điều chế và khảo sát tính chất mủ trôm biến tính bằng phương pháp thủy nhiệt

Đá hút Ám cÿa các m¿u mÿ trôm biến tính có sā thay đåi về nãng đá mÿ trôm và chÃt bå sung trong quá trình thÿy nhiát.... Các m¿u mÿ trôm biến tính đã có nhiều sā thay đåi các tính chÃt s

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

S K L 0 1 3 1 9 2

đồ án

ii

TR¯âNG Đ¾I HâC S¯ PH¾M KỸ THUÊT THÀNH PHÞ Hà CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHâ HÓA HâC VÀ THĂC PHÆM

BÞ MÔN CÔNG NGHâ THĂC PHÆM

KHÓA LUÊN TÞT NGHIâP

THÀNH PHÞ Hà CHÍ MINH – 07/2024

đồ án

iii TR¯àNG Đ¾I HàC S¯ PH¾M KĀ THUÀT THÀNH PHà Hâ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHà HÓA HàC VÀ THĀC PHÀM Bà MÔN CÔNG NGHà THĀC PHÀM

NHIâM VĀ KHÓA LUÊN TÞT NGHIâP Hã và tên sinh viên: Thái Ngác Hiáp MSSV: 20116286

Ngành: Công nghá Thāc phÁm

1 Tên khóa luËn: Điều chế và khÁo sát tính chÃt mÿ trôm biến tính bằng ph°¡ng pháp thÿy nhiát

2 Nhiãm vā căa khóa luËn:

KhÁo sát sā thay đåi thái gian thÿy nhiát, nãng đá mÿ trôm đến hiáu quÁ thÿy phân bằng thÿy nhiát

KhÁo sát Ánh h°ãng cÿa chÃt bå sung CH3COOH và Na2CO3 ã các nãng đá khác nhau đến hiáu quÁ thÿy nhiát

Kiểm tra sā thay đåi các đặc tính cÿa mÿ trôm biến tính: phå FTIR, đá hòa tan, đá giÿ n°ßc và d¿u, đá hút Ám, đá nhßt t°¡ng đái, ån đßnh nhũ t°¡ng, tính chÃt l°u biến

3 Ngày giao nhiãm vā khóa luËn: 10/01/2024 4 Ngày hoàn thành khóa luËn: 18/07/2024 5 Hã tên ng°ãi h°áng dÉn: PGS TS Nguyßn Vinh Tiến PhÅn h°áng dÉn: toàn bá khóa luÁn

Nßi dung và yêu cÅu khóa luËn tßt nghiãp đã đ°ÿc thông qua båi

Tr°ång Bß môn Công nghã Thăc phÇm

Tp.HCM, ngày 19 tháng 07 năm 2024 Tr°ång Bß môn Ng°ãi h°áng dÉn

đồ án

iv

LâI CÀM ¡N

Đ¿u tiên, chúng tôi xin gửi lái cÁm ¡n chân thành và sâu sắc tßi các th¿y cô trong Bá Môn Công Nghá Thāc PhÁm – Khoa Công Nghá Hóa Hác và Thāc PhÁm – Tr°áng Đ¿i Hác S° Ph¿m Kā ThuÁt TP.HCM đã tÁn tình truyền đ¿t kiến thāc trong suát bán năm qua, t¿o mái điều kián về c¡ sã vÁt chÃt, trang thiết bß giúp chúng tôi hoàn thành luÁn văn mát cách tát nhÃt

Xin chân thành cÁm ¡n th¿y PGS TS Nguyßn Vinh Tiến, bằng cÁ tâm huyết cÿa mình, th¿y đã tÁn tình h°ßng d¿n, truyền đ¿t nhÿng kiến thāc quý báu cũng nh° kinh nghiám cÿa bÁn thân giúp chúng tôi giÁi quyết nhÿng vÃn đề, thắc mắc gặp phÁi trong quá trình nghiên cāu Nhá vÁy mà nhóm chúng tôi có thể hoàn thành khóa luÁn tát nghiáp này

Cuái cùng chúng tôi xin cÁm ¡n gia đình, b¿n bè ã bên c¿nh ÿng há, giúp đỡ chúng tôi có thái gian nghiên cāu đề tài và hết lòng hß trợ về mặt tinh th¿n trong suát thái gian thāc hián khóa luÁn

Chúng tôi đã cá gắng tìm tòi và nghiên cāu để hoàn thián tát nhÃt luÁn văn tát nghiáp, tuy nhiên bÁn thân v¿n còn h¿n chế về kiến thāc và kinh nghiám nên chắc hẳn không tránh khßi nhÿng thiếu sót Kính mong nhÁn đ°ợc sā đóng góp cÿa quý th¿y cô và các b¿n để đề tài có thể hoàn thián h¡n

Xin chân thành cÁm ¡n!

đồ án

v

LâI CAM ĐOAN

Chúng tôi xin cam đoan toàn bá nái dung đ°ợc trình bày trong khóa luÁn tát nghiáp là do chính chúng tôi thāc hián Chúng tôi xin cam đoan các nái dung đ°ợc tham khÁo trong khóa luÁn tát nghiáp đã đ°ợc trích d¿n chính xác và đ¿y đÿ theo quy đßnh

Ngày 19 tháng 07 năm 2024 Ký tên

đồ án

vi

PHI¾U ĐÁNH GIÁ KHÓA LUÊN TÞT NGHIâP CĂA NG¯âI H¯àNG DÈN

đồ án

vii

đồ án

viii

đồ án

ix

PHI¾U ĐÁNH GIÁ KHÓA LUÊN TÞT NGHIâP CĂA NG¯âI PHÀN BIâN

đồ án

x

đồ án

xi

đồ án

xii

PHI¾U ĐÁNH GIÁ KHÓA LUÊN TÞT NGHIâP CĂA HÞI ĐàNG XÉT BÀO

Vâ

đồ án

xiii

đồ án

xiv

đồ án

xv

đồ án

xvi

đồ án

xvii

đồ án

xviii

MĀC LĀC

Trang bìa i

Trang lót bìa ii

NHIâM VĀ KHÓA LUÊN TÞT NGHIâP iii

LâI CÀM ¡N iv

LâI CAM ĐOAN v

PHI¾U ĐÁNH GIÁ KHÓA LUÊN TÞT NGHIâP CĂA NG¯âI H¯àNG DÈN vi

PHI¾U ĐÁNH GIÁ KHÓA LUÊN TÞT NGHIâP CĂA NG¯âI PHÀN BIâN ix

PHI¾U ĐÁNH GIÁ KHÓA LUÊN TÞT NGHIâP CĂA HÞI ĐàNG XÉT BÀO Vâ xii

1.2 Mục tiêu nghiên cāu 1

1.3 Gißi h¿n và ph¿m vi nghiên cāu đề tài 2

1.4 Nái dung nghiên cāu 2

1.5 Ý nghĩa thāc tißn và khoa hác cÿa đề tài 2

1.6 Bá cục bài báo cáo 2

xix

2.1.3 Thành ph¿n hóa hác cÿa mÿ trôm 5

2.1.4 Tính chÃt cÿa mÿ trôm 6

2.1.5 Mát sá āng dụng cÿa mÿ trôm trong thāc phÁm 7

2.2 Tång quan về ph°¡ng pháp thÿy nhiát 8

2.2.1 Gißi thiáu 8

2.2.2 Xu h°ßng phát triển cÿa ph°¡ng pháp thÿy nhiát trên thế gißi 9

2.2.3 Vai trò cÿa dung môi trong ph°¡ng pháp thÿy nhiát 9

2.2.4 C¡ chế quá trình thÿy nhiát các hợp chÃt polysaccharide 9

2.2.5 Āng dụng ph°¡ng pháp thÿy nhiát trong thāc phÁm 11

2.3 Acid acetic (CH3COOH) 12

2.3.1 Gißi thiáu chung 12

2.3.2 C¡ chế thÿy phân mÿ trôm bằng CH3COOH 13

2.4 Sodium carbonate (Na2CO3) 14

2.4.1 Gißi thiáu chung 14

2.4.2 C¡ chế thÿy phân mÿ trôm bằng Na2CO3 15

CH¯¡NG 3 NGUYÊN LIâU VÀ PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĄU 17

