Ứng dụng chế phẩm poly-gamma-glutamic acid (γ-PGA) để cải thiện chất lượng nước cam ép.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRẦN VĂN ANH Tên đề tài: “ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM POLY-GAMMA-GLUTAMIC ACID (γ-PGA) ĐỂ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG NƯỚC CAM ÉP” KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Công nghệ Thực phẩm Khoa : CNSH – CNTP Khóa học : 2010 – 2014 ThhS. Nguyễn Chí Dũng Thái Nguyên, 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận này là trung thực. Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận này đã được cảm ơn và các thông tin được trích dẫn trong khóa luận đã được ghi rõ nguồn gốc. Thái nguyên, ngày 30, tháng 05, năm 2014 Sinh viên Trần Văn Anh 3 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiết Việt TSS : Chất khô hòa tan A : axit γ-PGA : poly-gamma-glutamic acid FAO : Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc CMC : Carboxy methyl cellulose LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình thực tập tốt nghiệp tại Trung tâm Công nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm Hà Nội, để hoàn thành được đợt thực tập tốt nghiệp ngoài sự nỗ lực của bản thân tôi đã nhận được sự giúp đỡ hết sức tận tình của các thầy cô trong khoa CNSH & CNTP cùng toàn thể các cô chú, anh chị cán bộ trong Trung tâm Công nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm Hà Nội. Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS. Nguyễn Chí Dũng – Phó giám đốc Trung tâm Công nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi được thực tập và tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành tốt bản khóa luận tốt nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn ThS. Nguyễn Hữu Nghị - Giảng viên khoa CNSH & CNTP, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ tôi làm khóa luận này. Đồng cảm ơn các thầy cô trong khoa CNSH & CNTP, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập. Cảm ơn các cô chú, anh chị cán bộ trong Trung tâm Công nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực tập ở đó. Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã giúp đỡ và động viên tôi rất nhiều những lúc tôi gặp khó khăn. Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên báo cáo tốt nghiệp của tôi không thể tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong các quý thầy cô trong khoa CNSH & CNTP Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên thông cảm và đóng góp ý kiến giúp cho báo cáo tốt nghiệp của tôi được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng năm Sinh viên Trần Văn Anh MỤC LỤC Phần 1. MỞ ĐẦU 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục đích và yêu cầu 1 1.2.1. Mục đích 1 1.2.2. Yêu cầu 1 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2 1.3.1.Ý nghĩa khoa học 2 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn 2 Phần 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 2.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước quả 3 2.1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước quả trên thế giới 3 2.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước quả tại Việt Nam 4 2.2. Cam 6 2.2.1 Nguồn gốc và giá trị dinh dưỡng của cam 6 2.2.2 Đặc điểm một số giống cam Việt Nam 7 2.2.3. Cấu tạo và thành phần hóa học của cam 8 2.24. Giá trị của cam 9 2.2.5. Các sản phảm chế biến từ cam 9 2.2.6. Thu hoạch và bảo quản cam 10 2.2.7. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cam trên thế giới và Việt Nam 11 2.3. Quy trình sản xuất nước quả ép đục 15 2.4. Giới thiệu về Poly-gamma-glutamic acid 18 2.4.1. Khái niệm 18 2.4.2. Cấu trúc của phân tử γ-PGA 19 2.4.3. Tính chất 19 2.4.4. Phân loại 19 2.4.5. Kích thước và khối lượng của phân tử γ-PGA 20 2.4.6. Ứng dụng của PGA 20 2.5. Cơ chế tạo độ nhớt của γ-PGA 22 Phần 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 3.1. Đối tượng, hóa chất, thiết bị và phạm vi nghiên cứu 23 3.1.1. Nguyên liệu 23 6 3.1.2. Hóa chất 23 3.1.2. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 23 3.1.3. Phạm vi nghiên cứu 23 3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 23 3.2.1. Địa điểm nghiên cứu 23 3.2.2. Thời gian nghiên cứu 24 3.3. Nội dung nghiên cứu 24 3.4. Phương pháp nghiên cứu 24 3.4.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm 24 3.4.2. Phương pháp xác định các chỉ tiêu vật lý của nguyên liệu 29 3.4.3. Phương pháp xác định các chỉ tiêu hóa sinh 29 3.3.4. Phương pháp kiểm tra chỉ tiêu vi sinh vật 30 3.3.5. Phương pháp đánh giá cảm quan 32 3.4.5. Phương pháp Krop cải tiến 34 3.4.6. Phương pháp xử lý số liệu 34 Phần 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 4.1. Khảo sát chất lượng nguyên liệu 35 4.2. Nghiên cứu tỷ lệ phối chế trong quy trình sản xuất nước cam 36 4.2.1. Xác đinh tỷ lệ phối chế dịch quả/nước 36 4.2.2. Xác định tỷ lệ bổ sung γ-PGA vào quy trình sản xuất. 37 4.3.2. Xác định tỷ lệ đường, axit/sản phẩm 38 4.3. Nghiên cứu chống biến màu nước cam trong quá trình chế biến 40 4.4. Kết quả nghiên cứu chế độ thanh trùng 41 4.4.1. Ảnh hưởng của chế độ thanh trùng tới chất lượng cảm quan của nước cam 41 4.4.2. Ảnh hưởng của chế độ thanh trùng tới sự biến đổi hàm lượng vitamin C 42 4.4.3. Ảnh hưởng của chế độ thanh trùng tới sự phát triển của vi sinh vật 43 4.5. So sánh ảnh hưởng của γ-PGA đến độ ổn nước cam với các chất phụ gia khác như CMC, xanthangum, agar 44 4.5. Xây dựng quy trình sản xuất nước cam ép bổ sung chế phẩm γ-PGA 46 PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48 5.1. Kết luận 48 5.2. Đề nghị 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Tình hình sản xuất và xuất nhập khẩu nước cam, 3 Bảng 2.2. Tình hình xuất khẩu nước quả của Tổng công ty Rau quả Việt Nam (2010) 5 Bảng 2.3. Giá tri dinh dưỡng của cam 6 Bảng 2.4. Thành phần chất dinh dưỡng trong 100g cây có múi (phần quả ăn được) 7 Bảng 2.5. Sản lượng cam thế giới năm 2002 12 Bảng 2.6. Tình hình tiêu thụ cam quýt năm 1999 trên thế giới 13 Bảng 2.7. Diện tích cam, chanh, quýt một số vùng chủ yếu trong nước 14 Bảng 2.8. Sản lượng cam, chanh, quýt một số vùng chính trong nước 14 Bảng 2.9. Năng suất cam, chanh, quýt một số vùng chính trong nước 15 Bảng 3.1. Tỷ lệ phối chế dịch quả/sản phẩm 24 Bảng 3.2. Tỷ lệ phối trộn γ-PGA trong nguyên liệu 25 Bảng 3.3. Tỷ lệ TSS/A (chất khô hòa tan/axit) 26 Bảng 3.8. Thang điểm đánh giá cảm quan 33 Bảng 4.1. Một số chỉ tiêu vật lý của cam 35 Bảng 4.2. Một số chỉ tiêu hóa học của nguyên liệu 35 Bảng 4.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch quả đến chất lượng cảm quan của nước cam 36 Bảng 4.4. Chất lượng cảm quan của nước cam ép đục ở các tỷ lệ bổ sung γ-PGA . 38 Bảng 4.5. Kết quả đánh giá cảm quan tỷ lệ đường và axit sau khi phối chế 39 Bảng 4.6. Ảnh hưởng của hàm lượng Vitamin C đối với màu sắc của nước cam 40 Bảng 4.7. Ảnh hưởng của chế độ thanh trùng tới chất lượng màu sắc 42 Bảng 4.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ thanh trùng tới khả năng giữ ổn định trạng 42 Bảng 4.9. Ảnh hưởng của chế độ thanh trùng tới sự biến đổi hàm lượng vitamin C 43 Bảng 4.10. Vi sinh vật hiếu khí tổng số trong mẫu nước cam ở các chế độ thanh trùng khác nhau (tế bào/ml) 43 Bảng 4.11. Kết quả đo chỉ số huyền phù không bền 44 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Sơ đồ chế biến nước quả ép đục 15 Hình 2.2. Cấu trúc hóa học của gamma-Polyglutamic acid (γ-PGA) và các muối (M) γ-PGA của nó (bao gồm M= K + , Na + , NH 4 + , hoặc Ca 2+ , Mg 2+ ) 19 Hình 4.1: Ảnh hưởng của một số chất bổ sung đến độ ổn đinh của nước cam 45 Hình 4.2. Sơ đồ quy trình sản xuất nước cam 46 1 Phần 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Chế phẩm sinh học poly-gamma-glutamic acid (sau đây gọi tắt là