2.2.1. Phƣơng pháp đánh giá cảm quan
Hiện chƣa có tiêu chuẩn cảm quan xây dựng cho nguyên liệu măng tây. Vì thế chúng tôi sử dụng tiêu chuẩn TCVN 3215-79 (phụ lục 2) để xây dựng tiêu chuẩn cảm quan dùng để đánh giá nguyên liệu măng tây (bảng 2.1).
Bảng 2.1. Mô tả tiêu chuẩn cảm quan cho măng tây nguyên liệu Tên chỉ
tiêu Điểm Yêu cầu
Màu sắc
5 Măng tây có màu xanh tự nhiên, đẹp mắt 4 Măng tây có màu xanh nhạt, kém tự nhiên 3 Măng tây có màu xanh hơi vàng
2 Măng tây có màu vàng nhạt 1 Măng tây có màu vàng 0 Măng tây có màu vàng úa
Trạng thái
5 Măng tây dòn, da nhẵn, căng và bóng
4 Măng tây khá dòn, da nhẵn, không căng, bóng 3 Măng tây ít dòn, da hơi nhăn, không bóng 2 Măng tây hơi mềm, da nhăn, hơi héo 1 Măng tây mềm, da nhăn, héo
0 Măng tây mềm nhũn, da nhăn nheo, héo
Mùi
5 Măng tây có mùi thơm tự nhiên, đặc trƣng của măng tây 4 Mùi thơm kém tự nhiên
3 Măng tây có mùi thơm nhẹ
2 Không có mùi thơm của măng tây 1 Măng tây hơi có mùi úng
0 Măng tây có mùi úng, hƣ hỏng
Vị
5 Măng tây có vị ngọt
4 Măng tây có vị ngọt nhạt dần 3 Măng tây không còn vị ngọt 2 Măng tây có vị chát
1 Măng tây có vị đắng
0 Măng tây có vị đắng, vị hƣ hỏng
Bảng 2.2. Bảng hệ số quan trọng của các chỉ tiêu cảm quan của măng tây Tên chỉ tiêu Hệ số quan trọng
Trạng thái 1.1
Mùi 0.8
Vị 1
Tổng 4
2.2.2. Phƣơng pháp phân tích hóa học
- Đánh giá hiệu suất thủy phân chitosan tạo oligochitosan: theo nguyên tắc tách phần chitosan chƣa bị thủy phân và sấy khô đến trọng lƣợng không đôi để xác định lƣợng chitosan còn lại sau quá trình thủy phân. Trên cơ sở đó đánh giá hiệu suất thủy phân chitosan.
- Xác định độ ẩm: theo phƣơng pháp sấy đến khối lƣợng không đổi (phụ lục 1)
- Xác định mức độ hao hụt khối lƣợng của nguyên liệu: Để đánh giá mức mức độ hao hụt khối lƣợng của nguyên liệu măng tây trong quá trình bảo quản, chúng tôi sử dụng phƣơng pháp dùng cân phân tích có độ chính xác cao để cân theo dõi sự hao hụt khối lƣợng của măng tây khi bảo quản. Từ kết quả theo đánh giá tiến hành tính toán tỷ lệ hao hụt khối lƣợng của măng so với ban đầu.
2.2.3. Phƣơng pháp phân tích vi sinh (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Xác định vi sinh vật tổng số trên bề mặt theo TCVN 5119/90
Nguyên tắc: nguyên tắc của phƣơng pháp là vi khuẩn hiếu khí tăng trƣởng và hình thành khuẩn lạc trong điều kiện có sự hình thành oxi phân tử. Tổng số vi khuẩn hiếu khí hiện diện trong mẫu chỉ thị mức độ vệ sinh của thực phẩm. Chỉ số này đƣợc xác định bằng phƣơng pháp đếm khuẩn lạc mọc trong môi trƣờng thạch dinh dƣỡng từ một lƣợng mẫu xác định trên cơ sở xem 1 khuẩn lạc là sinh khối phát triển từ 1 tế bào hiện diện trong mẫu và đƣợc biểu thị dƣới dạng số đơn vị hình thành khuẩn lạc (colony forming unit, CFU) trong 1 khối lƣợng thực phẩm. Chỉ số này còn có 1 số tên gọi khác nhƣ sau: số vi sinh vật hiếu khí (Aerobic Plate Count,
APC), tổng số đếm trên đĩa (Total Plate Count, TPC), tổng số vi sinh vật sống (Total Viable Count, TVC), số đếm đĩa chuẩn (Standard Plate Count, SPC).
