– Mỹ (chịu tải 210g, độ chính xác 0.0001g) Hình 2.7. Cân AND HL – 4000 – Nhật (chịu tải 4000g, độ chính xác 1g) Hình 2.8. Thƣớc kẹp điện tử 500 – 197 – 20 Mitutoyo – Nhật (Phạm vi đo 0 – 200mm, độ chia 0.01mm)
– Thước kẹp: đo các chỉ số vật lý nguyên liệu,
– Nhiệt kế: đo nhiệt độ khi hấp, nhiệt độ tủ sấy khi cần, – Thiết bị đo độ cứng: máy Mitutoyo của Nhật,
36
– Bộ Kjeldahl 6 bình: đo hàm lượng Protein, – Bộ chiết Soxlet: đo hàm lượng Lipid, – Tủ đốt mẫu: xác định hàm lượng tro,
– Bình định mức, bình tam giác, giấy lọc, chén sứ, ống nghiệm, …
– Thiết bị đo ẩm – BOECO – Đức (hình 2.5): Máy phân tích độ ẩm bằng đèn halogen hoạt động dựa trên nguyên tắc đo trọng lực bằng nhiệt: ban đầu máy sẽ xác định khối lượng mẫu trước rồi nhanh chóng làm nóng bằng bộ phận làm nóng toàn bộ bằng halogen và làm bay hơi ẩm. Trong suốt quá trình phân tích, thiết bị tiếp tục xác định khối lượng của mẫu và hiển thị kết quả. Sau khi hoàn tất làm khô sản phẩm đến khối lượng không đổi, máy sẽ hiển thị kết quả gồm: % độ ẩm, % chất rắn, % khối lượng thu được.
2.1.3. Địa điểm nghiên cứu
Tại bộ môn Bảo quản chế biến – Viện nghiên cứu Rau quả – Trâu Quỳ – Gia Lâm – Hà Nội.
Thời gian tiến hành nghiên cứu: Từ tháng 3/2014 đến tháng 7/2014.
2.2. Nội dung nghiên cứu
– Nghiên cứu xác định chất lượng của nguyên liệu khoai lang Hoàng Long,
– Nghiên cứu xác định các thông số công nghệ của công đoạn xử lý màu, làm chín, làm khô nguyên liệu cho mục đích chế biến bột dinh dưỡng,
– Nghiên cứu xác định loại nguyên liệu phụ trong chế biến sản phẩm bột dinh dưỡng khoai lang,
– Nghiên cứu xác định tỷ lệ phối trộn thích hợp nhằm tạo ra sản phẩm bột dinh dưỡng có chất lượng theo yêu cầu.
– Xác định tỷ lệ hương liệu bổ sung nhằm tạo ra sản phẩm bột dinh dưỡng phù hợp thị hiếu người tiêu dùng.
– Bước đầu triển khai thử nghiệm quy mô nhỏ sản phẩm trong cộng đồng để đánh giá mức độ chấp nhận sản phẩm.
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.3.1 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm
37
Sơ đồ 1. Quy trình chế biến bột dinh dƣỡng khoai lang đƣợc đề xuất Thí nghiệm 1: Xác định chất lƣợng khoai nguyên liệu
Tiến hành xác định chất lượng của nguyên liệu khoai lang thông qua các chỉ tiêu: – Chỉ tiêu vật lý: chiều dài, đường kính, độ cứng, khối lượng củ.
– Chỉ tiêu hóa học: hàm lượng protein, lipid, glucid tổng, chất xơ tổng. – Khối lượng mẫu: 1kg
– Số lần lặp: 3
Nguyên liệu phụ: Gạo nếp, gạo tẻ, đậu tương, đậu xanh, vừng, đường, bột sữa, muối.
Hương liệu: vani 0,2; 0,3; 0,4% Bột khoai lang toàn phần
Nghiền, rây Sấy khô Làm chín Xử lý màu Tạo hình Ngâm rửa Khoai lang củ Phối trộn Sản phẩm Đóng gói Khoanh tròn, hình chữ nhật 3x4cm Độ dày: 10, 15mm + Ngâm nước,
+ Ngâm axit citric 0,1- 0,5% + Luộc, hấp (100oC, 15 phút)
+ Các hình dạng kích thước (100oC, 5-10-15-20 phút)
+ Sấy đối lưu: 50, 60, 70, 80oC + Độ ẩm bảo quản: 7%
38
Từ các kết quả thu được xác định được kích thước củ và chất lượng khoai nguyên liệu thích hợp cho chế biến bột dinh dưỡng.
