- PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.5.1.5Nghiên cứu sử dụng các phụ gia để làm giảm độ đục, độ nhớt và
2.5 Một số nghiên cứu mới về cơng nghệ sản xuất nước carrot và ứng dụng
2.5.1.5Nghiên cứu sử dụng các phụ gia để làm giảm độ đục, độ nhớt và
các chất cặn trong nước carrot:
- Nước carrot dễ bị đục trong quá trình lưu trữ. Nguyên nhân cĩ thể là do cặn từ phần thịt carrot (pulp sediment: PS) và chất cặn trắng (white sediment: WS). Tác giả Chulin Liang và cộng sự (2006) đã nghiên cứu hiệu quả sử dụng phụ gia trong việc ổn định độ đục và độ nhớt của nước carrot. Các phụ gia nghiên cứu là guar (GA), xanthan (XA), sodium carboxymethyl cellulose (CMC) và gellan (GE). Kết quả cho thấy khi thêm 0.2g/100ml GU, 0.2g/100ml XA, 0.3g/100ml CMC hoặc phối trộn 0.015g/100ml với 0.1g/100ml XA vào nước carrot sẽ làm giảm lượng PS và WS nhưng chất cặn PS và WS vẫn xuất hiện sau 60 ngày lưu trữ. Tuy nhiên sử dụng 0.02g/100ml GE cĩ thể ngăn ngừa sự xuất
hiện PS và WS, làm giảm độ nhớt và độ đục sản phẩm. Do đĩ GE là chất ổn định thích hợp của nước carrot.[46]
2.5.2 Nghiên cứu ứng dụng enzym trong quy trình sản xuất nước carrot.
- Hiện nay trong cơng nghệ sản xuất nước rau quả thường sử dụng chế phẩm enzym. Cĩ thể sử dụng hỗn hợp enzym hay từng loại enzym riêng lẻ. Điều đĩ tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu hay sản phẩm tạo thành. Khi sử dụng chế phẩm enzym trong sản xuất nước quả sẽ cĩ tác dụng:[9]
+ Tăng hiệu suất trích ly dịch quả do tác động phá vỡ thành tế bào thực vật, làm lỏng lẻo cấu trúc của thành tế bào, từ đĩ giải phĩng vật chất cĩ trong tế bào tốt hơn.[9]
+ Khi dùng enzym pectinase, các hệ keo của nước quả sẽ bị phá hủy hồn tồn thành chất hịa tan, do đĩ sản phẩm sẽ giảm độ nhớt, ổn định độ đục và cải thiện độ trong.[16]
+ Rút ngắn thời gian lọc.
- Ứng dụng thương mại của chế phẩm pectinase lần đầu tiên là vào năm 1930 trong sản xuất rượu vang và nước trái cây. Chỉ đến năm 1960, bản chất hĩa học và cấu trúc của mơ thực vật được làm sáng tỏ thì enzym pectinase mới được ứng dụng rộng rãi. Năm 2005, thị trường cơng nghệ enzym thế giới là 1.7 - 2 nghìn tỉ đơ.[17]
- Các chế phẩm enzym phá hủy thành tế bào thực vật như pectinase, hemicellulase, cellulase được các nước Châu Âu sản xuất và bán ra thị trường trên thế giới với số lượng nhiều nhất, sản phẩm ứng dụng trong cơng nghệ thực phẩm chủ yếu ở các nước Châu Mỹ và Châu Âu.[17]
- Ở Việt Nam cơng nghệ enzym chưa phát triển. Nghiên cứu vẫn cịn đơn lẻ ở các phịng thí nghiệm để thu nhận enzym từ các vi sinh vật nhưng chưa sản xuất theo quy mơ cơng nghiệp. Chúng ta đang sử dụng chủ yếu là các enzym thương mại của hãng Novo của Đan Mạch.