Chỉ tiêu tổng số vi sinh vật hiếu khí đƣợc dùng để đánh giá chất lƣợng của mẫu về vi sinh vật, nguy cơ hƣ hỏng, thời hạn bảo quản của sản phẩm, mức độ vệ sinh trong quá trình chế biến, bảo quản sản phẩm.
2.2.4. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm
2.2.4.1. Quy trình dự kiến sản xuất oligochitosan [12]
Chitosan
Hòa trong acid acetic 1%
Nâng nhiệt lên 47,10C trong bể ổn nhiệt
Nhỏ H2O2 30% trên máy khuấy từ ở 47,10C
Cắt mạch chitosan Điều chỉnh về pH=7 bằng kiềm Lọc Kết tủa bằng cồn Giữ ở 2-50C trong 12h Lọc lấy kết tủa Sấy Oligochitosan
Hình 2.4. Sơ đồ quy trình sản xuất oligochitosan 2.2.4.2. Bố trí thí nghiệm
* Xác định thời gian thủy phân chitosan
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy phân chitosan Tiến hành: Thí nghiệm đƣợc tiến hành trên 4 mẫu, mỗi mẫu dùng 2g chitosan đem đi cắt mạch. Các mẫu đƣợc tiến hành tƣơng tự cho đến bƣớc cắt mạch chitosan
Chitosan
Cắt mạch chitosan
Giữ ở 2-50C trong 12h
Lọc lấy kết tủa
Sấy
Xác định hiệu suất thu hồi ….
Chọn thời gian thủy phân
3h 4h 5h 6h Điều chỉnh pH=7 Kết tủa bằng cồn Lọc Xác định phần chitosan chƣa đƣợc cắt mạch
thì bố trí khác nhau về thời gian thủy phân ứng với 4 mẫu là: 3h, 4h, 5h, 6h. Sau khi điều chỉnh pH, tiến hành lọc qua giấy lọc đã đƣợc sấy sẵn để xác định phần chitosan chƣa đƣợc cắt mạch. Thực hiện các bƣớc tiếp theo của quy trình để thu đƣợc oligochitosan. Xác định hiệu xuất thu hồi và chọn thời gian thủy phân thích hợp.
* Xác định nồng độ cồn sử dụng để kết tủa oligochitosan
Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nồng độ cồn để kết tủa oligochitosan Tiến hành: Thí nghiệm đƣợc tiến hành trên 5 mẫu, mỗi mẫu dùng 2g chitosan đem đi cắt mạch. Qua các bƣớc theo quy trình sản xuất dự kiến, dung dịch đƣợc
Chitosan Dịch sau khi cắt mạch Lọc Bổ sung cồn Giữ ở 2-50C trong 12h Lọc lấy kết tủa Sấy
Xác định hiệu suất thu hồi ….
55% 60% 65% 70% 75%
đƣợc bổ sung cồn với các nồng độ tƣơng ứng với 5 mẫu thí nghiệm là: 55%; 60%; 65%; 70%; 75% (nồng độ thực tế trong dung dịch). Thực hiện các bƣớc tiếp theo của quy trình và nồng độ cồn tối ƣu đƣợc chọn thông qua hiệu suất thu hồi của oligochitosan.
* Xác định nồng độ COS để bảo quản măng tây (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 2.7. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nồng độ COS để bảo quản măng tây
Tiến hành: Măng tây đƣợc mua về sau khi phân loại, rửa sạch và để ráo thì tiến hành thử nghiệm với các tỷ lệ COS nhƣ bố trí ở hình 2.6. (khoảng nồng độ COS dùng để bảo quản là do làm thí nghiệm thăm dò) Sau đó đem bao gói và bảo
Măng tây Rửa, để ráo Nhúng dd COS Bao gói Bảo quản lạnh Đánh giá cảm quan, xác định độ hao hụt khối lƣợng Chọn nồng độ tối ƣu 0 % 0.4% 0.6% 0.8% 1.0%
quản lạnh ở nhiệt độ khoảng 2-50C. Theo dõi chất lƣợng của măng tây và xác định độ hao hụt khối lƣợng của các mẫu qua thời gian bảo quản 15 ngày.
