Kết quả xác định một số thành phần dinh dƣỡng; tỷ lệ thịt quả, vỏ, hạt và xơ sợ

7. Ý nghĩa khoa học của đề tài

4.1 Kết quả xác định một số thành phần dinh dƣỡng; tỷ lệ thịt quả, vỏ, hạt và xơ sợ

xơ sợi trong trái quách

4.1.1 Kết quả xác định một số thành phần dinh dưỡng trong thịt quả quách

Bảng 4. 1 Thành phần dinh dƣỡng trong 100g thịt quả quách theo số liệu phân tích

Thành phần Đơn vị tính Thịt quả quách

Năng lƣợng Kcal 69.16 Nƣớc g 74.3 Carbohydrate g 12.6 Đƣờng tổng g 7.56 Đƣờng khử g 7.26 Protein g 2.89 Lipid g 0.80 Canxi mg 50.2 Phosphor g 0.15 Sắt mg 0.49 Xơ thơ g 1.94 Tro tổng g 0.97 Phenolic tổng mgGAE 147.6 DPPH mgTEAC 153.3 ABTS mgTEAC 204 (theo phụ lục B.2426 và B.2930) Nhận xét:

Kết quả phân tích bảng 4.1 cho thấy nguyên liệu dùng cho nghiên cứu cĩ hàm lƣợng các thành phần trong 100g thịt quả tƣơi nhƣ sau: nƣớc chiếm 74.3%, carbohydrate chiếm 12.6% chứa phần lớn là đƣờng khử (chiếm 7.26%), protein chiếm 2.89%, chất xơ 1.94%, rất ít lipid 0.8%. Ngồi ra trong thịt quả cịn chứa canxi chiếm 0.05%, phosphor 0.08%, sắt chiếm 0.49 mg%. Kết quả này cĩ điểm tƣơng đồng về hàm lƣợng ẩm, bên cạnh đĩ cĩ một số khác biệt về hàm lƣợng các

44

hơn kết quả phân tích là: protein chiếm 8%, lipid 1.45%, canxi chiếm 0.17%, sắt chiếm 0.07%; hàm lƣợng các thành phần carbohydrate chiếm 7.45%, phosphor chiếm 0.08% thì thấp hơn kết quả phân tích. Sự khác biệt về điều kiện khí hậu, thổ nhƣỡng, giống cây trồng,… cĩ thể là nguyên nhân dẫn đến một số khác biệt về hàm lƣợng các thành phần nhƣ trên.

Hàm lƣợng carbohydrate dùng cho nghiên cứu khá cao và lipid chiếm tỷ lệ thấp, điều này phù hợp cho quá trình thủy phân bằng cellulase và pectinase và hạn chế đƣợc sự oxi hĩa do nhiệt độ cao trong quá trình sấy phun và bảo quản sản phẩm bột.

Bên cạnh các thành phần trên, trong trái quách cịn cĩ hàm lƣợng các hợp chất cĩ hoạt tính sinh học cao cĩ lợi cho sức khỏe nhƣ: phenolic tổng tƣơng đƣơng 1476 mgGAE%, hoạt tính chống oxi hĩa DPPH tƣơng đƣơng 153.3 mgTEAC%, ABTS tƣơng đƣơng 204 mgTEAC%, và carotene chiếm 208.3mg%.

4.1.2 Kết quả xác định tỷ lệ thịt quả, vỏ, hạt và xơ sợi

Để tính tốn lƣợng nƣớc bổ sung vào thịt quả theo tỷ lệ thịt quả/nƣớc nhƣ trong bố trí các thí nghiệm, chúng tơi tiến hành xác định các thành phần nhƣ trong bảng 4.2:

Bảng 4. 2 Tỷ lệ các thành phần trong trái quách

Tỷ lệ vỏ (%) Tỷ lệ thịt quả (%) Tỷ lệ hạt và xơ sợi (%)

29.120.01 64.910.02 6.030.01

Ghi chú: Giá trị biểu diễn là trung bình của ba lần lặp lại  độ lệch chuẩn.

