- 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). Sau 3, 6, 9, 12, 15, 18 ngày bảo quản lấy mẫu đi kiểm tra các chỉ tiêu sau:
+ Cảm quan + Tỷ lệ hư hỏng.
c) Phƣơng pháp xử lý số liệu
Bố trí thí nghiệm theo phương pháp qui hoạch thực nghiệm kết hợp với phương pháp truyền thống. Các thí nghiệm được thực hiện lặp lại mỗi mẫu 3 lần, độ
42
SVTH: Nguyễn Thị Thu Quỳnh MSSV: 52130046
tin cậy là 95% và ứng dụng phần mềm Exel 2007, Design Expert 6.0 để phân tích ANOVA nhiều yếu tố, phân tích hồi qui tuyến tính, mô hình hồi qui và bề mặt đáp ứng được áp dụng để làm rõ ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến quá trình ngâm bằng KMnO4, số liệu phân tích được sử dụng để tính toán, vẽ đồ thị.
Xử lý số liệu ảnh hưởng của thời gian ngâm KMnO4, nồng độ ngâm và tỷ lệ măng tây/nước ngâm đến chất lượng của sản phẩm măng tây sau thu hoạch theo thời gian bảo quản bằng phần mềm Unscrambler phiên bản 9.1 sử dụng phương pháp xử lý PCA (Principal Component Analysis).
43
SVTH: Nguyễn Thị Thu Quỳnh MSSV: 52130046
CHƢƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả khảo sát một số thành phần của măng tây nguyên liệu
Quá trình khảo sát sử dụng mẫu măng tây được thu hoạch tại Ninh Thuận. Tiến hành xác định một số thành phần hoá học cơ bản của măng tây. Kết quả được trình bày trên Bảng 3.1.
Bảng 3.1. Kết quả xác định một số thành phần hoá học cơ bản của măng tây
Thành phần Hàm lƣợng (%)
Nước 91,54
Tro 0,54
Đường 1,59
Vitamin C 58,1 mg
Nhận xét: Từ kết quả xác định một số thành phần hoá học cơ bản của măng tây trên Bảng 3.1cho thấy:
- Hàm lượng nước của măng tây tương đối cao, chiếm 91,54% khối lượng nguyên liệu. Vì hàm lượng nước tự do trong măng tây cao nên khả năng mất nước cũng cao, là nguyên nhân làm măng tây nhanh bị khô, héo. Đây cũng chính là môi trường thuận lợi để VSV sinh trưởng và phát triển, enzyme hoạt động mạnh làm tăng các phản ứng sinh hóa và quá trình hô hấp gây hư hỏng sản phẩm, làm giảm thời gian bảo quản nhanh. Do vậy quá trình bảo quản măng tây sau thu hoạch luôn phải chú ý đến yếu tố này.
- Hàm lượng tro cũng ở mức cao cho thấy lượng khoáng chất dinh dưỡng từ măng tây cung cấp cho cơ thể đóng một vai trò khá quan trọng.
- Hàm lượng đường chiếm 1,59% có ảnh hưởng lớn đến vị ngọt của rau măng tây trồng tại vùng Ninh Thuận. So sánh với các kết quả khảo sát hàm lượng đường của măng tây được nghiên cứu trong nước và thế giới cho thấy hàm
44
SVTH: Nguyễn Thị Thu Quỳnh MSSV: 52130046
lượng đường trong măng tây trồng tại vùng Ninh Thuận là tương đối cao, không có sự chênh lệch nhiều.
- Hàm lượng vitamin C cũng tương đối cao có ý nghĩa về mặt giá trị dinh dưỡng và cũng chính là yếu tố cần được quan tâm trong quá trình bảo quản.
Nhìn chung, theo kết quả phân tích mẫu măng tây tại Ninh Thuận cho thấy được thành phần hoá học trong măng tây trồng tại vùng đảm bảo được giá trị dinh dưỡng không thấp hơn, không có sự khác biệt nhiều so với măng tây trồng ở các vùng khác.