* Xác định thời gian bảo quản măng tây
Hình 2.8. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian bảo quản măng tây Tiến hành: Sau khi đã chọn đƣợc nồng độ COS thích hợp để bảo quản măng tây thì tiến hành thực hiện thí nghiệm trên 2 mẫu: mẫu đối chúng và mẫu có qua xử lý COS, mỗi mẫu 100g. Sau đó đem bao gói và bảo quản. Theo dõi chất lƣợng cảm quan của măng tây và đƣa ra thời gian bảo quản cho măng tây.
2.3. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất sử dụng trong nghiên cứu * Thiết bị và dụng cụ * Thiết bị và dụng cụ
Măng tây Rửa, để ráo
Bao gói
Bảo quản lạnh
Theo dõi chất lƣợng cảm quan
Đƣa ra thời gian bảo quản của măng tây
Sử dụng các thiết bị hiện có trong phòng thí nghiệm nhƣ: Máy lắc ổn nhiệt, máy sấy chân không, máy sấy lạnh, máy ly tâm lạnh thể tích nhỏ, lớn, máy khuấy từ, bể ổn nhiệt, máy đo pH, máy đo độ nhớt, cân phân tích…
Sử dụng các dụng cụ cần thiết nhƣ: bình tam giác các loại, cốc thủy tinh các loại, pipet các loại, ống đong, quả bóp cao su, phểu…
* Hóa chất
Các loại hóa chất hay dùng trong thí nghiệm nhƣ: Acid acetic 1%, H2O2 30%, ethanol 99.7%, NaOH 10%...
2.4. Xử lý số liệu
Các thí nghiệm đều tiến hành 3 lần, kết quả là trung bình giữa các lần thí nghiệm. Sử dụng phần mềm Microsoft office Excel 2007 để xử lý số liệu và vẽ đồ thị.
CHƢƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. SẢN XUẤT OLIGOCHITOSAN THEO QUY TRÌNH SỬ DỤNG H2O2 3.1.1. Xác định thời gian thủy phân chitosan bằng H2O2 3.1.1. Xác định thời gian thủy phân chitosan bằng H2O2
Tiến hành 4 mẫu thí nghiệm thủy phân chitosan bằng H2O2 với nồng độ 5.4%, ở nhiệt độ 47.10
C, các mẫu thí nghiệm đều sử dụng 2g chitosan hoà tan trong acid acetic 1% và thủy phân trong các khoảng thời gian khác nhau: mẫu 1 trong 3h, mẫu 2: 4h, mẫu 3: 5 h và mẫu 4: 6h. Sau khi thủy phân tách lƣợng chitosan chƣa bị thủy phân đem sấy đến khối lƣợng không đổi và cân để tính lƣợng chitosan chƣa bị thủy phân cũng nhƣ đánh giá lƣợng oligochitosan thu đƣợc sau quá trình thủy phân. Kết quả đƣợc trình bày ở hình 3.1 và 3.2.
Hình 3.2. Ảnh hƣởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất thu hồi oligochitosan
Nhận xét
Từ kết quả phân tích ở hình 3.1 và 3.2 cho thấy:
* Vềlƣợng chitosan bị thủy phân
Kết quả nghiên cứu cho thấy theo thời gian thủy phân lƣợng chitosan còn lại
sau khi thủy phân bằng H2O2 giảm dần. Cụ thể ở các mẫu thủy phân chitosan với
thời gian thủy phân khác nhau 3h, 4h, 5h, 6h thì lƣợng chitosan còn lại tƣơng ứng là là 0,8%; 0,65%; 0,39%; 0,18%. Tức là theo thời gian thủy phân càng dài thì lƣợng chitosan bị thủy phân càng lớn.
* Vềhiệu suất thu oligochitosan (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Kết quả phân tích ở hình 3.2 cho thấy theo thời gian thủy phân lúc đầu hiệu suất thu nhận oligochitosan tăng dần theo thời gian thủy phân và đạt cực đại ở thời điểm sau 5h thủy phân. Tuy vậy nếu tiếp tục tăng thời gian thủy phân > 5h thì hiệu suất thu nhận oligochitosan lại giảm. Kết quả này có thể lý giải là oligochitosan đƣợc tạo thành có thể tiếp tục bị thủy phân thành những đoạn ngắn hơn nên hiệu suất kết tủa giảm. Theo nhiều nghiên cứu trƣớc đây cho thấy khối lƣợng phân tử của oligochitosan càng nhỏ thì độ tan trong nƣớc càng lớn nhƣng khả năng kháng
khuẩn lại giảm. Do vậy không nên duy trì thời gian thủy phân chitosan quá dài bởi sẽ ảnh hƣởng đến khả năng sử dụng oligochitosan trong bảo quản.
