Luận án Tiến sĩ Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng oxy đến chất lượng ngô hạt trong quá trình bảo quản kín khí. (Study on the effect of oxygen content on corn kernels quality during hermetic storage)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TẬP ĐỒN HĨA CHẤT VIỆT NAM VIỆN HĨA HỌC CƠNG NGHIỆP VIỆT NAM  LÊ QUỐC KHÁNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG OXI ĐẾN CHẤT LƯỢNG NGƠ HẠT TRONG Q TRÌNH BẢO QUẢN KÍN KHÍ LUẬN ÁN TIẾN SĨ HĨA HỌC HÀ NỘI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TẬP ĐỒN HĨA CHẤT VIỆT NAM VIỆN HĨA HỌC CƠNG NGHIỆP VIỆT NAM  LÊ QUỐC KHÁNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG OXI ĐẾN CHẤT LƯỢNG NGƠ HẠT TRONG Q TRÌNH BẢO QUẢN KÍN KHÍ CHUYÊN NGÀNH: HÓA LÝ THUYẾT VÀ HÓA LÝ MÃ SỐ: 9.44.01.19 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đỗ Trà Hương PGS.TS Lê Xuân Quế HÀ NỘI i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học PGS.TS Đỗ Trà Hương PGS.TS Lê Xuân Quế Các số liệu luận án chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm Tác giả Lê Quốc Khánh ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến PGS.TS Đỗ Trà Hương PGS.TS Lê Xuân Quế tận tình bảo, gợi mở ý tưởng khoa học, hướng dẫn em suốt thời gian nghiên cứu luận án tất tâm huyết quan tâm Thầy Cô Xin chân thành cảm ơn anh, chị, em đồng nghiệp Trung tâm thực hành thí nghiệm Trường Đại học Tây Bắc, Phịng thí nghiệm Viện Kỹ thuật nhiệt đới, tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành chương trình nghiên cứu sinh Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Tây Bắc, Viện Hóa học cơng nghiệp Việt Nam tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình nghiên cứu Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, người thân bên cạnh quan tâm động viên đường khoa học mà lựa chọn Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm Tác giả Lê Quốc Khánh iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Ngô cần thiết phải bảo quản 1.1.1 Cấu tạo thành phần hóa học hạt ngơ 1.1.2 Đặc điểm khối ngô hạt 1.1.3 Tác động môi trường bảo quản đến ngơ hạt 1.2 Vai trị oxi q trình oxi hóa số thành phần dinh dưỡng trình bảo quản 1.2.1 Vai trị oxi bảo quản ngơ 1.2.2 Quá trình oxi hóa số chất dinh dưỡng bảo quản ngơ 1.3 Tình hình bảo quản hạt ngơ nước giới 1.3.1 Bảo quản tạm thời (ngô thương phẩm) 1.3.2 Bảo quản sử dụng hóa chất 1.3.3 Bảo quản nghèo oxi (ngô thương phẩm) CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 2.1.1 Hóa chất 2.1.2 Vật liệu, thiết bị 2.2 Đánh giá độ kín thiết bị bảo quản 2.2.1 Đánh giá tốc độ truyền nước 2.2.2 Đánh giá tốc độ thấm khí oxi [84] iv 2.3 Mơ hình thí nghiệm cách vận hành thiết bị tạo vi mơi trường phịng thí nghiệm 2.3.1 Chế tạo vi môi trường nghèo oxi 2.3.2 Tạo vi môi trường bảo quản phương pháp xơng hóa chất 2.4 Đánh giá chất lượng bảo quản ngô 2.4.1 Quy trình nghiên cứu bảo quản ngô 2.4.2 Đánh giá chất lượng bảo quản ngô hạt thông qua số tiêu hóa lý dùng cho mục đích thương phẩm 2.4.3 Xác định số thành phần hạt ngô CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Vi môi trường bảo quản nghèo oxi 3.1.1 Độ kín màng bảo quản PET, PE 3.1.2 Ảnh hưởng chất khử FOCOAR vi môi trường sử dụng màng PET 3.2 Bảo quản ngô hạt 3.2.1 Ảnh hưởng hàm lượng oxi đến chất lượng hạt 3.2.2 Ảnh hưởng oxi đến số chất dinh dưỡng hạt ngô 3.3 Ứng dụng bảo quản ngô địa phương 3.3.1 Ứng dụng bảo quản ngô hạt thương phẩm 3.3.2 Ứng dụng bảo quản ngô giống KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ .100 TÍNH MỚI CỦA KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .101 DANH MỤC NHỮNG CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .102 TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 PHỤ LỤC v DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Tốc độ thấm nước trung bình qua màng PET Bảng 3.2 Tốc độ thấm oxi theo thời gian Bảng 3.3 Kết khử oxi FOCOAR bình PET Bảng 3.4 Chỉ tiêu hóa lý đánh giá chất lượng ngơ hạt thương phẩm Bảng 3.5 Đánh giá chất lượng hạt bảo quản vi môi trường Bảng 3.6 Đánh giá chất lượng hạt bảo quản vi môi trường oxi 15% (W15) Bảng 3.7 Đánh giá chất lượng hạt