Phần 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Phương tiện nghiên cứu
3.1.1 Thời gian và địa điểm
Thời gian: Thực hiện từ tháng 03/01/2011 đến tháng 22/4/2011
Địa điểm: Phịng thí nghiệm Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, khoa Nông Nghiệp
& Sinh Học Ứng Dụng, Trường Đại Học Cần Thơ.
3.1.2 Nguyên liệu
Nguyên liệu bồn bồn được mua ở chợ Cái Khế, Quận Ninh Kiều, Thành phố Cần Thơ, nguyên liệu tươi, không bị tổn thương cơ học.
3.1.3 Hóa chất
- Dung dịch NaOH 0,1N, 1N, 30%, 10%
- Pb(CH3COO)2 30%
- Na2SO4 bão hòa 30%
- Xanh Methylen 1% trong nước
- Phenolphtalein 1% trong cồn
- HCl đậm đặc
- Felling (A + B) và một số hóa chất khác.
3.1.4 Thiết bị và dụng cụ
Thiết bị: Máy đo pH; Brix kế; Máy đo cấu trúc Rheotex; cân phân tích và các thiết
bị khác.
Dụng cụ: Dụng cụ đun nóng, vải lọc, nhiệt kế, keo nhựa 3.2 Phương pháp nghiên cứu
3.2.1 Bố trí thí nghiệm
Dựa vào quá trình khảo sát một số yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Nguyên liệu (bồn bồn) được chọn ở độ chín thích hợp. Bố trí thí nghiệm theo dãy, một cách ngẫu nhiên và theo thể thức thừa số với 3 lần lặp lại. Lấy thông số tối ưu của công đoạn trước làm cơ sở cho thí nghiệm sau.
Quy trình thí nghiệm:
Ngun liệu bồn bồn được xử lý, rửa sạch, cắt thành những khúc có kích thước đồng đều khoảng 10cm. Nước muối: lấy từ nước vo gạo, khoảng 0,5kg gạo thì vo khoảng 1 lít nước trong thời gian 2 phút, sau đó bổ sung nồng độ muối đường và tiến hành thanh trùng, để nguội. Nguyên liệu sẽ được lên men trong keo nhựa và thu được sản phẩm.
3.2.1.1 Xác định thành phần cơ bản của nguyên liệu
Các thành phần cơ bản của bồn bồn như đường tổng số, độ ẩm, acid tổng được xác định. Đây chính là cơ sở cho việc nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
3.2.1.2 Thí nghiệm 1: Nghiên cứu tìm ra nồng độ muối đường thích hợp cho q trình muối chua bồn bồn
· Mục đích: Tìm ra nồng độ muối đường lên men tốt nhất.
· Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm tiến hành với 2 nhân tố và lặp lại 3 lần:
· Nhân tố M: Nồng độ muối, với 3 nồng độ muối M1: 2% M2: 2,5% Bồn bồn Xử lý Lên men Sản phẩm Thanh trùng Nước muối
D1: 0% D2: 2% D3: 3% D4: 4% - Số nghiệm thức: 3 x 4 = 12 - Tổng số đơn vị nghiệm thức: 12 x 3 = 36
Bồn bồn được xử lý sạch, bỏ các phần già, sậm màu, dập, rửa sạch, cắt thành những khúc khoảng 10 cm. Nước muối lấy từ nước vo gạo (0,5kg thì vo với 1 lít nước trong thời gian 2 phút), sau đó bổ sung hàm lượng muối đường và tiến hành thanh trùng và để nguội. Cho vào keo theo tỉ lệ: nước muối: nguyên liệu: 1:1 lên men ở nhiệt độ phịng, theo dõi q trình lên men khi khi sản phẩm đạt đến độ acid cần thiết hay pH của dịch lên men nằm trong khoảng 3,0 ÷ 3,3.
Ghi nhận kết quả:
pH của dịch lên men theo từng ngày.
Thời gian kết thúc của quá trình lên men, ngày. Hàm lượng acid của sản phẩm.