Từ các đánh giá ở trên cho thấy thời gian thich hợp cho quá trình thủy phân chitosan bằng H2O2 trong thử nghiệm sản xuất oligochitosan là 5h.
3.1.2. Xác định nồng độ cồn sử dụng để kết tủa oligochitosan
Tiến hành 5 mẫu thí nghiệm kết tủa oligochitosan thu đƣợc sau quá trình thủy phân chitosan bằng H2O2 với nồng độ 5.4%, ở nhiệt độ 47.10C, trong thời gian 5h. Sau khi thủy phân sử dụng dung dịch cồn ở các nồng đô khác nhau để kết tủa oligochitosan: mẫu 1 kết tủa bằng cồn ở nồng độ 55%, Mẫu 2: 60%, Mẫu 3: 65%, Mẫu 4: 70%, Mẫu 5: 75%. Quá trình kết tủa tiến hành ở 2-50C. Sau khi kết tủa, ly tâm thu kết tủa và sấy ở nhiệt độ 300C đến khối lƣợng không đổi, cân để tính lƣợng oligochitosan thu đƣợc sau quá trình thủy phân. Kết quả đƣợc trình bày ở hình 3.3.
Hình 3.3. Ảnh hƣởng của nồng độ cồn đến hiệu suất thu hồi oligochitosan Nhận xét:
Từ kết quả phân tích ở hình 3.3 cho thấy khi sử dụng cồn với nồng độ khác nhau thì hiệu suất thu hồi oligochitosan cũng khác nhau. Khi nồng độ cồn tăng thì hiệu suất thu hồi oligochitosan cũng tăng theo. Hiệu suất thu hồi oligochitosan ở khi sử dụng cồn kết tủa ở các nồng độ kết tủa 55%; 60%; 65%; 70% và 75% lần lƣợt là: 10,25%; 33,21%; 75,73%; 86,87% và 87,02%. Kết quả này cho thấy khi nồng độ
cồn gây kết tủa tăng lên tới 65% trở lên thì hiệu suất thu hồi tăng chậm, đặc biệt khi nồng độ cồn đạt mức 70% và 75% thì hiệu suất thu hồi tăng không đáng kể. Nhƣ vậy khi nồng độ cồn gây kết tửa đạt mức ≥70% thì hiệu suất thu hồi oligochitosan bắt đầu đạt đến mức gần cực đại, nếu tiếp tục tăng nồng độ cồn hơn mức này thì hiệu suất thu hồi oligochitosan cũng tăng nhƣng không đáng kể. Kết quả này có thể lý giải là do cồn tách cạnh tranh nƣớc với oligochitosan nên nồng độ cồn càng cao lƣợng oligochitosan bị kết tủa càng lớn. Khi lƣợng oligochitosan bị kết tủa đã gần hết thì mức độ kết tủa thêm của oligochitosan càng khó.
Do vậy, để tiết kiệm chi phí cho việc sản xuất oligochitosan nên chúng tôi chọn nồng độ cồn để kết tủa oligochitosan là 70%.
3.1.3. Đề xuất quy trình thủy phân chitosan để thu nhận oligochitosan
Từ các nghiên cứu ở trên cho phép đề xuất quy trình thủy phân chitosan để thu nhận oligochitosan bằng phƣơng pháp sử dụng H2O2 nhƣ sau:
Hình 3.4. Sơ đồ quy trình sản xuất oligochitosan
Thuyết minh quy trình:
+ Nguyên liệu chitosan: đƣợc sản xuất theo quy trình Hình 2.2 , sau đó đem đi xay mịn bằng máy nghiền cắt để tạo điều kiện cho việc hòa tan dễ dàng.
+ Chitosan đƣợc cho vào trong acid acetic 1% với nồng độ là 1% (1g chitosan hòa trong 100ml acid acetic). Tiến hành đem đi lắc cho đến khi chitosan tan hoàn toàn trong dung dịch acid.
