6. Cấu trúc của luận văn
3.1.3. Hàm lượng kim loại nặng
Trong nghiên cứu này, nguyên liệu khô được lựa chọn đưa vào quy trình sản xuất và ứng dụng chủ yếu trong thực phẩm nên phải đảm bảo một số tiêu chuẩn nhằm bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng. Và một trong số đó là hàm lượng kim loại nặng có trong sản phẩm. Muốn vậy, chúng tôi tiến hành xác định hàm lượng kim loại nặng ngay trong nguyên liệu khô ban đầu để phần nào đảm bảo chất lượng đầu ra của sản phẩm.
Phương pháp xác định hàm lượng kim loại nặng được trình bày cụ thể tại phần nghiên cứu (mục 2.2.2). Kết quả thu nhận được thể hiện trên bảng 3.5.
Bảng 3.5. Hàm lượng kim loại nặng trong bột vỏ quả và lá bứa khô
STT Tên kim loại Phương pháp thử AAS Kết quả vỏ (mg/kg) Kết quả lá (mg/kg) Hàm lượng cho phép (mg/kg) 1 Sn TCVN 6193-1996 0.0080 0.0058 40 2 Pb TCVN 6193-1996 0,0108 0.0462 2 3 Zn TCVN 6193-1996 0.0192 0.0287 40 4 Cu TCVN 6193-1996 0.0107 0.0473 30 5 Fe TCVN 6177-1996 0.0106 0.0711 X 6 As TCVN 6193-1996 KPH KPH 1 7 Tổng Cu, Zn, Fe 0.041 0.147 X
Nhận xét: Thành phần kim loại nặng có trong nguyên liệu khô là rất thấp. Kết quả so sánh với tiêu chuẩn về chất lượng trái cây và hàm lượng kim loại nặng cho phép trong các loại rau quả quy định tại Quyết định số 867/1998/QĐ-BYT của Bộ Y Tế ngày 4 tháng 4 năm 1998 về việc ban hành Danh mục Tiêu chuẩn vệ sinh đối với lương thực, thực phẩm thì các hàm lượng kim loại nặng nằm trong khoảng cho phép.
3.1.4. Hàm lượng vitamin C
Vitamin C là thành phần thiết yếu để cân bằng cơ thể sống. Trong thiên nhiên, vitamin C có mặt hầu hết trong các loại rau, củ, quả như: cam, chanh, quýt, nhãn, ổi, dứa, rau mùi, cần tây… Và họ nhà bứa cũng không ngoại lệ. Như vậy, nguyên liệu vỏ quả và lá bứa khô có khả năng chứa một lượng vitamin C nhất định. Để làm rõ điều này, chúng tôi tiến hành xác định hàm lượng vitamin C có trong nguyên liệu khô ban đầu.
Phương pháp xác định hàm lượng vitamin C được trình bày tại phần nghiên cứu (mục 2.2.3). Kết quả thu nhận được thể hiện trên bảng 3.6 và 3.7.
Bảng 3.6. Hàm lượng vitamin C trong bột vỏ quả bứa khô
Thí nghiệm n (ml) Hàm lượng vitamin C (mg%) TB (mg%)
1 0,5 54,10
2 0,4 46,70
3 0,4 44,40
48,40
Bảng 3.7. Hàm lượng vitamin C trong bột lá bứa khô
Thí nghiệm n (ml) Hàm lượng vitamin C (mg%) TB (mg%)
1 0,7 77,40
2 0,8 89,70
3 0,7 79,20
82,10
3.1.5. Hàm lượng đường khử
Đường khử là nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng và phổ biến trong thực vật. Nó là nguồn cung cấp năng lượng trong tế bào thực vật và có tác dụng chống rét, chống bệnh. Thành phần của đường khử chủ yếu là monosaccarit và oligasaccarit. Các hợp chất này dễ bị thủy phân thành monosaccarit. Chính vì vậy, để xác định hàm lượng đường khử có trong nguyên liệu khô ban đầu, chúng tôi sử dụng phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử với ferrycyanure.
Phương pháp xác định hàm lượng đường khử trong vỏ quả và lá bứa khô được trình bày cụ thể tại phần nghiên cứu (mục 2.2.4.a). Kết quả thu nhận được thể hiện ở bảng 3.8 và 3.9.
Bảng 3.8. Hàm lượng đường khử có trong bột vỏ quả bứa khô Thí nghiệm m (g) Vg (ml) Vk (ml) Xk (%) TB (%) 1 2,02 3,4 12,4 6,78 2 2,05 3,4 12,3 6,74 3 2,01 3,5 12,4 7,02 6,84
Bảng 3.9. Hàm lượng đường khử có trong bột lá bứa khô
Thí nghiệm m (g) Vg (ml) Vk (ml) Xk (%) TB (%) 1 2,03 3,4 13,9 6,02 2 2,05 3,5 13,8 6,19 3 2,06 3,4 13,9 5,94 6,05 3.1.6. Hàm lượng protein
Hàm lượng đạm trong vỏ quả và lá thực vật tuy không nhiều, thường chỉ từ 0,2-1,5% [42], nhưng lại đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất dinh dưỡng. Với cấu trúc đa dạng, khả năng phản ứng lớn, protein có khả năng thích ứng trở thành mô nâng đỡ, mô liên kết trong cơ thể sống. Qua việc tìm hiểu một số tài liệu nghiên cứu đã cho thấy, protein chiếm một lượng đáng kể trong lá loại cây cùng họ với bứa, đó là lá măng cụt, nên chúng tôi dự đoán trong nguyên liệu vỏ quả và lá bứa khô ban đầu cũng chứa một lượng protein tương đối. Chính vì vậy chúng tôi tiến hành xác định hàm lượng protein trong nguyên liệu bứa khô ban đầu bằng phương pháp Kjeldahl. Phương pháp xác định hàm lượng protein được trình bày tại phần nghiên cứu (mục 2.2.4.c). Kết quả thu nhận được thể hiện trên bảng 3.10 và 3.11.
Bảng 3.10. Hàm lượng protein có trong bột vỏ quả bứa khô
Thí nghiệm b, (ml) Hàm lượng protein tổng (P), (%) TB (%)
1 13,2 4,87
2 13,1 5,06
3 13,2 4,83
4,92
Bảng 3.11. Hàm lượng protein có trong bột lá bứa khô
Thí nghiệm b, (ml) Hàm lượng protein tổng (P), (%) TB (%)
1 11,6 9,15
2 11,7 9,11
3 11,6 9,19
9,15
3.1.7. Hàm lượng xenlulozơ
Bên cạnh đường, protein, vitamin, chất vô cơ và nước, xenlulozơ cũng được xem như là thành phần quan trọng thứ 6 trong cơ thể thực vật. Nó là vật chất cơ bản cấu tạo nên thân thực vật, tổ hợp thành mạng lưới thành tế bào thực vật, giúp các mô có độ bền cơ học và tính đàn hồi cao. Xenlulozơ được tìm thấy nhiều trong rễ, thân, lá và vỏ quả thực vật. Chính vì vậy, để biết được hàm lượng xenlulozơ có trong nguyên liệu bứa khô ban đầu chúng tôi tiến hành xác định hàm lượng xenlulozơ theo phương pháp thủy phân bằng axit mạnh.
Phương pháp xác định hàm lượng xenlulozơ được trình bày cụ thể tại phần nghiên cứu (mục 2.2.4.b). Kết quả thu nhận thể hiện ở bảng 3.12 và 3.13.
