Tài liệu Nghiên cứu công nghệ sản xuất malt từ lúa nếp than

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA & THỰC PHẨM WX BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT TỪ LÚA NẾP THAN TỪ PHAN NAM PHƯƠNG TRỊNH THANH TÂM BIÊN HÒA – 5/2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA & THỰC PHẨM WX BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT TỪ LÚA NẾP THAN Chủ nhiệm đề tài: TỪ PHAN NAM PHƯƠNG TRỊNH THANH TÂM BIÊN HÒA – 5/2011 i MỤC LỤC MỤC LỤC.................................................................................................................. i  DANH MỤC HÌNH................................................................................................. iii  DANH MỤC BẢNG..................................................................................................v  MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1  Chương 1. TỔNG QUAN .........................................................................................3  1.1 TỔNG QUAN VỀ LÚA NẾP THAN ..............................................................3  1.1.1 Nguồn gốc, phân bố, đặc điểm cây lúa .....................................................3  1.1.2 Cấu tạo hạt lúa...........................................................................................4  1.1.3 Thành phần và đặc tính .............................................................................6  1.1.4 Các hoạt chất trong hạt nếp than và công dụng của chúng .......................7  1.2. TỔNG QUAN VỀ LÚA NẨY MẦM .............................................................8  1.2.1 Sự nẩy mầm...............................................................................................8  1.2.2 Thành phần và đặc tính của malt lúa.......................................................11  1.2.3 Hoạt chất sinh học vượt trội của malt lúa nếp than.................................13  1.3. TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU VÀ CÁC SẢN PHẨM LIÊN QUAN...................................................................................................................14  1.3.1. Tổng quan các nghiên cứu về nếp than ..................................................14  1.3.2. Một số sản phẩm từ nếp than..................................................................15  Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................19  2.1 ĐỐI TƯỢNG ..................................................................................................19  2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................................19  ii 2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu và sơ đồ quy trình tạo malt lúa nếp than ....................20  2.2.2 Thuyết minh quy trình.............................................................................22  2.2.3 Khảo sát các thông số công nghệ tạo malt lúa nếp than..........................25  2.3.4 Tính giá thành sản phẩm sau quá trình chế biến .....................................29  Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................30  3.1 Kết quả khảo sát nguyên liệu..........................................................................30  3.2. Kết quả khảo sát các thông số trong quá trình ngâm.....................................31  3.2.1 Ảnh hưởng của thời gian ngâm đến độ ẩm nẩy mầm của lúa nếp than ..31  3.2.