VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Vật liệu
Lá sương sâm (Tiliacora Triandra) được mua từ chợ địa phương, sau đó được sấy khô ở nhiệt độ 50°C trong 3 giờ Sau khi sấy, lá được nghiền thành bột và bảo quản trong túi zip ở nhiệt độ 30°C.
Trong đồ án này, các hóa chất được sử dụng bao gồm: Ethanol 96% (VN-Chemsol Co., Việt Nam), D-Glucose, D-Fructose, Sucrose, Maltose, Glucose, H2SO4 đậm đặc 95-98% (Xilong Chemical Co., Trung Quốc), Phenol ≥ 99% (Xilong Chemical Co., Trung Quốc), NaOH 0.1N chuẩn, H2SO4 0.1N, HClO4 tinh khiết và Phenolphtalein.
Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Phương pháp tách chiết gum từ bột lá sương sâm khô
Bột lá sương sâm khô có độ ẩm 11,06% được chiết xuất bằng nước nóng với tỉ lệ nguyên liệu và nước là 1:6,6, ở nhiệt độ 85 độ C trong vòng 100 phút (Singthong và cộng sự).
Năm 2009, gel được tạo ra bằng cách sử dụng ethanol 96% với nồng độ ethanol 70% (v/v) trong thời gian 5 phút ở nhiệt độ 25°C Sau đó, gel được sấy khô ở nhiệt độ 45°C trong 48 giờ và sau đó nghiền thành bột Cuối cùng, bột gel (YG) được lọc qua rây với kích thước 125 µm.
Hiệu suất trích ly đối với nguyên liệu bột lá khô: 𝐻% = (mgel/mnl )*100
Trong đó: mgel: khối lượng bột gel sau khi sấy và nghiền (g) mnl: khối lượng nguyên liệu lá sử dụng để trích ly (g)
2.2.2 Phương pháp đo độ nhớt nội tại của gum (intrinsic viscosity)
Độ nhớt nội tại là chỉ số quan trọng phản ánh khối lượng thủy động lực học của các đại phân tử, đồng thời liên quan mật thiết đến kích thước và cấu trúc của chuỗi phân tử (Lih-Shiuh Lai, 2001).
Mẫu bột gum được hòa tan trong nước cất với 5 nồng độ khác nhau và sau đó được lọc qua bộ lọc chân không trước khi tiến hành đo độ nhớt Sử dụng nhớt kế mao quản có đường kính 3mm, mẫu được chuẩn bị trong bể ổn nhiệt ở 30°C trong 15 phút 3ml dung dịch mẫu được đưa vào nhớt kế, và thời gian dịch chảy qua mao quản được ghi nhận cho từng nồng độ mẫu (L.S.Lai, 2000) Quy trình này được lặp lại ít nhất 3 lần, với điều kiện mỗi lần đo không chênh lệch quá 3 giây.
Độ nhớt riêng (ɳ sp) được tính bằng công thức ɳ sp = (ɳ – ɳ s) / ɳ s, trong đó ɳ là độ nhớt của dung dịch và ɳ s là độ nhớt của dung môi Định nghĩa này giúp hiểu rõ hơn về độ nhớt nội tại của các dung dịch.
𝑑𝐶 (1.2.2.2) Độ nhớt tương đối ɳ rel = (ɳ sp /C) +1= ( 𝑡
Độ nhớt riêng ɳ sp được xác định thông qua nồng độ C (g/ml) và thời gian lưu chất t cùng với dung môi t o khi chảy qua nhớt kế mao quản Các yếu tố tỉ trọng 𝜌° của dung môi và 𝜌 của lưu chất cũng ảnh hưởng đến kết quả đo độ nhớt.
Hệ số góc của đường biểu thị ɳ sp với C ở nồng độ loãng cung cấp ước lượng đầu tiên về độ nhớt nội tại (Cho & Kokini, 1987) Để đạt được nồng độ 0, phép ngoại suy được thực hiện thông qua các quy tắc Huggins và Kramer, trong đó bao gồm việc tương quan ɳ sp /C với C và ln nrel/C với C Các phương pháp này được sử dụng để so sánh kết quả thu được từ kỹ thuật đầu tiên (Lapasin & Pricl, 1995).
2.2.3 Xác định hàm lượng tro tổng
Hàm lượng tro tổng được xác định bằng phương pháp thử nghiệm TCVN 8124:2009
2.2.4 Xác định hàm lượng protein bằng phương pháp KJELDAHL
Dựa trên nguyên tắc đốt nóng mẫu với H2SO4 đậm đặc, các hợp chất hữu cơ sẽ bị oxy hóa, chuyển đổi Carbon và Hydro thành CO2 và H2O, trong khi Nitơ sẽ tạo thành NH3 Phản ứng này dẫn đến sự hình thành (NH4)2SO4, một hợp chất tan trong dung dịch.