4.2 Kết quả Thí nghiệm 1: Ảnh hƣởng của tỷ lệ enzyme cellulase/pectinase sử dụng thủy phân dịch quách dụng thủy phân dịch quách

Để tìm đƣợc tỷ lệ enzyme trích ly hiệu quả, thí nghiệm đƣợc tiến hành thủy phân thịt quả (đã pha lỗng với nƣớc theo tỷ lệ thịt quả/nƣớc = 1/1.5) với từng loại cellulase (hoạt độ 5021U/g) pectinase (hoạt độ 4751U/g) và kết hợp hai loại enzyme này với các tỷ lệ khác nhau, đồng thời tiến hành trích ly thu dịch quả trong điều kiện khơng cĩ sử dụng enzyme để đối chứng, kết quả thu đƣợc (phụ lục B.1) nhƣ bảng sau:

45

Bảng 4. 3 Ảnh hƣởng của tỷ lệ enzyme sử dụng để thủy phân đến Y (%) của quá trình thủy phân thịt quả quách

Tỷ lệ cellulase /pectinase Y (%) 0/0 31.80.9d 0/1 48.30.2c 1/0 47.90.5c 1/1 51.90.3a ½ 51.60.2ab 2/1 50.800.6b 1/3 51.00.2ab 3/1 50.830.6b

Ghi chú: Giá trị biểu diễn là trung bình của ba lần lặp lại  độ lệch chuẩn. Trong cùng một cột, những giá trị nghiệm thức cĩ cùng ký tự thì khơng cĩ sự khác

biệt ý nghĩa về mặt thống kê với mức ý nghĩa  0.05. Cơ sở để đánh giá sự khác

biệt đƣợc dựa vào bảng phân tích ANOVA và LSD theo phụ lục C.1.

Nhận xét:

Từ kết quả bảng 4.3 chúng tơi nhận thấy rằng: Khi trích ly dịch quả mà

khơng sử dụng enzyme thì Y (%) chỉ đạt 31.80.9%, trong khi sử dụng từng loại

enzyme celllulase hoặc pectinase hay kết hợp chúng với tỷ lệ khác nhau đều cho

kết quả Y (%) của quá trình trích ly đạt từ 48.351.9% cao hơn so với khơng sử

dụng enzyme. Cụ thể là: Khi chỉ sử dụng cellulase thì Y (%) đạt 47.90.5%, kết

quả này khơng cĩ sự khác biệt so với khi chỉ sử dụng pectinase để thủy phân (Y

(%) đạt 48.30.2%). Mặt khác khi kết hợp cellulase và pectinase sẽ thu đƣợc Y

(%) cao hơn khi sử dụng riêng từng loại enzyme, với kết quả lần lƣợc là: khi sử dụng cellulase/pectinase với tỷ lệ 1/1, 1/2, 1/3 thì đạt Y (%) tƣơng ứng là:

51.90.3%, 51.60.3% và 51.00.2%. Bên cạnh đĩ khi tăng tỷ lệ cellulase cao hơn

pectinase thì Y (%) cĩ xu hƣớng giảm xuống, cụ thể là khi sử dụng

cellulase/pectinase với tỷ lệ 2/1, 3/1 thì Y (%) chỉ đạt 50.80.6% và 50.830.6%

46

S. K. Tyagi (2013) [91] kết luận rằng khi sử dụng cellulase và pectinase riêng lẻ để

thủy phân thịt quả táo thì sản lƣợng tƣơng ứng là 19.2ml/50g nguyên liệu và 22ml/50g nguyên liệu. Trong khi kết hợp cellulase + pectinase thì sản lƣợng đạt