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu: dung môi nước đến độ ẩm của lúa nếp than ...................................................................................................................33  3.3 Kết quả khảo sát quá trình sấy........................................................................34  3.4 Tỷ lệ thu hồi hạt malt sau xử lý malt sau sấy .................................................36  3.5 Chất lượng malt khô thu được ........................................................................37  3.6 Giá thành sản phẩm sau quá trình chế biến ....................................................37  KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................41  KẾT LUẬN...........................................................................................................41  KIẾN NGHỊ..........................................................................................................42  TÀI LIỆU THAM KHẢO  iii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cánh đồng lúa nếp than ...........................................................................3  Hình 1.2 Cấu tạo hạt lúa .........................................................................................4  Hình 1.3 Hạt gạo nếp than ......................................................................................5  Hình 1.4 Cấu tạo anthocyanin ................................................................................7  Hình 1.5 Biến đổi trong hạt lúa nẩy mầm...............................................................9  Hình 1.6 Sơ đồ quá trình làm malt đại mạch ........................................................10  Hình 1.7 Cháo nếp cẩm ........................................................................................15  Hình 1.8 Rượu vang nếp cẩm - Black Queen .......................................................15  Hình 1.9 Rượu nếp cẩm ........................................................................................16  Hình 1.10 Sữa chua nếp cẩm Điện Biên...............................................................16  Hình 1.11 Red glutinous rice & Dairy fluor (Bánh mì hấp nếp than vị sữa) .......17  Hình 1.12 Black sticky rice ice bar (Kem nếp than dạng cây) .............................17  Hình 1.13 Black sticky rice wine (Rượu nếp than) ..............................................18  Hình 1.14 black glutinous rice flour (Bột gạo nếp than) ......................................18  Hình 2.1 Nguyên liệu lúa nếp than .......................................................................19  Hình 2.2 Sơ đồ nghiên cứu quy trình tạo malt lúa................................................20  Hình 2.3 Sơ đồ nghiên cứu quy trình tạo malt lúa................................................21  Hình 3.1 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của thời gian ngâm đến độ ẩm nẩy mầm của lúa nếp than ....................................................................................................32  Hình 3.2 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu: dung môi nước đến độ ẩm nẩy mầm của lúa nếp than..........................................................................33  iv Hình 3.3 Biểu đồ biểu diễn thay đổi ẩm trong thời gian sấy ................................34  Hình 3.4 Biểu đồ biểu diễn thay đổi năng lực đường hóa trong thời gian sấy.....35  Hình 3.5 Sơ đồ cân bằng vật chất .........................................................................39  Hình 4.1 Kết luận sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất malt lúa nếp than hoàn