Nghiên cứu công nghệ và dây chuyền thiết bị sản xuất tinh bột, tinh bột biến tính và đường trehalose từ khoai lang

1.Đã nghiên cứu công nghệ và dây chuyền thiết bị sản xuất tinh bột từ khoai
lang quy mô 1 tấn nguyên liệu/mẻ
– Điều kiện xử lý nguyên liệu: nồng độ NaCl để xử lý nhựa khoai lang với nồng độ
muối 1,0 %;
– Điều kiện hồi tinh bột khoai lang: nghiền khoai: số lần nghiền khoai: 2 lần; thời gian nghiền 2 phút; cỡ lưới lọc 80-100 mesh, số lần lọc rửa (ly tâm) 3 lần, thu được độ tinh khiết của tinh bột từ > 95,0%.
– Đã xác định được thông số sấy tinh bột khoai lang: Sấy ở tủ sấy có trao đổi nhiệt với
hiệu suất thu hồi 95%; ở 50-80℃ trong thời gian sấy từ 12 giờ thì độ ẩm bột sấy đạt
yêu cầu sản phẩm thu được đánh giá cảm quan màu sắc đều có màu trắng sáng
– Thủy phân xơ thô từ bã củ khoai lang bằng enzyme Viscozyme L: tỷ lệ nguyên
liệu/nước 1/5; tỷ lệ enzyme/nguyên liệu 0,3%; pH 3,5 ở nhiệt độ 60℃ thủy phân
trong 22 giờ, thu được 30g xơ kháng tiêu hóa/ 100g bã.
– Xây dựng dây chuyền sản xuất tinh bột từ khoai lang quy mô 1 tấn nguyên liệu/mẻ:
Thiết kế mô hình thiết bị phù hợp, lựa chọn, lắp đặt, vận hành và hiệu chỉnh các
thông số kỹ thuật của hệ thống thiết bị;
– Sản xuất thử nghiệm 10 mẻ thu được 2187 kg tinh bột, hàm lượng tinh bột đạt
95,26%, đạt tiêu chuẩn an toàn thực phẩm theo QCVN 8-1:2011/BYT.
2. Đã nghiên cứu công nghệ và dây chuyền thiết bị sản xuất tinh bột biến tính từ
khoai lang bằng phương pháp enzyme
– Công nghệ sản xuất tinh bột biến tính: sử dụng enzyme SEB-Star HTL, điều kiện
dịch hóa: nồng độ bột 25%; nhiệt độ dịch hoá: 90℃; pH dịch hoá: pH= 6,0; thời
gian dịch hoá 25 phút, nồng độ enzyme: 0,04%, DE dịch hóa đạt 19,25;
– Điều kiện thu hồi tinh bột biến tính: tỷ lệ đất trợ lọc/ than hoạt tính=1/3 và nồng độ
dịch đường cho quá trình lọc là 15^oBx; tốc độ 4 ml/phút là tốc độ bơm dịch qua cột
trao đổi ion để thực hiện quá trình khử khoáng, chọn nhiệt độ cô là 70℃;
– Sấy tinh bột biến tính bằng phương pháp sấy phun với nhiệt độ sấy đầu vào là 160-
180℃và nhiệt độ đầu ra 95 – 100℃ và nồng độ chất khô của dịch 30^⁰ Bx;
– Thiết kế 01 mô hình dây chuyền hệ thống thiết bị; Lựa chọn được các thiết bị cho
dây chuyền hệ thống thiết bị; Lắp đặt, vận hành và hiệu chỉnh các thông số kỹ thuật
của dây chuyền hệ thống để sản tinh bột biến tính;
– Sản xuất thử nghiệm 1000 kg tinh bột biến tính, hàm lượng tinh bột > 95%, DE 18-
20, đạt tiêu chuẩn tinh bột biến tính theo QCVN 4-18:2011/BYT.
3. Đã nghiên cứu sản xuất enzyme trehalose synthase tái tổ hợp
– Đã sàng lọc khả năng sinh tổng hợp trehalose của một số chủng vi khuẩn và đã xác
định được 02 chủng vi khuẩn Corynebacterium glutamicum VTCC 10656 và
Pseudomonas putida VTCC 12263 sinh tổng hợp trehalose với nồng độ trehalose
trong dịch chiết tương ứng là ~1,8 g/l (C. glutamicum VTCC 10656) và ~2,3 g/l (P.
putida VTCC 12263);
– Gen treSA (2067 bp) mã hóa trehalose synthase của vi khuẩn P. putida VTCC 12263
đã được tách dòng vào plasmid pHT01 và giải trình tự thành công;
– Trình tự gen treSA của vi khuẩn Pseudomonas putida VTCC 12263 đã được tối ưu
hóa biểu hiện trong vi khuẩn B. subtilis. Sau khi tối ưu hóa, trình tự gen Ppu.treSA đã
tối ưu hóa codon (opt.treSA) có tỉ lệ GC là 46,60%, gần với tỉ lệ GC hệ gen của B.