Bồn bồn Xử lý Lên men Sản phẩm Thanh trùng Hình 3.9: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 Nước muối D1 D2 D3 D4 M1 M2 M3 M1 M2 M3 M1 M2 M3 M1 M2 M3
oBrix của dịch lên men theo từng ngày. Cấu trúc của sản phẩm.
Đánh giá cảm quan của sản phẩm.
3.2.1.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của loại và nồng độ bột bổ sung đến quá trình lên men bồn bồn quá trình lên men bồn bồn
· Mục đích thí nghiệm: Tìm ra nồng độ và so sánh các quá trình lên men của từng loại bột sử dụng
· Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được tiến hành với 2 nhân tố và 2 lần lặp lại:
§ Nhân tố N: nồng độ với 4 nồng độ N1: 0,25 %
N2: 0,5% N3: 0,75% N4: 1%
§ Nhân tố B: loại bột với 2 loại
B1: bột gạo
B2: bột bắp Số nghiệm thức là: 4 x 2 = 8
Tổng số đơn vị nghiệm thức là: 8 x 2 = 16
Bồn bồn sau khi mua về đem xử lý sạch, cắt thành những khúc có chiều dài khoảng 10 cm, rồi tiến hành lên men theo nồng độ muối đường kết quả thí nghiệm 1, thay thế nước vo gạo bằng hai loại bột (bột bắp và bột gạo) ở 4 nồng độ khác nhau (0,25%; 0,5%; 0,75%; 1%). Sau đó tiến hành lên men và dừng lại khi sản phẩm đạt đến độ acid cần thiết.
Ghi nhận kết quả:
pH của dịch lên men.
Thời gian kết thúc quá trình lên men, ngày. Hàm lượng acid của sản phẩm, %.
Hàm lượng đường của sản phẩm. Cấu trúc (độ giòn) của sản phẩm. Cảm quan của sản phẩm.
3.3 Phương pháp đo lường các thông số 3.3.1 Chỉ tiêu cảm quan 3.3.1 Chỉ tiêu cảm quan
Dựa vào màu sắc, mùi vị, cấu trúc và mức độ ưa thích của người tiêu dùng để đánh giá sản phẩm thông quá phương pháp mô tả cho điểm theo tiêu chuẩn Việt Nam. (bảng 2 đánh giá cảm quan được trình bày ở phụ lục A)
Hình 3.10: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 Bồn bồn Xử lý Lên men Sản phẩm Thanh trùng Nước muối N1 N2 N3 N4 B1 B2 B1 B2 B1 B2 B1 B2
3.3.2 Chỉ tiêu hóa lý
Bảng 3.6: Các phương pháp phân tích
Chỉ tiêu Phương pháp
pH dịch lên men Sử dụng pH kế
Hàm lượng acid tổng số (%)
Dùng dung dịch kiềm chuẩn NaOH 0,1N để trung hòa hết các acid có trong thực phẩm với phenolphtalien làm chất chỉ thị màu
Hàm lượng đường tổng số (%)
Phương pháp Lano – Eynon. Dựa vào phản ứng của đường nghịch đảo khử đồng trong dung dịch Feling thành oxit đồng 1 (Cu2O) có màu đỏ gạch
Cấu trúc (độ cứng) Sử dụng máu đo độ cứng Rheotex
Cảm quan Sử dụng phương pháp cho điểm theo tiêu
chuẩn Việt Nam
Phần 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Kết quả phân tích thành phần hóa học của nguyên liệu
Lượng đường có thể lên men được là nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn lactic và kết quả chuyển hóa cacbohydrate thành acid lactic. Kết quả việc hạ thấp pH phụ thuộc vào lượng đường và loại acid sinh ra cũng như khả năng đệm của rau củ lên men, từ đó có thể xác định được lượng cacbohydrate tối thiểu có thể lên men theo yêu cầu. Do đó việc phân tích nguyên liệu ban đầu rất quan trọng.
