Luận văn thạc sĩ Công nghệ thực phẩm: Khảo sát ảnh hưởng của quá trình sấy đến chất lượng của bột phụ phẩm lá ngoài cải thảo

Sự thay đổi của hàm lượng phenolic, hoạt tính kháng oxy hóa của phụ phẩm lá ngoài cải thảo và chất lượng bột cũng được theo dõi và đánh giá trong quá trình sấy.. vii DANH MỤC BẢNG Bảng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGÔ MINH THẮNG

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH SẤY ĐẾN CHẤT LƯỢNG CỦA BỘT PHỤ PHẨM LÁ NGOÀI CẢI THẢO

Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm Mã số: 8540101

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2024

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP.HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS TS Trần Thị Thu Trà

Cán bộ chấm nhận xét 1 : PGS TS Phan Ngọc Hoà

Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS Nguyễn Hoài Hương

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM ngày 24 tháng 06 năm 2024

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 Chủ tịch: PGS TS Hoàng Kim Anh

2 Phản biện 1: PGS TS Phan Ngọc Hoà 3 Phản biện 2: TS Nguyễn Hoài Hương 4 Uỷ viên, Thư ký: PGS.TS Tôn Nữ Minh Nguyệt 5 Uỷ viên: PGS.TS Trần Thị Thu Trà

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày, tháng, năm sinh: 11/10/1994 Nơi sinh: TP HCM Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm Mã số : 8540101

I TÊN ĐỀ TÀI:

Khảo sát ảnh hưởng của quá trình sấy đến chất lượng của bột phụ phẩm lá ngoài cải thảo

(Brassica rapa subsp Pekinensis)

Investigate the effects of the drying process on the quality by-product of napa cabbage

outlet leaves powder (Brassica rapa subsp Pekinensis)

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Nhiệm vụ: Xây dựng các phương trình động học của quá trình sấy lá ngoài cải thảo trong điều kiện có và không có quá trình chần

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 01/2024 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06/2024 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS Trần Thị Thu Trà

i

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô PGS.TS Trần Thị Thu Trà đã tận tình hướng dẫn, hỗ trợ, giúp đỡ tôi và cho tôi những lời khuyên, định hướng quý báu giúp tôi hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này

Tôi xin cảm ơn quý thầy cô tại bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoa Kỹ thuật Hóa học đã hết lòng truyền đạt những kiến thức nền tảng quý báu cho tôi trong suốt quá trình học tập, rèn luyện tại trường Đại học Bách Khoa, Thành Phố Hồ Chí Minh

Tiếp theo, xin cảm ơn tất cả các bạn cùng làm luận văn tại phòng thí nghiệm bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm - Trường Đại học Bách Khoa TP HCM, các bạn cựu sinh viên, học viên đã cùng nhau đồng hành, hỗ trợ trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Tôi xin cảm ơn gia đình đã luôn ủng hộ và là điểm dựa vững chắc cho tôi vượt qua các khó khăn trong quá trình học tập và nghiên cứu

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn !

TP.HCM, ngày 01 tháng 06 năm 2024 Học viên cao học

Ngô Minh Thắng

ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Phụ phẩm lá ngoài cải thảo có nhiều tiềm năng trong ứng dụng làm thực phẩm bảo vệ sức khỏe, dược phẩm, mỹ phẩm Sấy nhiệt là một trong những phương pháp được lựa chọn phổ biến để xử lý phụ phẩm sau thu hoạch Trong nghiên cứu này, chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của quá trình sấy đến chất lượng của bột phụ phẩm lá ngoài cải thảo có xử lý chần và không xử lý chần theo nhiệt độ khảo sát từ 50 - 90oC, và tốc độ gió khảo sát 0.5 m/s, 0.8 m/s, 1.2 m/s, 1.5 m/s Sự thay đổi của hàm lượng phenolic, hoạt tính kháng oxy hóa của phụ phẩm lá ngoài cải thảo và chất lượng bột cũng được theo dõi và đánh giá trong quá trình sấy Động học của quá trình sấy được tiếp tục mô hình hóa theo Henderson và Pabis Quá trình vô hoạt tổng phenolic được tính toán dựa trên phương trình Arrhenius Kết quả nghiên cứu cho thấy sau 130 phút sấy ở nhiệt độ 80oC, tốc độ gió 1.2 m/s, lá ngoài cải thảo có xử lý chần thu được có độ ẩm bảo quản khoảng 12.03 ± 0.8%

Hàm lượng phenolic tổng 4976 ± 57 mg GAE/ kg chất khô, hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH 5745 ± 127 µmol TE/kg chất khô và theo FRAP 5997 ± 39 µmol TE/kg chất khô Động học quá trình sấy tại 80oC và tốc độ gió 1.2 m/s có hằng số tốc độ sấy k 0.0134 phút-1 Hệ số của quá trình vô hoạt phenolic kin0.00334 phút-1, và thời gian bán hủy t1/2 là 207.3 phút Kết quả nghiên cứu đã khảo sát được quá trình sấy phụ phẩm lá ngoài cải thảo, và tạo được bột từ phụ phẩm lá ngoài cải thảo phù hợp cho các ứng dụng bổ sung trong thực phẩm

iii

ABSTRACT

Investigate the effects of the drying process on the quality by-product of napa

cabbage outlet leaves powder

White cabbage by-products have great potential in health food, pharmaceutical, and cosmetic applications drying is one of the most commonly chosen methods for post-harvest processing of asparagus by-products In this study, we investigated the effects of the drying process- temperature from 50 - 90oC and velocity of wind at the outlet tube of 0.5 m/s, 0.8 m/s, 1.2 m/s, 1.5 m/s - on the quality of white cabbage outer leaves powder The changes of phenolic content, antioxidant activity of white cabbage by-product powder and powder quality were also monitored and evaluated during the drying process The kinematics of the drying process were further modeled according to Henderson and Pabis The kinetic of losing total phenolic was calculated based on Arrhinus kinetic models The results showed that after 160 minutes of drying at 80oC, with a velocity of wind at the outlet tube of 1.2 m/s, the obtained white cabbage outer leaves powder had a storage moisture content of about 12.03 ± 0.8%

Total phenolic content was 4858 ± 189 mg GAE/kg dry matter The capacity to scavenge DPPH was 4976 ± 57 µmol TE/kg dry matter, and FRAP was 5997 ± 39 µmol TE/kg dry matter The kinetic constant of drying process at 80oC and velocity of wind at the outlet tube of 1.2 m/s was 0.0134 min-1 The degradation rate constants, kin, and half-life, t1/2, of phenolic contents were 0.00334 min-1 and 207.3 min, respectively This study has successfully investigated the drying process of white cabbage-based by-products, indicating that the characteristics of powder from white cabbage-based by-products are suitable for additional applications in food

iv

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan luận văn thạc sĩ ngành Công nghệ Thực phẩm, với đề tài Khảo sát ảnh

hưởng của quá trình sấy đến chất lượng của bột phụ phẩm lá ngoài bắp cải thảo (Brassica rapa subp Pekinesis) là công trình khoa học do tôi thực hiện dưới sự hướng

