Trong những năm gần đây việc ứng dụng phân tích hình ảnh đang được rất quan tâm trong nghiên cứu chế biến thực phẩm, đã có nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực này: nhà nghiên cứu Jasmina LUKINAC đã nghiên cứu về ứng dụng phân tích hình ảnh và phương pháp so màu về sự biến đổi màu sắc trong quá trình làm khô măng tây [15], Jasmina LUKINAC đã sử dụng máy so màu chromameter CR-300 (Minolta) để thu lại hình ảnh và phân tích hình ảnh kỹ thuật số trên hệ màu RGB và kết quả của ông cho thấy có sự khác biệt giữa từng trạng thái màu sắc khi làm khô măng tây, Với nhóm nhà nghiên cứu D.Magdic, Jasmina Lukinac, Stela Jokic, F.Cacic-Kenjric, M.Bilic , D.velic đã nghiên cứu phân tích ảnh hưởng việc xử lý các chất hóa học khác nhau về màu sắc của đĩa táo trong suốt quá trình làm khô và kết quả của ông cho thấy giá trị trong hệ màu RGB biến đổi theo màu sắc của quả táo khi phân tích bằng phần mềm hình ảnh [16]. Ngoài ra còn có một số nghiên cứu khác là phương pháp chụp ảnh kỹ thuật số để đo màu và phân tích màu sắc trên bề mặt thực phẩm của nhà nghiên cứuYam.K.L.
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
2.1.1. Tôm thẻ chân trắng:
Tôm thẻ chân trắng cỡ 85-90 con/kg tươi thu mua tại chợ Vĩnh Hải, Thành Phố Nha Trang thuộc NT, bảo quản bằng nước đá xay ở nhiệt độ <40C trong 24h trước khi đưa vào nghiên cứu.
2.1.2. Phụ gia chống mất nước a. Phụ gia Mix phosphate a. Phụ gia Mix phosphate
Đặc điểm sản phẩm:
Chỉ tiêu cảm quan: Bột màu trắng đặc trưng
P2O5 (%by weight): 57.5 – 59.3
pH (1% solution): 8.0 – 9.3
Water insoluble (%): Không quá 0.1
Heavy metal ( as Pb), ppm: Không quá 10 ppm
Asenic (As): Không quá 3 ppm
Flouride F, ppm: Không quá 10 ppm
Hướng dẫn sử dụng:
Sử dụng 2-3% MP-2 cho tôm
Sử dụng 1- 1.5% cho cá , mực bạch tuộc ( nên dùng kết hợp với non- phosphate Spring -1 với tỷ lệ 2:1).
Bao bì: Bao giấy 21 kgs
Thời hạn sử dụng: 1 năm kể từ ngày sản xuất
Xuất xứ: Thái Lan
Chứng nhận TCSP do Bộ Y Tế - CATVSTP : số 7895/2009/YT-CNTC
b. Non phosphate:
Thành phần hóa học: Sodium bicarbonate, acid citric và sodium chloride. Phụ gia này được cung cấp bởi công ty.
c. Hỗn hợp phosphate
Thành phần hóa học gồm: Trisodium diphosphate (450(ii)), dinatri orthophosphate (339(i)), Disodium diphosphate (450(i)), Tetrasodium diphosphate (450(iii)). Phụ gia này được cung cấp bởi công ty.
d. Muối ăn NaCl:
Tên gọi: Natri Clorua
Mã số hàng hóa: 250 100 10
Nhà sản xuất: Công ty cổ phần muối Khánh Hòa. Địa chỉ: 108 đường 2/4 Đồng Đế - Nha Trang
2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Ảnh hưởng của loại phụ gia, thời gian, nhiệt độ đến màu sắc và sự tăng trọng của tôm Nobashi trong quá trình xử lý phụ gia.
- Chọn ra được chế độ xử lý phụ gia tốt nhất cho khối lượng tăng trọng cao và ít ảnh hưởng nhất đến màu sắc tự nhiên
2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.3.1. Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu. 2.3.1. Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu. 2.3.1.1. Phương pháp lấy mẫu
Nguyên liệu là tôm thẻ chân trắng còn sống được thu mua tại chợ Vĩnh Hải, Thành Phố Nha Trang thuộc, kích thước 85 – 90con/kg, sau đó giết chết đồng loạt bằng cách gây sốc nhiệt bằng nước lạnh có nhiệt độ từ 0 – 50C.
