- Xuất hiện mùi lạ như mùi chua, mốc, thối
4.2.Xác ựịnh các thông số tối ưu cho quá trình sử dụng chế phẩm enzyme Glucose oxidase với mục ựắch chống biến màu nước ổi.
Sự biến ựổi hàm lượng axit
4.2.Xác ựịnh các thông số tối ưu cho quá trình sử dụng chế phẩm enzyme Glucose oxidase với mục ựắch chống biến màu nước ổi.
Glucose oxidase với mục ựắch chống biến màu nước ổi.
Chúng tôi sử dụng chế phẩm enzym gluzyme 2500 BG nhằm hạn chế hiện tượng biến màu dịch nước ổi. Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng ựến khả năng hạn chế biến màu của chế phẩm enzim như nhiệt ựộ, pH, nồng ựộ enzym, nồng ựộ cơ chất, thời gianẦTuy nhiên qua các thắ nghiệm thăm dò chúng tôi nhận thấy có 3 yếu tố chắnh là nồng ựộ enzym, thời gian và nhiệt ựộ là ảnh hưởng nhiều nhất ựến quá trình này. Vì vậy chúng tôi chọn 3 yếu tố là: nồng ựộ enzym, thời gian và nhiệt ựộ tác dụng enzym ựể tối ưu hoá quá trình chống biến màu dịch quả ổi bằng chế phẩm enzym Gluzyme 2500 BG.
Trường đại Học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp 61 để các kết quả có tắnh chiến lược, chúng tôi ựã sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm theo ma trận Doehlert. Trước tiên, chúng tôi tiến hành xác ựịnh miền ảnh hưởng của 3 yếu tố trên bằng các thắ nghiệm ựơn yếu tố.
4.2.1. Xác ựịnh miền ảnh hưởng của nồng ựộ enzym ựến khả năng chống biến màu dịch quả.
Theo các kết quả nghiên cứu khi sử dụng chế phẩm enzim Gluzyme 2500 BG với mục ựắch kìm hãm quá trình biến ựối màu sắc xảy ra do sự có mặt của O2 ựối với một số loại nước quả khác nhau như cà rốt, thanh long...cho thấy nồng ựộ enzim này thường ựược sử dụng từ 0,02- 0,07%.
Pure ổi thu ựược sau quá trình chà tách hạt ựược phối chế thành dịch quả theo tỷ lệ 25% thịt quả (lúc này dịch quả có hàm lượng vitaminC là 22,1mg%) và ựược chia thành các mẫu có thể tắch V= 300ml. Tiến hành khảo sát các thắ nghiệm với chế phẩm enzym Gluzyme 2500 BG ở các nồng ựộ khác nhau từ 0,02% -0,07% dịch quả tương ựương với các nồng ựộ là: 0,02%; 0,03%; 0,04%; 0,05%; 0,06% và 0,07%. Song song tiến hành mẫu ựối chứng (không bổ sung enzym). Các mẫu ựược tiến hành ở các ựiều kiện sau:
- Thời gian xử lý: 30 phút - Nhiệt ựộ xử lý: 350C.
Sau thời gian xử lý các mẫu ựược ựóng chai và bảo quản ở nhiệt ựộ 4-60C. Tiến hành xác ựịnh các chỉ tiêu hàm lượng vitaminC và sự thay ựổi màu sắc của nước quả sau 1,5 tháng chế biến (∆Eab). Kết quả thu ựược trình bày ở bảng 4.5.
