Nghiên cứu trích ly pectin từ vỏ thanh long bằng phương pháp vi sóng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TRÍCH LY PECTIN TỪ VỎ THANH LONG BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI SĨNG Ngành: CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM Chun ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Giảng viên hướng dẫn : T.S Nguyễn Tiến Lực Sinh viên thực MSSV: 1311111196 : Nguyễn Thị Minh Kiều Lớp: 13DTP07 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực LỜI CAM ĐOAN ợ dẫ bở TS N b ễ T ế Lự b ự b dẫ Nế ó b ề ự ế ự d b ợ ế ự d ị T ế ữ ( ế ó) T H Đạ ề ,b í Minh, S ọ N ề d 07 ă 2017 ự Nguyễn Thị Minh Kiều T H M Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực LỜI CẢM ƠN Kế ă bè d ọ em Đạ ự ọ ợ ọ ữ ỷ T ,b P ốH N T H ó ẽ Đặ b ýb ề em ,b ể ụ ữ ắ ữ T ự P ẩ ýb – Th y phụ trách phịng thí nghi ều ki n thu n lợi cho em suố c B Mẹ, tạo mọ ều ki , ã giúp ỡ, tạo ố ình ã nâng ỡ, dìu dắ ổ Con xin ờng học v n ng viên trình học t p Cuối em xin c tâm, giúp ỡ em ên ế ố ữ N ề ự Để , T.S Ng ễ T ế Lự – G dẫ T ự , “ bẫ ” – ó Xin c – M ế , ố M N ề ề , bạ ĐH b ữ ề N , P ẩ b T ọ ữ ời bạn, anh chị, nhữn ố T H M N , ễ T ịM 07 ă 2017 Kề ời quan Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực MỤC LỤC LỜI AM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN iii P N T M T T P N MỞ Đ Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu Thanh Long 1.1.1 Nguồn gốc, đặc điểm thực vật 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Thành phần hóa học long 1.1.4 Tình hình sản xuất Thanh Long Việt Nam 1.1 Giới thiệu pectin 10 1.1.1 Nguồn gốc pectin 10 1.2.2 Cấu tạo pectin 11 1.2.3 Phân loại số đặc trưng 13 1.2.4 Tính chất pectin 15 1.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả tạo gel (Didier Lootens, 2003) 18 1.2.7 Ứng dụng pectin 21 1.3 Giới thiệu vi sóng (Pelle Lidst M et al 2001) 26 1.3 Khái niệm vi sóng 26 1.3.2 Cơ chế vi sóng (Pelle Lidst M et al 2001) 30 1.3.3 Ứng dụng vi sóng 32 1.3.4 Ưu, nhược điểm vi sóng 33 1.4 Các phương pháp trích ly pectin (Homa Bagherian et al 2011) 34 i Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 1.4.1 Trích ly pectin phương pháp gia nhiệt truyền thống 34 1.4.2 Trích ly pectin phương pháp vi sóng 34 1.4.3 Trích ly pectin cách sử dụng sóng siêu âm (ultrasonic) 34 1.4.4 Trích ly pectin nước áp suất cao 34 1.4.5 Sản xuất pectin vi sinh vật 35 1.5 Tình hình nghiên cứu trích ly pectin ngồi nước 35 1.5.1 Tình hình nghiên cứu nước 35 1.5.2 Tình hình nghiên cứu nước ngồi 36 1.5.3 Định hướng nghiên cứu trích ly pectin từ vỏ long 38 Chương 2: NG YÊN VẬT LIỆ VÀ P ƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39 2.1 Nguyên liệu 39 2.2 Thời gian địa điểm 39 2.3 Hóa chất 39 2.4 Dụng cụ thiết bị 40 2.4.1 Dụng cụ 40 2.4.2 Thiết bị 40 2.5 Phương pháp nghiên cứu trích ly pectin từ vỏ long 43 2.5.1 Quy trình khảo sát sản xuất pectin từ vỏ long 43 2.5.2 2.6 Thuyết minh quy trình sản xuất pectin từv ỏ long 44 Bố trí thí nghiệm 45 2.6.1 Khảo sát phần trăm khối lượng phần trái long 45 2.6.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát pH tối ưu cho q trình trích ly pectin từ vỏ long 46 2.6.