Nguyên liệu được bảo quản bằng phương pháp muối khô, theo tiêu chuẩn TCN 4544 – 88 và TCVN 3726 – 89 và vận chuyển về phòng thí nghiệm.
Tôm sau khi được vận chuyển về phòng thí nghiệm được lấy mẫu để đánh giá cảm quan tôm nguyên liệu ban đầu và tiếp tục bảo quản, thời gian bảo quản 1 ngày, tỷ lệ đá tôm là 2:1.
2.3.1.2. Phương pháp xử lý mẫu.
Mẫu được bảo quản bằng phương pháp muối ướt ở nhiệt độ <40C trong thời gian 1 ngày trước khi sản xuất tôm Nobashi theo qui trình được trình bày ở mục 1.1.4.
2.3.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm.
Sử dụng phương pháp qui hoạch thực nghiệm theo mô hình Factorial (general) trên phần mềm Design Expert 9.
2.3.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm.
2.3.3.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát
Tôm nguyên liệu
Bảo quản 24h
Xử lý Nobashi
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến màu sắc và tỷ lệ tăng khối lượng trogquá trình ngâm phụ gia Ảnh hưởng của công
thức và thời gian? Mối tương quan giữa
màu đỏ với chỉ số R và ∆E trên hệ màu RGB
Chọn phụ gia + chế độ xử lý phù hợp cho tôm
Nobashi
Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ? Lột vỏ, bỏ đầu
Giải thích sơ đồ:
- Tôm thẻ nguyên liệu đạt tiêu chuẩn chất lượng theo TCVN 3726-89 được rửa sạch tạp chất trong nước lạnh 100C.
- Bảo quản tôm trong thùng cách nhiệt và bằng hỗn hợp nước đá lạnh <40C bảo quản tôm qua 24h.
- Tôm được xử lý cơ học (lột vỏ, lặt đầu, tôm được bỏ vào khuôn và duỗi đạt theo yêu cầu của công ty).
- Tôm được chia 2 phần:
+ Phần 1: tôm nguyên liệu xử lý lặt đầu, bỏ vỏ không duỗi sẽ được xử lý nhiệt xác định sự tương quan giữa mức độ biến đỏ và chỉ số R trên hệ màu RGB.
+ Phần 2: tôm sau khi xử lý duỗi sẽ được ngâm trong dung dịch phụ gia. Các yếu tố thời gian xử lý phụ gia, chọn loại chất phụ gia, nhiệt độ xử lý phụ gia là những yếu tố ảnh hưởng tới màu sắc và khối lượng của tôm cần nghiên cứu.
2.3.3.2. Xác định sự tương quan giữa mức độ biến đỏ, giá trị ∆E và chỉ số R của hệ màu RGB. của hệ màu RGB.
Qui trình xác định mức độ biến đỏ và giá trị ∆E và chỉ số R
- Tôm tươi được mua ở chợ Vĩnh hải, Thành Phố Nha Trang kích thước 85- 90 con/kg.
- Tôm nguyên liệu sẽ được xử lý cơ học loại bỏ đầu, vỏ chừa đốt đuôi và được xử lý nhiệt ở 8 mức nhiệt độ. 500C, 550C, 600C, 650C, 700C, 750C, 800C, 850C trong thời gian 15 giây.
Tôm tươi Xử lý cơ học (bỏ đầu, bỏ vỏ, chừa đuôi) Xử lý nhiệt Mức 1 Mức 2 Mức 3 Mức 4 Mức 5 Mức 6 Mức 7 Mức 8 Chụp ảnh Phân tính hình ảnh trên phần mềm imageJ
- Chụp ảnh: tôm sẽ được vớt ra sau khi xử lý nhiệt để ráo và chụp lại ảnh. Tôm được chụp cách ly ánh sáng bên ngoài, thùng chụp hình ảnh sẽ ngăn được ánh sáng từ bên ngoài làm nhiễu màu sắc của tôm khi chụp tôm. - Phân tích imageJ: hình ảnh sau khi chụp sẽ được xử lý bằng phần mềm imageJ.
