Ảnh hưởng của pectin trích ly từ vỏ cam với vai trò là chất thay thế chất béo lên chất lượng của kem vani

MỤC LỤC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Error! Bookmark not defined LỜI CẢM ƠN ii LỜI CAM ĐOAN iv MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH ix DANH MỤC BẢNG x DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT xi TÓM TẮT KHÓA LUẬN xii CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc đề tài CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan pectin 2.1.1 Cấu tạo pectin 2.1.2 Tính chất pectin 2.1.3 Cơ chế tạo gel 2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả tạo gel pectin 10 2.1.5 Ứng dụng pectin 11 2.1.6 Nguồn nguyên liệu sản xuất pectin 12 v 2.2 Tổng quan kem 14 2.2.1 Giới thiệu phân loại 14 2.2.2 Thành phần nguyên liệu sản xuất kem 15 2.2.3 Vai trò chất béo kem 16 2.2.4 Những nghiên cứu việc sử dụng nguồn thay chất béo kem ……………………………………………………………………………… 17 CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 3.1 Nguyên liệu, hóa chất 20 3.1.1 Nguyên liệu 20 3.1.2 Hóa chất 21 3.2 Quy trình trích ly pectin từ vỏ cam sành 22 3.2.1 Sơ đồ quy trình trích ly pectin 22 3.2.2 Thuyết minh quy trình 22 3.3 Quy trình sản xuất kem vani 24 3.3.1 Sơ đồ quy trình sản xuất kem vani 24 3.3.2 Thuyết minh quy trình sản xuất kem vani 25 3.4 Nội dung nghiên cứu 27 3.4.1 Thí nghiệm 1: Xác định tính chất hóa học pectin trích ly từ vỏ cam sành…………………………………………………………………………………… 27 3.4.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát tính chất lưu biến dung dịch pectin 28 3.4.3 Thí nghiệm 3: Phân tích thành phần hóa học kem vani 28 3.4.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng việc thay chất béo pectin trích ly từ vỏ cam lên đặc tính lý kem vani 30 3.4.5 Thí nghiệm 5: Đánh giá chất lượng cảm quan kem thay chất béo whipping cream pectin từ bột vỏ cam 30 vi 3.5 Các phương pháp phân tích 31 3.5.1 Phương pháp phân tích cấu trúc hóa học pectin 31 3.5.2 Phương pháp xác định hiệu suất tính chất pectin 31 3.5.3 Phương pháp xác định tính chất lưu biến pectin 35 3.5.4 Phương pháp phân tích thành phần hóa học kem 36 3.5.5 Phương pháp xác định tính chất lý kem bổ sung pectin trích ly từ bột vỏ cam 39 3.5.6 Phương pháp phân tích cảm quan kem vani 42 3.5.7 Phương pháp xử lý số liệu thống kê 43 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 44 4.1 Tính chất hóa học pectin trích ly từ vỏ cam sành 44 4.1.1 Cấu trúc hóa học pectin trích ly từ vỏ cam 44 4.1.2 Đánh giá chất lượng pectin trích ly từ vỏ cam 45 4.2 Tính chất lưu biến dung dịch pectin 48 4.2.1 Độ nhớt dung dịch pectin 48 4.2.2 Tính chất nhớt đàn hồi dung dịch pectin 49 4.3 Ảnh hưởng thay béo pectin trích ly từ vỏ cam lên tính chất hóa học kem vani 51 4.3.1 Độ pH độ acid chuẩn độ kem vani 51 4.3.2 Hàm lượng dinh dưỡng giá trị lượng kem vani 52 4.4 Ảnh hưởng thay chất béo pectin trích ly từ vỏ cam lên tính chất lý kem 53 4.4.1 Tính lưu biến hỗn hợp kem vani 53 4.4.2 Overrun kem vani 57 4.4.3 Độ tan chảy kem vani 58 vii 4.4.4 4.5 Độ cứng độ kết dính kem vani 60 Ảnh hưởng thay chất béo pectin trích ly từ vỏ cam lên tính chất cảm quan kem vani 61 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 63 5.1 Kết luận 63 5.2 Kiến nghị 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 viii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Cấu