Bảng 4.5. Ảnh hưởng của nồng ựộ enzyme GOD ựến khả năng biến màu dịch quả Chỉ tiêu
Nồng ựộ (%)
Hàm lượng
vitaminC (mg%) ∆Eab điểm cảm quan
đC 8,1 5,96 5,1
0,02 13,1 3,25 6,2
0,03 17,4 2,11 7,5
0,05 21,4 1,69 8,0
0,06 21,6 1,66 8,2
0,07 21,6 1,65 8,3
Qua bảng kết quả thu ựược cho thấy, thành phần vitamin C biến ựổi khá rõ rệt theo nồng ựộ enzym sử dụng. Lượng vitaminC bị mất ựi giảm dần khi nồng ựộ enzym tăng, biến ựổi lớn nhất là ở mẫu ựối chứng. Lượng vitaminC giảm ắt nhất tại các mẫu ựược bổ sung enzym có nồng ựộ từ 0,05 Ờ 0,07% so với mẫu ựối chứng. Cũng theo các số liệu thu ựược cho thấy khoảng cách về giá trị còn lại của hàm lượng vitaminC giữa các mẫu cũng giảm dần khi nồng ựộ tăng
Về màu sắc: Sự thay ựổi màu sắc (∆Eab) ở các mẫu tỷ lệ nghịch với nồng ựộ enzym sử dụng (giá trị này giảm dần khi các nồng ựộ enzym tăng dần), ựiều ựó chứng tỏ sự biến màu giảm dần khi nồng ựộ enzym tăng. Tuy nhiên, khi nồng ựộ enzym sử dụng tăng ≥ 0,06% sẽ có sự sai khác giữa các mẫu không ựáng kể. Mặt khác khi nồng ựộ enzym tăng sẽ gây tốn kém và làm cho giá thành sản phẩm tăng lên. Vì vậy chúng tôi chọn miền ảnh hưởng của nồng ựộ ựể nghiên cứu quy hoạch thực nghiệm từ 0,02% ọ 0,06% là thắch hợp.
4.2.2. Xác ựịnh miền ảnh hưởng của nhiệt ựộ xử lý enzym ựến khả năng chống biến màu dịch quả.
Nhiệt ựộ là một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn tới hoạt tắnh của enzym. Nếu nhiệt ựộ quá cao không những làm vô hoạt enzym mà còn làm bay hơi chất thơm và tạo vị lạ cho sản phẩm. Ngược lại ở nhiệt ựộ thấp sẽ làm cho vận tốc enzym giảm, hiệu quả tác dụng của enzym giảm.
Tiến hành các thắ nghiệm như phần 4.2.1, các mẫu có thể tắch V= 300ml. Tiến hành khảo sát các mẫu thắ nghiệm ở các ựiều kiện sau:
- Thời gian xử lý: 30 phút.
- Nồng ựộ enzym sử dụng: 0,05%
Trường đại Học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp 63 Sau thời gian xử lý các mẫu ựược ựóng chai và bảo quản ở nhiệt ựộ 4-60C. Tiến hành xác ựịnh các chỉ tiêu hàm lượng vitaminC và sự thay ựổi màu sắc của nước quả sau 1,5 tháng chế biến (∆Eab). Kết quả thu ựược trình bày ở bảng 4.6.
Bảng 4.6. Ảnh hưởng của nhiệt ựộ xử lý enzyme GOD ựến khả năng biến màu dịch quả
Chỉ tiêu Nhiệt ựộ (0C)
Hàm lượng
vitaminC (mg%) ∆Eab điểm cảm quan
đC 8,0 5,94 5,0 200C 15,2 2,87 6,6 250C 16,9 2,18 7,0 300C 20,3 1,70 8,0 350C 21,4 1,69 8,0 400C 21,6 1,65 8,3 450C 19,8 2,00 7,9 500C 18,4 2,56 7,0
Từ các kết quả thu ựược cho thấy:
- Ở nhiệt ựộ xử lý thấp 20 Ờ 250C, sau 1,5 tháng bảo quản sự biến ựổi màu sắc của dịch quả khá lớn (giá trị ∆Eab) khá cao. Tương tự, hàm lượng vitamin C cũng giảm ựi ựáng kể, ựiều này là do một phần vitaminC vẫn bị phân hủy do tác ựộng của oxy còn lại trong dịch quả chưa bị enzym GOD phản ứng kịp.
- Ở các nhiệt ựộ xử lý cao hơn (30 Ờ 400C) màu sắc của dịch quả không bị biến ựổi nhiều, (tương ựương với giá trị ∆Eab ≤1), màu sắc tương ựối ổn ựịnh, chất lượng cảm quan tốt.
Trong ựó, hàm lượng vitamin C cũng không biến ựổi nhiều do chúng hầu như không bị phân hủy do tác dụng của oxy trong dịch quả. So với tất cả các mẫu làm thắ nghiệm thì tại khoảng nhiệt ựộ này cho kết quả tốt nhất.
- Ngược lại tại nhiệt ựộ xử lý cao hơn (45- 500C), lại cho kết quả kém hơn, màu sắc dịch quả ựều sẫm hơn so với ngưỡng nhiệt ựộ ngay trên. Chứng tỏ ở các ngưỡng
nhiệt ựộ cao sẽ gây cản trở mức ựộ hoạt ựộng của enzym. đồng thời ở nhiệt ựộ cao còn làm cho 1 lượng vitaminC bị phân hủy.
