2.2.4.1. Bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của thời gian lưu giữ nguyên liệu đến hàm lượng hitamine trong nước mắm
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của thời gian lưu giữ nguyên liệu đến chất lượng nước mắm
Bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của độ tươi nguyên liệu đến hàm lượng hitamine trong nước mắm trình bày ở hình 2.2. Cá cơm sau khi vận chuyển về phòng thí nghiệm, được lưu giữ ở điều kiện nhiệt độ phòng (300C ± 20C) trong suốt quá trình bảo quản. Sau các khoảng thời gian lưu giữ: 0 giờ, 6 giờ, 12 giờ, 18 giờ và 24 giờ lấy mẫu phân tích các chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu (chỉ tiêu cảm quan, chỉ tiêu hóa học và chỉ tiêu vi sinh vật). Đồng thời với quá trình trên, sử dụng cá cơm được lưu giữ ở nhiệt độ phòng trong các khoảng thời gian 0 giờ, 6 giờ, 12 giờ, 18 giờ và 24 giờ trong sản xuất nước mắm theo phương pháp gài nén truyền thống. Sau thời gian sản xuất 180
Cá cơm nguyên liệu
Lưu giữ cá ở điều kiện thường trong khoảng thời gian khác nhau
12 giờ
Sản xuất nước mắm
6 giờ 18 giờ 24 giờ
Lấy mẫu
Đánh giá chất lượng cá cơm nguyên liệu
Lấy mẫu
Đánh giá chất lượng nước mắm
Xác định thời gian lưu giữ cá thích hợp cho sản xuất nước mắm
32
ngày (6 tháng), lấy mẫu nước mắm đánh giá các chỉ tiêu chất lượng cảm quan và phân tích một số chỉ tiêu hóa học (nitơ toàn phần, NH3, acid amin, pH và histamine), phân tích một số chỉ tiêu vi sinh vật. Nghiên cứu này là cơ sở cho quá trình lựa chọn thời gian lưu giữ cá cơm ở nhiệt độ thường để vẫn giữ được độ tươi nguyên liệu thích hợp cho sản xuất nước mắm đạt tiêu chuẩn hàm lượng hitamine thấp. Theo nghiên cứu của Brillantes và cộng sự cho thấy hàm lượng histamine tăng lên trong quá trình lên men sản xuất nước mắm từ nguyên liệu cá cơm Stolephorus sp, cụ thể từ 22 - 159 ppm với mẫu thí nghiệm được sản xuất từ nguyên liệu tươi tốt, bảo quản bằng nước đá sau khi đánh bắt, từ 589 – 686ppm đối với mẫu thí nghiệm từ nguyên liệu không được bảo quản bằng nước đá [19], [20].
2.2.4.2. Bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của phương pháp bảo quản nguyên liệu đến hàm lượng hitamine trong nước mắm
* Bố trí thí nghiệm xác định loại muối bảo quản nguyên liệu
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định loại muối bảo quản nguyên liệu
Tiến hành 6 mẫu thí nghiệm, mỗi mẫu sử dụng 1000g cá cơm, xử lý ướp muối bằng các loại NaCl khác nhau: muối hạt và muối bột với cùng nồng độ 12,5%, mỗi nồng độ 3 mẫu. Nồng độ muối hạt và muối bột được lựa chọn thông qua các nghiên
Cá cơm nguyên liệu
Xử lý bằng các loại muối khác nhau
Muối bột 12,5% Muối hạt 12,5%
3 ngày 1 ngày 2 ngày
Đánh giá chất lượng nguyên liệu Chọn loại muối thích hợp
33
cứu của chúng tôi về ảnh hưởng của nồng độ muối đến chất lượng nguyên liệu cá cơm cho thấy khi sử dụng muối hạt và muối bột để bảo quản cá cơm với nồng độ ≥ 12,5% thì nguyên liệu cá cơm biến đổi chậm, dễ quan sát trạng thái cảm quan. Trong khi đó bảo quản cá cơm bằng muối hạt với nồng độ ≤ 12,5% có hiện tượng cá cơm bị biến đổi nhanh, sau khi bảo quan khó quan sát trạng thái cảm quan của cá cơm. Sau các khoảng thời gian bảo quản 1 ngày, 2 ngày và 3 ngày lấy mẫu đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng: cảm quan, hóa học (NH3, histamine, nitơ tổng số và acid amin) và vi sinh vật, từ đó xác định loại muối thích hợp dùng để bảo quản nguyên liệu cá cơm trước khi làm mắm.
* Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nồng độ muối và thời gian bảo quản cá cơm nguyên liệu
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định chế độ ướp muối trong thời gian bảo quản nguyên liệu
Cá cơm nguyên liệu
Bảo quản bằng loại muối đã lựa chọn với nồng độ khác nhau 2 ngày 15% 20% 25% 10% 8% 4% 0% 1 ngày 3 ngày Lấy mẫu
Chọn chế độ ướp muối trong bảo quản nguyên liệu cá cơm Đánh giá chất lượng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
34
Tiến hành thí nghiệm với 21 mẫu, mỗi mẫu 1000g nguyên liệu. Cá cơm sau khi được thu mua và vận chuyển về phòng thí nghiệm, sẽ được rửa để loại bỏ tạp chất và phối trộn đều với loại muối đã được lựa chọn với các nồng độ NaCl 0%, 4%, 8%, 10%, 15%, 20%, 25%, mỗi nồng độ 3 mẫu, bảo quản ở điều kiện thường. Định kì sau thời gian bảo quản 1 ngày, 2 ngày và 3 ngày lấy mẫu. Sau đó tiến hành phân tích các chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu: cảm quan, hóa học (NH3, histamine, nitơ tổng số và acid amin) và vi sinh vật. Kết quả đánh giá là cơ sở để lựa chọn nồng độ NaCl bảo quản thích hợp. * Quy hoạch thực nghiệm để xác định nồng độ muối và thời gian bảo quản nguyên liệu thích hợp
Sau khi tìm được nồng độ muối và thời gian bảo quản cá cơm nguyên liệu thích hợp, tiến hành bố trí thí nghiệm theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm nhằm tìm ra các thông số thích hợp để tìm ra điều kiện thích hợp cho quá trình bảo quản nguyên liệu cá cơm để nước mắm có hàm lượng histamine thấp nhất. Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm, được mô tả như sau:
Trong đó:
X1: nồng độ NaCl (%)
X2: Thời gian bảo quản (ngày) Y: hàm lượng histamine
Ở đây X1, X2 còn gọi là các thông số đầu vào, Y là thông số đầu ra. Tuy nhiên khi tiến hành thí nghiệm thì có nhiều thông số đầu ra như: cảm quan, các chỉ tiêu hóa sinh khác và vi sinh của sản phẩm. Nhưng ở đây mục tiêu của Luận văn là tìm ra hàm lượng histamine trong nước mắm phù hợp nhất nên chọn histamine là hàm mục tiêu.