Bảng 4.7: Thành phần của nguyên liệu
Thành phần Hàm lượng (%)
Độ ẩm 96,35 ± 0,39*
Hàm lượng đường 1,11 ± 0,22
Hàm lượng acid 0,07 ± 0,02
(* Thể hiện giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn)
Kết quả phân tích cho thấy, bồn bồn có hàm lượng đường tổng khá thấp đạt 1,11%, vì thế trong quá trình muối chua cần bổ sung đường để sản phẩm đạt chất lượng tốt hơn.
4.2 Ảnh hưởng của nồng độ muối và đường đến chất lượng sản phẩm
Thời gian lên men và chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó hàm lượng đường và muối là quan trọng nhất. Muối có vai trị quan trọng trong việc khởi đầu của quá trình lên men, đồng thời có tác dụng đáng kể đến chất lượng sản phẩm cuối (Lê Mỹ hồng, 2000). Việc sử dụng muối ở nồng độ cao thường là nguyên nhân ức chế sự phát triển của các vi khuẩn không mong muốn, mặc dù trong một số trường hợp, muối có vai trị tích cực đối với cấu trúc của rau muối chua. Chẳng hạn sự tăng nồng độ muối giới hạn sự phát triển của Pseudomonads, Flavobacteria, nấm mốc trong khi sự phát triển của vi khuẩn lactic được phát huy (Pedeson, 1960). Mặt khác,
nồng độ muối quá thấp (<0,8%) có thể xảy ra q trình lên men khơng mong muốn, sản phẩm kém chất lượng như sản phẩm bị mềm. Nếu muối có vai trị quan trọng trong việc khởi đầu của quá trình lên men thì đường là nguồn dinh dưỡng quan trọng để tích tụ acid lactic. Nếu lượng đường trong ngun liệu khơng phù hợp thì độ acid cần thiết cho dưa muối chua sẽ không đảm bảo và sản phẩm kém chất lượng. Do đó việc tìm ra nồng độ muối, đường bổ sung thích hợp cho q trình lên men cần được nghiên cứu.
4.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ muối, đường bổ sung đến pH dịch lên men sản phẩm phẩm
Quá trình lên men bồn bồn được tiến hành với tỉ lệ bồn bồn: nước muối là: 1:1, trong đó dung dịch muối đường với các tỉ lệ sau: muối khảo sát ở 3 nồng độ: 2%; 2,5%; 3% và đường ở 4 mức độ: 0%; 2%; 3%; 4%. Tiến hành dừng quá trình lên men khi dung dịch sản phẩm đạt pH = 3,0 ÷ 3,3. Kết quả phân tích và thống kê ảnh hưởng của nồng độ muối và đường đến sự thay đổi pH theo thời gian lên men của dịch lên men thể hiện ở bảng 4.8 sau:
Bảng 4.8: Ảnh hưởng của nồng độ muối và nồng độ đường đến pH của bồn bồn muối chua
Thời gian lên men (ngày) Nồng độ
muối (%)
Nồng độ
đường (%) Ngày 0 Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4
0 6,47a* 3,98b 4,08b 4,30b - 2 6,40a 4,15b 3,90c 3,25d 3,2d 3 6,45a 4,06b 3,49c 3,07d - 2 4 6,47a 4,09b 3,49c 3,03d 2,95d 0 6,43a 4,3b 3,92c 3,92c 3,11d 2 6,43a 4,26b 3,77c 3,12d 3,07d 3 6,4a 4,27b 3,79c 3,05d 3,0d 2,5 4 6,4a 4,26b 3,55c 3,06d 2,96d 0 6,5a 4,69b 4,01c 3,27d 3,13d 2 6,5a 4,45b 3,73c 3,18d 3,05e 3 6,47a 4,05b 3,46c 3,12d 3,04d 3 4 6,5a 3,96b 3,39c 3,12d 3,06d
(* Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trong cùng một dòng biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%, “- “ Mẫu đã kết thúc quá trình lên men).
