3.3.1. Địa điểm
Đề tài được thực hiện tại:
- Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ chế biến thực phẩm- Khoa Công nghệ thực phẩm- Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
- Phòng thí nghiệm trung tâm Khoa học và Công nghệ thực phẩm- Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
3.3.2. Thời gian
Đề tài được thực hiện từ tháng 8/2016 đến 1/2017.
3.4. Nội dung nghiên cứu
- Ảnh hưởng của quá trình nấu đến tính chất của dịch cao protein.
- Tối ưu hóa tỷ lệ cao protein, muối và nước mắm cốt đến chất lượng nước mắm bán thành phẩm (chưa bổ sung phụ gia).
3.5. Phương pháp nghiên cứu3.5.1. Bố trí thí nghiệm 3.5.1. Bố trí thí nghiệm
3.5.1.1. Ảnh hưởng của quá trình nấu đến tính chất của dịch cao protein
Thí nghiệm được tiến hành với tỷ lệ cao protein là 7.5% (qua kết quả thí nghiệm thăm dò), gồm 7 công thức, mỗi công thức 3 lần nhắc lại với 100 ml dịch. Khoảng nhiệt độ khảo sát từ 700C đến 1000C, với bước nhảy 50C. Ở thí nghiệm này, chúng tôi tiến hành khuấy đảo liên tục trong quá trình nấu và dừng lại khi nhiệt độ tâm dịch bắt đầu đạt được các ngưỡng nhiệt độ trên. Việc khuấy đảo giúp hòa tan cao, đồng
thời đuổi mùi cao không mong muốn trong dịch nấu (giống mùi pepton..., mùi này sẽ át mùi mắm khi đấu trộn nước mắm cốt và phối hương). Qua thí nghiệm thăm dò chúng tôi cũng nhận thấy, khi nấu cao protein, màu của dịch sẽ chuyển dần sang màu vàng nâu, cường độ màu phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ tâm dịch khi nấu trong khi ít chịu ảnh hưởng bởi thời gian nâng hoặc giữ nhiệt (màu sắc hầu như không biến đổi khi kéo dài thời gian giữ nhiệt). Đây là lý do mà quá trình nấu sẽ dừng lại khi tâm dịch đạt được nhiệt độ khảo sát.
- Các chỉ tiêu đánh giá:
+ Hàm lượng nitơ tổng số và protein thô, hàm lượng nitơ amoniac. + Độ màu A420nm, pH, chất hòa tan.
+ Các tính chất cảm quan: màu sắc, mùi, vị và trạng thái của dịch nấu.
3.5.1.2. Ảnh hưởng của một số nguyên liệu chính đến chất lượng nước mắm bán thành phẩm
- Trong thí nghiệm này, chế độ nấu cao được rút ra từ thí nghiệm 3.5.1.1. Chúng tôi tối ưu 3 loại nguyên liệu chính là (khoảng khảo sát được rút ra từ thí nghiệm thăm dò và có tính đến yếu tố giá thành sản phẩm):
+ Tỷ lệ cao protein/nước: khoảng biến động 3-15%. + Nước mắm cốt/dịch cao protein: từ 5-15%.
+ Muối/dịch cao protein: từ 15-25%.
- Thí nghiệm được bố trí theo mô hình thực nghiệm Box-Behnken, gồm 15 công thức (bảng 3.5) và 100ml trên một công thức. Trong đó, cao protein (X1) , mắm cốt (X2) và muối (X3).
Bảng 3.1. Mô hình thực nghiệm Box-Behnken
CT X1 (%) X2 (%) X3 (%)Mã hóa X1 (%) Thông số thựcX2 (%) X3 (%) 1 -1 -1 0 3 5 20 2 1 -1 0 15 5 20 3 -1 1 0 3 15 20 4 1 1 0 15 15 20 5 -1 0 -1 3 10 15 6 1 0 -1 15 10 15 7 -1 0 1 3 10 25 8 1 0 1 15 10 25 9 0 -1 -1 9 5 15
10 0 1 -1 9 15 15 11 0 -1 1 9 5 25 12 0 1 1 9 15 25 13 0 0 0 9 10 20 14 0 0 0 9 10 20 15 0 0 0 9 10 20
- Chỉ tiêu theo dõi:
+ Chất lượng cảm quan: màu sắc, mùi, vị và trạng thái của nước mắm bán thành phẩm (chưa bổ sung phụ gia).
