Tiểu luận phương pháp (phân tích cấu trúc vật lý) và phương pháp (phân tích Định tínhđịnh lượng thành phần hoá học) trong nghiên cứu thực phẩm

Tuy nhiên, trong bối cảnh phân tích kích thước hạt, phép đo DLS được tiến hành ở các mẫu loãng và hiệu ứng hình dạng hạt bị bỏ qua, nên chỉ cần sử dụng một góc tán xạ là đủ nếu DLS được

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HÓA LÝ TRONG NGHIÊN CỨU THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN PHƯƠNG PHÁP (PHÂN TÍCH CẤU TRÚC VẬT LÝ) VÀ PHƯƠNG PHÁP (PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH/ĐỊNH LƯỢNG THÀNH PHẦN HOÁ HỌC)

TRONG NGHIÊN CỨU THỰC PHẨM.

Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Thị Lan Phi

TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 03 NĂM 2024

MỤC LỤC

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iii

DANH MỤC BẢNG BIỂU v

DANH MỤC HÌNH ẢNH vi

CHƯƠNG 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẤU TRÚC VẬT LÝ TÁN XẠ ÁNH SÁNG ĐỘNG 1

1.1 Nguyên tắc 1

1.1.1 Cách tán xạ ánh sáng đo kích thước hạt 1

1.1.2 Chuyển động Brown và vai trò của nó trong phép đo 2

1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 2

1.2.1 Cấu tạo 2

1.2.2 Nguyên lý hoạt động 3

1.3 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp 6

1.3.1 Ưu điểm 6

1.3.2 Nhược điểm 6

1.4 Ứng dụng 8

1.5 Case studies 9

1.5.1 Sản phẩm sữa 10

1.5.2 Thức uống 13

1.5.3 Hương liệu 13

1.6 Kết luận 14

CHƯƠNG 2 PHẦN PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH/ĐỊNH LƯỢNG THÀNH PHẦN HOÁ HỌC - PHỔ HỒNG NGOẠI BIẾN ĐỔI FOURIER 16

2.1 Giới thiệu 16

2.1.1 Phổ hồng ngoại 16

2.1.2 Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (phổ FR-IR) 16

2.2 Nguyên tắc 17

2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 18

2.3.1 Các kỹ thuật phân tích phổ FT-IR 19

2.3.2 Đọc kết quả đo quang phổ hồng ngoại FT-IR 20

2.4 Ưu điểm và nhược điểm 22

2.4.1 Ưu điểm 22

2.4.2 Nhược điểm 22

2.5 Các nghiên cứu những năm gần đây về tính ứng dụng của phổ FT-IR trong phân tích thực phẩm 23

2.5.1 Phân biệt thực phẩm giả mạo dựa trên cấu trúc hoá học 23

2.5.2 Phân tích thành phần thực phẩm có pha trộn các thành phần không đúng với thông tin trên bao bì sản phẩm 25

2.5.3 Ứng dụng trong phân loại các loại thịt, sàng lọc, phân tích các loại thịt có phù hợp với tiêu chuẩn chất lượng theo quy định 26

2.5.4 Đánh giá hiệu suất của chủng vi sinh vật trong sản xuất sản phẩm lên men, phân tích và theo dõi chất lượng và thời gian bảo quản sản phẩm lên men 29

2.6 Kết luận 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO 33

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

9 Phân bố kích thước theo trọng số Q0

10 Phân bố kích thước theo trọng số cường độ Qint

12 Phản xạ-Hấp thụ – Phổ hấp thụ phản xạ hồng ngoại IRAS

13 Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier FR-IR

14 Phương pháp tán xạ ánh sáng động DLS

15 Quang âm – Phổ quang âm hồng ngoại PAS

21 Thu thập phổ nền nước WB

23 Truyền dẫn – Phổ truyền dẫn hồng ngoại ITS

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thiết bị đo: Các thành phần cơ bản của DLS 3Bảng 1.2 Ưu điểm và nhược điểm chính của các hình học tán xạ khác nhau được sử dụng trong DLS và các ứng dụng thực tế điển hình của các góc tán xạ trong DLS [2] 5Bảng 1.3 So sánh với các kỹ thuật khác 7

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Nguyên lý của DLS: ánh sáng tán xạ bởi các hạt mịn được chiếu sáng bằng tia

laser được đo với độ phân giải thời gian cao dưới một góc xác định θ [2] 1

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình hoạt động của máy quang phổ hồng ngoại FT-IR [8] 17

Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo bên trong máy đo quang phổ hồng ngoại FT-IR [9] 19

Hình 2.3 Quy trình đo mẫu của máy quang phổ hồng ngoại FT-IR [9] 21

Hình 2.4 Ảnh màu của trứng gà trắng thật và trứng gà giả (A), lòng đỏ thật và lòng trắng (B, C), lòng đỏ và lòng trắng nhân tạo (D, E), tương ứng [9] 24

Hình 2.5 Phổ FTIR đầy đủ của vỏ trứng thật và vỏ trứng chế tạo (a), giá trị F được sử dụng để phân biệt giữa 2 loại vỏ trứng (b), phổ FTIR hiệu quả (c), và phổ FTIR của các hóa chất nguyên chất được sử dụng trong sản xuất trứng nhân tạo (d) [10] 24

Hình 2.6 Kết quả phổ hồng ngoại FT-IR các mẫu mật đường mía với các loại mật đường khác [11] 26

Hình 2.7 Kết quả quang phổ hồng ngoại ATR-FT-IR các mẫu thịt [12] 28

Hình 2.8 Kết quả quang phổ hồng ngoại DR-FT-IR các mẫu thịt [12] 29

Hình 2.9 Kết quả quang phổ hồng ngoại ATR-FT-IR các mẫu sữa chua [13] 31

Hình 2.10 Bảng kết quả phân tích PLS và SVM các mẫu sữa chua [13] 31

CHƯƠNG 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẤU TRÚC VẬT LÝ

TÁN XẠ ÁNH SÁNG ĐỘNG

1.1 Nguyên tắc

Phương pháp tán xạ ánh sáng động (DLS) là phương pháp xác định kích thước của các hạt

và phân tử sinh học, thường ở phạm vi dưới micron (1 nm–1 μm) Mục tiêu chính của DLS thường là định lượng kích thước của các hạt lơ lửng trong môi trường lỏng Nó cung cấp cái nhìn sâu sắc về tính ổn định và tương tác của các hạt nano bằng cách cung cấp thông tin

về sự kết tụ, phân bố kích thước và đặc tính thủy động lực học của các hạt đó DLS sử dụng các khái niệm về chuyển động Brown và tán xạ ánh sáng để kiểm tra các hạt nano lơ lửng trong môi trường chất lỏng [1]

1.1.1 Cách tán xạ ánh sáng đo kích thước hạt

Nguyên lý cơ bản của tán xạ ánh sáng động (DLS) bao gồm phép đo ánh sáng kết hợp được phân tán theo thời gian bởi các vật thể tán xạ, chẳng hạn như các phân tử lớn hoặc các hạt mịn (Hình 1.1) Các tín hiệu đo được đánh giá theo sự dao động của chúng, có thể có nhiều nguồn gốc DLS giải quyết những dao động đó gây ra bởi chuyển động nhiệt của các vật thể tán xạ và xảy ra ở thang thời gian khá nhỏ (micro giây và thậm chí nano giây) [2]

Hình 1.1 Nguyên lý của DLS: ánh sáng tán xạ bởi các hạt mịn được chiếu sáng bằng tia

laser được đo với độ phân giải thời gian cao dưới một góc xác định θ [2]

1.1.2 Chuyển động Brown và vai trò của nó trong phép đo

Sự phân tích kích thước của các hạt trong phạm vi dưới micromet được thực hiện bằng cách khai thác chuyển động Brown của các hạt, gây ra sự sắp xếp lại không gian vĩnh viễn, do

đó ảnh hưởng đến sự giao thoa của các tín hiệu tán xạ riêng lẻ và do đó dẫn đến tín hiệu dao động ở máy dò Động lực của sự sắp xếp lại được xác định bởi hệ số khuếch tán hạt

Dp, tỷ lệ nghịch với kích thước hạt, được biểu diễn trong phương trình Stokes–Einstein[2]:

𝐷𝑝 = 𝑘𝐵𝑇3𝜋𝑥ℎ,𝑡Trong đó:

𝐷𝑝: Hệ số khuếch tán; 𝑘𝐵: Hằng số Boltzmann;

𝑇: Nhiệt độ; : Độ nhớt dung môi ( kg/m-s);

