PHẦN 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.3.1. Phương pháp điều tra thu thập thông tin
3.3.1.2. Phương pháp điều tra xã hội học
Nhằm thu thập các thông tin, kinh nghiệm chế biến và sử dụng thực vật để nhuộm màu cho thực phẩm trong các cộng đồng dân tộc ở vùng Đông Bắc nước ta.
Để thu các thông tin, số liệu của lĩnh vực này, chúng tôi đã sử dụng phương pháp thu thập tổng hợp và phân tích tư liệu, phương pháp điều tra thực vật dân tộc học và xã hội học bao gồm: phương pháp phỏng vấn, phương pháp tái hiện tri thức và kinh nghiệm
3.3.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm
3.3.2.1. Nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu và dung môi chiết tách chiết chất màu đen.
* Thí nghiệm 1: Nghiên cứu lựa chọn sơ bộ nguyên liệu và dung môi chiết tách chiết chất màu đen
Nguyên tắc: Chiết tách nguyên liệu trong các dung môi khác nhau. Dựa vào điểm cảm quan màu sắc của sản phẩm xôi sau khi nhuộm màu bằng dịch chiết tách được để lựa chọn nguyên liệu phù hợp mục đích nghiên cứu.
Bảng 3.3. Lựa chọn nguyên liệu và dung môi chiết phục vụ chiết chất màu
Nguyên liệu
Khối lượng nguyên
liệu (g)
Thể tích dung
môi (ml)
Khối lượng
gạo (g)
Loại dung môi Nước
nóng
Nước
lạnh Ethanol Methanol Lá cẩm
tím 50 150 50 CT1.1 CT1.2 CT1.3 CT1.4
Quả trám đen
50 150 50 CT1.5 CT1.6 CT1.7 CT1.8
Lá sau
sau 50 150 50 CT1.9 CT1.10 CT1.11 CT1.12
Nghệ
đen 50 150 50 CT1.13 CT1.14 CT1.15 CT1.16
Tiến hành:
Nguyên liệu rửa sạch, để ráo ở nhiệt độ phòng, mối mẫu thí nghiệm cân 50 g nguyên liệu, lượng dung môi là 200 ml và khối lượng gạo để nhuộm màu là 50 g.
Nguyên liệu được xử lí sơ bộ, bổ sung 200 ml dung môi vào, tiến hành ngâm gạo nếp trong dịch chiết đó trong vòng 4 - 5 giờ. Sau khi ngâm xong, tiến hành đánh giá cảm quan mức độ ưa thích trên chỉ tiêu màu sắc để lựa chọn nguyên liệu cho màu đẹp nhất.
Sau khi lựa chọn nguyên liệu và dung môi thích hợp dựa vào đó thực hiện các thí nghiêm tiếp theo.
* Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng độ non, già của nguyên liệu đến hiệu quả chiết tách
Mục đích:
Lựa chọn thời điểm thu hái nguyên liệu trên cây cho màu tốt nhất.
Bảng 3.4 Lựa chọn nguyên liệu lá sau sau chiết chất màu đen Nguyên liệu
Công thức
Khối lượng nguyên liệu (g)
Thể tích dung môi (ml)
Khối lượng gạo (g)
Lá non CT2.1 50 200 50
Lá già CT2.2 50 200 50
Tiến hành:
Nguyên liệu đem xay nhỏ, ngâm trong nước 10h, vắt bã lấy phần nước đem ngâm gạo trong 6 – 8h, đồ xôi .Mỗi công thức lặp lại 3 lần.
Đánh giá cảm quan và đem dịch triết giá trị OD.
* Thí nghiệm 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của nguyên liệu đến hiệu quả chiết tách chất tạo màu đen
Mục đích:
Lựu chọn được nguyên liệu cho hiệu quả chiết tách tốt nhất.
Thí nghiệm được tiến hành lặp lại 3 lần.
Bảng 3.5 Bố trí thí nghiệm lựa chọn dạng nguyên liệu lá sau sau Công thức Loại nguyên liệu
CT3.1 Nguyên liệu khô
CT3.2 Nguyên liệu tươi
Tiến hành:
Sử dụng kết ủa thí nghiệm 1 và 2, mỗi mẫu thí nghiệm cân 50 gam lá.