Để xác định lượng nitơ trong mẫu, tiếp tục loại bỏ NH3 khỏi dung dịch bằng NaOH và cất thu NH3 bằng lượng dư H2SO4 0.1N Sau đó, định lượng lượng H2SO4 0.1N dư bằng dung dịch NaOH 0.1N chuẩn.
Để vô cơ hóa mẫu, cân chính xác 0.5000g bột gum vào bình Kjendahl, sau đó thêm 10ml H2SO4 và 10ml HClO4 Tiến hành đun trực tiếp trên bếp chuyên dụng cho đến khi dung dịch trong bình trở nên hoàn toàn trong suốt Sau khi đun xong, để mẫu nguội.
Để thực hiện quá trình cất đạm, chuyển toàn bộ mẫu sau vô cơ hóa vào bình định mức 100ml Sau đó, lấy 10ml mẫu cho vào ống phản ứng, đồng thời chuẩn bị một bình Erlen chứa 10ml H2SO4 0.1N Tiến hành cất đạm bằng máy BUCHI Distillation Unit trong thời gian 30 phút.
Để xác định hàm lượng protein thô trong bột gum, đầu tiên lấy erlen ra khỏi máy và thêm 10 giọt phenolphtalein Sau đó, tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0.1N chuẩn, từ đó suy ra hàm lượng Nito tổng trong mẫu.
2.2.5 Xác định hàm lượng đường tổng hòa tan bằng phenol-acid sunfuric
Hàm lượng đường tổng được xác định theo phương pháp của DuBois và các cộng sự (1956), dựa trên phản ứng tạo màu giữa đường và thuốc thử phenol-acid sunfuric Cường độ màu của hỗn hợp tỷ lệ thuận với nồng độ đường tổng trong một khoảng nhất định, với phép đo màu được thực hiện ở bước sóng 490 nm Để tính hàm lượng đường tổng của mẫu nghiên cứu, người ta sử dụng đồ thị đường chuẩn glucose tinh khiết, được xây dựng qua các bước cụ thể.
Cân chính xác 0,1000 gam D-Glucose vào bình định mức 100 ml và định mức bằng nước cất để có nồng độ D-Glucose 1 mg/ml (1000 µg/ml) Tiến hành lấy lần lượt 0; 10; 20; 40; 60; 80 µl dung dịch Glucose, pha thành 100 µl với nước cất trong các ống nghiệm có nắp đậy, thu được các nồng độ D-Glucose tương ứng là 0; 10; 20; 40; 60; 80 µg/ml Thêm vào mỗi ống nghiệm 50 µl dung dịch phenol 80% và 2 ml dung dịch H2SO4 đậm đặc, sau đó lắc đều và để ở nhiệt độ phòng trong 15 phút Đo độ hấp thụ quang của các dung dịch tại bước sóng 490 nm, vẽ đường chuẩn D-Glucose với trục tung là mật độ quang (OD490 nm) và trục hoành là nồng độ glucose Sử dụng phần mềm Excel để tìm phương trình biểu diễn đường chuẩn dưới dạng y = ax + b với y = OD490 nm và x = % glucose (µg/l) cùng hệ số tương quan R².
Sau đó tiến hành đo mẫu thực:
Để phân tích mẫu bột lá khô, cân chính xác 0.500 gam bột và cho vào bình định mức 10 ml, sau đó định mức bằng nước cất Ly tâm dịch ở 3000 rpm trong 15 phút, lấy 100 µl dịch nổi và cho vào ống nghiệm có nắp đậy Thêm vào mỗi ống nghiệm 50 µl dung dịch phenol 80% và 2 ml dung dịch H2SO4 đậm đặc, sau đó lắc đều Để các ống nghiệm ở nhiệt độ phòng trong 15 phút trước khi đo mật độ quang ở bước sóng 490 nm Cuối cùng, sử dụng phương trình đường chuẩn để xác định lượng đường tổng hòa tan trong mẫu.