3.1 VÁt liáu, hóa chÃt và thiết bß sử dụng 17

3.1.1 VÁt liáu và hóa chÃt 17

3.1.2 Thiết bß sử dụng 17

3.2 S¡ đã quy trình nghiên cāu 18

3.3 Ph°¡ng pháp nghiên cāu 18

3.3.1 Điều chế mÿ trôm biến tính bằng ph°¡ng pháp thÿy nhiát 18

3.3.2 KhÁo sát các tính chÃt cÿa mÿ trôm tr°ßc và sau biến tính 21

3.3.3 Ph°¡ng pháp xử lý sá liáu tháng kê 28

CH¯¡NG 4 K¾T QUÀ VÀ BÀN LUÊN 29

4.1 KhÁo sát các các yếu tá Ánh h°ãng đến hiáu suÃt thu hãi sÁn phÁm mÿ trôm thÿy nhiát 29

4.1.1 Ành h°ãng cÿa thái gian xử lý thÿy nhiát đến hiáu suÃt thu hãi sÁn phÁm 29

4.1.2 Ành h°ãng cÿa nãng đá mÿ trôm vào quá trình thÿy nhiát đến hiáu suÃt thu hãi sÁn phÁm 30

4.1.3 Ành h°ãng cÿa bå sung CH3COOH và Na2CO3 vào quá trình thÿy nhiát mÿ trôm đến hiáu suÃt thu hãi sÁn phÁm 31

đồ án

xxi

DANH MĀC HÌNH

Hình 2 1 CÃu trúc hóa hác cÿa Karaya gum 6

Hình 2 2 Quá trình thÿy phân cellobiose trong dung môi n°ßc bằng ph°¡ng pháp thÿy nhiát 10

Hình 2 3 C¡ chế phân cách liên kết glucoside phân tử cellobiose trong môi tr°áng acid 13 Hình 2 4 Giá trß pH cÿa các nãng đá dung dßch Na2CO3 hòa tan trong n°ßc ã 25oC 15

Hình 2 5 C¡ chế deacetyl mÿ trôm nguyên thÿy bằng base 16

Hình 2 6 S¡ đã cÃu trúc cÿa mÿ trôm nguyên thÿy và mÿ trôm hòa tan sau khi xử lý kiềm M2+ (Ca 2+ hoặc Mg2+) M+ (Na+, K+, Li+ hoặc NH4+) 16

Hình 3 1 S¡ đã quy trình nghiên cāu từ quá trình điều chế mÿ trôm biến tính đến khÁo sát sā thay đåi các tính chÃt 18

Hình 3 2 S¡ đã điều chế mÿ trôm biến tính bằng ph°¡ng pháp thÿy nhiát 19

Hình 4 1 Hiáu suÃt thu hãi mÿ trôm biến tính ã các thái gian xử lý thÿy nhiát khÁo sát 29

Hình 4 2 Hiáu suÃt thu hãi mÿ trôm biến tính ã các nãng đá mÿ trôm khÁo sát 30

Hình 4 3 Hiáu suÃt thu hãi mÿ trôm biến tính khi bå sung CH3COOH và Na2CO3 ã các nãng đá khÁo sát 31

Hình 4 4 Đá hòa tan các m¿u mÿ trôm nguyên thÿy và mÿ trôm biến tính 33

Hình 4 5 KhÁ năng giÿ n°ßc cÿa mÿ trôm nguyên thÿy và mÿ trôm biến tính 35

Hình 4 6 KhÁ năng giÿ d¿u cÿa mÿ trôm nguyên thÿy và mÿ trôm biến tính 36

Hình 4 7 Đá hút Ám cÿa các m¿u mÿ trôm nguyên thÿy và biến tính có sā thay đåi về thái gian xử lý thÿy nhiát 38

Hình 4 8 Đá hút Ám cÿa các m¿u mÿ trôm biến tính có sā thay đåi về nãng đá mÿ trôm và chÃt bå sung trong quá trình thÿy nhiát 38

Hình 4 9 Đá nhßt t°¡ng đái cÿa m¿u mÿ trôm nguyên thÿy và biến tính có sā thay đåi thái gian xử lý thÿy nhiát 40

Hình 4 10 Đá nhßt t°¡ng đái cÿa mÿ trôm biến tính có sā thay đåi nãng đá mÿ trôm và chÃt bå sung trong quá trình thÿy nhiát 40

Hình 4 11 Chỉ sá ESI cÿa các m¿u ã 3 dãy nãng đá sau 7 ngày bÁo quÁn 42

Hình 4 12 Ành h°ãng cÿa tác đá cắt đến đá nhßt biểu kiến cÿa mÿ trôm nguyên thÿy và mÿ trôm biến tính 46

đồ án

xxii Hình 4 13 Ành h°ãng cÿa pH đến đá nhßt biểu kiến cÿa mÿ trôm nguyên thÿy và mÿ trôm biến tính 47 Hình 4 14 Ành h°ãng cÿa muái NaCl đến đá nhßt biểu kiến cÿa mÿ trôm nguyên thÿy và mÿ trôm biến tính 49 Hình 4 15 Ành h°ãng cÿa muái CaCl2đến đá nhßt biểu kiến cÿa mÿ trôm nguyên thÿy và mÿ trôm biến tính 49 Hình 4 16 Giá trß mô đun l°u trÿ (G’) khi quét t¿n sá 51 Hình 4 17 Giá trß mô đun tån thÃt (G’’) khi quét t¿n sá 52 Hình 4 18 Giá trß tan· khi quét t¿n sá 52 Hình 4 19 Giá trß mô đun l°u trÿ (G’) khi quét nhiát đá 54 Hình 4 20 Giá trß mô đun tån thÃt (G’’) khi quét nhiát đá 54 Hình 4 21 Giá trß tan · khi quét nhiát đá 55 Hình 4 22 Phå FTIR cÿa mát sá m¿u mÿ trôm khÁo sát 56 Hình 4 23 Phå FTIR các m¿u mÿ trôm bå sung Na2CO3 trong quá trình thÿy nhiát 56

đồ án

xxiii

BÁng 3 1 Danh sách m¿u và điều kián thÿy nhiát 21 BÁng 4 1 Hình Ánh kích th°ßc giát d¿u cÿa các há nhũ t°¡ng sau 7 ngày 44 BÁng 4 2 Phân tích phå hãng ngo¿i cÿa các m¿u mÿ trôm 57

đồ án

xxiv

DANH MĀC CHĀ VI¾T TÌT

NKG Native Karaya Gum (Mÿ trôm nguyên thÿy) BFM Bark and Foreign Matter (Vß cây và t¿p chÃt) WHC Water - Holding Capacity (KhÁ năng giÿ n°ßc) OHC Oil - Holding Capacity (KhÁ năng giÿ d¿u) ESI Emulsion Stability Index (Chỉ sá ån đßnh nhũ t°¡ng) FTIR Fourier transform infrared spectroscopy (Quang phå hãng ngo¿i biến đåi Fourier)