+ pH, độ màu A420 nm, chất hòa tan.
+ Hàm lượng nitơ tổng số và protein thô.
3.5.2. Phương pháp phân tích
3.5.2.1. Phương pháp xác định hàm lượng nito tổng số và protein thô
Hàm lượng nito tổng số và protein thô được xác định theo TCVN 3705-90.
Nguyên tắc chung
Vô cơ hóa mẫu bằng acid sulfuric đậm đặc, nitơ có trong mẫu chuyển thành amoni sulfat. Dùng kiềm đặc đẩy amoniac ra khỏi amoni sulfat trong máy cất đạm, tạo thành amoni hydroxyt, rồi định lượng bằng acid.
Tiến hành thí nghiệm
Dùng pipet lấy chính xác 1ml nước mắm đã lọc cho vào ống kjeldahl, thêm 10ml acid sulfuric đặc vào để vô cơ hóa.Ngâm mẫu ít nhất 30 phút, có thể để qua đêm.
Đặt ống trên bếp điện trong tủ hốt, tiến hành đốt mẫu sao cho chất lỏng trong bình không sủi phồng, không bắn lên cổ của ống cho tới khi dịch vô cơ hóa trong ống trong suốt (không được có màu vàng nhạt) mặt trong ống hoàn toàn trong sạch. Ngừng đun, để nguội.
Trong quá trình đốt mẫu, nếu thấy mẫu không trắng, ngừng đốt, để nguội, cho thêm 0.3- 0.5 ml HClO4 vào rồi tiếp tục đun. Nếu thấy mẫu còn đen mà đã cạn, thì lấy ra để nguội, cho thêm khoảng 3ml axit sunfuric đậm đặc vào và tiếp tục đun cho tới khi dung dịch đạt yêu cầu như trên.
Lấy chính xác một lượng axit sulfuric 0.1N không lớn hơn 25ml (tùy theo từng loại mẫu thử) và 1-2 giọt chỉ thị hỗn hợp vào bình nón dung tích 250ml, đặt bình vào dưới ống sinh hàn của máy cất đạm sao cho đầu ống sinh hàn ngập hẳn vào dung dịch.
Cho cẩn thận dịch đã vô cơ hóa vào bình cất, tráng bình kjeldahl nhiều lần bằng nước cất cho đến khi nước tráng hết phản ứng axit (thử bằng giấy đo pH). Cho tiếp vào bình cất 1-2 giọt phenolphtalein 1% và dung dịch natrihydroxyd 33% cho đến khi dung dịch trong bình chuyển thành màu hồng, cho tiếp vào một ít dung dịch kiềm, tráng nước cất cho sạch kiềm ở phễu rồi khóa máy lại. Cuối cùng cho một lớp nước cất cao 1,5 – 2cm trên phễu để kiểm tra độ kín của máy. (Ghi toàn bộ lượng nước cất đã dùng để biết lượng nước cất cho vào khi chuẩn độ mẫu trắng).
Cho nước lạnh chảy qua ống sinh hàn và bắt đầu chưng cất liên tục cho đến khi dung dịch trong bình bắt đầu sôi. Hạ bình hứng để ống sinh hàn lên khỏi mặt nước, dùng bình tia rửa đầu ống sinh hàn, tiếp tục chưng cất một vài phút nữa. Sau đó hứng nước chưng chảy ra ở đầu ống sinh hàn, thử bằng giấy đo pH thấy không có phản ứng kiềm là được.
Dùng natri hydroxyd 0.1N chuẩn độ lượng acid dư trong bình hứng cho đến khi dung dịch trong bình chuyển từ màu tím sang xanh lá mạ.
Tiến hành xác định với mẫu trắng tương tự như mẫu thử.
Tính kết quả
- Hàm lượng nitơ tổng số (X7) được tính bằng g/l theo công thức: X7 =
- Trong đó:
1000 – Hệ số tính ra g/l.
V1 – Thể tích dung dịch natri hydroxyd 0,1N tiêu tốn khi chuẩn độ mẫu trắng, tính bằng ml.
V2 – Thể tích dung dịch natri hydroxyd 0,1N tiêu tốn khi chuẩn độ mẫu thử, tính bằng ml.
0,0014 – Số g nitơ tương ứng với 1ml dung dịch natri – hydroxyd 0,1N. 1– Thể tích nước mắm lấy để xác định, tính bằng ml.
Hàm lượng nitơ trung bình trong phân tử protein của sản phẩm thủy sản là 16%. Vì vậy hàm lượng protein thô trong mẫu thử bằng hàm lượng nitơ tổng số nhân với hệ số 6,25.
- Hàm lượng protein thô (X8) tính bằng phần trăm theo công thức: X8 = X7 . 6,25
- Trong đó:
X7 – Hàm lượng nitơ tổng số, tính bằng phần trăm
6,25 – Hệ số chuyển nitơ tổng số ra protein thô (100:16 = 6,25).
3.5.2.2. Phương pháp xác định hàm lượng nitơ amoniac
Hàm lượng nitơ amoniac được xác định theo TCVN 3706-90.
Nguyên tắc chung
Dùng kiềm nhẹ đẩy amoniac ra khỏi mẫu thử, chưng cất vào dung dịch acid sunfuric. Dựa vào lượng acid dư khi chuẩn độ bằng dung dịch natri hydroxyd 0,1N để tính hàm lượng nitơ amoniac.
Tiến hành thí nghiệm
Lấy chính xác 5ml mẫu thử vào bình định mức dung tích 100ml. Thêm nước cất đến khoảng 50ml và lắc 1 phút, để yên 5 phút, lặp lại 3 lần. Thêm nước cất đến vạch định mức, lắc đều sau đó lọc.
Lấy chính xác 20ml dung dịch acid sunfuric 0,1N vào bình nón dung tích 250ml và 5 giọt chỉ thị hỗn hợp. Đặt bình vào đầu dưới ống sinh hàn của máy cất đạm sao cho đầu ống sinh hàn ngập hẳn vào dung dịch.
Dùng pipet lấy chính xác 50ml dịch lọc mẫu thử cho vào bình cất của máy cất đạm. Thêm tiếp 5 giọt phenolphlatein 1% và cho dung dịch magie oxide 5% vào cho đến khi dung dịch trong bình xuất hiện màu hồng. Tráng bằng nước cất cho sạch dung dịch magie oxide trên phễu rồi khóa máy lại (để tránh bị mất amoniac cần khóa máy ngay trên phễu còn một ít nước cất). Cuối cùng giữ trên phễu một lớp nước cất cao 1,5 - 2 cm để kiểm tra độ kín của máy (ghi toàn bộ lượng nước cất đã cho vào bình cất để biết lượng nước cất cần thiết khi chuẩn độ mẫu trắng).
Cho nước lạnh chảy qua ống sinh hàn rồi cất liên tục đến khi dung dịch trong bình bắt đầu sôi. Hạ bình hứng để ống sinh hàn lên khỏi mặt nước. Sau đó hứng nước ngưng chảy ra ở đầu ống sinh hàn, thử bằng giấy pH, không có phản ứng kiềm là được.
Dùng natri hydroxyde 0,1N chuẩn độ lượng axit dư trong bình hứng cho tới khi dung dịch chuyển từ màu tím sang xanh lá mạ.
Tính kết quả
Hàm lượng nitơ amoniac (X9) tính bằng phần trăm, theo công thức:
X9 =
V1 – Thể tích dung dịch natri hydroxyd 0,1N tiêu tốn khi chuẩn độ mẫu trắng, tính bằng ml.
V2 – Thể tích dung dịch natri hydroxyd 0,1N tiêu tốn khi chuẩn độ mẫu thử, tính bằng ml.
50 – Thể tích dịch lọc đã pha loãng lấy xác định, tính bằng ml. 20 – Độ pha loãng của nước mắm.
1000 – Hệ số tính ra g/l.