Chitosan
Hòa trong acid acetic 1%
Nâng nhiệt lên 47,10C trong bể ổn nhiệt
Nhỏ H2O2 30% trên máy khuấy từ ở 47,10C
Cắt mạch chitosan Điều chỉnh về pH=7 bằng kiềm Lọc Kết tủa bằng cồn Giữ ở 2-50C trong 12h Lọc lấy kết tủa Sấy Oligochitosan
+ Sau đó đem dịch chitosan nâng nhiệt lên nhiệt độ thủy phân (47.10C) trong bể ổn nhiệt, tiếp tục nhỏ từ từ H2O2 30% vời nồng độ 5.4% so với thể tích dịch chitosan vào bình phản ứng kết hợp khuấy đảo trên máy khuấy từ.
+ Tiến hành phản ứng thủy phân cắt mạch chitosan trên máy lắc ổn nhiệt, với nhiệt độ thủy phân là 47.10C, thời gian thủy phân là 5h và tốc độ lắc là 120rpm.
+ Kết thúc thời gian thủy phân, điều chỉnh pH của dịch đến 7 bằng dung dịch kiềm. Sau đó tiến hành lọc để loại bỏ phần kết tủa chitosan chƣa đƣợc cắt mạch.
+ Bổ sung cồn sao cho dung dịch đạt nồng độ cồn 70% và giữ ở nhiệt độ 2- 50C ở tủ lạnh trong 12h.
+ Sau đó tách kết tủa, lọc và sấy ở 40-500C trong thiết bị sấy chân không thu đƣợc sản phẩm Oligochitosan.
Mô tả sản phẩm
Oligochitosan thu đƣợc đạt các chỉ tiêu: - Trạng thái: dạng bột mịn
- Màu sắc:màu trắng ngà đến hơi vàng - Độ ẩm: 18.7 (%)
- Độ hòa tan: 95 (%)
- Hàm lƣợng chì: 27.8 (µ/kg) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Hàm lƣợng thủy ngân: 0.21 (µ/kg) - Hàm lƣợng Asen: 22.3 (µ/kg)
3.1.4. Tính toán sơ bộ chi phí nguyên vật liệu
Chi phí nguyên vật liệu liệu cho sản xuất 100g oligochitosan thể hiện ở bảng 3.1.
Bảng 3.1. Chi phí nguyên vật liệu cho sản xuất 100g oligochitosan
STT Nguyên vật liệu Số lƣợng Đơn vị tính
1 Chitin 150 gam
2 HCl 30% 150 ml
3 NaOHCN 1,2 kg
5 H2O2 30% 650 ml
6 Cồn 12 lít
Bảng 3.2. Sơ bộ tính toán chi phí nguyên vật liệu cho 100g oligochitosan
STT Nguyên vật liệu Số lƣợng Đơn giá Thành tiền (VNĐ) 1 Chitin 150 g 100.000/kg 15.000 2 HCl 30% 150 ml 120.000/lít 18.000 3 NaOHCN 1,2 kg 25.000/kg 30.000 4 Acid acetic 99,5% 120 ml 100.000/lít 12.000 5 H2O2 30% 650 ml 80.000/lít 52.000 6 Cồn 12 lít 22.000/lít 264.000 Tổng cộng 391.000
Nhƣ vậy, để sản xuất 100g Oligochitosan thì chi phí nguyên vật liệu cần phải trả là 391.000 VNĐ.
3.2. THỬ NGHIỆM SỬ DỤNG OLIGOCHITOSAN ĐỂ BẢO QUẢN MĂNG TÂY
Măng tây đƣợc thu mua ở Ninh Thuận, vận chuyện về rửa sạch và tiến hành sử dụng trong thí nghiệm. Mỗi một mẫu thí nghiệm dùng 50g măng tây phần ngọn (19- 23cm).
3.2.1. Xác định tỷ lệ COS sử dụng xử lý măng tây
Trong quá trình bảo quản có những biến đổi rau quả nói chung và măng tây nói riêng, có nhiều phản ứng xảy ra hết sức phức tạp, cũng nhƣ những biến đổi sinh hóa xáy ra trong nguyên liệu làm thay đổi về chất lƣợng rau quả.