hoàn thành tốt bài đồ án này. Trong thời gian làm việc với cô, em không ngừng
tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc,
thái độ nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá
trình học tập và làm việc sau này.
Do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nên bài đồ án còn nhiều thiếu

1.1.1.2. Bột bí đỏ ............................................................................................... 2
1.1.1.3. Phân bố sinh học và sinh thái ............................................................... 3
1.1.1.4. Thành phần hóa học ............................................................................. 3
1.1.1.5. Ý nghĩa kinh tế ..................................................................................... 4
1.2. Giới thiệu chung về tinh bột....................................................................... 5
1.3. Khái quát về quá trình thủy phân ............................................................... 7
1.3.1. Bản chất và ý nghĩa của quá trình thủy phân ......................................... 7
1.3.2. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân ................................. 8
1.3.3. Cơ chế của quá trình thủy phân ............................................................ 13
1.4. Quá trình thủy phân tinh bột .................................................................... 14
1.5. Enzyme sử dụng trong nghiên cứu Enzyme α-amylase (termamyl) ....... 20
1.6. Phụ gia và hóa chất................................................................................... 23
1.6.1.Nước sử dụng trong nghiên cứu ............................................................ 23
1.6.2.Acid citric ............................................................................................... 23
1.6.3. Bao bì đề xuất ..................................................................................... 25
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......... 26
2.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................... 26
2.1.1. Bột bí đỏ ................................................................................................ 26
2.1.2. Các chế phẩm enzyme .......................................................................... 26
2.2.1. Phương tiện thí nghiệm ......................................................................... 29
2.2.2. Phương pháp hóa học ............................................................................ 30
2.3. Bố trí thí nghiệm ...................................................................................... 42
2.3.1. Quy trình dự kiến .................................................................................. 42
vi


2.3.2. Bố trí thí nghiệm nghiên cứu ................................................................ 43
2.4. Phương pháp hoàn thiện sản phẩm .......................................................... 47
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 48
3.1. Kết quả và thảo luận ................................................................................. 48

Hình 2.4. Sơ đồ tóm tắt bố trí thí nghiệm 3 .................................................... 46
Hình 2.5. Nước uống đóng chai thủy phân ..................................................... 47
Hình 3.1. Hình ảnh chuẩn bị mẫu cảm quan ................................................... 48
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn kết quả cảm quan sản phẩm với các tỉ lệ nước: bột bí
đỏ khác nhau.................................................................................................... 49
Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian lên giai đoạn
dịch hóa ........................................................................................................... 51
Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của nồng độ enzyme và thời gỉan
đường hóa đến hiệu suất thủy phân (%) .......................................................... 53
Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của nồng độ enzyme và thời gian
đường hóa đến hàm lượng đường khử (%) ..................................................... 53
Hình 3.6. Sơ đồ quy trình đề xuất cho sản phẩm ............................................ 55

viii


DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Nhiệt độ hồ hóa của một số tinh bột ................................................... 7
Bảng 1.2. Một số tính chất khác nhau của α-amylase từ các nguồn khác nhau 18
Bảng 1.3. Các tính chất khác nhau của β-Amylase........................................... 19
Bảng 1.4. Độ ổn định của Termamyl (thời gian (phút) cần thiết để mất 50% hoạt
tính) ................................................................................................................... 21
Bảng 1.5. Quy định về chất lượng cảm quan của acid citric trong thực phẩm . 24
Bảng 1.6. Quy định về thành phần hoá học của acid citric trong thực phẩm ... 24
Bảng 2.1. Đặc tính sản phẩm ............................................................................ 27
Bảng 2.2. Đặc điểm sản phẩm........................................................................... 28
Bảng 2.3. Bảng mô tả nội dung đánh giá cảm quan ......................................... 32
Bảng 2.4. Bảng phân cấp chất lượng ................................................................ 38
Bảng 2.5. Bảng điểm về độ trong và màu sắc của sản phẩm ............................ 39

số thứ tự

NXB:

nhà xuất bản

E. Termamyl

Enzyme Termamyl.

E. Fungamyl

Enzyme Fungamy

x


LỜI MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa nên thiên nhiên đã ban tặng
cho thảm thực vật vô cùng phong phú và đa dạng, đặc biệt là sự phong phú của
các loại rau củ. Mỗi mùa đều có những loại rau củ quả đặc trưng cho từng vùng
miền – đây là đặc điểm mà không phải quốc gia nào trên thế giới cũng có được.
Với những đặc điểm ấy, cộng với 70% dân số làm nghề nông và diện tích canh
tác rau củ khoảng 1.500.000 ha, phát triển sản xuất rau củ quả là một trong
những vấn đề mang tầm chiến lược quốc gia. Hầu hết rau củ quả không những
cung cấp những chất bổ dưỡng cho cơ thể mà còn cung cấp các chất có hoạt tính
sinh học cao, giúp con người phòng và chữa bệnh. Trong đó có thể kể đến một
loại rau trái mà nhân dân ta quen dùng làm thực phẩm, đó là bí đỏ.
Hiện nay, trên thị trường sử dụng bí đỏ để làm thực phẩm vẫn còn hạn chế.

