Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.2. Kết quả ảnh hưởng của chất đồng tạo gel đến tính chất cơ lí của gel
FBI đƣợc bổ sung tinh bột biến tính với các tỷ lệ từ 1 – 6%, sau đó đem quết, định hình và bảo quản lạnh trong 15 – 20 giờ. Các mẫu được đo trước khi luộc và sau khi luộc trong 10 phút trước khi xác định các chỉ tiêu cơ lí.
56
Hình 3.4. Ảnh hưởng của tinh bột biến tính đến lực nén của gel
Ở biểu đồ biểu diễn lực nén của gel lúc không gia nhiệt ban đầu đều có khuyn hướng giảm nhẹ so với mẫu đối chứng (2,47 N) từ tỷ lệ 1 – 3% lần lượt là 1% (2,13 N), 2% (1.96 N) sau đó tăng cao hơn mẫu đối chứng từ tỷ lệ 4 – 6% và tăng cao nhất là ở 4% (3,69N) sau đó giảm dần ở tỷ lệ 5 – 6% lần lƣợt là 5% (3,02 N) và 6% (3,29 N) (Hình 3.4).
Sự giảm dần ban đầu là do các liên kết gel trong khối gel protein ban đầu giữa protein-protein cá cao hơn so với lúc bổ sung tinh bột biến tính, các liên kết tạo gel do tinh bột tạo ra lúc này còn ít chƣa đủ nhiều để thắng lực gel của mẫu đối chứng. Tỷ lệ bổ sung tinh bột càng nhiều thì các liên kết tạo gel với chính nó hoặc với protein càng nhiều giúp cho khối gel trở nên cứng hơn dẻo dai hơn. Nhƣng tới một giới hạn nhất định nếu bổ sung vào quá nhiều thì việc giành các nút mạng lưới gel sẽ cạnh tranh cao làm tăng liên kết chiếm các gốc nước có trong cấu trúc của gel làm cho khối gel trở nên cứng hơn, mặt khác thì lƣợng tinh bột càng nhiều thì các phân tử amylose mạch ngang hình thành càng nhiều dẫn đến độ đàn hồi kém hơn.
Ở đường biểu diễn lực nén của gel sau khi gia nhiệt khác với trước khi gia nhiệt là có lực nên cao và khuynh hướng chung của các gel sau khi bổ sung tinh bột biến
0 1 2 3 4 5 6
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Lùc nÐn (N)
Tinh bét (%)
Không gia nhiệt Gia nhiệt
57
tính đều thấp hơn so với mẫu đối chứng (16,95 N). Giống ở chỗ giảm tại tỷ lệ 1 – 3%
với lực đo đƣợc là 1% (13,04 N), 2% (8,66 N), 3% (8,40 N) sau đó tăng nhẹ và ổn định từ 4 – 6%, tăng ở 4% (10,71 N), sau đó ổn định ở 5% (8,49 N) và 6% (8,50N).
Lực nén của khối gel sau khi gia nhiệt cao hơn trước khi gia nhiệt do protein bị biến tính sau gia nhiệt nên bền hơn, khó bị phá vỡ hơn. Tinh bột biến tính có khả năng giữ nước, mẫu đối chứng không bổ sung tinh bột bị mất nước nhiều và cấu trúc rỗng xốp hơn nên dai, đàn hồi hơn khó bị đâm xuyên nên lực nén lớn. Khi bổ sung tinh bột vào với tỷ lệ đủ lớn thì các liên kết gel hỗ trợ hình thành nhiều hơn làm khối gel cứng hơn và vẫn giữ đƣợc lực đàn hồi nên lực nén lớn hơn so với gel bổ sung tỷ lệ ít, nhƣng tỷ lệ quá cao thì gel bị khô hơn cấu trúc cứng dễ vỡ.
Tương tự đối với lực cắt, biểu đồ biểu diễn lực cắt của gel lúc trước và sau khi đƣợc gia nhiệt đƣợc trình bày ở hình 3.5.