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi tối ưu cho trình trích ly pectin từ vỏ long 48 ii Đồ án tốt nghiệp 2.6.4 GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Thí nghiệm 3: Khảo sát nhiệt độ cho q trình trích ly pectin từ vỏ long 50 2.6.5 Thí nghiệm 4: Khảo sát thời gian gia nhiệt cho q trình trích ly pectin từ vỏ long 52 2.7 2.7.1 Các Phương pháp ph n tích 54 Xác định hàm lượng pectin phương pháp canxi pectat 54 2.7.2 Xác định hàm lượng acid tổng số, ISO 750 : 1998 54 2.7.3 Xác định hàm lượng đường khử 54 2.7.4 Xác định độ ẩm, TCVN 1867 – 2001 55 2.7.5 Xác định kim loại (Ca, Fe, P), AOAC 985.01 55 2.7.6 Xác định tro, Ref AOAC 923.03 55 2.8 Phương pháp đánh giá 55 2.9 Phương pháp xử l ố liệu thống kê kết 55 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 56 3.1 Nghiên cứu thành phần hóa học vỏ long 56 3.1.1 Xác định phần trăm khối lượng phần long 56 3.1.2 Xác định thành phần hóa học vỏ long 57 3.2 Khảo sát ảnh hưởng yếu tố trích ly vỏ long 58 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng p đến q trình trích ly pectin 58 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ ngun liệu/ dung mơi đến q trình trích ly pectin 59 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến q trình trích ly pectin 60 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến q trình trích ly pectin 62 3.3 Xây dựng quy trình sản xuất pectin từ vỏ long phương pháp vi sóng 63 iii Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 3.3.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ 65 3.3.2 Thuyết minh quy trình 66 3.4 Đánh giá chất lượng pectin 68 4.1 Kết luận 70 4.2 Kiến nghị 71 PHỤ LỤC 75 PHỤ LỤC 1: CÁC P ƯƠNG P ÁP P ÂN TÍC 76 PHỤ LỤC 2: SỐ LIỆU KHẢO SÁT THÀNH PH N CC V THANH LONG 86 PHỤ LỤC 3: SỐ LIỆU KHẢO SÁT ĐỘ ẨM VÀ ÀM LƯỢNG PECTIN TINH KHIẾT C A PECTIN THÔ 91 PHỤ LỤC 4: SỐ LIỆU KHẢO SÁT ẢN ƯỞNG CÁC YẾU TỐ TRÍCH LY TRONG V THANH LONG 95 iv Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực DANH MỤC HÌNH ình 1: Thanh long ruột trắng vỏ hồng Hình 2: Thanh long ruột đỏ vỏ hồng Hình 3: Thanh long ruột trắng vỏ vàng Hình 4: Kim ngạch xuất long tháng từ năm 2014-2016 Hình 5: Liên kết cellulo e với pectin Hình 6: Acid D - galacturonic Hình 7: Cấu tạo pectin Hình 8: Pectin cấu tạo thành tế bào thực vật Hình 9: Cơng thức MP Hình 10: Cơng thức LMP Hình 11: Cơng thức pectin amind hóa Hình 12: Cơ chế tạo gel liên kết hydro Hình 13: Cơ chế tạo gel Ca2+ Hình 14: Các ản phẩm rau có dụng pectin Hình 15: Các ản phẩm bánh kẹo có dụng pectin Hình 16: Sản phẩm từ ữa có dụng pectin Hình 17: Phổ điện từ Hình 18: Khả đ m xun vi óng Hình 19: Minh họa loại lị vi óng Hình 20: Cơ chế lị vi óng Hình 21: Sự tăng nhiệt nước cất nước máy công uất lị 150w Hình 1: C n điện tử Hình 2: Tủ có quạt đối lưu v Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Hình 3: Máy đo p Hình 4: Lị vi sóng Hình 5: Máy xay inh tố ình 6: Quy trình dự kiến ản xuất pectin từ vỏ long Hình 7: Khảo át pH trích ly pectin từ vỏ long Hình 8: Khảo át tỷ lệ ngun liệu/ dung mơi trích ly pectin từ vỏ long Hình 9: Khảo át nhiệt độ trích ly pectin từ vỏ long Hình 10: Khảo át thời gian trích ly pectin từ vỏ long Hình 1: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng p đến hiệu uất trích ly Hình 2: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỷ lệ ngun liệu/ dung mơi đến hiệu uất trích ly Hình 3: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu uất trích ly Hình 4: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến hiệu uất trích ly Hình 5: Quy trình cơng nghệ ản xuất pectin từ vỏ long ình 6: Tủa dịch trích ly ình 7: Sản phẩm pectin thơ thu Hình 8: So sánh pectin thơ pectin thương mại vi Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Thành phần hóa học trái long Bảng 2: Thành phần acid béo hai loại long Bảng 3: Thành phần hóa học vỏ long Bảng 4: Diện tích, ản lượng long Việt Nam tỉnh năm 2015 Bảng 5: Tác dụng DE lên việc tạo gel Bảng 1: Phần trăm khối lượng phần trái long Bảng 2: Thành phần hóa học vỏ long Bảng 3: So ánh pectin thơ trích ly pectin phịng thí nghiệm Bảng 4: Mô tả ản phẩm vii Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực PHỤ LỤC 2: SỐ LIỆU KHẢO SÁT THÀNH PHẦN HÓA HỌC C A Ỏ THANH LONG 2.1 B p ầ số l a ô í m: Xá ị p ầ răm ố l l Bảng 1: Phần trăm khối lượng phần trái long Thành phần trái long 2 ỏ Số lần đo Thịt ( ) Vỏ ( ) 69 31 100,00 63 37 100,00 65 35 100,00 B a Khối lượng trái số l í m: sá (100%) p ầ óa r l Bảng 2: Lượng vỏ long tươi xà phịng hóa hàm lượng pectin có vỏ long tươi Số lần đo Mvỏ long (g) V1 (ml) V2 (ml) m tủa (g) B (g) P (%) 0,15 100,00 20 0,003678 0,03 11,28 0,15 100,00 20 0,003897 0,03 11,95 0,15 100,00 20 0,003747 0,03 11,49 86 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Bảng 3: Lượng vỏ long khô xà phịng hóa hàm lượng pectin có vỏ long khô Số lần đo Mvỏ long (g) V1 (ml) V2 (ml) m tủa (g) B (g) P (%) 0,15 100,00 20 0,01285 0,03 39,42 0,15 100,00 20 0,01276 0,03 39,14 0,15 100,00 20 0,01300 0,03 39,86 Bảng 4: Thể tích NaO hàm lượng acid tổng vỏ long Số lần đo VNaOH (ml) macid tổng (%) 100,00 0,0064 1,66 88,53 10,00 100,00 0,0064 1,37 87,68 10,00 100,00 0,0064 1,79 88,12 mmẫu (g) V1 0,12 10,00 0,1 0,13 V2 K Bảng 5: Giá trị OD hàm lượng đường khử vỏ long Số lần đo OD 0,126 0,120 0.122 87 mđường khử (mg/g quả) 14,75 13,98 14,21 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Bảng 2.6: Giá trị OD Cglucose mẫu chuẩn đường khử Số ống OD Cglucose (g/ml) 0,000 0,123 250 0,341 500 0,575 750 0,799 1000 0,892 1250 y = 0.7264x + 0.0192 R² = 0.9819 OD 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 ình 1: Đường chuẩn nồng độ đường khử 88 1.4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Bảng 7: Độ ẩm vỏ long Số lần đo m1 (g) m2 (g) Độ ẩm ( ) 2,02 0,28 86,14 2,32 0,31 86,63 2,17 0,3 86,18 Bảng 3 Một số kim loại quan trọng tro có vỏ long STT Các kim loại Ca (mg/kg) Fe (mg/kg) P (mg/kg) Tro (%) 89 Kết 667 4,23 143 1,56 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Hình 2: Kết kim loại quan trọng tro có vỏ long 90 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực PHỤ LỤC 3: SỐ LIỆU KHẢO SÁT ĐỘ ẨM À HÀM LƯỢNG PECTIN TINH KHIẾT C A PECTIN THÔ 3.1 B số l pe í m: sá ml pe ô Bảng 1: Lượng pectin xà phịng hóa hàm lượng pectin tinh khiết có pectin thô Số lần đo 3.2 Mpectin (g) V1 (ml) V2 (ml) m tủa (g) B (g) P (%) 0,15 100,00 20 0,02322 0,03 71 ,21 0,15 100,00 20 0,02315 0,03 70,98 0,15 100,00 