1.1 Giới thiệu chung về phụ phẩm lá ngoài cải thảo 3

1.1.1 Nguồn gốc cải thảo 3

Phân bố và thu hoạch 4

1.1.2 Phụ phẩm lá ngoài bắp cải thảo 5

1.2 Ứng dụng phụ phẩm lá ngoài bắp cải thảo trong sản xuất thực phẩm 8

1.2.1 Giới thiệu 8

1.2.2 Ứng dụng phụ phẩm lá ngoài cải thảo để sản xuất thực phẩm 9

1.3 Ảnh hưởng của quá trình xử lý, chế biến đến hoạt chất sinh học 10

1.4 Tổng quan quá trình sấy 12

1.4.1 Khái niệm quá trình sấy 12

1.4.2 Sự biến đổi nguyên liệu trong quá trình sấy 13

1.5 Những điểm mới của đề tài 15

CHƯƠNG 2.NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16

2.1 Nguyên liệu 16

2.1.1 Nguyên liệu phụ phẩm lá ngoài cải thảo 16

2.2 Nội dung nghiên cứu 18

2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình sấy theo thời gian 18

2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ gió đến quá trình sấy theo thời gian 19

2.2.3 Đánh giá chất lượng bột phụ phẩm LNCT 20

2.3 Phương pháp nghiên cứu 21

vi

2.4 Xử lý số liệu 21

2.4.1 Phân tích phương sai ANOVA 21

2.4.2 Tính toán thông số nhiệt động lực học 22

CHƯƠNG 3.KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 24

3.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình sấy theo thời gian 24

3.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến độ ẩm của sản phẩm 24

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

vii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Cơ cấu chủng loại rau ăn lá chính tại các vùng năm 2021 [10] 5Bảng 1.2: Thành phần dinh dưỡng bắp cải thảo theo USDA 6 Bảng 1.3: Tổng hợp mô hình toán xác định độ ẩm không thứ nguyên 14Bảng 3.1 Thời gian sấy để đạt vận tốc cao nhất đối với LNCT không chần và có chần

27Bảng 3.2 So sánh thời gian sấy để mẫu LNCT đạt độ ẩm bảo quản và độ ẩm cân bằng

Bảng 3.3 Động học của quá trình sấy theo nhiệt độ đối với LNCT không chần 30Bảng 3.4 Động học của quá trình sấy theo nhiệt độ đối với LNCT có chần 30Bảng 3.5 Thông số nhiệt động của quá trình phân hủy phenolic theo nhiệt độ của

Bảng 3.9 Động học của quá trình sấy theo tốc độ gió 48Bảng 3.10 Thông số nhiệt động của quá trình phân hủy phenolic theo vận tốc gió 52

Bảng PL2.1 Các hoá chất được sử dụng trong quá trình thực hiện luận văn 85 Bảng PL2.2 Các thiết bị được sử dụng trong quá trình thực hiện luận văn 86

viii

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.2: Những lá ngoài bắp cải được loại bỏ sau khi thu hoạch bắp cải (Tập huấn

Hình 1.3: Lá ngoài cải thảo bỏ đi trong quá trình thu hoạch 9

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình thu nhận bột LNCT ở phòng thí nghiệm 17Hình 2.2 Sơ đồ quy trình thí nghiệm và nội dung nghiên cứu luận văn 18Hình 3.1 Đường cong biểu diễn biến đổi tỷ số ẩm khi sấy LNCT không chần theo

Hình 3.2 Đường cong biểu diễn biến đổi tỷ số ẩm khi sấy LNCT có chần theo thời

Hình 3.3 Đường cong biểu diễn biến đổi vận tốc thoát ẩm khi sấy LNCT không chần

Hình 3.4 Đường cong biểu diễn biến đổi vận tốc thoát ẩm khi sấy LNCT có chần theo

Hình 3.5 Hằng số tốc độ sấy theo nhiệt độ đối với LNCT không chần và có chần 31Hình 3.6 Biến đổi hàm lượng phenolic tổng theo thời gian sấy của LNCT không chần

Hình 3.7 Biến đổi hàm lượng phenolic tổng theo thời gian sấy của LNCT có chần tại

Hình 3.8 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy trên hàm lượng Phenolic tổng của bột LNCT không

Hình 3.9 Tương thích giữa dữ liệu thực nghiệm và dữ liệu lý thuyết theo mô hình Eyring và Stearn (1939) ở các nhiệt độ khác nhau của LNCT không chần 37

ix Hình 3.10 Tương thích giữa dữ liệu thực nghiệm và dữ liệu lý thuyết theo mô hình Eyring và Stearn (1939) ở các nhiệt độ khác nhau của LNCT có chần 37Hình 3.11 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH của

Hình 3.12 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH của

Hình 3.13 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hoạt tính kháng oxy hóa theo FRAP của

Hình 3.14 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hoạt tính kháng oxy hóa theo FRAP của

Hình 3.15 Mối tương quan giữa hàm lương phenolic và hoạt tính kháng oxy hóa theo phương pháp DPPH và FRAP theo nhiệt độ LNCT không chần 43Hình 3.16 Mối tương quan giữa hàm lương phenolic và hoạt tính kháng oxy hóa theo phương pháp DPPH và FRAP theo nhiệt độ LNCT có chần 43Hình 3.17 Đường cong biểu diễn biến đổi tỷ số ẩm theo thời gian sấy tại các tốc độ

Hình 3.18 Đường cong biểu diễn biến đổi tốc độ bốc hơi ẩm theo thời gian sấy ở các

Hình 3.20 Biến đổi hàm lượng phenolic tổng theo thời gian sấy của LNCT tại vận tốc

Hình 3.21 Ảnh hưởng vận tốc gió sấy trên hàm lượng Phenolic tổng của LNCT có độ

Hình 3.22 Tương thích giữa dữ liệu thực nghiệm và dữ liệu lý thuyết theo mô hình Eyring và Stearn (1939) ở các tốc độ gió khác nhau 53Hình 3.23 Ảnh hưởng của tốc độ gió đến hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH của

x Hình 3.24 Ảnh hưởng của tốc độ gió đến hoạt tính kháng oxy hóa theo FRAP của

Hình 3.25 Mối tương quan giữa hàm lương phenolic và hoạt tính kháng oxy hóa theo

Hình PL3.1 Đường chuẩn nồng độ acid gallic xác định hàm lượng phenolic tổng 86Hình PL3.2 Đường chuẩn nồng độ trolox xác định hoạt tính kháng oxy hóa theo

