Nghiên cứu chế biến nước đóng chai từ trái Muồng ngủ (Samnra saman) 2

PHẦN II BÁO CÁO CHI TIẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đặt vấn đề Tính cấp thiết: xu hướng tìm nguồn ngun liệu có hoạt tính sinh học để ứng dụng tạo sản phẩm thực phẩm nói chung đồ uống nói riêng có lợi cho sức khỏe Khi đến mùa chín rụng nhiều không thu hoạch gây nên lãng phí nguyên liệu tự nhiên Cho tới muồng ngủ chưa có cơng trình nghiên cứu, chúng tơi đề suất đề tài “Nghiên cứu chế biến nước đóng chai từ muồng ngủ” Tính khoa học thực tiễn: từ kết nghiên cứu đề tài làm tiền đề để tạo số sản phẩm cho nhà sản xuất vừa nhỏ, làm tài liêu nghiên cứu cho sinh viên làm đồ án Tổng quan Muồng ngủ (Samnea saman) gọi với số tên khác Albizia saman, Mimosa saman, pitheccellobium saman… Cây thuộc phân họ trinh nữ Mimosoideae, họ đậu – Fabaceae, có nguồn gốc Colombia, Venezuela, Mexico, Peru, Brazil, Bolivia… số quần đảo Thái Bình Dương Guam, Hawail, Marsall, Samoa, Fiji, Papua New Guinea… phân bố rộng rãi Costa Rica, El salvador, Nicaragua, Panama, Venezuela, Colombia …[1] Chúng có nhiều tên gọi khác tùy theo vùng địa phương còng, điệp, lan, muồng ngủ, me tây…vv Đã giới thiệu trồng làm che bóng tạo cảnh quan rộng rãi nhiều nước giới trăm năm trước Hình Hoa muồng ngủ 11 Hiện nay, Việt Nam có trồng nhiều cơng viên, xanh thị hay cơng trình sân vườn trường học vỉa hè với mục đích che bóng mát, làm cảnh phục vụ cho người [2] Đặc điểm hình thái Thân, tán , lá: Cây gỗ cực lớn, cao từ 15-25 m, điều kiện thích hợp cao đến 50m, gốc có bạnh vè lớn Đường kính thân tán lớn, có tán rộng đến 30m Tán rậm rạp, ln ln xanh có hình mâm xơi hay hình dù Vỏ màu nâu đen Lá kép lơng chim hai lần chẵn, mang từ 6-16 cặp nhỏ.[3] Hình 2: muồng ngủ Hoa, quả, hạt: Cụm hoa đầu, hoa nhỏ có năm cánh dính màu hồng tím nhạt Quả đậu, dẹp, khơng nứt, màu đà đen, dài 10-20 cm Hạt 10 – 15 có cơm dính.[3] Hình 3: hoa, lá, muồng ngủ 12 B Đặc điểm sinh lý, sinh thái: Tốc độ sinh trưởng: nhanh Phù hợp với: điều kiện khí hậu thời tiết, từ vùng biển khắc nghiệt vùng trung du, đồi núi Phù hợp với đa số loại đất, có khả chịu hạn cao Lượng mưa thích ứng từ 600-3000 mm.[3] Một số phận muồng ngủ có tác dụng chữa bệnh nên ứng dụng ngành y dược vỏ muồng ngủ dùng để điều trị bệnh tiêu chảy (Philippines), rễ dùng để chữa bệnh ung thư dày (Venezuela)[4] Hạt dùng để nhai trị vết thương vịm họng (west indes) Hình 4: hạt muồng ngủ gỗ có thớ thịt mịn dùng nghệ thuật điêu khắc Những cơng trình nghiên cứu trước chủ yếu tập trung bên dược, chưa có nghiên cứu lĩnh vực chế biến thực phẩm, việc nghiên cứu chế biến trái muồng ngủ giúp đánh giá sơ thành phần có muồng ngủ (polyphenol tổng, triterpens tổng, flavonoids, polysaccharide tổng) để định hướng chế biến thực phẩm Nghiên cứu trước