đồ án

xxv

Trong bài nghiên cāu, mÿ trôm đ°ợc biến tính bằng ph°¡ng pháp thÿy nhiát trong điều kián T = 100oC và P = 1 atm Chúng tôi đã tiến hành khÁo sát sā Ánh h°ãng cÿa thái gian xử lý thÿy nhiát từ 30 phút đến 150 phút, nãng đá phân tán dung dßch mÿ trôm từ 0.5% đến 4%, nãng đá CH3COOH, Na2CO3 (0.001% đến 1%) bå sung vào quá trình thÿy nhiát đến hiáu quÁ thÿy phân mÿ trôm khi xử lý m¿u nguyên thÿy thể hián qua hiáu suÃt thu hãi m¿u mÿ trôm biến tính Kết quÁ cho thÃy ã các nãng đá mÿ trôm khác nhau, hiáu suÃt cao nhÃt ã nãng đá 1% trong cùng điều kián xử lý thÿy nhiát Hiáu suÃt thu hãi mÿ trôm biến tính khác (cá đßnh 1% mÿ trôm thô) tăng khi tăng thái gian xử lý và nãng đá chÃt bå sung vào quá trình thÿy nhiát Tuy nhiên hiáu quÁ thÿy phân Na2CO3 cao h¡n so vßi CH3COOH ã cùng nãng đá bå sung Bên c¿nh đó chúng tôi tiến hành khÁo sát sā thay đåi các tính chÃt đặc tr°ng cÿa mÿ trôm tr°ßc và sau biến tính Kết quÁ cho thÃy m¿u mÿ trôm biến tính cho đá hòa tan, đá giÿ n°ßc và d¿u, đá hút Ám, đá nhßt t°¡ng đái, chỉ sá ån đßnh nhũ t°¡ng h¿u nh° đều tăng lên so vßi m¿u nguyên thÿy Đặc biát đá hòa tan cÿa mÿ trôm biến tính tăng đáng kể, giÁi quyết tính ít tan cÿa mÿ trôm nguyên thÿy, cÁn trã nhiều āng dụng cÿa chúng M¿u mÿ trôm nguyên thÿy và mÿ trôm biến tính (0.01% w/v) đều thể hián đặc tính shear - thinning Đá nhßt biểu kiến cÿa mÿ trôm nguyên thÿy và mÿ trôm biến tính (0.01% m/v) đ¿t giá trß cāc đ¿i t¿i pH 6 - 8 và giÁm ã giá trß pH cao h¡n hoặc thÃp h¡n Khi tăng nãng đá muái (NaCl và CaCl2), đá nhßt biểu kiến cÿa tÃt cÁ các m¿u mÿ trôm giÁm và CaCl2 tác đáng đến đá nhßt m¿nh h¡n NaCl Mÿ trôm biến tính (4% w/v) thể hián đặc tính đàn hãi h¡n tính nhßt khi tăng t¿n sá và có xu h°ßng thể hián đặc tính nhßt h¡n tính đàn hãi khi tăng nhiát

đá

Các m¿u mÿ trôm biến tính đã có nhiều sā thay đåi các tính chÃt so vßi mÿ trôm nguyên thÿy, tuy nhiên tùy vào từng yếu tá Ánh h°ãng, điều kián thÿy nhiát sẽ Ánh h°ãng đến các tính chÃt cÿa m¿u theo các chiều h°ßng khác nhau Qua đó tùy vào mục đích sử dụng và thuác tính cÿa sÁn phÁm mà lāa chán các điều kián thÿy nhiát thích hợp để t¿o nên m¿u mÿ trôm biến tính đặc tr°ng vßi nhÿng tính chÃt mong muán

đồ án

1

CH¯¡NG 1 Mä ĐÄU 1.1 Đặt vÃn đÁ

Hián nay mÿ trôm là mát hợp chÃt polysaccharide tā nhiên đ°ợc sử dụng ráng rãi trong các lĩnh vāc khác nhau nhá nguãn cung cÃp dãi dào, không cho thÃy bÃt kỳ đác tính và dß āng nào Chúng nåi bÁt bãi đá nhßt và khÁ năng giÿ n°ßc cao, khÁ năng t¿o gel tát, có đá ån đßnh acid và đá ån đßnh nhiát, tính chÃt cháng l¿i sā ho¿t đáng cÿa vi khuÁn (Raj, V và cáng sā, 2021) Trong công nghá thāc phÁm đ°ợc sử dụng nh° mát chÃt phụ gia nh° chÃt ån đßnh, chÃt nhũ hóa và chÃt làm đặc giúp ån đßnh cÃu trúc cÿa sÁn phÁm Ngoài ra mÿ trôm còn là mát tá d°ợc mang nhiều công dụng trong y hác, cÁi thián sāc khße nh° làm thuác nhuÁn tràng, bánh gan, chÃt kết dính ngà răng, băng dính y tế (Setia, A và cáng sā, 2010) Tuy nhiên mÿ trôm có đá hòa tan trong n°ßc rÃt thÃp do Ánh h°ãng hàm l°ợng acetyl trong cÃu trúc và điều này làm cÁn trã nhiều āng dụng cÿa chúng trong các lĩnh vāc khác nhau (Postulkova và cáng sā, 2017) Các ph°¡ng pháp sửa đåi vÁt lý và hóa hác khác nhau đã đ°ợc nghiên cāu để làm biến tính mÿ trôm giúp cÁi thián tính chÃt hòa tan bên c¿nh các tính chÃt khác khi sửa đåi thích hợp các nhóm chāc và bá khung chußi polymer (Raj, V và cáng sā, 2021) Trong thái gian qua, ph°¡ng pháp thÿy nhiát đ°ợc quan tâm và āng dụng nhiều trong các lĩnh vāc khác nhau, đặc biát thể hián đ°ợc hiáu quÁ khi sử dụng thÿy phân các hợp chÃt polymer t¿o sÁn phÁm có cÃu trúc biến đåi thích hợp so vßi m¿u ban đ¿u để có các tính chÃt mong muán Đã xuÃt hián các quá trình biến đåi sử dụng thÿy nhiát các lo¿i gum sử dụng trong thāc phÁm, nh°ng v¿n ch°a có nghiên cāu về thÿy nhiát mÿ trôm Để t¿o ra sÁn phÁm mÿ trôm biến tính khi áp dụng ph°¡ng pháp thÿy nhiát và nhÁn biết tính chÃt cÿa chúng, chúng tôi đã tiến hành nghiên cāu: <Điều chế và khÁo sát tính chÃt mÿ trôm biến tính bằng ph°¡ng pháp thÿy nhiát= để hiểu đ°ợc c¡ chế, các yếu tá Ánh h°ãng, sā tác đáng chÃt bå sung (CH3COOH, Na2CO3) vào quá trình thÿy nhiát thông qua hiáu suÃt thu hãi mÿ trôm biến tính, bên c¿nh khÁo sát sā khác biát các tính chÃt mÿ trôm tr°ßc và sau biến tính, cũng là nền tÁng để lāa chán các āng dụng phù hợp

1.2 Māc tiêu nghiên cąu

Nhằm điều chế mÿ trôm biến tính bằng ph°¡ng pháp thÿy nhiát ã các điều kián khác nhau, t¿o nên các d¿n xuÃt mßi cÿa mÿ trôm nguyên thÿy Chúng tôi đã tiến hành các thí nghiám để đo các tính chÃt đặc tr°ng cÿa các m¿u mÿ trôm nh° đá hòa tan, đá giÿ n°ßc và d¿u, đá hút Ám, đá nhßt t°¡ng đái, chỉ sá ESI, tính chÃt l°u biến và phå FTIR Điều này giúp

đồ án

2 chúng tôi nhÁn biết sā thay đåi về tính chÃt m¿u mÿ trôm tr°ßc và sau biến tính bằng ph°¡ng pháp thÿy nhiát Dāa vào các đặc tính đặc tr°ng cÿa mÿ trôm thÿy nhiát có thể đ°a ra các āng dụng trong lĩnh vāc thāc phÁm d°ßi các vai trò khác nhau

1.3 Giái h¿n và ph¿m vi nghiên cąu đÁ tài

Đái t°ợng nghiên cāu: mÿ trôm, ph°¡ng pháp thÿy nhiát Ph¿m vi nghiên cāu: KhÁo sát sā Ánh h°ãng các điều kián thÿy nhiát khác nhau đến hiáu suÃt thu hãi sÁn phÁm mÿ trôm biến tính (thái gian thÿy nhiát, nãng đá phân tán mÿ trôm) Tác đáng cÿa chÃt bå sung CH3COOH và Na2CO3 ã nãng đá tăng d¿n đến hiáu quÁ thÿy phân bằng thÿy nhiát KhÁo sát cÃu trúc phân tử, tính chÃt mÿ trôm (phå hãng ngo¿i biến đåi Fourier (FTIR), đá hòa tan, đá giÿ n°ßc và d¿u, đá hút Ám, đá nhßt t°¡ng đái, khÁ năng ån đßnh nhũ t°¡ng, tính chÃt l°u biến) tr°ßc và sau biến tính