Hình 3.5. Ảnh hưởng của tinh bột biến tính đến lực cắt của gel
Lực cắt của gel lúc trước khi gia nhiệt thì có khuynh hướng giảm nhẹ so với mẫu đối chứng (1,27 N) từ tỷ lệ 1 – 3% lần lƣợt là 1% (1,26 N), 2% (1,09 N), 3% (0.98 N) và tăng cao hơn mẫu đối chứng từ 4 – 6%, cao nhất ở 4% (1, 78 N), sau đó giảm dần 5% (1,59 N), 6% (1,53 N). Tuy nhiên sau khi gia nhiệt lực cắt khối gel lại có khuynh
0 1 2 3 4 5 6
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Lực cắt (N)
Tinh bét (%)
Không gia nhiệt Gia nhiệt
58
hướng giảm so với mẫu đối chứng (10,06 N). Giảm mạnh từ 1 – 3% lần lượt là 1%
(6,29 N), 2% (3,46 N), 3% (2,72 N) sau đó tăng cao nhất ở 4% (9,82 N) rồi tiếp tục giảm ở 5 % (7,52 N) , 6% (6,24 N). Nguyên nhân của sự khác biệt này cũng tương tự nhƣ khi giải thích liên quan đến lực nén đâm xuyên.
Kết quả khảo sát sự hao hụt khối lƣợng của gel protein sau khi gia nhiệt đƣợc trình bày tại hình 3.6.
Hình 3.6. Ảnh hưởng của tinh bột biến tính đến sự hao hụt trọng lượng của gel sau khi luộc.
Tinh bột biến tính là thành phần quan trọng có ảnh hưởng đến khả năng giữ nước của gel, nhiều công trình nghiên cứu đã chỉ ra rằng trong polyme sinh học thì tinh bột có khả năng giữ nước rất cao. Do đó so với mẫu đối chứng tỉ lệ hao hụt trọng lượng của gel so với mẫu đối chứng giảm mạnh cụ thể là từ mẫu đối chứng (23,2 %) so với khi bổ sung tinh bột biến tính 1% (21%) là 1,1 lần và so với bổ sung ở tỷ lệ 6% (1,4
%) là khoảng 16,6 lần. Chứng tỏ khi bổ sung tinh bột vào khối gel thì việc hao hụt trọng lƣợng sau khi gia nhiệt giảm đi rất nhiều.
0 1 2 3 4 5 6
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Hao hụt trọng l-ợng (%)
Tinh bét (%)
59
Hình 3.7. Ảnh hưởng của tinh bột biến tính đến sự co rút (màu đen) và sự trương nở kích thước (màu đỏ) của gel
Sự co rút của khối gel về đường kính giảm so với mẫu đối chứng, đường biểu diễn có khuynh hướng giảm dần theo tỷ lệ tinh bột bổ sung vào 1– 6%, cụ thể ở mẫu đối chứng (10,52 %) còn tại 1% (6,32%) là giảm khoảng gần 1,7 lần, tại tỷ lệ 6%
(0,76%) là giảm khoảng 13,8 lần. Chứng tỏ khi bổ sung tinh bột biến tính vào thì việc hình thành các liên liên kết giữ nước tăng, đồng thời hiện tượng biến tính protein khi gia nhiệt thì các liên kết đồng tạo gel đƣợc hình thành tạo cấu trúc chặt chẽ với các liên kết gel của thịt cá dẫn đến sự co rút bề mặt khối gel giảm.
Kết quả biểu diễn như sơ đồ bên dưới cho thấy có khuynh hướng giảm dần sự co rút so với mẫu đối chứng về chiều giảm dần từ tỷ lệ 1 – 3% gần sát về 0 tuy nhiên bắt đầu xuất hiện sự trưởng nở với các giá trị cao hơn 0 theo chiều tăng tỷ lệ phối trộn từ 4 – 6%.