Bảng 3.12. Hàm lượng xenlulozơ có trong bột vỏ quả bứa khô
Thí nghiệm m1 (g) m2 (g) X (%) TB (%)
1 2,024 0,523 25,84
2 2,052 0,526 25,63
3 2,031 0,534 26,29
Bảng 3.13. Hàm lượng xenlulozơ có trong bột lá bứa khô Thí nghiệm m1 (g) m2 (g) X (%) TB (%) 1 2,012 0,441 21,91 2 2,020 0,438 21,68 3 2,018 0,447 22,15 21,91
Để có sự đánh giá tổng quát về các thành phần dinh dưỡng có trong nguyên liệu vỏ quả và lá bứa khô ban đầu, chúng tôi biểu diễn 4 kết quả: hàm lượng vitamin C, đường khử, xenlulozơ, protein trong hình 3.1. và rút ra được một số nhận xét. 0 4 8 12 16 20 24 28
Vitamin C Đường khử Xenlulozo Protein 0.048 6.84 25.920 4.920 0.082 6.05 21.910 9.150 Vỏ Lá
Hình 3.1. Hàm lượng vitamin C, đường khử, xenlulozơ và protein trong bột vỏ quả và lá bứa khô
Nhận xét: Kết quả trên đồ thị 3.1 cho thấy
Hàm lượng vitamin C trong nguyên liệu khô ban đầu chiếm tỷ lệ rất thấp, cụ thể là 48,4mg % (bột vỏ quả) và 82,1mg % (bột lá). Qua nghiên cứu tài liệu, hàm lượng vitamin C có trong vỏ quả bứa tươi là 61mg% [39]. Điều này cho thấy hàm lượng vitamin C trong nguyên liệu khô ít hơn trong nguyên
liệu tươi, và hàm lượng trong lá khô gấp đôi hàm lượng trong vỏ quả khô . Tuy nhiên, thành phần này không gây ra ảnh hưởng gì trong quá trình tách loại pectin mà còn góp phần làm tăng giá trị dinh dưỡng sản phẩm. Nên trong dân gian, người dân thường hay trồng cây bứa tại vườn nhà, sử dụng lá và quả bứa là rau gia vị, chủ yếu là dùng nấu canh chua.
Hàm lượng đường khử trong vỏ quả và lá bứa khô lần lượt là 6,84% và 6,05%. Điều này cho thấy, đường khử chiếm tỷ lệ nhỏ trong bột nguyên liệu khô và không có sự chênh lệch nhiều giữa bột vỏ với bột lá. So với các loại trái cây khác, lượng đường khử trong bột bứa khô là khá thấp [40]. Từ kết quả này, ta có thể mạnh dạn đưa ra hướng ứng dụng cho nguyên liệu bột bứa khô ban đầu trong việc sản xuất các loại thực phẩm dành cho người ăn kiêng, bệnh nhân bị béo phì hay đái tháo đường.
Protein chiếm tỷ lệ khá cao trong lá bứa khô: 9,15%, cao hơn so với trong lá măng cụt 7,8% [40] và gấp đôi hàm lượng protein có trong vỏ qủa khô 4,92%. Tuy nhiên, vì mục đích ứng dụng pectin trong thực phẩm nên lượng protein này cũng giống như vitamin C, không gây ra độc hại, không ảnh hưởng đến tính chất tạo gel của pectin, trái lại còn làm tăng thêm giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm nên không cần phải loại bỏ.
Hàm lượng xenlulozơ trung bình trong nguyên liệu khô ban đầu là khá lớn 25,92% (bột vỏ quả) và 21,91% (bột lá), gấp rất nhiều lần so với các hàm lượng khác (protein, đường khử…) trong nguyên liệu. Điều này cho thấy, nguyên liệu ban đầu có độ bền cơ học và cấu trúc đàn hồi cao, nên sẽ gây một số khó khăn cho quá trình chiết tách và tinh chế pectin.
Như vậy, từ kết quả khảo sát một số chỉ tiêu của nguyên liệu bứa khô ban đầu (bột vỏ quả và bột lá) cho thấy, việc tận dụng lượng pectin sau khi chiết axit HCA từ vỏ quả và lá bứa khô để ứng dụng nó làm chất phụ gia trong thực phẩm là hết sức hợp lý. Với cách tận dụng này, nghiên cứu tinh
chế pectin từ vỏ và lá quả bứa khô có ý nghĩa tìm kiếm khả năng tự sản xuất pectin để sử dụng trong nước, giảm bớt lượng nhập khẩu với giá cao, giúp giải quyết vấn đề phế phẩm cho công đoạn chiết tách axit HCA, hạn chế được ô nhiễm môi trường, lại giải quyết nguyên liệu cho ngành sản xuất pectin, tạo ra nguyên liệu cho công nghệ thực phẩm và y học. Do đó, việc nghiên cứu tinh chế pectin từ vỏ quả và lá bứa là vô cùng ý nghĩa.
Mặt khác, hiện nay ở nước ta cây bứa mọc hoang trong rừng thứ sinh của các tỉnh, từ Hà Xuyên - Vĩnh Phú đến Quảng Nam - Đà Nẵng, có nhiều ở Miền Trung, Tây Nguyên. Tuy nhiên, việc sử dụng các bộ phận của cây bứa đưa vào sản xuất pectin và axit HCA theo quy mô công nghiệp còn rất ít, chưa được ứng dụng rộng rãi. Chính vì vậy, việc khai thác nguồn nguyên liệu vỏ quả và lá bứa sẽ góp phần mang lại hiệu quả kinh tế cao, đáp ứng được nhu cầu sản xuất và nâng cao đời sống nhân dân.
3.2. NGHIÊN CỨU TINH CHẾ PECTIN TỪ VỎ QUẢ BỨA KHÔ 3.2.1. Nghiên cứu chiết tách pectin từ vỏ quả bứa khô 3.2.1. Nghiên cứu chiết tách pectin từ vỏ quả bứa khô
Nghiên cứu chiết tách pectin từ dịch chiết của bột vỏ quả và lá bứa khô rất có ý nghĩa trong việc tận dụng và tái tạo nguồn nguyên liệu còn thừa sau khi điều chế axit HCA để phục vụ cho công nghiệp. Với mục tiêu xác định hiệu quả tách loại pectin cao nhất, chúng tôi tiến hành nghiên cứu khảo sát nguồn nguyên liệu và một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thu nhận pectin cao nhất, định lượng pectin thực có trong mẫu pectin thô thu được. Đồng thời nghiên cứu tìm cách tẩy trắng pectin để ứng dụng vào trong thực phẩm.
a. Nghiên cứu khảo sát nguyên liệu
Việc nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu có thể giúp chúng ta khai thác và sử dụng có hiệu quả lượng pectin thu được, đồng thời có định hướng cụ thể về việc quy hoạch vùng nguyên liệu để phục vụ cho sản xuất.
theo của quy trình chiết tách axit HCA từ vỏ quả và lá bứa khô. Cụ thể là nguyên liệu bột bứa khô ban đầu được trích ly trong khoảng thời gian nhất định, các hợp chất chính được tách ra khỏi nguyên liệu trong dung môi thích hợp tạo thành dịch chiết 1 ( dịch chiết HCA). Thành phần chính trong dịch chiết 1 bao gồm axit HCA, pectin, tanin, tanan và một số hợp chất màu khác,…Điều này cho thấy hàm lượng pectin thu được trong giai đoạn kết tủa phụ thuộc rất nhiều vào giai đoạn trích ly axit HCA. Hiệu suất trích ly càng cao thì lượng pectin thu được càng lớn. Nguyên liệu được chọn phải có khả năng trích ly tốt và chứa hàm lượng pectin cao. Chính vì vậy, chúng tôi quyết định khảo sát hàm lượng pectin có trong vỏ quả và lá bứa khô để lựa chọn nguyên liệu thích hợp tiến hành nghiên cứu.
Trước tiên chúng tôi tiến hành làm sạch nguyên liệu. Mục đích của việc này là tách các tạp chất có hại ra khỏi nguyên liệu trước khi đưa vào sản xuất. Những tạp chất thuộc nhóm vô cơ, đất, đá, tạp chất hữu cơ, rác... làm tăng ẩm, tăng vi sinh vật hoạt động, đồng thời gây khó khăn trong việc tách loại pectin….Sau đó, nguyên liệu được phơi khô và nghiền nhỏ. Công đoạn nghiền là công đoạn phá vỡ cấu trúc của nguyên liệu, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hòa tan khi trích ly để thu được dịch chiết 1 có hàm lượng HCA và pectin tối ưu nhất. Phương pháp xác định hàm lượng pectin từ vỏ quả và lá bứa khô được trình bày cụ thể tại phần nghiên cứu (mục 2.2.4.d). Kết quả được biểu diễn trên bảng 3.14, 3.15 và hình 3.2.
