Từ những kết quả thu được, thơng qua chương trình xử lý bằng excel, ta xác định được các thơng số động học của quá trình hình thành HMF trong sữa bị tươi trong quá trình gia nhiệt.
Bảng 4.11: Các thơng số động học được tính dựa vào phương trình bậc nhất của sự biến đổi hàm lượng HMF trong sữa bị tươi
Nhiệt độ k (mg HMF/kg sữa
tươi.phút-1) Ea (kJ/mol) Mẫu sữa trại chăn nuơi thực nghiệm trường ĐHCT
65oC 0,0142
75oC 0,0152
85oC 0,0053
95oC 0,0131
13,865
Mẫu sữa hợp tác xã bị sữa Long Hịa
65oC 0,0100
75oC 0,0086
85oC 0,0114
95oC 0,0102
Nhìn chung ta cĩ thể thấy sự tăng dần của hằng số tốc độ phản ứng (k) của phản ứng tạo thành HMF trong sữa bị tươi. Khi nhiệt độ tăng thì hằng số tốc độ phản ứng cũng tăng. Điều đĩ cĩ nghĩa là khi nhiệt độ tăng thì tốc độ sản sinh ra HMF cũng tăng theo.
Ta thấy hằng số tốc độ phản ứng của mẫu sữa từ trại chăn nuơi thực nghiệm của trường Đại học Cần Thơ ở các nhiệt độ tương ứng nhìn chung là lớn hơn so với hằng số tốc độ phản ứng của các mẫu sữa từ hợp tác xã bị sữa Long Hịa. Nguyên nhân là do trong mẫu sữa của trại chăn nuơi thực nghiệm cĩ lượng đường lactose và đạm lớn hơn so với mẫu sữa ở hợp tác xã bị sữa Long Hịa. Đường lactose và acid amin trong đạm sữa là hai tác chất cần thiết để hình thành HMF trong sữa bị tươi. Do đĩ, tỷ lệ của các chất này trong sữa cũng ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ cũng như hàm lượng HMF được sinh ra trong quá trình gia nhiệt.
Tuy nhiên, hai tác chất cần thiết trong quá trình sinh ra HMF trong sữa bị tươi là đường và đạm khơng phải là hai nhân tố duy nhất chi phối sự hình thành HMF. Bên cạnh đĩ cịn cĩ nhiều yếu tố khác như hàm lượng chất béo, lượng nước và các chất khác cĩ trong sữa bị tươi.
Ta cĩ thể thấy hàm lượng béo trong mẫu sữa từ trại chăn nuơi thực nghiệm của trường Đại học Cần Thơ nhiều hơn hẳn so với mẫu sữa từ hợp tác xã bị sữa Long Hịa. Hàm lượng béo quá nhiều cĩ thể gây cản trở cho quá trình tương tác của hai tác chất là đường và đạm. Để vượt qua sự cản trở này địi hỏi phải cĩ một nguồn năng lượng đủ lớn để hai tác chất này cĩ thể liên kết được với nhau. Chính vì vậy mà năng lượng hoạt hĩa trong mẫu sữa từ trại chăn nuơi thực nghiệm của trường Đại học Cần Thơ cao hơn so với năng lượng hoạt hĩa cần để tạo thành HMF trong sữa bị tươi của mẫu sữa từ hợp tác xã bị sữa Long Hịa.
Bên cạnh đĩ, độ nhớt của mơi trường cũng gĩp phần quyết định đến nhu cầu về năng lượng hoạt hĩa. Độ nhớt của sữa nhỏ, các cấu tử trong sữa sẽ dễ dàng va chạm và tương tác với nhau hơn. Trong quá trình làm thí nghiệm, theo nhận xét cảm quan của bản thân, chúng tơi nhận thấy mẫu sữa từ hợp tác xã bị sữa Long Hịa cĩ độ nhớt nhỏ hơn so với mẫu sữa từ trại chăn nuơi thực nghiệm. Vì vậy nên năng lượng cần thiết để tạo ra HMF trong sữa bị tươi của mẫu sữa từ hợp tác xã nhỏ hơn năng lượng cần thiết để hình thành HMF trong sữa bị tươi của mẫu sữa từ trại chăn nuơi thực nghiệm.
Ta cĩ thể thấy rõ điều đĩ khi so sánh năng lượng hoạt hĩa của quá trình hình thành HMF trong mật ong với năng lượng hoạt hĩa của quá trình tạo ra HMF trong sữa bị tươi. Theo kết quả từ các thí nghiệm được thực hiện bởi Nguyễn Lâm Thùy
Dung, năng lượng cần thiết để phản ứng sinh ra HMF trong mật ong cĩ thể diễn ra là 247,746 kJ/mol đối với mật tràm của giống ong Ý và 219,125 kJ/mol đối với mật nhãn giống ong Ý. Vì mật ong cĩ độ nhớt lớn hơn nhiều so với sữa bị tươi nên năng lượng cần thiết để phản ứng sinh ra HMF cũng lớn hơn nhiều lần.
Ngồi ra, trong sữa bị tươi cĩ chất béo, chất đạm và chất đường, đều là các chất cĩ thể cung cấp năng lượng rất lớn. Vì vậy, trong sữa tươi, phản ứng HMF cĩ thể dễ dàng xảy ra hơn nhờ vào nguồn nội năng của bản thân. Chính ví lý do đĩ, đơi khi HMF cĩ thể tự sinh ra trong sữa mà khơng cần nguồn năng lượng cung cấp từ bên ngồi (gia nhiệt) và thậm chí cịn cĩ thể phát nhiệt sau phản ứng.
Theo nghiên cứu của các nhà khoa học R.Fink và H.G.Kessler từ phịng thí nghiệm Nơng nghiệp và Khoa học Sinh học ứng dụng của trường Katholieke Universiteity Leuven trên các mẫu sữa bị tươi khi gia nhiệt ở 90oC trong thời gian từ 0 phút đến 300 phút, hằng số tốc độ phản ứng k được xác định là 0,0035 µmol/lit sữa, Ea cĩ giá trị là 67,494 kJ/mol và k = 0,1 µmol/lit sữa,Ea = 108,547 kJ/mol.
Trong khi đĩ, các thí nghiệm khảo sát hàm lượng HMF của sữa bị tươi được thực hiện bởi Wendie L. Claeys, Linda R. Ludikhuyze và Marc E. Hendrickx khi gia nhiệt sữa từ 90 đến 140oC đã tính được năng lượng hoạt hĩa của phản ứng tạo thành HMF là 90,2 kJ/mol, 88,7 kJ/mol và 99,1 kJ/mol.
Từ các kết quả trên ta cĩ thể thấy vì sữa là một hệ phức tạp gồm nhiều cấu tử với tỷ lệ thành phần thay đổi nên sự hình thành HMF trong các mẫu sữa cĩ diễn biến hết sức phức tạp. Trong đĩ, hàm lượng các dưỡng chất thiết yếu trong sữa là đường, đạm và béo cùng với tỷ lệ nước trong sữa là những nhân tố quan trọng trong quá trình tạo ra HMF trong sữa, dẫn đến sự thay đổi về các thơng số động học của quá trình sinh ra HMF.