𝑥ℎ,𝑡: đường kính thủy động lực của chuyển động tịnh tiến

Chuyển động Brown của các đại phân tử phụ thuộc vào kích thước, nhiệt độ và độ nhớt dung môi của chúng Vì vậy, thông tin về nhiệt độ chính xác là cần thiết cho phép đo DLS,

vì độ nhớt của dung môi phụ thuộc vào nhiệt độ Khi theo dõi chuyển động của các hạt trong một khoảng thời gian, có thể thu được thông tin về kích thước của các đại phân tử, vì các hạt lớn khuếch tán chậm, dẫn đến các vị trí tương tự ở các thời điểm khác nhau, so với các hạt nhỏ (chẳng hạn như phân tử dung môi) di chuyển nhanh hơn và do đó không chấp nhận một vị trí cụ thể

Các thông số đo đạc có được bằng phương pháp DLS là kích thước hạt trung bình và chỉ số

Bảng 1.1 Thiết bị đo: Các thành phần cơ bản của DLS

sẽ tương quan với sự dao động cường độ của ánh sáng tán xạ theo thời gian để xác định cường độ dao động nhanh như thế nào, điều này có liên quan đến hành vi khuếch tán của các đại phân tử Hàm tương quan được tính toán từ những dao động cường độ này, cung cấp thông tin về động lực học của các hạt Vận tốc của chuyển động Brown được xác định bởi hệ số khuếch tán tịnh tiến (D), hệ số này có thể được chuyển đổi thành kích thước hạt bằng phương trình Stokes-Einstein Phân tích DLS cũng có thể cung cấp các thông số như chỉ số đa phân tán (PDI), cho biết sự phân bố kích thước hạt trong mẫu Để chuyển đổi phân

bố kích thước theo trọng số cường độ (Qint) thành phân bố kích thước theo trọng số (Q0),

các mô hình quang học như tán xạ Rayleigh hoặc tán xạ Rayleigh–Debye–Gans được sử dụng [2] Những mô hình này giúp giải thích dữ liệu tán xạ, đặc biệt đối với các hình dạng

và kích thước hạt khác nhau

Góc tán xạ θ tạo thành một đặc tính khác của cấu hình quang học trong các thí nghiệm DLS Các thiết bị DLS thông thường có góc tán xạ cố định theo hướng ngang (90 độ) hoặc ngược (bằng hoặc gần 180 độ) Ngoài ra còn có các thiết bị có ít (3–5) góc tán xạ cố định, mang lại cơ hội chọn góc tán xạ tối ưu cho một mẫu nhất định Một số thiết bị DLS thậm chí còn tạo điều kiện thuận lợi cho sự thay đổi gần như liên tục của góc tán xạ trong một phạm vi nhất định Các thiết lập tán xạ ánh sáng động đa góc (MA-DLS) như vậy thường được sử dụng cho các mục đích ngoài phân tích kích thước hạt thuần túy MA-DLS cũng có thể cải thiện chất lượng phân tích kích thước hạt vì nó làm giảm các hiệu ứng nhiễu do hình dạng hạt và nồng độ hạt và tăng độ phân giải của phân bố kích thước Những ưu điểm chính của MA-DLS được cân bằng bởi thời gian đo dài hơn và chi phí cho thiết bị đo tăng lên đáng

kể

Tuy nhiên, trong bối cảnh phân tích kích thước hạt, phép đo DLS được tiến hành ở các mẫu loãng và hiệu ứng hình dạng hạt bị bỏ qua, nên chỉ cần sử dụng một góc tán xạ là đủ nếu DLS được sử dụng để đo sự phân bố kích thước hạt Góc tán xạ có thể ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu và do đó ảnh hưởng đến các yêu cầu chuẩn bị mẫu Ngoài ra, không thể bỏ qua hoàn toàn ảnh hưởng của hình dạng và nồng độ hạt trong việc giải thích dữ liệu Góc tán xạ tối ưu để phân tích kích thước hạt phụ thuộc rất lớn vào hệ thống hạt tương ứng và mục đích phân tích Các tính năng chính của phân tích DLS với tán xạ thuận, tán xạ ngang

và tán xạ ngược được thảo luận trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Ưu điểm và nhược điểm chính của các hình học tán xạ khác nhau được sử dụng trong DLS và các ứng dụng thực tế điển hình của các góc tán xạ trong DLS [2]

Ưu điểm - Phân tích kích thước

chính xác của các hạt nano

mịn <10 nm

- Hầu như không bị ảnh

hưởng bởi chuyển động

Brown

- Rất phổ biến (quan trọng cho các so sánh giữa các phòng thí nghiệm)