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Màu sắc
Bảng 3 1: Giá trị màu sắc của Yanang gum
Thành phần hóa học của YG (Yanang gum)
Bảng 3.2: Thành phần hóa học của yanang gum
Thành phần Hàm lượng (%) Độ ẩm 7.216
Carbohydrat hòa tan (quy về glucose) 3.61525
Thành phần khác ( carbohydrat không tan và acid uronic, lipid…) 74.1801
Độ nhớt nội tại (intrinsic-vícosity) của Yanang gum
Độ nhớt nội tại là một thông số quan trọng trong nghiên cứu tính chất lưu biến của Yanang gum, được xác định thông qua độ nhớt reduced, phản ánh sự gia tăng độ nhớt của chất lỏng theo nồng độ chất tan (IUPAC) Khi nồng độ dung dịch tiến gần đến 0, độ nhớt reduced sẽ đạt giới hạn và được gọi là độ nhớt nội tại Đối với Yanang gum, giá trị độ nhớt nội tại được tính toán là khoảng 0.0154 ml/g, dựa trên đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa độ nhớt riêng và nồng độ gum.
Hình 3 2: Đồ thị biểu diễn độ nhớt reduce theo nồng độ của mẫu Yanang gum y = 214,11x + 0,0154 R² = 0,9498
0,0005 0,001 0,0015 0,002 0,0025 0,003 độ nhớt reduce (mg/ml)
0 200 400 Độ n h ớ t biểu ki ến (Pa s)
Tính chất lưu biến của Yanang gum
3.4.1 Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng đến độ nhớt biểu kiến và ứng suất trượt của YG
Mối tương quan giữa tốc độ biến dạng và độ nhớt biểu kiến của gum sương sâm 3% ở 30 o C cho thấy độ nhớt giảm khi tốc độ biến dạng tăng, xác nhận rằng mẫu YG là lưu chất phi Newton Yanang gum 3% được phân loại là lưu chất giả dẻo với ứng suất ngưỡng, cho thấy sự thay đổi độ nhớt khi ứng suất trượt vượt qua ứng suất ngưỡng Sự khác biệt giữa mẫu Yanang gum của chúng tôi và nghiên cứu của Jittra Singthong (2009) có thể do nồng độ cao hơn, dẫn đến sự thay đổi trong tính chất lưu chất Ngoài ra, mẫu của chúng tôi cũng tương đồng với kết quả của Danh (2015), cho thấy sự khác biệt trong tính chất hóa học giữa hai mẫu Yanang gum, dẫn đến việc phân loại vào các loại lưu chất khác nhau.
0 200 400 Ứn g su ất tr ư ợ t (Pa)
3.4.2 Ảnh hưởng của nồng độ và loại đường đến ứng suất trượt của Yanang gum
Khảo sát các mẫu có bổ sung đường cho thấy rằng glucose, fructose, sucrose và maltose không làm thay đổi loại cơ lưu chất của gum về mặt định tính, nhưng lại làm tăng giá trị ứng suất trượt theo cách định lượng Cụ thể, khi nồng độ đường tăng từ 10% đến 30%, ứng suất trượt của các mẫu đều tăng Ở nồng độ 10%, giá trị ứng suất trượt theo thứ tự là maltose < sucrose < fructose < glucose; ở nồng độ 20% là sucrose < glucose < maltose < fructose; và ở nồng độ 30% là sucrose < maltose < fructose < glucose.
Hình 3 4: Ảnh hưởng của nồng độ và loại đường đến ứng suất trượt của mẫu gum YG
(3%) có và không bổ sung các loại đường ở 30 o C.
0 100 200 300 400 500 Ứn g su ất tr ư ợ t (Pa)
0 100 200 300 400 500 Ứn g su ất tr ư ợ t (Pa)
0 100 200 300 400 500 Ứn g su ất t rư ợ t (Pa)
0 100 200 300 400 500 Ứn g su ất tr ư ợ t (Pa)
3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ các loại đường lên độ nhớt biểu của Yanang Gum
Nồng độ gum cố định là 3% và nồng độ đường thay đổi từ 0 đến 30%, với bốn loại đường sử dụng là sucrose, maltose, fructose và glucose Khi nồng độ fructose tăng, độ nhớt biểu kiến của mẫu gum cũng tăng, cho thấy tỷ lệ các hạt phân tán trong dịch tăng lên Cụ thể, nồng độ fructose từ 0-30% làm tăng độ nhớt biểu kiến trung bình khoảng 131% so với mẫu gum không chứa đường; tương tự, glucose tăng khoảng 180%, sucrose khoảng 126% và maltose khoảng 119% Sự hiện diện của các loại đường làm tăng độ nhớt biểu kiến nhưng lại giảm độ nhớt nội tại, do đường cạnh tranh với nước và thúc đẩy tương tác giữa các phân tử polysaccharide Ahmad và Williams (1999) giải thích rằng các phân tử đường với nhóm hydroxyl xích đạo như ribose ngăn chặn chuỗi sắp xếp lại, dẫn đến giảm độ nhớt, trong khi những đường có nhóm hydroxyl trục như fructose lại làm tăng độ nhớt.