2.5.2.1 Nghiên cứu sử dụng enzym pectinase cố định để xử lí puree carrot:
- Nilay Demir, Jale Acar, Kemal Sarioglu, Mehmet Mutlu (2000) đã nghiên cứu sử dụng pectinase cố định để xử lý pure carrot nhằm làm gia tăng hiệu suất nước carrot, lượng carotenoid và tổng hàm lượng chất khơ của sản phẩm.[61]
- Trong nghiên cứu nầy, enzym pectinase Pectinex Ultra SP_L của cơng ty Novo (Đan Mạch) được cố định lên các hạt resin hình cầu cĩ kích thước 525 μm dựa trên nguyên tắc hấp phụ của lực tĩnh điện. Các hạt resin được rửa với nước và dung dịch đệm citrate 0.05M ở pH=4.5. Quá trình cố định enzym được tiến hành ở 40C, pH = 4.5. Các hạt resin được cho vào dung dịch Pectinex Ultra SP_L và khuấy đảo ở nhiệt độ 40C trong thời gian 24 giờ để enzym hấp phụ lên các hạt resin. [61]
- Kết quả nghiên cứu cho thấy enzym cố định làm giảm độ nhớt của puree carrot từ 90 poise xuống 6.5 poise sau 60 phút phản ứng. Lượng enzym cố định cần sử dụng là 6%. Hoạt độ enzym giảm 20% sau 9 mẻ phản ứng. Sau mỗi chu kỳ phản ứng thì pH sản phẩm giảm, nồng độ chất khơ tăng từ 9.2% lên 10.8%. Hiệu suất thu nhận chất chiết tăng 17.7%.[61]
2.5.2.2 Sử dụng chế phẩm cellulase và pectinase để làm tăng hiệu suất trích li carotenoid từ carrot: trích li carotenoid từ carrot:
- Tổng sản lượng carotenoid trên thế giới hàng năm là 100 triệu tấn. Inci Cinar (2004) đã nghiên cứu sử dụng chế phẩm cellulase và pectinase để thủy phân các liên kết trong mơ thực vật nhằm gia tăng hiệu suất trích li sắc tố carotenoid từ carrot và một số thực vật khác.[55]
+ Khi gia tăng hàm lượng chế phẩm pectinase và cellulase thì tốc độ thủy phân nhanh, hiệu suất trích li cao nhưng lại tốn nhiều enzym.[55]
+ Khi sử dụng kết hợp pectinase và cellulase theo 3 nghiệm thức A, B, C ở bảng 2.4, tác giả kết luận: thời gian ảnh hưởng đến hiệu suất trích li nhiều hơn là lượng enzym sử dụng.[55]
Bảng 2.4: Kết hợp hàm lượng chế phẩm pectinase và cellulase Nghiệm thức Pectinase (ml/100g) Cellulase (g/100g) A 10.0 0.5 B 15.0 5.0 C 20.0 10.0
Hình 2.15: Hiệu quả xử lí pectinase và cellulase đến hiệu suất trích li sắc tố carrot [55]
- Trong 3 nghiệm thức khảo sát thì khi gia tăng thời gian xử lý enzym sẽ tăng hiệu suất trích li carotenoid ngoại trừ nghiệm thức C. Đối với nghiệm thức C, hiệu suất trích li cao nhất là sau 6 giờ, sau đĩ nếu cĩ gia tăng thời gian lên nữa thì hiệu suất vẫn giảm đều. Hiệu suất trích li sắc tố ở nghiệm thức C thấp nhất sau 24 giờ xử lý.[55]
- Nghiệm thức A, với thời gian xử lí 18 giờ thu được hiệu suất trích li tương đương với nghiệm thức C với thời gian xử lý là 6 giờ. Nhưng nghiệm thức A sau 24 giờ xử lí lại cho hiệu suất trích li cao nhất. Do đo,ù khi kéo dài thời gian xử lý ở nghiệm thức A cĩ thể giảm lượng chế phẩm enzym cần dùng nhưng chi phí nhiệt năng lại cao.[55]
PHẦN 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
3.1 Vật liệu: 3.1.1 Carrot:
- Carrot (Daucus carota) được mua từ vựa nơng sản Bình Điền, chúng được trồng tại các nhà vườn ở Đà Lạt.
3.1.2 Chế phẩm enzym:
3.1.2.1 Pectinase: Pectinex Ultra SP_L
- Pectinex Ultra SP_L là tên thương mại của enzym pectinase cĩ xuất xứ từ hãng Novo Đan Mạch do cơng ty Nam Giang cung cấp.
- Pectinex Ultra SP_L được sản xuất từ lồi Aspergillus aculeatus. Chế phẩm bao gồm các loại enzym pectinlyase, pectinesterase và polygalacturonase. Enzym cĩ hoạt độ tối ưu ở nhiệt độ 35- 450C, pH trong khoảng 3.5 - 4.5, hoạt tính của chế phẩm là 26.000PG/ml.
- Pectinex Ultra SP_L là chất lỏng màu nâu cĩ mùi nhẹ của sản phẩm lên men. Khi bảo quản ở 200C, hoạt độ enzym vẫn ổn định trong 3 tháng. Nếu bảo quản lâu hơn thì hoạt tính enzym giảm 1 -2% mỗi tháng.