- Chất lượng tín hiệu cao ngay

cả với cường độ tán xạ yếu

- Ít hiện tượng giả tạo trong Q₃

- Ảnh hưởng đáng kể của chuyển động Brown đối với các hạt không hình cầu

- Ảnh hưởng đáng kể của chuyển động Brown đối với các hạt không hình cầu

- Tăng mức độ nhiễu do tán

xạ từ thành

- Dễ phát sinh hiện tượng giả tạo trong Q₃ và Q₀ Ứng dụng - Các hạt nano và hệ keo

với độ đa phân tán thấp

- Các mẫu pha loãng, đa phân tán với độ đục thấp

- Các mẫu đa phân tán cho phạm vi độ đục rộng

Trong bảng này, Q₃ và Q₀ lần lượt đại diện cho phân bố kích thước hạt theo thể tích và số lượng Tuy nhiên, DLS cung cấp dữ liệu ban đầu theo trọng số cường độ ánh sáng tán xạ Việc chuẩn bị mẫu cũng góp vai trò quan trọng cho sự thành công của phương pháp này

Nó phải đảm bảo trạng thái phân tán đồng đều và các đặc tính bề mặt đồng nhất Điều này

có thể đạt được bằng cách chuẩn bị huyền phù gốc, trong đó lấy các mẫu phụ giống hệt nhau để pha loãng Điều thứ hai đòi hỏi phải lựa chọn môi trường pha loãng thích hợp,

không ảnh hưởng đến điện tích bề mặt, các ion và phân tử bị hấp phụ cũng như độ dày hai lớp

Tương tự như việc chuẩn bị mẫu, các điều kiện đo như nhiệt độ phải tương ứng với các điều kiện trong ứng dụng và cần được xác định trước Thông thường, các phép đo DLS được tiến hành ở nhiệt độ không đổi trong khoảng 20–25°C Để đảm bảo nhiệt độ đồng đều, không đổi trong toàn bộ mẫu, trước đó phép đo được thực hiện

1.3 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp

1.3.1 Ưu điểm

DLS là một kỹ thuật không phá hủy mẫu, cho phép phân tích mẫu mà không làm thay đổi tính chất vật lý hoặc hóa học của chúng Điều này đặc biệt có lợi cho các sản phẩm thực phẩm nhạy cảm

Thứ hai, DLS cung cấp kết quả nhanh chóng, thường trong vòng vài phút Tốc độ này thuận lợi cho các quy trình kiểm soát chất lượng trong sản xuất thực phẩm, nơi mà các quyết định kịp thời là rất quan trọng Thứ ba, kỹ thuật này có thể phát hiện những thay đổi nhỏ về kích thước và phân bố hạt, khiến nó nhạy cảm với các biến thể trong công thức, chẳng hạn như nhũ tương và huyền phù

Thêm vào đó, DLS có thể phân tích các hạt trong phạm vi dưới micromet (1 nm đến 1 μm), phù hợp với nhiều ứng dụng thực phẩm, bao gồm nhũ tương, chất keo và hạt nano Các thiết bị DLS hiện đại thân thiện với người dùng và yêu cầu chuẩn bị mẫu tối thiểu, giúp chúng có thể sử dụng được để phân tích thường quy trong các phòng thí nghiệm thực phẩm

1.3.2 Nhược điểm

Hiệu quả của DLS trong phân tích kích thước hạt phụ thuộc vào giả định rằng chuyển động Brown là nguyên nhân chính gây ra dao động tín hiệu Sự hiện diện của các vi xử lý khác, chẳng hạn như lắng đọng, kết tụ hoặc tán xạ nhiều lần, có thể ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác của phép đo Do đó, DLS được áp dụng tốt nhất cho huyền phù hoặc nhũ tương pha loãng và hệ có các hạt phân tán rất mịn (<<10 μm) Vì nồng độ hạt thấp đảm bảo rằng tương tác nhớt giữa các hạt lân cận là không đáng kể và có thể loại trừ sự tán xạ nhiều lần

DLS thường giả định rằng các hạt có dạng hình cầu, điều này có thể không đúng với nhiều thành phần thực phẩm (ví dụ: protein, chất xơ) Điều này có thể dẫn đến sự thiếu chính xác trong việc ước tính kích thước của các hạt không hình cầu Thêm vào đó, nhiệt độ cần ổn định trong quá trình đo, dẫn đến dòng đối lưu trong mẫu gây ra chuyển động không ngẫu nhiên, cản trở việc phân tích kích thước chính xác

