Từ các kết quả nghiên cứu, thực nghiệm chúng tôi đ−a ra Quy trình công nghệ sản xuất chất màu β-caroten từ nấm sợi Blakeslea trispora quy mô x−ởng thực nghiệm nh−
sau với các b−ớc mô tả chi tiết nh− sau:
1. Chủng nấm sợi Blakeslea trispora: Bào tử đ−ợc bảo quản trong cát sạch vô
trùng giữ ở 4 - 10oC, định kỳ 6 tháng kiểm tra và bảo quản lại 1 lần. Cấy giống trên môi tr−ờng thạch – gluco-n−ớc chiết khoai tây (PDA) hoặc thạch-đ−ờng sacaroza-n−ớc chiết khoai tây (PSA), nuôi ở 28oC, thời gian 72-120 giờ.
2. Nhân giống các cấp: Với 2 chủng B. trispora WH1 và WH2 nhân giống sản xuất trên thạch PDA, sử dụng 105-106 bào tử/ml. Với chủng B. trispora NBRC 5989 nhân giống cấp 1,2 trên môi trường lỏng đạt tỷ lệ giống 5-7%.
3. Lên men trên thiết bị 1500 lít: Nhiệt độ 28oC, pH môi trường: 9. Lượng giống:
105 bào tử/ml. Khuấy: 100-250 vòng/phút. Sục khí vô trùng 0,7 – 1,5 lÝtt/lÝt/phót.
4. Thu nhận, rửa sinh khối nấm sợi chứa β- caroten: Thu nhận bằng thiết bị ly tâm vắt 300 vòng/phút trong 15 phút, rửa 2 lần bằng n−ớc sạch.
5. Sấy khô sinh khối: Sấy chân không ở 40oC, 24 giờ.
6. Tách chiết chát màu từ sinh khối bằng dung môi: Sử dụng hỗn hợp dung môi n-hexane: acetone (6:4), tách chiết ở nhiệt độ thường, thời gian 30 phút có khuấy trộn. Chiết lặp lại 3 lần.
7. Cô đặc đuổi dung môi: Sử dụng thiết bị cô quay chân không áp suất cô 335 mbar, nhiệt độ 40oC, thời gian 60-70 phút.
8. Tinh sạch: Bằng ph−ơng pháp xà phòng hoá (KOH 60% tỷ lệ 1:1, 56oC, 30 phút có bổ sung Pyrogallol 3%).
9. Cô đặc dịch chứa chất màu β- caroten tinh sạch: Cô đặc dịch chiết tinh sạch bằng thiết bị cô quay chân không áp suất cô 335 mbar, nhiệt độ 40oC.
10. Thu nhận sản phẩm1: β- caroten tan trong dầu/cồn: Dịch cô đặc đ−ợc hoà tan trong dầu ăn (dầu đậu t−ơng) hoặc cồn thực phẩm (95%).
11. Vi nang hoá: sử dụng ph−ơng pháp nhũ hoá sấy phun. Chất bao gelatin và
đường kính. Nhiệt độ nhũ hoá 70oC, áp lực 30-40 Mpa, nhiệt độ không khí vào 195oC. Hiệu suất thu hồi bột khô đạt 85-87%.
12. Thu nhận sản phẩm 2 - Bột màu β- caroten tan trong n−ớc: Bột màu β- caroten có màu đỏ cà rốt, hàm lượng β-caroten 1%, tan trong nước.
Hình 3.1.10. Hình ảnh một số sản phẩm của β-caroten: dịch chiết trong cồn, dầu;
3.1.5. Kiểm tra, phân tích các chỉ tiêu, chất l−ợng vệ sinh an toàn thực phẩm của sản phẩm β-caroten từ nấm sợi Blakeslea trispora.
Sinh khối nấm sợi B. trispora và các sản phẩm chứa β-caroten đã đ−ợc phân tích thành phần, chỉ tiêu vệ sinh an toàn thực phẩm tại Viện Dinh d−ỡng Quốc gia và Viện Kiểm nghiệm Bộ Y tế. Kết quả đ−ợc trình bầy bảng 3.1.42 cho thấy các sản phẩm đều
đạt chất l−ợng vệ sinh an toàn thực phẩm.