thường tập trung khảo sát số đặc tính chống oxi hóa, khả kháng vi sinh vật khả gây độc tế bào từ dịch chiết muồng ngủ Vì lí nhóm chúng tơi định chọn đề tài “Nghiên cứu chế biến nước đóng chai từ muồng ngủ”, góp phần vào việc tạo sản phẩm có lợi cho sức khỏe sản phẩm thị trường 13 Phương pháp nghiên cứu  Mục tiêu tổng quát: Xác định số thành phần hóa học có muồng ngủ Khảo sát cơng đoạn trích ly để thu hàm lượng flavonoid tối ưu có muồng ngủ Xây dựng quy trình chế biến nước đóng chai từ trái muồng ngủ  Mục tiêu cụ thể : Xác định polyphenol, flavonoid, triterpens tổng polysaccharide tổng Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng ( nhiệt độ siêu âm, thời gian siêu âm, thời gian trích ly , tỷ lệ dung môi với nguyên liệu, nồng độ dung môi công đoạn phối chế để đưa thông số kĩ thuật chế biến nước đóng chai từ muồng ngủ) 3.1 Nội dung 1: Xác định độ ẩm thành phần hóa học muồng ngủ  Xác định độ ẩm: cân 1g nguyên liệu muồng ngủ xác định độ ẩm thiết bị sấy hồng ngoại ta độ ẩm nguyên liệu ( 5.3767%)  Thí nghiệm 1: Xác định flavnonoid tổng theo phương pháp quang phổ UV-VIS Mĩ chất chuẩn quercetine [5]  Thí nghiệm 2: Xác định hàm lượng polyphenol tổng theo phương pháp folin- cicalteu[5]  Thí nghiệm 3: Xác định polysaccharide tổng theo phương pháp quang phổ UV- Vis Mĩ dựa theo chất chuẩn glucose[6]  Thí nghiệm 4: Xác định triterpen theo phương pháp quang phổ UV-VIS Mĩ dựa theo chất chuẩn acid oleanolic[7] 14 3.2 Nội dung 2: Khảo sát điều kiện trích ly (thời gian, nhiệt độ, tỷ lệ dung môi với nguyên liệu, nồng độ dung mơi) có hỗ trợ sóng siêu âm với dung mơi cồn ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly flavonoid thịt muồng ngủ Theo nghiên cứu trích ly hàm lượng flavonoids có hỗ trợ sóng siêu âm cho thấy, nhiệt độ sóng siêu âm nên khoảng 30 – 50oC thời gian 30 phút dung mơi trích ly thích hợp ethanol Vì khoảng nhiệt độ này, chất chống oxy hóa flavonoids bị biến đổi Nên mục đích thí nghiệm khảo sát thơng số (thời gian trích ly, nhiệt độ sóng siêu âm, nồng độ dung môi, tỷ lệ dung môi với nguyên liệu) ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly flavonoids nguyên liệu muồng ngủ Thực tối ưu hóa yếu tố (thời gian, tỷ lệ dung môi với nguyên liệu, nồng độ dung môi) ảnh hưởng đến hàm mục tiêu hàm lượng flavonoids Hàm mục tiêu flavonoids tổng (%) Thông số cố định: + Khối lượng nguyên liệu: 5g + Nhiệt độ có hỗ trợ siêu âm : 400c + Thời gian siêu âm: 30 phút + Công suất bể siêu âm: 550W Thông số khảo sát + Thời gian trích ly (giờ): từ đến + Tỷ lệ dung môi với nguyên liệu: từ 100-150 ml/g + Nồng độ dung môi từ 50-800C 15 Bảng ma trận thực nghiệm Thực tối ưu hóa yếu tố (thời gian trích ly, tỷ lệ dung môi với nguyên liệu, nồng độ dung môi) ảnh hưởng đến hàm mục tiêu flavonoids tổng Dung môi