DLS đo kích thước thủy động lực học nhưng không cung cấp thông tin về cấu trúc bên trong hoặc hình thái của các hạt, điều này có thể quan trọng đối với một số ứng dụng thực phẩm nhất định

Tóm lại, DLS là một công cụ mạnh mẽ để phân tích thực phẩm, cung cấp các phép đo nhanh chóng, nhạy cảm và không phá hủy kích thước và sự phân bố của hạt Tuy nhiên, những hạn chế của nó, chẳng hạn như độ nhạy với nồng độ và các giả định về hình dạng hạt, phải được xem xét khi diễn giải kết quả Hiểu được cả ưu điểm và hạn chế của DLS có thể giúp các nhà khoa học thực phẩm sử dụng hiệu quả kỹ thuật này trong quá trình nghiên cứu và kiểm soát chất lượng của họ

Bảng 1.3 So sánh với các kỹ thuật khác

phẩm được phân tích

bị mẫu

- Phù hợp với các hạt nhỏ (kích thước nano)

- Xác định kích thước hydrodynamic

- Nhạy cảm với tạp chất (bụi, kết tụ)

- Hạn chế với các hạt có chuyển động Brown thấp

- Giả định hạt có hình cầu

- Nhũ tương (sốt mayonnaise, sốt trộn salad)

- Protein sữa

- Hạt nano lipid

- Độ phân giải cao

- Cung cấp thông tin

về hình dạng và cấu trúc hạt

- Chi phí cao và tốn thời gian

- Cần thiết bị và chuyên môn cao

- Kích thước mẫu nhỏ

- Hạt nano trong thực phẩm bổ sung

- Cấu trúc vi mô của tinh bột

- Hiệu quả với các hạt

- Kem và nhũ tương sữa

- Các loại sốt cô đặc

- Yêu cầu mẫu khô

- Không đo được hạt nano

DLS được sử dụng để nghiên cứu độ ổn định của nhũ tương, là hỗn hợp dầu và nước được

ổn định bằng chất nhũ hóa Hiểu được sự phân bố kích thước của các giọt có thể giúp dự đoán độ ổn định và thời hạn sử dụng của các sản phẩm như nước sốt salad, sốt mayonnaise

và nước sốt Bằng cách theo dõi sự thay đổi kích thước giọt theo thời gian, nhà sản xuất có thể tối ưu hóa công thức để tăng cường độ ổn định và ngăn chặn sự phân tách

- Ứng dụng mô tả đặc tính hạt nano

Trong quá trình phát triển các chất phụ gia hoặc chất bổ sung thực phẩm sử dụng hạt nano (ví dụ: chất điều vị, chất bảo quản), DLS có thể mô tả kích thước và sự phân bố của các hạt

nano này Việc đảm bảo rằng các hạt nano nằm trong phạm vi kích thước mong muốn là rất quan trọng đối với tính hiệu quả và an toàn của chúng trong các ứng dụng thực phẩm

- Kiểm soát chất lượng ứng dụng sản phẩm thực phẩm

DLS có thể được sử dụng trong các quy trình kiểm soát chất lượng để theo dõi sự phân bố kích thước của các hạt trong các sản phẩm thực phẩm, chẳng hạn như các sản phẩm từ sữa (ví dụ: sữa, sữa chua) và đồ uống Kích thước hạt nhất quán có thể ảnh hưởng đến kết cấu, cảm giác ngon miệng và chất lượng tổng thể của sản phẩm, khiến DLS trở thành một công

cụ có giá trị để duy trì các tiêu chuẩn

- Nghiên cứu ứng dụng hệ keo

Nhiều sản phẩm thực phẩm là hệ keo (ví dụ: kem, kem tươi) DLS có thể phân tích kích thước và sự phân bố của các hạt trong các hệ thống này để hiểu hành vi và tính ổn định của chúng Những hiểu biết sâu sắc thu được từ DLS có thể giúp tạo ra các sản phẩm có kết cấu

và độ ổn định mong muốn

- Điều tra ứng dụng tổng hợp protein

DLS có thể được sử dụng để nghiên cứu quá trình tổng hợp protein trong các sản phẩm thực phẩm, điều này rất quan trọng để hiểu kết cấu và cảm giác ngon miệng trong các sản phẩm như phô mai và thịt Việc theo dõi kích thước và sự kết tụ của protein có thể giúp tối