chỉnh......................................................................................................................41  v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần của gạo nếp than và so sánh với các hạt gạo-nếp khác .......6  Bảng 1.2 So sánh thành phần và chất lượng của lúa tẻ, malt lúa tẻ và malt đại mạch......................................................................................................................11  Bảng 1.3 Thành phần dinh dưỡng trong nếp than nẩy mầm ................................12  Bảng 1.4 Thành phần Vitamins và khoáng trong nếp than nẩy mầm...................12  Bảng 3.3 Kết quả ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu: dung môi nước đến độ ẩm của lúa nếp than...........................................................................................................33  Bảng 3.4 Kết quả sự thay đổi độ ẩm và năng lực đường hóa của malt lúa trong thời gian sấy..........................................................................................................34  Bảng 3.5 Tỷ lệ thu hồi hạt malt ............................................................................36  Bảng 3.6 Chỉ tiêu hóa lý malt sau sấy ..................................................................37  Bảng 3.7 Giá thành cho một mẻ sản xuất 1000kg lúa nguyên liệu ......................40  1 MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài Ngũ cốc là nguồn cung cấp năng lượng dồi dào cho cơ thể và đặc biệt các loại bản thân có màu làm tăng lên giá trị sử dụng vì những ích lợi cho sức khỏe mà chúng đem lại. Lúa nếp than là loại ngũ cốc có màu tím đen từ vỏ ngoài đến tận ruột gạo, có hương vị hấp dẫn đặc biệt, khác hẳn với nhiều loại lúa nếp thường (C.Bounphanousay et al., 2008). Trong gạo nếp than có chứa khoảng 75% tinh bột, với hàm lượng chất khoáng rất cao, chứa nhiều axít amin mà đặc biệt có chứa lượng lớn anthocyanin với tác dụng chống oxy hóa, ngăn chặn tác động nguy hại của các gốc tự do, rất ích lợi cho sức khỏe người sử dụng (Gu Defa, Xu meizu, 2006). Mầm lúa được báo cáo là chứa hàm lượng cao các vitamin, khoáng, phytate và xơ có tác dụng ngừa ung thư đường ruột; tăng các axit amin như lysine gấp 3 lần, gamma-amino-butyric acid gấp 10 lần; tocotrienol factor (TRF) chống oxi hóa, bảo vệ các thể lipoprotein-cholesterol trong máu: LDL, HDL… (USDA, 2000). Tuy nhiên, hiện nay việc sản xuất và tiêu thụ các sản phẩm từ nguyên liệu lúa nếp than chưa phổ biến. Nhằm tạo điều kiện phát triển các sản phẩm có lợi từ nguồn nguyên liệu này và góp phần nâng cao giá trị thương phẩm ngành lúa gạo tại Việt Nam, nghiên cứu ban đầu chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất malt từ lúa nếp than”. Tính cấp thiết - Đa dạng sản phẩm chế biến có tác dụng rất tốt cho sức khỏe từ nguyên liệu truyền thống lúa nếp than Việt Nam - Giới thiệu sản phẩm malt mới tại Việt Nam 2 - Nội dung đề tài chưa từng được nghiên cứu tại Việt Nam Và đây cũng là mục đích của bài nghiên cứu. Mục tiêu: - Xây dựng và khảo sát quy trình tạo ra malt lúa nếp than - Tạo thành phẩm malt lúa nếp than - Tính toán giá thành sản phẩm - Đưa ra quy trình sản xuất malt lúa nếp than hoàn chỉnh 3 Chương 1. TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ LÚA NẾP THAN 1.1.1 Nguồn gốc, phân bố, đặc điểm cây lúa Nếp than là giống lúa cổ truyền của Việt Nam, là giống lúa quang cảm được trồng nhiều ở miền Tây Nam Bộ vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long. Tuy nhiên, giống lúa này có năng suất thấp và chỉ trồng duy nhất một mùa trong năm nên chưa đáp ứng được nhu cầu xã hội ngày càng cao hiện nay. Tên khoa học là Oryza sativa l. Glutinosa Tanaka. Về mặt phân loại thực vật, cây lúa thuôc họ Gramineae (hòa thảo), tộc Oryzeae, chi Oryza. (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008) Hình 1.1 Cánh đồng lúa nếp than Đặc trưng hình thái và sinh lý tổng quát của giống lúa - Thân: Thân cao - Chồi: Nở bụi mạnh - Lá: Lá rộng, xanh nhạt 4 - Hạt: • Hạt thon dài, dẹp • Hạt hầu như không có đuôi • Trấu ít lông và lông ngắn • Hạt dễ rụng - Sinh học: Tính quang cảm rất thay đổi Đời sống cây lúa bắt đầu từ lúc hạt nẩy mầm cho đến khi lúa chín, có thể chia làm 3 giai đoạn chính: giai đoạn tăng trưởng, giai đoạn sinh sản và giai đoạn chín. (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008) 1.1.2 Cấu tạo hạt lúa Râu Vỏ trấu Mày lúa Lớp aleuron Vỏ hạt Hạt tinh bột Vỏ quả Vỏ trấu Phôi: Chồi mầm Lá mầm Hình 1.2 Cấu tạo hạt lúa 1.1.2.1 Vỏ lúa Vỏ lúa gồm 2 vỏ trấu ghép lại (trấu lớn và trấu nhỏ). Ở gốc 2 vỏ trấu chổ gắn vào đế hoa có mang hai tiểu dĩnh. Phần vỏ chiếm khoảng 20% trọng lượng hạt lúa. 5 1.1.2.2 Hạt gạo Bên trong vỏ lúa là hạt gạo. Hạt gạo gồm 2 phần: - Phần phôi hay mầm (embryo): nằm ở góc dưới hạt gạo, chổ đính vào đế hoa, ở về phía trấu lớn. - Phôi nhũ: chiếm phần lớn hạt gạo chứa chất dự trữ, chủ yếu là tinh bột (phần gạo chúng ta ăn hàng ngày). Bên ngoài hạt gạo được bao bọc bởi một lớp vỏ lụa mỏng chứa nhiều vitamin, nhất là vitamin nhóm B. Khi xay xát lớp nầy tróc ra thành cám mịn. (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008) Hình 1.3 Hạt gạo nếp than 6 1.1.3 Thành phần và đặc tính Bảng 1.1 Thành phần của gạo nếp than và so sánh với các hạt gạo-nếp khác (Source: http://www.bionutrifood.com) Thành phần dinh dưỡng /100g Nếp Gạo tẻ Jasmine Năng lượng, kcal 361 355 355 362 Ẩm, g 10.2 11.9 11.7 11.2 6 6.1 6.3 7.4 Carbohydrates, g 82.0 81.1 81 77.7 Lipid, g 0.8 0.7 0.6 2.4 Xơ, g 0.6 0.8 0 2.8 Calcium, mg 8 5 7 12 Phosphorus, mg 87 65 63 255 Potassium, mg 111 113 0 326 Sodium, mg 31 34 0 12 Vitamin B1, mg 0.07 0.12 0.08 0.26 Vitamin B2, mg 0.02 0.02 0.03 0.04 Niacin, g 1.8 1.5 1.8 5.5 Protein, g thường Nếp than 7 1.1.4 Các hoạt chất trong hạt nếp than và công dụng của chúng Anthocyanin → Màu tím của gạo được cho bởi Anthocyanin có tác dụng giúp máu lưu thông tốt, và là một chất chống oxy hóa ức chế sự lão hóa Hình 1.4 Cấu tạo anthocyanin Cyanidin3-glucozit → Tác dụng của Cyanidin3-glucozit là giúp ngăn chặn tế bào ung thư đặc biệt là ung thư phổi. Gamma Amino axit butyric (GABA) → Chất truyền thần kinh, giúp ngăn ngừa rối loạn thần kinh như Bệnh Alzheimer, → Giúp thư giãn, giảm bớt sự lo lắng và cải thiện chứng mất ngủ, → Tăng sự trao đổi chất trong não, → Làm giảm huyết áp, 8 → Ngăn chặn và ức chế sự phát triển tế bào ung thư và ung thư ruột kết Gamma-Oryzanol → Giúp duy trì một mức độ cao testosterone ở nam giới → Cải thiện các rối loạn trong thời kỳ mãn kinh ở phụ nữ → Làm giảm cholesterol huyết tương → Kích thích sản xuất insulin → Kích thích sự hoạt động của Endorphins → Giúp sự phát triển của mô cơ nạc → Giảm viêm khớp đầu → Cải thiện sự bài tiết acid mật phân sử dụng trong tiêu hóa chất béo. (http://www.hardware-wholesale.com) 1.2. TỔNG QUAN VỀ LÚA NẨY MẦM 1.2.1 Sự nẩy mầm Hạt lúa trong khi bảo quản vẫn còn chứa một lượng nước nhất định từ 12-14% trọng lượng khô. Khi ngâm trong nước, hạt hút nước và trương lên, ẩm độ trong hạt gia tăng đến 25% thì có thể nẩy mầm được. Khi ấy tinh bột trong phôi nhũ bị phân giải thành những chất đơn giản để cung cấp cho mầm phát triển. Thời gian hút nước nhanh hay chậm tùy theo hạt giống cũ hay mới, vỏ trấu mỏng hay dầy, nhiệt độ nước ngâm cao hay thấp. Nói chung, nhiệt độ không khí cao, nước ấm, hạt giống cũ hay vỏ hạt mỏng dễ thấm nước thì hạt hút nước nhanh, mau đạt tới ẩm độ cần thiết. 