Hình PL3.3 Đường chuẩn nồng độ trolox xác định hoạt tính kháng oxy hóa theo

Hình PL3.5 Đường chuẩn nồng độ Glucose để đo tinh bột 90

1

MỞ ĐẦU

Theo thống kê của Vụ Khoa học, Công nghệ và Môi trường- Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, tổng khối lượng phụ phẩm nông nghiệp năm 2020 của cả nước là trên 156.8 triệu tấn, bao gồm: 88.9 triệu tấn phụ phẩm sau thu hoạch từ cây trồng, từ quá trình chế biến nông sản của ngành trồng trọt (chiếm 56.7%); 61.4 triệu tấn phân gia súc, gia cầm từ ngành chăn nuôi (chiếm 39.1%); 5.5 triệu tấn từ ngành lâm nghiệp (chiếm 3.5 %) và khoảng gần 1 triệu tấn từ ngành thủy sản (10.6 %) Ở góc độ nền kinh tế nông nghiệp tuần hoàn gắn với tăng trưởng xanh, phụ phẩm trong nông, lâm, thuỷ sản phải được xem là nguồn tài nguyên tái tạo, chứ không phải là chất thải Nguồn nguyên liệu này cần được xem là đầu vào quan trọng, kéo dài chuỗi giá trị gia tăng trong nông nghiệp [1]

Phụ phẩm thực vật và trái cây có giá trị công nghiệp vì rất giàu các hợp chất có hoạt tính sinh học cao như chất xơ, phenolic, carotenoid… [2] Các phụ phẩm này có thể được khai thác, tinh sạch thành nguyên liệu để sản xuất thực phẩm chức năng hay bổ sung vào các sản phẩm thực phẩm truyền thống nhằm tận các đặc tính tốt cho sức khỏe của chúng như khả năng chống oxy hóa, giảm béo phì, chống viêm, phòng ngừa ung thư và bệnh tim mạch… [3]

Trong số các loại phụ phẩm thực vật khác nhau, những loại có nguồn gốc từ họ cải được đặc biệt quan tâm vì chúng có số lượng lớn và chứa nhiều hợp chất có

hoạt tính sinh học cao [3] Ví dụ, ở bông cải xanh (Brassica oleracea L var italica),

có tới 90% các bộ phận trên mặt đất của cây trở thành chất thải [4] Các bộ phận

không ăn được của súp lơ (Brassica oleracea L var botrytis) như lá ngoài, thân và

quả, chiếm khoảng 36% tổng sinh khối Tương tự như vậy, ở bắp cải thảo (Brassica

Xem xét rằng sản lượng bắp cải trên toàn thế giới năm 2018 ước tính vào khoảng 70 triệu tấn, chất thải bắp cải có thể chiếm khoảng 24 triệu tấn trên toàn thế giới [2]

Lượng hợp chất hoạt tính sinh học có trong phần không ăn được của bông cải xanh được phát hiện là cao hơn so với lượng trong các bông cải ăn được [2] và tương

2 đương với các loại rau khác hiện đang được sử dụng làm thực phẩm Lá ngoài của bắp cải trắng được đặc trưng bởi giá trị dinh dưỡng cao hơn đáng kể so với phần đầu có thể bán được, bao gồm hàm lượng flavonoid tổng số, polyphenol hòa tan, acid ascorbic và chất khô cao hơn [2]

Trong nghiên cứu này, chúng tôi hướng đến đối tượng là phần lá ngoài cải thảo bị loại bỏ sau quá trình thu hoạch, khảo sát phương pháp bảo quản bằng thiết bị sấy nhiệt Các khảo sát bao gồm ảnh hưởng của nhiệt độ sấy, thời gian sấy và tốc độ tác nhân sấy đến hàm lượng phenolic tổng và hoạt tính kháng oxy hóa để sản xuất bột phụ phẩm lá ngoài cải thảo

3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu chung về phụ phẩm lá ngoài cải thảo 1.1.1 Nguồn gốc cải thảo

Cải thảo (Brassica rapa subsp pekinensis hoặc Brassica rapa Pekinensis

Group) tên tiếng Anh “Napa cabbage” là một loại thực vật có nguồn gốc gần vùng

Bắc Kinh của Trung Quốc được sử dụng rộng rãi trong ẩm thực Đông Á [6] Ngày nay, cải thảo cũng đã trở thành một loại rau được sử dụng phổ biến ở châu Âu, châu Mỹ và Úc Tên thường gọi của cải thảo là “Chinese cabbage - bắp cải Trung Quốc” Ở Úc, nó đôi khi được gọi là "wombok"

Những ghi chép đầu tiên về việc trồng bắp cải thảo có từ thế kỷ 15 ở vùng sông Dương Tử, Trung Quốc Từ Trung Quốc, sau đó, cải thảo lan sang Hàn Quốc và Nhật Bản Bắt đầu từ thế kỷ 19 với sự di cư của người Hoa, cải thảo đã di thực đến nhiều vùng đất ở Châu Á, Châu Âu, Châu Mỹ cũng như Úc Trong thế kỷ 19, cải thảo lần đầu tiên được du nhập vào Châu Mỹ từ Châu Âu và nguồn cung cấp hạt giống từ Châu Âu vẫn tiếp tục cho đến Thế chiến thứ nhất Sau khi nguồn cung cấp hạt giống của Châu Âu bị phong tỏa, các viện nghiên cứu của chính phủ Hoa Kỳ và ngành công nghiệp hạt giống đã phát triển các kho hạt giống mới cho các loại cây trồng rau Oregon và California là những vùng sản xuất hạt giống bắp cải thảo trong thời gian đó [7] Ngày nay, cải thảo được trồng và sử dụng trên khắp thế giới

Cải thảo có thể có nguồn gốc từ quá trình lai tạo tự nhiên giữa củ cải (Brassica

rapa subsp rapa) và cải thìa (Brassica rapa subsp chinensis) Các phép lai nhân tạo

giữa hai phân loài này, cũng như dữ liệu phân tử cũng chứng minh cho lập luận này [8]

Bắp cải thảo được tạo thành một phần đầu thẳng đứng hình nón theo dạng búp gồm các lá xếp chồng lên nhau chặt chẽ hoặc có thể là một cái lỏng lẻo hơn gồm những lá tách biệt hơn Hình dạng và kích thước khác nhau rõ rệt giữa các giống và trọng lượng có thể khác nhau trong khoảng 1.4 đến 4.5 kg Màu lá ở giữa tim thường có màu trắng kem, nhưng các lá bên ngoài có màu từ xanh đậm đến xanh nhạt Các

4 loại có phần đầu với hình dạng khác nhau từ dạng hình trụ cao có thể cao 35 – 45 cm và đường kính 10–15 cm đến các giống hình thùng, cao 20 – 25 cm và đường kính 15 – 23 cm [9]

Phân loại khoa học:

Giới (regnum) Plantae

Bộ (ordo) Brassicales

Họ (familia) Brassicaceae

Chi (genus) Brassica

Loài (species) Brassica rapa

Phân bố và thu hoạch

Theo đề án phát triển các vùng sản xuất rau an toàn, tập trung, bảo đảm truy xuất nguồn gốc gắn với chế biến và thị trường tiêu thụ đến năm 2030 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, năm 2021, rau ăn lá chiếm 51.1% diện tích rau toàn quốc và cũng là chủng loại rau chiếm tỷ lệ diện tích lớn nhất tại các vùng, trong đó một số vùng chiếm tỷ lệ trên 50% như vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long (chiếm 60.51%), Đồng Bằng Sông Hồng (chiếm 54.79%) và vùng Bắc Trung Bộ (chiếm 50.87%) Rau cải thảo (chiếm 3.2%), được trồng chủ yếu ở Lâm Đồng, ngoài ra cải thảo còn được trồng ở một số tỉnh phía Bắc với diện tích nhỏ [10]