tạo đơn vị D–galacturonic acid Hình 2.2 Cơng thức cấu tạo phân đoạn phân tử pectin Hình 2.3 Sơ đồ cấu trúc pectin Hình 2.4 High methoxyl pectin Hình 2.5 Low methoxyl pectin Hình 2.6 Cơ chế tạo gel LMP Hình 2.7 Cơ chế tạo gel HMP 10 Hình 3.1 Bột vỏ cam thu nhận sau trình xử lý 20 Hình 3.2 Whipping cream 20 Hình 3.3 Sơ đồ quy trình trích ly pectin từ vỏ cam 22 Hình 3.4 Quy trình sản xuất kem vani 24 Hình 3.5 Sơ đồ nội dung nghiên cứu 27 Hình 4.1 Quang phổ FT-IR pectin vỏ cam 44 Hình 4.2 Bột pectin trích ly từ vỏ cam sành 46 Hình 4.3 Độ nhớt shear rate dung dịch pectin nồng độ 1%, 1.5% 2% 48 Hình 4.4 Tính chất động học nhớt đàn hồi dung dịch pectin 50 Hình 4.5 Độ nhớt shear rate hỗn hợp kem 53 Hình 4.6 Sự phụ thuộc tần số G’ G” hỗn hợp kem 56 Hình 4.7 Giá trị Overrun mẫu kem khảo sát (%) 57 Hình 4.8 Đồ thị thể đường cong độ tan chảy kem vani 58 Hình 4.9 Hình dạng mẫu kem trình tan chảy phút thứ phút thứ 30 60 ix DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Phân loại kem dựa số tiêu (% khối lượng) dòng kem thương mại 14 Bảng 3.1 Thành phần dinh dưỡng có 100 ml whipping cream…………………….21 Bảng 3.2 Các nguyên liệu khác dùng nghiên cứu sản xuất kem vani 21 Bảng 3.3 Công thức kem sử dụng nghiên cứu 25 Bảng 3.4 Các phương pháp xác định thành phần hóa học kem vani 29 Bảng 4.1 Các tín hiệu quang phổ FT-IR vùng sóng 4000–400 cm-1 pectin vỏ cam sành pectin thương mại………………………………………………………………… 45 Bảng 4.2 Hiệu suất trích ly tiêu chất lượng pectin trích ly từ vỏ cam sành 46 Bảng 4.3 Các tham số đường cong dòng chảy pectin thu mơ hình Power Law 49 Bảng 4.4 pH độ acid chuẩn độ kem 51 Bảng 4.5 Thành phần dinh dưỡng giá trị lượng kem 52 Bảng 4.6 Các thông số đường cong dòng chảy mẫu hỗn hợp kem 54 Bảng 4.7 Tốc độ tan chảy mẫu kem MC, M1, M2 M3 59 Bảng 4.8 Kết đo độ cứng độ cố kết mẫu kem MC, M1, M2 M3 61 Bảng 4.9 Kết kiểm định Friedman phép thử cảm quan so hàng–ưu tiên 62 x DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT AUA: Anhydrouronic acid DE: Degree of esterification Ew: Equivalent weight FT-IR: Fourier Transform Infrared Spectroscopy GalA: Acid galacturonic HGA: Homogalacturonan HMP: High methoxyl pectin LMP: Low methoxyl pectin MeO: Methoxyl MSNF: Milk solid non-fat RG-I: Rhamnogalacturonan I RG-II: Rhamnogalacturonan II xi TÓM TẮT KHÓA LUẬN Trong năm gần đây, người tiêu dùng có xu hướng quan tâm đến sản phẩm giảm hàm lượng chất béo có hàm lượng chất béo thấp để hạn chế nguy béo phì mắc bệnh tim mạch Kem (Ice cream) sản phẩm từ sữa có mùi vị thơm ngon, giàu dinh dưỡng lượng Hàm lượng chất béo kem tương đối cao (10 - 16%) Để giảm bớt hàm lượng chất béo kem, có nhiều nghiên cứu sử dụng chất thay chất béo khắc phục khuyết tật mà béo khơng có chất béo hay có Pectin loại phụ gia ứng dụng rộng rãi thực phẩm sử dụng loại chất thay chất béo nhờ vào đặc tính lý giống với chất béo, trì số đặc tính chức khơng cung cấp lượng (Thakur cộng sự, 1997) Hiện nay, nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất pectin từ trái họ citrus, đặc biệt từ vỏ cam Vì vậy, nghiên cứu này, tiến hành thay chất béo công thức kem pectin thu từ q trình trích ly acid citric tìm hiểu ảnh hưởng pectin lên thành phần hóa học, tính chất lý số tính cảm quan quan trọng kem Pectin trích ly từ vỏ cam sành acid citric 6%, 80oC, 90 phút