- Phân tích hồi qui phần mềm excel tính toán và vẽ các số liệu phân tích về dạng phương trình hồi qui
2.3.3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian xử lý phụ gia và công thức phụ gia đến mức độ tăng trọng và màu sắc của tôm Nobashi. phụ gia đến mức độ tăng trọng và màu sắc của tôm Nobashi.
Nghiên cứu lựa chon thời gian xử lý phụ gia và công thức phụ gia cho màu sắc và tỉ lệ tăng trọng tôm tốt nhất của tôm Nobashi.
Miền nghiên cứu gồm có 2 biến: biến công thức và thời gian, cố định nhiệt độ 10-120C.
- Biến công thức phụ gia: gồm có 3 công thức:
+ Công thức 1: Mix phosphate 2,8% + Non phosphate 1,2% + muối 1,5 %. + Công thức 2: (Trisodium diphosphate, dinatri orthophosphate, Disodium diphosphate, Tetrasodium diphosphate) 2,8% + Non phosphate 1,2% + Muối 1,5%.
+ Công thức 3: (Trisodium diphosphate, dinatri orthophosphate, Disodium diphosphate, Tetrasodium diphosphate) 3% + muối 1,5%.
- Biến thời gian: 2h, 4h, 6h, 8h, 24h. (h=giờ)
-Hàm mục tiêu: Sự thay đổi màu sắc (Chỉ số R và mức độ thay đổi về màu ∆E) và tỉ lệ tăng khối lượng (%)
Nhiệt độ: Chọn nhiệt độ 10-120C, dựa vào quy trình của công ty F17 hiện đang sản xuất mặt hàng tôm Nobashi ở nhiệt độ 10 – 120C.
-Dãy thời gian được chia thành 5 nấc (phút): T1=120± 5, T2=240±5, T3=360±5, T4=480±5, T5=1440±5, với bước nhảy là 120 phút, trừ 24giờ ngâm đêm.
Bố trí thí nghiệm trong dãy thời gian T = (120 – 240)±5 phút dựa trên cơ sở quy trình doanh nghiệp đang làm và dựa trên cơ sở thời gian tối đa cho phép của khách hàng. ∆T=30 phút là khoảng thời gian có thể kiểm soát được trong sản xuất thực tế.
Bố trí thí nghiệm trên phần mềm ma trận thí nghiệm Design expert 9, phần mềm sẽ bố trí ngẫu nhiên các thí nghiệm và cho kết quả về ma trận thí nghiệm ở Bảng 2.1.
Bảng 2.1 Ma trận thí nghiệm theo mô hình Facterial trên phần mềm Design expert 9
2.3.3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian xử lý phụ gia đến mức độ tăng trọng và màu sắc của tôm nobashi. mức độ tăng trọng và màu sắc của tôm nobashi.
Nghiên cứu lựa chọn được nhiệt độ và thời gian xử lý phụ gia cho tỉ lệ tăng trọng và màu sắc tốt nhất.
Miền nghiên cứu gồm có 2 biến: nhiệt độ và thời gian ngâm. Cố định công thức phụ gia.
- Biến nhiệt độ: gồm có các nấc nhiệt độ 11±10C, 14±10C, 17±10C - Biến thời gian: ở các nhiệt độ 2h, 4h, 6h.
.Hàm mục tiêu: màu (chỉ số R và ∆E) và tỉ lệ tăng khối lượng.
Tôm thẻ nguyên liệu sau khi xử lý theo sơ đồ 1, tiến hành bỏ đầu, lột vỏ, rửa sạch, cắt, duỗi và rửa sạch thu được bán thành phẩm sau duỗi. Lấy mẫu kiểm tra các chỉ tiêu: trọng lượng, màu sắc. Sau đó đem bán thành phẩm xử lý qua chất phụ gia bằng cách ngâm trong dung dịch phụ gia theo từng công thức và thời theo giống bảng Design expert 9 (ma trận thí nghiệm).