1.4 Nßi dung nghiên cąu

KhÁo sát sā thay đåi thái gian thÿy nhiát, nãng đá mÿ trôm đến hiáu quÁ thÿy phân bằng thÿy nhiát

KhÁo sát Ánh h°ãng cÿa chÃt bå sung CH3COOH và Na2CO3 ã các nãng đá khác nhau đến hiáu quÁ thÿy nhiát

Kiểm tra sā thay đåi các đặc tính cÿa mÿ trôm biến tính: phå FTIR, đá hòa tan, đá giÿ n°ßc và d¿u, đá hút Ám, đá nhßt t°¡ng đái, chỉ sá ån đßnh nhũ t°¡ng, tính chÃt l°u biến

1.5 Ý nghĩa thăc tián và khoa hãc căa đÁ tài

Ý nghĩa khoa hác: Qua bài nghiên cāu đã xác đßnh các tính chÃt đặc tr°ng cũng nh° khÁ năng āng dụng vào thāc phÁm cÿa m¿u mÿ trôm biến tính Kết quÁ cũng làm nguãn tham khÁo các ph°¡ng pháp thÿy phân bằng thÿy nhiát t°¡ng tā

Ý nghĩa thāc tißn: Nâng cao giá trß và mã ráng sā āng dụng cÿa mÿ trôm cÿa các lĩnh vāc khác nhau nói chung và thāc phÁm nói riêng

Đặt nền tÁng cho quá trình thÿy phân bằng ph°¡ng pháp thÿy nhiát có và không có kết hợp bå sung cÿa acid yếu (CH3COOH), base yếu (Na2CO3)

1.6 Bß cāc bài báo cáo

Ch°¡ng 1: Mã đ¿u Ch°¡ng 2: Tång quan Ch°¡ng 3: VÁt liáu và ph°¡ng pháp nghiên cāu

đồ án

3 Ch°¡ng 4: Kết quÁ và bàn luÁn

Ch°¡ng 5: Kết luÁn và kiến nghß

đồ án

4

CH¯¡NG 2 TâNG QUAN 2.1 Tãng quan vÁ mă trôm

2.1.1 Nguán gßc

Mÿ trôm (Karaya gum hay Sterculia gum) thāc chÃt là nhāa cây tiết ra từ mát sá loài

thuác chi Sterculia (Sterculia urens và các loài khác, há Sterculiaceae) hoặc từ loài

polymer sinh hác tā nhiên đ°ợc hình thành bãi quá trình gummosis, nh° là mát sÁn phÁm phụ cÿa quá trình trao đåi chÃt để đáp āng vßi các tác đáng sinh hác và phi sinh hác nh°: chÃn th°¡ng, h¿n hán, nhiát đá cao và nhißm trùng Sā tiết dßch tā nhiên xÁy ra từ các vết nāt trên thân cây hoặc đôi khi từ rß ã nhÿng vß trí bß mái mát (Prasad, N và cáng sā, 2022) Cây trôm đ°ợc tìm thÃy ã các vùng nhiát đßi trên thế gißi nh° Ân Đá, Sri Lanka, Pakistan, Miến Đián, Úc (López-Franco và cáng sā, 2009) Ân Đá là n°ßc sÁn xuÃt mÿ trôm lßn nhÃt (50-70%), sÁn l°ợng còn l¿i đ°ợc sÁn xuÃt ã Bắc Phi KhoÁng 75-80% sÁn l°ợng đ°ợc nhÁp khÁu vào Mā (Wüstenberg, 2014) â Viát Nam, cây trôm phân bá ã các tỉnh Tây Nguyên: Gia Lai, Kon Tum, Lâm Đãng và các tỉnh miền duyên hÁi Nam Trung Bá: Bình ThuÁn, Ninh ThuÁn, Khánh Hòa

2.1.2 Ph°¢ng pháp khai thác mă trôm

Mÿ trôm đ°ợc thu ho¿ch vào mùa nắng, vụ thu ho¿ch ã Ân Đá bắt đ¿u từ tháng 4 đến tháng 6, tr°ßc mùa gió mùa Vụ mùa ã Sénégal r¡i vào tháng 9 đến tháng 1 hoặc từ tháng 3 đến tháng 6 (Wüstenberg, 2014) T¿i Ninh ThuÁn, ng°ái dân khai thác chÿ yếu vào tháng 11

đến tháng 4 năm sau (Theo Báo Đián Tử ĐÁng Cáng SÁn Viát Nam, 2013)

Tr°ßc khi tiến hành thu ho¿ch mÿ trôm, ng°ái trãng phÁi c¿o s¿ch lßp biểu bì bên ngoài để vá sinh vß cây, sau đó r¿ch mát đ°áng hoặc đục lß ã các vß trí khác nhau trên thân cây Vß bác nilon đ°ợc dùng để quÃn kín các rãnh hoặc lß này để khi mÿ trôm chÁy ra không bß bám bụi, vß cây hay r¡i xuáng đÃt Sá l¿n thu ho¿ch mÿ trôm đến khi vết th°¡ng trên thân cây lành trã l¿i có thể lên đến 10 - 15 l¿n tùy thuác vào đá lßn và đá già cÿa thân cây Sau 7 ngày, ng°ái trãng tháo lßp nilon và thu ho¿ch mÿ trôm t°¡i Mÿ trôm t°¡i sau thu ho¿ch sẽ đ°ợc ph¡i d°ßi nắng 3 - 4 ngày để thu đ°ợc mÿ trôm khô Thông th°áng từ 1 kg mÿ trôm t°¡i sẽ thu đ°ợc 0.5 kg mÿ trôm khô và mßi cây trôm sẽ cho thu ho¿ch 5 l¿n vßi năng suÃt mßi mùa 5 kg mÿ trôm trong suát chu kỳ sáng cÿa nó

đồ án

5 Mÿ trôm đ°ợc phân lo¿i dāa vào màu sắc và d° l°ợng vß cây và t¿p chÃt (BFM) Mÿ trôm lo¿i 1 có chÃt l°ợng cao chāa 0 ± 0,5% và 1 ± 2% BFM cho màu dung dßch từ trắng đến nâu vàng rÃt nh¿t Lo¿i mÿ trôm này t¿o dung dßch có đá nhßt cao và đ°ợc āng dụng trong d°ợc phÁm và thāc phÁm Màu cÿa dung dßch trã nên đÁm h¡n khi BFM tăng Mÿ trôm lo¿i 2 chāa 1,5 ± 3% BFM có màu nâu vàng rÃt nh¿t, 2,5 ± 4% BFM có màu nâu vàng và 5 ± 7% BFM có màu nâu Mÿ trôm chāa nhiều h¡n 3% BFM th°áng đ°ợc sử dụng trong công nghiáp (Wüstenberg, 2014; López-Franco và cáng sā, 2009)

2.1.3 Thành phÅn hóa hãc căa mă trôm

Mÿ trôm là mát polysaccharide phāc t¿p tích đián âm, có tính °a n°ßc và phân nhánh vßi tráng l°ợng phân tử lên tßi 16 triáu dalton Mÿ trôm đ°ợc cÃu t¿o từ D-galactose, L-rhamnose, D-galacturonic và axit L-glucuronic Trong đó 55–60 % là các monosaccharide trung tính (26.3 % D-galactose và 29.2% L-rhamnose), axit gluconic và glucuronic chiếm 37–40 %, và 8% nhóm chāc acetyl trong các monosaccharide đ°ợc acetyl hóa mát ph¿n Hàm l°ợng L-rhamnose trong mÿ trôm cao h¡n nhiều so vßi các lo¿i gum khác cũng là mát đặc điểm để nhÁn d¿ng Karaya gum tā nhiên th°áng ã d¿ng muái canxi và magie vßi các ion Ca2+ và Mg2+ liên kết vßi các nhóm axit uronic (Wüstenberg, 2014; López-Franco và cáng sā, 2009)