Kết phân tích FT-IR số tiêu chất lượng cho thấy sản phẩm thu nhận chắn pectin nên ứng dụng cho sản phẩm cần tạo cấu trúc gel Dựa tiêu chất lượng tính chất lưu biến dung dịch pectin nồng độ khác nhau, chúng tơi có sở để sử dụng pectin thành phần thay chất béo kem nồng độ 0.1%, 0.15%, 0.2% Kết cho thấy tăng hàm lượng pectin thay giá trị pH, tổng hàm lượng chất khô, hàm lượng chất béo protein kem giảm xuống hàm lượng carbohydrate tro có xu hướng tăng lên Đồng thời, pectin có ảnh hưởng đến độ nhớt hỗn hợp kem, giá trị overrun, độ tan chảy, độ cứng độ dính sản phẩm Phân tích đánh giá cảm quan cho kết khơng có khác biệt tính chất (độ cứng, độ béo, độ mịn) mẫu kem thay chất béo nồng độ pectin khác xii CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Kem (Ice cream) thực phẩm phức hợp có chứa bọt khí nhỏ phân tán pha nước liên tục đông lạnh (Bahramparvar Mazaheri, 2011), ưa chuộng có mùi vị thơm ngon bổ dưỡng Kem cung cấp nhiều lượng có hàm lượng chất béo cao (10– 18%) Vì thế, người tiêu dùng dần chuyển sang dịng kem có hàm lượng chất béo thấp (2–7%, low-fat) (Clarke, 2015; Goff Hartel, 2013) Vấn đề gặp phải dòng kem low-fat đặc điểm chất lượng mùi vị, cảm giác ăn kết cấu khơng cịn mong muốn so sánh với kem truyền thống Pectin phụ gia tạo gel, tạo kết cấu giúp ổn định thực phẩm (Min cộng sự, 2010) Ngồi ra, pectin cịn sử dụng loại chất thay chất béo nhờ vào đặc tính lý giống với chất béo (Thakur cộng sự, 1997) Cụ thể, pectin sử dụng để thay chất béo xúc xích, loại bánh nướng, sản phẩm xốt sản phẩm từ sữa (Min cộng sự, 2010; Lobato‐Calleros cộng sự, 2001; Lucca Tepper, 1994) Pectin sử dụng kem nhằm tạo độ mềm mịn kết cấu, giảm hình thành tinh thể đá lactose trình bảo quản, thay đổi nhiệt độ; giúp kem giữ kiểu hình dạng trình tan chảy (Bahramparvar Mazaheri, 2011) Hiện loại pectin thương mại chiết xuất chủ yếu từ vỏ cam bã táo (Akbari cộng sự, 2019) Tuy nhiên, có nhiều nghiên cứu pectin trích ly từ vỏ cam có chất lượng tốt ứng dụng rộng rãi (Yeoh cộng sự, 2008; Baldwin, 1993; Kefford Chandler, 1970) Vỏ cam chiếm khoảng phần tư tổng khối lượng (Braddock, 1999) loại carbohydrate vỏ cam pectin có tới 30% tính theo trọng lượng khơ (Kefford Chandler, 1970) Theo số liệu Cục trồng trọt (Bộ Nơng nghiệp) vào năm 2019, nước có khoảng 100000 diện trích đất trồng cam Sản lượng cam thu vào năm 2018 đạt khoảng 840000 tấn, số liệu cho thấy quy trình sản xuất sản phẩm từ cam thải môi trường lượng lớn vỏ cam gây nhiễm mơi trường Vì việc tận dụng nguồn phụ phẩm vỏ cam từ ngành CNTP điều cần thiết nhằm giảm bớt lãng phí giảm xả thải mơi trường Nhằm cải thiện chất lượng dòng kem low-fat tận dụng nguồn pectin thu nhận từ vỏ cam, nghiên cứu trích ly pectin từ vỏ cam bổ sung vào kem với vai trò chất thay béo thực nhằm đánh giá ảnh hưởng pectin đến tính chất hỗn hợp kem, đặc tính kết cấu dinh dưỡng kem Mục tiêu nghiên cứu Đề tài “Ảnh hưởng pectin trích ly từ vỏ cam với vai trị chất thay chất béo lên chất lượng kem vani” thực nhằm xác định chất lượng pectin trích ly từ vỏ cam sành khảo sát ảnh hưởng pectin trích ly từ vỏ cam với vai trò chất thay béo đến chất lượng kem vani Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: Pectin trích ly từ vỏ cam sành phương pháp sử dụng acid citric ứng dụng pectin trích ly vào sản xuất kem vani - Phạm vi nghiên cứu: Đề