ưu hóa các điều kiện xử lý và cải thiện chất lượng sản phẩm

- Đánh giá độ ổn định của huyền phù

DLS rất hữu ích để phân tích độ ổn định của huyền phù trong đồ uống, chẳng hạn như nước

ép trái cây hoặc sinh tố, trong đó các hạt rắn được phân tán trong chất lỏng Hiểu được sự phân bố kích thước của các hạt lơ lửng có thể giúp tạo ra các sản phẩm đồng nhất theo thời gian

- Nghiên cứu vi nang

DLS có thể được sử dụng để mô tả kích thước của vi nang được sử dụng để cung cấp hương

vị hoặc chất dinh dưỡng trong các sản phẩm thực phẩm Việc mô tả đặc tính phù hợp đảm bảo rằng quy trình đóng gói vi mô có hiệu quả và sản phẩm cuối cùng mang lại những lợi ích như mong đợi

1.5 Case studies

1.5.1 Sản phẩm sữa

Tán xạ ánh sáng động (DLS) được sử dụng để phân tích và ổn định nhũ tương gốc sữa bằng cách xác định sự phân bố kích thước giọt trong nhũ tương Kỹ thuật này cung cấp cái nhìn sâu sắc về tính ổn định và hoạt động của nhũ tương trong các điều kiện khác nhau

Trong nghiên cứu của MacWilliams et al (2021) vể ảnh hưởng của loại chất nhũ hóa đến quá trình kết tinh thứ cấp của monoacylglycerol (MAG) và triacylglycerol (TAG) trong nhũ tương sữa [3] Nghiên cứu này nhằm mục đích tìm hiểu xem các chất nhũ hóa khác nhau ảnh hưởng như thế nào đến sự hình thành và tính ổn định của tinh thể lipid ở bề mặt tiếp xúc giữa pha lipid (như chất béo hoặc dầu) và dung dịch nước (như nước hoặc nhũ tương) Điều này rất quan trọng đối với việc lập công thức, bảo quản và nhận thức cảm quan của các sản phẩm sữa Trong bài báo này, kĩ thuật DLS được sử dụng để đo kích thước của các giọt trong nhũ tương bằng cách phân tích sự tán xạ ánh sáng khi nó đi qua mẫu Sự phân

bố kích thước là rất quan trọng vì các giọt nhỏ hơn thường dẫn đến nhũ tương ổn định hơn

do diện tích bề mặt tăng lên và sự phân tách do trọng lực giảm Bằng cách theo dõi sự thay đổi kích thước giọt theo thời gian hoặc trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau, các nhà nghiên cứu có thể đánh giá tính ổn định của nhũ tương Ví dụ, nếu kích thước giọt tăng lên đáng kể, nó có thể cho thấy sự kết tụ hoặc mất ổn định của nhũ tương Bằng cách hiểu rõ

sự phân bố kích thước giọt và mối quan hệ của nó với loại và nồng độ chất nhũ hóa, các công thức có thể được tối ưu hóa để tăng cường độ ổn định của nhũ tương Điều này đặc biệt quan trọng trong các sản phẩm sữa, nơi mà kết cấu và cảm giác ngon miệng là rất quan trọng

Phân tích DLS trong nghiên cứu được thực hiện bằng cách sử dụng Zetasizer Nano ZS (Malvern Panalytical, UK), được trang bị laser He-Ne 633 nm Máy này hoạt động ở góc 173° để đo sự tán xạ ánh sáng và xác định sự phân bố kích thước giọt trong nhũ tương Đối với các điều kiện sau: (i) 20 °C (thực hiện ban đầu), (ii) sau khi được bảo quản ở 4 °C trong

2 giờ, (iii) sau khi đun nóng mẫu nhũ tương và bảo quản ở nhiệt độ 20°C trong 30 phút và (iv) sau khi làm nguội mẫu nhũ tương và bảo quản ở 4°C trong 60 phút, phép đo được thực hiện sử dụng tối thiểu 12 lần chạy trong thời gian 10 giây Tất cả các nhũ tương đã được

chuẩn bị và phân tích ba lần Thông số chính được đo bằng DLS là đường kính trung bình

