Thuốc tím (Kali pemanganat) là một chất rắn màu tím. Công thức hóa học là KMnO4, tan trong nước tạo thành dung dịch tím mãnh liệt, việc cho bay hơi nó để lại các tinh thể lăng trụ màu đen tím sáng lấp lánh.
Là một chất OXH có tác dụng OXH chất hữu cơ, vô cơ và trong chừng mực có khả năng diệt khuẩn. Vì vậy, trong thực tế thuốc tím thường được sử dụng để sơ chế một số loại rau quả trước khi đưa và bảo quản.
- Cơ chế oxy hóa vật chất hữu cơ:
Trong môi trường axit
MnO4- + 4H+ + 3e- ⇒ MnO2 + 2H2O MnO4- + 8H+ + 5e- ⇒ Mn2+
+ 4H2O
Trong môi trường kiềm, MnO4 tác dụng với nhóm OH- tạo thành gốc [OH] tự do. Gốc [OH] tự do sẽ phản ứng với nhau tạo thành gốc oxy nguyên tử [O].
2(OH) ⇒ [O] + H2O
Gốc oxy nguyên tử [O] sẽ oxy hóa vật chất hữu cơ theo phản ứng: CxHyOz + (2x + y/2 - z) [O] ⇒ xCO2 + y/2H2O
- Cơ chế sát trùng:
Thuốc tím có khả năng ức chế, tiêu diệt một số vi khuẩn, nấm, và cả vi rút thông qua việc OXH trực tiếp màng tế bào của VSV, ức chế các enzyme đặc biệt điều khiển quá trình trao đổi chất của tế bào.
31
SVTH: Nguyễn Thị Thu Quỳnh MSSV: 52130046
CHƢƠNG II. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên vật liệu
2.1.1. Nguyên liệu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là giống măng tây xanh loại 1 được thu mua và xử lý sơ bộ ở Ninh Thuận sau đó tiến hành bảo quản, vận chuyển về phòng thí nghiệm khoa công nghệ thực phẩm Trường Đại Học Nha Trang. Tiến hành lấy mẫu theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9016-2011.
Măng tây xanh có tên tiếng Anh: Asparagus. Tên khoa học là Asparagus Officinalis Linn, thuộc họ Măng tây Asparagaceae.
2.1.2. Hoá chất - thiết bị 2.1.2.1. Hoá chất 2.1.2.1. Hoá chất
- Dung dịch KMnO4 0,26%, 0,3%, 0,34% - Dung dịch hydrogen peroxide (H2O2) - Dung dịch Feling A, Feling B
- Dung dịch sắt(III) sunfat 5% - Dung dịch KMnO4 0,1N - Nước cất 2.1.2.2. Thiết bị - Cân phân tích độ chính xác 10-4g - Cân điện tử độ chính xác 10-2g - Tủ lạnh - Bếp điện - Tủ sấy - Lò nung
32
SVTH: Nguyễn Thị Thu Quỳnh MSSV: 52130046
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Phƣơng pháp xử lý và bảo quản nguyên liệu
Măng tây tươi sau khi thu mua từ ruộng măng phải được xử lý sơ bộ bao gồm cắt gốc, phân loại rồi bảo quản trong thùng carton đưa ngay về phòng thí nghiệm Trường Đại Học Nha Trang. Nguyên liệu được chia làm 2 phần: Một phần sử dụng ngay để nghiên cứu các điều kiện bảo quản bằng KMnO4 thích hợp cho măng tây; Một phần sử dụng để nghiên cứu một số thành phần hoá học cơ bản trong măng tây được bảo quản bằng cách bao kín đầu măng tây bằng giấy báo để tránh măng bị mất nước, bị héo ảnh hưởng đến kết quả nghiên cứu và bảo quản trong ngăn mát tủ lạnh nhiệt độ từ 5-7 0C để sử dụng dần.