đƣợc là 25ml/50g nguyên liệu ở cùng điều kiện thủy phân nhiệt độ 4045oC, thời

gian thủy phân 2 giờ, nồng độ enzyme sử dụng là 10mg/10ml. Kết quả tƣơng tự

khác của S. Bahramian và ctv (2011)[92] khi kết hợp hai enzyme pectinase và

cellulase với tỷ lệ 1:1 ở nồng độ 0.02%, nhiệt độ 40oC, pH 5.5, thời gian 1 giờ thì

hàm lƣợng đƣờng tổng đạt 21.08% so với 14.42% khi khơng sử dụng enzyme, bên cạnh đĩ hàm lƣợng đƣờng khử trong trƣờng hợp kết hợp hai enzyme tăng 46% cao hơn rất nhiều so với khi chỉ sử dụng pectinase để thủy phân trong cùng điều kiện (chỉ tăng 18%). Lƣợng đƣờng khử thu hồi trong dịch trích cao là vì khi cellulase và pectinase hoạt động sẽ giải phĩng acid galacturonic, glucose, dextrin, maltose và

các đƣờng khử khác từ pectin, polysaccharide trong suốt quá trình thủy phân [78].

Kết quả trên cho thấy việc kết hợp cellulase và pectinase để thủy phân thịt quả sẽ thu đƣợc dịch trích cao hơn, điều đĩ là do cellulase thủy phân cellulose cấu trúc trong vách tế bào, giúp giải phĩng dịch bào tốt hơn, bên cạnh đĩ pectinase cĩ tác dụng thủy phân pectin liên kết các thành phần trong cấu trúc của tế bào, từ đĩ làm giảm độ nhớt, giúp cho quá trình lọc dễ dàng hơn, dẫn đến hiệu suất trích ly

tăng lên [23][2]. Bên cạnh đĩ, pectinase cĩ hiệu lực xúc tác cao hơn so với

cellulase, kết quả này này trùng hợp với nghiên cứu của A. K. Sharma và ctv

(2005) [93] dùng pectinase và cellulase để thủy phân carot cho kết quả tỷ lệ

cellulase/pectinse tối ƣu đƣợc tìm ra bằng phƣơng pháp bề mặt đáp ứng là 1/1.16

và 1/1 sẽ thu đƣợc sản lƣợng tối đa là 73.552.75% tăng 13.95% so với khơng sử

dụng enzyme trong điều kiện nhiệt độ 4549oC, thời gian 125135 phút, nồng độ

enzyme là 0.21% trên purrê củ. Kết quả này đƣợc giải thích do ảnh hƣởng của kích thƣớc và hình dạng cơ chất tham gia phản ứng với enzyme.

Kết luận:

Từ kết quả trên chúng tơi quyết định chọn tỷ lệ cellulase/pectinase là 1/1 làm cơ sở cho các thí nghiệm tiếp theo.

47

4.3 Kết quả thí nghiệm 2: Ảnh hƣởng của tỷ lệ pha lỗng đến hiệu suất thu hồi chất khơ của quá trình thủy phân dịch quả hồi chất khơ của quá trình thủy phân dịch quả

Bảng 4. 4 Kết quả Y (%) theo tỷ lệ pha lỗng

Tỷ lệ thịt quả/H2O 1/0.5 1/1.0 1/1.5 1/2.0 1/2.5

Y (%) 40.71.58b 51.50.7a 51.91.2a 52.70.5a 52.60.7a

(theo phụ lục B.2)

Ghi chú: Giá trị biểu diễn là trung bình của ba lần lặp lại  độ lệch chuẩn. Trong cùng một hàng, những giá trị nghiệm thức cĩ cùng ký tự thì khơng cĩ sự

khác biệt ý nghĩa về mặt thống kê với mức ý nghĩa 0.05. Cơ sở để đánh giá sự

khác biệt đƣợc dựa vào bảng phân tích ANOVA và LSD theo phụ lục C.2

Nhận xét:

Từ kết quả bảng 4.4 chúng tơi thấy rằng lƣợng nƣớc sử dụng để pha lỗng thịt quả quách cĩ ảnh hƣởng đáng kể đến Y (%). Khi tỷ lệ thịt quả/nƣớc là 1/0.5 thì

