Chất bĩo được cấu tạo từ câc acid bĩo chưa no dễ dăng bị oxy hóa dưới tâc dụng của oxy không khí, nhiệt độ, ânh sâng, chất xúc tâc kim loại như Cu, Fe, Zn,... lăm cho chất bĩo biến đổi nhiều. Mức độ biến đổi chất bĩo phụ thuộc nhiều yếu tố
như O2, nhiệt độ, ânh sâng vă hăm lượng kim loại nặng, enzyme lipoxidaza ,...nhưng quan trọng hơn cả lă số lượng acid bĩo chưa no có trong chất bĩo.
Khi chất bĩo bị oxy hóa, đầu tiín sẽ tạo ra câc hợp chất peroxit, hydroperoxit. Câc hợp chất năy không bền vă có tính hoạt động mạnh nín nhanh phđn hủy tạo thănh aldehyd, keton, ketoacid lăm cho sản phẩm có mùi ôi khĩt vă bị biến mău, giảm giâ trị cảm quan cũng như giâ trị dinh dưỡng[24]
Hình 1.1. Sự biến đổi về giâ trị cảm quan của chất bĩo
Ở nhiệt độ phòng, oxy không khí tâc dụng chủ yếu văo câc acid bĩo nhiều nối đôi. Nhưng khi nhiệt độ trín 500C thì không chỉ câc acid bĩo nhiều nối đôi bị oxy hóa, mă ngay cả acid bĩo một nối đôi cũng bị oxy hóa mạnh. Đđy lă cơ sở để tâc giả luận văn chọn khảo sât sự biến đổi của peroxit trong sữa bò trong điều kiện nhiệt độ phòng[31].
Giảm giâ trị
dinh dưỡng
Hư hỏng về mùi, vị, mău sắc vă giâ trị dinh dưỡng hoặc gđy độc hại
Chất bĩo
Oxy hoâ
Mất mău Aldehyd, alcol axit, xeton Gốc tự do Peroxyt
Chỉ số peroxit lă số gam iôt được giải phóng ra bởi peroxit có trong 100g mẫu. Trong không khí, câc axit bĩo có trong chất bĩo, đặc biệt lă câc axit bĩo không no dễ dăng bị oxi hóa một phần vă tạo thănh peroxit, gđy nín hiện tượng mỡ bị ôi.
Việc xâc định chỉ số peroxit dựa văo phản ứng sau:
R1 – CH = CH – R2 + KI + 2CH3COOH R1 – CH – CH – R2
+ 2CH3COOK + H2O + I2
Lượng iôt giải phóng ra được chuẩn độ bằng dung dịch Na2S2O3
2 Na2S2O3 + I2 2 NaI + Na2S4O6
Chỉ số peroxyt biểu thị mức độ oxy hóa của chất bĩo. Chỉ số peroxyt căng
cao chất bĩo căng kĩm chất lượng vă chỉ số peroxyt tăng theo thời gian bảo quản[25].
CHƯƠNG II
VẬT LIỆU VĂ PHƯƠNG PHÂP NGHIÍN CỨU 2.1. VẬT LIỆU NGHIÍN CỨU
Chitin, chitosan lă vật liệu để sản xuất COS được sản xuất từ vỏ tôm sú theo quy trình sản xuất của Trần Thị Luyến, nơi lấy mẫu tại Trung tđm Chế biến Trường Đại học Nha Trang với câc chỉ tiíu chất lượng sau:
Chitosan có câc chỉ tiíu chất lượng như sau:
- Mău sắc: trắng ngă. - Trạng thâi: mềm mại.
- Hăm lượng chất không tan: 1,6% - Độ nhớt: 14,380E..
- Độ ẩm: 10%.
- Nitơ tổng quât:8,07% - Độ deacetyl hóa: 76,25%. - Hăm lượng tro: 0,023%
Chitin có câc chỉ tiíu chất lượng như sau:
- Mău sắc: trắng ngă.
- Độ ẩm:12%
- Hăm lượng protein: Đm tính
- Hăm lượng khoâng: 0,1%
Hình 2.2: Vật liệu chitin dạng bột
Enzyme hemicellulase có nguồn gốc từ vi sinh vật Aspergillus niger, sản phẩm của Mỹ, nơi lấy mẫu tại công ty hóa chất Công Thănh - Quận 10 Thănh phố Hồ Chí Minh.
