2. Nội dung nghiên cứu x
2.5.2.4. Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lý cà phê với L-Asparaginase
Asparaginase đến sự tạo thành acrylamide trong sản phẩm
Mục đích: Xác định thời gian phù hợp nhất trong quá trình xử lý L-Asparaginase với cà phê trước khi rang.
Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm tiến hành với các mẫu cà phê (1.000 ± 0.0050g) sẽ được xử lý với 2ml enzyme được khảo sát ở các thời gian khác nhau (0; 20; 30; 40; 50; 60 phút).
Các yếu tố cố định:
Nhiệt độ xử lý enzyme: t = 37oC; pH = 7.3; Nồng độ của enzyme 3 IU/ml.
Yếu tố thay đổi: Thời gian xử lý mẫu với enzyme
C0: 0IU/ml (40 phút); T20: 20 phút; T30: 30 phút; T40: 40 phút; T50: 50 phút; T60: 60 phút. Sơ đồ bố trí thí nghiệm được trình bày ở hình 2.6:
Hình 2.8. Bố trí thí nghiệm khảo sát thời gian xử lý mẫu với enzyme Cà phê xanh C0 Sấy Rang T50 T40 T30 T20 Xử lý enzyme Xác định hàm lượng acrylamide T60 Nghiền
31
Hàm lượng acrylamide trong cà phê được xác định theo phương pháp mô tả ở mục 2.6.1.6.
2.5.3. Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của độ ẩm đến sự tạo thành acrylamide trong cà phê (Robusta)
- Khảo sát ảnh hưởng của độ ẩm theo thời gian
Mục đích: Khảo sát sự thay đổi của độ ẩm theo thời gian tại 45oC, từ đó quyết định các mốc độ ẩm phù hợp để thực hiện xử lý enzyme.
Nguyên tắc:Mẫu cà phê được sấy đối lưu ở 45oC.
Cách thực hiện:
Chuẩn bị đĩa và nắp petri, sấy khô trong 1 giờ ở 105°C. Lấy đĩa và nắp ra khỏi tủ sấy và làm nguội đến nhiệt độ phòng trong bình hút ẩm. Cân khay và nắp chính xác đến 0.1 mg. Cân chính xác khối lượng cà phê cho vào đĩa petri, dàn đều trên đáy đĩa. Để nắp đậy bên cạnh hoặc phía dưới đĩa, cho vào tủ sấy và sấy ở 45°C. Cân và ghi lại khối lượng của mẫu sau mỗi khoảng thời gian xác định.
Tính độ ẩm từ công thức:
W = 𝑚1−𝑚2
𝑚1−𝑚0×100% (2.1)
Trong đó:
m0 là khối lượng của đĩa và nắp (g).
m1 là khối lượng của đĩa, phần mẫu thử và nắp trước khi sấy (g). m2 là khối lượng của khay, phần mẫu thử và nắp sau khi sấy (g). Kết quả là trung bình cộng của ba lần lặp lại.
Dựng đồ thị hàm ẩm của cà phê theo thời gian. Chọn 4 điểm trên đồ thị tương ứng với 4 độ ẩm khác nhau cần khảo sát.
- Bố trí thí nghiệm 6:
Mục đích: Khảo sát sự ảnh hưởng của độ ẩm đến sự hình thành acrylamide.
Cách thực hiện: Sau khi đã chọn được các độ ẩm tại mục 2.5.6, tiến hành thực hiện: Chuẩn bị đĩa và nắp petri, sấy khô trong 1 giờ ở 105°C. Lấy đĩa và nắp ra khỏi tủ sấy rồi làm nguội đến nhiệt độ phòng trong bình hút ẩm. Cân khay và nắp chính xác đến 0.1 mg. Cân 2g hạt cà phê/đĩa, sau đó để hạt cà phê lên đĩa trải đều, sấy ở nhiệt độ 45°C. Sau khi sấy đến 4 độ ẩm cần xác định acrylamide, tiến hành đo acrylamide tại 4 độ ẩm khác nhau đó, chuẩn bị mẫu, thực hiện đo acrylamide như mục 2.6.1.6.
2.6. Phương pháp phân tích
32
2.6.1.1. Xác định độ ẩm của cà phê
Nguyên tắc thực hiện theo TCVN 6928 : 2007: Nghiền mẫu để thu được dạng bột. Sấy phần mẫu thử ở nhiệt độ từ 105oC ± 1oC trong thời gian 16 ± 0,5 giờ (đảm bảo thu được khối lượng không đổi).