mixta, Cucurbita

maxima,

và Cucurbita

moschata.
Nguồn gốc của bí ngô chưa được xác định tuy nhiên nhiều người cho rằng
bí ngô có nguồn gốc ở Bắc Mỹ. Bằng chứng cổ nhất là các hạt bí ngô có niên đại
từ năm 7000 đến 5500 trước Công nguyên đã được tìm thấy ở México. Đây là
loại quả lớn nhất trên thế giới.

Hình 1.1. Hình dáng trái bí đỏ
1.1.1.2. Bột bí đỏ
Bột bí đỏ có màu vàng đặc trưng có thể lẫn vào các hạt màu nâu. Trong quá
trình sản xuất, sấy bí đỏ ảnh hưởng đến màu sắc của bột bí đỏ. Màu sắc của bột
ảnh hưởng nhiều đến chất lượng cũng như giá trị cảm quan của sản phẩm.

2


Hình 1.2. Bột bí đỏ
1.1.1.3. Phân bố sinh học và sinh thái
Ở nước ta, bí đỏ được trồng ở nhiều nơi từ đồng bằng đến vùng núi. Cây ưa
sáng biên độ sinh thái rộng, sinh trưởng tốt trên nhiều vùng đất có khí hậu khác
nhau, được gieo vào tháng 4 - 5 dương lịch. Bí đỏ có thể thu non làm rau sử
dụng ngay. Thu non, bí đỏ sẽ liên tục ra quả nhiều, dây trẻ lâu, nếu muốn bảo
quản dự trữ dùng lâu dài cần để bí già mới thu hoạch.
Có hai giống bí đỏ được ưa chuộng nhất ở nước ta:
Giống Bí Vàm Răng: Trồng phổ biến ở Kiên Giang, Cần Thơ, Sóc Trăng. Trái

quan trọng trong sự phát triển của sự tăng trưởng xương và sinh sản, vitamin A
còn tham gia vào quá trình sinh tổng hợp protein, điều hoà hệ miễn dịch, bão vệ
cho da. Trong bí đỏ còn chứa một chất cần thiết cho sự phát triển của não bộ đó
là acid glutamic, đây là chất đóng vai trò quan trọng trong bồi dưỡng thần kinh,
làm tăng cường các phản ứng chuyển hoá trong tế bào thần kinh và não. Vì vậy,

4


bí đỏ được coi là thức ăn bổ não, trị suy nhược thần kinh và là thức ăn cho trẻ
em chậm phát triển về trí óc.
1.2. Giới thiệu chung về tinh bột
Tinh bột là thành phần chính của hạt ngũ cốc và củ lương thực. Hạt tinh bột
được cấu tạo từ amylose và amylopectin, xung quanh là một lớp vỏ cấu tạo cũng
bằng amylose và amylopectin. Các hạt xếp thành từng lớp. Hạt tinh bột từ những
nguyên liệu khác nhau có hình dạng và kích thước khác nhau.
Tinh bột là một carbohyđrate cao phân tử bao gồm các đơn vị D-glucose
nối với nhau bởi liên kết α-glucoside. Công thức phân tử gần đúng là
(C6H10O5)n trong đó n có giá trị từ vài trăm đến khoảng mười nghìn. Tinh bột có
dạng hạt màu trắng tạo bởi hai loại polyme là amylose và amylopectin. Amylose
là polyme mạch thẳng gồm các đơn vị D- glucose liên kết với nhau bởi liên kết
α-1,4- glucoside.

Hình 1.4. Một phần cấu trúc amylose
Amylopectin là polyme mạch nhánh, ngoài chuỗi glucose thông thường còn
có những chuỗi nhánh liên kết với chuỗi chính bằng liên kết α-l,6-glucoside. Các
hạt tinh bột là những tinh thể đa hình. Bên trong hạt tinh bột có phần kết tinh do
amylose và phần phân nhánh của amylopectin tạo thành làm cho chúng không tan
trong nước lạnh và tương đối trơ với các enzyme.