Thí nghiệm 2: Xác định ảnh hƣởng của chế độ xử lý màu đến màu sắc
Khoai Hoàng Long ngâm rửa sạch gọt vỏ, thái khoanh tròn với các kích thước đồng đều, sau đó ngâm vào dung dịch xử lý màu với tỷ lệ nguyên liệu/nước = 1/1,5 (khoai ngập đều trong dung dịch). Thời gian ngâm 15 – 20 phút tính từ lúc lát khoai cuối cùng thái xong.
– Chế độ xử lý màu lát khoai được khảo sát với: + Ngâm trong nước ở nhiệt độ thường,
+ Ngâm trong dung dịch axit citric với các nồng độ: 0,1%; 0,2%; 0,3%; 0,4%; 0,5%.
– Khối lượng mẫu: 1kg – Số lần lặp: 3
Chỉ tiêu theo dõi: màu sắc lát khoai sau khi ngâm.
Thí nghiệm 3: Xác định các thông số công nghệ công đoạn làm chín nguyên liệu
– Xác định phƣơng pháp làm chín khoai lang thích hợp
Nguyên liệu khoai Hoàng Long sau khi làm sạch, được cắt khoanh tròn với chiều dày 10mm, đem xử lý màu theo kết quả ở thí nghiệm 2, đem chia thành các mẫu có cùng khối lượng m = 2kg/ mẫu. Tiến hành khảo sát ở các điều kiện sau: + Làm chín bằng phương pháp luộc: Đảm bảo các miếng khoai đều ngập trong nước (tỷ lệ nguyên liệu/nước = 1/1,5), thời gian làm chín trung bình là 15 phút (tính từ khi nước sôi, nhiệt độ đạt 100o
C).
+ Làm chín bằng phương pháp hấp (trong nồi hấp): Sử dụng hơi nước bão hòa ở áp suất thường với thời gian hấp 15 phút (tính từ khi nước sôi nhiệt độ đạt 100oC).
Tiến hành đánh giá trên các chỉ tiêu chất lượng của khoai lang sau làm chín (đường, tinh bột, chất xơ, cảm quan) từ đó lựa chọn ra phương pháp làm chín thích hợp.
39
Nguyên liệu khoai lang sau khi làm sạch được chia thành các mẫu khối lượng bằng nhau (m = 2kg/mẫu). Trước khi đưa vào làm chín bằng phương pháp làm chín được lựa chọn ở trên sẽ được định hình với các hình dạng và kích thước khác nhau rồi tiến hành làm chín ở thời gian khác nhau. Các thí nghiệm được bố trí như sau:
– Khoai lang được tạo hình thành hai dạng khác nhau: dạng khoanh tròn (độ dày lát khoai 10 và 15mm) và dạng lát hình chữ nhật 30x40mm (độ dày lát khoai 10 và 15mm).
– Tiến hành làm chín các lát khoai trên ở 100oC theo các thời gian: 5 phút – 10 phút – 15 phút – 20 phút.
Chú ý: các dạng khoai lát được làm chín ở cùng một thiết bị và thể tích làm chín là như nhau.
Trên cơ sở xác định các chỉ tiêu cảm quan, đường, tinh bột, chất xơ của bán thành phẩm (sau hấp) để xác định được kích thước và chế độ làm chín thích hợp nhất.
Thí nghiệm 4: Xác định các thông số công nghệ công đoạn làm khô đối với khoai sau khi hấp
Sấy khoai sau khi hấp là một công đoạn rất quan trọng để khoai đạt được độ ẩm an toàn và phù hợp cho giai đoạn nghiền tiếp theo. Nguyên liệu sau khi định hình và làm chín được tiến hành sấy khô. Chia khoai đã được làm chín thành các mẫu có cùng khối lượng (m = 2kg/mẫu) và tiến hành làm khô bằng phương pháp sấy đối lưu. Sấy với chế độ nhiệt ổn định trong suốt thời gian sấy, với các nhiệt độ 50oC, 60oC, 70oC, 80oC cho đến khi độ ẩm sản phẩm đạt 7%.