Bố trí thí nghiệm: Sấy khô đĩa petri và nắp đậy ở 105oC ± 1oC trong thời gian 1 giờ. Lấy khay và nắp ra khỏi tủ sấy và làm nguội đến nhiệt độ phòng trong bình hút ẩm. Cân khay và nắp chính xác đến 0,1 mg.
Sử dụng máy nghiền để giảm kích thước hạt cà phê. Trộn kỹ và cân khoảng 10g cà phê đã chuẩn bị, chính xác đến 0,1 mg vào khay đã biết khối lượng và dàn đều các hạt trên đáy khay. Để nắp đậy bên cạnh hoặc phía dưới khay có chứa mẫu thử vào tủ sấy được duy trì ở 105oC ± 1oC và sấy khô trong 16 giờ ± 0,5 giờ. Đậy nắp và đặt vào bình hút ẩm. Để nguội đến nhiệt độ phòng, sau đó cân chính xác đến 0,1 mg. Tiến hành lặp lại 3 lần trên cùng một mẫu thử để xác định được độ chênh lệch. Sau đó tính phần trăm độ ẩm của mẫu cà phê.
Tính toán kết quả:
Thành phần phần trăm khối lượng của hàm ẩm trong cà phê được tính theo công thức sau:
% ẩm = 𝑚1−𝑚2
𝑚1−𝑚0*100 (2.2)
Trong đó:
m0 là khối lượng của khay và nắp, tính bằng gam;
m1 là khối lượng của khay, phần mẫu thử và nắp trước khi sấy, tính bằng gam;
m2 là khối lượng của khay, phần mẫu thử và nắp sau khi sấy, tính bằng gam. Kết quả là trung bình cộng của ba lần xác định và độ lệch chuẩn tương ứng.
2.6.1.2. Xác định hàm lượng tro
Nguyên tắc thực hiện theo TCVN 5253:1990: Đốt và nung mẫu thử, sau đó xác định phần còn lại.
Bố trí thí nghiệm: Nung chén sứ đã rửa sạch ở lò nung 550°C đến trọng lượng không đổi. Để nguội ở bình hút ẩm và cân ở cân phân tích chính xác đến 0.001g.
Cân 5g cà phê mẫu cho vào chén sứ đã biết khối lượng. Dàn đều mẫu trên đáy chén và đốt nhẹ trên bếp điện cho đến khi mẫu cháy hết. Chuyển chén sứ vào đốt trong lò nung ở nhiệt độ 550 đến 6000C trong 2 giờ 30 phút, đến khi mẫu được tro hoá hoàn toàn, có màu trắng hoặc màu trắng xám hoặc màu xám. Làm nguội chén sứ trong bình hút ẩm khoảng 40 phút và đem cân.
Làm lặp lại quá trình nung mẫu cho đến khi khối lượng không đổi.
33
Hàm lượng tro tổng số của mẫu (X) tính bằng phần trăm theo công thức:
X= B.100
A(1−0.01b) (2.3)
Trong đó:
A- Khối lượng mẫu dùng để phân tích, tính bằng g B- Khối lượng tro lấy được, tính bằng g
b- Độ ẩm của mẫu mang phân tích, tính bằng %
Làm ba mẫu song song, kết quả cuối dùng là trung bình cộng của hai lần xác định, sai số của phép không quá 0,2%.
2.6.1.3. Xác định hàm lượng lipid
Sử dụng phương pháp Soxhlet (Nielsen, S. S., 2010) và có một số thay đổi.
Nguyên tắc: Dùng dung môi kỵ nước trích ly hoàn toàn lipid từ nguyên liệu đã được nghiền nhỏ. Hàm lượng lipid tổng có thể được tính trực tiếp lượng dầu sau khi chưng cấy loại bỏ dung môi hoặc tính gián tiếp thông qua khối lượng bã còn lại sau khi đã trích ly hoàn toàn lipid bằng dung môi.
Cách tiến hành: Chuẩn bị mẫu cà phê đã sấy khô hoàn toàn sau đó được nghiền mịn. Cho khoảng 2g mẫu cà phê đã được nghiền mịn vào túi giấy chuyên dùng cho bộ Soxhlet và xác định khối lượng của giấy gói. Chuyển mẫu vào trong trụ chiết. Sau đó, đổ dung môi bao gồm dymethyl ether và petroleum ether theo tỷ lệ 1:1 từ phía trên ống sinh hàn chảy qua trụ chiết và cuối cùng chảy xuống bình đựng dung môi. Mở nguồn nước làm lạnh ống sinh hàn và bật nguồn nhiệt để làm bay hơi dung môi. Dung môi bay hơi sẽ được làm lạnh bằng hệ thống ống sinh hàn và ngưng tụ, chảy xuống trụ chiết thực hiện quá trình trích ly và chảy xuống bình đựng dung môi.