γ-PGA) có thành phần chính là glutamic acid, nitơ, cacbon hữu cơ và khoáng chất, từ quá trình lên men vi sinh vật tạo thành hợp chất cao phân tử, chất này có khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng. Lên men thu nhận hợp chất γ-PGA từ chủng nấm men Bacillus subtilis là một trong những phương pháp được ứng dụng nhiều trên thế giới. Do cấu trúc hóa học đặc biệt nên phân tử γ-PGA có tính hút nước mạnh, tính kết dính cao, tính hấp thụ kim loại và có khả năng tự phân giải và đặc biệt là không gây độc với cơ thể con người và môi trường. Vì vậy, γ-PGA có thể ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, hóa mỹ phẩm, thực phẩm chức năng, y dược, nông học và xử lý môi trường…[21] Trong khi đó, hiện nay việc lựa chọn phụ gia để bổ sung vào thực phẩm đang là bài toán khó đặt ra cho các nhà sản xuất thực phẩm, và là nỗi lo của người tiêu dùng. Làm sao để lựa chọn được phụ gia vừa đạt tiêu chuẩn an toàn vệ sinh thực phẩm trong khi giá thành không quá cao để bổ sung vào thực phẩm trong quá trình sản xuất. Ở Việt Nam hiện nay, việc ứng dụng chế phẩm γ-PGA như một chất làm đặc cho các loại thực phẩm và đồ uống, cải thiện hương vị của đồ uống trong công nghệ thực phẩm là một hướng đi mới. Trong các loại đồ uống thì nước cam là một loại thức uống giàu vitamin và được sử dụng rất phổ biến trong đời sống hàng ngày. Tuy nhiên, trong quá trình bảo quản nước cam dễ bị kết lắng và phân lớp. Việc ổn định chất lượng nước cam là yêu cầu cần thiết để tạo ra sản phẩm có chất lượng cao. Xuất phát từ những yêu cầu trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng chế phẩm poly-gamma-glutamic acid (γ-PGA) để cải thiện chất lượng nước cam ép”. 1.2. Mục đích và yêu cầu 1.2.1. Mục đích Xây dựng quy trình bổ sung chế phẩm γ-PGA để cải thiện chất lượng nước cam ép. 1.2.2. Yêu cầu - Khảo sát chất lượng nguyên liệu 2 - Nghiên cứu tỷ lệ phối chế trong quá trình sản xuất nước cam. + Tỷ lệ dịch quả/nước. + Tỷ lệ γ-PGA/sản phẩm. + Tỷ lệ đường, axit/sản phẩm. - Nghiên cứu chống biến màu nước cam trong quá trình chế biến - Nghiên cứu chế độ thanh trùng. - So sánh ảnh hưởng của γ-PGA đến chất lượng nước cam với các chất phụ gia khác như CMC, xanthangum. - Xây dựng quy trình sản xuất nước cam ép bổ sung chế phẩm γ-PGA 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.3.1.Ý nghĩa khoa học - Giúp sinh viên củng cố và hệ thống lại các kiến thức đã học và trong nghiên cứu khoa học. - Biết được phương pháp nghiên cứu một vấn đề khoa học, xử lý và phân tích số liệu, cách trình bày một bài báo cáo khoa học. - Việc nghiên cứu ứng dụng chế phẩm poly-gamma-glutamic acid (γ-PGA) để cải thiện chất lượng nước cam ép là cơ sở cho những nghiên cứu tiếp theo để ứng dụng rộng rãi hơn. 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn Tạo ra sản phẩm nước cam ép có độ nhớt cao, không bị kết lắng và tách lớp trong quá trình bảo quản. [...]... định tỷ lệ đường, axit/sản phẩm Nghiên cứu chống biến màu nước cam trong quá trình chế biến Xác định chế độ thanh trùng nước cam So sánh ảnh hưởng của γ-PGA đến chất lượng nước cam với các chất phụ gia khác như CMC, xanthangum, agar Xây dựng quy trình sản xuất nước cam ép có bổ sung γ-PGA 3.4 Phương pháp nghiên cứu 3.4.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm Thí nghiệm 1: Khảo sát chất lượng nguyên liệu đầu vào... của quả 2.2.4 Giá trị của cam Cam được sử dụng cho mục đích ăn tươi, chế biến (nước giải khát, mứt…) ngoài ra còn có tác dụng chữa bệnh Tinh dầu cam được dùng nhiều trong công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm [8] - Giá trị kinh tế [8] + Từ nước cam có thể sản xuất các dạng nước quả, mứt đông, mứt nhuyễn + Vỏ cam được xem là nguyên liệu để thu nhận hesperidin - một chất có tác dụng bổ huyết và chữa bệnh máu... tỷ lệ phối chế dịch quả/sản phẩm Mục đích phối chế thêm nước vào dịch cam nguyên chất nhằm giảm