3.1.2.2 Hemicellulase: Viscozym L
- Chế phẩm Viscozym L là tên thương mại của enzym hemicellulase cĩ xuất xứ từ hãng Novo Đan Mạch do cơng ty Nam Giang cung cấp.
- Viscozym L được sản xuất từ lồi Aspergillus aculeatus. Sản phẩm gồm nhiều enzym khác nhau như: β-glucanase, arabanase, xylanase, cellulase và hemicellulase.
- Enzym cĩ pH tối ưu trong khoảng 4.5 - 5.5, nhiệt độ 40 - 500C, hoạt tính của chế phẩm 700UI/ml. Nhiệt độ bảo quản ở 0 - 100C
3.1.2.3 Cellulase: Cellulast 1.5 L
- Cellulast 1.5L là tên thương mại của enzym cellulase cĩ xuất xứ từ hãng Novo Đan Mạch. Cellulast 1.5L được sản xuất từ lồi Trichoderma reesi . Enzym nầy hoạt động tối ưu ở nhiệt độ 40 - 500C và pH nằm trong khoảng 4.5 - 5.5. Hoạt tính của chế phẩm là 700UI/ml.
3.2 Phương pháp phân tích:
3.2.1 Phương pháp xác định độ ẩm (phương pháp sấy khơ): Nguyên tắc: Nguyên tắc:
Dùng sức nĩng làm bay hết hơi nước trong nguyên liệu (mẫu), cân trọng lượng mẫu trước và sau khi sấy. Trọng lượng mẫu mất đi khi sấy khơ tuyệt đối là lượng nước cĩ trong mẫu. Từ đĩ tính ra phần trăm lượng nước cĩ trong mẫu.[13]
Tiến hành:
Cân khoảng 2-5g mẫu gĩi vào giấy nhơm đã sấy khơ. Cân lượng mẫu và giấy trước khi sấy (m1). Sấy cho đến trọng lượng khơng đổi, làm nguội trong bình hút ẩm và cân (m2).[20]
Tính kết quả:
Độ ẩm của mẫu (X) tính theo cơng thức:
M: khối lượng mẫu trước khi phân tích (g)
m1: khối lượng mẫu và giấy nhơm trước khi sấy (g)
m2: khối lượng mẫu và giấy nhơm sau khi sấy đến trọng lượng khơng đổi (g) X: độ ẩm của mẫu (%)[20]
3.2.2 Phương pháp xác định đường tổng: phương pháp Phenol
Nguyên tắc: thực hiện phản ứng tạo màu giữa đường tổng trong mẫu nghiên cứu với thuốc thử phenol khi cĩ sự hiện diện của H2SO4. Cường độ màu được đo bằng máy quang phổ so màu ở bước sĩng 490nm. Dựa vào đồ thị chuẩn
của saccharose tinh khiết với thuốc thử, tính ra hàm lượng đường tổng của mẫu nghiên cứu.[16]
Thực hiện:
Chiết đường từ mẫu thí nghiệm: Nghiền nguyên liệu càn định lượng sau
đĩ cân 1g mẫu phân tích cho vào becher 100ml. Thêm vào 20ml cồn 960, đặt lên nồi cách thủy, đun sơi 3 lần, mỗi lần sơi lấy ra để nguội rồi để lại trên bếp. Khuấy đều, để nguội, lọc qua giấy lọc (khơng cho cặn đổ lên giấy lọc). Sau đĩ thêm 10 ml cồn 800 vào becher đựng mẫu, khuấy đều, đun 2 lần tới sơi trên nồi cách thủy, để nguội, lọc, tiếp tục làm như vậy khoảng 2-3 lần. Sau đĩ đưa cặn lên giấy lọc, tráng cốc 2-3 lần bằng cồn 800 nĩng (nước tráng cũng cho cả lên lọc). Dịch lọc cho bay hơi cồn ở nhiệt độ phịng hoặc đun nhẹ trên nồi cách thủy. Cặn khơ được hồ tan vào nước đến 50ml. Khi làm hiện màu cĩ thể pha lỗng nếu nồng độ đường quá cao.[13]
Xây dựng đường chuẩn
Lấy 7 bình định mức 100ml, cho vào đĩ theo thứ tự: 1,2,3,4,5,6 và 7ml dung dịch saccharose 0,1%, cho nước cất tới vạch mức. Từ mỗi bình hút ra 1ml, cho thêm 1ml dung dịch phenol 5%. Cẩn thận cho thêm 5ml H2SO4 đậm đặc. Để 10 phút rồi lắc đều, giữ tiếp 10-15 phút ở nhiệt độ phịng để xuất hiện màu. Trong mỗi ống nghiệm sẽ cĩ tương ứng 10, 20, 30, 40, 50, 60 và 70μg saccharose. Đem đo mật độ quang ở bước sĩng λ= 490 nm, vẽ đồ thị chuẩn.