Thời gian sẽ được thu hẹp lại do thực tế 8h trở về sau, thời gian càng dài thì màu sắc tôm càng biến đỏ không cho phép trong sản phẩm tôm Nobashi và thực tế trong sản xuất ở các công ty thì đối với sản phẩm tôm Nobashi thời gian xử lý phụ gia ở khoảng 4h.
Bố trí thí nghiệm trên phần mềm ma trận thí nghiệm Design expert 9, phần mềm sẽ bố trí ngẫu nhiên các thí nghiệm và cho kết quả về ma trận thí nghiệm ở Bảng 2.2.
Bảng 2.2 Ma trận thí nghiệm theo mô hình Facterial trên phần mềm Design expert 9
2.3.4. Phương xác định các chỉ tiêu:
2.3.4.1. Phương pháp xác định khối lượng tôm
Tôm được làm ráo trước khi cân, mỗi mẫu gồm 3 con tôm. Sử dụng cân điện tử có độ chính xác 10-3g.
Sử dụng phương pháp hiệu số trọng lượng, lấy trọng lượng tôm sau khi xử lý phụ gia trừ cho khối lượng ban đầu của tôm. Từ đó tính ra tỉ lệ % tăng trọng của sản phẩm khi xử lý phụ gia như sau:
∆g =(𝑚1−𝑚).100
𝑚 %
Trong đó:
∆g: Khả năng tăng trọng của tôm khi xử lý phụ gia (%). m: Khối lượng tôm trước khi xử lý phụ gia (g).
2.3.4.2. Phương pháp xác định pH
Sử dụng máy đo pH để bàn Winlab Khoảng đo pH: 1-15 pH
Giá trị pH của tôm sẽ được đo sau khi lấy vớt tôm ra đo các chỉ tiêu, Khi đo pH tôm được lọc để lấy phần dung dịch và được đo bằng máy đo pH để bàn. Và đo ba lần lấy giá trị trung bình.
2.3.4.3. Phương pháp xác định nhiệt độ
Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế kỹ thuật số hiệu SATEDO, sản xuất tại Hong Kong, có độ chính xác 10-1 0C.
Tôm được đo nhiệt độ 15-30 phút/lần, đưa đầu dò của nhiệt kế vào tâm của dung dịch ngâm.
2.3.4.4. Phương pháp xác định màu sắc.
Tôm được vớt ra khỏi dung dịch ngâm phụ gia và làm ráo bằng giấy thấm, sau đó cho vào thùng chụp hình có kích thước cao 40cm, dài 50cm, rộng 30cm. Chụp ảnh bằng máy ảnh của điện loại lumia và được xử lý phân tích hình ảnh bằng máy tính có cài phần mềm imageJ. Phần mềm sẽ phân tích dựa vào hệ màu red, green, blue là ba màu cơ bản. Sự thay đổi màu sắc của tôm sẽ được đánh giá dựa vào màu red là màu đỏ đặc trưng của tôm và mức độ thay đổi màu sắc (∆ERGB), giá trị ∆E được tính theo Công thức 1.:
∆ERGB = √[(𝑅 − 𝑅0)2+ (𝐺 − 𝐺0)2+ (𝐵 − 𝐵0)2] (Công thức 1)
Trong đó: R,G,B tương ứng với chỉ số Red, Green, Blue thu được khi xử lý hình ảnh của mẫu đã xử lý phụ gia trên phần mềm Image J .
R0, G0, B0 tương ứng với chỉ số Red, Green, Blue thu được khi xử lý hình ảnh của mẫu tôm ban đầu chưa xử lý phụ gia, và được phân tích trên phần mềm Image J.
2.3.5. Phương pháp xử ký số liệu thực nghiệm
Sử dụng phần mềm Design expert 9 để bố trí thí nghiệm thông qua ma trận thí nghiệm, phần mềm sẽ bố trí các thí nghiệm một cách ngẫu nhiên và tính toán giải thích đồng thời tối ưu những giá trị tốt nhất để người sử dụng phần mềm có thể lựa chọn được kết quả mong muốn. Sử dụng phần mềm Design expert 9 sẽ giúp giảm bớt số lượng thí nghiệm xuống giúp tiết kiệm được thời gian, cách bố thí thí nghiệm so với những phương pháp truyền thống tính toán bằng tay. Phần Microsoft excel giúp tính toán xử lý số liệu sơ bộ và vẽ các đồ thị liên quan.