Y (%) đạt giá trị thấp nhất là 40.71.58%, trong khi tăng tỷ lệ thịt quả/nƣớc lên 1/1

thì Y (%) tăng lên đáng kể và đạt 51.50.7%. Khi tăng lƣợng nƣớc sử dụng cho

quá trình thủy phân với tỷ lệ thịt quả/nƣớc là 1/1.5, 1/2, 1/2.5 thì Y (%) cĩ xu hƣớng ổn định và khơng cĩ sự khác biệt ý nghĩa về mặt thống kê với độ tin cậy

95%, kết quả Y (%) thu đƣợc tƣơng ứng là 51.91.2%, 52.70.5% và 52.60.7%.

Kết quả Y (%) đạt đƣợc tăng lên khi tăng tỷ lệ pha lỗng đến 1/1 rồi ổn định khi tiếp tục tăng hệ số pha lỗng, điều này đƣợc giải thích khi tỷ lệ pha lỗng thấp, độ nhớt dung dịch cao dẫn đến khả năng tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất khơng triệt để, bên cạnh đĩ khi hàm lƣợng nƣớc thấp thì nồng độ chất khơ hịa tan trong dịch thủy phân cao, do đĩ khả năng các chất khơ hịa tan cịn sĩt lại trong phần bã lọc nhiều, dẫn đến Y (%) thấp. Bên cạnh đĩ, khi tăng tỷ lệ pha lỗng đến một tỷ lệ nhất định trong khi nồng độ enzyme tính trên chất khơ khơng thay đổi, thì mức độ tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất dần đạt mức độ tối đa, dẫn đến hoạt tính enzyme khơng tăng, từ đĩ Y (%) ổn định và đạt giá trị cao nhất. Một nghiên cứu khác khi thủy phân purê xồi đã pha lỗng với nƣớc theo tỷ lệ 1/1 cũng mang lại hiệu quả

trích ly cao, đạt sản lƣợng 77.67% [94].

48

Nhằm xác định tỷ lệ pha lỗng thích hợp cho quá trình thủy phân để đạt Y (%) cao nhất, đồng thời giảm chi phí năng lƣợng, nƣớc, thể tích thiết bị, chúng tơi quyết định chọn tỷ lệ pha lỗng thịt quả/nƣớc là 1/1 cho các thí nghiệm tiếp theo.

4.4 Kết quả thí nghiệm: Tối ƣu hĩa các điều kiện cho quá trình thủy phân

4.4.1 Kết quả thí nghiệm 3: khảo sát ảnh hưởng của pH trong quá trình thủy phân đến hiệu suất thu hồi chất khơ thịt quả quách.

Bảng 4. 5 Kết quả Y (%) theo pH

pH 3.9 4.2 4.5 4.8 5.1

Y (%) 51.60.3b 53.00.2a 52.40.5a 49.70.4c 48.80.1d

(theo phụ lục B.3) Ghi chú: Giá trị biểu diễn là trung bình của ba lần lặp lại  độ lệch chuẩn. Trong cùng một hàng, những giá trị nghiệm thức cĩ cùng ký tự thì khơng cĩ sự

khác biệt ý nghĩa về mặt thống kê với mức ý nghĩa 0.05. Cơ sở để đánh giá sự

khác biệt đƣợc dựa vào bảng phân tích ANOVA và LSD theo phụ lục C.3.

Nhận xét:

Kết quả thực nghiệm trong bảng 4.5 cho thấy rằng khi thủy phân ở pH tự

nhiên của thịt quách là 3.9 thì Y (%) chỉ đạt 51.60.3%. Khi lần lƣợt tăng pH lên

từ 4.2 đến 4.5 thì Y (%) đạt giá trị cao nhất là 53.00.2% và 52.40.5% tƣơng ứng

và khơng cĩ sự khác biệt giữa chúng. Ngƣợc lại khi tiếp tục tăng pH lên 4.8 và 5.1