Thời vụ thích hợp để trồng cải thảo vào tháng 8 đến tháng 10 ở miền Bắc Còn ở miền Nam là khoảng tháng 7 đến tháng 4 năm sau Cải thảo thuộc nhóm cây ưa khí hậu mát lạnh, thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao và phẩm chất tốt

Cây cải thảo phù hợp với nhiều loại đất trồng, nhưng tốt nhất nên là đất thịt nhẹ, phù sa, nhiều dinh dưỡng Trước khi gieo trồng đất cần được làm cỏ sạch sẽ, tơi xốp, và bón ít phân lân, đạm…để cây nhanh chóng phát triển Tưới nước cho cây trung bình khoảng 2 ngày 1 lần, tránh ngập úng, hoặc quá khô hạn

0 100,0

100,0

100,0 100,0

1 Rau cải các loại 50,2 38,9 38,5 33,8 41,4 44,6 51,9 66,8

Hình 1.1: Bắp cải sau khi thu hoạch

6

Hình 1.2: Những lá ngoài bắp cải được loại bỏ sau khi thu hoạch bắp cải (Tập

huấn kỹ thuật sản xuất bắp cải bởi VietGap ở Đắk Nông)

1.1.2.2 Thành phần dinh dưỡng

Cải thảo là rau họ Cải phổ biến trong ẩm thực châu Á nhờ vị ngọt tự nhiên và cách chế biến phong phú Theo dữ liệu từ Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA), 100 gr cải thảo chứa phần lớn là chất xơ và carbohydrate, cùng lượng vừa phải các vi chất như vitamin nhóm B, A, C, K Loại rau này cũng cung cấp các khoáng chất cần thiết như calci, magne, phospho – đặc biệt là hàm lượng kali khá dồi dào Đây cũng là rau ăn lá có calorie thấp, phù hợp với những người đang thực hiện chế độ ăn kiêng giảm cân

Ngoài ra, cải thảo chứa nhiều chất chống oxy hóa (có thể kể đến beta-carotene, thiocyanates, indole-3-carbinol, lutein, zeaxanthin, sulforaphane và isothiocyanates) Kết hợp với hàm lượng vitamin C cao, cải thảo đóng góp không nhỏ vào chế độ dinh dưỡng cân bằng, hỗ trợ chống viêm và tăng cường hệ miễn dịch mùa Thu Đông

Bảng 1.2: Thành phần dinh dưỡng bắp cải thảo theo USDA

(*) Đơn vị tính trên 100 gram

(Nguồn: Bảng thành phần dinh dưỡng USDA)

Cải thảo (Brassica oleracea var capitata) là một loại rau ăn được phổ biến ở nhiều quốc gia, được báo cáo là có giá trị dinh dưỡng cao và lợi ích sức khỏe rõ rệt Nó chứa nhiều polyphenol, flavonoid, anthocyanin, glucosinolate, chất xơ và vitamin [12] Trong số này, phenolic và flavonoid có những lợi ích quan trọng cho sức khỏe, bao gồm các hoạt động chống ung thư và chống oxy hóa Ngoài acid phenolic và flavonoid, glucosinolates và isothiocyanate đa dạng về cấu trúc và chức năng cũng có nhiều trong bắp cải [13] Một số cuộc điều tra dịch tễ học đã chứng minh mối tương quan nghịch giữa việc tiêu thụ bắp cải và nguy cơ mắc một số bệnh, bao gồm bệnh tim mạch, ung thư và gan nhiễm mỡ [14, 15]

1.2 Ứng dụng phụ phẩm lá ngoài bắp cải thảo trong sản xuất thực phẩm 1.2.1 Giới thiệu

Phụ phẩm nông nghiệp là các vật liệu hữu cơ bị loại bỏ, được tạo ra từ quá trình chăn nuôi, canh tác hoặc từ quá trình sản xuất, chế biến sản phẩm Ở bắp cải thảo, phụ phẩm thu được trong quá trình thu hoạch là lá ngoài cải thảo Trong nghiên cứu này tập trung đánh giá ảnh hưởng của quá trình sấy đến hoạt chất sinh học của phần màu xanh của lá ngoài cải thảo

9

Hình 1.3: Lá ngoài cải thảo bỏ đi trong quá trình thu hoạch

1.2.2 Ứng dụng phụ phẩm lá ngoài cải thảo để sản xuất thực phẩm

Hiện nay bột cải thảo đã được thương mại hóa thành hạt nêm để bổ sung vào quá trình chế biến thực phẩm như là nguồn thay thế bột ngọt và các gia vị nhân tạo, bổ sung nguồn chất xơ cần thiết cho cơ thể, phổ biến là các sản phẩm từ Đài Loan

Hình 1.4: Bột nêm cải thảo nguồn gốc Đài Loan

Lá bên ngoài của bắp cải thảo (Brassica oleracea L var capitata), một sản

phẩm phụ điển hình từ các nông trại trồng cải thảo, có khả năng chuyển hóa thành bột

10 rau giàu chất xơ và có hàm lượng chất chống oxy hóa cao Các chất chống oxy hóa thông thường như phenolic (được đo bằng tổng hàm lượng phenolic, TPC), vitamin C, β-carotene, α-tocopherol cũng có khá nhiều trong lá ngoài cải thảo [16]

Tsvetko và cộng sự đã bổ sung bột phụ phẩm lá ngoài cải thảo vào bánh bông lan cho thấy khi bổ sung bột lá ngoài cải thảo ở hàm lượng 10 – 20% thì tính chất, chất lượng của ruột bánh bông lan được cải thiện về khả năng đàn hồi và độ mềm so với khi không bổ sung bột lá cả thảo và phù hợp với người ăn kiêng [17]

Mặt khác, Gul và các cộng sự đã cho thấy tiềm năng của bột lá ngoài cải thảo trong việc bổ sung vào công thức chế biến bánh quy và bước đầu thu được những tín hiệu khả quan về chất lượng cũng như thị hiếu người tiêu dùng về mức độ ưa thích [18]

1.3 Ảnh hưởng của quá trình xử lý, chế biến đến hoạt chất sinh học

Các hoạt chất sinh học tuy có nhiều lợi ích nhưng rất dễ dàng bị giảm, thậm chí mất đi do các điều kiện như nhiệt độ, phương pháp xử lý, Sau đây là một số nghiên cứu sự ảnh hưởng của quá trình xử lý, chế biến đến hoạt chất sinh học của nguyên liệu thực vật, lấy điển hình trong luận văn này là cải thảo:

Quy trình sản xuất bột cải thảo bắt đầu từ việc rửa nguyên liệu thô, cắt thành từng miếng nhỏ, sau đó trải qua quá trình sấy [19] Có thể cần phải xử lý trước, ví dụ như chần và/hoặc ngâm trong dung dịch hóa chất, để cải thiện chất lượng bột, xét về cả tính chất chức năng và màu sắc [20, 21]