Sản phẩm sau sấy được nghiền (kích thước rây 0,2 – 0,4mm) và tiến hành xác định chất lượng của sản phẩm bột thu được (Màu sắc, mùi, vị, độ tan, hàm lượng đường, tinh bột, chất xơ) và khả năng nghiền (dễ hay khó).
Từ các kết quả thu được xác định được chế độ sấy thích hợp.
Thí nghiệm 5: Nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu phụ phối chế thích hợp cho sản phẩm bột dinh dƣỡng
40
Phân tích thành phần dinh dưỡng của các nguyên liệu: gạo nếp, gạo tẻ, đậu tương, đậu xanh, lạc, vừng, đường, bột sữa, muối. Từ đó đánh giá lựa chọn các nguyên liệu phụ sử dụng cho chế biến bột dinh dưỡng. Sau đó xác định thành phần dinh dưỡng các loại bột từ nguyên liệu phụ.
– Chỉ tiêu đánh giá: Protein, Lipit, Glucid, chất xơ, – Số lần lặp: 3 lần,
– Khối lượng mỗi mẫu: 1kg.
Thí nghiệm 6: Xác định tỷ lệ phối trộn của các nguyên liệu cho mục đích chế biến sản phẩm bột dinh dƣỡng
Dựa trên yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm và thành phần dinh dưỡng của các nguyên liệu. Chúng tôi đưa ra công thức phối trộn sản phẩm để nghiên cứu như trong bảng dưới đây:
Bảng 2.1. Các tỷ lệ phối trộn bột dinh dƣỡng khoai Hoàng Long
Nguyên liệu Tỷ lệ (%) CT0 Tỷ lệ (%) CT1 Tỷ lệ (%) CT2 Tỷ lệ (%) CT3 Bột khoai lang 0 45 50 55 Bột gạo tẻ và vừng (tỷ lệ 9,6:0,4) 42,5 20 10 8 Bột đậu tương 39,1 16,6 21,6 18,6 Bột sữa 10 10 10 10 Đường 8 8 8 8 Muối 0,4 0,4 0,4 0,4
– Chỉ tiêu theo dõi: cảm quan, thành phần dinh dưỡng (Protein, Glucid, Lipid, chất xơ tổng, năng lượng), chỉ tiêu vi sinh vật.
Đánh giá % đáp ứng nhu cầu khuyến nghị theo đối tượng, lựa chọn đối tượng người cao tuổi với chế độ ăn thông thường theo khuyến nghị của Bộ Y tế [24] và nhu cầu cho bệnh nhân có chế độ ăn thông thường [6].
41
Tiến hành bổ sung các loại hương là hương vani, với tỷ lệ 0,2; 0,3; 0,4%. Các công thức thí nghiệm được bố trí như sau:
Bảng 2.2. Các tỷ lệ bổ sung hƣơng liệu nghiên cứu
Loại hƣơng Tỷ lệ (%)
0,2 0,3 0,4
Hương vani Bổ sung 1 Bổ sung 2 Bổ sung 3
Sau đó sản phẩm được tiến hành đánh giá cảm quan để lựa chọn ra tỷ lệ phối trộn thích hợp nhất.
Thí nghiệm 8: Bƣớc đầu triển khai thử nghiệm quy mô nhỏ sản phẩm trong cộng đồng để đánh giá mức độ chấp nhận sản phẩm.
Phát phiếu đánh giá cùng sản phẩm mẫu dùng thử 30g dành cho đối tượng người cao tuổi. Tiến hành đánh giá cảm quan theo phương pháp cho điểm thị hiếu, được thực hiện tại bệnh viện Hữu Nghị (số 1 Trần Khánh Dư, Hà Nội).
2.3.2. Phƣơng pháp phân tích hóa lý – hóa sinh
– Xác định kích thước củ: bằng thước kẹp hiện số (sai số 0,1mm),
– Xác định khối lượng củ: chọn lấy 3 củ khoai lang tương đương nhau rồi đem đi cân bằng cân kĩ thuật sai số 0,01g, khối lượng sẽ hiện lên bảng số, lấy trung bình, – Xác định độ cứng: đo bằng máy Mitutoyo của Nhật Bản dựa trên nguyên tắc cùng một trọng lượng nén 200g, đo độ lún của khoai,
– Xác định hàm lượng nước: Bằng phương pháp sấy khô ở nhiệt độ 100 – 150oC đến khối lượng không đổi và bằng máy đo độ ẩm BOECO – Đức,
Cho lượng mẫu (từ 3 – 5g) vào máy xác định độ ẩm tự động, ở nhiệt độ 85oC, đặt chế độ thời gian tự động, cho đến khi máy báo hiệu ẩm đã tách hết, đọc kết quả độ ẩm của mẫu.