Bảng 3.1.42 . Kết quả phân tích một số thành phần, chỉ tiêu vệ sinh an toàn thực phẩm của sinh khối nấm sợi B. trispora và sản phẩm chứa β-caroten
Kết quả
Chỉ tiêu phân tích
Đơn
vị Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4
§éc chÊt KPH KPH KPH KPH
Aflatoxin KPH KPH KPH KPH
Độc tính cấp (số chuột chết khi thử víi liÒu tèi ®a)
Con - - 0 0
Thử giới hạn kim loại nặng ppm < 20 < 20 < 20 < 20 Thành phần:
- §é Èm % 37,30 3,21 93,00 4,80
- Gluxit % 3,15 4,61 0,00 75,70
- Lipid % 19,08 12,7 88,30 0,53
- Protein % 14,06 20,17 9,85 23,60
- Tro % 1,10 1,24 0,21 0,17
- Hoạt chất β-caroten mg% 6838,3 938,6
Chỉ tiêu vi sinh vật:
- E. coli (37oC/96 h)
(Số vi khuẩn trong 1 gam sản phẩm)
0
- Coliforms (37oC/48 h)
(Số vi khuẩn trong 1 gam sản phẩm)
0
- S. aureus (37oC/48 h)
(Số vi khuẩn trong 1 gam sản phẩm)
0
- Salmonella (37oC/48 h)
(Số vi khuẩn trong 25 gam sản phẩm)
0
- Tổng số bào tử nấm men, nấm mốc (Số khuẩn lạc trong 1 gam sản phẩm)
0
Chỉ tiêu cảm quan:
- Mùi Thơm Thơm Thơm Thơm
- Màu Vàng cam
Vàng cam
§á §á cam
- Vị Ngọt Ngọt Ngọt Ngọt
- Trạng thái Dạng bột Dạng bột Dạng
láng
Dạng bét Ghi chó:
- Mẫu1: Sinh khối nấm sợi B. trispora dạng t−ơi.
- Mẫu 2: Sinh khối nấm sợi B. trispora sấy khô.
- Mẫu 3: β-caroten tan trong dầu đậu t−ơng.
- Mẫu 4: Bột màu β-caroten tan trong n−ớc.
- KPH: không phát hiện; (-): Không phân tích.
Hàm l−ợng β-caroten từ sinh khối của 3 chủng nấm sợi B. trispora xác định trên máy sắc ký lỏng cao áp (HPLC) đ−ợc so sánh với β-caroten chuẩn (Sigma). Kết quả
thể hiện ở hình 3.1.7 và bảng 3.1.43.
Nhìn vào sắc ký đồ ta thấy β-caroten chuẩn có thời gian lưu mẫu là 7,104 phút, trong khi đó với cùng chế độ chạy trên HPLC, dịch chiết chất màu từ sinh khối nấm sợi B. trispora WH1(+),WH2(-) tách thành 2 đỉnh chính tương đối tốt có thời gian lưu mẫu là 6,699 phút và 7,104 phút. Tương tự đối với chủng B. trispora 5989 chạy cùng chế độ chạy với dịch chuẩn tách thành 3 đỉnh có thời gian lưu mẫu là 6,132 phút, 6,699 phút, 7,104 phút. Như vậy, đỉnh tại thời gian lưu 7,104 phút của các mẫu phân tích chính là β-caroten. Dịch chiết chất màu từ sinh khối B. trispora ngoài thành phần chính là β-caroten còn có một số carotenoit khác cần đ−ợc xác định.
Bảng 3.1.43. Hàm l−ợng β-caroten tổng hợp bởi các chủng B. trispora
Chủng
Carotenoit (mg/L)
Hàm l−ợng β-caroten (mg/L)
Tỷ lệ β-caroten:
carotenoit (%)
B. trispora WH1 (+) 2423,5 2008,3 82,9
B. trispora NBRC 5989 (+) 1857,0 1712,4 92,2
B. trispora WH2 (-) 2475,8 2136,2 86,3
M inutes
0 2 4 6 8 10 12 14
mAU
0 5 10 15
7.104 Betacrotene
1: 455 nm, 8 nm betacaten02 bata.28.3002 Re ten tio n T im e Na m e
M inutes
0 2 4 6 8 10 12 14
mAU
0 2 4 6 8
6.432 6.699 7.104 Betacrotene 1: 455 nm, 8 nm
betacaten06 bata.28.3006 Re te n ti o n T i m e Na m e
Sắc ký đồ β-caroten chuẩn
Sắc ký đồ β-caroten từ chủng B. trispora NBRC 5989
M inutes
0 2 4 6 8 10 12 14
mAU
0.0 2.5 5.0 7.5 10.0
0.352 6.699 7.104 Betacrotene
1: 455 nm, 8 nm betacaten04 bata.28.3004 Re te n ti o n T i m e Na m e
M inutes
0 2 4 6 8 10 12 14
mAU
0 5 10
6.699 7.104 Betacrotene 1: 455 nm, 8 nm
betacaten05 bata.28.3005 Re te n ti o n T i m e Na m e
Sắc ký đồ β-caroten từ chủng B. trispora WH1
Sắc ký đồ β-caroten của chủng B. trispora WH2
Hình 3.1.11. Hình ảnh sắc ký đồ HPLC của β-caroten từ các chủng nấm
3.1.6. Nghiên cứu ứng dụng chất màu β-caroten từ nấm sợi Blakeslea trispora trong chế biến, sản xuất một số loại bánh, bánh kem, kẹo quy mô
phòng thí nghiệm và quy mô công nghiệp.