Từ kết quả thống kê cho thấy sau 3 ngày lên men, hầu hết các mẫu đều giảm pH từ khoảng 6,5 xuống 3,3 ÷ 3,0. Tuy nhiên đối với các mẫu có hàm lượng đường 0% thì quá trình lên men hầu như khơng đạt. Đặc biệt đối với các mẫu có hàm lượng muối thấp (2%; 2,5%) thì sau 24h, pH có xu hướng giảm xuống 3,98 (mẫu 2%) và 4,06 (mẫu 2,5%) nhưng đến ngày thứ 2 thì pH tăng trở lại, tuy rằng chưa đạt tới pH cần thiết (3,3 ÷ 3,0). Trong q trình tiến hành thí nghiệm đến ngày thứ 3 hai mẫu này bị hư. Nguyên nhân của quá trình này là do lượng đường trong nguyên liệu quá thấp (1,11% - bảng 4.7 thành phần của nguyên liệu) không đủ cho vi khuẩn lactic sử dụng. vì vậy, sau một thời gian lên men thì hết đường để vi khuẩn sử dụng nên quá trình lên men dừng lại ở pH khá cao tạo điều kiện cho vi khuẩn gây thối phát triển, do đó pH có
Đối với tất cả các mẫu cịn lại thì pH giảm dần qua các ngày, đến 2 ngày cuối (ngày 3 và ngày 4) thì pH có giảm nhưng khơng đáng kể do vi khuẩn lactic lúc này đã bị ức chế bởi lượng acid lactic chính nó sinh ra và q trình lên men dừng lại (Trần Minh tâm, 2000).
* Ghi chú: M: nồng độ muối (%) D: Nồng độ đường (%)
Đồ thị 4.11 biễu diễn sự suy giảm pH của các mẫu theo thời gian lên men, tốc độ giảm pH cũng giảm dần theo thời gian lên men. Ở ngày 1 tốc độ giảm pH rất cao, điều này chứng tỏ tốc độ lên men rất cao, qua các ngày sau thì tốc độ lên men giảm dần, đến ngày thứ 3 và thứ 4 (2 ngày cuối) thì tốc độ lên men rất chậm, pH giảm xuống không đáng kể. Nguyên nhân là do vi khuẩn lactic sử dụng hết chất dinh dưỡng trong nước muối hoặc bị kìm hãm với pH quá thấp nên những ngày cuối tốc độ giảm pH hầu như không đáng kể (Lê Mỹ Hồng, 2000).
4.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ muối, đường đến oBrix của bồn bồn muối chua
Quá trình lên men trong dưa bồn bồn là q trình sinh hóa do hoạt động của một số vi sinh vật lên men lactic. Quá trình sống của vi sinh vật phụ thuộc vào nhiều yếu tố của môi trường xung quanh như nước, nhiệt độ, pH…trong đó mơi trường dinh dưỡng cũng là một yếu tố quan trọng để cung cấp năng lượng, đảm bảo cho quá trình tăng trưởng. Vì thế, quá trình phát triển của vi sinh vật (lactic) có thể theo dõi thơng qua hàm lượng chất dinh dưỡng (đường) trong môi trường.
2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 0 1 2 3 4 5 Ngày pH M2%D0% M2%D2% M2%D3% M2%D4% M2,5%D0% M2,5%D2% M2,5%D3% M2,5%D4% M3%D0% M3%D2% M3%D3% M3%D4%
Bảng 4.9: Ảnh hưởng của nồng độ muối và đường đến oBrix của dung dịch lên men bồn bồn muối chua
Thời gian lên men (ngày) Nồng độ
muối (%)
Nồng độ
đường (%) Ngày 0 Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4
0 2,07a* 1,77b 2,13a 2,1a - 2 3,7a 3,9a 3,23b 3,08bc 2,92c 3 4,57a 4,5a 3,87b 3,73b - 2 4 5,17a 4,8a 4,25ab 4,35b - 0 2,01b 2,13b 2,37a 2,45a 2,47a 2 4,32a 3,13b 3,58ab 3,55ab 3,78ab 3 5,2a 4,73ab 4,42bc 3,82cd 3,28d 2,5 4 5,7a 5,33a 4,73b 4,47b 4,43b 0 2,5a 2,78a 2,70a 3,00a 2,97a 2 4,52a 4,25ab 4,10bc 3,93c 3,92c 3 5,2a 4,4b 4,33b 4,25bc 3,82c 3 4 5,67a 5,45ab 5,07bc 4,88c 4,27d
(* Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trong cùng một dòng biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%, “-” Mẫu đã kết thúc quá trình lên men).