Enzyme có câc đặc điểm sau:
- Dạng bột.
- Mău trắng.
- Tan trong nước.
Hình 2.3: Enzyme hemicellulase có nguồn gốc từ Aspergillus niger
2.2. PHƯƠNG PHÂP NGHIÍN CỨU
2.2.1. Phương phâp phđn tích
- Xâc định hoạt độ enzyme hemicellulase. [22]
Nguyín tắc: Hoạt tính của enzyme hemicellulase được xâc định dựa trín phương phâp định lượng sản phẩm D – glucosamin của quâ trình phđn giải chitosan
- Xâc định chỉ số peroxyd bằng phương phâp chuẩn độ. [25]
Nguyín tắc: của phương phâp lă gốc peroxyd trong thực phẩm sẽ khử iod (I-) trong kali iodua thănh iod tự do (I2). Chuẩn độ iod tự do bằng dung dịch natri thiosunfat chuẩn.
- Xâc định tổng số vi sinh vật hiếu khí. [33]
Nguyín tắc: Đếm số khuẩn lạc mọc trín môi trường thạch dinh dưỡng (NA) từ một lượng mẫu xâc định dựa trín cơ sở xem mỗi khuẩn lạc lă sinh khối phât triển
từ một tế băo hiện diện trong mẫu vă được biểu thị dưới dạng số đơn vị hình thănh khuẩn lạc (CFU) trong một đơn vị khối lượng thực phẩm.
- Xâc định Coliforms. [33]
Nguyín tắc: Đếm số khuẩn lạc đặc trưng mọc trín môi trường thạch VRB từ một lượng mẫu xâc định dựa trín cơ sở coi mỗi khuẩn lạc được hình thănh từ một tế băo vi sinh vật.
- Xâc định Escherichia coli[33]
Nguyín tắc: Tính số lượng tế băo theo phương phâp pha loêng tới hạn MPN (số lượng tế bằ có xâc suất lớn nhất trong một đơn vị thể tích của dịch huyền phù).
- Xâc định Staphylococcus aureus.[33]
Nguyín tắc: S.aureus được xâc định trín cơ sở câc đặc điểm tăng trưởng vă phản ứng đông huyết tương của câc dòng thuần từ câc khuẩn lạc đặc trưng trín môi trường phđn lập.
- Đânh giâ cảm quan theo phương phâp cho điểm TCVN 3215-79. [28],[33]
- Xâc định hăm lượng chất không tan[2].
Nguyín lý: Hòa tan COS văo trong nước sau một thời gian nhất định tiến hănh lọc dung dịch, sau đó cđn giấy lọc vă bê không tan còn lại.
2.2.2. Bố trí thí nghiệm 2.2.2.1. Quy trình dự kiến 2.2.2.1. Quy trình dự kiến
Quy trình dự kiến thủy phđn chitin, chitosan bằng enzyme hemicellulase như sau:
Chitin được lăm mềm bằng câch tâc dụng với NaOH loêng, sau đó tiếp tục tâc dụng với HCl loêng vă hòa tan chitosan bằng câch tâc dụng với acid acetic loêng. Sau đó đưa chitin, chitosan thủy phđn bằng enzyme hemicellulase, trong công
đoạn thủy phđn kiểm soât câc thông số: Nồng độ enzyme, nồng độ chitin, chitosan, nhiệt độ, pH vă thời gian thủy phđn. Sản phẩm thủy phđn thu được ở dạng lỏng nín tiến hănh sấy phun thu được COS dạng bột mịn.