Nguyên liệu khô được tạo bằng cách cân 50gam nguyên liệu tươi đem sấy 30oC trong 8h khối lượng nguyên liệu sau khi sấy còn lại 17,8g. Tiến hành chiết dịch từ 2 dạng nguyên liệu là khô và tươi. Đem dịch chiết đi đo độ hấp thụ tại bước sóng cực đại để lựa chọn dạng nguyên liệu thích hợp cho kỹ thuật chiết tách chất màu đen.
3.3.2.2. Nghiên cứu hoàn thiện kỹ thuật tách chiết chất màu đen từ thực vật tạo ra chất màu thực phẩm. Đề xuất quy trình chiết tách tạo ra sản phẩm màu đen
Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi đến nồng độ chất màu theo OD trong quá trình chiết
Dựa vào giá trị đo OD trong các khoảng thời gian khác nhau 2h, 3h, 4h, 5h, 6h, 7h, 8h với các tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi khác nhau lựa chọn ra khoảng tỷ lệ thích hợp nhất cho tối ưu quá trình chiết tách.
Bảng 3.6. Bảng bố trí thí nghiệm khảo sát tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi.
Tỷ lệ
Thời gian 1: 2 (g/ml) 1: 4 (g/ml) 1: 6 (g/ml) 1: 8 (g/ml) 1: 10 (g/ml)
2h CT4.1.1 CT4.2.1 CT4.3.1 C4.4.1 CT4.5.1
3h CT4.1.2 CT4.2.2 CT4.3.2 CT4.4.2 CT4.5.2
4h CT4.1.3 CT4.2.3 CT4.3.3 CT4.4.3 CT4.5.3
5h CT4.1.4 CT4.2.4 CT4.3.4 CT4.4.4 CT4.5.4
6h CT4.1.5 CT4.2.5 CT4.3.5 CT4.4.5 CT4.5.5
7h CT4.1.6 CT4.2.6 CT4.3.6 CT4.4.6 CT4.5.6
8h CT4.1.7 CT4.2.7 CT4.3.7 CT4.4.7 CT4.5.7
Để xác định tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi đến nồng độ chất màu thu được qua giá trị OD ta tiến hành thay đổi tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi 1:2, 1: 4, 1:6, 1:8, 1: 10 (g/ml). Mỗi công thức lấy 50g nguyên liệu lượng dung môi theo các tỷ lệ.
Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến nồng độ chất màu theo OD trong quá trình chiết
Dựa vào giá trị đo OD tại 4h, 5h, 6h, theo nhiệt độ khác nhau chọn ra khoảng nhiệt độ chiết tách phù hợp nhất cho tối ưu hóa quá trình chiết tách.
Bảng 3.7. Bảng bố trí thí nghiệm khảo nhiệt độ cho tối ưu chiết chất màu Thời gian
Nhiệt độ 4h 5h 6h
25OºC CT5.1.1 CT5.1.2 CT5.1.3
30ºC CT5.2.1 CT5.2.2 CT5.2.3
35ºC CT5.3.1 CT5.3.2 CT5.3.3
40ºC CT5.4.1 CT5.4.2 CT5.4.3
45ºC CT5.5.1 CT5.5.2 CT5.5.3
50ºC CT5.6.1 CT5.6.2 CT5.6.3
55ºC CT5.7.1 CT5.7.2 CT5.7.3
60ºC CT5.8.1 CT5.8.2 CT5.8.3
65ºC CT5.9.1 CT5.9.2 CT5.9.3
70ºC CT5.10.1 CT5.10.2 CT5.10.3
75ºC CT5.11.1 CT5.11.2 CT6.11.3
80ºC CT5.12.1 CT5.12.2 CT5.12.3
Để khảo sát khoảng nhiệt độ phù hợp cho tối ưu quá trình chiết tách. Nguyên liệu được xay nhỏ trong 5 phút tỷ lệ nguyên liệu trên nước là 3 : 16, ngâm chiết ở nhiệt độ 25ºC, 30ºC, 35ºC, 40ºC, 45ºC, 50ºC, 55ºC, 60ºC, 65ºC, 70º0C, 75ºC, 80ºC.
Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến nồng độ chất màu theo OD trong quá trình chiết
Dựa vào kết quả đo OD tại các thời gian khác nhau cho phép đưa ra khoảng thời gian cho tối ưu quá trình chiết chất màu tiếp theo
Bảng 3.8 Bảng bố trí thí nghiệm khảo sát thời gian cho tối ưu chiết chất màu Thời gian
(giờ) 2 3 4 5 6 7 8 9 10
OD (360nm)
CT6.1 CT6.2 CT6.3 CT6.4 CT6.5 CT6.6 CT6.7 CT6.8 CT6.9
Nguyên liệu được xay nhỏ trong 5 phút tỷ lệ nguyên liệu trên nước là 3 : 16 , ngâm chiết ở nhiệt độ 450C. Theo dõi kết quả OD ở các thời điểm 3h, 4h, 5h, 6h, 7h, 8h, 9h, 10h cho phép đánh giá nồng độ chất màu theo OD lớn nhất tại thời điểm nào.
Thí nghiệm 7: Tối ưu hóa thời gian chiết tách, nhiệt độ chiết tách, tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi chiết tách chất màu đen trong lá sau sau.
Để đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố đến nồng độ chất màu qua giá trị OD tôi sử dụng phương pháp bề mặt chỉ tiêu theo thiết kế thí nghiệm của Box – Benhken với ba biến, ba cấp độ. Giá trị các biến và thiết kế thí nghiệm được thể hiện trên bảng 3.9.
Mục đích:
Tìm thời gian, nhiệt độ, tỷ lệ nguyên liệu và dung môi tối ưu cho tách chiết chất tạo màu đen trong thực vật.
Tiến hành
Cố định lượng gạo dùng thử khả năng bắt màu 50g. Thay đổi các yếu tố thời gian, nhiệt độ tỷ lệ nguyên liệu với dung môi như bảng 3.10
Dịch sau chiết đem đo OD ở bước sóng 330-760 nm.
Tiến hành thiết kế thí nghiệm theo mô mình Box- Behnken (BBD), với ba cấp độ của nhân tố tương ứng là (-1,0,1).
Bảng 3.9: Các biến nghiên cứu và giá trị của biến theo thiết kế Box – Behnken Biến độc lập Ký tự mã
hóa
Các cấp độ của biến
-1 0 1
Thời gian (giờ) X1 4 5 6
Nhiệt độ(0C) X2 40 45 50
Tỷ lệ nguyên liệu: dung
môi (g/ml) X3 2 : 16 3: 16 4 : 16
Để xây dựng tương quan giữa các biến và giá trị OD đo được, mô hình bậc hai đa thức được sử dụng:
Y = βo + ∑βiXj +∑βiiXịi2 + ∑βijXij
Trong đó: Y giá trị OD đo được ; βo: hệ số hồi quy; βi hệ số bậc nhất; βij hệ số tương tác và βii hệ số bậc hai.
Bảng 3.10. Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của các nhân tốt đến khả năng tách chiết chất màu
CT Thời gian
(giờ)
Nhiệt độ (ºC)
Tỷ lệ nguyên liệu và dung môi
CT5.1 0 0 0
CT5.2 -1 -1 0
CT5.3 0 1 1
CT5.4 1 -1 0
CT5.5 0 -1 1
CT5.6 -1 0 -1
CT5.7 0 0 0
CT5.8 0 1 -1
CT5.9 1 0 -1
CT5.10 1 1 0
CT5.11 1 0 1
CT5.12 0 0 0
CT5.13 -1 1 0
CT5.14 0 -1 -1
CT5.15 -1 0 1
* Thí nghiệm 8: Nghiên cứu ảnh hưởng của số lần chiết đến hiệu quả chiết tách chất nhuộm màu đen từ thược vật.
Tìm ra số lần chiết tách thích hợp nhất cho cường độ màu tốt nhất và hiệu quả kinh tế.
Tiến hành:
Bố trí thí nghiệm theo công thức dưới. Mỗi thí nghiệm lặp 3 lần.
Bảng 3.11 Bố trí thí nghiệm số lần chiết tách Công
thức
Khối lượng gạo
(gam)
Khối lượng nguyên liệu
(gam)
Thể tích dung môi
(ml)
Số lần chiết
tách
CT9.1 50 50 266 1
CT9.2 50 50 266 2
CT9.3 50 50 266 3
Tiến hành thí nghiệm chiết tách chất màu với các giá trị tối ưu đã tìm được.
Giá trị OD của dịch chiết lần thứ nhất đem kiểm nghiệm với giá trị mà phần mền dự đoán được. Các thông số kỹ thuật sử dụng trong các lần chiết là giống nhau.
Dịch triết đem đo OD ở 360nm.