9 Ngâm quá lâu, hạt hút nhiều nước, các chất dinh dưỡng hòa tan và khuyếch tán ra ngoài môi trường làm tiêu hao chất dự trữ trong phôi nhũ, đồng thời làm cho nước ngâm bị chua, hạt bị thối và nẩy mầm yếu. Hàm lượng nước trong hạt thích hợp cho quá trình nẩy mầm biến thiên từ 30-40% tùy điều kiện nhiệt độ. Nhiệt độ thích hợp cho hạt lúa nẩy mầm từ 27-37. Nhiệt độ thấp hoặc cao hơn khoảng nhiệt độ này, hạt lúa sẽ nẩy mầm yếu và thời gian nẩy mầm kéo dài. Trong điều kiện nhiệt độ và ẩm độ thích hợp thì mầm lúa sẽ phát triển xuyên qua vỏ trấu và xuất hiện ra ngoài: hạt nẩy mầm (germination). So với nhiều hạt giống khác thì hạt lúa nẩy mầm cần ít oxy hơn. Trong điều kiện bình thường, sau khi mầm hạt phá vở vỏ trấu thì rễ mầm sẽ mọc ra trước, rồi mới đến thân mầm. Tuy nhiên, nếu bị ngập nước (môi trường yếm khí) thì thân mầm sẽ phát triển trước. Khi lá đầu tiên xuất hiện, thì các rễ thứ cấp sẽ bắt đầu xuất hiện để giúp cây lúa bám chặt vào đất, hút nước và dinh dưỡng. (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008) Hình 1.5 Biến đổi trong hạt lúa nẩy mầm 10 Hình 1.6 Sơ đồ quá trình làm malt đại mạch 11 1.2.2 Thành phần và đặc tính của malt lúa Bảng 1.2 So sánh thành phần và chất lượng của lúa tẻ, malt lúa tẻ và malt đại mạch (Nguyễn Thạch Minh, 2009) Chỉ tiêu Thóc chưa làm Malt thóc malt (OM4088) 11,5 3,8 6,4 Độ hòa tan(%) -- 66,3 75 Màu (Đơn vị EBC) -- 7,1 7,5 Lượng malt mất mát (%) -- 22,7 -- 8,65 6,8 8,8 Chỉ số KI (%) -- 34,5 36,8 DP (WK) 26 123 210 Độ ẩm(%) Protein (%) Hoạt Malt đại mạch tính α-amylase 75 1351 1120 tính β-amylase 125 741 2100 Hoạt tính protease (mg 4,2 9,9 7,1 (mg/g) Hoạt (mg/g) /h.g) 12 Bảng 1.3 Thành phần dinh dưỡng trong nếp than nẩy mầm (Nguồn: http://www.bionutrifood.com) Thành phần Kết quả / 100g malt Protein 10.0g Fat 4.5g Cholesterol 0mg Carbohydrate 110.00g Dietary Fiber 4.5g Calories 520.0kcal Bảng 1.4 Thành phần Vitamins và khoáng trong nếp than nẩy mầm (Nguồn: http://www.bionutrifood.com) Thành phần Kết quả / 150g malt Sodium 11.66mg Potassium 345.0mg Calcium 18.8mg Magnesium 45mg Iron 1.8mg 13 Phosporous 465mg Vitamin E 0.20mg Vitamin B1 0.31mg Vitamin B2 0.11mg Vitamin B3 - Niacin 8.25mg Vitamin B6 0.53mg Folic Acid 38.1ug 1.2.3 Hoạt chất sinh học vượt trội của malt lúa nếp than Ngoài các hoạt chất có lợi cho sức khỏe có trong hạt nếp than, thì Nếp than đặc biệt thậm chí tăng nhiều Gamma-Oryzanol hơn sau khi nẩy mầm, cũng như tăng Gamma Amino axit butyric (GABA), đây là hai chất có đặc tính chống oxy hóa mạnh. Nếp than nẩy mầm chứa nhiều chất xơ và phù hợp cho người bị tiểu đường type 2. Nó được dùng như món tráng miệng, trộn với cơm khác nấu cháo, hoặc nấu chín như cơm nếp. Bên cạnh sự gia tăng giá trị dinh dưỡng, quá trình sẽ cho nẩy mầm hạt đã tạo ra hương và vị ngọt nhẹ dịu. Và cấu trúc hạt xốp hơn giúp dễ dàng nấu hơn so với hạt chưa nẩy mầm. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng quá trình nẩy mầm làm tăng đáng kể lượng chất dinh dưỡng trong hạt. Nó đã được tìm thấy rằng có một sự gia tăng đáng kể trong dinh dưỡng như vitamin B, magiê, và làm tăng chất xơ lên khoảng 4 lần so với hạt gạo nếp than xay xát. (http://www.hardware-wholesale.com)