Z

Kết quả cụ thể của phép đo tán xạ ánh sáng động (DLS) cho điều kiện đầu tiên trong bài nghiên cứu là đường kính trung bình của giọt chất béo sữa lỏng (LMF) trong các dung dịch nước được thực hiện bằng cách sử dụng siêu lọc sữa mô phỏng (SMUF) là 296 ± 9 nm đối với LMF-SMUF, 316 ± 17 nm đối với LMF -WPI/SMUF và 224 ± 3 nm đối với nhũ tương LMF-Tween 80/SMUF, tuy các kết quả cho các điều kiện sau không được đề cập trong bài nghiên cứu, phép đo DLS ủng hộ kết quả được tiến hành bằng phép đo tán xạ bằng tia X góc nhỏ (SAXS) Nghiên cứu phát hiện ra rằng WPI và Tween 80 làm thay đổi cách hoạt động của MAG ở bề mặt trong chu kỳ làm mát đầu tiên (20°C-10°C) so với hệ không có chất nhũ hóa Điều này cho thấy chất nhũ hóa ảnh hưởng đáng kể đến quá trình kết tinh Sự hiện diện của WPI tạo ra một màng protein làm chậm quá trình kết tinh của MAG trong chu kỳ làm mát đầu tiên Sự chậm trễ này có thể là do sự tương tác giữa các tinh thể WPI

và MAG, có thể giúp neo giữ các hạt nhân tinh thể gần bề mặt phân cách Trong chu kỳ làm mát thứ hai, WPI không có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình kết tinh MAG Điều này chỉ ra rằng các tương tác ban đầu có thể không tồn tại hoặc hệ thống đạt đến trạng thái cân bằng khác Ngược lại, Tween 80 luôn trì hoãn quá trình kết tinh bề mặt trong cả hai chu kỳ làm mát Điều này cho thấy Tween 80 có tác dụng lâu dài hơn đối với quá trình kết tinh so với WPI Dữ liệu SAXS chỉ ra rằng cả WPI và Tween 80 đều tạo ra một lớp giao thoa ngăn cản sự kết tinh của TAG trong các giọt nhũ tương Điều này dẫn đến sự hạn chế của các pha tinh thể có thể hình thành Chất nhũ hóa làm giảm đáng kể lượng tinh thể TAG tại bề mặt phân cách so với hệ không có chất nhũ hóa Mức giảm này rất quan trọng vì nó cho thấy rằng chất nhũ hóa có thể kiểm soát hành vi kết tinh, điều này rất quan trọng đối với kết cấu và tính ổn định của các sản phẩm sữa

Tóm lại, nghiên cứu nêu bật sự tương tác phức tạp giữa chất nhũ hóa và tinh thể lipid tại bề mặt tiếp xúc trong nhũ tương sữa WPI và Tween 80 có tác dụng rõ rệt đến quá trình kết tinh MAG và TAG, ảnh hưởng đến cả động học của quá trình kết tinh và đặc điểm cấu trúc của tinh thể thu được Những phát hiện này rất có ý nghĩa trong việc tạo công thức cho các

sản phẩm sữa ổn định, vì chúng cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách sử dụng chất nhũ hóa để kiểm soát hành vi kết tinh và do đó, kiểm soát kết cấu và độ ổn định của nhũ tương

Cũng về sản phẩm từ sữa, He et al (2023b) đã nghiên cứu việc vi bao dầu tảo bằng cách sử dụng thiết bị chất lỏng xoáy (VFD) để tăng cường tính ổn định và kết hợp với sữa chua nhằm cải thiện các đặc tính cảm quan (hương vị và kết cấu) của sữa chua [4] Nghiên cứu còn so sánh hiệu quả của việc đóng gói VFD với các kỹ thuật đồng nhất hóa truyền thống

về kích thước hạt, độ ổn định nhũ tương và đánh giá cảm quan Trong bối cảnh nghiên cứu, DLS được sử dụng để xác định sự phân bố kích thước hạt của dầu tảo bọc VFD ở nhiệt độ môi trường Các phép đo được thực hiện bằng cách sử dụng máy Nano ZS90 của hãng Malvern Zetasizer, được trang bị tia laser He–Ne 633 nm, với góc thu tán xạ là 173° Phép đo DLS chỉ ra rằng kích thước hạt của dầu đóng gói được xử lý thông qua VFD nhỏ hơn đáng kể, khoảng 255 nm, so với kích thước hạt được xử lý bằng phương pháp đồng nhất hóa thông thường, khoảng 2,3 μm Sự giảm đáng kể về kích thước hạt này là rất quan trọng vì giúp cải thiện độ ổn định của nhũ tương Các hạt nhỏ hơn có xu hướng có tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích cao hơn, giúp tăng cường độ ổn định của nhũ tương Nghiên cứu