Sấy cũng là một bước quan trọng để sản xuất bột cải thảo Mặc dù sấy bằng khí nóng thường được áp dụng nhất để sản xuất bột cải thảo, nhưng người ta thừa nhận rằng kỹ thuật sấy này dẫn đến suy giảm chất lượng đáng kể, đặc biệt là về tính chất chức năng của sản phẩm Ví dụ: Tanongkankit và cộng sự đã nghiên cứu tác động của việc sấy không khí nóng ở nhiều nhiệt độ khác nhau (60 – 80°C) đối với chất lượng bột được sản xuất từ lá ngoài của bắp cải và lưu ý rằng hàm lượng phenolic, vitamin C, β-carotene, α-tocopherol cũng như tổng hoạt tính chống oxy hóa của bột giảm đáng kể khi sấy không khí nóng [22] Điều này có thể là do thời gian sấy cần thiết dài và bản chất giàu oxy của quá trình này [23, 24]

11 Đối với các sản phẩm chất lượng cao, sấy lạnh là kỹ thuật khử nước được lựa chọn vì nó kết hợp nhiệt độ và áp suất thấp để thăng hoa nước, bảo quản cấu trúc tế bào khi sử dụng phương pháp đông lạnh nhanh [25] Tuy nhiên, do nhu cầu năng lượng cao của quá trình sấy lạnh [25], sấy khô bằng không khí là kỹ thuật được áp dụng nhiều nhất để làm khô bông cải xanh [26-30] Tùy thuộc vào nhiệt độ (20 – 100°C), sấy khô trong không khí có thể thúc đẩy sự phân hủy của một số hợp chất hoạt tính sinh học trong bông cải xanh, cụ thể là indole glucosinolates [29], acid ascorbic [27] [28] và các chất màu [31] Việc giảm nhiệt độ và/hoặc thời gian khử nước đã được chứng minh là bảo toàn một phần hàm lượng các hợp chất phenolic và hoạt tính chống oxy hóa của bông cải xanh Tác động tiêu cực của việc mất nước đối với các hợp chất hoạt tính của bông cải xanh cũng có thể được giảm thiểu bằng cách xử lý trước chần, được báo cáo là cải thiện tốc độ làm khô [26] và vô hiệu hóa lipoxygenase [32], myrosinase [33, 34] và peroxidase [35], tức là các enzyme liên quan đến sự phân hủy của carotenoid, glucosinolate và các hợp chất phenolic tương ứng

Theo nghiên cứu của Sónia S Ferreira và cộng sự [36], sấy khô bông cải xanh trong không khí ở 40°C không ảnh hưởng đến glucosinolate mà chỉ giữ lại 49 % sắc tố và 70 % phenolic Sấy khô bằng không khí sẽ giữ được nhiều chất có hoạt tính sinh học hơn nếu trước đó có bước chần Quá trình chần có thể vô hoạt enzyme và biến đổi cấu trúc tế bào nên sẽ giảm thời gian khử nước Tuy nhiên, chần cũng có thể làm khuếch tán các chất ra dung dịch chần cũng như thúc đẩy sự phân hủy nhiệt hay enzyme (nếu chưa được vô hoạt hoàn toàn) của các hợp chất nhanh hơn trong quá trình sấy khô bằng không khí So với sấy lạnh, công nghệ sấy khô bằng không khí nóng tác động đến các sắc tố, glucosinolate và phenolic ở các mức độ khác nhau Tuy nhiên, công nghệ sấy nhiệt đối lưu đơn giản, nhanh, chi phí ban đầu thấp và mang lại lợi ích về mặt năng lượng

Đánh giá của Korus và cộng sự trên quá trình sấy cải xoắn Kale cho thấy ở nhiệt độ sấy 55℃ hàm lượng tổng phenolic giảm 60% so với cải xoắn tươi Đánh giá trên quả phúc bồn tử tại 75℃trong 4.5 giờ cho thấy quá trình mất nước dẫn đến mất

12 polyphenol và khả năng chống oxy hóa hàm lượng tổng phenolic giảm 70 - 90%, hoạt tính kháng oxy hóa theo ABTS giảm 60 – 80% [37]

Có thể thấy rằng, thực vật, rau củ quả là nguồn cung cấp các hợp chất sinh học với khả năng kháng oxy hóa hiệu quả Tuy nhiên, các hoạt chất này rất dễ mất đi trong quá trình sơ chế, bảo quản, chế biến Vì vậy, nghiên cứu phương pháp chế biến, sử dụng các thông số sấy phù hợp, đặc biệt là nhiệt độ cho mỗi loại nguyên liệu là cần thiết để ít ảnh hưởng nhất đến chất lượng của sản phẩm cuối cùng

1.4 Tổng quan quá trình sấy 1.4.1 Khái niệm quá trình sấy

Sấy là quá trình sử dụng nhiệt để làm giảm hàm lượng ẩm có trong nguyên liệu dựa trên động lực của quá trình là sự chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước trên bề mặt nguyên liệu và môi trường xung quanh Trong quá trình sấy, nước di chuyển từ nguyên liệu ra môi trường xung quanh được chia ra làm hai quá trình: nước khuếch tán từ bên trong nguyên liệu ra bề mặt của nguyên liệu do sự chênh lệch về hàm lượng ẩm bên trong và bề mặt; và sự khuếch tán của nước từ bề mặt nguyên liệu ra môi trường xung quanh do sự chênh lệch về áp suất hơi riêng phần của hơi nước

Quá trình sấy được chia ra làm hai giai đoạn: - Giai đoạn đẳng tốc: tốc độ bay hơi ẩm không thay đổi Trong giai đoạn này, lượng ẩm mất đi chủ yếu là ẩm tự do

- Giai đoạn giảm tốc: tốc độ bay hơi ẩm giảm dần theo thời gian Trong giai đoạn này, ẩm mất đi chủ yếu là ẩm liên kết

Trong công nghệ sau thu hoạch và chế biến nông sản, sấy là một trong những phương pháp có lịch sử lâu đời nhất và được sử dụng phổ biến nhất Mục đích công nghệ của quá trình sấy trong công nghệ sau thu hoạch và chế biến nông sản là giảm hàm lượng ẩm có trong nguyên liệu; từ đó, làm giảm hoạt độ của nước, ức chế các biến đổi do có sự hiện diện của nước như: sự phát triển của vi sinh vật, sự xúc tác của các enzyme Bên cạnh đó, mục đích công nghệ của quá trình sấy còn góp phần tạo những biến đổi về mặt hóa học và cảm quan; từ đó tạo ra những thuộc tính đáp ứng

13 nhu cầu của người tiêu dùng Nói cách khác, mục đích của quá trình sấy là để kéo dài thời gian bảo quản nông sản, góp phần chế biến nông sản thành sản phẩm có giá trị gia tăng cao

1.4.2 Sự biến đổi nguyên liệu trong quá trình sấy

Đối với nông sản sấy, các đặc trưng liên quan đến chất lượng sau đây thường được quan tâm [38]:

- Vi sinh vật trong quá trình sấy: Bản chất của quá trình sấy là làm giảm hoạt độ nước, từ đó ức chế sự phát triển của vi sinh vật Quá trình sấy không tiêu diệt vi sinh vật như các quá trình tiệt trùng hay thanh trùng Do đó, vi sinh vật không hoàn toàn bị tiêu diệt như các sản phẩm vô trùng Tuy nhiên, thông qua quá trình sấy, dưới tác dụng của nhiệt độ cũng như việc giảm hoạt độ của nước, khả năng kháng nhiệt của vi sinh vật sẽ giảm đi đáng kể Và do vi sinh vật bị ức chế, nên các độc tố cũng như các hư hỏng do quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật tạo ra cũng được ức chế Tuy nhiên, trong trường hợp với những loại nông sản có mật độ vi sinh vật ban đầu cao, quá trình hư hỏng do vi sinh vật cũng như độc tố có thể sinh ra trong giai đoạn đầu của quá trình sấy Khi đó, các quá trình tiền xử lý cần được thực hiện để khắc phục hiện tượng này

- Các phản ứng tạo màu: Phản ứng tạo màu phổ biến trong quá trình sấy các loại nông sản là phản ứng Maillard Đây là phản ứng đặc trưng đối với việc sấy các loại nguyên liệu có sự hiện diện đồng thời các axit amin tự do và đường khử Phản ứng này phụ thuộc vào nhiệt độ, để hạn chế phản ứng này, có thể sử dụng các phương pháp sấy có nhiệt độ của quá trình sấy thấp

- Các phản ứng oxi hóa: Trong quá trình sấy, một trong những phản ứng oxy hóa có ảnh hưởng xấu đến chất lượng của nông sản là phản ứng oxy hóa chất béo Quá trình oxy hóa chất béo dẫn đến việc hình thành các hợp chất có khả năng tạo mùi xấu (thường gọi là ôi dầu) Đặc biệt, khi trong nguyên liệu có các enzyme lipase, quá trình oxy hóa này diễn ra càng mạnh Để khắc phục hiện tượng này, có thể thực hiện quá trình sấy ở nhiệt độ thấp hoặc trong điều kiện càng ít sự hiện diện oxy càng tốt

14 - Sự thay đổi về tính chất vật lý của nguyên liệu: Quá trình sấy thường tạo ra những biến đổi đáng kể về cấu trúc Một trong những biến đổi quan trong nhất là hiện tượng co lại của nguyên liệu (shrinkage) Nguyên nhân của hiện tượng này là do khi mất nước, các mô có xu hướng co lại, dẫn đến sự co lại của cả nguyên liệu Cùng với hiện tượng co lại, khả năng tái hút ẩm (hoàn nguyên) cũng là một thuộc tính quan trọng Khả năng tái hút ẩm thường tỷ lệ nghịch với sự co lại của nguyên liệu Sự thay đổi của hai thuộc tính này quyết định đến các tính chất vật lý còn lại như độ xốp, cấu trúc lỗ xốp, độ giòn… Sự thay đổi về tính chất vật lý phụ thuộc vào nhiệt độ, tốc độ bay hơi nước và thành phần hóa học của nguyên liệu

- Sự biến đổi của các thành phần dinh dưỡng trong nguyên liệu: Trong các loại nguyên liệu giàu vitamin và các hoạt chất sinh học như trái cây, dưới tác dụng của nhiệt độ, các thành phần này dễ bị tổn thất, từ đó, làm giảm giá trị dinh dưỡng của nguyên liệu Ví dụ, khi sấy trái cây, vitamin C bị tổn thất gần như hoàn toàn trong điều kiện không khí nóng Hay khi sấy dâu tây bằng không khí nóng ở điều kiện 60oC, hàm lượng polyphenol và khả năng chống oxy hóa giảm đến 80% Để hạn chế tổn thất này, cần thực hiện quá trình sấy ở điều kiện nhiệt độ thấp và ít sự hiện diện của oxy [38]

1.4.3 Các mô hình mô tả quá trình sấy

Các mô hình toán khác nhau đã được đề xuất nhằm xây dựng đường cong sấy

theo tỷ số ẩm (MR) phù hợp với thực tế Các mô hình này được trình bày trong Bảng 1.3, bao gồm các hệ số: a, b, k, n phụ thuộc vào từng loại vật liệu sấy và chế độ sấy

Để xác định được các hệ số này, dữ liệu thực nghiệm được sử dụng cùng với phương pháp hồi quy phi tuyến và có thể tính toán bằng phần mềm Statgraphics

Bảng 1.3 Tổng hợp mô hình toán xác định độ ẩm không thứ nguyên [39]

Mô hình Henderson and Pabis (HPB) MR = a*exp(-kt) Mô hình hàm mũ (TEM) MR= a*exp(-kt) + (1-a)*exp(-kat) Mô hình khuếch tán ẩm xấp xỉ (ADM) MR= a*exp(-kt) + (1-a)*exp(-kbt)

15 Mô hình logarit (LM) MR= a*exp(-kt) +b

Mức độ phù hợp của mô hình toán được xác định bằng các tham số thống kê như hệ số tương quan (R2) Để đánh giá mô hình toán là phù hợp nhất thì giá trị R2 phải cao

1.5 Những điểm mới của đề tài

Trong nghiên cứu “Khảo sát ảnh hưởng của quá trình sấy đến chất lượng của bột lá ngoài cải thảo” có những điểm mới sau:

Khảo sát ảnh hưởng của quá trình sấy nhiệt đến hàm lượng nước, các hợp chất phenolic và hoạt tính kháng oxy hóa của phụ phẩm lá ngoài cải thảo với các thông số khảo sát gồm:

- Nhiệt độ sấy khảo sát từ 50 - 90oC - Tốc độ gió khảo sát 0.5 m/s, 0.8 m/s, 1.2 m/s, 1.5 m/s - Hàm lượng phenolic thay đổi phụ thuộc vào thông số quá trình sấy

16

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên liệu 2.1.1 Nguyên liệu phụ phẩm lá ngoài cải thảo

Để đảm bảo nguồn nguyên liệu đồng nhất trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng nguồn nguyên liệu phụ phẩm lá ngoài cải thảo tươi được thu hoạch từ cùng nông trại Mavita (Công ty TNHH MTV Nông sản bền vững Sinh Lộc) tại tỉnh Lâm Đồng cho quá trình khảo sát Phụ phẩm lá ngoài cải thảo được thu nhận tại nông trại, chứa trong thùng carton, vận chuyển bằng xe tải ở nhiệt độ thường trong ngày Lá ngoài cải thảo được xử lý theo quy trình Hình 2.1 Lá ngoài cải thảo được phận loại, loại bỏ những lá bị hư, vàng lá hay sâu bệnh… Sau đó, đem rửa sạch và để ráo Dùng dao tách riêng phần xanh và trắng Phần lá màu xanh được sử dụng chính trong suốt quá trình nghiên cứu, còn phần màu trắng của lá sẽ được trữ đông sử dụng cho các mục đích khác Phần xanh lá ngoài cải thảo sau đó sẽ được xử lý chần bằng nước nóng ở nhiệt độ 80℃ trong vòng 2 phút Sau đó làm nguội nhanh với nước thường và để ráo nước Khảo sát quá trình sấy lá ngoài cải thảo (LNCT) có thực hiện chần và không chần ở các nhiệt độ khác nhau và với các vận tốc gió khác nhau Bột LNCT sau khi sấy khô được đem đi nghiền, rồi rây 70 mesh Bột LNCT được lưu trữ trong các túi zip có chứa túi hút ẩm và ở ngăn mát tủ lạnh