Số yếu tố ảnh hưởng n = 2, số thí nghiệm N0 = 22 = 4. X1
X2
35
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nồng độ muối và thời gian bảo quản nguyên liệu theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm
Tiến hành thí nghiệm ở biên của các yếu tố nồng độ NaCl và thời gian bảo quản, kết quả thể hiện ở bảng 3.8
Các mẫu được tiến hành đồng thời trên cùng một đối tượng nguyên liệu cá cơm. Các yếu tố ảnh hưởng đến thông số tối ưu hóa của công đoạn này là:
- Nồng độ NaCl bảo quản nguyên liệu (%) - Thời gian bảo quản nguyên liệu (ngày)
Kí hiệu các yếu tố: nồng độ NaCl, thời gian bảo quản lần lượt là U1, U2. Hàm mục tiêu là hàm lượng histamine của nước nắm (Y). Theo quy hoạch thực nghiệm, ta có số thí nghiệm cần thực hiện là: N = 2k
Trong đó: N là số thí nghiệm cần tiến hành, k: số các yếu tố. Cá cơm nguyên liệu
Quy hoạch thực nghiệm xác định chế độ ướp muối thích hợp
Đánh giá chất lượng nguyên liệu Sản xuất nước mắm
Đánh giá chất lượng nước mắm
Chọn chế độ ướp muối tối ưu
36
Tiến hành các thí nghiệm để tìm giá trị biên của các yếu tố, khoảng biến thiên của các yếu tố là:
- Nồng độ NaCl: 8 10%
- Thời gian bảo quản nguyên liệu: 1 3 ngày
Để việc tính toán được thuân lợi, ta chuyển từ hệ trục tọa độ tự nhiên sang hệ trục tọa độ không thứ nguyên bằng cách sử dụng các biến: X1, X2.
Số yếu tố k = 4, số thí nghiệm N = 22 = 4
Bảng 2.1. Khoảng xác định các nhân tố
Nhân tố Umin U0 Umax
Nồng độ NaCl (U1%) 8 9 10 1
Thời gian bảo quản (U2 ngày) 1 2 3 1 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mô hình được chọn là mô hình tuyến tính:
Y = b0 + b1X1 + b2X2
Hàm mục tiêu cần tìm Y: hàm lượng histamine của nước mắm.
Để việc tính toán, đánh giá, so sánh mức độ ảnh hưởng của các yếu tố được thực hiện thuận lợi người ta chuyển hệ trục tự nhiên sang hệ trục không thứ nguyên (mã hóa). Bằng cách đặt :
Dù biến thực biến thiên trong miền thí nghiệm có giá trị bao nhiêu đi nữa thì khi chuyển qua biến mã tất cả các yếu tố ảnh hưởng đều có dãy biến thiên là [-1; +1].
Bảng 2.2. Bố trí ma trận thực nghiệm TN U1 U2 X1 X2 Y 1 8 1 -1 -1 2 10 1 +1 -1 3 8 3 -1 +1 4 10 3 +1 +1 U U U X 0
37
Các hệ số của phương trình hồi quy đựơc tính như sau: j = 0 k
Sau khi thiết lập được phương trình hồi quy. Chúng ta phải tiến hành kiểm định ý nghĩa của các hệ số và kiểm định sự tương thích của mô hình. Để kiểm định người ta có thể lặp lại một số thí nghiệm ở tâm phương án (N0 3) hoặc bố trí các thí nghiệm song song.Các thí nghiệm này được tiến hành đồng thời với các thí nghiệm chính để thu số liệu. Sau khi hoàn thành chúng ta xử lý các số liệu để rút ra kết luận.
Để xác định phương sai tái hiện (S2
th), tiến hành thêm 3 thí nghiệm ở tâm phương án.
Bảng 2.3. Thí nghiệm ở tâm phương án
Số thí nghiệm U1 (%) U2 (ngày) Y
1 9 2
2 9 2
3 9 2
Sau khi xác định được phương trình hồi quy ta tiến hành tối ưu hóa theo phương pháp đường dốc nhất để tìm điểm tối ưu.
Phương trình hồi quy có dạng: Y = b0 + b1X1 + b2X2
Trong đó:
Sau khi tiến hành thí nghiệm và tính được các hệ số bj, ta tiến hành kiểm định ý nghĩa của các hệ số bj bằng cách tính các hệ số tj tương ứng.
, N Y X b N i i ij j 1 bj j j S b t N S Sbj th 2 N Y X b N i i ij j 1
38
Để xác định phương sai tái hiện ta tiến hành làm ba thí nghiệm ở tâm phương án, phương sai tái hiện đựợc xác định như sau:
Sự tương thích của phương trình hồi quy với thực nghiệm đựơc kiểm định theo tiêu chuẩn Fisher.