Xác định đường trong mẫu: hút 1ml dung dịch đường cần xác định, tiến hành tương tự như bước xây dựng đường chuẩn saccharose.[13]
Tính kết quả:
Hàm lượng đường tổng số chứa trong 100g mẫu được tính theo cơng thức:
Trong đĩ: x: Hàm lượng đường tương ứng trên đường chuẩn (μg/ml). k: Hệ số pha lỗng.
x.10-6.k.V.100 v.m ĐT =
V: Thể tích dịch đường ban đầu (ml). v: Thể tích mẫu đem phân tích (ml). m: Trọng lượng mẫu (g).[13]
3.2.3 Định lượng đường khử theo phương pháp Miller:
Nguyên tắc: Phương pháp này dựa trên cơ sở phản ứng tạo màu giữa đường khử với thuốc thử 3,5- dinitrosalisylic (DNS). Cường độ màu của hỗn hợp phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ đường khử. Dựa theo đồ thị chuẩn của glucose tinh khiết với thuốc thử acid dinitrosalisylic ta sẽ tính được hàm lượng đường khử của mẫu nghiên cứu.[23]
Hố chất:
- Thuốc thử acid dinitrosalisylic (DNS): cân 1g DNS pha trong 20ml dung dịch NaOH 2N, thêm vào 50ml nước cất và 30g muối sodium potassium tartrate. Đun nhẹ cho tan rồi định mức tới 100ml.
- Dung dịch glucose mẫu (500γ/ml): cân 0.5g D-glucose pha trong nước cất thành 1 lít.
Thực hiện:
- Dựng đồ thị chuẩn glucose: Từ dung dịch glucose chuẩn, pha các dung
dịch glucose chuẩn cĩ nồng độ từ 50-250 (γ/ml). Bảng 3.1:Dựng đồ thị chuẩn glucose Nồng độ glucose (mg/ml) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 dd glucose (0.5 mg/ml) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Nước cất (ml) 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 dd DNS (ml) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
- Lắc đều và đem đun cách thủy ở 1000C trong 3 phút, làm nguội và thêm 5 ml nước cất. Đo độ hấp thụ ở bước sĩng 530nm trên máy quang phổ. Vẽ đường chuẩn glucose với trục tung là mật độ quang, trục hồnh là nồng độ glucose.
- Tiến hành thí nghiệm: phản ứng của dung dịch đường cần phân tích với thuốc thử DNS được tiến hành như trong phần xây dựng đồ thị chuẩn. Nồng độ đường trong mẫu được xác định nhờ vào đường chuẩn glucose đã dựng.[40]
3.2.4 Phương pháp xác định pectin:
Nguyên tắc: - Trong mơi trường kiềm lỗng, pectin hồ tan sẽ giải phĩng ra nhĩm methoxyl thành rượu methylic và acid pectic tự do. Acid pectic tự do trong mơi trường khi cĩ mặt acid acetic sẽ kết hợp với CaCl2 thành dạng muối kết tủa canxi pectat. Từ hàm lượng muối kết tủa cĩ thể tính được hàm lượng pectin cĩ trong mẫu phân tích.[16]
Hố chất:
- Dung dịch CaCl2 2N: hịa tan 230-250g CaCl2 trong 1000ml nước cất - NaOH 0.1N
- CH3COOH 1N - AgNO3 [13]
Tiến hành:
Xác định hàm lượng pectin trong mẫu nguyên liệu
Cân 5g nguyên liệu, thêm 100ml nước cất, đun cách thủy ở 900C trong 3 giờ, thêm H2O đủ thể tích bằng 100ml. Lấy 20ml dung dịch này cho vào erlen rồi thêm 100ml NaOH 0,1M để yên 7 giờ (cĩ thể qua đêm). Sau đĩ thêm 50ml dung dịch CH3COOH 1M, sau 5 phút thêm 50ml dung dịch CaCl2 2M để yên 1 giờ. Đem đun sơi 5 phút và lọc qua giấy lọc đã được sấy khơ đến trọng lượng khơng đổi, rửa kết tủa Ca-pectat bằng nước cất nĩng cho đến khi nước rửa khơng cịn ion Cl- (dùng dung dịch AgNO3 1% để thử Cl-). Sau khi sạch kết tủa, cho giấy lọc kết tủa vào chén cân và sấy khơ ở 1050C cho đến trọng lượng khơng đổi. Sự khác nhau về trọng lượng giấy lọc chưa cĩ và cĩ kết tủa cho ta biết được trọng lượng của Ca_pectat.