Hình 2.4: Sơđồ quy trình dự kiến thủy phđn chitin, chitosan bằng enzyme
hemicellulase
Từ quy trình hình 2.4 tiến hănh nghiín cứu câc thông số cần thiết cho quy trình
Chitin bột
Hòa tan
Thủy phđn
Đun câch thủy
Lọc - Nồng độ enzyme - Nồng độ chitin, chitosan. - Nhiệt độ - pH. - Thời gian. Lăm mềm Chitosan bột Sấy phun COS
2.2.2.2. Bố trí thí nghiệm xâc định câc thông số của quy trình
Xâc định ảnh hưởng nhiệt độ đến quâ trình thủy phđn
Hình 2.5: Sơđồ thí nghiệm xâc định ảnh hưởng nhiệt độ đến quâ trình thủy phđn
Căn cứ văo phương phâp thăm dò cổ điển kết hợp với công trình nghiín cứu của Aiba vă Muraki (1996) về hemicellulase thủy phđn chitin, chitosan. Trong công đoạn khảo sât ảnh hưởng của nhiệt độ đến quâ trình thủy phđn, tâc giả luận văn tiến t = 390C ± 0.50C t = 350C ± 0.50C
COS
Kiểm tra chất lượng cảm quan Kiểm tra hiệu suất
Xâc định nhiệt độ thủy phđn thích hợp Thủy phđn
Hòa tan
Sản phẩm thủy phđn
Sấy phun Đun câch thủy
Lọc Thủy phđn - pH = 5
- Thời gian: 6 ngăy - Nồng độ enzyme 2%
Chitosan bột
t =370C ± 0.50C
Sản phẩm thủy phđn
Sấy phun Đun câch thủy
Lọc Lăm mềm
hănh khảo sât nhiệt độ từ 35 ÷ 390C, tại pH = 5 vă thời gian lă 6 ngăy vă nồng độ enzyme lă 2% so với cơ chất. Tiến hănh thí nghiệm theo phương phâp thống kí sinh học, mỗi thí nghiệm tiến hănh ba lần, mỗi lần 3 mẫu. Kết quả lă trung bình cộng của câc lần thí nghiệm. Để chọn thông số thủy phđn thích hợp tâc giả căn cứ văo chất lượng cảm quan vă hiệu suất của quy trình.
Xâc định ảnh hưởng nồng độ enzyme đến quâ trình thủy phđn
Hình 2.6: Sơđồ thí nghiệm xâc định ảnh hưởng nồng độ enzymeđến quâ trình
thủy phđn
[Enzyme]=3% [Enzyme]=1%
COS
Kiểm tra hiệu suất
Xâc định nồng độ enzyme thủy phđn thích hợp Thủy phđn
Sản phẩm thủy phđn
Sấy phun Đun câch thủy
Lọc Thủy phđn - pH = 5
- Thời gian: 6 ngăy - Nhiệt độ thích hợp
[Enzyme]=2%
Sản phẩm thủy phđn
Sấy phun Đun câch thủy
Lọc
Hòa tan Chitosan bột
Lăm mềm Chitin bột
Căn cứ văo phương phâp thăm dò cổ điển kết hợp với công trình nghiín cứu của Aiba vă Muraki (1996) về hemicellulase thủy phđn chitin, chitosan. Trong công đoạn khảo sât ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến quâ trình thủy phđn, tâc giả tiến hănh khảo sât nồng độ [enzyme] từ 1÷3% so với cơ chất, tại pH = 5, thời gian lă 6 ngăy tại nhiệt độ thích hợp xâc định theo quy trình hình 2.5. Tiến hănh thí nghiệm theo phương phâp thống kí sinh học, mỗi thí nghiệm tiến hănh ba lần, mỗi lần 3 mẫu. Kết quả lă trung bình cộng của câc lần thí nghiệm. Để chọn thông số thủy phđn thích hợp tâc giả căn cứ văo chất lượng cảm quan vă hiệu suất của quy trình.
Xâc định ảnh hưởng pH đến quâ trình thủy phđn
Hình 2.7: Sơ đồ thí nghiệm xâc định pH cho quâ trình thủy phđn
pH = 5.5 pH = 4.5
COS
Kiểm tra chất lượng cảm quan Kiểm tra hiệu suất
Xâc định pH thủy phđn thích hợp Thủy phđn
Sản phẩm thủy phđn
Sấy phun Đun câch thủy
Lọc Thủy phđn - [Enzyme] thích hợp
- Thời gian: 6 ngăy - Nhiệt độ thích hợp
pH = 5
Sản phẩm thủy phđn
Sấy phun Đun câch thủy
Lọc
Hòa tan Chitosan bột
Lăm mềm Chitin bột
Căn cứ văo phương phâp thăm dò cổ điển kết hợp với công trình nghiín cứu của Aiba vă Muraki (1996) về hemicellulase thủy phđn chitin, chitosan. Trong công đoạn khảo sât ảnh hưởng của pH đến quâ trình thủy phđn, tâc giả tiến hănh khảo sât pH = 4.5÷5.5, thời gian lă 6 ngăy, chọn [enzyme] vă nhiệt độ thích hợp theo quy trình hình 2.5; 2.6. Tiến hănh thí nghiệm theo phương phâp thống kí sinh học, mỗi thí nghiệm tiến hănh ba lần, mỗi lần 3 mẫu. Kết quả lă trung bình cộng của câc lần thí nghiệm. Để chọn thông số thủy phđn thích hợp tâc giả căn cứ văo chất lượng cảm quan vă hiệu suất của quy trình.
