NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
- Rong sụn Kappaphycus alvarezii được nuôi trồng tại Cam Ranh
và thu hoạch vào ngày 01/03/2012, thời gian trồng 45 ngày.
- Muối KCl: là phụ gia được phép sử dụng trong thực phẩm, với ký hiệu E508, dùng trong phòng thí nghiệm ở thể rắn. Muối KCl được mua tại cửa hàng Hoàng Trang, đường Hoàng Hoa Thám, thành phố Nha Trang, đảm bảo yêu cầu về độ tinh sạch dùng trong thực phẩm.
- Bao bì: bao bì để đựng gel kappa-carrageenan là lọ thủy tinh trong suốt không màu, nắp sắt, dung tích 250ml có thể nhìn được sản phẩm bên trong. Bao bì được mua tại phòng thực hành Chế biến, trường Đại học Nha Trang.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Quy trình sản xuất gel kappa-carrageenan dự kiến
Quy trình sản xuất gel kappa-carrageenan dự kiến được lấy từ quy trình sản xuất kappa-carrageenan của viện VNIRO – Liên Bang Nga [25]
Tỷ lệ nước/ rong: 20/1 Thời gian: 1h Tỷ lệ nước/ rong: 60/1 Thời gian: 2-2,5h Nhiệt độ nấu: 85 ÷ 900C
Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm chung của quy trình sản xuất gel kappa-carrageenan Ngâm Rửa Nấu Lọc ly tâm Dịch carrageenan carrageenan Tủa nóng Ép tách nước Thanh trùng Sản phẩm Bao gói Gel kappa-carrageenan
Xác định lực ép, thời gian ép với mục tiêu hàm lượng chất khô cao nhất 9%
Xác định hàm lượng chất khô.
Xác định độ nhớt dung dịch ở nhiệt độ phòng (280C), 400C, 800C.
Xác định hiệu suất thu nhận carrageenan thô
Xác định hàm lượng KCl cần bổ sung qua sức đông của gel kappa-carrageenan
Xác định thay đổi sức đông, màu sắc gel ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau
Xác định chỉ tiêu vi sinh sản phẩm
Xác định chỉ tiêu sức đông, màu sắc, nhiệt độ tan chảy, nhiệt độ đông đặc sản phẩm
2.2.2. Bố trí thí nghiệm
2.2.2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định lượng KCl bổ sung theo sức đông
Như ta đã biết đối với mỗi loại carrageenan sẽ có một nồng độ cation thích hợp và nhiệt độ tạo gel riêng. Carrageenan chiết từ
Kappaphycus alvarezii là dạng lai hóa của kappa- và iota-, trong đó
khoảng 80% là kappa-carrageenan [16]. Cation đặc trưng cho quá trình tạo gel kappa-carrageenan là Kali ở nhiệt độ 700C là tối ưu. Vì vậy, cần nghiên cứu quá trình tủa carrageenan bằng dung dịch KCl với nồng độ khác nhau ở nhiệt độ 700C. Thí nghiệm được bố trí như sơ đồ hình 2.2.
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định lượng KCl bổ sung theo sức đông 0.3% 0.5% 0.6% 0.7% 0.9% Xác định sức đông để tính chọn lượng KCl thích hợp Rong K. alvarezii Tủa nóng Xác định lượng KCl bổ sung Các công đoạn
Cách tiến hành
Cân mỗi mẫu 50g dung dịch carrageenan sau khi lọc ly tâm. Đem gia nhiệt cốc thủy tinh dung tích 80ml, đường kính 4cm chứa dung dịch carrageenan đến 700C. Sau đó đổ dịch nóng KCl với hàm lượng KCl 0,3% (0,15g) và các tỷ lệ khác như sơ đồ hình 2.2, sau đó khuấy đều cho hòa tan hoàn toàn KCl. Làm nguội cốc bằng nước mát trong 2 giờ. Sau đó đem đi xác định sức đông trên máy Sun Rheo Meter, Japan. Từ kết quả thí nghiệm, chọn ra nồng độ KCl thích hợp với sức đông cao nhất. 2.2.2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định lực ép gel và thời gian ép tách nước thích hợp
Trong các phương pháp loại nước như ép cơ học, rã đông – tan giá, cô đặc thì ép cơ học là phương pháp đơn giản và ít tốn nhiệt năng nhất. Chính vì lý do đó đề tài chọn ép cơ học để loại nước.
Như ta đã biết hàm lượng nước loại ra tỷ lệ nghịch với bề dày của vật. Lực ép càng lớn thì nước loại ra càng nhiều, tuy nhiên không được vượt quá sức đông gel vì sẽ dẫn đến vỡ nứt bề mặt thạch.
Lượng nước loại ra phụ thuộc thời gian ép. Vì vậy, cần nghiên cứu sự thay đổi hàm ẩm theo thời gian để lựa chọn thời gian ép thích hợp.
các thông số cố định: m= 50 g, bề dày10mm lực ép gel phụ thuộc sức đông gel .
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian ép tách nước thích hợp
Cách tiến hành
Sau khi xác định được lượng KCl bổ sung, xác định được sức đông, từ đó suy ra lực ép gel kappa-carrageenan với bề dày 10mm. Lực ép được tính dựa trên tỷ lệ giữa trọng lượng vật ép và diện tích bề mặt thạch bị ép.