trích ly etanol (C2H5OH) -Ký hiệu  Yếu tố + X1 thời gian trích ly + X2 tỷ lệ dung môi với nguyên liệu + X3 nồng độ dung môi Hàm mục tiêu: + Y1 hàm lượng flavonoids tổng (%) Bảng Giá trị mã hóa yếu tố thực nghiệm Mức độ Biến độc lập Ký hiệu -1 +1 Thời gian trích ly (giờ) X1 Tỷ lệ dung môi với nguyên liệu (g/ml) X2 50 100 150 Nồng độ dung môi (C%) X3 50 65 80 16 Bảng Thiết Kế thực nghiệm Nghiệm thức Mã code X1 X2 X3 0++ 150 80 000 100 65 −+0 100 80 −0− 100 50 +0+ 100 80 000 100 65 0−− 50 50 0−+ 50 80 +−0 50 65 10 000 100 65 11 0+− 150 50 12 +0− 100 50 13 ++0 150 65 14 −−0 50 65 15 −+0 150 65 Y1 (Thực phần mềm JMP với mơ hình Box – Behnken) Bảng Kết kiểm chứng thực nghiệm phân tích tiêu Trung bình flavonoids (%) Bảng Kết kiểm chứng thực nghiệm 17 Kết dự đoán Chỉ tiêu phân tích Kết dự đốn Trung bình flavonoids (%) 3.3 Phương pháp xử lý số liệu  Dùng phần mềm JMP 10 để khảo sát tối ưu hóa  Dùng phần mềm STAGRAPHICS Centurion để phân tích phương sai anova hay độ lệch chuẩn  Dùng phần mềm Micosoft excel để vẽ biểu đồ 3.4 Nội dung 3: Xây dựng quy trình chế biến a) Quy trình dự kiến chế biến nước đóng chai dựa vào q trình thực nghiệm chúng tơi xây dựng quy trình chế biến dự kiến Hình Sơ đồ quy trình dự kiến 18 Tổng kết kết nghiên cứu 4.1 Xác định thành phần hóa học muồng ngủ Để xác định thành phần hóa học muồng ngủ, đem ngâm thịt muổng ngủ dung môi ethanol Dưới kết bốn thành phần hóa học flavonoid, polyphenol, triterpen Riêng polysaccharides trích ly dung mơi nước cất Bảng Bảng kết hàm lượng chất có muồng ngủ Thành phần tổng Hàm lượng chất khô (mg/g trọng lượng khơ) Flavonoid 7.67×10-3 ± 7.87×10-3 Polyphenol 1.93×10-2 ± 0.001 Triterpen 8.553 ×10-4 ± 7×10-5 Polysaccharide 0.67703 ± 1.455×10-2 Theo kết thu ta thấy hàm lượng tổng chất flavonoid, polyphenol, triterpen, polysaccharid có 5g nguyên liệu thịt muồng ngủ với độ ẩm 5.3767%, hàm lượng polysacharide cao (0.67703 ± 1.455×10-2 ), cao gấp lần hàm lượng flavonoid(7.67×10-3 ± 7.87×10-3), khoảng 35 lần hàm lượng polyphenol (1.93×10-2 ± 0.001), hàm lượng triterpen (8.553 ×10-4 ± 7×10-5 ), polysaccharide chủ yếu chất tạo Bởi nguyên liệu lựa chọn nguyên liệu từ chín 4.2 Khảo sát cơng đoạn trích ly flavonoid tối ưu Bảng Kết chạy thực nghiệm Nghiệm Thức Mã code X1 X2 X3 Flavonoid 0++ 150 80 0.049 000 100 65 0.0643 −+0 100 80 0.0375 19 −0− 100 50 0.0505 +0+ 100 80 0.0268 000 100 65 0.0654 0−− 50 50 0.045 0−+ 50 80 0.052 +−0 50 65 0.049 10 000 100 65 0.0673 11 0+− 150 50 0.0497 12 +0− 100 50 0.0519 13 ++0 150 65 0.045 14 −−0 50 65 0.0283 15 −+0 150 65 0.0432 Kết chạy tối ưu flavonoid Hình Biểu đồ biểu diễn tương quan điều kiện tối ưu hóa flavonoid Bàn luận: Nhìn vào đồ thị đồng mức ta thấy thời gian tăng hàm lượng flavonoid tăng đến 7.79 có dấu hiệu giảm xuống Thời gian