subtilis là 43,52%, và có chỉ số thích nghi codon CAI 0,945. Trình tự gen opt.treSA
đã được đặt tổng hợp nhân tạo vào plasmid pJET1.2;
– Đã tạo được chủng vi khuẩn B. subtilis 1012 tái tổ hợp mang pHT01-treS có hoạt
tính tổng hợp trehalose từ maltose với hoạt độ riêng 95,7 U/mL;
– Đã xác định được các điều kiện thích hợp để biểu hiện TreS tái tổ hợp ở vi khuẩn B.
subtilis ở quy mô phòng thí nghiệm là cảm ứng IPTG 1,0 mM tại pha giữa sinh
trưởng của tế bào khi mật độ tế bào A600 = 0,8; nhiệt độ nuôi cấy 30℃ trong môi
trường TB; thu sinh khối tế bào sau 10 giờ cảm ứng;
– Đã nghiên cứu công nghệ sản xuất enzyme trehalose synthase tái tổ hợp: Điều kiện
lên men trên thiết bị 10 lít: lượng dịch: 7 lít, pH 7,0, nhiệt độ 30℃, tỷ tiếp giống 7%,
tốc độ khuấy: 200 vòng/phút, tốc độ cấp khí: 0,7lít khí/lít môi trường/phút, thời điểm
bổ sung chất cảm ứng ITPG 1,0% tại 10 giờ lên men, thời gian lên men 36 giờ, hàm
lượng enzyme đạt 120 U/g sk. Thu nhận enzyme: Dịch enzyme thô được lọc qua
màng có kích thước 10 kDa để cô đặc enzyme và loại bỏ các phân tử có kích thước <
10 kDa, điều kiện lọc qua màng 10 kDa: áp suất dòng nhập liệu vào 6 bar, dòng ra 3
bar, nhiệt độ dòng nhập liệu là 40℃, tốc độ bơm luân hồi 18 vòng/phút, tốc độ cấp
liệu là 20 lít/giờ, lọc và cô đặc đến thể tích cuối cùng 0,5 – 0,7 lít. Tinh sạch enzyme:
Tinh sạch TreS sử dụng sắc ký ái lực Nickel–sepharose, cột HiLoad™ (kích thước
7×1 cm) để có thể tích cột gel khoảng 1 ml. Cột gel được cân bằng với 10 ml đệm A
có 5 mM imidazol, tốc độ 20-30 ml/giờ. Các phân đoạn protein không gắn cột sau đó
được rửa bằng đệm A có imidazol 5 mM đến khi A280<0,05. Tiến hành rửa chiết
protein gắn cột bằng đệm A có 250 mM imidazol;
– Đã xây dựng mô hình thiết bị sản xuất enzyme trehalose synthase tái tổ hợp quy mô
5-10 lít dịch lên men/mẻ: thiết kế, chế tạo modun thiết bị siêu vi lọc; lựa chọn, lắp
đặt, vận hành và hiệu chỉnh các thông số kỹ thuật của hệ thống thiết bị sản xuất chế
phẩm chế phẩm enzyme TreS, có bản vẽ thiết kế chi tiết;
– Đã sản xuất enzyme tái tổ hợp quy mô 10 lít dịch lên men/mẻ: 10 đợt lên mem, trung
bình mỗi mẻ sản xuất được 0,5-0,7 lít enzyme;
– Kết quả phân tích chỉ tiêu chất lượng chế phẩm enzyme TreS. Chỉ tiêu chính hoạt
tính enzyme đạt > 1000 U/ml, các chỉ tiêu vi sinh, kim loại nặng đạt theo Quy chuẩn
kỹ thuật quốc gia về Phụ gia thực phẩm – enzyme, Bộ Y tế;
– Đã xác định được độ ổn định hoạt tính (≥1000U/ml) dự đoán của chế phẩm enzyme
TreS được chứa trong chai thủy tinh tối mầu là 5,5 tháng ở điều kiện bình thường
(10℃).