3.2. Biến đổi chất lƣợng cảm quan của măng tây sau khi ngâm KMnO4 theo thời gian bảo quản
3.2.1. Biến đổi chất lƣợng cảm quan của măng tây sau khi ngâm KMnO4 theo thời gian bảo quản
Tiến hành trên các mẫu thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của KMnO4 đến chất lượng cảm quan của măng tây theo thời gian bảo quản. Khối lượng mỗi mẫu thí nghiệm là 1Kg, thí nghiệm tiến hành 3 lần và để so sánh hiệu quả của việc sử dụng KMnO4 trong xử lý măng tây trước khi bảo quản với việc không xử lý bằng KMnO4 thì cần tiến hành thêm ở 1 mẫu thí nghiệm đối chứng. 3 mẫu măng tây được ngâm trong dung dịch KMnO4 ở nồng độ 0,3%, thời gian ngâm 10 phút, tỷ lệ măng tây/nước ngâm là 60% và 1 mẫu đối chứng không qua xử lý hoá chất (mẫu trắng) sau thời gian 3, 6, 9,12,15, 18 ngày các mẫu được đưa đi đánh giá cảm quan sẽ thu được bảng điểm cảm quan chung cho các mẫu được trình bày trong phục lục 2 (tương đương các mẫu 9,10,11), và điểm cảm quan chung trung bình của 3 mẫu được biễu diễn trên Hình 3.1.
45
SVTH: Nguyễn Thị Thu Quỳnh MSSV: 52130046
Hình 3.1. Đồ thị biễu diễn sự biến đổi chất lƣợng cảm quan của măng tây sau xử lý bằng KMnO4 theo thời gian bảo quản
Từ kết quả nghiên cứu sự biến đổi chất lượng cảm quan của măng tây sau xử lý bằng KMnO4 theo thời gian bảo quản trên Hình 3.1 cho thấy:
So sánh điểm cảm quan chung của các mẫu có sử dụng KMnO4 và mẫu đối chứng thì điểm cảm quan chung của các mẫu măng tây đã qua xử lý KMnO4 luôn cao hơn so với mẫu đối chứng. Mức độ giảm điểm cảm quan chung của các mẫu đã qua xử lý cũng chậm hơn nhiều. Cụ thể:
- Trong 12 ngày đầu mức điểm cảm quan chung của mẫu đã qua xử lý còn đạt 19,1 điểm, giảm 0,9 điểm. Trong khi mẫu đỗi chứng chỉ còn 12,6 điểm, giảm 7,4 điểm. Măng tây khi không qua xử lý ngâm KMnO4 (mẫu đối chứng) thì chất lượng cảm quan bị giảm ngay trong 3 ngày đầu bảo quản từ 20 điểm xuống 18,8 và giảm nhanh hơn ở các ngày tiếp theo lần lượt là 17,9; 16,4; 12,6; 12,4; 7,1 chất lượng măng tây cũng giảm rõ rệt khi phần già của cây măng càng nhiều. Ở mẫu được ngâm KMnO4 trong 3 ngày đầu bảo quản chất lượng măng tây vẫn còn giữ được độ tươi nguyên, chất lượng cảm quan chỉ bị giảm dần ở các ngày tiếp theo lần
Điểm cảm quan chung (điểm)
46
SVTH: Nguyễn Thị Thu Quỳnh MSSV: 52130046
lượt là 19,8; 19,5; 19,1, 15; 11,3. Theo TCVN 3215-79 về phân cấp chất lượng thì mẫu đã qua xử lý vẫn đạt chất lượng loại tốt, còn mẫu đối chứng được xếp loại trung bình.
- Sau 18 ngày bảo quản mẫu măng tây đối chứng điểm cảm quan chung chỉ còn 7,1 xếp vào loại rất kém theo tiêu chuẩn. Trạng thái bề ngoài của măng bị khô hoàn toàn, màu sắc chuyển sang vàng úa, không còn mùi của măng tây. Đối với mẫu đã qua xử lý chất lượng có giảm sút nhưng nhìn chung tổng quan cả 3 mẫu về màu sắc, mùi vị, trạng thái của măng tây vẫn nằm trong loại trung bình theo tiêu chuẩn đạt 11,3 điểm, trạng thái bên ngoài của măng còn giữa được độ tươi, căng bóng cần thiết, không bị khô hoàn toàn. Riêng mẫu 11 có phần bị úng ở đầu măng do quá trình hơi nước ngưng tụ. Vậy chứng tỏ rằng, KMnO4 có khả năng kéo dài thời gian bảo quản của măng tây.
