(Đồ án hcmute) nghiên cứu quy trình vi bao anthocyanin có nguồn gốc từ hạt đậu đen bằng hệ gel lạnh alginate pectin

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH VI BAO ANTHOCYANIN CĨ NGUỒN GỐC TỪ HẠT ĐẬU ĐEN BẰNG HỆ GEL LẠNH ALGINATE - PECTIN GVHD: TS PHAN THỊ ANH ĐÀO SVTH: NGUYỄN MẠNH TRUNG MSSV: 12116086 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2016 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP MÃ SỐ: 2016-12116086 NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH VI BAO ANTHOCYANIN CĨ NGUỒN GỐC TỪ HẠT ĐẬU ĐEN BẰNG HỆ GEL LẠNH ALGINATE - PECTIN GVHD: TS PHAN THỊ ANH ĐÀO SVTH: NGUYỄN MẠNH TRUNG MSSV: 12116086 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 07/2016 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Mạnh Trung Ngành: Công nghệ Thực phẩm Tên khóa luận: Nghiên cứu quy trình vi bao anthocyanin có nguồn gốc từ hạt đậu đen hệ gel lạnh alginate - pectin Nhiệm vụ khóa luận:  Tổng quan tài liệu đậu đen, anthocyanin, công nghệ vi bao  Khảo sát số tiêu hóa học hóa lý hạt đậu đen  Quy hoạch thực nghiệm tối ưu hóa q trình vi bao anthocyanin hệ gel lạnh alginate-pectin  Xác định kích thước hạt vi bao  Phân tích hình thái hạt vi bao Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 20/01/2016 Ngày hồn thành khóa luận: 20/07/2016 Họ tên người hướng dẫn : TS Phan Thị Anh Đào Phần hướng dẫn: tồn khóa luận an an LỜI CẢM ƠN Qua bốn năm học tập rèn luyện trường Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, bảo giảng dạy nhiệt tình thầy cơ, đặc biệt thầy khoa Cơng nghệ Hóa học – Thực phẩm truyền đạt cho em kiến thức lý thuyết thực hành suốt thời gian học trường Cùng với nỗ lực thân, em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Từ kết đạt này, em xin chân thành cám ơn: Thầy cô trường Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm bổ ích thời gian qua Đặc biệt, cô Phan Thị Anh Đào tận tình hướng dẫn em hồn thành tốt báo cáo tốt nghiệp Ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn Trong trình thực hiện, trình độ lý luận kiến thức kinh nghiệm thực tiễn cịn nhiều hạn chế nên khóa luận khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy để báo cáo tốt nghiệp đạt kết tốt an LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan tồn nội dung trình bày khóa luận tốt nghiệp riêng Tôi xin cam đoan nội dung tham khảo khóa luận tốt nghiệp trích dẫn xác đầy đủ theo qui định Ngày tháng Ký tên an năm 201 an an an an Suy phương trình hồi quy thực nghiệm theo biến mã hóa:  y = 83.6683 + 0.2044x1 + 1.9656x2 + 0.8319x3 – 2.2281x4 Kiểm tra ý nghĩa hệ số hồi quy 3.5.2.4 Để kiểm tra ý nghĩa hệ số PTHQ, bốn kết y tâm thực nghiệm bảng 3.5 sử dụng để tính Sth q trình kiểm định thực sau: Kết thí nghiệm tâm: Bảng 3.5 Kết thí nghiệm tâm y10 y 20 y 30 y 40 83.25 82.62 82.97 82.43 Kết trung bình tâm thực nghiệm: n0 ytb0   yu0 u 1 n0  y u 1 u  82.82 Phương sai tái Sth : n0 S2th  y u 1 u y f2 tb n0  y  u1 u  y tb0 n0  Phương sai tái hệ số bj ( Sb j ) S2th 0.193 S    0.0123 N N bj Sai số chuẩn hệ số bj ( Sb j ) : Sb  S2b  0.0123  0.1098 j j 49 an  y  u 1 u  y tb0 1   0.193 Với: tj  bj Sb j Kiểm tra tiêu chuẩn