bảo quản vi môi trường oxi 10% Bảng 3.8 Đánh giá chất lượng hạt bảo quản vi môi trường oxi 5% Bảng 3.9 Đánh giá chất lượng hạt bảo quản vi môi trường oxi 2% Bảng 3.10 Đánh giá chất lượng hạt vi môi trường XH Bảng 3.11 Hàm lượng protein (%) ngô hạt bảo quản vi môi trường Bảng 3.12 Hiệu suất bảo quản protein ngô hạt (H P,%) theo thời gian bảo quản vi môi trường Bảng 3.13 Giá trị thời điểm 3, 6, 9, 12 tháng bảo quản Bảng 3.14 Hàm lượng lipit ngô hạt bảo quản vi môi trường, g Bảng 3.15 Hiệu suất bảo quản (HL, %) lipit ngô hạt vi môi trường Bảng 3.16 Giá trị thời điểm 3, 6, 9, 12 tháng bảo quản Bảng 3.17 Hàm lượng tinh bột ngô hạt theo thời gian bảo quản vi môi trường (g) Bảng 3.18 Hiệu suất bảo quản (HT) hàm lượng tinh bột ngô hạt vi môi trường Bảng 3.19 Giá trị tính thời điểm 3, 6, 9, 12 tháng Bảng 3.20 Kết đánh giá định tính chất lượng hạt ngô Bảng 3.21 Hàm lượng protein, lipit, tinh bột sau 12 tháng vi Bảng 3.22 So sách giá trị hiệu suất bảo quản kết thực tế công thức rút từ thực nghiệm Bảng 3.23 Đánh giá cảm quan hạt ngô 12 tháng bảo quản Bảng 3.24 Tỷ lệ nảy mầm Gp (%) chiều cao trung bình non d (mm) trước sau khoảng thời gian - ngày sau gieo hạt vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu tạo hạt ngô Hình 1.2 Ẩm độ cân hạt ngơ (theo mơ hình Henderson) Hình 1.3 Các khu vực mơi trường vật lý xung quanh nơng sản Hình 1.4 Ảnh hưởng nhiệt độ đến phát triển vi sinh vật Hình 1.5 Mối quan hệ độ ẩm nhiệt độ khơng khí 11 Hình 2.1 Ảnh SEM mẫu bột chất khử oxi 30 Hình 2.2 Hình chụp mẫu bột chất khử oxi phân tích EDS .31 Hình 2.3 Giản đồ phân tích EDS mẫu chất khử oxi .31 Hình 2.4 Sơ đồ cấu tạo hệ thống đo oxi, độ ẩm, nhiệt độ, điểm sương MSI 33 Hình 2.5 Hệ đo nhiệt ẩm, điểm sương, oxi kết nối với máy tính 33 Hình 2.6 Giá trị đo nhiệt ẩm, điểm sương hiển thị máy tính 34 Hình 2.7 Sơ đồ theo dõi thay đổi khối lượng 34 Hình 2.8 Mơ hình thiết bị thử độ kín khí oxi 35 Hình 2.9 Mơ hình thiết bị bảo quản phịng thí nghiệm 37 Hình 2.10 Vi mơi trường bảo quản ngô phương pháp xông khử trùng 38 Hình 2.11 Sơ đồ thí nghiệm bảo quản ngơ hạt (ngơ thương phẩm) .39 Hình 2.12 Phơi sấy điều chỉnh, xác định độ ẩm hạt ngô 40 Hình 2.13 Các vi mơi trường thực thí nghiệm (mẫu thí nghiệm) 41 Hình 2.14 Sơ đồ đánh giá chất lượng mẫu nghiên cứu 42 Hình 2.16.Tạo vi môi trường điều kiện thực tế .45 Hình 2.17 Sơ đồ thí nghiệm phân tích độ ẩm hạt 52 Hình 3.1 Biến thiên tốc độ thấm nước trung bình qua màng PET, PE theo thời gian t Hình 3.2 Tốc độ thấm oxi vào vi môi trường sử dụng màng PET PE theo thời gian Hình 3.3 Mối tương quan thể tích oxi bị khử khối lượng FOCOAR vi môi trường sử dụng màng PET viii Hình 3.4 Biến thiên hàm lượng oxi theo thời gian vi môi trường PET1 Hình 3.5 Biến thiên hàm lượng oxi theo thời gian vi mơi trường PET2 Hình 3.6 Biến thiên độ ẩm, nhiệt độ điểm sương vi mơi trường PET Hình 3.7 Biến đổi dung trọng hạt D vi môi trường theo thời gian Hình 3.8 Hạt hư hại (tổng số) (HH) vi môi trường bảo quản theo thời gian Hình 3.9 Biến đổi hàm lượng protein ngơ hạt theo thời gian (a) theo hàm lượng oxi (b) vi môi trường bảo quản Hình 3.10 Hiệu suất bảo quản protein ngô hạt theo thời gian Hình 3.11 Đường suy giảm hàm lượng protein ngô hạt theo thời gian bảo quản vi môi trường Hình 3.12 Biến đổi hàm lượng lipit ngô hạt theo thời gian (3.12a) theo hàm lượng oxi (3.12b) vi môi trường bảo quản Hình 3.13 Biến thiên hiệu suất bảo quản lipit ngô hạt theo thời gian vi môi trường Hình 3.14 Đường động học suy giảm hàm lượng lipit ngô hạt vi môi trường W2, W5, W10 theo thời gian Hình 3.15 Thay đổi hàm lượng tinh bột ngô hạt theo thời gian (3.15a) theo hàm lượng oxi vi mơi trường bảo quản (3.15b) Hình 3.16 Biến thiên hiệu suất bảo quản tinh bột ngô hạt theo thời gian vi môi trường Hình 3.17 Đường động học suy giảm hàm lượng tinh bột vi môi trường bảo quản 12 tháng Hình 3.18 Tỷ lệ hạt nảy mầm theo thời gian bảo quản Hình 3.19 Chiều cao trung bình ngơ sau ngày gieo hạt Hình 3.20 Chiều cao trung bình ngơ sau ngày gieo hạt Hình 3.21 Chiều cao trung bình ngô sau ngày gieo hạt Hình 3.21 Sự tăng trưởng ngô non theo thời gian vi môi trường G11-2