3.5.2.3. Phương pháp đo độ màu (OD) ở bước sóng 420nm
Độ màu A420nm của nước mắm được xác định theo phương pháp mô tả bởi Hjalmarsson G. H. (2007). Qua đó, lấy 5ml nước mắm cho vào ống fancol hòa cùng 5ml ethanol 95%, vortex 3 phút rồi ly tâm ở 100C trong 20 phút, 4500 vòng/phút. Gạn dịch ly tâm và tiến hành đo trên máy quang phổ ở bước sóng 420 nm.
3.5.2.4. Phương pháp đánh giá cảm quan
Chất lượng cảm quan của nước mắm bán thành phẩm được đánh giá theo TCVN 3218-1993.Các chỉ tiêu đánh giá gồm màu, mùi, vị và trạng thái sản phẩm. Điểm của các chỉ tiêu được đánh giá theo 6 bậc, thang điểm 5, điểm thấp nhất là 0, cao nhất là 5. Hệ số quan trọng của màu, mùi, vị và trạng thái tương ứng là 0.6, 1.2, 1.2 và 1. Hội đồng gồm 7 thành viên đã được tập huấn (phụ lục 1).
3.5.3. Phương pháp tính hao hụt thể tích
Thể tích dịch ban đầu trước khi nấu là 100ml. Kết thúc quá trình nấu, định lượng thể tích còn lại là X (ml). Vậy phần trăm thể tích hao hụt sẽ được tính theo công thức:
Phần trăm thể tích hao hụt (%)
3.5.4. Phương pháp tính hàm lượng các chất dinh dưỡng theo thể tích dịch caoprotein sau nấu protein sau nấu
- Nitơ/tổng thể tích sau nấu được quy đổi theo công thức: (g)
- Protein/ tổng thể tích dịch sau nấu được quy đổi theo công thức: (g) Với: A: Hàm lượng nitơ tổng số tính theo g/l.
B: Hàm lượng nitơ amoniac tính theo g/l. C: Thể tích dịch sau khi nấu (ml).
D: Hàm lượng ptotein tính theo g/l.
1000: Hệ số quy đổi ra gram/thể tích dịch sau nấu.
3.5.5. Phương pháp xử lý thống kê
- So sánh giữa các giá trị trung bình được thực hiện qua phân tích ANOVA bằng phần mềm SAS 9.1.
- Tính toán tối ưu giữa 3 thông số công nghệ (tỷ lệ cao protein, mắm cốt, muối) đến chất lượng cảm quan của nước mắm bán thành phẩm được thực hiện trên phần mềm R.
PHẦN IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. Ảnh hưởng của chế độ nấu đến tính chất của dịch cao protein
Qua thí nghiệm thăm dò chúng tôi nhận thấy, khi nấu cao protein, màu của dịch sẽ chuyển dần sang màu vàng nâu, cường độ màu phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ tâm dịch khi nấu trong khi ít chịu ảnh hưởng bởi thời gian nâng hoặc giữ nhiệt. Mặt khác, với nguyên liệu cao protein mà chúng tôi sử dụng, mùi của dịch cao sau nấu thường có mùi đặc trưng không mong muốn (thậm chí giống mùi pepton...), mùi này sẽ ảnh hưởng xấu đến mùi đặc trưng của nước mắm, ngay cả khi đã phối nước mắm cốt và phối phụ gia “hương mắm”. Do vậy, mục đích của nghiên cứu nhằm tìm ra chế độ nấu thích hợp khi sử dụng cao protein trong sản xuất nước mắm công nghiệp. Chế độ nấu đó phải tạo ra màu vàng nâu đẹp, ít hoặc không có mùi cao, vị ngọt đặc trưng của nước “cao protein” và phải hạn chế tối đa được sự tổn thất chất dinh dưỡng (nitơ tổng số, protein), đồng thời không làm tăng hàm lượng đạm thối (nitơ amoniac).