Student, tra bảng ( ) ( ) Bảng 3.6 Kiểm tra tính ý nghĩa hệ số theo tiêu chuẩn Student t0 t1 t2 t3 t4 762.006 1.862 17.902 7.577 20.292 nhận nhận nhận Hệ số t1 = 1.862 < loại ( ) nhận ( ) nên hệ số hồi quy tương ứng bị loại khỏi phương trình Phương trình hồi quy đạt được:  y = 83.668 + 1.966x2 + 0.832x3 – 2.228x4 3.5.2.5 Kiểm định tương thích PTHQ Dựa vào phương trình (I) ta tính ̂ ( 50 an ̂) Bảng 3.7 Kết tính ̂ ( ( ̂ ̂) ̂) 83.0986 -0.5186 83.0986 -0.7586 87.0298 0.1002 87.0298 2.3102 84.7624 0.0476 84.7624 2.6876 88.6936 -1.7036 88.6936 -0.4636 78.6424 0.7276 78.6424 0.1976 82.5736 0.0864 82.5736 -0.4436 80.3062 -0.0862 80.3062 -0.5962 84.2374 1.4126 84.2374 0.4026 83.668 -0.418 83.668 -1.048 83.668 -0.698 83.668 -1.238 Để kiểm tra tương thích với phương trình thực nghiệm, theo Bảng 3.8, ta có: 51 an Bảng 3.8 Kiểm định Fisher PTHQ   N     y  y y  y  i  i   i  i u 1    u1   S2du  f1 NL N n0 th S  y u 1 u y tb f2 F n0  y  u 1 u  y tb0 1.547  0.193 n0  S2du 8.01 S2th ( = ) 8.68 , phương trình hồi quy tương thích với thực Kết cho thấy nghiệm Tóm lại phương trình hồi quy thực nghiệm thu được:  y = 83.668 + 1.966x2 + 0.832x3 – 2.228x4 3.5.2.6 Xác định giá trị tối ưu Áp dụng phần mềm xử lý số liệu SOLVER mục DATA thuộc phần mềm EXCEL 2010 ta tính giá trị lớn y - phần trăm độ bền màu (với điều kiện: -1≤ x2, x3, x4 ≤ 1) Từ tìm giá trị: ymax = 88.69% Với { Từ giá trị ( ( ), ta thực phép tốn chuyển biến mã hóa ) thành sở tự nhiên không thứ nguyên ( cách chuyển trục tọa độ từ hệ trục ) sang hệ trục tự nhiên 52 an công thức: Suy ra:  ( )  ( )  ( ) ( ) ( ( ) ) giá trị tối ưu cần tìm để tối ưu hóa q trình vi bao Dễ dàng nhận thấy điều kiện bảo quản nghiên cứu (các hạt vi bao tiếp xúc trực tiếp khơng khí) khắc nghiệt điều kiện bảo quản nghiên cứu Trần Thị Trúc Giang (2015) (bảo quản lọ kín), nhiên, giá trị % độ bền màu nghiên cứu ymax = 88.69% đạt mức cao kể so với giá trị 81.52% nghiên cứu trước Trần Thị Trúc Giang (2015) 3.6 Đặc tính hạt vi bao 3.6.1 Hiệu suất vi bao h%  C1 91.35 100  100  86.6(%) C2 105.48 Ta nhận thấy giá trị hiệu suất vi bao đạt tương đối cao so sánh với kết từ nghiên cứu khác của: Ton - 2016 (67.3%), Jeyanthi – 1997 (60%),… từ thể hiệu cao phương pháp bao gói hệ gel lạnh alginate-pectin có bổ sung GDL việc hạn chế thất thoát chất màu bao gói 53 an 3.6.2 Hình thái hạt Các hạt vi bao mang phân tích kính hiển vi điện tử quét nhằm phân tích bề mặt chúng Hình 3.7 thể bề mặt, hình thái hạt gel sau vi bao (A) (B) (C) (D) Hình 3.6 Hình chụp SEM bề mặt hạt vi bao độ phóng khác nhau: (A) 50x, (B) 300x, (C) 500x, (D) 1000x Quan sát ảnh chụp sem nhiều độ phóng đại, chúng tơi nhận thấy hiệu tốt kỹ thuật vi bao hệ gel lạnh alginate-pectin việc hạn chế lỗ khí, từ giúp cải thiện đáng kể khả bảo quản anthocyanin vi bao Do nghiên cứu sử dụng phương pháp sấy đối lưu, dẫn đến hình dạng hạt gel trình sấy chuyền dần từ dạng hình cầu sang dẹp thất nước bọt khí Đồng thời, bề mặt vật chứa phẳng dẫn đến q trình truyền nhiệt diễn khơng 54 an 3.6.3 Kích thước hạt Do trình sấy đối lưu, hình dạng hạt bị biến dạng từ hình cầu sang hình dạng khác, nhìn chung, kích thước hạt vi bao dao động