Nguyên nhân của sự khác biệt giữa 2 mẫu trên là do KMnO4 có hoạt tính OXH có khả năng ức chế, tiêu diệt được VSV, ức chế các enzyme đặc biệt điều khiển quá trình trao đổi chất của tế bào nên khi ngâm măng tây trong dung dịch KMnO4 ở điều kiện thích hợp sẽ giúp loại bỏ được một số tác nhân gây hư hỏng cho sản phầm giúp kéo dài được thời gian bảo quản, giữ được các đặc tính ban đầu của măg tây. Đối với mẫu đối chứng không qua ngâm KMnO4 thì khi đưa vào bảo quản các tác nhân gây hư hỏng không được loại bỏ sẽ ngày càng phát triển nhanh, các quá trình sinh hoá hoạt động mạnh là nguyên nhân làm giảm nhanh chất lượng sản phẩm, thời gian bảo quản ngắn.
Ở ngày thứ 12 trở đi, cả hai mẫu đều có tốc độ giảm điểm cảm quan chung nhanh hơn so với những ngày đầu do ở thời điểm này lượng VSV, enzyme phát triển mạnh tăng cường các quá trình trao đổi, phân giải các chất, quá trình bay hơi nước tăng làm cho trạng thái măng tây ngày càng khô, héo, măng tây bị biến màu, bị úng. Đối với mẫu đã qua xử lý KMnO4 cũng mất dần khả năng ức chế của mình do thời gian càng dài nồng độ KMnO4 càng giảm, khả năng OXH không còn, lúc này không còn ức chế được các VSV cũng như enzyme.
47
SVTH: Nguyễn Thị Thu Quỳnh MSSV: 52130046
Dựa vào kết quả nghiên cứu trên kết hợp với quy định về phân cấp chất lượng theo TCVN 3215-79 cho phép chọn ra được thời gian bảo quản dài nhất của măng tây sau khi ngâm KMnO4 mà chất lượng của măng tây vẫn đạt yêu cầu khá là 12 ngày (> 15,2 điểm). Vì vậy, để thực hiện tối ưu hoá thực nghiệm các yếu tố ảnh hưởng đến chế độ ngâm măng tây bằng KMnO4 cần sử dụng kết quả số liệu từ thực nghiệm sau 12 ngày bảo quản.
3.2.2. Ảnh hƣởng của các yếu tố đến quá trình xử lý măng tây bằng
KMnO4
Theo phương án qui hoạch thực nghiệm lựa chọn ở phần a mục 2.2.3.4 và kết quả đánh giá chất lượng cảm quan măng tây sau khi xử lý qua KMnO4 xác định theo ma trận quy hoạch thực nghiệm được trình bày trên Bảng 3.2.
Bảng 3.2. Xác định điểm cảm quan chung của măng tây theo các chế độ ngâm
bằng KMnO4 Số TN U1 U2 U3 X1 X2 X3 X12 X13 X23 X123 Y1 Số thí nghiệm trong phương án 2k 1 0,26 6 40 - - - + + + - 15,8 2 0,34 6 40 + - - - - + + 16,6 3 0,26 14 40 - + - - + - + 18,3 4 0,34 14 40 + + - + - - - 18,6 5 0,26 6 80 - - + + - - + 17,6 6 0,34 6 80 + - + - + - - 17,8 7 0,26 14 80 - + + - + + - 17,8 8 0,34 14 80 + + + + + + + 18,6 Số thí nghiệm ở tâm 9 0,30 10 60 0 0 0 0 0 0 0 19,3 10 0,30 10 60 0 0 0 0 0 0 0 19,1 11 0,30 10 60 0 0 0 0 0 0 0 18,9
48
SVTH: Nguyễn Thị Thu Quỳnh MSSV: 52130046
Ghi chú:
Y1 Điểm cảm quan chung của măng tây X1 Biến mã nồng độ KMnO4
X2 Biến mã tỷ lệ măng tây/nước ngâm X3 Biến mã thời gian ngâm
Theo phương pháp trực giao ba yếu tố, phương trình hồi qui được biểu diễn theo dạng:
Y1 = b0 + b1X1 + b2X2 + b3X3 + b12X1X2 + b13X1X3 + b23X2X3 (2)
Giải bài toán qui hoạch thực nghiệm bằng phần mềm Design Expert 6.0 cho các kết quả phân tích ANOVA điểm cảm quan chung và ảnh hưởng của các yếu tố tương tác trong công đoạn ngâm bằng dung dịch KMnO4 đến điểm cảm quan chung thể hiện trong Bảng 3.3 và đồ thị:
Bảng 3.3. Phân tích ANOVA điểm cảm quan chung của măng tây theo chế độ ngâm đã chọn Độ bền đông kết Hệ số Prob>F Mô hình (modern) 0,04 Có ý nghĩa (significant) Hằng số (Constant) + 17,64