khơng đổi, tỷ lệ dung môi với nguyên liệu từ 50:1 tăng lên 111.28 :1 hàm lượng flavonoid tăng, từ tỷ lệ 111.28 :1 tăng tỷ lệ dung mơi hàm lượng flavonoid có xu 20 PHIẾU TRẢ LỜI Phép thử cho điểm Họ tên NGÀY THỬ Thanh vị trước thử mẫu Bạn nhận mẫu nước muồng ngủ kí hiệu số ngẫu nhiên, bạn vui lòng vị trước thử mẫu, bạn vui lòng thử mẫu theo thứ tự từ trái sang phải Bạn niếm định lượng cường độ mẫu theo thang điểm sau Cực kì khơng thích= Tương đối thích Rất khơng thích = Thích = Khơng thích =2 Rất thích =6 Tương đối khơng thích = Cực kỳ thích =7 Khơng thích khơng ghét =4 Chú ý: dùng nước lọc vị sau lần thử Vui lịng khơng trao đổi q trình thử mẫu Khơng thử lại mẫu trước sau thử mẫu phía sau Trả lời: Mẫu A B Điểm 24 C Nhận xét: Bảng Bảng số liệu thô Người thử Mẫu A B C 4 4 6 6 10 11 12 13 5 14 15 16 17 18 4 19 25 20 21 22 23 24 5 25 26 4 27 28 27 6 28 5 29 7 30 31 32 33 8 34 35 36 8 37 38 39 40 26 41 5 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 4 52 6 53 54 55 4 56 3 57 58 4 59 5 60 61 7 62 5 63 27 64 65 66 5 67 68 6 69 5 70 71 4 72 5 73 7 74 3 75 5 76 77 4 78 3 79 6 80 81 4 82 83 84 4 85 86 5 28 87 6 88 89 90 4 91 92 93 5 94 95 96 6 97 6 98 99 100 Bảng Số liệu xử lí Mẫu Trung bình Sai số chuẩn A B C 5,96 4,45 4,54 0.166946 0.166946 0.166946 Nhận xét: mẫu thử có khác biệt có ý nghĩa mặt thống kê với p-value < 0.001 Theo trắc nghiệm T test mẫu B mẫu C giống nhau, chất lượng Mẫu A khác mẫu B C, điểm trung bình mẫu A cao mẫu B C Có nghĩa công thức A ngon công thức B C chọn cơng thức A 29 Quy trình cơng nghệ chế biến Hình Sơ đồ cơng nghệ chế biến Thuyết minh quy trình Ngun liệu Quả muồng ngủ dẹp, màu đà đen, dài 10-20 cm, tiêu chí lựa chọn ngun liệu khơng sâu, hư hại Xử lý sơ Mục đích:Loại bỏ nguyên liệu bị hư không đạt yêu cầu , tách hạt khỏi thịt quả, rửa nguyên liệu Sấy Mục đích: giảm độ ẩm tăng hương vị nguyên liệu, đảm bảo nguồn nguyên liệu sẵn có nguyên liệu Nhiệt độ sấy nguyên liệu: 500C 30 Thời gian: Độ ẩm : 5.3767% Trích ly Mục đích: trích ly thành phần có hoạt tính sinh học ( flavonoid, triterpen, polysaccharide, polyphenol tổng ) có nguyên liệu Dung mơi: cồn thực phẩm có nồng độ 58,54% Thời gian siêu âm 30 phút, giúp phá vỡ tế bào mơ, tăng hiệu trích ly Thời gian trích ly: Tỷ lệ nguyên liệu với dung môi: 1: 110,08 Lọc Mục đích: loại bỏ bã, cặn nguyên liệu Cơ đặc chân khơng Mục đích: đuổi cồn khỏi nguyên liệu, thu cao làm sản phẩm để pha chế nước Nhiệt độ: 450C Thời gian: 30 phút Áp suất :120millibars Phối chế Nguyên liệu: cao nguyên liệu, chất tạo isomalt, đường slim không lượng, syrup, nước lọc Mẫu A : Trong 200 ml nước muồng ngủ: có 1% dịch nguyên liệu, 90.5% nước, 1% đường slim, 2.5 % isomal, 5% syrup, độ brix 14 Công thức đánh giá thị hiếu người tiêu dùng 100 người 31 Thanh trùng