Vì hàm lượng canxi trong Ca-pectat là 8% nên khi tính hàm lượng pectin ta phải nhân trọng lượng Ca-pectat với 0,92.[13]
Tính kết quả:
Hàm lượng pectin (P) tính theo cơng thức:
P= [(B x 0,92 x 100)/m] x (V/v).
Trong đĩ: B: Trọng lượng Ca-pectat (g).
V: Tổng thể tích dung dịch chiết được (100ml). v: Thể tích dung dịch đem xác định (20ml). m: Trọng lượng mẫu (g).[18]
3.2.5 Phương pháp xác định cellulose: Nguyên tắc: Nguyên tắc:
Phương pháp định lượng cellulose dựa vào tính bền của chất này, khơng bị phân hủy dưới tác dụng của acid yếu, cịn các chất khác thường đi kèm theo với cellulose như hemicellulose, lignin… ít bền hơn đối với tác dụng của acid và kiềm nên bị oxy hố, phân giải và tan vào dung dịch khi xử lý nguyên liệu bằng dung dịch kiềm hoặc bằng hỗn hợp acid nitric với acid acetic.[13]
Hố chất:
- Acid nitric - Acid acetic
- Rượu etylic 96%[23]
Thực hiện:
Cân m (g) mẫu đã nghiền nhỏ (đã sấy khơ đến trọng lượng khơng đổi ở 100-105oC) cho vào bình nĩn dung tích 250 ml. Thêm vào bình 16,5 ml hỗn hợp gồm 1.5 ml acid nitric đặc và 15 ml acid acetic. Lắp ống làm lạnh hồi lưu vào bình và đun sơi hỗn hợp 30 phút. Để nguội, pha lỗng hỗn hợp bằng nước nĩng. Lọc qua giấy lọc đã biết trước trọng lượng. Rửa kết tủa cellulose nhiều lần bằng nước cất nĩng (mỗi lần 10-15 ml). Rửa bằng rượu etylic 96% 1-2 lần. Rửa bằng
ete etylic. Sấy giấy lọc cĩ chứa cellulose ở nhiệt độ 100-105oC đến trọng lượng khơng đổi (khoảng 2-3 giờ).[13]
Tính kết quả:
Hàm lượng cellulose được tính bằng cơng thức sau:
Trong đĩ: X: Hàm lượng cellulose tính bằng %. a: Trọng lượng cellulose (g).
m: Trọng lượng mẫu thí nghiệm (g). 100: Hệ số chuyển thành %.[29]
3.2.6 Phương pháp xác định lipid: Nguyên tắc: Nguyên tắc:
Dùng ete nĩng để hồ tan tất cả chất béo tự do trong thực phẩm. Sau đĩ để bay hơi hết ete, cân chất béo cịn lại và tính ra hàm lượng lipid trong 100g mẫu.[4]
Hố chất:
- Ete dầu hỏa. - Na2SO4 khan.[13]
Thực hiện:
Cân m(g) nguyên liệu, đã được sấy khơ đến trọng lượng khơng đổi. Cho tất cả nguyên liệu vào ống hình trụ bình cầu của máy. Cho diethyl eter vào khoảng ¾ bình.
Lắp cột làm lạnh, cho nước chảy qua cột, đặt máy lên bếp cách thủy. Đun cách thủy để ly trích lipid đến khi eter trong ống hình trụ khơng màu. Lấy nguyên liệu ra và đem sấy khơ đến trọng lượng khơng đổi.[13]
a.100 m X =
Tính kết quả:
Phần trăm lipid trong 100g nguyên liệu:
%lipid =
Trong đĩ:
m: khối lượng nguyên liệu m1: Khối lượng trước khi li trích m2: khối lượng sau khi li trích.[13]
3.2.7 Xác định protein theo phương pháp Bradford: Nguyên tắc: Nguyên tắc: