2.1.1 Nguyên liệu
Dầu gấc Việt Nam G8 của công ty chế biến dầu thực vật và thực phẩm Việt Nam VNPOFOOD.
2.1.2 Hóa chất
Polymer sinh học biển sử dụng trong đề tài gồm gelatin và carrageenan.
Chất nhũ hóa sử dụng là Tween 80 và Span 80
2.1.3 Dụng cụ, trang thiết bị
Dụng cụ Trang thiết bị Pipet 5000 Cân kĩ thuật 1000g
Con cá từ Cân phân tích Cốc thủy tinh Máy khuấy từ Ống đong 100ml Bếp từ
Bình đo tỷ trọng Tủ lạnh
Ống nghiệm Thiết bị đồng hóa Bình định mức Bể ổn nhiệt Ống ly tâm Tủ ấm 370C
Đũa thủy tinh Kính hiển vi: Model Motic BA 300; kính hiển vi 3 mắt ngắm có camera và máy tính.
Nhiệt kế thủy ngân Thiết bị đo độ nhớt hiệu BROOKFIELD dòng Viscometer – DV- I Prime, model LVDV_I, serial AP 6522124.
Phần mềm đo kích thước hạt Motic Images Plus 2.0 MIPlus. Phần mềm chụp ảnh MC Camera
Tủ sấy
Máy đo quang UV
2.2 Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp
• Đo khối lượng bình trống (mb) bằng cân phân tích
• Điền nước cất vào bình trống và đo tổng khối lượng bình và nước cất (mt)
• Tính thể tích của bình (Vg) bằng công thức:
Vg = mw/ρw = (mt - mb)/ρw
mt là tổng khối lượng bình và nước cất
mb là khối lượng bình trống
ρw là khối lượng riêng của nước ở các nhiệt độ đo lường cụ thể (Bảng 2.1)
Bảng 2.1 Khối lượng riêng của nước ở áp suất 1atm ở các nhiệt độ khác nhau
• Điền vào bình dung dịch polymer và cân tổng khối lượng (mc). Tính tỉ trọng của pha liên tục (ρc):
ρc = (mc – mb)/Vg
mc: tổng khối lượng bình và dung dịch polymer
• Lặp lại phép đo với pha phân tán để xác tỉ trọng của nó (ρd):
md: tổng khối lượng bình và dung dịch pha phân tán
• Lặp lại phép đo với mẫu nhũ tương để xác định tỉ trọng của nó (ρ):
me :tổng khối lượng bình và mẫu nhũ tương
• Tính toán phần tỉ lệ pha phân tán (volume fraction – φ):
φ = (ρ – ρd)/(ρc - ρd)
2.2.2 Xác định kích thước các tiểu phân
Mẫu nhũ tương lưu trữ trong ống nghiệm sẽ được lấy ra cho lên lam kính và soi dưới kính hiển vi theo các mốc thời gian nhất định.
Hạt soi dưới kính hiển vi được chụp hình lại và đo kích thước bằng phần mềm Motic Image 2.0.
2.2.3 Xác định độ nhớt – nồng độ polymer
Độ nhớt các polymer và hỗn hợp nhũ tương được xác định bằng máy đo độ nhớt BROOKFIELD dòng Viscometer – DV- I Prime.
Đo độ nhớt của các dung dịch polymer và các mẫu nhũ tương với các nồng độ khác nhau ở nhiệt độ 400C.
2.2.4 Xác định vạch phân pha
Phương pháp
• Cho mẫu nhũ tương vào ống nghiệm
• Dán kín miệng ống nghiệm và để mẫu vào nơi tránh ánh sáng mạnh. Đối với hỗn hợp nhũ tương gelatine thì để trong tủ ấm 370C. Đo chiều cao của tầng phân chia với thước đo vào những khoảng thời gian nhất định.
2.2.5 Xác định hiệu suất bao gói
Phương pháp
Xác định hàm lượng caroten trong dầu gấc:
- Cân chính xác khoảng 0.5 g dầu gấc vào bình định mức 25 mL - Định mức lên 25 mL với hexane.
- Quét phổ với độ pha loãng thích hợp (f) để xác định các đỉnh, đáy hấp thụ. Ghi lại phổ và giá trị các đỉnh, đáy. Ghi lại giá trị A452, 472, 503.