CÃu trúc cÿa Karaya gum chāa chußi trung tâm gãm các gác axit D-galacturonic và L-rhamnose, và các chußi bên đ°ợc gắn bằng liên kết 1,2 cÿa β-D-galactose hoặc bằng liên kết 1,3 cÿa β-D -glucuronic acid thành acid galacturonic cÿa chußi chính Ngoài ra, mát nửa sá gác rhamnose cÿa chußi chính đ°ợc liên kết 1,4 vßi các đ¡n vß β-D-galactose (Raj và cáng sā, 2021)

³-đồ án

6

Hình 2 1 C Ãu trúc hóa hãc căa Karaya gum (Raj và cßng să, 2021) 2.1.4 Tính chÃt căa mă trôm

❖ Tính chÃt vÁt lý Mÿ trôm có mùi và vß acetic, bát màu xám nh¿t đến xám hãng Trên thß tr°áng, mÿ trôm đ°ợc đánh giá và phân lo¿i dāa vào màu sắc và đá tinh khiết Các nghiên cāu còn chỉ ra rằng mÿ trôm có khÁ năng t¿o thành màng mềm khi đ°ợc hóa dẻo vßi các hợp chÃt glycol (Wüstenberg, 2014)

❖ KhÁ năng giÿ n°ßc Mÿ trôm tr°¡ng nã bằng cách hÃp thụ mát l°ợng lßn phân tử n°ßc và giÿ chúng giÿa các chußi và nhánh cÿa chúng (Rana và cáng sā, 2011) Sā có mặt cÿa nhiều nhóm hydroxyl trong cÃu trúc mÿ trôm có khÁ năng hình thành liên kết hydro vßi các phân tử n°ßc (Hamdani và cáng sā, 2019) Ngoài ra, các nhóm acetyl trong cÃu trúc phân tử ngăn không cho mÿ trôm hòa tan hoàn toàn trong n°ßc nh°ng tr°¡ng nã gÃp nhiều l¿n thể tích ban đ¿u (Wüstenberg, 2014)

❖ Đá hòa tan Mÿ trôm là lo¿i gum th°¡ng m¿i ít tan nhÃt do sā hián dián cÿa các nhóm acetyl trong cÃu trúc phân tử Thay vì tan hoàn toàn trong n°ßc, mÿ trôm hÃp thụ n°ßc và t¿o d¿ng phân tán keo nhßt ã nãng đá thÃp (< 0.02% trong n°ßc l¿nh và 0.06% trong n°ßc nóng) Gia nhiát làm tăng đá hòa tan do thay đåi cÃu trúc polymer nh°ng d¿n đến mÃt đá nhßt vĩnh vißn (Wüstenberg, 2014) Mÿ trôm t¿o dung dßch nhßt trong cãn 60o nh°ng không tan ã nãng đá

đồ án

7 cao h¡n Deacetyl hóa bằng cách sử dụng kiềm trong dung dßch có thể thay đåi đặc tính cÿa mÿ trôm từ tr°¡ng nã sang tan trong n°ßc (López-Franco và cáng sā, 2009)

❖ Đá nhßt Đá nhßt cÿa mÿ trôm tăng khi tăng nãng đá, giÁm nhiát đá và tăng māc đá deacetyl hóa Trong dung dßch nãng đá thÃp, đá nhßt tăng tuyến tính phụ thuác vào nãng đá cho đến khi nãng đá dung dßch mÿ trôm đ¿t 0.5% Khi đun sôi dung dßch mÿ trôm trong h¡n 2 phút sẽ làm giÁm đá nhßt không thể phục hãi Ngoài ra, đá nhßt còn phụ thuác vào kích th°ßc h¿t, đ°ợc nghiền càng mßn đá nhßt càng tăng (Y López-Franco và cáng sā, 2009; Wüstenberg, 2014)

❖ Tính chÃt l°u biến L°u biến hác là nghiên cāu về dòng chÁy (chÃt lßng) và/hoặc biến d¿ng (rắn) khi tác dụng ngo¿i lāc cÿa mát vÁt liáu Tính chÃt l°u biến cÿa gôm đã đ°ợc nghiên cāu và báo cáo toàn dián do t¿m quan tráng cÿa chúng trong viác xác đßnh tính đãng nhÃt, cÁm giác trong khoang miáng và đặc tính công nghá cÿa chúng (Hamdani và cáng sā, 2019) Mÿ trôm tā nhiên không tan nh°ng hÃp thụ n°ßc và tr°¡ng nã gÃp nhiều l¿n thể tích ban đ¿u cÿa chúng Mÿ trôm t¿o thành gel chỉ ã nãng đá lßn h¡n 4% và viác bå sung NaCl làm giÁm đá bền cÿa gel (Y Lopez-Franco và cáng sā, 2009)

❖ Đá ån đßnh pH Đá pH cÿa dung dßch mÿ trôm tā nhiên 1 % có tính acid dao đáng từ 4.4 - 5.2 Do hàm l°ợng acid uronic cao trong cÃu trúc phân tử nên mÿ trôm ån đßnh vßi acid, vì vÁy nó thích hợp để làm đặc các lo¿i n°ßc sát và n°ßc sát có gác acid đ°ợc chế biến vßi quá trình xử lý nhiát tái thiểu (Luján-Medina và cáng sā, 2013; Mayes, 2009)

❖ Đá ån đßnh nhiát Há phân tán mÿ trôm có thể chßu nhiát Trong quá trình gia nhiát, thay đåi cÃu trúc polymer không thể đÁo ng°ợc d¿n đến đá hòa tan tăng lên và đá nhßt giÁm vĩnh vißn Khi hydrat hóa mÿ trôm trong n°ßc l¿nh, nãng đá tái đa cÿa dung dßch có thể đ¿t đến 5% Tuy nhiên, trong điều kián nhiát đá và áp suÃt đ°ợc kiểm soát, dung dßch đãng nhÃt và rÃt nhßt ã nãng đá cao lên đến 20% (Luján-Medina, 2013; Mayes, 2009)

2.1.5 Mßt sß ąng dāng căa mă trôm trong thăc phÇm

Mÿ trôm đ°ợc FDA công nhÁn là mát chÃt phụ gia thāc phÁm không đ°ợc tiêu hóa và không bß phân hÿy bãi há vi sinh vÁt đ°áng ruát Do đó, nó không thay đåi hoặc đ°ợc hÃp phụ không đáng kể bên trong há tu¿n hoàn cÿa c¡ thể con ng°ái (López-Franco và cáng sā,

đồ án

8 2009) Mÿ trôm đ°ợc sử dụng trong công nghiáp thāc phÁm nh° mát chÃt làm đặc và ån đßnh vì nó có xu h°ßng hình thành liên kết hydro m¿nh trong n°ßc (Mayes, 2009) Nhá nhÿng āng dụng này, nhu c¿u về mÿ trôm và các d¿ng biến tính cÿa nó đã tăng lên ã d°ßi d¿ng chÃt phụ gia và vÁt liáu đóng gói (Raj và cáng sā, 2021)

Mÿ trôm đ°ợc sử dụng ã māc 0.6% - 1% nh° chÃt ån đßnh và chÃt nhũ hóa trong n°ßc sát có tính acid và n°ßc sát chế biến l¿nh Mÿ trôm đóng vai trò nh° mát chÃt ån đßnh và duy trì bát hiáu quÁ trong các sÁn phÁm nh° kem t°¡i và mousses ã nãng đá 0.2% - 0.4% Ngoài ra, mÿ trôm ngăn chặn hián t°ợng tách huyết thanh sÿa và khi sử dụng ã nãng đá 0.8% nó cÁi thián đá phết cÿa phô mai Trong các sÁn phÁm từ thßt nh° xúc xích, mÿ trôm đ°ợc sử dụng ã nãng đá 0.3% nh° mát chÃt kết dính và t¿o kết cÃu mßn cho sÁn phÁm Sā di chuyển Ám và hình thành các tinh thể đá trong các sÁn phÁm nh° sorbets, sherbets có thể đ°ợc kiểm soát bằng cách sử dụng mÿ trôm Trong các sÁn phÁm bánh n°ßng, mÿ trôm đ°ợc sử dụng để kéo dài thái gian bÁo quÁn nhá vào đặc tính giÿ Ám cÿa nó (Wüstenberg, 2014; Mayes, 2009; López-Franco và cáng sā, 2009)