tài nghiên cứu chủ yếu xác định đặc tính hóa–lý pectin trích ly từ vỏ cam sành phương pháp acid citric khảo sát ảnh hưởng pectin với vai trò chất thay chất béo lên chất lượng kem vani Nội dung nghiên cứu Đề tài: “Ảnh hưởng pectin trích ly từ vỏ cam với vai trò chất thay chất béo lên chất lượng kem vani” bao gồm nội dung nghiên cứu sau: - Trích ly pectin từ vỏ cam phương pháp acid citric xác định chất lượng pectin trích ly - Khảo sát ảnh hưởng pectin trích ly từ vỏ cam đến chất lượng kem vani, bao gồm:  Thành phần hóa học: Tro, ẩm, protein, lipid, carbohydrate mức lượng (calo), độ pH acid chuẩn độ  Tính chất lý: Độ nở xốp, độ tan chảy, độ cứng, độ dính tính chất lưu biến hỗn hợp kem vani  Tính chất cảm quan: Độ cứng, độ béo độ mềm mịn Phụ lục C: Thành phần tổng hàm lượng chất khô, hàm lượng tro hàm lượng carbohydrate mẫu kem vani Phụ lục D:Tính lưu biến cắt ổn định hỗn hợp kem Phụ lục E: Phân tích Anova giá trị overrun mẫu kem vani Phụ lục F: Độ tan chảy mẫu kem vani Mẫu Khối lượng mẫu Khối lượng giọt kem tan chảy (g) Thời gian kem bắt đầu chảy (phút) Khối lượng sau phút (g) MC 71.06 ±0.32 M1 72.03 ± 0.66 M2 72.37 ± 0.40 M3 71.36 ± 1.21 0.57 ± 0.01 0.20 ± 0.23 0.09 ± 0.06 0.57±0.01 9.52 ± 0.34 5.23 ± 1.34 6.20 ± 2.77 5.13 ± 1.21 0.00 ± 0.00 0.04 ± 0.03 0.08 ± 0.07 0.06 ± 0.06 Khối lượng sau 10 phút (g) 10 0.16 ± 0.15 1.83 ± 1.35 2.49 ± 1.75 0.79 ± 0.23 Khối lượng sau 15 phút (g) 15 1.66 ± 0.65 7.80 ± 3.49 10.40 ± 2.76 6.14 ± 0.64 Khối lượng sau 20 phút (g) 20 5.83 ± 0.58 18.89 ± 4.42 21.2 ± 2.97 14.64 ± 0.38 Khối lượng sau 25 phút (g) 25 10.71 ± 2.99 30.87 ± 5.51 32.78 ± 1.98 25.49 ± 1.03 Khối lượng sau 30 phút (g) 30 16.47 ± 5.53 40.95 ± 4.48 44.12 ± 1.18 37.11 ± 1.64 Khối lượng sau 35 phút (g) 35 22.90 ± 4.11 51.57 ± 3.12 54.28 ± 0.78 47.83 ± 1.48 Khối lượng sau 40 phút (g) 40 32.16 ± 4.25 61.45 ± 2.62 62.84 ± 1.32 56.41 ± 2.49 Khối lượng sau 45 phút (g) 45 40.21 ± 7.67 69.70 ± 1.07 67.63 ± 0.60 62.77 ± 2.00 Khối lượng sau 50 phút (g) 50 44.30 ± 4.84 71.10 ± 0.23 71.29 ± 0.72 69.20 ± 1.63 0.97 ± 0.18 1.26 ± 1.45 1.00 ± 0.03 0.98 ± 0.07 Tốc độ tan chảy (g/ phút) Phụ lục G: Độ cứng độ bám dính mẫu kem vani Phụ lục H: Bảng số liệu kết đánh giá cảm quan so hàng ưu tiên Độ cứng Người thử Độ béo Mẫu MC Tổng M1 M2 M3 Độ mịn Mẫu Tổng MC M1 M2 M3 Mẫu Tổng MC M1 M2 M3 1 10 10 10 10 10 10 10 10 10 4 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 11 10 10 10 12 10 10 10 13 10 10 10 14 10 10 10 15 10 10 10 44 44 31 31 150 27 37 44 42 150 30 33 42 45 150 Tổng hạng Phụ lục K: Thành phần dinh dưỡng mẫu kem Phụ lục K: Thành phần dinh dưỡng mẫu kem Phụ lục K: Thành phần dinh dưỡng mẫu kem Phụ lục K: Thành phần dinh dưỡng mẫu kem ... sát ảnh hưởng pectin với vai trò chất thay chất béo lên chất lượng kem vani Nội dung nghiên cứu Đề tài: ? ?Ảnh hưởng pectin trích ly từ vỏ cam với vai trị chất thay chất béo lên chất lượng kem vani? ??... lượng pectin trích ly từ vỏ cam sành khảo sát ảnh hưởng pectin trích ly từ vỏ cam với vai trị chất thay béo đến chất lượng kem vani Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: Pectin trích ly từ. .. tính chất hỗn hợp kem, đặc tính kết cấu dinh dưỡng kem Mục tiêu nghiên cứu Đề tài ? ?Ảnh hưởng pectin trích ly từ vỏ cam với vai trò chất thay chất béo lên chất lượng kem vani? ?? thực nhằm xác định chất