2.2.2. Khảo sát một số thành phần nguyên liệu[7] 2.2.2.1. Xác định hàm lƣợng ẩm của măng tây 2.2.2.1. Xác định hàm lƣợng ẩm của măng tây
Nguyên lý: Sử dụng nhiệt độ cao để làm bay hết hơi nước trong mẫu. Dựa vào hiệu số khối lượng mẫu trước và sau khi sấy để tính được hàm lượng ẩm trong sản phẩm.
Cách tiến hành: Trước tiên sấy cốc đến khối lượng không đổi ở 100- 1050C. Sau đó, cân chính xác 5-10g mẫu trong cốc đã được sấy khô. Dằm tơi mẫu bằng đũa thủy tinh. Sấy cốc mẫu trong tủ sấy ở 60-800C trong 2 giờ. Sau đó nâng nhiệt lên100-1050C, sấy trong 3 giờ. Lấy mẫu ra để nguội trong bình hút ẩm, đem cân rồi lại sấy tiếp đến khối lượng không đổi. Hàm lượng ẩm được tính theo công thức (2.1): 1 2 1 100% G G X G G (2.1) Trong đó: X: là độ ẩm của thực phẩm (%)
33
SVTH: Nguyễn Thị Thu Quỳnh MSSV: 52130046
G2: là khối lượng cốc sấy và mẫu sau khi sấy (g) G: là khối lượng cốc sấy (g)
2.2.2.2. Xác định hàm lƣợng tro toàn phần của măng tây
Nguyên lý: dùng sức nóng (550-6000C) nung cháy hoàn toàn các chất hữu cơ. Phần còn lại đem cân và tính ra hàm lượng tro toàn phần trong thực phẩm.
Tiến hành: nung chén sứ ở 550-600 0C đến khối lượng không đổi. Cân vào chén khoảng 5g mẫu thử. Cho vào lò nung và tăng nhiệt độ từ từ cho đến 550-600 0C. Nung cho đến khi mẫu hóa tro trắng (khoảng 6-7 giờ). Nếu còn tro đen, lấy ra để nguội trong bình hút ẩm, thêm vào vài giọt H2O2 hoặc HNO3 đậm đặc và nung lại cho đến tro trắng. Để nguội trong bình hút ẩm rồi đem cân. Tiếp tục nung trong 30 phút và đem cân đến khối lượng không đổi.
Hàm lượng tro toàn phần được tính theo công thức (2.2): 2 1 100% G G X G G (2.2) Trong đó:
G: khối lượng chén nung (g)
G1: khối lượng chén nung và mẫu (g) G2: khối lượng chén nung và tro trắng (g)
2.2.2.3. Xác định hàm lƣợng đƣờng tổng số
Nguyên lý: Sử dụng phương pháp Bertrand để tính hàm lượng đường khử có trong thực phẩm dựa trên cơ sở trong môi trường kiềm đường khử có thể dễ dàng khử đồng (II) oxid thành đồng (I) oxid có màu đỏ gạch, qua đó tính được hàm lượng đường khử.
Tiến hành định lượng đường khử bằng thuốc thử Fehling 1 và 2. Khi trộn hỗn hợp này ta có phản ứng:
34
SVTH: Nguyễn Thị Thu Quỳnh MSSV: 52130046
CuSO4 + 2NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4
Cu2O + Fe2(SO 4)3 + H2SO 4 2CuSO4 + 2FeSO4 + H2O 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O Từ lượng KMnO4 tiêu tốn ta tính được Cu(I) và tính được lượng Cu. Do đó tính được hàm lượng đường trong mẫu bằng cách tra bảng tìm hàm lượng glucose theo phương pháp Bertrand.
Tiến hành: Cân 20 (g) mẫu cho vào cối sứ nghiền nhỏ, hoà tan bằng nước nóng, cho vào bình định mức, tráng cốc nhiều lần sau đó dẫn nước cất cho đủ 100ml. Tiến hành lọc, lấy 10ml cho vào bình định mức pha loãng 10 lần.