Bảng 3.14. Hàm lượng pectin có trong bột vỏ quả bứa khô
Thí nghiệm mg (g) mt (g) B (g) P (%) TB (%)
1 0,764 0,810 0,046 10,58
2 0,769 0,814 0,045 10,35
3 0,768 0,816 0,048 11,04
Bảng 3.15. Hàm lượng pectin có trong bột lá bứa khô Thí nghiệm mg (g) mt (g) B (g) P (%) TB (%) 1 0,769 0,795 0,026 5,98 2 0,764 0,792 0,028 6,44 3 0,768 0,793 0,025 5,75 6,06% 10.66 6.06 0 2 4 6 8 10 12 Vỏ khô Lá khô
Hình 3.2. Hàm lượng pectin có trong vỏ quả và lá bứa khô
Nhận xét: Hàm lượng pectin trung bình trong bột vỏ quá bứa khô (10,66%) gần gấp đôi hàm lượng pectin trong bột lá khô (6,06%). Như vậy, có thể sử dụng nguyên liệu lá bứa khô hoặc vỏ quả bứa khô để tiến hành chiết tách axit HCA, đồng thời kết tủa pectin. Điều này có ý nghĩa rất lớn trong việc chủ động nguồn nguyên liệu. Tuy nhiên, hàm lượng pectin có trong vỏ quả bứa khô gấp khoảng 2 lần lượng pectin có trong lá khô. Nên chúng tôi chọn nguyên liệu vỏ quả bứa khô để tiến hành khảo sát công đoạn kết tủa và tinh chế pectin.
b. Nghiên cứu chọn dung môi và phương pháp chiết tách pectin
Pectin là thành phần có trong dịch chiết HCA. Trích ly axit HCA cũng đồng nghĩa với việc trích ly pectin ra khỏi nguyên liệu khô ban đầu. Chính vì vậy, nếu lựa chọn dung môi và quy trình chiết tách HCA một cách phù hợp sẽ nâng cao hiệu quả của quá trình kết tủa pectin, mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Hà m l ượ n g p ect in ( %)
Qua tìm hiểu tài liệu nghiên cứu [18], chúng tôi nhận thấy rằng người ta có thể trích ly vỏ quả bứa khô bằng các dung môi khác nhau như: nước, axeton, etanol và metanol. Trong đó tổng lượng axit HCA được chiết ra trong vỏ quả bứa khô bằng dung môi nước là cao nhất khoảng 19%. Nước là dung môi ít độc hại, giá thành rẻ và đảm bảo được yếu tố an toàn khi đưa chế phẩm pectin vào ứng dụng trong thực phẩm. Mặt khác, trong bốn dung môi kể trên, nước cũng là dung môi phù hợp nhất để trích ly pectin vì pectin tan tốt trong nước và bị tủa trong các dung môi còn lại.. Chính vì những lý do trên, chúng tôi lựa chọn nước làm dung môi trích ly pectin và axit HCA.
Một số nghiên cứu khác lại cho thấy, khi sử dụng dung môi để chiết tách axit HCA từ vỏ quả bứa khô bằng hai phương pháp thông thường: chiết Soxhlet và chưng ninh từ 2h đến 8h thì quá trình chưng ninh luôn cho hiệu suất chiết tách axit HCA cao hơn so với phương pháp chiết soxhlet với tổng lượng axit chuẩn độ được trong mẫu vỏ quả bứa khô là 19,751% [44].
Nên trong nghiên cứu này, chúng tôi quyết định sử dụng phương pháp chưng ninh nguyên liệu vỏ quả bứa khô bằng dung môi nước để trích ly pectin và axit HCA.
ü Quy trình chiết tách pectin như sau
Nguyên liệu vỏ quả bứa được xay nhỏ thành bột (kích thước hạt nguyên liệu khoảng 1,36mm), cho vào túi vải được buộc chặt. Tiến hành trích ly với nước trong nồi áp suất với tỉ lệ: bột vỏ bứa/nước = 1kg/6lít. Đậy nắp nồi, vặn chặt, điều chỉnh kim khống chế ở áp suất 1,2atm (1300C) [44]. Mở van thông giữa nồi và vỏ gia nhiệt. Đổ nước vào vỏ gia nhiệt theo đường ống (lưu ý: mở van lưu thông kiểm tra mực nước đến vạch hoặc cao hơn và đánh dấu mực nước trên ống). Bật công tắc điện và đun nấu trong khoảng thời gian 63 phút. Sau đó, ngắt toàn bộ hệ thống điện, mở van xả áp. Để nguội rồi kéo