Xâc định ảnh hưởng thời gian đến quâ trình thủy phđn
Hình 2.8: Sơđồ thí nghiệm xâc định ảnh hưởng thời gian đến quâ trình thủy phđn
= 3
COS
Kiểm tra chất lượng cảm quan Kiểm tra hiệu suất
Xâc định thủy phđn thích hợp Thủy phđn
Sản phẩm thủy phđn
Sấy phun Đun câch thủy
Lọc Thủy phđn - pH thích hợp - Nhiệt độ thích hợp - [Enzyme] thích hợp Sản phẩm thủy phđn Sấy phun Đun câch thủy
Lọc Hòa tan Chitosan bột Lăm mềm Chitin bột = 4 = 5 = 6
Căn cứ văo phương phâp thăm dò cổ điển kết hợp với công trình nghiín cứu của Aiba vă Muraki (1996). Trong công đoạn khảo sât ảnh hưởng thời gian đến quâ trình thủy phđn, tâc giả luận văn khảo sât thời gian từ 3-6 ngăy, pH; nhiệt độ; [enzyme] thích hợp theo quy trình hình 2.5; 2.6; 2.7. Tiến hănh thí nghiệm theo phương phâp thống kí sinh học, mỗi thí nghiệm tiến hănh ba lần, mỗi lần 3 mẫu. Kết quả lă trung bình cộng của câc lần thí nghiệm. Để chọn thông số thủy phđn thích hợp tâc giả căn cứ văo chất lượng cảm quan vă hiệu suất thu hồi của quy trình.
2.2.2.3. Bố trí thí nghiệm sử dụng COS bảo quản sữa bò tươi nguyín liệu
Hình 2.9: Sơ đồ thí nghiệm xâc định nồng độ COS trong bảo quản sữa bò tươi
nguyín liệu Không sử dụng COS (Mẫu đối chứng) Sử dụng COS ở câc nồng độ khâc nhau Nhiệt độ: 6-80C Thời gian: 48 giờ
0,4% 03%
0,2% 0,1%
Nhiệt độ: 6-80C Thời gian: 48 giờ
Sữa bò tươi Kiểm tra chất lượng
Sau khi mua sữa bò tươi ở trại mang về phòng thí nghiệm đânh giâ cảm quan (mău sắc, mùi vị vă trạng thâi), câc chỉ tiíu lý - hoâ (hăm lượng chất khô, hăm lượng chất bĩo, tỷ trọng của sữa, tạp chất lạ nhìn thấy bằng mắt thường), vă câc chỉ tiíu vi sinh (tổng số vi sinh vật hiếu khí, E.coli, S.aureus, Coliforms, Salmonella).
Sau đó, sữa được bảo quản bằng COS ở những nồng độ khâc nhau (0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%), tại nhiệt độ 6÷80C, thời gian 48 giờ. Trong quâ trình bảo quản, cứ 24 giờ mang mẫu đânh giâ lại chỉ tiíu cảm quan, chỉ số peroxyt vă chỉ tiíu vi sinh. Từ đó xâc định nồng độ COS phù hợp cho bảo quản sữa tươi nguyín liệu. Đối với mẫu đối chứng cũng kiểm tra câc chỉ tiíu tương tự nhưng không bổ sung COS văo.
2.2.3.Thiết bị, dụng cụ, hoâ chất sử dụng nghiín cứu
Hóa chất: Câc loại hoâ chất sử dụng trong thí nghiệm do Đức vă Mỹ cung cấp. Dụng cụ
- Pipet, ống đong. - Bình tam giâc, bếp gas
- Cốc thủy tinh, bình định mức
Thiếi bị
- Bể ổn nhiệt, thiết bị sấy phun - Nhiệt kế, mây đo pH.
- Cđn điện tử, tủ lạnh, khúc xạ kế. - Thiết bị tâch bơ,
- Mây đo độ nhớt, mây so mău. - Mây ly tđm, tỷ trọng kế.
- Thiết bị xâc định nhanh lipit sữa.