Quá trình trích ly hoàn toàn lipid kéo dài trong khoảng 8 – 12 tiếng. Kiểm tra mẫu đã trích ly hoàn toàn bằng cách lấy dung môi từ trụ chiết nhỏ lên giấy lọc.
Dung môi bay hơi hoàn toàn không để vết loang dầu thì kết thúc. Tính thành phần phần trăm khối lượng lipid thu được.
Tính toán kết quả:
Hàm lượng chất béo trong mẫu tính bằng % theo công thức: % Chất béo = 𝑚1− 𝑚2
𝐺 *100 (%) (2.4)
Trong đó:
m1: khối lượng của giấy (g)
m2: khối lượng của giấy và khối lượng của chất béo sau khi sấy (g) G: khối lượng mẫu (g)
34
2.6.1.4. Xác định hàm lượng protein
Sử dụng phương pháp Kjeldahl (Nielsen, S. S., 2010) và có một số thay đổi.
Nguyên tắc: Khi đốt nóng thực phẩm cần phân tích với H2SO4 đậm đặc (quá trình vô cơ hóa mẫu). Sử dụng CuSO4 làm chất xúc tác để chuyển nito hữu cơ có mặt về dạng (NH4)2SO4. Dùng K2SO4 để tăng điểm sôi của H2SO4 và tạo hỗn hợp oxi hóa mạnh hơn cho việc vô cơ hoá mẫu. Bổ sung một lượng dư NaOH vào dịch phân hủy đã để nguội làm giải phóng NH3. NH3 ngưng tụ sẽ tác dụng với H2SO4tạo thành (NH4)2SO4. Định lượng H2SO4
0.1N dư bằng dung dịch NaOH 0.1N chuẩn, qua đó ta tính được lượng nito có trong mẫu nguyên liệu cần phân tích.
Cách tiến hành:
Chuẩn bị mẫu: nghiền mẫu cà phê bằng dụng cụ thích hợp.
Vô cơ hóa mẫu: cân 1g mẫu bỏ vào ống Kjeldahl. Sau đó cho 0.075g chất xúc tác CuSO4, 1.25g chất trợ sôi K2SO4, 15 mL H2SO4 đậm đặc vào ống Kjeldahl.
Chuyển ống Kjeldahl vào thiết bị gia nhiệt, đậy kín bằng thiết bị hút khí độc. Gia nhiệt, phân hủy cho đến khi mẫu trở nên trong suốt.
Chưng cất: Mẫu sau khi được vô cơ hóa được chuyển qua thiết bị chưng cất. Đặt bình erlen ở đầu ra của thiết bị chứa 15 mL dung dịch H2SO4 0.1N, lưu ý đầu ra của ống sinh hàn phải ngập trong dung dịch H2SO4. Cài đặt chương trình cho máy với các thông số (tỷ lệ sục hơi: 30%, thể tích NaOH 40%: 25 – 30 mL, thời gian phản ứng: 10 phút, thời gian chưng cất: 15 phút). Sau đó khởi động và cho máy chạy. Kết thúc quá trình lấy bình erlene đưa đi chuẩn độ lượng H2SO4 dư.
Chuẩn độ: Lấy erlen ra khỏi hệ thống; sau đó, cho 03 giọt phenolphtalein vào bình và chuẩn độ bằng NaOH 0.1N. Khi dung chuyển màu hồng nhạt, đọc buret chính xác đến 0.05ml.
Tính thành phần phần trăm protein của cà phê.
Tính toán kết quả:
Hàm lượng (%) Nitơ tổng có trong mẫu:
N = (a−bK)∗0.0014∗100
m (2.5)
Trong đó:
N – hàm lượng Nitơ tính bằng phần trăm khối lượng a – số mL dung dịch chuẩn H2SO4 0.1N đem hấp thụ NH3
b – số mL dung dịch NaOH 0.1N sử dụng chuẩn độ m – khối lượng mẫu đem vô cơ hóa, g
35
K – hệ số hiệu chỉnh nồng độ NaOH 0.1N (hệ số chuẩn độ được xem là bằng 1 nếu chúng ta sử dụng ống chuẩn)