từ 0.8 – mm 3.7 Đề xuất quy trình vi bao hệ gel lạnh alginate-pectin Quy trình sản xuất hạt vi bao anthocyanin có nguồn gốc từ hạt đậu đen hệ gel lạnh alginate – pectin mơ tả qua hình 3.8: Nước cất Bột alginate Bột pectin Hòa tan Hòa tan Bảo quản lạnh Bảo quản lạnh Nước cất Trộn Anthocyanin Bổ sung Trộn GDL (3%) Bổ sung Nhỏ giọt Ngâm Làm lạnh (150 phút) Sấy đối lưu (90 phút) Sản phẩm Hình 3.7 Quy trình đề xuất vi bao hệ gel lạnh alginate - pectin 55 an Hình 3.9 thể sản phẩm hạt vi bao thực tế thu từ quy trình đề xuất hình 3.8 Hình 3.8 Sản phẩm hạt vi bao 56 an CHƯƠNG Kết luận kiến nghị 4.1 Kết luận Sau q trình nghiên cứu, khóa luận đạt kết quan trọng Một số tiêu hạt đậu đen xác định độ ẩm: 8.5%, độ tro: 3.54%, hàm lượng protein: 19.6%, hàm lượng carbohydrate: 59.8% Bước sóng hấp thụ cực đại màu anthocyanin chiết từ hạt đậu đen đạt giá trị 520nm Đồng thời, hiệu suất q trình trích ly anthocyanin từ hạt đậu đen đạt 49.3% Ở điều kiện nghiên cứu: sau bảo quản ngày – tiếp xúc trực tiếp với khơng khí - 34oC ± - ánh sáng mặt trời Kết giá trị độ bền màu tối ưu thu ymax = 88.69%, tương ứng với: nồng độ dung dịch GDL 3%, thời gian làm lạnh 150 phút, thời gian sấy 90 phút Bên cạnh đó, hiệu suất vi bao đạt 86.6% Khi nghiên cứu kính hiển vi điện tử quét, giá trị kích thước hạt xác định dao động từ 0.8 - 1mm Qua kết nghiên cứu trên, phương pháp vi bao hệ gel lạnh alginate – pectin cho thấy tiềm lớn ứng dụng nhằm bao gói bảo quản chất có chất nhạy cảm với môi trường 4.2 Kiến nghị Từ kết nghiên cứu thu nhận được, kiến nghị nghiên cứu tiếp theo:  Nghiên cứu sử dụng phương pháp khác để vi bao anthocyanin: sấy phun, ép đùn, ép đùn nhân-vỏ, đồng tạo gel, …  Thử nghiệm chất mang cách độc lập kết hợp với nhau: zein ngô, chitosan, inulin, …  Nghiên cứu phân lập, xác định thành phần cấu tạo chất màu anthocyanin chiết từ hạt đậu đen phương pháp sắc ký lỏng cao áp, khối phổ, phổ cộng hưởng từ hạt nhân  Nghiên cứu số hoạt tính sinh học anthocyanin kháng khuẩn, vi sinh vật, độc tố tế bào để ứng dụng y học  Nghiên cứu thêm ứng dụng chất màu anthocyanin chiết từ hạt đậu đen vào sản phẩm thực phẩm đặc biệt thực phẩm bổ sung 57 an TÀI LIỆU THAM KHẢO Nagulendran, Kr., Velavan, K., Mahesh, R., Hazeena B.V 2007 E-Journal of Chemistry 4:440-449 Adams 1973 Colour stability of red fruits Food Manufacture 4:19-20 Guo, H., & Xia, M 2013 Anthocyanins and Diabetes Regulation Polyphenols in Human Health and Disease 1:83-93 A.Lukton, M.A.Joslyn 1956 Mechanism of copper casse formation in white table wine II Tur bidimetric and other physico-chemical considerations Journal of Food Science Brouillard, R 1982 Chemical structure of anthocyanins: Anthocyanins as Food Color Academic Press 1: 40 G.Mazza, R.Brouillard 1987 Recent developments in the stabilization of anthocyanins in food products Food Chemistry HW.Siegelman, EM.Firer 1964 Purification of phytochrome from oat seedlings Biochemistry, ACS Publications N.Palamidis, P.Markakis 1975 Stability of grape anthocyanin in a carbonated beverage Journal of Food Science E.Maccarone, A.MACCARRONE 1985 Stabilization of anthocyanins of blood orange fruit juice Journal