2.2 Tãng quan vÁ ph°¢ng pháp thăy nhiãt 2.2.1 Giái thiãu

Kā thuÁt thÿy nhiát trong nhÿng năm g¿n đây đã thu hút rÃt nhiều sā quan tâm, nghiên cāu cÿa các ngành khác nhau ThuÁt ngÿ < thÿy nhiát= hoàn toàn có nguãn gác từ đßa chÃt Nó l¿n đ¿u tiên biết đến và đ°ợc sử dụng bãi nhà đßa chÃt n°ßc Anh, xuÃt hián để mô tÁ ho¿t đáng cÿa n°ßc ã nhiát đá và áp suÃt cao trong viác xÁy ra nhÿng sā thay đåi trong vß trái đÃt đến sā hình thành nên các lo¿i đá và khoáng chÃt khác nhau (Byrappa, K., Yoshimura, M., 2012)

Trên thāc tế ph°¡ng pháp thÿy nhiát đã có nhÿng tiến bá to lßn, tuy vÁy v¿n ch°a có sā tháng nhÃt về đßnh nghĩa cÿa kā thuÁt này Nh°ng thÿy nhiát th°áng đề cÁp đến bÃt kỳ phÁn āng không đãng nhÃt nào khi có mặt cÿa dung môi trong điều kián áp suÃt và nhiát đá cao để hòa tan, thÿy phân hoặc kết tinh các vÁt liáu không hòa tan t°¡ng đái trong điều kián bình th°áng (Byrappa, K., Yoshimura, M., 2012) Ph°¡ng pháp thÿy nhiát có nhiều °u điểm nh° sau: tác đá phÁn āng cao, phân tán tát vÁt liáu trong dung môi, g¿n nh° không gây nhißm từ tác nhân bên ngoài, ho¿t đáng tiết kiám năng l°ợng và chi phí Ngoài ra ph°¡ng pháp này không yêu c¿u cao về thiết bß đắt tiền và tinh vi Ng°ợc l¿i xử lý thÿy nhiát th°áng là há tháng thiết bß kín, vì vÁy ng°ái thí nghiám không thể quan sát trāc tiếp các quá trình thÿy nhiát

đồ án

9

2.2.2 Xu h°áng phát trißn căa ph°¢ng pháp thăy nhiãt trên th¿ giái

Nhÿng nghiên cāu ban đ¿u về thÿy nhiát chỉ là tång hợp mát hợp chÃt t°¡ng tā khoáng chÃt tā nhiên trong mát há tháng có điều kián áp suÃt, nhiát đá cao vì có nhiều mặt h¿n chế nhÁn biết khÁ năng hòa tan cÿa mát sá hợp chÃt và cÁ viác lāa chán dung môi thích hợp Ngày nay, kiến thāc về hóa lý và mái quan há giÿa áp suÃt – thể tích – nhiát đá trong các há tháng thÿy nhiát đ°ợc cÁi thián, giúp giÁm các điều kián nhiát đá và áp suÃt khi xử lý Ph°¡ng pháp thÿy nhiát đã phát triển m¿nh mẽ và là đái t°ợng nghiên cāu các ngành khoa hác, công nghá khác nhau liên quan đến lĩnh vāc vÁt liáu, kim lo¿i, vÁt lý, hóa hác, sinh hác và thāc phÁm Ph°¡ng pháp mang hiáu quÁ tát khi xử lý các vÁt liáu tiên tiến khác nhau Ngoài ra, mát sá phát triển trong nhÿng năm g¿n đây khi xử lý tång hợp vÁt liáu đa năng l°ợng nh° thÿy nhiát vi sóng, thÿy nhiát c¡ hóa, thÿy nhiát đián hóa, thÿy nhiát siêu âm, cũng đã đ°ợc thāc hián (Yoshimura, M., Byrappa, K, 2008) Nhÿng nghiên cāu này đã mang l¿i nhÿng lợi thế khác biát so vßi ph°¡ng pháp thÿy nhiát thông th°áng trong viác tång hợp các lo¿i vÁt liáu khác nhau, thúc đÁy công nghá này đến vßi nhÿng nghiên cāu mßi

Ngoài ra xu h°ßng t°¡ng lai cÿa nghiên cāu thÿy nhiát sẽ không h°ßng tßi gia tăng điều kián áp suÃt và nhiát đá cao h¡n mà là ng°ợc l¿i, điều này t¿o điều kián thuÁn lợi cho viác quan sát, thiết kế và chế t¿o thiết bß dß dàng h¡n cùng vßi giÁm chi phí năng l°ợng

2.2.3 Vai trò căa dung môi trong ph°¢ng pháp thăy nhiãt

Trong há tháng thÿy nhiát thì vai trò cÿa dung môi d°ßi tác đáng cÿa nhiát đá và áp suÃt có vai trò quan tráng, vì dāa vào chúng để tìm ra c¡ chế xử lý vÁt liáu trong điều kián cụ thể Trong phÁn āng thÿy nhiát, dung môi có thể tham gia phÁn āng vßi t° cách là mát thành ph¿n hóa hác, mát chÃt hÃp thụ, ho¿t đáng nh° mát môi tr°áng cung cÃp điều kián phù hợp Tùy thuác vào mục đích và āng dụng sẽ chán các dung môi phù hợp để xử lý thÿy nhiát cÿa vÁt liáu đ¿t hiáu quÁ Trong đó n°ßc là dung môi đ°ợc sử dụng phå biến trong nhiều nghiên cāu

Do đá hòa tan cÿa mát sá hợp chÃt c¿n tång hợp trong ph°¡ng pháp thÿy nhiát trong dung môi là n°ßc thÃp, ngay trên nhiát đá thÿy nhiát cao Vì vÁy mát sá chÃt th°áng đ°ợc đ°a vào há tháng để làm tăng khÁ năng hòa tan, chẳng h¿n nh° mát sá muái, acid và base có đá nóng chÁy thÃp (Yang, G., & Park, S.-J., 2019)

2.2.4 C¢ ch¿ quá trình thăy nhiãt các hÿp chÃt polysaccharide

Hián nay các polysaccharide tā nhiên và các sÁn phÁm biến tính cÿa chúng đã đ°ợc chú ý vì nhÿng tiềm năng āng dụng cÿa chúng trong nhiều lĩnh vāc khác nhau nh° y hác, d°ợc

đồ án

10 phÁm, hóa hác và trong thāc phÁm Quá trình sửa đåi thích hợp khung cÃu trúc polysaccharide t¿o nên các sÁn phÁm biến đåi khác nhau có các nhóm chāc, cÃu trúc mßi và đặc tính phù hợp vßi mục đích sử dụng Mát vÃn đề th°áng gặp d¿n đến các hợp chÃt polysaccharide bß h¿n chế trong mát sá āng dụng trong các lĩnh vāc khác nhau, ph¿n lßn do tráng l°ợng phân tử cao bên c¿nh Ánh h°ãng cÿa cÃu trúc khác, các nhóm chāc cụ thể và māc đá phân nhánh Nhÿng yếu tá này Ánh h°ãng đến khÁ năng hòa tan, đá nhßt, ho¿t đáng cháng oxy hóa, kháng khuÁn và mát sá tính chÃt khác cÿa chúng (Hamdani và cáng sā, 2019) Quá trình thÿy nhiát trong thái gian g¿n đây đ°ợc chú ý và sử dụng để khử polymer hóa các polysaccharide do có nhÿng °u điểm tiềm năng nh° không c¿n sử dụng hóa chÃt, các hợp chÃt cao phân tử đ°ợc thÿy phân thành các hợp chÃt hòa tan (th°áng là hßn hợp monosaccharides và oligosaccharides)