Từ các nhận xét trên, chúng tôi nhận thấy tất cả các ngưỡng nhiệt ựộ khảo sát ựều có ảnh hưởng rất lớn ựến khả năng hạn chế biến màu của dịch quả ổi. Vì vậy, chọn miền ảnh hưởng của nhiệt ựộ ựể nghiên cứu quy hoạch thực nghiệm từ 20- 500C là thắch hợp.
4.2.3. Xác ựịnh miền ảnh hưởng của thời gian xử lý enzym ựến khả năng chống biến màu dịch quả.
Tiến hành các thắ nghiệm như phần 4.2.1, các mẫu có thể tắch V= 300ml. Tiến hành khảo sát các mẫu thắ nghiệm ở các ựiều kiện sau:
+ Nồng ựộ enzym sử dụng: 0,05% + Nhiệt ựộ xử lý: 350C
+ Thời gian xử lý: 15 phút, 30 phút, 45 phút, 60 phút, 75 phút, 90 phút.
Sau thời gian xử lý các mẫu ựược ựóng chai và bảo quản ở nhiệt ựộ 4-60C. Tiến hành xác ựịnh các chỉ tiêu hàm lượng vitaminC và sự thay ựổi màu sắc của nước quả sau 1,5 tháng chế biến (∆Eab). Kết quả thu ựược trình bày ở bảng ...
Bảng .4.7. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme GOD ựến khả năng biến màu dịch quả
Chỉ tiêu Thời gian
(Phút)
Hàm lượng
vitaminC (mg%) ∆Eab điểm cảm quan
15 15,3 2,85 6,5 30 21,4 1,69 8,0 45 21,7 1,62 8,4 60 22,0 1,54 8,5 75 20,2 1,78 8,0 90 19,0 2,15 7,4
Trường đại Học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp 65 + Nói chung khi thời gian xử lý enzim càng dài thì giá trị ∆Eab càng giảm ựồng nghĩa với việc màu sắc của nước quả càng ổn ựịnh khi nhiệt ựộ xử lý enzim tăng, ựiều ựó ựược giải thắch là khi thời gian tác ựộng của enzym càng dài sẽ làm cho hàm lượng O2 trong mẫu giảm ựi nhiều. Chắnh ựiều này ựã ức chế sự hoạt ựộng của phần lớn các enzym, ựặc biệt là polyphenoloxidase, giảm sự hình thành các sản phẩm có màu gây biến màu dịch quả trong thời gian bảo quản.
Tuy nhiên với thời gian xử lý enzim quá dài (mẫu ựược xử lý trong khoảng thời gian 75 -90 phút) thì giá trị ∆Eab lại tăng sau thời gian bảo quản, ựiều này ựược giải thắch là do trong thời gian thắch hợp enzim ựã phản ứng hết với cơ chất nhưng tiếp tục kéo dài thì oxi trong môi trường sẽ xâm nhập vào dịch quả làm biến màu nước quả. Trong khi ựó, các mẫu ựược xử lý trong thời gian từ 30-60 phút ựều có tác dụng rõ rệt trong việc hạn chế biến màu nước ổi. Ngược lại, mẫu có thời gian xử lý enzim quá ngắn (15 phút) tuy màu sắc nước quả tuy ắt biến ựổi hơn so với mẫu ựối chứng nhưng không nhiều.
+ Hàm lượng vitaminC còn lại trong các mẫu ựều tỷ lệ thuận với thời gian tác dụng của enzim. điều này có thể giải thắch rằng, thời gian tác ựộng của enzym càng dài thì hàm lượng O2 trong mẫu giảm ựi nhiều nên ựã hạn chế quá trình phân hủy vitamin C do tác ựộng của oxy tự do có trong dịch quả. Tuy nhiên với thời gian xử lý quá dài sẽ làm cho một lượng vitaminC bị phân hủy bởi oxi xâm nhập vào dịch quả nên hàm lượng vitaminC còn lại trong các mẫu ựược xử lý ở thời gian dài (75-90 phút) lại giảm ựi.