17 Lá ngoài cải

Phần cuống lá trắng

Bột không qua râyNước

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình thu nhận bột LNCT ở phòng thí nghiệm

18

2.2 Nội dung nghiên cứu

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình thí nghiệm và nội dung nghiên cứu luận văn

2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình sấy theo thời gian

❖ Mục đích nghiên cứu Xác định sự thay đổi của độ ẩm, hàm lượng phenolic của phụ phẩm LNCT tại các nhiệt độ khảo sát khác nhau theo thời gian

Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính kháng oxy hóa ❖ Phương pháp thực hiện

Cân 500 g mẫu LNCT đã được xử lý chần và không chần trải đều trên khay inox với đường kính lỗ 5mm và đưa vào tủ sấy tại nhiệt độ khảo sát Thông số được khảo

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Nội dung 2: Khảo sát ảnh

hưởng tốc độ gió đến quá trình sấy theo thời gian.

Nội dung 3: Đánh giá chất

lượng bột phụ phẩm LNCT

Nội dung 1: Khảo sát ảnh

hưởng nhiệt độ đến quá trình sấy theo thời gian mẫu chần và không chần.

Tỷ số ẩmHàm lượng phenolicĐộng học quá trình tách ẩm và vô hoạt phenolic

Hoạt tính kháng oxy hóa DPPH, FRAP

Tỷ số ẩmHàm lượng phenolicĐộng học quá trình tách ẩm và vô hoạt phenolic

Hoạt tính kháng oxy hóa DPPH, FRAP

Chỉ tiêu hóa lýHàm lượng chất xơHàm lượng tinh bộtMàu sắc

Khả năng hút nước – hút dầu

19 sát là nhiệt độ sấy Tốc độ gió đi qua ống thổi được giữ mức cố định 1.2 m/s Lần lượt thay đổi nhiệt độ sấy 50, 60, 70, 80, 90℃ và xác định biến đổi của độ ẩm theo thời gian để xây dựng đường cong sấy, thời gian lấy mẫu 10 phút/ lần Quá trình sấy kết thúc khi mẫu phụ phẩm đạt độ ẩm cân bằng (độ ẩm không đổi) Các mẫu sau quá trình sấy sẽ được lưu trữ trong các túi zip có khóa và bảo quản ở điều kiện nhiệt độ mát 20℃, mẫu chưa khô hoàn toàn lưu đông -20℃

❖ Các chỉ tiêu phân tích Các loại nguyên liệu được tiến hành lấy mẫu và phân tích để đánh giá chất lượng theo các chỉ tiêu sau:

● Thành phần hóa học

− Hàm lượng ẩm − Hàm lượng phenolic tổng

● Hoạt tính kháng oxy hóa

− Hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH − Hoạt tính kháng oxy hóa theo FRAP

2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ gió đến quá trình sấy theo thời gian

❖ Mục đích nghiên cứu Xác định sự thay đổi của độ ẩm, hàm lượng phenolic của phụ phẩm LNCT tại các tốc độ gió khác nhau theo thời gian sấy

Xác định ảnh hưởng của tốc độ gió đến hoạt tính kháng oxy hóa ❖ Phương pháp thực hiện

Cân 500 g mẫu LNCT đã được xử lý, trải đều trên khay inox với đường kính lỗ 5mm và đưa vào tủ sấy với phương pháp xử lý và nhiệt độ tối ưu được lựa chọn ở mức 3.1.1 và thay đổi tốc độ gió đi qua ống thổi ở các chế độ 0.5 m/s, 0.8 m/s, 1.2 m/s, 1.5 m/s Xác định biến đổi của độ ẩm theo thời gian để xây dựng đường cong sấy, thời gian lấy mẫu 10 phút/ lần Quá trình sấy kết thúc khi mẫu phụ phẩm đạt độ

20 ẩm cân bằng Các mẫu sau quá trình sấy sẽ được lưu trữ trong các túi PE hàn kín và bảo quản ở điều kiện nhiệt độ lạnh

❖ Các chỉ tiêu phân tích Các loại nguyên liệu được tiến hành lấy mẫu và phân tích để đánh giá chất lượng theo các chỉ tiêu sau:

● Thành phần hóa học

− Hàm lượng ẩm − Hàm lượng phenolic tổng

● Hoạt tính kháng oxy hóa

− Hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH − Hoạt tính kháng oxy hóa theo FRAP

2.2.3 Đánh giá chất lượng bột phụ phẩm LNCT

❖ Mục đích nghiên cứu Xác định tính chất hóa lý, chất lượng của bột phụ phẩm LNCT

❖ Phương pháp thực hiện Thông số kỹ thuật tối ưu của quá trình sấy đã được khảo sát ở mục 3.1.1 và 3.2.1 áp dụng để tạo sản phẩm bột phụ phẩm LNCT Thông số tính chất hóa lý, chất lượng nguyên liệu được đánh giá theo Tiêu Chuẩn Việt Nam

❖ Các chỉ tiêu phân tích Các loại nguyên liệu được tiến hành lấy mẫu và phân tích để đánh giá chất lượng theo các chỉ tiêu sau:

● Thành phần hóa học

− Hàm lượng Ẩm − Hàm lượng Protein − Hàm lượng Béo

21 − Hàm lượng Tro

− Hàm lượng Carbohydrat − Hàm lượng chất xơ − Hàm lượng Tinh bột

● Chỉ tiêu vật lý

− Màu sắc − Khả năng hút nước − Khả năng hút dầu

2.3 Phương pháp nghiên cứu

− Xác định hàm lượng ẩm − Tính toán tỷ số ẩm và tốc độ sấy − Mô hình khảo sát động học quá trình sấy − Phương pháp tách chiết hoạt chất

− Xác định hàm lượng phenolic tổng − Mô hình xác định thông số nhiệt động của quá trình phân hủy phenolic − Xác định hoạt tính kháng oxy hóa theo FRAP

− Xác định hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH

2.4 Xử lý số liệu 2.4.1 Phân tích phương sai ANOVA

Mỗi thí nghiệm được lặp lại ba lần và kết quả được trình bày dưới dạng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn Sử dụng phần mềm Statgraphic Centurion XV để phân tích thống kê số liệu thí nghiệm và đánh giá sự khác biệt giữa các mẫu

22 Phân tích phương sai ANOVA được dùng để kiểm định mức độ tin cậy với mức ý nghĩa 5 % để đánh giá sự khác biệt giữa các mẫu phân tích có ý nghĩa về mặt thống kê hay không Nếu p-value < 0.05 thì sự khác biệt là có ý nghĩa về mặt thống kê Nếu p-value > 0.05 thì sự khác biệt giữa các mẫu sẽ không có ý nghĩa về mặt thống kê

