3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
2.1.1.1. Nguyên liệu
Nguyên liệu là vỏ quế tươi được thu mua tại huyện Trà Bồng, tỉnh Quảng Ngãi. Vỏ quế được lựa chọn làm nghiên cứu là: vỏ phải tươi, không bị sâu bệnh, dập nát hay bị hư hỏng.
Vỏ quế sau khi thu mua được chuyển về phòng thí nghiệm khoa Cơ khí – Công nghệ Trường Đại học Nông Lâm Huế để tiến hành thí nghiệm. Nguyên liệu vỏ quế tươi sau thu hoạch được mô tả ở hình 2.1.
Hình 2.1.Vỏ quế tươi sau thu hoạch 2.1.1.2. Hóa chất
- Dung dịch HCl 5%, HCl đậm đặc, H2SO4 0.1N, H2SO4 đậm đặc, HNO3 30%, NaOH 0,1N.
- Phenolphtalein, iod 0,01 N, hồ tinh bột, kalinatritartrate, chì axetate, Na2SO4, tasiro.
2.1.1.3. Thiết bị, dụng cụ
-Cân phân tích, bếp điện từ, lò nung, hệ thống Kjeldahl;
- Máy sấy đối lưu, máy sấy chân không, máy sấy bơm nhiệt, máy bao gói chân không, thiết bị cô quay chân không, thiết bị sắc kí khí ghép khối phổ;
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu
- Phòng thí nghiệm khoa Cơ khí - Công nghệ -Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế và Trung tâm Kiểm nghiệm thuốc, mỹ phẩm, thực phẩm Thừa Thiên Huế.
- Nghiên cứu trên quy mô phòng thí nghiệm.
- Thời gian của việc nghiên cứu và thu thập số liệu: 10/2016 - 05/2017.
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2.2.1. Nghiên cứu xác định một số thành phần hóa học cơ bản nguyên liệu và các yếu tố ảnh hưởng yếu tố ảnh hưởng
* Nghiên cứu xác định một số thành phần hóa học cơ bản của nguyên liệu Các chỉ tiêu cần nghiên cứu:
- Hàm lượng nước
- Hàm lượng đường tổng số - Hàm lượng protein
- Hàm lượng vitamin C - Hàm lượng tro
- Hàm lượng tinh dầu
* Nghiên cứu ảnh hưởng của ba phương pháp sấy: sấy chân không, bơm nhiệt, đối lưu đến chất lượng vỏ quế khô
Các chỉ tiêu cần nghiên cứu: - Độ ẩm
- Chỉ tiêu chất lượng - Chỉ tiêu cảm quan
* Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ sấy (400C, 500C, 600C) đến chất lượng vỏ quế sấy khô
Các chỉ tiêu cần nghiên cứu: - Độ ẩm
- Chỉ tiêu chất lượng - Chỉ tiêu cảm quan
2.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng công thức phối chế
Các chỉ tiêu cần nghiên cứu: - Thời gian sấy, độ ẩm - Tỷ lệ vỡ vụn viên sau sấy - Chỉ tiêu cảm quan
2.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng phương pháp sấy
Các chỉ tiêu cần nghiên cứu: - Thời gian sấy, độ ẩm - Chỉ tiêu cảm quan
2.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ sấy
Các chỉ tiêu cần nghiên cứu: - Thời gian sấy, độ ẩm - Chỉ tiêu cảm quan
2.2.5. Đánh giá chất lượng viên quế mật ong
- Đánh giá chất lượng viên quế mật ong về phương diện hóa sinh: hàm lượng nước, hàm lượng đường, hàm lượng tro, hàm lượng tinh dầu.
- Đánh giá chất lượng viên quế mật ong về phương diện vi sinh: tổng vi sinh vật hiếu khí, E.coli, Coliform, Samonella.
2.2.6. Đề xuất quy trình công nghệ sản xuất viên quế mật ong 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3.1. Phương pháp lấy mẫu
Chọn những vỏ quế tươi, không bị sâu bệnh, không bị dập nát hay hư hỏng, nguyên liệu đạt độ tuổi thu hoạch, có vị cay và mùi thơm đặc trưng của quế.
Sau khi thu hoạch và xử lý sơ bộ, xếp vào thùng carton đục lỗ và chuyển ngay đến phòng thí nghiệm.
2.3.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm
2.3.2.1. Thí nghiệm 1
Khảo sát phương pháp sấy gồm: sấy bơm nhiệt, sấy chân không, sấy đối lưu. Bố trí thí nghiệm hoàn toàn ngẫu nhiên. Thí nghiệm được bố trí theo sơ đồ 2.1 phụ lục 2.
Trong đó:
- CT1: sấy chân không - CT2: sấy bơm nhiệt - CT3: sấy đối lưu
Các công thức được tiến hành cùng một điều kiện; nhiệt độ sấy là 600C, độ ẩm của sản phẩm khoảng 10%. Sản phẩm vỏ quế sấy khô được đem phân tích các chỉ tiêu hóa lý và đánh giá cảm quan từ đó chọn kết quả xử lý phù hợp.
2.3.2.2. Thí nghiệm 2
Từ việc đã chọn được phương pháp sấy thích hợp tiến hành khảo sát nhiệt độ sấy khác nhau. Bố trí thí nghiệm hoàn toàn ngẫu nhiên. Thí nghiệm được bố trí theo sơ đồ 2.2 phụ lục 2.
Trong đó: - CT1: 400C - CT2: 500C - CT3: 600C
Các công thức được tiến hành cùng phương pháp sấy bơm nhiệt, độ ẩm của sản phẩm khoảng 10%. Sản phẩm vỏ quế sấy khô được đem phân tích các chỉ tiêu hóa lý và đánh giá cảm quan từ đó chọn kết quả xử lý phù hợp.
2.3.2.3. Thí nghiệm 3
Nghiên cứu công thức phối chế viên quế và mật ong. Mật ong trước khi phối trộn với bột quế, đã được loại bớt một phần nước trên thiết bị cô quay chân không. Quá trình xác định công thức phối chế được khảo sát, với tỷ lệ số gam quế/số ml mật ong lần lượt là:
- CT1: 100/50 - CT2: 100/60 - CT3: 100/70
Các công thức được tiến hành cùng một quy trình tạo viên, các viên quế mật ong sau khi được tạo thành sấy ở nhiệt độ là 600C, độ ẩm của sản phẩm ± 8%. Sản phẩm viên quế mật ong sau sấy được xác định tỷ lệ vỡ và đánh giá cảm quan từ đó chọn kết quả xử lý phù hợp. Thí nghiệm được tiến hành theo sơ đồ hình 2.3, phụ lục 2.
2.3.2.4. Thí nghiệm 4
Nghiên cứu ảnh hưởng của các phương pháp sấy khác nhau đến chất lượng của viên quế mật ong thành phẩm. Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên, mỗi chỉ tiêu được thực hiện 3 lần lặp. Thí nghiệm được tiến hành theo sơ đồ hình 2.4, phụ lục 2.
Trong đó:
-CT1: sấy đối lưu -CT2: sấy bơm nhiệt -CT3: sấy chân không
Các công thức được tiến hành cùng một điều kiện, độ ẩm của sản phẩm khoảng 8%. Sản phẩm viên quế mật ong được đánh giá cảm quan, đồng thời được xác định hàm lượng tinh dầu bằng hệ thống chưng cất lôi cuốn hơi nước, từ đó chọn kết quả xử lý phù hợp.
2.3.2.5. Thí nghiệm 5
Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến chất lượng viên quế mật ong. Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên, mỗi chỉ tiêu được thực hiện 3 lần lặp. Thí nghiệm được tiến hành theo sơ đồ hình 2.5, phụ lục 2.
Trong đó: -CT1: 500C -CT2: 550C -CT3: 600C
2.3.3. Phương pháp vật lý
Xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi theo TCVN 4326 - 2001.
Cách tiến hành: được trình bày ở mục 3.1, phụ lục 3.
2.3.4. Phương pháp hóa sinh
* Xác định hàm lượng đường khử TCVN 4594 – 88: Hàm lượng đường tổng số được xác định theo phương pháp Bertrand. Nguyên tắc của phương pháp này là dựa vào phản ứng oxy hóa khử giữa đường khử và ion kim loại có trong môi trường kiềm.
Cách tiến hành: được trình bày ở mục 3.2, phụ lục 3.
* Xác định hàm lượng vitamin C: Vitamin C có thể khử dung dịch iod. Dựa vào lượng iod bị khử bởi vitamin C có trong mẫu, ta tìm được hàm lượng vitamin C.
Cách tiến hành: được trình bày ở mục 3.3, phụ lục 3.
* Xác định hàm lượng protein TCVN 10385:2014. Xác định nitơ tổng bằng phương pháp Kjeldahl. Hàm lượng protein được tính bằng cách nhân lượng nitơ tổng với hệ số quy đổi 6,25.
Cách tiến hành: được trình bày ở mục 3.4, phụ lục 3.
* Xác định hàm lượng tro: hàm lượng tro thô được xác đinh theo tiêu chuẩn ngành TCN 848:2006 bằng phương pháp nung ở nhiệt độ cao (được trình bày ở mục 2.5, phụ lục 2).
* Xác định hàm lượng tinh dầu TCVN 7039 : 2013: hàm lượng tinh dầu được xác định trên hệ thống chưng cất bằng hơi nước.
Cách tiến hành: được trình bày ở mục 3.6, phụ lục 3.
2.3.5. Phương pháp vi sinh
2.3.5.1. Phương pháp xác định tổng số vi khuẩn hiếu khí
Nguyên tắc: vi khuẩn hiếu khí là những vi khuẩn sinh trưởng và hình thành khuẩn lạc trong điều kiện có sự hiện diện của oxy phân tử. Tổng số vi khuẩn hiếu khí hiện diện trong mẫu chỉ thị mức độ vệ sinh của thực phẩm. Chỉ số này được xác định bằng kỹ thuật đổ đĩa và đếm khuẩn lạc mọc trên môi trường thạch dinh dưỡng từ một lượng mẫu xác định, xem một khuẩn lạc là sinh khối phát triển từ một tế bào hiện diện trong mẫu. Cách tiến hành xem mục 3.7 phụ lục 3.
2.3.5.2. Phương pháp xác định E.Coli và tổng số Coliforms (sử dụng phương pháp MPN)
Nguyên tắc: Coliforms là những trực khuẩn gram âm không sinh bào tử, hiếu khí hoặc kỵ khí tùy ý. Coliforms được xem là nhóm vi sinh vật chỉ thị: số lượng hiện diện của chúng trong thực phẩm, nước hay các loại mẫu môi trường được dùng để chỉ thị khả năng hiện diện của các loại vi sinh vật khác. Nhóm Coliforms gồm 4 giống là: E. Coli, Citrobacter, Klebsiella, Enterobacter. Số lượng Coliform trong mẫu thực phẩm chứa mật độ thấp của nhóm vi khuẩn này, có thể xác định bằng phương pháp MPN. Phương pháp này dựa vào nguyên tắc mẫu được pha loãng thành một dãy thập phân (hai nồng độ kế tiếp nhau khác nhau 10 lần).
Mẫu được đồng nhất và pha loãng thành các nồng độ thích hợp rồi được ủ trong các ống nghiệm chứa môi trường thích hợp có ống bẫy khí Durham. Mỗi nồng độ pha loãng được ủ với 3 ống lặp lại. Theo dõi sự sinh hơi và đổi màu để định tính sự hiện diện của E. Coli trong từng ống nghiệm, ghi nhận số ống nghiệm cho phản ứng dương tính và dựa vào bảng MPN để tính kết quả.
Phương pháp tiến hành được trình bày ở mục 3.7 phụ lục 3.
2.3.5.3. Phương pháp phân tích định tính Samonella
Nguyên tắc: Samonella là trực trùng gram âm, hiếu khí và kị khí tùy ý, có khả năng di động không tạo bào tử, lên men glucose và mannitol sinh acid nhưng không lên men saccharose và lactose, không sinh Indole, không phân giải ure, không có khả năng tách nhóm amine từ tryptophane, hầu hết các chủng đều sinh H2S. Samonella có thể phân tích định tính bằng một quy trình gồm 4 bước: tăng sinh, tăng sinh chọn lọc, phân lập và khẳng định.
2.3.6. Phương pháp đánh giá cảm quan
Chất lượng cảm quan được đánh giá bằng phương pháp cho điểm thị hiếu theo thang Hedonic của Hà Duyên Tư (1996) trên các chỉ tiêu: trạng thái, màu sắc, mùi vị. Người thử sẽ đánh dấu mức độ ưa thích của mình đối với các mẫu trên thang điểm từ 1 đến 9 như sau:
Cực kỳ không thích: 1
Rất không thích: 2
Không thích: 3
Tương đối không thích: 4 Không thích cũng không ghét: 5
Tương đối thích: 6
Thích: 7
Rất thích: 8
Cực kỳ thích: 9
Điểm trung bình của tất cả các người thử chính là kết quả. Phương pháp tiến hành được trình bày ở mục 3.8 phụ lục 3.
2.3.7. Phương pháp xử lý thống kê
Số liệu và đồ thị được xử lý bằng chương trình Microsoft Excel. Kết quả thí nghiệm được phân tích ANOVA và kiểm định LSD (5%) để so sánh sự khác biệt trung bình giữa các nghiệm thức. Các phân tích thống kê được xử lý trên phần mềm SPSS 20.
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CƠ BẢN CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
3.1.1. Nghiên cứu xác định một số thành phần hóa học cơ bản của nguyên liệu
Thành phần hóa học cơ bản trong nguyên liệu là một trong những yếu tố quan trọng quyết định giá trị của nguyên liệu. Nghiên cứu và xác định các thành phần hóa học trong nguyên liệu, đặc biệt là các cây dược liệu có chứa tinh dầu quý như quế, hồi, tràm gió, gừng, sả, chanh … để khai thác và bảo vệ các thành phần dược liệu quý khi tạo ra các sản phẩm có tác dụng tốt cho sức khỏe con người.