– Xác định lượng protein theo phương pháp Kjeldahl (AOAC 981.10, 991.20)
Nguyên tắc: Các hợp chất chứa nitơ dưới tác dụng của nhiệt độ cao và H2SO4 đậm đặc sẽ bị vô cơ hóa. Trong quá trình này, các hợp chất hữu cơ sẽ bị oxi hóa tạo thành CO2, SO2và H2O. Nitơ giải phóng dưới dạng amoniac NH3 sẽ tạo ngay với H2SO4 đặc tạo thành (NH4)2SO4. Muối này bị phân giải trong môi trường kiềm,
42
dùng NaOH phân giải thì amoniac bay ra. Thu nhận NH3 bằng dung dịch H3BO3 2.5%. Chuẩn độ bằng H2SO4 0.1N. Căn cứ vào lượng H2SO4 dư sau khi cất chúng ta biết được.
Hàm lượng Nitơ tổng số có trong nguyên liệu: a.0,142.V.100
%N =
v.c
a: Lượng H2SO4 0.1 N đã được sử dụng sau khi trừ ở bình đối chứng, V: Số ml mẫu pha loãng,
v: Số ml mẫu đem đi cất,
c: Khối lượng mẫu đem đi phân tích,
0,142: Số ml H2SO4 tương tương 1ml H2SO4 0.01 N.
Protein trong sản phẩm có nguồn gốc từ ngũ cốc là Protein thực vật nên hàm lượng protein được tính theo công thức:
%Pr = %N x 5,95
5,95: hệ số chuyển đổi của Protein.
– Xác định hàm lượng lipid: bằng phương pháp Soxhlet (AOAC 920.39)
Nguyên tắc: Dựa vào tính hòa tan của dầu trong dung môi hữu cơ (ether,...) chiết rút dầu ra khỏi nguyên liệu và xác định dầu bằng phương pháp cân khối lượng.
Hàm lượng Lipid có trong nguyên liệu: b – a
% X = x100
m
X: Hàm lượng dầu có trong mẫu khô tuyệt đối,
b: Khối lượng gói mẫu đã khô tuyệt đối (hay khối lượng bình không, g),
a: Khối lượng gói mẫu ở độ khô tuyệt đối đã chiết dầu (khối lượng bình + chất béo, g),
m: Khối lượng mẫu đem phân phân tích (khối lượng mẫu cân trước khi sấy, g).
43
Nguyên tắc: Dựa vào tính chất của Cellulose là chất bền dưới tác dụng của axit mạnh và kiềm mạnh, không bị phân hủy dưới tác dụng của axit yếu, còn các chất khác thường đi kèm với Cellulose như Hemiluloza, Lignin,... ít bền với tác dụng của axit và kiềm nên bị oxi hóa, phân giải và tan vào dung dịch khi xử lý nguyên liệu bằng dung dịch kiềm và bằng hỗn hợp axit Nitric với axit axetic.
Tiến hành:
– Cân 0,5 – 1g mẫu đã nghiền nhỏ (sấy khô đến trọng lượng không đổi ở 100 – 105oC), cho vào bình nón dung tích 250ml. Nếu hàm lượng cellulose trong mẫu khoảng 10 – 20% thì cân 1,5 – 2g, 40 – 50% thì cân 1 – 1,5g, nhỏ hơn 10% thì cân 2,5 – 5g.
– Thêm vào bình 16,5ml hỗn hợp gồm 15ml axit nitric đặc và 15ml axit axetic đặc. Lắp ống làm lạnh hồi lưu vào bình và đun sôi hỗn hợp 30 phút. Để nguội, pha loảng hỗn hợp bằng nước cất nóng. Lọc qua giấy lọc đã biết trước trọng lượng.
– Rửa kết tủa cellulose nhiều lần bằng nước cất nóng (mỗi lần 10 – 15ml), rửa bằng rượu etylic 96% 2 lần, rửa bằng ete etylic.