Quá trình khử polymer bằng ph°¡ng pháp thÿy nhiát các hợp chÃt polysaccharide đặc tr°ng bãi sā phân cắt liên kết glycoside t¿o thành các đ¡n phân monosaccharides và oligosaccharides từ đó làm giÁm tráng l°ợng phân tử cÿa hợp chÃt Bobleter, O (1994) đã đề cÁp ph°¡ng pháp thÿy phân trên các polymer có nguãn gác từ thāc vÁt, trong đó ph°¡ng pháp thÿy nhiát đ°ợc đề cÁp đến

Hình 2 2 Quá trình th ăy phân cellobiose trong dung môi n°ác bÏng ph°¢ng pháp

th ăy nhiãt (Bobleter, O., 1994)

Hình 2.2 biểu thß cho quá trình phân tách liên kết glycoside d°ßi xúc tác phân tử H2O bằng ph°¡ng pháp thÿy nhiát cÿa phân tử cellobiose, đ°ợc t¿o thành từ hai đ¡n vß glucose, biểu thß cho đ¡n vß lặp l¿i cÿa quá trình thÿy phân cellulose Sā phân tách bằng thÿy nhiát

đồ án

11 đặc tr°ng bãi thêm mát phân tử H2O và sau đó là sā hình thành trāc tiếp hai phân tử glucose (Bobleter, O., 1994)

2.2.5 Ąng dāng ph°¢ng pháp thăy nhiãt trong thăc phÇm

Đái vßi mÿ trôm, trên thế gißi hián nay đang đ°ợc āng dụng trong nhiều lĩnh vāc khác nhau nói chung và vßi công nghá thāc phÁm nói riêng Tuy māc đá phå biến cÿa chúng ch°a bằng các lo¿i gum khác nh° xanthan gum, guar gum, nh°ng v¿n xuÃt hián rÃt nhiều nghiên cāu về lo¿i gum này, ph¿n lßn về các nghiên cāu về quá trình biến tính mÿ trôm Đặc biát các báo cáo về quá trình thÿy phân mÿ trôm, trong đó ph¿n lßn sử dụng kiềm t¿n suÃt lßn vì sā hiáu quÁ cÿa chúng trong viác giÁi quyết vÃn đề tính khó hòa tan trong n°ßc cÿa chúng

Ngày nay ph°¡ng pháp xử lý thÿy nhiát đã āng dụng ráng rãi trong nhiều ngành khoa hác và công nghá sau khi ph°¡ng pháp đã trÁi qua nhiều khó khăn thiếu nhÿng kiến thāc liên quan đến các nguyên tắc thāc tế khi áp dụng kā thuÁt này Trong lĩnh vāc thāc phÁm, ph°¡ng pháp thÿy nhiát cũng đ°ợc áp dụng nhiều trong các mục đích khác nhau, phå biến là quá trình thÿy nhiát các hợp chÃt polymer t¿o nên các hợp chÃt biến tính làm cÃu trúc có sā biến đåi so vßi hợp chÃt nguyên thÿy Điển hình là làm biến tính các lo¿i gum sử dụng trong công nghá thāc phÁm đóng vai trò là nhÿng hợp chÃt phụ gia đ°ợc báo cáo trong nhiều nghiên cāu đ°ợc công bá

Miyazawa, T., và Funazukuri, T (2006) đã nghiên cāu về viác sử dụng ph°¡ng pháp thÿy nhiát để thÿy phân guar gum, quá trình không có chÃt xúc tác trong mát thiết bß kín để t¿o ra các saccharides hòa tan trong n°ßc bao gãm monosaccharides và oligosaccharides, quá trình đ°ợc thāc hián trong điều kián nhiát đá 180oC, 200oC, 220oC, 240oC và thái gian phÁn āng từ khoÁng 3 đến 60 phút Kết quÁ dßch thu hãi từ sā thÿy phân thÿy nhiát cÿa guar gum g¿n nh° trong suát và không nhßt, trong khi m¿u nguyên thÿy hydrat hóa nhanh chóng trong n°ßc l¿nh để t¿o thành sā phân tán keo có đá nhßt cao, l°ợng oligosaccharide giÁm theo thái gian và l°ợng monosaccharide tăng t°¡ng āng Kết quÁ đ°ợc so sánh vßi sā thÿy phân bằng enzyme cho thÃy sā thÿy phân thÿy nhiát vßi sÁn phÁm cùng vßi l°ợng kết quÁ t°¡ng tā phÁi mÃt 10 giá khi sử dụng enzyme, mặc dù thái gian phÁn āng phụ thuác vào nãng đá và điều kián phÁn āng Tuy nhiên thái gian phÁn āng ngắn là mát lợi thế vßi sā thÿy phân bằng ph°¡ng pháp thÿy nhiát và có tiềm năng vßi các quy trình sÁn xuÃt công nghiáp Saravana, P S và cáng sā (2018) đã gißi thiáu quá trình thÿy phân bằng ph°¡ng pháp thÿy nhiát polysaccharide rong biển (Fucoidan) để t¿o ra Fucoidan tráng l°ợng phân tử thÃp và kiểm tra đặc tính cháng oxy hóa, ho¿t tính kháng khuÁn, xét nghiám đác tính tế bào, ho¿t tính

đồ án

12 cháng đông máu và ho¿t tính trß đái tháo đ°áng Kết quÁ đã thu đ°ợc Fucoidan tráng l°ợng phân tử thÃp thông qua quá trình thÿy nhiát, nghiên cāu cho thÃy có sā gia tăng đặc tính sinh hác sau khi biến đåi và có thể đ°ợc sử dụng nh° mát chÃt cháng oxy hóa có thể sử dụng trong thāc phÁm và d°ợc Nagamori, M., và Funazukuri, T (2004) cũng đã gißi thiáu viác sÁn xuÃt glucose từ viác thÿy phân tinh bát bằng ph°¡ng pháp thÿy nhiát ã 453–513 K Kết quÁ năng suÃt tái đa cÿa glucose thu đ°ợc là 630 g kg21 trong điều kián ã 473 K và 30 phút, ngoài ra mát l°ợng nhß maltose và fructose cũng đ°ợc t¿o ra, cùng vßi aldehyde 5-hydroxymethylfurfural và furfural Nhÿng kết quÁ này cho thÃy āng dụng tiềm năng ph°¡ng pháp thÿy nhiát trong thāc phÁm đái vßi hợp chÃt polysaccharide

2.3 Acid acetic (CH 3 COOH) 2.3.1 Giái thiãu chung

Acid acetic (CH3COOH) là mát chÃt lßng không màu, mát acid hÿu c¡ có mùi hăng, vß cay, điểm nóng chÁy là 16,73°C và sôi ã 117,9°C (Deshmukh, G., & Manyar, H., 2020) Nguyên tử hydro (H) trong nhóm carboxyl (2COOH) cÿa acid carboxylic nh° acid acetic có thể cung cÃp mát ion H+, làm cho chúng có tính chÃt acid Tuy nhiên acid acetic thuác nhóm acid hÿu c¡ yếu và có pKa bằng 4.8

Theo truyền tháng, acid acetic đ°ợc gái là giÃm và đ°ợc sử dụng ráng rãi trong các lĩnh vāc khác nhau Vßi các āng dụng trāc tiếp và gián tiếp, đa d¿ng trong các lĩnh vāc liên quan về hóa hác nh° thāc phÁm, d°ợc phÁm, hóa chÃt, dát may, polymer, thuác và mā phÁm L¿n đ¿u tiên đ°ợc phát hián khoÁng 5000 năm tr°ßc công nguyên khi mát hßn hợp n°ßc ép trái nho không đ°ợc giám sát và biến thành r°ợu (Deshmukh, G., & Manyar, H., 2020)

