Tối ưu hóa quá trình thủy phân tinh bột bằng enzyme amylase trong chế biến sữa gạo sử dụng mô hình phức hợp trung tâm và bề mặt đáp ứng

Abstract

The rice starch was hydrolysed by two-step enzymatic treatment using α-amylase and gluco-amylase. The effects of temperature, enzyme dose and time on hydrolysis efficiency (viscosity and DE index) were investigated. The Central composite design (CCD) and response surface methodology were used for the experimental design and results analysis. The results showed that all three factors (including temperature, enzyme dose and time) had significantly effect on viscosity and DE index in liquefaction and sacharification. In both hydrolysis steps, the models were established with 32 experiments for each step. The response surface model predicted the minimum viscosity to be 30.899 cP at a temperature of 74,71^oC, α-amylase dose 0.13% and hydrolysis time of 40.54 minutes. The maximum DE index (77.382%) could be obtained at optimal conditions (at temperature of 60.39°C in 210 minutes and gluco-amylase dose of 0.077%). Verification results showed the value of theoretical viscosity and DE index corresponding to practical value.

Tóm tắt

Giai đoạn thủy phân tinh bột gạo trong quy trình sản xuất sữa gạo được thực hiện theo hai bước với 2 loại enzyme amylase (α- amylase và gluco-amylase). Ảnh hưởng của nhiệt độ, tỷ lệ enzyme (α-amylase, gluco-amylase) và thời gian thủy phân đến hiệu quả thủy phân tinh bột được khảo sát (thông qua độ nhớt và chỉ số DE - Dextrose Equivalence). Ở cả hai bước thủy phân, mô hình bề mặt đáp ứng có ý nghĩa và thỏa các điều kiện được xây dựng dựa trên 32 đơn vị thí nghiệm ở mỗi bước thủy phân. Mô hình dự đoán độ nhớt thấp nhất có thể đạt được (30,899 cP) tại điều kiện thủy phân tối ưu ở nhiệt độ 74,71^oC, tỷ lệ enzyme α-amylase sử dụng 0,13% và thời gian thủy phân 40,54 phút. Chỉ số DE cao 77,38% có thể thu được khi quá trình đường hóa được thực hiện ở nhiệt độ 60,39^oC trong 210 phút với tỷ lệ enzyme gluco-amylase 0,077%. Kết quả kiểm định giả thuyết cho thấy giá trị độ nhớt và chỉ số DE lý thuyết và giá trị thực tế tương đồng với nhau.