Xác định hàm lượng carotene trong nhũ tương:
- Lấy chính xác 10 mL nhũ tương (dùng bình định mức 10 mL để đong) - Trích ly 3 lần với hexane (dùng phễu chiết), khoảng 5 - 10 mL hexane mỗi lần. - Trộn lẫn 3 lần chiết và định mức lên 25 mL.
- Quét phổ để xác định các đỉnh, đáy hấp thụ. Ghi lại phổ và giá trị các đỉnh, đáy. Ghi lại giá trị A452, 472, 503
Xác định hàm lượng carotene trong hạt ướt/ khô:
- Lấy khoảng 0.5g hạt cho vào cối dùng chày nghiền mịn.
- Cân chính xác khoảng 0.5g hạt đã nghiền mịn vào tube thuỷ tinh có nắp đậy kín để tách chiết.
- Thêm vào tube khoảng 3 mL hexane, lắc đều trong 5 phút, để lắng, thu lấy phần dung dịch phía trên.
- Tiếp tục trích ly với hexane thêm 2 lần tới khi bột không còn màu nữa.
- Trộn lẫn dịch chiết của 3 lần chiết vào bình định mức 10 mL và định mức tới 10 mL với hexane.
- Quét phổ để xác định các đỉnh, đáy hấp thụ. Ghi lại phổ và giá trị các đỉnh, đáy. Ghi lại giá trị A452, 472, 503 (pha loãng tới nồng độ thích hợp đảm bảo các peak hấp thụ có giá trị <1).
Xác định hàm ẩm của hạt thu được bằng phương pháp sấy tới khối lượng không đổi ở 1050C.
Công thức xác định hàm lượng carotene
- Hàm lượng carotene trong dầu gấc = BCg (mg/g).
- Hàm lượng carotene trong nhũ tương tính theo lý thuyết: BCemulsion1 = (BCg x Vg x dg) / Vp (mg/mL)
- Hàm lượng carotene trong nhũ tương theo xác định:
BCemulsion2 = (A452 x 10 / 2592) x 25 mL x f / 10 mL (mg/mL) - Hàm lượng carotene trong hạt:
BChạt = (A452 x 10 / 2592) x 10 mL x f / 0.5 g (mg/g) - Hàm ẩm của hạt = W (%)
- Hiệu suất bao gói = (BChạt x M g) / (BCemulsion x (Vp + Vg)) (%). - Hiệu quả bao gói = (M g x W %) / (Vp x Cp + Vg x d) (%).
2.2.6 Xác định sự biến đổi lượng nước của hạt trong quá trình khuấy khi tạo hạt
Phương pháp
- Dùng pipet 5000 để tạo hạt, sau đó khuấy hạt trong các khoảng thời gian khác nhau và tiến hành cân khối lượng của hạt tại các thời gian đó để xác định sự biến đổi lượng nước của hạt trong quá trình sấy ở các dung môi khác nhau.
2.3 Bố trí thí nghiệm 2.3.1 Quy trình dự kiến 2.3.1 Quy trình dự kiến
Sơ đồ quy trình dự kiến:
Sơ đồ 2.1 Sơ đồ quy trình dự kiến tạo vi nang dầu gấc.
Tạo hạt vi nang Đồng hóa Khuấy
Polymer (Gelatine và carrageenan)
Khuấy trong nước lạnh
Vớt ra khăn vải thấm nước, làm lạnh hạt
Phơi ở nhiệt độ phòng
Bao gói, bảo quản
Sản phẩm
Dầu gấc Chất nhũ hóa
2.3.2 Nghiên cứu thăm dò ảnh hưởng của chất nhũ hóa đến độ bền của hệ nhũ tương. tương.
Mục đích của thí nghiệm:
Xác định ảnh hưởng của chất nhũ hóa đến độ bền của nhũ tương và chất lượng sản phẩm.
Chọn được chất nhũ hóa và nồng độ chất nhũ hóa thích hợp nhằm: - Tăng khả năng tạo hạt.
- Giúp hạt tạo thành có chất lượng cao nhất.
Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Sơ đồ 2.2 Thí nghiệm thăm dò ảnh hưởng của chất nhũ hóa đến độ bền nhũ tương
Quan sát vạch phân pha của nhũ tương Đồng hóa
Khuấy
Chất nhũ hóa
Polymer Nước
Dầu gấc Chất nhũ hóa
Tween 80 (5%) Tween 80 (10%) Span 80 (5%) Span 80 (10%)
Thuyết minh:
Thí nghiệm được tiến hành với 4 mẫu nhũ tương sử dụng các chất nhũ hóa với nồng độ chất nhũ hóa khác nhau. Mỗi mẫu được cho vào một ống nghiệm, sau đó để trong tủ ấm 370 và quan sát vạch phân pha của chúng. Các mẫu được sử dụng trong thí nghiệm này là :
Mẫu 1 (M1) sử dụng chất nhũ hóa là Tween 80 (5%)
Mẫu 2 (M2) sử dụng chất nhũ hóa là Tween 80 (10%)
Mẫu 3 (M3) sử dụng chất nhũ hóa là Span 80 (5%)
Mẫu 4 (M4) sử dụng chất nhũ hóa là Span 80 (10%)
Tiến hành đánh giá cảm quan các mẫu nhũ tương sau khi quan sát vạch phân pha của chúng.
2.3.3 Nghiên cứu thăm dò ảnh hưởng của nồng độ polymer đến khả năng tạo hạt và chất lượng hạt tạo thành. hạt và chất lượng hạt tạo thành.
Mục đích của thí nghiệm:
Xác định ảnh hưởng của nồng độ polymer đến khả năng tạo hạt của nhũ tương và chất lượng hạt tạo thành.
Chọn được nồng độ polymer thích hợp nhằm: - Tăng khả năng tạo hạt
- Giúp hạt tạo thành có chất lượng cao nhất
Sơ đồ 2.3 Thí nghiệm thăm dò ảnh hưởng của nồng độ polymer đến khả năng tạo hạt
Tạo hạt vi nang Đồng hóa Khuấy từ
Polymer (Gelatine kết hợp carrageenan) Dầu gấc Span 80 (10%)
Nước
Đánh giá cảm quan
Phơi khô ở nhiệt độ thường ……..
Đánh giá cảm quan hạt vi nang và xác định hiệu quả bao gói Carrageenan
0.1% 0.5% Gelatin
Thuyết minh:
Thí nghiệm được tiến hành với 8 mẫu ở 8 nồng độ polymer khác nhau. Mỗi mẫu tạo hạt với thể tích là 2ml và được dùng pipet 5000 để hút rồi nhỏ từng giọt vào cốc chứa nước đá lạnh. Các mẫu được tạo hạt ở các nồng độ polymer là:
Mẫu 1 (M1) nồng độ polymer là gelatin 20% kết hợp carrageenan 0.1%
Mẫu 2 (M2) nồng độ polymer là gelatin 15% kết hợp carrageenan 0.1%
Mẫu 3 (M3) nồng độ polymer là gelatin 10% kết hợp carrageenan 0.1%
Mẫu 4 (M4) nồng độ polymer là gelatin 5% kết hợp carrageenan 0.1%
Mẫu 5 (M5) nồng độ polymer là gelatin 20% kết hợp carrageenan 0.5%
Mẫu 6 (M6) nồng độ polymer là gelatin 15% kết hợp carrageenan 0.5%
Mẫu 7 (M7) nồng độ polymer là gelatin 10% kết hợp carrageenan 0.5%
Mẫu 8 (M8) nồng độ polymer là gelatin 5% kết hợp carrageenan 0.5% Tiến hành đánh giá cảm quan hạt tạo thành sau khi tạo hạt và xác định hiệu quả bao gói của sản phẩm.
Mỗi mẫu ta lặp lại thí nghiệm 3 lần và lựa chọn ra nồng độ polymer thích hợp nhất.
2.3.4 Nghiên cứu thăm dò ảnh hưởng của nhiệt độ tạo hạt đến hiệu quả tạo hạt và chất lượng hạt tạo thành và chất lượng hạt tạo thành
Mục đích của thí nghiệm:
Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng tạo hạt của nhũ tương
Chọn được nhiệt độ tạo hạt thích hợp nhằm: - Tăng khả năng tạo hạt
- Giúp hạt tạo thành có chất lượng cao nhất
Sơ đồ 2.4 Thí nghiệm thăm dò ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng tạo hạt
Tạo hạt vi nang Đồng hóa Khuấy
Polymer (Gelatine và carrageenan) Dầu gấc Span 80 (10%) Nước Nhiệt độ 20C Đánh giá cảm quan Nhiệt độ 50C Nhiệt độ 80C Nhiệt độ 110C Nhiệt độ 140C
Phơi khô ở nhiệt độ thường ……..