Trong đó: L: số các hệ số có ý nghĩa, N: số thí nghiệm
* Bố trí thí nghiệm bảo quản cá cơm bằng acid acetic theo thời gian
Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm bảo quản nguyên liệu cá cơm bằng acid acetic với nồng độ và thời gian khác nhau
Cá cơm nguyên liệu
Bảo quản ở điều kiện thường có bổ sung acid acetic ở nồng độ khác nhau
0,02% (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảo quản trong khoảng thời gian khác nhau
Đánh giá chất lượng cá cơm nguyên liệu
Chọn chế độ bảo quản cá cơm thích hợp
0,04% 0,06% 0,08% 2 ngày 1 ngày 3 ngày N S S Y Y N Y Y S Y N Y Y th bj u u u N u u u th u u N u u u 2 3 1 2 0 0 0 1 2 0 0 2 3 1 0 0 1 0 0 , 1 3 1 , 3 0 0 l N Y Y S N i i du 1 2 2 2 2 du du S S F
39
Tiến hành 12 mẫu thí nghiệm bảo quản nguyên liệu bằng acid acetic, mỗi mẫu 1000g nguyên liệu. Cá cơm sau thu mua, được bảo quản bằng acid acetic với tỉ lệ cá : dung dịch acid acetic là 1:1 ở các nồng độ khác nhau 0,02%; 0,04%; 0,06% và 0,08% tương ứng vớ thời gian bảo quản khác nhau là 1 ngày, 2 ngày, 3 ngày. Các mẫu thí nghiệm đều lưu giữ cá cơm ở điều kiện thường. Nồng độ acid acetic được lựa chọn thông qua các nghiên cứu của chúng tôi về ảnh hưởng của nồng độ acid acetic đến chất lượng nguyên liệu cá cơm cho thấy khi sử dụng acid acetic để bảo quản cá cơm với nồng độ ≤ 0,08% thì nguyên liệu cá cơm không bị màu chứng tỏ cá không bị biến đổi. Trong khi đó bảo quản cá cơm bằng acid acetic với nồng độ ≥ 0,09% có hiện tượng cá cơm bị bạc mầu. Định kì sau khoảng thời gian 1 ngày, 2 ngày, 3 ngày bảo quản, lấy mẫu đánh giá chất lượng của nguyên liệu, kết quả phân tích là cơ sở để lựa chọn nồng độ acid acetic sử dụng trong bảo quản cá cơm.
* Bố trí thí nghiệm bảo quản cá cơm bằng ethanol theo thời gian
Hình 2.7. Sơ đồ bố trí thí nghiệm bảo quản nguyên liệu bằng ethanol với nồng độ và thời gian khác nhau
Cá cơm nguyên liệu
Bảo quản ở điều kiện thường có bổ sung ethanol ở nồng độ khác nhau
2%
Bảo quản trong khoảng thời gian khác nhau
4% 6% 10 %
2 ngày
1 ngày 3 ngày
Chọn chế độ bảo quản cá cơm thích hợp Đánh giá chất lượng cá cơm nguyên liệu
40
Tiến hành 15 mẫu thí nghiệm bảo quản nguyên liệu cá cơm bằng ethanol, mỗi mẫu 1000g nguyên liệu. Cá cơm được tiến hành bảo quản bằng ethanol với các nồng độ 2%; 4%; 6%; 8% và 10% trong các thời gian bảo quản khác nhau 1 ngày, 2 ngày, 3 ngày (tỉ lệ cá : dung dịch ethanol là 1:1). Các mẫu thí nghiệm đều được bảo quản mẫu ở điều kiện thường. Định kì sau khoảng thời gian 1 ngày, 2 ngày, 3 ngày bảo quản, tiến hành lấy mẫu đánh giá chất lượng của nguyên liệu cá cơm. Kết quả đánh giá là cơ sở để lựa chọn chế độ bảo quản.