Từ các nhận xét trên, chúng tôi chọn miền ảnh hưởng của nhiệt ựộ ựể nghiên cứu quy hoạch thực nghiệm từ 30 Ờ 60 phút là thắch hợp
Qua các kết quả thắ nghiệm trên, chúng tôi chọn miền nghiên cứu ảnh hưởng của ba yếu tố nồng ựộ, nhiệt ựộ và thời gian xử lý enzym ựến khả năng chống biến màu dịch quả (thể hiện bằng chỉ số ∆Eab) làm yếu tố ựầu vào của quá trình quy hoạch thực nghiệm như sau:
Mức dưới Mức giữa Mức trên
Thời gian (phút) 30 45 60
Nhiệt ựộ (0C) 20 35 50
Nồng ựộ (%) 0,02 0,04 0,06
Các chỉ tiêu chúng tôi cần xác ựịnh sau quá trình xử lý enzym này là: - Biến ựổi màu sắc ∆Eab - Y1
Ngoài ra chúng tôi còn tiến hành xác ựịnh một vài các chỉ tiêu khác như: Hàm lượng vitaminC, ựể ựánh giá thêm về chất lượng dịch quả sau 1,5 tháng bảo quản có dùng chế phẩm enzym.
Kết quả nghiên cứu theo 15 ựiểm ựã chọn ựược biểu diễn trong bảng dưới ựây:
Bảng 4.8 : Kết quả thắ nghiệm theo ma trận DOEHLERT
Biến mã hóa Biến số thực Kết quả thắ nghiệm TT X1 X2 X3 Thời gian (phút) Nồng ựộ (%) Nhiệt ựộ (0C) ∆∆∆∆Eab(%) 1 0 0 0 60,0 0,04 35,0 1,54 2 1 0 0 30,0 0,04 35,0 1,87 3 -1 0 0 52,5 0,06 48,0 1,95 4 0,5 0,866 0 37,5 0,02 22,0 2,34 5 -0,5 -0,866 0 52,5 0,02 22,0 2,47 6 0,5 -0,866 0 37,5 0,06 48,0 2,04 7 -0,5 0,866 0 52,5 0,005 39,3 2,51 8 0,5 0,288 0,816 37,5 0,003 30,7 2,01 9 -0,5 -0,288 -0,816 52,5 0,003 30,7 2,15 10 0,5 -0,288 -0,816 45,0 0,005 43,7 1,98 11 0 0,577 -0,816 37,5 0,005 39,3 1,65
Trường đại Học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp 67 Mỗi thắ nghiệm ựược tiến hành 3 lần với sai số của Y1 là 5%.
Qua kết quả thu ựược cho thấy, khi thay ựổi giá trị các biến số X1, X2, X3 thì ựộ biến ựổi màu sắc của dịch quả thay ựổi từ 1,49 ựến 2,65. Trong khi ựó các chỉ tiêu khác như hàm lượng vitaminC và các chỉ tiêu khác thay ựổi rất ắt.
Sau ựó chúng tôi tiến hành xử lý các kết quả thắ nghiệm trên máy tắnh bằng chương trình NEMROD từ ựó chúng tôi xác ựịnh ựược các kết quả sau:
Bảng 4.9 độ lệch chuẩn và hệ số tương quan
đô lệch chuẩn 0,06
R2 (hệ số tương quan) 0,814
Ở ựây chúng tôi thấy ựộ lệch chuẩn là 0,06 là tương ựối nhỏ. Quan trọng hơn là hệ số tương quan của phương trình hồi quy thực nghiệm bằng 0,814≥0,7 ựiều này chứng tỏ phương trình hồi quy thực nghiệm có ựộ tin cậy cao.
Bảng 4.10. Giá trị các hệ số hồi quy
Biến Hệ số F.hệ số gia tăng độ lệch chuẩn Mức ý nghĩa. % b0 1,497 1,00 0,003 < 0,01 *** b1 0,048 1,00 0,003 0,231 ** b2 -0,196 1,00 0,003 0,0209 *** b3 0,027 1,00 0,003 0,869 ** b11 0,208 1,19 0,005 0,0441 *** b22 0,868 1,19 0,005 < 0,01 *** b33 0,588 1,20 0,005 0,0119 *** b12 -0,127 1,11 0,007 0,169 ** b13 0,486 1,11 0,007 0,0220 *** b23 0,283 1.11 0.007 0,0470 ***
Các hệ số hồi quy biểu thị mức ựộ ảnh hưởng của các yếu tố trên tới quá biến ựổi màu sắc dịch quả bởi enzym gluco oxidase. Từ kết quả ở bảng trên cho thấy:
+ Trong khoảng ựã chọn. 3 yếu tố là : Thời gian xử lý enzym (X1). nồng ựộ enzym (X2) và nhiệt ựộ (X3) ựều có ảnh hưởng ựến biến ựổi màu sắc dịch quả trong quá trình bảo quản.