Dựa vào bảng 4.9 và hình 4.12 thống kê oBrix (hàm lượng chất khơ hịa tan) theo thời gian lên men. Ta thấy rằng hầu hết các mẫu có oBrix giảm theo thời gian lên men,
1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 Ngày o Brix M2%D0% M2%D2% M2%D3% M2%D4% M2,5%D0% M2,5%D2% M2,5%D3% M2,5%D4% M3%D0% M3%D2% M3%D3% M3%D4%
nguyên nhân là do vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn lactic) đã sử dụng đường trong quá trình lên men thành acid lactic.
Tuy nhiên, đối với các mẫu 0% đường oBrix không tuân theo quy luật trên, chúng hầu như khơng giảm mà có xu hướng tăng, ngun nhân là do các mẫu này lên men rất kém, trong q trình lên men cịn có mùi lạ (mẫu 2% muối và 0% đường; 2,5% muối và 0% đường). Đối với mẫu 2,5% muối và 2% đường thì ngày 1 oBrix giảm mạnh sau đó có xu hướng tăng dần. Điều này là do ngày đầu tiên vi sinh vật sử dụng chất dinh dưỡng trong môi trường quá nhiều cho quá trình phát triển sinh khối tạo nên sự chênh lệch nồng độ giữa nguyên liệu và môi trường cao. Đến những ngày sau thì tốc độ thốt chất dinh dưỡng từ nguyên liệu ra môi trường cao hơn quá trình vi sinh vật sử dụng lên men (những ngày sau tốc độ lên men giảm dần) nên làm cho oBrix có phần tăng trở lại. Tương tự đối với mẫu 2% muối và 2% đường cũng xảy ra hiện tượng thay đổi
oBrix như trên.
4.2.3 Ảnh hưởng của nồng độ muối, đường đến hàm lượng acid sản phẩm
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic trong rau muối chua. Trong đó đường và muối là những yếu tố quan trọng trong q trình lên men. Muối có vai trị trong việc quyết định quá trình lên men, ảnh hưởng đến hương vị sản phẩm, hạn chế sự hoạt động của vi sinh vật gây thối cũng như tăng cường hoạt động của vi khuẩn lactic và làm cho dinh dưỡng trong tế bào rau thoát ra ngoài. Đường thúc đẩy quá trình lên men và giúp cho sản phẩm có vị dịu ngọt (Lê Mỹ Hồng, 2000).
Bảng 4.10: Ảnh hưởng của nồng độ muối và đường đến hàm lượng acid sản phẩm (%) của bồn bồn muối chua
Nồng độ muối (%) Nồng độ đường (%) 2 2,5 3 TBNT 2 0,45 0,70 0,65 0,60b* 3 0,65 0,76 0,55 0,66a 4 0,50 0,52 0,47 0,50c TBNT 0,53c 0,66a 0,56b
(* Ghi chú: Các chữ cái thường khác nhau trong cùng một dịng hoặc một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%, TBNT: Trung bình nghiệm thức).
Kết quả thống kê ở bảng 4.10 cho thấy sau 3 ngày lên men hàm lượng acid đạt từ 0,45% ÷ 0,76%. Trong đó mẫu có nồng độ muối 2,5% và đường 3% có nồng độ acid của sản phẩm đạt giá trị cao nhất và có sự khác biệt ý nghĩa thống kê so với các mẫu còn lại.
Dựa vào hình 4.13 và bảng 4.10 ta thấy rằng ở nồng độ muối 2,5% thì hàm lượng acid sinh ra cao nhất, ở 2% và 3% thì hàm lượng acid sinh ra ít hơn và có sự khác biệt ý