Định lượng hàm lượng đường: Cho vào bình nón dung tích 250ml: dung dịch Feling A 10ml, dung dịch Feling B 10ml. Đun sôi, cho 10ml dịnh lọc và 20ml nước cất đun sôi giữ 20 phút từ khi bắt đầu sôi lại. Lấy bình ra để cho cặn Cu2O lắng xuống. Tiến hành lọc phần dịch bên trên qua giấy lọc. Cho nước đã đun sôi vào bình nón và tiếp tục gạn lọc cho đến khi nước trong bình không còn màu xanh, lần gạn cuối gạn hết nước trong bình và cho vào bình 20ml dung dịch Fe3(SO4)2 5%, trán bình nón đến khi không còn vết Cu2O. Chuẩn độ dung dịch Fe2+
hình thành bằng dung dịch KMnO4 0,1N cho đến khi xuất hiện màu hồng nhạt bền.
Tính kết quả hàm lượng đường: 1 100
% 1000 G F X G (2.3) Trong đó:
G1: Khối lượng đường nghịch chuyển hoặc đường glucose (ml) tương ứng với số ml dung dịch KMnO4 0,1N tra bảng Bertrand G: Khối lượng mẫu (g)
F: Hệ số pha loãng
35
SVTH: Nguyễn Thị Thu Quỳnh MSSV: 52130046
2.2.2.4. Xác định hàm lƣợng vitamin C
Hàm lượng vitamin C của măng tây nguyên liệu được xác định bằng cách gửi mẫu đến Viện Công nghệ sinh học và Môi trường Trường Đại học Nha thực hiện.
2.2.3. Phƣơng pháp phân tích và bố trí thí nghiệm 2.2.3.1. Phƣơng pháp phân tích cảm quan 2.2.3.1. Phƣơng pháp phân tích cảm quan
Tiến hành xây dựng bảng điểm chuẩn cảm quan đối với măng tây của mẫu đối chứng và mẫu bảo quản trong điều kiện ánh sáng, nhiệt độ, và thời gian sơ chế xử lý thích hợp theo phương pháp cho điểm theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3215-79.
Khi đánh giá tất cả các chỉ tiêu cảm quan hay từng chỉ tiêu riêng biệt của sản phẩm theo tiêu chuẩn Việt Nam phải dùng hệ điểm 20 xây dựng trên một thang thống nhất 6 bậc 5 điểm (từ 0 đến 5).
Bảng 2.1. Bảng mô tả thang điểm cảm quan cho măng tây sau bảo quản
Chỉ tiêu Điểm Yêu cầu
Màu sắc
5 Măng tây có màu xanh mướt đặc trưng của măng tây 4 Măng tây có màu xanh đặc trưng của măng tây 3 Măng tây có màu xanh nhạt
2 Măng tây có màu xanh hơi vàng 1 Măng tây có màu vàng úa 0 Măng tây có màu vàng nâu
Mùi
5 Măng tây có mùi thơm rất đặc trưng của măng tây tươi 4 Măng tây có mùi thơm đặc trưng của măng tây tươi 3 Măng tây có mùi ít đặc trưng của măng tây tươi 2 Măng tây mất mùi đặc trưng và bắt đầu có mùi lạ. 1 Măng tây hơi mùi hơi ủng
0 Măng tây có mùi ủng, thối hỏng hoàn toàn
36
SVTH: Nguyễn Thị Thu Quỳnh MSSV: 52130046
thái 4 Măng tây hơi dòn, da căng
3 Măng tây ít dòn, một số chỗ bị nhăn, thâm (ít)
2 Măng tây hơi mềm và da hơi nhăn, đọt măng bắt đầu bị thâm hoặc một số chỗ bắt đầu bị ủng.
1 Măng tây mềm, xốp, da nhăn, khô do mất nhiều nước,vết thâm xuất hiện nhiều hơn hoặc chỗ bị ủng nhiều hơn.
0 Măng tây khô, mềm, nhăn nheo do mất quá nhiều nước, bị mềm nhũn do bị thối ủng, hư hỏng hoàn toàn.
Bảng 2.2. Bảng hệ số quan trọng của các chỉ tiêu cảm quan măng tây sau bảo quản
STT Tên chỉ tiêu Hệ số quan trọng
1 Màu sắc 1,5
2 Mùi 1
3 Trạng thái 1,5
Tổng 4
2.2.3.2. Phƣơng pháp xác định tỷ lệ hao hụt khối lƣợng
Sử dụng phương pháp cân để xác định tỉ lệ hao hụt khối lượng măng tây trong quá trình bảo quản. Sử dụng cân điện tử có độ chính xác 10-2g để xác định tỷ lệ hao hụt khối lượng trong quá trình bảo quản.