Tinh bột sắn

58,5-73°C

Tinh bột bí đỏ

70-90°C

Tinh bột huỳnh tinh

61-81°C

Tinh bột khoai tây

56-66°C

Tinh bột bắp

62-72°C

❖ Độ nhớt của hồ tinh bột:
Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột có ảnh hưởng đến chất
lượng và kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm đó là độ nhớt. Phân tử tinh bột
có nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết được với nhau làm cho phân tử
tinh bột tập hợp lại, giữ nhiều nước hơn khiến cho dung dịch có độ đặc, độ dính,
độ dẻo và độ nhớt cao hơn.
❖ Khả năng tạo gel và sự thoái hóa gel:
Tinh bột sau khi hồ hóa và để nguội, các phân tử tinh bột sẽ tương tác nhau và
xắp xếp lại một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột. Để tạo được gel thì
dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, phải được hồ hóa để

1.3.2. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân [6]
Vận tốc của quá trình thủy phân liên quan hoạt tính của enzyme xúc tác cho
phản ứng. Hoạt tính của enzyme xúc tác càng mạnh thì quá trình thủy phân diễn
ra càng nhanh và triệt để.
✓ Ảnh hưởng của chất xúc tác và nồng độ chất xúc tác [6]
Phản ứng tăng khi nồng độ chất xúc tác tăng, nhưng đến một giới hạn nào
đó, khi cơ chất thủy phân đã hết mà tiếp tục bổ sung chất xúc tác sẽ cho sản
phẩm thủy phân mong muốn tiếp tục phân hủy. Do đó, cần kiểm tra thực nghiệm
để xác định nồng độ chất xúc tác thích hợp cho quá trình thủy phân.
✓ Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất thủy phân [6]
Nồng độ cơ chất đưa vào thủy phân tăng thì hiệu suất của quá trình thủy
8


phân tăng. Tuy nhiên, sự tăng nồng độ cơ chất này phải phù hợp với nồng độ
chất xúc tác thì quá trình thủy phân mới diễn ra triệt để. Do đó, tùy theo yêu cầu
chất lượng của sản phẩm mà ta khống chế nồng độ cơ chất cho phù hợp.
Phương trình Michaelis-Menten biểu diễn mối quan hệ giữa vận tốc phản
ứng với nồng độ cơ chất:
E + S ↔ ES → E + P
Trong đó
- S: cơ chất
- E: emzyme
- P: sản phẩm
- ES: phức trung gian

Phản ứng enzyme được đặc trưng bởi các hằng số tốc độ phản ứng sau:
- K1 : hằng số tốc độ của phản ứng tạo phức [ES]
- K-1 : hằng số tốc độ của phản ứng phân ly phức [ES] ngược lại
- K2: hằng số tốc độ của phản ứng phân ly phức thành sản

Vmax. Sau đó vận tốc phản ứng không tăng nữa dù nồng độ cơ chất tiếp tục tăng.
✓ Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường [6]
Theo quy luật của các phản ứng hóa học thông thường, vận tốc phản ứng
enzyme càng tăng khi tăng nhiệt độ. Nhưng vì enzyme có bản chất là protein
nên khi tăng nhiệt độ tới một giá trị giới hạn nào đó thì vận tốc phản ứng
enzyme sẽ bị giảm do sự biến tính của protein.
Trong khoảng nhiệt độ mà enzyme chưa bị biến tính thì hệ số nhiệt độ của
đa số enzyme vào khoảng 1,4 đến 2. Nghĩa là khi tăng nhiệt độ lên 10°C thì vận
tốc phản ứng tăng từ 1,4 đến 2 lần. Khi bắt đầu có sự biến tính protein thì xảy ra
hiện tượng: một mặt vận tốc phản ứng vẫn tăng theo sự tăng nhiệt độ, mặt khác
vận tốc biến tính protein xảy ra nhanh hơn. Kết quả là vận tốc phản ứng giảm
dần tới đình chỉ hoàn toàn.
Nhiệt độ ứng với vận tốc cực đại gọi là nhiệt độ tối thích. Nhiệt độ mà tại
đó enzyme bị mất hoàn toàn hoạt tính gọi là nhiệt độ tới hạn. Nhiệt độ tối thích
của cùng loại enzyme có nguồn gốc khác nhau thì không giống nhau, thường
enzyme có nguồn gốc thực vật có nhiệt độ tối thích là 50 - 60°C, enzyme từ
nguồn gốc động vật 40 - 50°C. Nhiệt độ quá thấp cũng làm giảm hoạt độ của
enzyme, nhưng do trong điều kiện này enzyme không bị biến tính nên khi đưa
nhiệt độ trở lại điều kiện thích hợp thì hoạt tính của enzyme lại được phục hồi.
Nhiệt độ tối thích của enzyme không phải là hằng số mà nó phụ thuộc vào
10


nhiều yếu tố như cơ chất, pH môi trường, nồng độ enzyme, nguồn enzyme... đặc
biệt là thời gian tác dụng càng dài thì nhiệt độ tối thích càng giảm.
✓ Ảnh hưởng của thời gian thủy phân [6]
Thời gian thủy phân dài hay ngắn là để cho quá trình phân giải, cắt đứt các
liên kết glucoside trong chuỗi polypeptide của tinh bột dưới tác dụng của các
chất xúc tác. Khi nhiệt độ tăng thì động năng tăng dẫn đến vận tốc phản ứng
tăng. Tuy nhiên, nhiệt độ tăng cao, vì bản chất là protein nên enzyme bị biến