20 0,02342 0,03 71,82 Số l í m: sá ẩm pe ô Bảng 2: Độ ẩm pectin thô Số lần đo m1 (g) m2 (g) Độ ẩm ( ) 3,19 2,85 10,65 2,47 2,20 10,93 3,82 3,39 11,25 91 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực sá 3.3 Số li u thô thí nghi m: Kh pectin phịng thí nghi m ml ng pectin tinh t Bảng 3: Lượng pectin xà phịng hóa hàm lượng pectin tinh khiết có pectin phịng thí nghiệm Số lần đo 3.4 Mpectin (g) V1 (ml) V2 (ml) m tủa (g) B (g) P (%) 0,15 100,00 20 0,02581 0,03 79,15 0,15 100,00 20 0,02558 0,03 78,46 0,15 100,00 20 0,02571 0,03 78,83 Số li u thô: Kh sá ẩm pectin phịng thí nghi m Bảng 4: Độ ẩm pectin phịng thí nghiệm Số lần đo m1 (g) m2 (g) Độ ẩm ( ) 4,23 3,82 9,69 3,56 3,22 9,55 3,72 3,35 9,95 3.5 Số li u tính tốn ● Nồng độ acid citric 5% (lấy 300 ml dung dịch acid citric) Ta có: C%= ⇔ 5= ⇒ mct 92 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực C6H7O8.H2O có nguyên tử khối 210 16,41g Ta có: C6H7O8 có nguyên tử khối 192 15g Mdd = mct + mdm ⇔ mdm = mdd - mct = 300 - 16,41 = 283,59g ● Nồng độ acid citric 10% Ta có: C%= ⇔ 10= ⇒ mct C6H7O8.H2O có nguyên tử khối 210 32,81g Ta có: C6H7O8 có nguyên tử khối 192 30g Mdd = mct + mdm ⇔ mdm = mdd - mct = 300 – 32,81 = 267,19g ● Nồng độ acid citric 15% Ta có: C%= ⇔ 15= ⇒ mct C6H7O8.H2O có nguyên tử khối 210 49,22g Ta có: C6H7O8 có nguyên tử khối 192 45g Mdd = mct + mdm ⇔ mdm = mdd - mct = 300 – 49,22 = 250,78g ● Nồng độ acid citric 20% Ta có: C%= 93 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực ⇔ 20= ⇒ mct C6H7O8.H2O có nguyên tử khối 210 65,63g Ta có: C6H7O8 có nguyên tử khối 192 60g Mdd = mct + mdm ⇔ mdm = mdd - mct = 300 - 65,63 = 234,37g 94 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực PHỤ LỤC 4: SỐ LIỆU KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CÁC YẾU TỐ TRÍCH LY TRONG VỎ THANH LONG 1: B ng số li u thơ thí nghi m: Kh o sát q trình trích ly pectin ởng nồ pH Bảng 1: Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ pH đến hiệu suất trích ly iệu uất ( ) 28,39b±0,48 29,59c±0,4 28,00b±0,34 26,94a±0,41 pH 1.0 1.5 2.0 2.5 Bảng 2: Ph n tích phương đánh giá hiệu suất tác động pH Source Sum of Squares 10.7449 Between groups Within groups 1.36533 Total (Corr.) 12.1102 Df Mean Square 3.58162 0.170667 11 95 F-Ratio P-Value 20.99 0.0004 n Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Bảng 3: Trắc nghiệm LSD phân hạng đánh giá hiệu suất tác động pH Method: 95.0 percent LSD nong pH 2.5 1.5 Count 3 3 Mean 26.94 28.0033 28.39 29.5867 Homogeneous Groups X X X X Contrast Sig Difference - 1.5 * -1.19667 1–2 0.386667 - 2.5 * 1.45 1.5 – * 1.58333 1.5 - 2.5 * 2.64667 - 2.5 * 1.06333 * denotes a statistically significant difference 2: Số li u thơ thí nghi m: Kh o sát mơ n q trình trích ly pectin +/- Limits 0.777839 0.777839 0.777839 0.777839 0.777839 0.777839 ởng tỷ l nguyên li u/ dung Bảng 4: Kết khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/ dung mơi đến hiệu suất trích ly Tỉ lệ mẫu/ dung môi 1/10 1/20 1/30 1/40 96 iệu uất ( ) 27,47a±0,46 28,38b±0,41 29,28c±0,31 29,55c±0,33 Đồ án tốt nghiệp Bảng 3: Ph n tích phương liệu/ dung mơi Source Sum of Squares Between 7.9875 groups Within groups 1.16267 Total (Corr.) 9.15017 GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực đánh giá hiệu uất tác động tỷ lệ nguyên Df Mean Square 2.6625 F-Ratio P-Value 18.32 0.0006 0.145333 11 Bảng 4: Trắc nghiệm LSD ph n hạng đánh giá hiệu uất tác động tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi Method: 95.0 percent LSD Level Count Mean 1/10; 27.4733 1/20; 28.3833 1/30; 29.2767 1/40; 29.5533 Homogeneous Groups X X X X Contrast Sig Difference 1/10; - 1/20; * -0.91 1/10; - 1/30; * -1.80333 1/10; - 1/40; * -2.08 1/20; - 1/30; * -0.893333 1/20; - 1/40; * -1.17 1/30; - 1/40; -0.276667 * denotes a statistically significant difference 97 +/- Limits 0.717791 0.717791 0.717791 0.717791 0.717791 0.717791 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực ởng nhi 3: Số li u thơ thí nghi m: Kh o sát trích ly pectin n trình Bảng 4.5: Kết khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất trích ly Nhiệt độ (oc) 104 111 118 125 iệu uất ( ) 27,58a±0,36 28,18a±0,30 29,21b±0,42 29,54c±0,37 Bảng 6: Ph n tích phương đánh giá hiệu suất tác động nhiệt độ Source Sum of Squares 7.41477 Between groups Within groups 1.0574 Total (Corr.) 8.47217 Df Mean Square 2.47159 0.132175 11 98 F-Ratio P-Value 18.70 0.0006 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Bảng 7: Trắc nghiệm LSD phân hạng đánh giá hiệu suất tác động nhiệt độ Method: 95.0 percent LSD thoi gian Count Mean 104 27.5833 111 28.1767 118 29.21 121 29.5433 Homogeneous Groups X X X X Contrast Sig Difference 104 – 111 -0.593333 104 – 118 * -1.62667 104 – 121 * -1.96 111 – 118 * -1.03333 111 – 121 * -1.36667 118 – 121 -0.333333 * denotes a statistically significant difference 4 Số li u thơ thí nghi m: Kh o sát trích ly pectin +/- Limits 0.684526 0.684526 0.684526 0.684526 0.684526 0.684526 ởng thờ a n trình Bảng 8: Kết khảo át ảnh hưởng thời gian đến hiệu uất trích ly Thời gian (phút) 2.5 3.5 iệu uất ( ) 26,93a±0,46 28,11b±0,34 29,12c±0,46 29,58b±0,24 99 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Bảng 9: Ph n tích phương đánh giá hiệu suất tác động thời gian Source Sum of Squares 12.4828 Between groups Within groups 1.19707 Total (Corr.) 13.6799 Df Mean Square 4.16094 F-Ratio P-Value 27.81 0.0001 0.149633 11 Bảng 10: Trắc nghiệm LSD phân hạng đánh giá hiệu suất tác động thời gian Method: 95.0 percent LSD thoi gian Count Mean Homogeneous Groups 26.9267 X 2.5 3.5 3 28.11 29.12 29.58 X X X Contrast Sig Difference - 2.5 * -1.18333 2-3 * -2.19333 - 3.5 * -2.65333 2.5 - * -1.01 2.5 - 3.5 * -1.47 - 3.5 -0.46 * denotes a statistically significant difference 100 +/- Limits 0.728332 0.728332 0.728332 0.728332 0.728332 0.728332 ... xuất pectin từ vỏ long Hình 7: Khảo át pH trích ly pectin từ vỏ long Hình 8: Khảo át tỷ lệ nguyên liệu/ dung mơi trích ly pectin từ vỏ long Hình 9: Khảo át nhiệt độ trích ly pectin từ vỏ long. .. trình trích ly pectin - Nghiên cứu tối ưu hóa hiệu suất trích ly pectin từ vỏ long - Xây dựng quy trình trích ly pectin từ vỏ long phương pháp vi sóng - Sản xuất đánh giá chất lượng pectin a a... Tình hình nghiên cứu trích ly pectin nước 35 1.5.1 Tình hình nghiên cứu nước 35 1.5.2 Tình hình nghiên cứu nước 36 1.5.3 Định hướng nghiên cứu trích ly pectin từ vỏ long 38