Măng tây sau khi đã lựa chọn xong, đem rửa dưới vòi nước chảy, làm khô, sau đó tiến hành cân chính xác khối lượng của măng tây ban đầu bằng cân điện tử.
Tiến hành các thí nghiệm như đã bố trí,sau đó tiến hành theo dõi sự thay đổi khối lượng sản phẩm sau 3, 6, 9,12, 15 ngày bảo quản.
Công thức tính tỷ lệ hao hụt khối lượng: 1 2 1 100% G G g G (2.4)
37
SVTH: Nguyễn Thị Thu Quỳnh MSSV: 52130046
Trong đó:
∆g: Tỷ lệ hao hụt khối lượng măng tây (%) G1 : Khối lượng ban đầu của măng tây (g) G2: Khối lượng sau thời gian bảo quản (g)
2.2.3.3. Phƣơng pháp phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật
- Xác định TSVSVHK theo TCVN 4884:2005 - Xác định Coliforms theo TCVN: 6848:2007 - Xác định Escherichia coli theo TCVN 6846:2007
- Xác định Staphylococcus aureus theo TCVN 4830-1:2005.
2.2.3.4. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm và xử lý số liệu a) Phƣơng pháp qui hoạch thực nghiệm[1]
Trong quá trình bảo quản măng tây phải chịu tác động của nhiều yếu tố, trong nghiên cứu này ta chọn ra 3 yếu tố đã được khảo sát sau:
- U1: nồng độ KMnO4, % - U2: thời gian ngâm (phút)
- U3: tỷ lệ ngâm măng tây/nước (%)
Thông số cần được tối ưu hoá là chất lượng cảm quan (Y) và các thông số ảnh hưởng đến thông số tối ưu là nồng độ KMnO4 (U1), thời gian ngâm (U2), tỷ lệ ngâm (U3).
Bảng 2.3. Điều kiện thí nghiệm cho quá trình ngâm măng tây bằng KMnO4
Các mức
Các yếu tố
X1 (%) X2 (phút) X3 (%)
Mức cơ sở 0,3 10 60
38
SVTH: Nguyễn Thị Thu Quỳnh MSSV: 52130046
Mức trên (+1) 0,34 14 80
Mức dưới (-1) 0,26 6 40
Từ hệ toạ độ U1, U2, U3 chuyển sang hệ toạ độ mới không thứ nguyên X1, X2, X3 theo công thức (2.5): 0 i i i i U U X U i 1 3 (2.5)
Kết quả hình thành ma trận qui hoạch thực nghiệm và số lượng các thí nghiệm thể hiện trong Bảng 2.4.
Chọn phương trình hồi qui tuyến tính có dạng:
ŷ = b0 + b1X1 + b2X2 + b3X3 + b12X1X2 + b13X1X3 + b23X2X3 (1)
Trong đó:
b0: Hệ số hồi qui
b1, b2, b3: Hệ số tuyến tính b12, b13, b23: Hệ số tương tác đôi
Mỗi hệ số đặc trưng cho ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình bảo quản măng tây.