– Sấy giấy lọc có chứa cellulose ở nhiệt độ 100 – 105oC đến trọng lượng không đổi (khoảng 2 – 3h). Tùy theo nồng độ của thuốc đem dùng, cùng với cellulose thương còn lại một lượng nhỏ hemicellulose, chủ yếu là các pentoza và lignin...Do đó, cellulose xác định được gọi là cellulose thô.
Hàm lượng Cellulose: a.100 % X =
W
%X: Hàm lượng Cellulose tính bằng (%), W: Khối lượng mẫu thí nghiệm (g), a: Khối lượng Cellulose (g).
– Xác định hàm lượng tro
Nguyên tắc: Ở nhiệt độ cao 500oC, các chất hữu cơ sẽ bị đốt cháy hoàn toàn, phần còn lại là tro. Hàm lượng tro:
44
m1 – m2
T% = x 100 m
m1: khối lượng chén nung + tro (g), m2: khối lượng chén nung (g), m: Khối lượng mẫu (g).
– Xác định hàm lượng glucid tổng số: Tính hàm lượng Glucid tính theo % CK:
% Glucid = 100 – ( % Protein + % Lipid + % Cellulose + % Chất tro). Hoặc theo phương pháp Ixekutz:
Nguyên tắc: dưới tác dụng của axit, tinh bột được thủy phân hoàn toàn thành đường glucose. Định lượng đường khử bằng phương pháp chuẩn độ iod rồi nhân với hệ số 0,9 ta được hàm lượng tinh bột.
Hóa chất:
+ Dung dịch HCl 5%, dung dịch NaOH 5%,
+ Dung dịch Pb(CH3COO)2 10% hoặc Pb(NO3)2 10%, + Dung dịch Na2SO4 hoặc NaHPO4 bão hòa,
+ Các thuốc thử dùng để xác định đường khử.
Tiến hành:
– Cân 200 – 500 mg mẫu bột cho vào bình cầu 100ml. Cho thêm vào bình 50ml nước cất, lắc đều, giữu yên 30 phút, lọc bỏ nước lọc để loại bỏ đường.
– Rửa tinh bột bằng nước cất 2 – 3 lần. Chọc thủng giấy lọc và chuyển tinh bột vào bình cầu bởi 25ml dung dịch HCl 5%. Đậy kín bằng nút cao su có lắp ống làm lạnh hồi lưu. Đun cách thủy hỗn hợp 3 – 5 giờ. Thử sự thủy phân hoàn toàn của tinh bột bằng dung dịch iod.
– Làm nguội, trung hòa hỗn hợp bằng dung dịch NaOH 5% đến pH= 5,6 – 6,0 (bỏ trực tiếp mẫu giấy quỳ vào bình).
45
– Chuyển hỗn hợp vào bình định mức 100ml. Kết tủa protein bằng dung dịch acetat10%. Loại bỏ chì acetat bằng dung dịch Na2PO4 hoặc Na2SO4 bão hòa. Thêm nước cất tới vạch mức, lắc đều và lọc.
– Định lượng đường glucose trong dung dịch (lấy 5ml hoặc 10ml) bằng phương pháp Bertrand [5], qua đó tính được hàm lượng tinh bột.
Công thức: a.V.100. 0,9 X=
V1.W X: hàm lượng tinh bột, %,
a: số mg glucose tra bảng tính được (ứng với số ml KmnO4 dùng chuẩn độ mẫu thí nghiệm trừ đi số ml KmnO4 dùng chuẩn độ mẫu đối chứng),
V1: thể tích dung dịch đường (sau thủy phân) lấy để xác định đường glucose, ml, V: dung tích bình định mức,
W: trọng lượng mẫu thí nghiệm, mg, 100: hệ số tính chuyển thành %,
0,9: hệ số quy chuyển glucose thành tinh bột. – Xác định giá trị năng lượng [8]
Năng lượng sinh ra từ các thức ăn và hệ số sinh nhiệt dinh dưỡng trong cơ thể (hệ số Atwater). Lượng nhiệt và hệ số sinh nhiệt sinh lý cho các chất dinh dưỡng chính như sau:
+ Protein: hệ số atwater 4kcal/g, + Lipid: hệ số atwater 9kcal/g, + Glucid: hệ số atwater 4kcal/g.