Bởi vì việc bổ sung tinh bột khi đạt tới tỷ lệ đủ lớn có khả năng hấp thụ và ngưng tụ với nước dẫn đến hydrat hóa và trương nở và sau khi gia nhiệt thì dẫn đến biến tính protein. Ban đầu bổ sung vào với lƣợng nhỏ các liên kết lúc này để hấp thụ nước giúp làm giảm sự co rút kích thước khối gel. Dần dần lượng tinh bột bổ sung vào nhiều hơn tạo điều kiện để hydrat mạnh hơn dẫn đến sự trương nở gia tăng về kích thước làm bề mặt mịn hơn và chắc chắn hơn.
Nồng độ tinh bột (%)
0 1 2 3 4 5 6 7
§é co rót (%)
-4 -2 0 2 4 6 8 10 12
Độ trương nở (%)
-4 -2 0 2 4 6 8 10 12
60
3.2.2. Kết quả ảnh hưởng của protein đậu tương đến tính chất cơ lí của gel
FBI được bổ sung protein đậu tương tại các tỷ lệ từ 1 – 5%, sau đó đem đi quết, định hình và bảo quản lạnh từ 15 – 16 giờ. Các mẫu đƣợc chia ra mẫu không gia nhiệt và mẫu gia nhiệt cụ thể là đem đi luộc 10 phút sau đó làm nguội đến nhiệt độ phòng trước khi đem các mẫu đi xác định các chỉ tiêu cơ lí.
Hình 3.8. Ảnh hưởng của SPI đến lực nén của gel
Cả hai đường biểu diễn lực nén của khối gel lúc không gia nhiệt và sau khi gia nhiệt đều có khuynh hướng tăng cao hơn so với mẫu đối chứng. Độ bền nén tăng khi tỷ lệ SPI tăng từ 1 – 4%, tuy nhiên khi tăng đến một giới hạn nhất định thì không có sự khác biệt tại tỷ lệ 5% nhiều nữa như ở đường biểu diễn lực nén của khối gel trước khi gia nhiệt, nhưng lại có sự giảm ở 5% sau khi gia nhiệt. Và ở đường biểu diễn lực nén của gel sau khi gia nhiệt thì có sự biến đổi khác nhau rõ hơn so với trước khi gia nhiệt.
Cụ thể lực nén của các mẫu trước khi gia nhiệt mẫu đối chứng (2,47 N), tăng dần lên 1% (3,46 N), 2% ( 5,12 N), 3 % (6,43 N), cao nhất ở 4% (8,48 N) sau đó giảm dần 5% (8,17 N). Lực nén cao hơn sau khi gia nhiệt lúc này mẫu đối chứng (16,95 N), 1%
(17,58 N), 2% (24,5 N), 3% (26,83%), tăng cao nhất ở 4% (30,72 N), sau đó giảm ở tỷ lệ 5% (21,03 N).
0 1 2 3 4 5
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Lùc nÐn (N)
SPI (%)
không gia nhiệt gia nhiệt
61
Việc tăng dần lực nén nếu tăng tỷ lệ phối trộn SPI là do có các liên kết ngang giữa protein của FBI và protein đậu tương làm cho độ bền cơ lí tăng lên, ngoài ra lực ép nén tăng còn do lượng protein tổng thể tăng khi bổ sung SPI do đó thúc đẩy tương tác biến tính nhiệt tạo cấu trúc bền và vững chắc [25]. Nhƣng chỉ ở một giới hạn nhất định nếu tỷ lệ quá cao thì sẽ làm tăng các liên kết tạo gel của SPI lên trong tổng thể sẽ cạnh tranh nước cao dẫn đến khô dễ gãy lực nén giảm.