4. Đã nghiên cứu công nghệ và dây chuyền thiết bị sản xuất đường chức năng
trehalose từ khoai lang bằng phương pháp enzyme
– Điều kiện giai đoạn dịch hóa: nồng độ tinh bột: 25%; nồng độ enzyme SEBrew Ht:
0,1 % so với tinh bột; pH = 6,5, nhiệt độ: 90℃; thời gian: 25 phút, DE dịch hóa đạt
19,0;
– Điều kiện giai đoạn đường hóa nồng độ cơ chất: 28^oBx (so với nồng độ tinh bột
25%), DE dịch hoá: 19,0; nồng độ enzyme SEBamyl L: 0,1% so với cơ chất, nhiệt
độ: 55℃, pH = 6,5; thời gian: 5 giờ. DE đường hóa đạt 37,8, hiệu suất chuyển hóa
tạo maltose đạt 70,7%;
– Điều kiện giai đoạn chuyển hóa: nồng độ trehalose synthase 200 U/ml dịch cơ chất,
nhiệt độ 37^oC, pH 7,8, nồng độ cơ chất 27^oBx, khuấy 40 vòng/phút thời gian 10 giờ,
hàm lượng trehalose đạt 73,5% so với đường tổng;
– Thủy phân và loại đường tạp: thủy phân oligosaccharit thành maltose: bổ sung
fulgamyl 0,2 U/ml, nhiệt độ 55°C, pH 5,5, khuấy 40 vòng/phút, 30 phút; thủy phân
maltose và maltotriose thành glucose: bổ sung glucoamylase 0,15 U/ml, nhiệt độ
55°C, pH 5,5, khuấy 40 vòng/phút, 30 phút; thủy phân glucose, bổ sung glucose
oxidase 0,2 Uml, nhiệt độ 55°C, pH 5,5, khuấy 40 vòng/phút, 30 phút;
– Đã nghiên cứu thu nhận sản phẩm đường trehalose: tỷ lệ chất hấp phụ 3g/l than hoạt
tính và 3g/l đất trợ lọc để ổn nhiệt ở 80℃ trong 30 phút, lọc khung bản, áp lực lọc
2kg, tốc độ tiếp liệu 50 lít/giờ; Tẩy khoáng dịch đường trehalose bằng cột trao đổi
anion và cation; tốc độ bơm dịch: 1,5 lít/phút; nhiệt độ: 30℃. Cô đặc dịch đường
trehalose ở áp suất chân không 650 mmHg, nhiệt độ 80℃, nồng độ chất hòa tan đạt
khoảng 70^oBx; kết tinh dịch đường có bổ sung trehalose mầm 2%, ở 4℃ thời gian 24
giờ, gạn lắng 2 lần thu tinh thể trehalose; sấy khô tinh thể trehalose trong tủ sấy có
quạt thông gió, nhiệt độ 55℃, sấy khô đến độ ẩm 5-10%;
– Đã nghiên cứu thiết kế mô hình dây chuyền hệ thống thiết bị: có bản vẽ mô hình hệ
thống thiết bị phù hợp với quy trình công nghệ sản xuất đường trehalose quy mô
1000kg nguyên liệu khoai lang/mẻ;
– Đã xây dựng được quy trình công nghê và sản xuất thực nghiệm quy mô 1000kg
nguyên liệu khoai lang/mẻ, sản xuất 3 mẻ, thu được 210 kg đường trehalose;
– Phân tích, đánh giá chất lượng sản phẩm và các chỉ tiêu an toàn của sản phẩm đường
trehalose: chỉ tiêu chất lượng đường trehalose có độ tinh sạch đạt >98%, các chỉ tiêu
hóa lý vi sinh đạt theo tiêu chuẩn quy định; đường trehalose không gây độc tính cấp
trên động vật thực nghiệm là chuột nhắt trắng theo đường uống, với liều thử nghiệm
cao nhất là 30000 mg/kg thể trọng; xác định được điều kiện bảo quản đường
trehalose dự kiến 12 tháng ở điều kiện bình thường (25 – 30℃);
– Đã xây dựng tiêu chuẩn cơ sở cho sản phẩm đường trehalose: TCCS số 06/VTP ngày
01/3/2021.

5. Đã nghiên cứu ứng dụng tinh bột khoai lang trong sản xuất bánh pudding
   – Tỷ lệ tinh bột khoai lang 10- 12%, gia nhiệt ở nhiệt độ 90℃, trong thời gian 6 phút;
   – Sản xuất thực nghiệm 101,18 kg pudding khoai lang tương đương 1.260 hộp, khối
   lượng 80g/hộp. Phân tích đánh giá chất lượng và đạt tiêu chuẩn an toàn vệ sinh thực
   phẩm.
   6. Đã nghiên cứu ứng dụng tinh bột biến tính trong sản xuất váng sữa lên men
   – Tỷ lệ tinh bột biến tính khoảng 5- 6%;
   – Sản xuất thử nghiệm được 100,35 kg váng sữa lên men tương đương 1.823 hộp váng
   sữa, khối lượng 55g/hộp. Phân tích đánh giá chất lượng và đạt tiêu chuẩn an toàn vệ
   sinh thực phẩm.
   7. Đã nghiên cứu ứng dụng đường trehalose trong sản xuất bánh trung thu
   – Tỷ lệ đường trehalose bổ sung 25 – 35%. Nước đường bánh dẻo tỷ lệ là 40 – 60%
   trehalose. Nhân đậu xanh được thay thế đường trehalose khoảng 30- 50%;
   – Đã sản xuất 335 chiếc bánh nướng và 333 bánh dẻo với tổng khối lượng 100,20 kg
   bánh trung thu. Chất lượng sản phẩm đạt theo tiêu chuẩn TCVN 12940: 2020 và
   TCVN 12941: 2020