chi phí sản xuất nhưng vẫn đảm bảo được chất lượng Chuẩn bị mẫu: Từ dịch cam thu được sau ép ta tiến hành pha loãng thành các mẫu có tỷ lệ dịch cam ép khác nhau với tỷ lệ như sau: Bảng 3.1 Tỷ lệ phối chế dịch quả/sản phẩm 25 Công thức Q1 Tỷ lệ dịch cam nguyên chất (%) Q2 Q3 Q4 10 20 30 40 Tương ứng các mẫu... được nấu từ nước quả hoặc xiro quả, có độ khô từ 55 – 65% (loại pha thêm pectin và aga) - Mứt nhuyễn được chế biến từ purê quả chà mịn nấu với đường, có độ khô 66 – 70% - Mứt rim được sản xuất bằng cách nấu quả với đường khô hoặc nước đường, sản phẩm có độ khô 68 – 70% * Các dạng đồ uống - Cam được chế biến thành các dạng sản phẩm: Nước cam tự nhiên, nước cam cô đặc, xirô cam, squash cam, bột cam 2.2.6... khối lượng của phân tử γ-PGA Kích thước cũng như khối lượng của polyme này rất đa dạng phụ thuộc vào cấu trúc cũng như dạng liên kết của nó với các chất khác trong canh trường vi sinh vật Khối lượng trung bình của các phân tử γ-PGA từ vài kDa đến hàng triệu kDa 2.4.6 Ứng dụng của PGA Poly-gamma-glutamic acid (γ-PGA) được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ thực phẩm, mỹ phẩm, chăm sóc sức khỏe, xử lý nước, ... cảm quan để tìm ra tỷ lệ bổ sung phụ gia hợp lý nhất 26 Thí nghiệm 4 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ đường, axit đến chất lượng nước cam Đối với sản phẩm nước quả, hương vị là một trong những chỉ tiêu quan trọng quyết định đến chất lượng sản phẩm Trong khi đó tỷ lệ TSS/A (chất khô hòa tan/axit) là một chỉ số đo bằng tỷ lệ giữa hàm lượng chất khô hoà tan đo bằng chiết quang kế (TSS) với hàm lượng axit... nghiên cứu Khảo sát đánh giá chất lượng nguyên liệu * Chỉ tiêu vật lý: - Khối lượng trung bình quả - Kích thước trung bình quả - Tỷ lệ sử dụng cho chế biến (vỏ qủa, thịt quả, hạt trong quả) * Chỉ tiêu hóa sinh: - Hàm lượng chất khô hòa tan ( 0Bx) - Hàm lượng acid hữu cơ tổng số (%) Nghiên cứu tỷ lệ phối chế trong quy trình sản xuất nước cam - Xác đinh tỷ lệ dich quả/sản phẩm - Xác định tỷ lệ phối trộn... trường, nước giải khát từ quả có hàm lượng nước quả nguyên chất ≤ 30% vẫn đang chiếm phần lớn thị trường tiêu thụ Xu hướng những năm tới thì các loại nước giải khát từ quả có hàm lượng nước quả nguyên chất ở mức trung bình và cao sẽ chiếm đa số thị phần Nguyên liệu để sản xuất nước quả ở Việt Nam ta rất phong phú và đa dạng, trong số đó, quả cam là quả có hương vị, chất dinh dưỡng cao rất phù hợp cho chế. .. tăng dần Việc sản xuất và sử dụng nước quả gia tăng rõ rệt trong những năm gần đây [18, 19]: - Thái Lan: Thị trường nước quả ép mỗi năm sẽ tăng thêm 50% Sản phẩm chính là nước dứa, ngoài ra còn có nước cam, nước xoài, nước lạc tiên - Hàn Quốc: Thị trường nước quả chiếm 40,3% so với đồ uống nói chung, lượng nước quả ép đều gia tăng từ 30 – 40% - Đài Loan: Theo thống kê, nước quả ép được xếp hàng thứ... 30ml, 40ml, dịch cam nguyên chất Sau đó các mẫu được bổ sung nước cất tới 100ml Dùng cốc đong để đo thể tích các mẫu Lặp lại thí nghiệm ít nhất 3 lần Đánh giá cảm quan chất lượng của dịch cam ở các mẫu về màu sắc, mùi vi, trạng thái bằng phương pháp cho điểm cảm quan Từ đó xác định tỷ lệ phối chế dịch cam nguyên chất thích hợp nhất đảm bảo đồng thời cả về chất lượng và tính kinh tế của sản phẩm Thí nghiệm . Ứng dụng chế phẩm poly-gamma-glutamic acid (γ-PGA) để cải thiện chất lượng nước cam ép . 1.2. Mục đích và yêu cầu 1.2.1. Mục đích Xây dựng quy trình bổ sung chế phẩm γ-PGA để cải thiện chất. khoa học. - Việc nghiên cứu ứng dụng chế phẩm poly-gamma-glutamic acid (γ-PGA) để cải thiện chất lượng nước cam ép là cơ sở cho những nghiên cứu tiếp theo để ứng dụng rộng rãi hơn. 1.3.2. Ý. tài: ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM POLY-GAMMA-GLUTAMIC ACID (γ-PGA) ĐỂ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG NƯỚC CAM ÉP KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Công nghệ Thực phẩm