Hình 3.9. Ảnh hưởng của SPI đến lực cắt của gel
Đối với lực cắt của khối gel cũng đƣợc cải thiện khi tăng tỷ lệ phối trộn SPI, tuy nhiên ban đầu ở tỷ lệ 1% có sự giảm nhẹ không đáng kể so với mẫu đối chứng, sau đó tăng dần rõ rệt từ tỷ lệ 2 – 4%, cao nhất ở 4% và sau đó giảm ở tại tỷ lệ 5%. Cụ thể lực cắt của gel không gia nhiệt ở mẫu đối chứng (1,27 N), giảm nhẹ ở 1% (1,25 N), sau đó tăng 2% (1,85 N), 3% (3,14N), cao nhất ở 4% (4,03 N) và giảm ở 5% (2,94 %).
Sau khi gia nhiệt lực cắt tăng lên và thay đổi từ mẫu đối chứng (10,06 N), giảm ở 1%
(8,89 N), tăng dần 2% (13,97 N), 3% (13,63 N), cao nhất ở 4% (14,98 N) và giảm ở 5% (9,18 N).
Nguyên nhân của sự thay đổi này là vì ban đầu với tỷ lệ 1% có sự giảm nhẹ so với mẫu đối chứng do lƣợng SPI bổ sung vào tạo các liên kết gel chƣa đủ lớn so với
0 1 2 3 4 5
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Lực cắt (N)
SPI (%)
không gia nhiệt gia nhiệt
62
lƣợng gel đƣợc tạo ra từ FBI nên lực cắt yếu, sau đó khi tăng tỷ lệ lên thì các liên kết do bản thân SPI liên kết với protein cá tăng lên hoặc các liên kết với chính bản thân nó tăng nhiều hơn so với các liên kết của chính protein – protein của khối gel đối chứng nên giúp tạo nên cấu trúc chặt chẽ lực cắt cũng lớn hơn. Tuy nhiên tới giới hạn nhất định việc vẫn bổ sung thêm SPI thì sẽ dẫn tới việc cạnh tranh các góc nước trong mạng lưới gel cao khi không còn các gốc hydro để liên kết thì chúng sẽ chuyển sang giành các gốc liên kết của protein làm cho khối gel trở nên khô, cứng hơn làm yếu liên kết gel nên lực cắt giảm.
Mặc khác, SPI thường nằm trong cấu trúc không gian của mạng lưới gel, sự hình thành trạng thái chủ yếu là dạng thẳng (strand) hoặc microgel khi gia nhiệt chúng sẽ lên kết lấp đầy các lỗ khí nhỏ khi cắt thường có cấu trúc bề mặt mịn.
Hình 3.10. Ảnh hưởng của SPI ảnh hưởng đến sự hao hụt trọng lượng của gel sau khi hấp.
Khi xem xét sự hao hụt khối lƣợng của khối gel hỗn hợp, do khi bổ sung SPI vào với cá tỷ lệ từ 1 – 5% vào thì sự hao hụt trọng lượng có khuynh hướng giảm dần so với mẫu đối chứng. Cụ thể mẫu đối chứng là (23,15%), so với mẫu đối chứng thì giảm hao hụt trọng lƣợng tại tỷ lệ 1% (16,50 N) giảm khoảng 1,4 lần, với tỷ lệ 5% (4,09%) giảm 5,7 lần.
0 1 2 3 4 5
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Hao hụt trọng l-ợng (%)
SPI (%)
63
Lí do là SPI cũng giống như tinh bột biến tính có khả năng giữ nước; các protein đậu tương trong quá trình hình thành mạng lưới gel kết hợp với bộ khung protein của FBI [27], bởi các liên kết hydro nên khả năng giữ nước tốt và khi bị gia nhiệt làm biến tính protein làm tăng độ bền của gel.
Sự co rút của khối gel về đường kính giảm so với mẫu đối chứng, đường biểu diễn có khuynh hướng giảm dần theo tỷ lệ tinh bột bổ sung vào 1– 3%, cụ thể ở mẫu đối chứng (10,83 %) còn tại 1% (3,74%) là giảm khoảng gần 2,9 lần, tại tỷ lệ 2%
(2,48%) là giảm khoảng 4,4 lần, 3% (1,35 %)giảm gần 8,03 lần. Sau đó lại có sự tăng kích thước ở tỷ lệ 4 – 5%.