Chất kìm hãm (chất ức chế): là những chất làm giảm tốc độ phản ứng
enzyme, hoặc vô hoạt enzyme. Tất cả những chất gây biến tính protein đều là
những chất kìm hãm không đặc hiệu của enzyme. Các chất này có tác dụng kìm
hãm tất cả các enzyme. Ngoài ra, có nhiều chất khác không làm biến tính protein
enzyme nhưng vẫn làm giảm hoạt độ xúc tác của nó. Nói chung, tác dụng kìm
hãm có thể là do chất kìm hãm kết hợp với enzyme tạo thành phức Enzyme chất kìm hãm theo phản ứng sau:
K+i
E+I=
EI
K-i

- Nếu k = 0 phức chất EI hoàn toàn không phân li. Sự kìm hãm ở đây là

không thuận nghịch. Dưới tác dụng của chất kìm hãm không thuận nghịch, mức
độ kìm hãm tăng theo thời gian tác dụng, nếu nồng độ chất kìm hãm đủ lớn để
bão hòa enzyme thì cuối cùng phản ứng enzyme sẽ ngừng hoàn toàn. Hơn nữa,
khi loại chất kìm hãm hoạt độ của enzyme cũng không được phục hồi.
- Trong trường hợp kìm hãm thuận nghịch, hình thành trạng thái cân bằng

của phản ứng trên, mức độ kìm hãm được thể hiện bằng hằng số phân ly (K 1 )
của phức chất enzyme - chất kìm hãm.
- Giá trị K 1 càng lớn, phức chất càng dễ phân ly. Dưới tác dụng của chất

kìm hãm thuận nghịch, hoạt động của enzyme có thể được phục hồi sau khi loại
chất kìm hãm. Các chất kìm hãm có thể tác dụng với enzyme theo nhiều cách
như sau:
- Kìm hãm thuận nghịch: khi loại bỏ chất kìm hãm thì hoạt tính enzyme trở

lại như ban đầu.

vào nhiều yếu tố: tính chất mỗi loại tinh bột, môi trường khuếch tán, nồng độ
huyền phù của tinh bột, tốc độ đun nóng, độ ẩm ban đầu của tinh bột,... khi tăng
nồng độ huyền phù tinh bột thì nhiệt độ hồ hóa tăng lên chút ít, hoặc khi hạt tinh
bột có kích thước nhỏ sẽ có nhiệt độ hồ hóa cao hơn so với hạt có kích thước
lớn.
Quá trình hồ hóa ở tất cả các loại tinh bột đều giống nhau: ban đầu độ nhớt
của hồ tinh bột tăng dần lên sau đó qua một giá trị cực đại rồi giảm xuống.
2. Quá trình dịch hóa và đường hóa tinh bột
13


Tinh bột sau khi hồ hóa sẽ dễ dàng cho việc thực hiện các quá trình: dịch
hóa, đường hóa gọi chung là quá trình thủy phân tinh bột.
Sản phẩm của quá trình thủy phân tinh bột bằng enzyme là phân cắt
amylose, amylopectin và dextrin bậc cao thành đường đường đơn giản mantose,
một lượng nhỏ glucose và các dextrin bậc thấp dễ hòa tan trong nước trở thành
chất hòa tan của dịch đường.
Quá trình đường hóa tinh bột là kết quả của quá trình tác động của nhóm
enzyme amylase.
❖ Cơ chế của phản ứng thủy phân:
Không phụ thuộc vào nguồn gốc của chất xúc tác, mỗi khi các liên kết 𝛼1,4 và α- 1,6 glucoside bị phân cắt, thì tại các điểm đó ngay lập tức được liên kết
với các nhóm ion của nước.
Khảo sát quá trình thủy phân tinh bột ở môi trường giàu nước bởi enzyme
amylose cho thấy rằng: các chất xúc tác bẻ gãy mối liên kết glucoside giữa
nguyên tử carbon số 1 với nguyên tử oxy. Ở mạch amylose, khi mối liên kết 𝛼 1,4- glucoside bị phân cắt thì nhóm hydroxyl (OH) của nước sẽ liên kết với liên
kết carbon số 1 ở gốc glucoside bên trái, còn cation hydro (H+) sẽ liên kết với
nguyên tử carbon số 4 ở glucoside bên phải. Đối với mạch amylopeptide, khi
mối liên kết 𝛼 -l,6-glucoside bị phân cắt, thì nhóm OH- của nước sẽ liên kết với
nguyên tử carbon số 1 ở mạch chính, còn H+ sẽ liên kết với O2- ở nguyên tử
carbon số 6.