Thuyết minh:
Thí nghiệm được tiến hành với 5 mẫu ở 5 nhiệt độ tạo hạt khác nhau. Mỗi mẫu tạo hạt với thể tích là 2ml và được dùng pipet để hút rồi nhỏ từng giọt vào cốc chứa nước đá ở các nhiệt độ trên. Các mẫu được tạo hạt ở các nhiệt độ là:
Mẫu 1 (M1) nhiệt độ tạo hạt 20C
Mẫu 2 (M2) nhiệt độ tạo hạt 50C
Mẫu 3 (M3) nhiệt độ tạo hạt 80C
Mẫu 4 (M4) nhiệt độ tạo hạt 110C
Mẫu 5 (M5) nhiệt độ tạo hạt 140C
Tiến hành đánh giá cảm quan hạt tạo thành sau khi tạo hạt. Mỗi mẫu ta lặp lại thí nghiệm 3 lần và lựa chọn ra nhiệt độ tạo hạt thích hợp nhất.
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Các yếu tố ảnh hưởng tới độ bền của nhũ tương gelatin – dầu gấc 3.1.1 Ảnh hưởng của nồng độ gelatin 3.1.1 Ảnh hưởng của nồng độ gelatin
Nồng độ của polymer là một trong các yếu tố đầu tiên ảnh hưởng tới độ bền của nhũ tương dầu/ nước. Chúng tôi đã tiến hành khảo sát độ bền nhũ tương tạo các nồng độ gelatine từ 5% - 30%. Kết quả được trình bày trong bảng 3.1 và hình 3.1.
Bảng 3.1: Biến đổi vạch phân pha của hệ nhũ tương tạo thành với Gelatine ở các nồng độ khác nhau theo thời gian (sử dụng chất nhũ hóa là Tween 80 5%).
Vạch phân pha (cm)
Nồng độ Gelatine (%) 0h 10 phút 20 phút 30 phút 1 giờ 4 giờ 24 giờ 30 0 0 0 0 1.8 4.7 6.5 25 0 0 0 2.1 4.2 6.1 7.2 20 0 0 1.8 4.7 6.5 7.4 7.5 15 0 2.1 3.5 5.6 6.9 7.5 7.9 10 0 4.5 6.7 7.2 7.5 7.9 8.1 5 1.6 6.9 7.4 7.7 7.9 8.1 8.3
Thảo luận: Kết quả trong bảng 3.1 cho thấy rằng nồng độ gelatine 30% có vạch phân pha thấp nhất, gelatine 5% có vạch phân pha nhiều và xuất hiện sớm – ngay thời điểm 0 phút đầu tiên đã có hiện tượng phân pha. Nồng độ gelatine càng đậm đặc thì tốc độ phân pha càng chậm, hệ nhũ tương được bền vững hơn. Vì độ nhớt của pha liên tục lớn sẽ giữ các phân tử trong hệ nhũ tương lâu hơn. Gelatine có độ đặc và độ nhớt lớn sẽ giảm được sức căng bề mặt giữa các giọt dầu và pha liên tục, giữ các hạt nhũ tương duy trì kích thước nhỏ lâu hơn, tránh được hiện tượng hóa hợp giữa các hạt.