Tại các tốc độ biến dạng nhỏ từ 0.1 đến 100 s⁻¹, độ nhớt của các mẫu gum giảm rõ rệt và nhanh chóng khi tốc độ biến dạng giảm Ngược lại, ở tốc độ biến dạng lớn hơn 100 s⁻¹, độ nhớt hầu như không thay đổi, cho thấy sự độc lập với tốc độ biến dạng Điều này cho thấy rằng trong khoảng tốc độ biến dạng nhỏ, độ nhớt biểu kiến của các mẫu đều phụ thuộc vào tốc độ biến dạng và thể hiện tính chất phi Newton, trong khi ở tốc độ lớn hơn, chúng chuyển sang tính chất Newton.
Hình 3 5: Ảnh hưởng của các loại đường và nồng độ đường lên độ nhớt biểu kiến của
Chú thích: YG-FRUCTOSE: mẫu gum yanang (3%) bổ sung đường fructose; YG-
MALTOSE: mẫu gum yanang (3%) bổ sung đường maltose; YG-GLUCOSE: mẫu gum yanang (3%) bổ sung đường glucose, YG-SUCROSE: mẫu gum yanang (3%) bổ sung đường sucrose
3.4.4 Khảo sát ảnh hưởng của các loại đường lên G’ và G’’ của gum sương sâm YG ở 30 o C
Mẫu Yanang gum 3% với các nồng độ đường fructose khác nhau cho thấy sự khác biệt rõ rệt về điểm chuyển pha Cụ thể, mẫu có 10% đường fructose có G’ < G” ở tần số từ 10.8Hz trở lên, cho thấy lực đàn hồi nhỏ hơn lực nhớt, tạo thành trạng thái bán lỏng tại 10.8Hz Ngược lại, mẫu không bổ sung đường chuyển sang trạng thái bán rắn ở tần số 11.4Hz Ở tần số thấp, các mẫu gum vẫn ở thể gel với giá trị G’ và G” gần nhau Đối với các mẫu gum có nồng độ đường 20% và 30%, điểm chuyển pha không rõ ràng, vẫn được xem là ở trạng thái gel.
Mẫu gum bổ sung đường glucose cho thấy sự chuyển đổi từ trạng thái gel sang bán rắn ở nồng độ 20% tại tần số khoảng 6.9Hz, trong khi mẫu 10% glucose xảy ra ở tần số cao hơn là 10.6Hz Ở nồng độ 30%, sự thay đổi trạng thái không rõ ràng khi G’ và G” gần như tương đương, duy trì trạng thái gel từ 0.1Hz đến 15Hz Đối với mẫu gum có 10% maltose, sự khác biệt giữa G’ và G” không đáng kể ở tần số thấp, nhưng chuyển sang bán rắn từ 5.2Hz trở lên Mẫu 30% maltose cũng tương tự, nhưng chuyển đổi xảy ra ở tần số khoảng 10Hz Mẫu 20% maltose vẫn giữ trạng thái gel từ 0.1Hz đến 15Hz Đối với sucrose, mẫu 10% và 20% có điểm giao nhau G’ và G” ở khoảng 12Hz, trong khi mẫu 30% sucrose chuyển từ gel sang bán rắn ở tần số thấp hơn là 8Hz, cho thấy sự thay đổi trạng thái diễn ra ở tần số thấp hơn khi nồng độ sucrose tăng.
Ở tần số thấp từ 0.1Hz đến 4Hz, mẫu yanang gum 3% với và không có bổ sung đường đều được xem là ở trạng thái gel Do số lần giao động trong một giây trong chế biến thực phẩm không quá lớn, chúng tôi khẳng định rằng yanang gum 3% vẫn duy trì trạng thái gel khi sử dụng trong chế biến.
Hình 3 6: Biểu đồ ảnh hưởng của đường fructose lên mô đun đàn hồi và mô đun mất mất của mẫu Gum 3%
Hình 3 7: Biểu đồ ảnh hưởng của đường glucose lên mô đun đàn hồi và mô đun mất mất của mẫu Gum 3%
Hình 3 8: Biểu đồ ảnh hưởng của đường maltose lên mô đun đàn hồi và mô đun mất mất của mẫu Gum 3%
Hình 3 9: Biểu đồ ảnh hưởng của đường fructose lên mô đun đàn hồi và mô đun mất mất của mẫu Gum 3%
Ảnh hưởng của đường đến chỉ số hòa tan (WSI) và chỉ số hấp thụ nước (WAI)
Chỉ số hấp thụ nước (WAI) tăng rõ rệt (P