2.2.4. Phương phâp xử lý số liệu
Xử lý số liệu nghiín cứu theo phương phâp thống kí sinh học, mỗi thí nghiệm tiến hănh ba lần, mỗi lần 3 mẫu. Kết quả lă trung bình cộng của câc lần thí nghiệm.
CHƯƠNG III
KẾT QUẢ NGHIÍN CỨU VĂ THẢO LUẬN 3.1. XÂC ĐỊNH CÂC THÔNG SỐ THỦY PHĐN CHITIN-CHITOSAN 3.1.1. Xâc định nhiệt độ thích hợp cho quâ trình thủy phđn chitin-chitosan
Chitin-chitosan thủy phđn bằng enzyme hemicellulase ở cùng điều kiện: nồng độ enzyme 2% so với cơ chất; pH = 5; thời gian (τ): 6 ngăy vă câc điều kiện nhiệt độ khâc nhau (350C, 370C, 390C). Trong quâ trình thủy phđn thường xuyín khuấy đảo vă kiểm tra pH, nhiệt độ để đảm bảo nhiệt độ vă pH ổn định trong quâ trình thuỷ phđn. Dung dịch sau thủy phđn mang đi đun câch thủy đình chỉ hoạt động của enzyme vă tăng nồng độ chất khô, sau đó đem lọc, dịch lọc thu được sấy phun ở nhiệt độ 1600C ta thu được COS. Tiến hănh đânh giâ cảm quan vă hiệu suất thu hồi COS. Kết quả nghiín cứu thể hiện ở hình 3.1 vă 3.2
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 35 37 39 Nhiệt độ oC
Hiệu suất thu COS (%)
Chitin Chitosan
15 15.5 16 16.5 17 17.5 18 35 37 39 Nhiệt độ (oC) ĐCQ - chung Chitin Chitosan
Từ kết quả nghiín cứu thể hiện ở hình 3.1; 3.2 cho thấy: Đới với cơ chất
chitosan: Tại nhiệt độ t = 350C, hiệu suất thu chito-COS lă 67.3% vă ĐCQ-chung lă 16.5. Tại nhiệt độ t = 370C, hiệu suất thu chito-COS lă 77.8% vă ĐCQ-chung lă
17.4. Tại nhiệt độ t = 390C, hiệu suất thu chito-COS lă 75.7% vă ĐCQ-chung lă 17.0. Đối với cơ chất chitin: Tại nhiệt độ t = 350C, hiệu suất thu chiti-COS lă
55.7% vă ĐCQ-chung lă 15.8. Tại nhiệt độ t = 370C, hiệu suất thu chiti-COS lă
66.4% vă ĐCQ-chung lă 16.5. Tại nhiệt độ t = 390C, hiệu suất thu thu chiti-COS lă 63.7% vă ĐCQ-chung lă 16.0. Như vậy, tại t = 370C hiệu suất thu COS vă ĐCQ- chung lă cao nhất vă t = 350C hiệu suất thu COS vă ĐCQ-chung lă thấp nhất. Kết quả năy cũng phù hợp với công trình nghiín cứu của Aiba vă Muraki (1996,1997)[52] cho rằng hemicellulase thủy phđn chitin-chitosan ở t = 370C lă tốt nhất. Có thể 370C lă nhiệt độ thích hợp cho enzyme hemicellulase có nguồn gốc từ
Aspergillus niger hoạt động nín hoạt tính enzyme hemicellulase tại đđy mạnh nhất vă cho sản phẩm cao nhất. Tóm lại, t = 370C lă nhiệt độ thích hợp cho enzyme hemicellulase thủy phđn chitin-chitosan.
3.1.2. Xâc định nồng độ enzyme thích hợp cho quâ trình thủy phđn chitin- chitosan.
Chitin-chitosan thủy phđn bằng enzyme hemicellulase ở cùng điều kiện: nhiệt độ = 370C; pH = 5; thời gian: 6 ngăy vă câc nồng độ enzyme khâc nhau (1%, 2%, 3%). Trong quâ trình thủy phđn thường xuyín khuấy đảo vă kiểm tra pH, nhiệt độ để đảm bảo nhiệt độ vă pH ổn định trong quâ trình thuỷ phđn. Dung dịch sau thủy phđn mang đi đun câch thủy đình chỉ hoạt động của enzyme vă tăng nồng độ chất khô, sau đó đem lọc, dịch lọc thu được sấy phun ở nhiệt độ 1600C ta thu được