Mục đích : bảo quản sản phẩm Thời gian 45 phút Nhiệt độ: 80 đến 900C Sản phẩm Hình Hình sản phẩm Đánh giá kết đạt kết luận Kết luận: Chúng nghiên cứu thực nội dung 1: xác định độ ẩm thành phần hóa học muồng ngủ Nội dung 2: Khảo sát cơng đoạn trích ly flavonoid, xác định công thức phối chế nước muồng ngủ Nội dung 3: Đã xây dựng quy trình chế biến Chúng tơi hoàn thành 100% mục tiêu đề 32 Kiến nghị ( phát triển kết nghiên cứu đề tài) Quá trình nghiên cứu thực quy mơ phịng thí nghiệm với thời gian cịn hạn chế Cho nên, chúng tơi xin đưa số kiến nghị sau: Cần có thời gian để khảo sát yếu tố ảnh hưởng ( thời gian, nồng độ, tỷ lệ dung với nguyên liệu) ảnh đến hàm lượng polyphenol Xác định hàm lượng LC-MS từ dịch trích ly thịt muồng ngủ Khảo sát hoạt tính chống oxy hóa ABTS, DPPH.từ dịch trích ly thịt muồng ngủ Khả kháng vi sinh vật từ cao chiết thịt muồng ngủ Xác định hoạt tính loại cao (hexane, etylacetat, chlorofom, cao nước) 33 Tài Liệu Tham Khảo Azhar, I., et al., Some biological evaluations on Samanea saman 2009 26: p 47-53 Thành, P., T.T.C Tường, and V.T.Q Trang, XÂY DỰNG BẢN ĐỒ SỐ HỆ THỐNG CÂY XANH VEN BỜ SÔNG HƯƠNG Tạp chí Nghiên cứu Phát triển, 2010 2(79): p 53-59 Staples, G.W and C.R Elevitch, Samanea saman (rain tree) Species profile for Pacific Island agroforestry, 2006 Prasad, R.N., et al., Preliminary phytochemical screening and antimicrobial activity of Samanea saman 2008 2(10): p 268-270 John, B., et al., Total phenolics and flavonoids in selected medicinal plants from Kerala International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, 2014 6(1): p 406-408 Varkhade, C.B and H.A Pawar, Spectrophotometric Estimation of Total Polysaccharides in Plantago ovata Husk Mucilage International Journal of Chemical and Pharmaceutical Analysis, 2014 1(1): p 2-4 Astuti, S.M., A.M Sakinah, and A Risch THE TRITERPENOID SAPONIN FROM BINAHONG [Anredera cordifolia (Ten) Steenis] TO POTENTIAL USING AS ANTIDIABETIC ACTIVITY IN ANIMAL LABORATORY in Proceeding of International Conference on Drug Development of Natural Resources June 30th 2012 Lundstedt, T., et al., Experimental design and optimization Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 1998 42(1): p 3-40 Zheng, Y., Y Li, and W.-d Wang, Optimization of ultrasonic-assisted extraction and in vitro antioxidant activities of polysaccharides from Trametes orientalis Carbohydrate Polymers, 2014 111: p 315-323 Tóm tắt kết (tiếng Việt tiếng Anh) Qua kết nguyên cứu xác định thành phần hợp chất có hoạt tính sinh học TPC, TFC, TTC, TPsC tối ưu hóa cơng đoạn trích ly hàm lượng flavonoid tổng sau: yếu tố thời gian trích ly từ (4h – 8h) xu hướng lựa chọn 6h phù hợp cho hàm lượng trích ly flavonoid cao yếu tố thứ tỉ lệ nguyên liệu với dung môi khảo sát khoảng 