Hián nay để đáp āng nhu c¿u sử dụng, acid acetic đ°ợc sÁn xuÃt thông qua hai nhánh khác nhau: hóa hác và lên men Trong đó các quy trình sÁn xuÃt hóa hác, cụ thể nh° quy trình Cavita (carbonyl hóa metanol), quá trình oxy hóa aldehyde và oxy hóa ethylene mang l¿i hiáu quÁ cao (Deshmukh, G., & Manyar, H., 2020) Acid acetic đ°ợc sÁn xuÃt thông qua quá trình lên men chÿ yếu biết đến trong thāc phÁm d°ßi d¿ng giÃm liên quan đến viác sử dụng các nguãn tài nguyên carbon nh° táo, lê, mía, dừa, tinh bát thÿy phân, Quá trình lên men chÿ yếu đ°ợc chia thành hai b°ßc: xử lý c¡ chÃt bằng nÃm men, tiếp đến là vi khuÁn acid acetic (Deshmukh, G., & Manyar, H., 2020)

Các āng dụng cÿa acid acetic đ°ợc báo cáo từ thái cå đ¿i Hián nay chúng đ°ợc sử dụng đa d¿ng hóa theo nhu c¿u cuác sáng hián đ¿i, lĩnh vāc thāc phÁm nằm trong đó Vßi các nãng đá khác nhau cÿa chúng đ°ợc sử dụng ráng rãi để làm tăng h°¡ng vß cho thāc phÁm

đồ án

13 Ngoài ra acid acetic cũng làm tăng thái gian sử dụng nh° mát chÃt bÁo quÁn thāc phÁm, cụ thể nh° bÁo quÁn d°a chua, sÁn xuÃt phô mai để cÁi thián thái h¿n sử dụng, cÁm giác ngon miáng và h°¡ng vß Mát sá āng dụng mßi nh° là thành ph¿n lßp phÿ kháng khuÁn ăn đ°ợc và không ăn đ°ợc cũng đã xuÃt hián nhằm đóng gói để bÁo vá thāc phÁm, ngăn chặn sā phát

triển cÿa các tế bào vi khuÁn và nÃm (Deshmukh, G., & Manyar, H., 2020) 2.3.2 C¢ ch¿ thăy phân mă trôm bÏng CH 3 COOH

Thông th°áng CH3COOH không th°áng đ°ợc sử dụng để thÿy phân các hợp chÃt polysaccharide vì đây là mát lo¿i acid yếu và không có hiáu suÃt cao Tuy nhiên đây là mát lo¿i acid đ°ợc āng dụng rÃt nhiều trong thāc phÁm và trên hết là mang tính an toàn Vì thế chúng tôi muán sử dụng để khÁo sát hiáu quÁ tác đáng đến quá trình thÿy phân mÿ trôm khi bå sung acid acetic vào khi xử lý thÿy nhiát

Hình 2 3 C¢ ch¿ phân cách liên k¿t glucoside phân tÿ cellobiose trong môi tr°ãng

acid (Bobleter, O., 1994)

C¡ chế quá trình thÿy phân acid (đ°ợc biểu thß bằng H+) bắt đ¿u bằng viác hình thành acid liên hợp (IIa), tiếp đến xÁy ra sā phân cắt liên kết glycoside (IIIa) B°ßc phÁn āng thā ba t¿o ra hai phân tử glucose bằng cách thêm mát phân tử n°ßc và giÁi phóng ion H+ d¿n đến quá trình phân cách liên kết glycoside giÿa hai đ¡n phân (Bobleter, O., 1994) T°¡ng tā

đồ án

14 quá trình thÿy phân mÿ trôm có sā bå sung cÿa acid có c¡ chế nh° trên, ngoài ra liên kết glycoside cũng đ°ợc phân tách ra t¿o nên các monosaccharide và oligosaccharide thông qua quá trình thÿy nhiát đã đ°ợc trình bày ã hình 2.2 khi bå sung CH3COOH

2.4 Sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) 2.4.1 Gi ái thiãu chung

Sodium carbonate còn có các tên gái khác nh° washing soda, soda ash và soda crystals Đây là hợp chÃt vô c¡ muái sodium trung tính cÿa acid carbonic, là mát trong nhÿng nguyên liáu quan tráng đ°ợc sử dụng trong lĩnh vāc hóa chÃt và thāc phÁm có d¿ng muái màu trắng, không mùi Đa ph¿n đ°ợc sử dụng trong sÁn xuÃt hóa chÃt, thÿy tinh, bát giÃy và giÃy, xà phòng và chÃt tÁy rửa (Thieme, C., 2000)

Sodium carbonate có nhiều āng dụng trong công nghá thāc phÁm, đ°ợc sử dụng trong thāc phÁm nh° mát chÃt phụ gia (E500) làm chÃt điều chỉnh đá acid, chÃt cháng đông vón, chÃt ån đßnh và chÃt t¿o xáp nhá có đá pH và khÁ năng giÿ n°ßc cao Đây là lo¿i phụ gia đ°ợc cho phép không có hàm l°ợng tái đa để sử dụng trong thāc phÁm và thāc phÁm bå sung (EFSA, 2010)

Sodium carbonate có đác tính nhẹ khi hít phÁi, tiêm vào máu và đ°áng tiêu hóa (Eggeman, T., 2000) Tiếp xúc vßi bụi Na2CO3 có thể gây kích āng mắt nghiêm tráng và kích āng mũi và cå háng nhẹ, tiếp xúc nhiều l¿n vào da sẽ gây đß, khô và nāt nẻ da Nên tránh tiếp xúc đãng thái bụi vôi vßi sodium carbonate vì đều t¿o nên hai phÁn āng để t¿o

thành xút ăn da khi có đá Ám hoặc mã hôi (Eggeman, T., 2000)

Ngoài sodium carbonate (Na2CO3), chúng có các d¿ng hydrat sau: sodium carbonate monohydrate (Na2CO3.H2O); sodium carbonate heptahydrate (Na2CO3.7H2O); sodium carbonate decahydrate, Na2CO3.10H2O. Na2CO3 có khÁ năng hòa tan dß dàng trong n°ßc t¿o nên môi tr°áng kiềm, pH tăng cao khi tăng nãng đá Na2CO3trong dung dßch và t¿o thành các ion base m¿nh (OH-) và ion acid yếu (HCO3-)

Na2CO3 + H2O → NaOH + NaHCO3

đồ án

Na2CO3 + H2O + CO2→ 2NaHCO3

2.4.2 C¢ ch¿ thăy phân mă trôm bÏng Na 2 CO 3

Mÿ trôm là mát polysaccharide phân nhánh, phāc t¿p vßi tráng l°ợng phân tử rÃt cao 16 x 106 Da, đặc biát chāa 8% nhóm acetyl trong cÃu trúc làm cho mÿ trôm khó hòa tan và chỉ tr°¡ng nã trong n°ßc (Postulkova, Alan P., 1997) Thÿy phân mÿ trôm qua phÁn āng deacetyl hóa bằng dung dßch kiềm nh° amoniac hoặc natri hydroxit loãng có thể thay đåi các đặc tính cÿa mÿ trôm Tráng l°ợng t°¡ng đ°¡ng sẽ giÁm từ 520 đái vßi mÿ trôm nguyên thÿy xuáng còn 460 đái vßi sÁn phÁm khử acetyl và nó giúp thay đåi từ d¿ng tr°¡ng nã thành vÁt liáu hòa tan trong n°ßc (Imeson, Alan P., 1997) Thÿy phân trong môi tr°áng kiềm vßi mát sá hợp chÃt có nguãn gác từ thāc vÁt tráng l°ợng cao đ°ợc chỉ ra hiáu quÁ và tác đá phÁn āng cao bên c¿nh là thÿy phân bằng acid (Bobleter, O., 1994) Sodium carbonate tan trong n°ßc sẽ t¿o dung dßch có tính base khi phÁn āng giÿa chúng và n°ßc t¿o nên NaOH (ion OH-) và NaHCO3 (ion HCO3-)

Có hai tác đáng chính góp ph¿n vào tính không hòa tan mÿ trôm nguyên thÿy trong n°ßc: l°ợng nhóm acetyl (māc đá khử acetyl hóa) và t°¡ng tác ion đa trß kim lo¿i trong cÃu trúc polymer Do đó, mát c¡ chế khử acetyl cÿa mÿ trôm đã đ°ợc đề xuÃt dāa trên sā thÿy phân xúc tác base:

đồ án