of Food 10 J.P Calvi, F.J.Francis 1978 Stability of concord grape (V labrusca) anthocyanins in model systems Journal of Food Science 11 Tinsley, I J., and Bockian 1960 Some effects of sugar on the breakdown of pelargonidin-B-glucoside in model systems at 90°C A H Food Res 25:161 12 WA Sistrunk, JN Cash 1974 Processing factors affecting quality and storage stability of Concord grape juice Journal of Food Science 39: 1120–1123 13 Francis, F J., & Markakis, P C 2009 Food colorants : Anthocyanins 37–41 14 Huang, H T 1955 Decolorization of Anthocyanins by Fungal Enzymes Journal of Agricultural and Food Chemistry 3(2): 141–146 15 Markakis, P 1963 The Effect of Peroxidase on Anthocyanin Pigments ” 1–5 16 Shrikhande, a J., & Francis, F J 1976 Anthocyanins in foods C R C Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 7(December 2013) 193–218 58 an 17 Jurd, L 1964 Reactions involved in sulfite bleaching of anthocyanins Journal of Food Science 29: 16–19 18 SL Young, X Sarda, M Rosenberg 1993 Microencapsulating properties of whey proteins, 2- Combination of whey proteins with carbohydrates Journal of Dairy Science 76: 2878-2885 19 Vagn W 1994 Milk powder technology – Evaporation and Spray drying, Niro A/S, Denmark 20 Lê Quan Nghiệm, Huỳnh Văn Hóa 2007 Bào chế sinh dược học, tập 2, NXB Giáo dục 21 Toft, K 1982 Interactions between pectins and alginates Prog Food Nutr Sci 6: 89 22 Thorn, D., Dea, I C M., Morris, E R & Powell, D A 1982 Interchain associations of alginate and pectins Prog Food Nutr Sci 6: 97 23 Toft, K., Grasdalen, H & Smidsrod, 1986 Synergistic gelation of alginates and pectins In Chemistry and Function of Pectins ACS Symposium Series 310 24 Dardjo Somaatamadja, John J Powers 1963 Anthocyanins IV Anthocyanin Pigments of Cabernet Sauvignon Grapes Journal of Food Science 28: 617– 622 25 H T Clifford F.L.S., J B Harborne 1967 Anthocyanin composition of and distribution in the Poaceae (Gramineae) Proceedings of the Linnean Society of London 178: 125–127 26 S Watanabe, S Sakamura, Y Obata 1966 The structures of acylated anthocyanins in eggplant and perilla and the position of acylation Agricultural and Biological Chemistry 30: 420~422 27 D Y C Lynn, B S Luh 1964 Anthocyanin Pigments in Bing Cherriesa Journal of Food Science 29: 735–743 28 Andrew Pirie Michael G Mullins 1976 Changes in anthocyanin and phenolics content of grapevine leaf and fruit tissues treated with sucrose, nitrate, and abscisic acid Plant Physiology 58: 468-472 29 R E Wrolstad, Teryl P Putnam, G W Varseveld 1979 Color quality of frozen strawberries: effect of anthocyanin, pH, total acidity and ascorbic acid variability Journal of Food Science 44: 66–68 59 an 30 H Drumm, H Mohr 1978 The mode of interaction between blue (UV) light photoreceptor and phytochrome in anthocyanin formation of the sorghum seedling Photochemistry and photobiology 27: 241–248 31 J Bakker, N W Preston, C F Timberlake 1986 The Determination of Anthocyanins in Aging Red Wines: Comparison of HPLC and Spectral Methods American Journal of Enology and Viticulture 37: 121-126 32 Leo P McCloskey, L S Yengoyan 1981 Analysis of