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU SỰ TƯƠNG QUAN GIỮA MỨC ĐỘ BIẾN ĐỎ VỚI CHỈ SỐ R VÀ SỰ THAY THAY ĐỔI MÀU SẮC (∆E). BIẾN ĐỎ VỚI CHỈ SỐ R VÀ SỰ THAY THAY ĐỔI MÀU SẮC (∆E).
Bảng 3.1 Kết quả xác đinh chỉ số màu đỏ, R, và sự thay đổi màu sắc (∆E) của tôm khi xử lý nhiệt ở các mức độ khác nhau.
Mức độ đỏ
Màu sắc tôm Giá trị red từng vị trí Giá trị trung bình của R Giá trị ∆E Mức 8 Điểm 1). 205,85 Điểm 2). 204,56 Điểm 3). 210,73 Điểm 4). 206,94 Điểm 5). 208,00 207,21±2,34 131,75 Mức 7 Điểm 1). 193,21 Điểm 2). 193,70 Điểm 3). 196,87 Điểm 4). 190,65 Điểm 5). 194,35 193,75±2,23 116,56 Mức 6 Điểm 1). 179,52 Điểm 2). 174,74 Điểm 3). 173,10 Điểm 4). 174,61 Điểm 5). 178,54 176,10±2,77 99,73 Mức 5 Điểm 1). 168,74 Điểm 2). 167,70 Điểm 3). 169,29 Điểm 4). 163,65 Điểm 5). 164,.68 166,81±2,51 92,43 1 5 2 3 4 1 5 2 3 4 1 5 2 1 3 4 1 5 2 3 4
y = 13.216x + 99.713 R² = 0.9873 0 50 100 150 200 250 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 chỉ số R mức độ đỏ
Hình 3.1a Đồ thị phân tích hồi qui của mức độ biến đỏ với chỉ số R. Mức 4 Điểm 1). 154,85 Điểm 2). 155,78 Điểm 3). 150,38 Điểm 4). 151,83 Điểm 5). 154,95 153,56±2,32 72,23 Mức 3 Điểm 1). 130,95 Điểm 2). 136,42 Điểm 3). 131,01 Điểm 4). 136,79 Điểm 5). 134,72 133,98±2,85 40,74 Mức 2 Điểm 1). 120,42 Điểm 2). 122,84 Điểm 3). 124,72 Điểm 4). 120,20 Điểm 5). 126,30 122,90±2,66 26,34 Mức 1 Điểm 1). 117,31 Điểm 2). 118,56 Điểm 3). 122,22 Điểm 4). 117,53 Điểm 5). 120,25 119,17±2,06 16,15 3 1 5 2 4 1 5 2 3 4 1 5 2 3 4 1 5 2 3 4
y = 17.35x - 3.5929 R² = 0.9822 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Mức độ Giá trị ∆E
Hình 3.1b Đồ thị phân tích hồi qui của mức độ biến đỏ với giá trị thay đổi màu sắc ∆E.
Nhận xét: hình 3.1a và 3.1b cho thấy khi xử lý nhiệt thì màu sắc tôm sẽ bị biết đỏ dần đồng thời chỉ số R cũng bắt đầu tăng theo, ở mức 1 màu sắc tôm chưa đỏ khi xử lý nhiệt ở nhiệt độ 500C trong 15 giây thì chỉ số R là 119,17, khi nâng nhiệt độ theo từng mức thì chỉ số R cũng tăng theo ở mức cao nhất là mức 8 khi đó màu sắc tôm chuyển sang màu đỏ hồng thì chỉ số R cũng tăng lên là 207,21. Đồng thời các hệ màu RGB cũng thay đổi, giá trị ∆ERGB đại diện cho sự thay đổi màu sắc của tôm sau thay đổi từ màu ban đầu chưa xử nhiệt cho đến khi xử lý nhiệt ở