Bảng 2.4. Ma trận qui hoạch thực nghiệmvà số lƣợng thí nghiệm ngâm măng tây bằng KMnO4
N X0 X1 X2 X3 X1X2 X1X3 X2X3 U1 U2 U3 Y
1 1 -1 -1 -1 1 1 1 Umin 1 Umin 2 Umin 3
2 1 1 -1 -1 -1 -1 1 Umax 1 Umin 2 Umin 3
3 1 -1 1 -1 -1 1 -1 Umin 1 Umax 2 Umin 3
4 1 1 1 -1 1 -1 -1 Umax 1 Umax 2 Umin 3
5 1 -1 -1 1 1 -1 -1 Umin 1 Umin 2 Umax 3
39
SVTH: Nguyễn Thị Thu Quỳnh MSSV: 52130046
7 1 -1 1 1 -1 -1 1 Umin 1 Umax 2 Umax 3
8 1 1 1 1 1 1 1 Umax 1 Umax 2 Umax 3 Thí nghiệm ở tâm 9 0 0 0 0 0 0 0 0 1 U U20 U30 10 0 0 0 0 0 0 0 0 1 U U20 0 3 U 11 0 0 0 0 0 0 0 0 1 U U20 U30
Thí nghiệm được thực hiện trên 8 mẫu và 3 thí nghiệm ở tâm để xác định phương sai S2
th. Như vậy, trong thí nghiệm tối ưu hoá này ta cần thực hiện 11 thí nghiệm (TN).
Sử dụng phần mềm xử lý số liệu để đưa ra được mô hình thực nghiệm, phương trình thực nghiệm, kết quả ảnh hưởng của các yếu tố đến chất lượng của sản phẩm măng tây, chọn thông số tối ưu trong quá trình xử lý.
40
SVTH: Nguyễn Thị Thu Quỳnh MSSV: 52130046
Sơ đồ bố trí thí nghiệm:
Hình 2.1. Sơ đồ nghiên cứu ảnh hƣởng của nồng độ KMnO4, thời gian ngâm và tỷ lệ măng tây/nƣớc ngâm đến chất lƣợng măng tây theo thời gian bảo quản
Giải thích quy trình:
- Măng tây nguyên liệu: Sau khi thu hoạch măng tây từ ruộng yêu cầu phải mang ngay về tiến hành phân loại để sơ chế, xử lý trước khi đưa đi bao gói, bảo quản.
- Công đoạn phân loại - Rửa - Để ráo:
15 ngày 18 ngày Măng tây Phân loại Rửa Để ráo Ngâm KMnO4 Bao gói Bảo quản lạnh Để ráo - nồng độ ngâm (%): 0,260,34 - thời gian ngâm (phút):
614 - tỷ lệ ngâm (%):
4080 khảo sát nguyên liệu
Đánh giá cảm quan và xác định chất lƣợng măng tây. Chọn thời gian, nồng độ, tỷ lệ nƣớc thích hợp
41
SVTH: Nguyễn Thị Thu Quỳnh MSSV: 52130046
Giai đoạn phân loại lựa chọn những búp măng tây đồng đều về kích thước, độ già, hình dạng, chọn măng tây tươi, không hư hỏng và không bị khuyết tật.
Rửa: măng dễ bị dập, tổn thương nên phải nhẹ tay. Rửa măng tây trong chậu dưới vòi nước chảy nhằm làm trôi sạch đất, cát, bụi bám ở gốc măng. Sau đó để ráo nước.
- Ngâm KMnO4: Tiến hành ngâm măng tây ở các nồng độ khác nhau theo thời gian và tỷ lệ nước sau:
Nồng độ KMnO4: 0,260,34 % Thời gian ngâm: 614 phút
Tỷ lệ măng tây/dung dịch ngâm: 4080 %
Quá trình thí nghiệm được tiến hành trên 9 mẫu khác nhau để đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu nồng độ KMnO4, thời gian ngâm, tỷ lệ măng tây/nước ngâm đến chất lượng măng tây theo thời gian bảo quản, đưa ra được mô hình thực nghiệm và chọn được các thông số tối ưu cho quá trình bảo quản măng tây bằng KMnO4. Bố trí các mẫu ngâm theo mô hình qui hoạch thực nghiệm tại phần a, mục 2.2.3.4.
Các mẫu sau khi ngâm KMnO4 được vớt ra ngoài để ráo nước trước khi đưa đi bao gói và bảo quản.
- Bao gói - Bảo quản: Bao gói măng tây trong các túi PE có đục lỗ (bao gói hở). Sau đó, tiến hành bảo quản măng tây trong ngăn mát tủ lạnh (nhiệt độ 5 - 70C).