thì Y (%) giảm đáng kể và đạt giá trị thấp nhất tƣơng ứng là 49.70.4% và

48.80.1%. Sự thay đổi Y (%) là do pH tối ƣu bị ảnh hƣởng bởi loại và cƣờng độ

ion trong khảo nghiệm. Lý do cho sự nhạy cảm của enzyme là do khi thay đổi pH sẽ làm thay đổi cấu trúc của protein cĩ thể dẫn đến sự biến tính bất thuận nghịch, vì vậy enzyme giảm hoặc mất hoạt tính. Bên cạnh đĩ số lƣợng các cấu tử ion cĩ ảnh hƣởng đến trung tâm hoạt động dẫn đến thay đổi hoạt tính của enzyme. Ngồi ra sự ion hĩa cơ chất bị ảnh hƣởng bởi pH cĩ thể gĩp phần quan trọng đến tốc độ

phản ứng thủy phân do enzyme [24].

Kết luận: Từ kết trên, chúng tơi chọn pH 4.2 làm cơ sở cho các thí nghiệm tiếp theo nhằm đạt Y (%) cao nhất mà ít ảnh hƣởng đến màu sắc, mùi vị của sản phẩm.

49

4.4.2 Kết quả thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến suất thu hồi chất khơ thịt quả

Bảng 4. 6 Kết quả Y (%) theo nhiệt độ thủy phân

Nhiệt độ (oC) 40 45 50 55 60

Y (%) 48.21.0c 52.80.9a 52.71.1a 50.20.8b 49.50.9bc

(theo phụ lục B.4) Ghi chú: Giá trị biểu diễn là trung bình của ba lần lặp lại  độ lệch chuẩn. Trong cùng một hàng, những giá trị nghiệm thức cĩ cùng ký tự thì khơng cĩ sự khác biệt

ý nghĩa về mặt thống kê với mức ý nghĩa 0.05. Cơ sở để đánh giá sự khác biệt

đƣợc dựa vào bảng phân tích ANOVA và LSD theo phụ lục C.4

Nhận xét:

Nhiệt độ cĩ ảnh hƣởng đáng kể đến họat tính của enzyme. Với nhiệt độ thích hợp sẽ tăng tốc độ của phản ứng do enzyme. Khi hạ thấp nhiệt độ cĩ thể làm cho enzyme giảm hoạt tính hoặc ngừng hoạt động tạm thời, khi gặp điều kiện nhiệt độ thích hợp sẽ phục hồi hoạt tính. Ngƣợc lại khi nâng nhiệt độ lên cao cĩ thể làm cho protein bị thay đổi cấu trúc hoặc biến tính bất thuận nghịch dẫn đến enzyme bị vơ

hoạt [24]. Quy luật này đúng với kết quả nghiên cứu của chúng tơi khi khảo sát

ảnh hƣởng của nhiệt độ đến Y (%) của quá trình trình thủy phân bằng enzyme: cụ

thể là ở giới hạn nhiệt độ thấp (40o

C) và cao (60oC) thì hiệu suất thu hồi chất khơ

thấp nhất so với các điều kiện nhiệt độ đƣợc khảo sát khác, kết quả Y (%) tƣơng

ứng lần lƣợt là 48.21.0% và 49.50.9%. Ở nhiệt độ từ 45oC đến 50oC thu đƣợc Y

(%) cao nhất, đạt 52.80.9% và 52.71.1 % tƣơng ứng.

Kết luận:

Để giảm chi phí nhiệt lƣợng và tránh các biến đổi do phản ứng hĩa học xãy

ra khi tăng nhiệt độ, chúng tơi chọn nhiệt độ 45oC để làm cơ sở cho các thí nghiệm

tiếp theo.