+ Qua các hệ số hồi quy thực nghiệm chung tôi nhạn thấy hai yếu tố nồng ựộ và thời gian xử lý enzym ảnh hưởng dương ựến hàm mục tiêu(hệ số b1 = 0,048và b2 = 0,027). Như vậy khi một trong 2 yếu tố này tăng sẽ làm cho quá trình biến màu tăng, nhưng không lớn bằng yêu tố nhiệ ựộ. điều này ựược thể hiện qua hệ số hồi quy của nhiệt ựộ b2= - 0,196. Yếu tố nhiệt ựộ khi tăng lên sẽ làm giảm giá trị hàm mục tiệu, làm giá biến ựổi màu sắc của dịch quả. Tác ựộng bặng hai cũng như sự tương tác qua lại giữa ba yếu tố ựến hàng mục tiêu ựiều lớn ựến hàm mục tiêu.
f là hệ số gia tăng, ựây là số ựo tuyệt ựối thể hiện tắnh thắch ứng của mô hình trên toàn miền ựã chọn. Nếu hệ số f nằm trong khoảng 1.00-1.11 thì chứng tỏ ma trận thực nghiệm ựã chọn là hoàn toàn thắch ứng và ngược lại nếu hệ số này > 2.5 thì cần phải chọn lại ma trận hoặc phải chọn lại các ựiểm giới hạn. Kết quả chạy trương trình của chúng tôi, f có giá trị từ 1.0-1.2, ựiều này chứng tỏ ma trận ựã chọn là hoàn toàn thắch ứng.
Chúng tôi ựã xác ựịnh ựược các phương trình hồi quy thực nghiệm ựối với các ựại lượng Y1như sau:
Y1= 1,497 + 0,048X1 - 0,196X2 + 0,027X3 + 0,208X12 + 0,868X22 + 0,588X32 - 0,127X1X2 + 0,486X1X3 + 0,283X2X3.
Bề mặt ựáp ứng thể hiện mối tương quan tương tác giữa các yếu tố ựến hàm mục tiêu ựược chúng tôi thể hiện qua các ựồ thị sau :
Trường đại Học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp 69
Hình 4.1:Biểu ựồ bề mặt ựáp ứng biến ựổi màu sắc của dịch quả ổi theo thời gian và nhiệt ựộ xử lý enzyme khi cố ựinh nồng ựộ ở 0,045%
Hình 4.2: Biểu ựồ bề mặt ựáp ứng biến ựổi màu sắc của dịch quả theo nông ựộ và nhiệt ựộ xử lý enzyme khi cố ựinh thời gian 45 phút
Hình 4.3:Biểu ựồ bề mặt ựáp ứng ựổi màu sắc của dịch quả ổi theo thời gian và nồng ựộ enzyme khi cố ựinh nhiệt ựộ là 350C
Các bề măt ựáp ứng trên thể hiện sự tác ựộng tương tác của hai yếu tố ựồng thời vào hiệu suất thu hồi dịch quả. Từ các hình 4.1,4.2,4.3 chung tôi nhận thấy sự tác ựộng của nhiệt ựộ và thời gian, thời gian và nồng ựộ enzym và nồng ựộ enzym và nhiệt ựộ sự biến ựổi màu sắc dịch quả la rất lớn. Từ phương trình hồi quy thực nghiệm thu ựược chúng tôi tiến hành ựi giải bài toán tối ưu với kỳ vọng toán học là 1,50. đây là giá trị nhỏ nhất của phương trình hồi quy thực nghiêm. Kết quả thu ựược trình bày ở bảng 4.10
Bảng 4.11 : Giá trị tối ưu của hàm ựáp ứng
Biến mã hóa Giá trị biến mã hóa Biến thực Giá trị biến thực
X1 -0,333338 Thoi gian 40,0
X2 0,001752 Nhiet do 35,0
X3 0,023638 Nong do 0,045
Bảng 4.12. Giá trị hàm mong ựợi
Hàm mong ựợi Giá trị kỳ vọng toán học Phần trăm thỏa mãn kỳ vọng %