Anthocyanins in Vitis Vinifera Wines and Red Color Versus Aging by HPLC and Spectrophotometry American Journal of Enology and Viticulture 32: 257-261 33 Hassan A Al-Kahtani, Bakri H Hassan 1990 Spray Drying of Roselle (Hibiscus sabdariffa L.) Extract Journal of Food Science 55: 1073–1076 34 Paz Robert, Tamara Gorena, Nalda Romero, Elena Sepulveda, Jorge Chavez, Carmen Saenz 2010 Encapsulation of polyphenols and anthocyanins from pomegranate (Punica granatum) by spray drying International Journal of Food Science & Technology 45: 1386–1394 35 S Ersus, U Yurdagel 2007 Microencapsulation of anthocyanin pigments of black carrot (Daucus carota L.) by spray drier Journal of Food Engineering 80: 805–812 36 Đỗ Tất Lợi 2004 Những thuốc vị thuốc Việt Nam NXB Y Học 37 Nguyễn Đăng Khôi 1997 Các đậu ăn hạt Việt Nam Tạp chí sinh học, tập 19, số 38 Lê Xuân Hiễu 2011 Nghiên cứu sản xuất giá đậu nành Tạp chí khoa học cơng nghệ, tập 49, số 6A, Trang 371-376 39 Thangadurai, D 2005 Chemical Composition and Nutritional Potential of 29: 88–98 40 Gary R Takeoka 1997 Characterization of Black Bean (Phaseolus vulgaris L.) Anthocyanins Journal of Agriculture and Food Chemistry 45 (9): 3395– 3400 41 Mohammad Hojjati 2011 Spray Drying Microencapsulation of Natural Canthaxantin Using Soluble Soybean Polysaccharide as a Carrier Food Sci Biotechnol 20(1): 63-69 60 an 42 Ton, N M N., Tran, T T T and * Le, V V M 2016 Microencapsulation of rambutan seed oil by spray-drying using different protein preparations International Food Research Journal 23(1): 123-128 43 Ana Belščak-Cvitanović 2011 Encapsulation of polyphenolic antioxidants from medicinal plant extracts in alginate–chitosan system enhanced with ascorbic acid by electrostatic extrusion Food Research International 44: 1094–1101 44 Hongmei, Z and Meng, Z 2015 Microencapsulation of anthocyanins from red cabbage International Food Research Journal 22(6): 2327-2332 61 an PHỤ LỤC Phụ lục : phương pháp pha đệm citrate (Gomori, 1955) Đệm citrate; pH ÷ 6.2 , PKA = 6.40 Ta chuẩn bị hai dung dịch:  Dung dịch A: citric acid 0.1 M  Dung dịch B: sodium citrate 0.1 M Trộn x mL A + y mL B pha loãng đến 100 mL 50 mL nước cất Bảng cơng thức pha đệm citrate có pH từ ÷ 6.2 (Gomori, 1955) Dung dịch A (mL) Dung dịch B (mL) pH 46.5 43.7 40.0 37.0 35.0 33.0 31.5 28.0 25.5 23.0 20.5 18.0 16.0 13.7 11.8 9.5 7.2 3.5 6.3 10.0 13.0 15.0 17.0 18.5 22.0 24.5 27.0 29.5 32.0 34.0 36.3 38.2 41.5 42.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 62 an S an K L 0 ... hoạch thực nghiệm trình vi bao cao anthocyanin hệ gel lạnh alginatepectin Tối ưu hóa trình vi bao cao màu anthocyanin hệ gel lạnh alginate- pectin Nghiên cứu tính chất hạt vi bao - Thực nghiệm... anthocyanin có nguồn gốc từ hạt đậu đen hệ gel lạnh alginate - pectin Nhiệm vụ khóa luận:  Tổng quan tài liệu đậu đen, anthocyanin, công nghệ vi bao  Khảo sát số tiêu hóa học hóa lý hạt đậu đen  Quy. .. NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP MÃ SỐ: 2016-12116086 NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH VI BAO ANTHOCYANIN CÓ NGUỒN GỐC TỪ HẠT ĐẬU ĐEN BẰNG HỆ GEL LẠNH ALGINATE - PECTIN