4.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ nấu đến sự hao hụt thể tích của dịch cao protein
Do quá trình nấu tiến hành hở, kết hợp đảo để “đuổi” mùi cao, vì vậy có sự hao hụt thể tích nhất định trong quá trình này. Việc hao hụt này không những ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế khi sản xuất mà còn ảnh hưởng đến việc tính toán, phân tích tác động của quá trình nấu đến biến động chất lượng dinh dưỡng của dịch cao. Đồng thời nó cũng liên quan đến việc tính toán phối chế nước mắm cốt sau này (mắm phối chế
được tính theo dịch cao sau nấu). Theo dõi chỉ tiêu này chúng tôi thu được kết quả trong hình 4.1. CT1 CT2 CT3 CT4 CT5 CT6 CT7 0 5 10 15 20 25 H ao h ụ t th ể tí ch ( % )
Hình 4.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ nấu đến sự hao hụt thể tích của dịch cao protein
Ghi chú: Các công thức: CT1, CT2, CT3, CT4, CT5, CT6, CT7 tương ứng với các chế độ nấu ở 700C, 750C, 800C, 850C, 900C, 950C, 1000C.
Chúng tôi nhận thấy rằng, trong điều kiện thực nghiệm của chúng tôi, quá trình nấu (nhiệt độ tâm dịch sau nấu) ảnh hưởng khá lớn đến sự hao hụt thể tích của dịch cao protein sau nấu, nhiệt độ nấu càng cao thì sự hao hụt thể tích càng lớn. Cụ thể với CT1, khi nhiệt độ tâm dịch là 700C (CT1) thì sự hao hụt chỉ ở mức 3.5%, tuy nhiên khi nhiệt độ này tăng lên 1000C (CT7) thì sự hao hụt này đã lên đến 19.2%. Điều này chủ yếu là do nhiệt độ nấu cao, thời gian dài sẽ làm tăng cường sự bay hơi nước và làm tăng tổn thất dịch cao sau nấu. Điều này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất nấu và hiệu quả kinh tế, đồng thời chúng tôi sẽ sử dụng dữ liệu này trong phân tích ảnh hưởng của quá trình nấu đến hàm lượng các chất dinh dưỡng ở phần sau.
4.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ nấu đến tính chất lý hóa của dịch cao protein
Các tính chất lý hóa của dịch cao protein (pH, độ màu, chất hòa tan) có ảnh hưởng đến việc sử dụng các chất phụ gia sau này (chất điều chỉnh độ acid, chất tạo màu...), đồng thời cũng ảnh hưởng đến quá trình chế biến tiếp theo (ví dụ quá trình lọc). Theo dõi ảnh hưởng của các chế độ nấu khác nhau đến các tính chất này chúng tôi thu được kết quả trong bảng 4.1.
Bảng 4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ nấu đến tính chất lý hóa của dịch cao protein
CT pH Độ màu A420 (AU) Chất rắn hòa tan (0Bx) Thể tích dịch sau nấu* (ml) 1 5.12a 0.64f 25.60g 96.5 2 5.12a 0.66e 25.93f 95.3 3 5.10ab 0.67e 26.27e 93.8 4 5.09b 0.79d 27.67d 91.7 5 5.08b 0.83c 27.93c 88.8 6 5.08b 0.91b 31.37b 85.1 7 5.00c 0.93a 33.13a 80.8 LSD0.05 0.02 0.01 0.09
Ghi chú: Trong cùng một cột, các giá trị trung bình có chữ ở mũ khác nhau thì khác nhau ở mức ý nghĩa 5%. CT1, CT2, CT3, CT4, CT5, CT6, CT7 tương ứng với nhiệt độ nấu 750C, 800C, 850C, 900C, 950C và 1000C.
* Thể tích nước ban đầu khi nấu là 100 ml
Từ kết quả ở bảng 4.1, chúng tôi nhận thấy nhiệt độ nấu ảnh hưởng trực tiếp đến các tính chất lý hóa của dịch cao protein, đặc biệt là ảnh hưởng lớn tới độ màu và tổng lượng chất rắn hòa tan của dịch nấu. Cụ thể, hàm lượng chất rắn hòa tan đã tăng từ 25.93 B0x khi nấu ở 700C (CT1) lên 33.13B0x với nhiệt độ nấu 1000C (CT7), và độ màu A420 nm đã tăng từ 0.64 AU lên 0.93 AU tương ứng. Điều này có thể là do, ở