Đã nghiên cứu sử dụng bột màu β-caroten từ sinh khối nấm sợi B. trispora sản xuất theo quy trình công nghệ vi sinh trong sản phẩm kẹo mềm và bánh quy kẹp kem tại các Công ty Cổ phần bánh kẹo Hải Hà, Tràng An và Hữu Nghị. Công thức mẫu sản phẩm sản xuất trong phòng thí nghiệm và sản xuất đại trà trên dây chuyền của các công ty đ−ợc trình bày ở bảng 3.1.44.
3.1.6.1. Quy trình sản xuất kẹo mềm.
§−êng, glucoza, n−íc
Hòa tan, lọc
Nấu kẹo
Đánh trộn bổ sung tinh dÇu…
Tạo hình, bao gói
Đóng thành phẩm
Hòa tan β-caroten, n−íc
ChÊt bÐo…
Đánh trộn xốp
3.1.6.2. Quy trình sản xuất bánh quy kẹp kem.
Cách pha bột màu:
100 gam β-caroten + 350g n−ớc: Dịch phẩm = 450 ml L−ợng dùng : 1,45 kg β-caroten / tấn kẹo mềm
0,7 kg β-caroten / tấn bánh quy kẹp kem - Sản l−ợng kẹo mềm xốp chuối và kẹo hoa quả : 3,5 tấn.
- Sản l−ợng bánh quy kẹp kem , xốp kem: 1,5 tấn
Số lượng bánh kẹo trên đã được tiêu thụ rộng rãi trên thị trường. Tuy nhiên do không có giới thiệu quảng cáo nên khách hàng ch−a biết đ−ợc tác dụng cũng nh− lợi ích của việc sử dụng chế phẩm vi sinh trên.
- Về màu sắc: Khi mới sản xuất ra màu hơi nhạt, qua bảo quản màu sậm hơn. Vì
vậy khi thử nghiệm xong, màu sắc của kẹo sẽ bị nhạt hơn so với mẫu kẹo sử dụng bằng phẩm tổng hợp của Mỹ. Tuy nhiên qua thời gian bảo quản> 15 ngày sản phẩm có màu t−ơng tự.
- Về mùi vị: không có ảnh h−ởng khác về mùi vị.
- Có giá trị về dinh d−ỡng, là sản phẩm sinh học sẽ tốt cho sức khỏe.
ChÊt bÐo, chÊt nhò hãa
Đánh trộn bông xốp
Đánh trộn đều phút)
Đánh trộn đều phút) Khèi kem
PhÕt kem
§ãng gãi
§−êng, s÷a, bét Tinh dÇu
Vỏ bánh quy
Hòa tan β-caroten, n−íc
Thành phẩm
- Khi ứng dụng bột màu β-caroten sản xuất theo quy trình công nghệ vi sinh các công ty thực hiện theo đúng quy trình công nghệ đang sử dụng chất màu tổng hợp của công ty. Sản phẩm không để lại hậu vị gì trong quá trình bảo quản.
Bảng 3.1.44. Công thức sản xuất bánh kẹo quy mô công nghiệp
stt Kẹo mềm Công thức Stt Bánh kẹp kem Công thức
1 Đ−ờng 18,0kg 1 Vỏ bánh quy 400kg
2 ChÊt bÐo 3,00kg 2 §−êng 45 kg
3 Glucoza 23,0kg 3 ChÊt bÐo 45 kg
4 ChÊt nhò hãa 0,06kg 4 S÷a bét 0.3kg
5 S÷a bét 1,50 g 5 ChÊt nhò hãa 0.1kg
6 Chất tạo xốp 0,32kg 6 Tinh dầu 3,5l (350g)
7 Tinh dầu 0,15kg 6 Phẩm màu β-
caroten
0,35kg 8 Phẩm màu β-
caroten
300ml (65g)
9 N−íc 6,00kg
Thành phẩm 45,00kg Thành phẩm 500,0 kg