đã báo cáo sự cải thiện độ ổn định nhũ tương từ 10,4 ± 1,3% đến 55,4 ± 3,2% do quy trình đóng gói VFD Kích thước hạt nhỏ hơn cũng góp phần tạo ra cấu trúc vi mô mịn hơn trong sữa chua, mang lại cảm giác ngon miệng và kết cấu tốt hơn Đánh giá cảm quan cho thấy rằng sữa chua chứa dầu tảo đóng gói VFD nhận được điểm cao hơn về hương vị và kết cấu

so với sữa chua chứa dầu tảo thô Điều này phù hợp với mục tiêu của bài báo là cải thiện chất lượng tổng thể và sự chấp nhận của người tiêu dùng đối với sữa chua Kết quả DLS cũng tương quan với việc giảm đáng kể giá trị peroxide của dầu tảo được đóng gói, cho thấy mức độ oxy hóa giảm Điều này rất quan trọng để duy trì chất lượng dinh dưỡng của dầu, vì quá trình oxy hóa có thể dẫn đến sự phân hủy của các axit béo có lợi Tóm lại, phép

đo DLS không chỉ cung cấp dữ liệu quan trọng về phân bố kích thước hạt mà còn hỗ trợ mục tiêu của bài báo là tăng cường độ ổn định của sữa chua, thuộc tính cảm quan và chất lượng dinh dưỡng thông qua kỹ thuật đóng gói hiệu quả Các phát hiện này chứng minh tính hiệu quả của VFD trong việc tạo ra các hạt nhỏ hơn, ổn định hơn góp phần tạo nên sản phẩm sữa chua vượt trội

1.5.2 Thức uống

Alvarado-López et al (2024b) đã nghiên cứu công thức và tính ổn định của đồ uống từ quả

hạch Brazil được làm giàu với chiết xuất từ Opuntia stricta var dillenii (thường được gọi

là lê gai) [5] Trong đó, kích thước hạt của pha phân tán, bao gồm các thể dầu (oleosome)

có nguồn gốc từ quả hạch Brazil, cũng như các hợp chất hoạt tính sinh học (như betalain

và hợp chất phenolic) từ Opuntia stricta var dillenii là một yếu tố rất quan trọng cần tính

đến liên quan đến độ ổn định của nhũ tương Điều này là do việc duy trì kích thước hạt nhỏ trong đồ uống có nguồn gốc thực vật là một trong những cách hiệu quả nhất để tránh sự phân tách trọng lực và do đó đảm bảo thời hạn sử dụng lâu hơn

Tác giả đã sử dụng Zetasizer Pro của Malvern Instruments Ltd để đo tán xạ ánh sáng động

100 µL mỗi mẫu nước giải khát (cả có và không có chiết xuất Opuntia) được pha loãng trong 10 mL nước MilliQ Các mẫu được đồng nhất để đảm bảo độ phân tán đồng đều trước khi đo Các phép đo được tiến hành ở nhiệt độ 25°C với góc phân tán là 174° Mỗi phép đo kéo dài trong 120 giây

Kết quả chỉ ra rằng kích thước hạt của nước giải khát hạt Brazil không có chiết xuất ODP ban đầu nhỏ hơn (861 ± 80 nm) nhưng tăng đáng kể (gấp 8.5 lần, lên tới 7554 ± 263 nm) sau 24 ngày bảo quản tại 5°C Sự gia tăng này cho thấy xu hướng mất ổn định và khả năng tách pha

1.5.3 Hương liệu

Nunes et al (2023b) đã thảo luận về việc sử dụng các hạt nano bao bọc tinh dầu cam để ngăn chặn sự phát triển của nấm gây bệnh thực vật trong quá trình bảo quản hạt ngô [6] Các phép đo tán xạ ánh sáng động được thực hiện bằng cách sử dụng máy Zeta-sizer Nano

ZS của Malvern Instruments Chương trình đang chạy bao gồm pha loãng hệ phân tán hạt nano (cả hạt nano chứa tinh dầu cam (NP-OEE) và hạt nano không chứa tinh dầu (NP-free)) bằng nước siêu tinh khiết Milli-Q® và đo mẫu ở nhiệt độ 25°C Các phép đo được thực hiện ở góc 173° và được thực hiện ba lần để đảm bảo độ chính xác Phần mềm Zetasizer Nano được sử dụng để xử lý số liệu