Hình 3.11. Ảnh hưởng của SPI đến sự co rút và trương nở kích thước của khối gel Chứng tỏ khi bổ sung tinh bột biến tính vào thì việc hình thành các liên liên kết giữ nước tăng, đồng thời hiện tượng biến tính protein khi gia nhiệt thì các liên kết đồng tạo gel đƣợc hình thành tạo cấu trúc chặt chẽ với các liên kết gel của thịt cá dẫn đến sự co rút bề mặt khối gel giảm. Tuy nhiên khi nồng độ SPI đủ lớn thì sự ngậm nước dẫn tới hiện tượng hydrat hóa trương nở gia tăng kích thước.
Kết quả biểu diễn như sơ đồ bên dưới cho thấy có khuynh hướng giảm dần sự co rút so với mẫu đối chứng về chiều giảm dần từ tỷ lệ 1 – 3% gần sát về 0 tuy nhiên bắt
Nồng độ SPI (%)
0 1 2 3 4 5 6
§é co rót (%)
-4 -2 0 2 4 6 8 10 12
Độ trương nở (%)
-4 -2 0 2 4 6 8 10 12
64
đầu xuất hiện sự trưởng nở với các giá trị cao hơn 0 theo chiều tăng tỷ lệ phối trộn từ 4 – 5%.
Bởi vì việc bổ sung SPI có khả năng hấp thụ và ngưng tụ với nước dẫn đến hydrat hóa và trương nở và sau khi gia nhiệt thì dẫn đến biến tính protein. Ban đầu bổ sung vào với lượng nhỏ các liên kết lúc này để hấp thụ nước giúp làm giảm sự co rút kích thước khối gel. Dần dần lượng tinh bột bổ sung vào nhiều hơn tạo điều kiện để hydrat mạnh hơn dẫn đến sự trương nở gia tăng về kích thước làm bề mặt mịn hơn và chắc chắn hơn.
65
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
Từ những kết quả đạt được đã trình bày và thảo luận ở chương 3, cho phép rút ra một số kết luận sau:
Ở công đoạn hòa tan trong NaOH có các yếu tố nhƣ pH, thời gian hòa tan trong NaOH, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi có vai trò và ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất tách chiết protein từ cơ thịt sẫm cá ngừ bằng phương điều chỉnh pH.
- pH =12
- thời gian hòa tan trong NaOH là 3 giờ - tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là 1/5
Còn giai đoạn phối trộn 2 chất đồng tạo gel là tinh bột biến tính và protein đậu tương (SPI) khi bổ sung vào tối ưu tại các tỷ lệ sau:
- 4% tinh bột biến tính sau khi bổ sung vào giúp gel protein cá giảm việc hao hụt trọng lượng, sự co rút kích thước sau khi gia nhiệt.
- 4% SPI sau khi phối trộn giúp cải thiện các tính chất đo lưu biến bao gồm cả lực cắt và lực nén, tránh hụt trọng lƣợng sau khi gia nhiệt.
Từ đó cho thấy các chất đồng tạo gel sẽ có tác dụng cụ thể tùy vào mục đích của người sử dụng để có thể sử dụng tốt các chất đồng tạo gel giúp cải thiện chất lượng của gel tốt hơn.
Kiến nghị
Với kết quả đạt đƣợc từ trong đề tài sẽ là rất hữu ích cho việc ứng dụng đối với các sản phẩm tiếp theo có thể từ nguồn FPI hay gel protein từ cơ thịt sẫm cá ngừ. Tuy nhiên để có những kết quả nghiên cứu toàn diện và đầy đủ hơn để cải tiến chất lƣợng cũng nhƣ phát triển sản phẩm, cần tiến hành thêm một số nội dung nhƣ:
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến FPI trong các điệu kiện bảo quản khác nhau để giúp kéo dài thời gian bảo quản.
66
- Phát triển các sản phẩm từ gel protein đƣợc tách chiết từ cơ thịt sẫm cá ngừ.
67