Độ chênh lệch tỷ lệ thể tích theo thời gian ở các nồng độ gelatin khác nhau 0.00000 0.02000 0.04000 0.06000 0.08000 0.10000 0.12000 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 thời gian (phút) đ ộ c h ê n h l ệ c h t ỷ l ệ t h ể t íc h 30% 25% 20% 15% 10% 5%
Hình 3.1: Biến đổi tỷ lệ thể tích theo thời gian ở các nồng độ gelatin khác nhau
Thảo luận: Theo hình 3.1, tỷ lệ thể tích pha liên tục của nhũ tương được tạo thành với gelatine ở các nồng độ khác nhau biến đổi theo thời gian và theo nồng độ của polymer sử dụng. Giá trị tỉ trọng của dầu gấc và gelatine là không đổi nên tỉ trọng nhũ tương càng cao thì mức độ phân pha của hệ nhũ tương càng lớn. Do theo thời gian, các hạt dầu không còn được giữ trong hệ thống nhũ tương, các hạt dầu này nhẹ hơn sẽ di chuyển lên phía trên, hàm lượng pha liên tục còn lại trong nhũ tương tăng lên. Tỷ trọng của nhũ tương càng biến đổi nhiều đồng nghĩa với mức độ phân pha nhũ tương diễn ra càng nhiều. Nếu tỉ trọng nhũ tương bằng tỉ trọng gelatine thì hệ nhũ tương đã phân pha hoàn toàn. Kết quả cho thấy, khi nồng độ gelatin tăng lên thì biến đổi tỷ lệ pha phân tán theo thời gian giảm xuống, chứng tỏ hệ nhũ tương có độ ổn định cao hơn. Tuy nhiên, khi nồng độ gelatin tăng, độ nhớt của hệ nhũ tương tăng theo. Chúng tôi lựa chọn nồng độ gelatin 20% cho các nghiên cứu tiếp theo. Đây là nồng độ có độ nhớt vừa phải, thuận tiện cho các thao tác mà vẫn đảm bảo cho nhũ tương một độ ổn định tương đối.
3.1.2 Ảnh hưởng của chất nhũ hóa
Để khảo sát ảnh hưởng của chất nhũ hóa lên độ bền của nhũ tương, chúng tôi sử dụng cặp chất nhũ hóa Tween 80 (PEG-20 sorbitan monooleate) và Span 80 (sorbitan monooleate). Kết quả thể hiện trong bảng 3.2 và hình 3.2
Bảng 3.2: Biến đổi vạch phân pha của hệ nhũ tương tạo thành với Gelatine 20% và các chất nhũ hóa ở các nồng độ khác nhau Nồng độ gelatin (%) Nồng độ chất nhũ hóa 0h 10 phút 20 phút 30
phút 1 giờ 4 giờ 24 giờ
20 Tween 80 (10%) 0 0 1.3 2.5 4.3 6.5 7.2 20 Tween 80 (5%) 0 0 1.8 4.7 6.5 7.4 7.5 20 Span 80 (5%) 0 0 0 0 0 0 0 20 Span 80 (10%) 0 0 0 0 0 0 0
Thảo luận: Qua bảng 3.2 nhận thấy rằng ở nồng độ gelatin 20% khi sử dụng chất nhũ hóa khác nhau với nồng độ khác nhau sẽ ảnh hưởng đến sự biến đổi của vạch phân pha. Nhìn vào bảng ta thấy nếu sử dụng Tween 80 (5%) sẽ xuất hiện vạch phân pha sớm hơn so với sử dụng Tween 80 (10%). Còn đối với việc sử dụng chất nhũ hóa là Span 80 thì ở cả hai nồng độ trên đều không có hiện tượng phân pha xảy ra. Điều này chứng tỏ việc sử dụng Span 80 sẽ mang lại hiệu quả làm bền nhũ tương hơn Tween 80.
Độ chênh lệch tỷ lệ thể tích nhũ tương với nồng độ các chất nhũ hóa khác nhau theo thời gian
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 thời gian (phút) đ ộ c h ê n h l ệ c h t ỷ l ệ t h ể t íc h Tween 80 (5%) Tween 80 (10%) Span 80 (5%) Span 80 (10%)
Hình 3.2: Biến đổi tỷ lệ thể tích theo thời gian của các mẫu nhũ tương sử dụng các chất nhũ hóa ở các nồng độ khác nhau
Thảo luận: Dựa vào hình 3.2 ta thấy, ở cùng một nồng độ polymer nếu sử dụng các chất nhũ hóa với các nồng độ khác nhau thì độ chênh lệch tỷ lệ thể tích nhũ tương của chúng theo thời gian cũng sẽ khác nhau. Nếu sử dụng chất nhũ hóa là Tween 80 (5%) thì sự chênh lệch tỷ lệ thể tích nhũ tương theo thời gian là cao nhất, còn nếu sử dụng Span 80 (10%) thì độ chênh lệch tỷ lệ thể tích là thấp nhất trong các mẫu nhũ tương này.
Kết quả khảo sát dựa trên vạch phân pha và tỷ lệ pha phân tán đều cho thấy Span 80 có hiệu quả tốt hơn so với Tween 80; đồng thời nồng độ chất nhũ hóa cao hơn