Xác định lực ép gel
Pha mẫu với lượng KCl đã xác định như trên, cho vào cốc thủy tinh có đường kính 4cm, dung tích 80ml, với chiều cao mức dịch là 1cm, làm nguội trong nước mát trong 2h để gel ổn định. Sau khi gel ổn định, tiến hành xác định lực ép gel. Đặt hộp đựng cát lên bề mặt gel cho cân bằng, đổ cát từ từ vào trong hộp cho đến khi bề mặt gel bị lún hoặc gel bị
Rong K.alvarezii
Các công đoạn
Ép tách nước
Xác định thời gian ép với mục tiêu hàm lượng chất khô cao nhất 9%, xác định hàm lượng tro biến đổi từ 1h đến 17h
Tủa nóng KCl
vỡ thì dừng, cân lượng cát và trọng lượng hộp, từ đó suy ra được lực ép gel.
Sau khi xác định lực ép gel, bố trí thời gian ép tách nước thích hợp với mục tiêu hàm lượng chất khô cao nhất 9%. Sơ đồ bố trí thí nghiệm được trình bày như sơ đồ hình 2.3.
Xác định thời gian ép
Chuẩn bị mỗi mẫu 50g thạch kappa-carrageenan. Cắt lát mỏng với chiều dày 10mm. Đặt vật nặng a (gam) với lực ép gel sao cho thấp hơn sức đông của thạch để tránh bị nứt vỡ, sau đó, tiến hành ép tách nước ở các thời gian ép khác nhau như sơ đồ bố trí hình 2.3.
2.2.2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định phương pháp bảo quản thích hợp
Gel kappa-carrageenan sau khi ép sẽ có hàm lượng chất khô theo yêu cầu và cần được bảo quản. Trong các phương pháp bảo quản thì phương pháp bảo quản đông có một số nhược điểm như tiêu tốn nhiều nhiệt năng, chi phí cho quá trình vận chuyển cao,…. Chính vì vậy, áp dụng xử lý nhiệt là một lựa chọn để khắc phục nhược điểm trên.
Như ta đã biết, carrageenan là một polysaccharide và nhiệt độ có ảnh hưởng đến cấu trúc, tính chất của gel. Vì vậy, nghiên cứu nhiệt độ khác nhau nhằm lựa chọn nhiệt độ xử lý thích hợp.
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định phương pháp bảo quản thích hợp
Cách tiến hành
Lọ thủy tinh và nắp được rửa sạch bằng nước, sau đó đem thanh trùng lọ ở nhiệt độ 1000C trong 30 phút, làm nguội rồi để ráo.
Các công đoạn
Phương pháp bảo quản
Tiệt trùng (1210C)
Xác định sự thay đổi màu sắc và sức đông qua từng chế độ xử lý nhiệt Thanh trùng Chọn được chế độ xử lý nhiệt phù hợp Rong K. alvarezii Tủa nóng Ép tách nước 600C 700 C 800C 900C
Sau đó cân a (gam) kappa-carrageenan cho vào lọ đã xử lý nhiệt. Các lọ chứa gel kappa-carrageenan đem xử lý ở các chế độ nhiệt độ khác nhau như sơ đồ hình 2.4 theo công thức :
T
1545 45
15
Xác định sự thay đổi màu sắc và sức đông của gel qua từng chế độ xử lý nhiệt khác nhau. Từ đó chọn được chế độ xử lý nhiệt phù hợp. 2.2.3. Phương pháp phân tích
- Xác định hàm lượng ẩm của rong nguyên liệu và hàm lượng chất khô của gel kappa-carrageenan bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi theo TCVN 5613:1991. Cách tiến hành được trình bày chi tiết ở phụ lục 1.
- Xác định hàm lượng khoáng chất của rong nguyên liệu và hàm lượng khoáng của gel kappa-carrageenan bằng phương pháp nung đến khối lượng không đổi theo TCVN 5613:1991. Cách tiến hành được trình bày chi tiết ở phụ lục 2.
- Xác định hàm lượng protein của rong nguyên liệu bằng phương pháp Kjeldall theo TCVN 3705-90. Cách tiến hành được trình bày chi tiết ở phụ lục 3
- Xác định hàm lượng carrageenan trong rong nguyên liệu. Cách tiến hành được trình bày chi tiết ở phụ lục 4.
- Xác định độ nhớt dung dịch carrageenan ở nhiệt độ phòng, 400C, 800C bằng máy đo độ nhớt Brookfield, Viscometer – DV – I Prime. Cách xác định được trình bày chi tiết ở phụ lục 5.
- Xác định hiệu suất thu hồi carrageenan thô. Các xác định được trình bày chi tiết ở phụ lục 6
- Xác định sức đông carrageenan bằng máy đo tính chất lưu biến Sun Rheo Meter, Japan. Cách tiến hành được trình bày ở phụ lục 7.
- Nhiệt độ đông đặc, nhiệt độ tan chảy gel kappa-carrageenan tiến hành theo phụ lục 8.
- Đánh giá màu sắc sản phẩm bằng phương pháp đánh giá cảm quan theo TCVN 3215-79. Chi tiết của phương pháp được trình bày ở phần phụ lục 9.
- Xác định các chỉ tiêu vi sinh
Xác định tổng số vi sinh vật hiếu khí theo TCVN 5165:1990
Xác định tổng số tế bào nấm mốc – nấm men theo TCVN 5166:1990
Coliforms theo TCVN 4882:2001 (ISO 4831:1991) Salmonella theo TCVN 5153:1990
Các chỉ tiêu vi sinh trên được xác định tại viện Nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Môi trường – ĐH Nha Trang.
2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu
Xử lý số liệu nghiên cứu theo phương pháp thống kê toán học, kết quả lấy trung bình cộng của các lần thí nghiệm.
Xử lý số liệu nghiên cứu bằng phần mềm Microsoft Excel 2003 để xác lập công thức và vẽ đồ thị biểu diễn quy luật biến đổi của các thông số.