Ở Việt Nam và trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về các loại cây dược liệu quý, trong đó có cây quế. Trên một cây quế thường được khai thác tất cả vỏ một lần và chặt cây, cũng có thể khai thác vỏ nhiều lần trong năm. Vỏ quế thường được khai thác ở thân cây, các cành lớn (quế thượng căn), các cành nhỏ (quế chi), đoạn thân cây sát gốc (quế hạ căn) nhưng vỏ quế khai thác ở thân cây có hàm lượng tinh dầu cao nhất [59].
Vỏ quế được khai thác vào mùa thu và mùa xuân, khi khai thác đúng mùa thì vỏ dễ dàng bóc ra khỏi thân cây, không bị gãy, vỡ, sát lòng hay dính vào thân làm giảm chất lượng nguyên liệu. Vỏ quế thu hoạch vào mùa thu có hàm lượng tinh dầu nhiều hơn khai thác vụ xuân, nhưng mùa thu mưa nhiều, thời tiết âm u rất dễ làm vỏ bị mốc, mục ải, cần lau sạch thanh quế, lau khô nước lòng thanh quế trước khi đem ủ để tránh hư hỏng [59].
Chất lượng của vỏ quế tươi quyết định trực tiếp đến chất lượng của thành phẩm, gồm: giá trị cảm quan, công dụng, thời gian bảo quản, giá trị thương phẩm hàng hóa. Vì vậy, trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành xác định và phân tích các thành phần hóa học của nguyên liệu vỏ quế tươi khai thác ở vỏ thân cây quế ở huyện Trà Bồng, tỉnh Quảng Ngãi để có cơ sở cho quá trình khảo sát và lựa chọn các thông số công nghệ phù hợp trong quy trình sản xuất viên quế mật ong.
Các thành phần trong vỏ quế tươi được nghiên cứu gồm: Hàm lượng nước, đường, protein, vitamin C, khoáng, hàm lượng tinh dầu.
Để xác định một số thành phần trong vỏ quế tươi, mẫu được lấy để phân tích với tần suất 3 lần lặp lại cho một thí nghiệm phân tích chỉ tiêu.
Bảng 3.1. Một số thành phần hóa học cơ bản của vỏ quế tươi STT Thành phần Đơn vị Hàm lượng 1 Hàm lượng nước % 62,080 ± 0,062 2 Đường tổng số % 1,093 ± 0,193 3 Protein % 2,574 ± 0,059 4 Vitamin C mg/100g 13,200 ± 0,293 5 Tro % 2,492 ± 0,049
6 Hàm lượng tinh dầu ml/100g 1,109 ± 0,012
Kết quả thực nghiệm từ bảng 3.1 cho thấy vỏ quế tươi chứa hàm lượng nước tương đối cao chiếm đến 62,08%. Vì vậy, vỏ quế sau khi thu hoạch các quá trình sinh lý, sinh hóa, hô hấp vẫn diễn ra mạnh mẽ làm tiêu hao các chất dinh dưỡng, sinh nhiệt gây bốc hơi nước; nếu bảo quản không đúng kỹ thuật sẽ làm cho nguyên liệu bị giảm sụt nhanh khối lượng và tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật xâm nhập gây hư hỏng nguyên liệu.
Hàm lượng tinh dầu trong vỏ quế khá cao 1,109 ml/100g, tinh dầu thu hồi từ vỏ có thành phần chính là cinnamaldehyt (70 – 90%), ngoài ra còn có cinamyl acetate, octo-methoxy cinnamaldehyt, cumarin với hàm lượng trong giới hạn yêu cầu.
Đối với cây hồi, tinh dầu hồi chứa trong lá (1,2-4,5%), vỏ rễ (1,12-2,75%), hoa hồi (11-12%) [3]. Tinh dầu hồi chiếm đến 90% trans-anetol.
Đối với tinh dầu tràm, hàm lượng cineol của tinh dầu tràm chiếm khoảng 55- 65%. Tinh dầu bạch đàn chanh có đến 70-80% citronellal trong khi đó tinh dầu bạch đàn xanh có tới 63-73% cineol. Tinh dầu sả chanh khác với các loại sả khác ở hàm lượng citral khá cao [14].
Đây đều là các thành phần quan trọng nhất trong tinh dầu làm cơ sở để xác định các thông số kỹ thuật chế biến nhằm đảm bảo hàm lượng và chất lượng tinh dầu tốt nhất sau chế biến.
Bên cạnh đó, các thành phần hóa học khác trong vỏ quế như protein 2,574%, đường tổng số 1,093%, vitamin C 13,2 mg%, tro 2,492% (gồm các chất khoáng như Ca, Mg, Mn, Fe, Zn, Mg …), cung cấp dinh dưỡng cho tế bào và các quá trình trao đổi chất cần thiết cho cơ thể sống.