4.4.3 Kết quả thí nghiệm 5:Ảnh hưởng của nồng độ enzyme thủy phân đến hiệu suất thu hồi chất khơ thịt quả quách

50 Nồng độ enzyme (% v/dwt) Y (%) Hàm lƣợng phenolic (mgGAE/L) Hoạt tính chống oxi hĩa (DPPH) (mM TEAC) Hoạt tính chống oxi hĩa (ABTS)

(mM TEAC) 0 33.82.0c 4514d 0.930.01d 1.080.06d 0.4 49.92.1b 6576c 1.450.02c 1.720.08c 0.8 51.90.8ab 6818b 1.480.02ab 1.990.1ab 1.2 53.40.6a 69712a 1.490.02a 2.070.06a 1.6 53.50.5a 6936ab 1.510.02a 1.960.06ab 2.0 53.30.6a 6918ab 1.460.02bc 1.870.4b (theo phụ lục B.5 đến B.8) Ghi chú: Giá trị biểu diễn là trung bình của ba lần lặp lại  độ lệch chuẩn. Trong cùng một cột, những giá trị nghiệm thức cĩ cùng ký tự thì khơng cĩ sự khác biệt ý

nghĩa về mặt thống kê với mức ý nghĩa 0.05. Cơ sở để đánh giá sự khác biệt

đƣợc dựa vào bảng phân tích ANOVA và LSD theo phụ lục C.5.

Nhận xét:

Khi sử dụng enzyme để thủy phân thì Y (%) của quá trình trích ly tăng lên đáng kể, thêm vào đĩ hàm lƣợng các hợp chất phenolic, họat tính chống oxi hĩa DPPH, ABTS cũng tăng mạnh trong dịch trích khi cĩ sử dụng enzyme để thủy phân. Trƣờng hợp khơng sử dụng enzyme để thủy phân thì Y (%), hàm lƣợng các hợp chất phenolic, hoạt tính chống oxi hĩa DPPH, ABTS đạt giá trị thấp nhất

tƣơng ứng là 33.82 (%), 4514 (mgGAE/L), 0.930.01 và 1.080.06 (mM

TEAC). Trong khi cĩ sử dụng enzyme 0.4% thì Y (%), hàm lƣợng các hợp chất

phenolic, hoạt tính chống oxi hĩa DPPH, ABTS tăng lên đáng kể đến 49.92.1%,

6576 (mgGAE/L), 1.450.02 và 1.720.08 (mM TEAC). Tiếp tục tăng nồng độ

enzyme lên 0.8% thì Y (%), hàm lƣợng các hợp chất phenolic, hoạt tính chống oxi

hĩa DPPH, ABTS cĩ xu hƣớng tăng nhẹ đạt 51.90.8%, 6818 (mgGAE/L),

1.480.02 và 1.990.1(mM TEAC). Xu hƣớng này dần đạt trạng thái ổn định khi

tăng nồng độ enzyme lên từ 1.2% đến 1.6% với Y (%) hàm lƣợng các hợp chất

phenolic, hoạt tính chống oxi hĩa DPPH, ABTS lần lƣợt là là 53.40.6%, 69712

51

6936 (mgGAE/L), 1.510.02 (mM TEAC),1.960.06 (mM TEAC) tƣơng ứng.

Khi tăng nồng độ enzyme lên 2% thì Y (%) vẫn khơng khơng tăng và đạt giá trị

53.30.6%, trong khi hàm lƣợng các hợp chất phenolic, hoạt tính chống oxi hĩa

DPPH, ABTS cĩ xu hƣớng giảm nhẹ và đạt giá trị 6918 (mgGAE/L), 1.460.02

(mM TEAC)và 1.870.04 (mM TEAC) tƣơng ứng. Kết quả nghiên cứu của V.

Khandare và ctv (2011) khi sử dụng pectinase để thủy phân carot đen (Black carrot), kết quả là khi tăng nồng độ enzyme từ 0.2% lên 0.25% tính theo khối lƣợng perê củ thì hàm lƣợng các hợp chất phenolic, flavanoid, anthocyan, hoạt tính chống oxi hĩa (FRAP) cĩ xu hƣớng giảm với các giá trị lần lƣợt là: 382±17 giảm xuống 371±25(GAE)/100mL dịch quả), 172±12 giảm xuống cịn 159±6 (mg