1: 60 đến 1: 140 xu hướng lựa chọn phù hợp cho hàm lượng flavonoid cao 1: 110.8 Nồng độ dung môi (50 -80)% lựa chọn phù hợp 58.54% cho hàm lượng trích ly flavonoid cao, tiết kiệm dung môi, dễ thu hồi dung mơi q trình thực kiểm chứng cho thấy kết kiểm chứng thực nghiệm không khác biệt khơng có ý nghĩa mức p-value 0.248 lớn 0.05 khơng có ý nghĩa mặt thống kê kết đo thực nghiệm kết dự đốn Chúng tơi đánh giá cảm quan phương pháp đánh giá thị hiếu người tiêu dùng xác định công thức A 200ml dịch nước từ thịt muồng ngủ có 1% 34 nguyên liệu, 90.5% nước, 1% đường slim, 2.5 % isomal, 5% syrup, độ brix 14 người tiêu dùng đánh giá cho điểm cao ABSTRACT Through research results, we have determined the composition of bioactive compounds such as TPC, TFC, TTC, TPsC and optimized the extraction stage of total flavonoid content as follows: extraction time factor From (4 hours – hours), the trend of choosing hours is suitable for the highest flavonoid extraction content the second factor is the ratio of raw materials to the survey solvent in the range of 1: 60 to 1: 140, then the Appropriate selection direction and high flavonoid content is 1: 110.8 Solvent concentration (50 -80)%, suitable choice is 58.54% for high flavonoid extraction content, solvent saving, easy recovery Solvent control showed that the experimental control results were not significantly different at p-value 0.248 greater than 0.05 and were not statistically significant, so the experimental results and the predictive results is the same We have assessed the senses by the method of taste assessment of consumers, and we have identified formula A in 200ml aqueous solution of cinnamon with 1% ingredients, 90.5% water, 1% slim sugar, 2.5% isomal, 5% syrup, brix level 14 is highly rated by consumers 35 PHỤ LỤC Kết phân tích phương sai mơ hình Analysis of Variance Source DF Sum of Mean Square Squares Model 0.00199630 0.000222 Error 0.00003901 7.802e-6 C Total 14 0.00203531 F Ratio 28.4288 Prob > F 0.0009* Kết không tương thích mơ hình Source Lack Of Fit Pure Error Total Error DF Sum of Squares 0.00003440 0.00000461 0.00003901 Mean Square F Ratio 0.000011 2.303e-6 4.9790 Prob > F 0.1718 Max RSq Hệ số phương trình hồi quy Parameter Estimates Term Intercept thời gian trích li(4,8) tỉ lệ dung môi với nguyên liệu(50,150) nồng độ dung mơi(50,80) thời gian trích li*tỉ lệ dung mơi với ngun liệu thời gian trích li*nồng độ dung mơi tỉ lệ dung môi với nguyên liệu*nồng độ dung môi thời gian trích li*thời gian trích li tỉ lệ dung mơi với nguyên liệu*tỉ lệ dung môi với nguyên liệu nồng độ dung môi*nồng độ dung môi Estimate Std Error 0.0656667 0.001613 0.00915 0.000988 -0.000925 0.000988 0.001025 0.000988 -0.009725 0.001397 t Ratio 40.72 9.27 -0.94 1.04 -6.96 Prob>|t|