2.4.2 Tính toán thông số nhiệt động lực học

• Hằng số tốc độ phân huỷ Hằng số tốc độ phân huỷ chất A (kin) được nội suy từ giá trị chất A (A) theo thời gian t so với giá trị ban đầu của chất A (Ao):

Cụ thể trong bài là quá trình phân huỷ Phenolic theo thời gian Ứng với các nhiệt độ sấy/tốc độ tác nhân sấy khác nhau, các giá trị kin tương ứng được nội suy dựa vào các hàm lượng Phenolic thực tế theo thời gian

Dựa vào giá trị kin tìm được hàm lượng Phenolic lý thuyết tương ứng với từng mốc thời gian phản ứng Tiến hành so sánh giá trị Phenolic thực tế và lý thuyết để xác định tính xác thực kết quả

• Năng lượng hoạt hoá của quá trình bán huỷ Năng lượng hoạt hóa của quá trình bán hủy chất A, phương trình Arrhenius:

∆Hin Enthalpy của quá trình vô hoạt chất A (J/mol):

∆Gin Năng lượng tự do của quá trình vô hoạt chất A (J/mol):

∆Sin Entropy của quá trình vô hoạt chất A (J/mol.K):

23 Trong đó:

Ea là năng lượng hoạt hóa của quá trình bán hủy (J/mol) Kin là hằng số tốc độ phân huỷ chất A (phút-1)

T là nhiệt độ phản ứng chất A (K) h là hằng số Plank, h = 6.626 x 10-34 (J.s) KB là hằng số Boltzmann, KB = 1.38 x 10-23 (J.K) R là hằng số phổ khí, R = 8.31 (mol-1.k-1)

24

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình sấy theo thời gian 3.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến độ ẩm của sản phẩm

3.1.1.1 Xây dựng đường cong sấy ẩm theo nhiệt độ

Phụ phẩm LNCT được khảo sát quá trình sấy tách ẩm tại nhiệt độ 50, 60, 70, 80 và 90℃, tốc độ gió được giữ cố định 1.2 m/s Mẫu thử được thu nhận 10 phút/ lần và tiến hành xác định độ ẩm và tính toán tỷ số ẩm của mẫu Đường cong biểu diễn biến đổi tỷ số ẩm theo thời gian sấy ở các nhiệt độ khác nhau được trình bày trên Hình 3.1 và Hình 3.2 Đường cong biểu diễn biến đổi vận tốc bốc hơi ẩm theo thời gian sấy ở các nhiệt độ khác nhau được trình bày trên Hình 3.3 và Hình 3.4

Hình 3.1 Đường cong biểu diễn biến đổi tỷ số ẩm khi sấy LNCT không chần

theo thời gian sấy ở các nhiệt độ khác nhau

00.10.20.30.40.50.60.70.80.91

25

Hình 3.2 Đường cong biểu diễn biến đổi tỷ số ẩm khi sấy LNCT có chần theo

thời gian sấy ở các nhiệt độ khác nhau

Hình 3.3 Đường cong biểu diễn biến đổi vận tốc thoát ẩm khi sấy LNCT không

chần theo thời gian sấy ở các nhiệt độ khác nhau

00.10.20.30.40.50.60.70.80.91

00.20.40.60.811.21.41.61.8

26

Hình 3.4 Đường cong biểu diễn biến đổi vận tốc thoát ẩm khi sấy LNCT có

chần theo thời gian sấy ở các nhiệt độ khác nhau

Độ ẩm nguyên liệu đầu vào đối với LNCT không chần 88%, đối với LNCT có chần 93.4% Quá trình sấy làm bay hơi nước của nguyên liệu, quá trình này phụ thuộc vào nhiệt độ của tác nhân sấy, ở đây là không khí nóng Quá trình sấy phụ phẩm LNCT không chần và chần nhìn chung có thể chia thành 3 giai đoạn: Giai đoạn làm nóng sản phẩm, giai đoạn sấy tăng tốc và giai đoạn sấy giảm tốc

● Giai đoạn làm nóng: Nhiệt độ trong buồng sấy được giữ ổn định trước khi cho

sản phẩm sấy vào Trong giai đoạn làm nóng sản phẩm, nhiệt truyền từ ngoài vào bên trong sản phẩm, độ ẩm giảm chậm từ 88% xuống khoảng 80 % đối với LNCT không chần và từ 93.4% xuống khoảng 85% đối với LNCT có chần Nhiệt độ càng cao quá trình làm nóng sản phẩm diễn ra càng nhanh Quá trình này nhiệt độ của LNCT tăng dần, đây cũng là giai đoạn nhiệt độ tối thích cho các enzyme trong LNCT không chần hoạt động Do đó đối với LNCT không chần thì quá trình làm nóng nguyên liệu càng kéo dài thì các phản ứng hóa học dưới xúc tác của các enzyme có sẵn trong nguyên liệu sẽ càng tăng, vấn đề này không xảy ra đối với LNCT có chần do các enzyme này đã được vô hoạt tại công đoạn chần trước khi sấy

00.20.40.60.811.21.41.61.82

27 - LNCT không chần: khoảng 22 phút đối với nhiệt độ sấy 90℃ , 25 – 28

phút đối với nhiệt độ 70℃ và 80℃, 32 – 35 phút đối với nhiệt độ 50 và 60℃

- LNCT có chần: khoảng 35 phút đối với nhiệt độ sấy 90℃, 40 phút đối với nhiệt độ 70℃ và 80℃, 45 phút với nhiệt độ 60℃ và 50 phút đối với nhiệt độ 50℃

● Giai đoạn tăng tốc – đẳng tốc: Nhiệt độ của LNCT đạt nhiệt độ tác nhân sấy

Tốc độ thoát ẩm tăng dần và đạt mức ổn định, lượng ẩm thoát ra nhiều hơn Hình 3.3 và 3.4 cho thấy nhiệt độ càng cao, thời gian của giai đoạn sấy tăng tốc – đẳng tốc càng ngắn

Bảng 3.1 Thời gian sấy để đạt vận tốc cao nhất đối với LNCT không chần và có chần

LNCT không chần

Vận tốc sấy cao nhất (% ẩm/phút) 0.97±0.12a 1.04±0.19b 1.29±0.17c 1.32±0.18c 1.41±0.12d

LNCT có chần

Vận tốc sấy cao nhất (% ẩm/phút) 1.01±0.17a 1.12±0.1ab 1.21±0.17ab 1.49±0.2bc 1.67±0.02c

- LNCT có chần: Nhiệt độ sấy 50℃ vận tốc sấy đạt cực đại dài nhất là 120 phút, đạt giá trị 1.012% ẩm/phút Nhiệt độ sấy 60℃ vận tốc sấy đạt cực đại tại 110 phút, đạt giá trị 1.122% ẩm/phút Nhiệt độ sấy 70℃ vận tốc sấy đạt