Các thí nghiệm đều được tiến hành 3 lần, kết quả là trung bình chung của các thí nghiệm. Sử dụng phần mềm Microsoft Excel 2007 để tính toán và vẽ đồ thị.
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT OLIGOCHITOSAN
3.1.1. Xác định nồng độ cồn tối ưu để kết tủa oligochitosan
Tiến hành 5 thí nghiệm mỗi thí nghiệm thủy phân 2g chitosan bằng H2O2 với nồng độ H2O2 sử dụng là 5.4% (so với dung dịch chitosan), thủy phân trong 3.15 giờ, ở nhiệt độ 47.10C; sau khi dừng quá trình thủy phân, sử dụng cồn với nồng độ khác nhau: 55%, 60%, 65%, 70%, 75% để kết tủa thu nhận oligochitosan. Quá trình để lắng kết tủa ở trong điều kiện lạnh 40C trong 12h sau đó ly tâm thu kết tủa với tốc độ ly tâm 3400 vòng/phút trong thời gian 20 phút và đánh giá hiệu suất thu hồi của oligochitosan. Kết quả thể hiện ở bảng 3.1.
Bảng 3.1. Hiệu suất thu hồi oligochitosan ở các nồng độ cồn khác nhau
Nồng độ cồn 55% 60% 65% 70% 75%
Hiệu suất thu hồi 10.25 33.21 75.73 86.87 87.02
Hình 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ cồn đến hiệu suất thu hồi oligochitosan Nhận xét
Từ kết quả tính toán hiệu suất thu nhận oligochitosan ở hình 3.1 cho thấy nồng độ cồn sử dụng có ảnh hưởng lớn đến khả năng kết tủa oligochitosan. Khi nồng độ cồn sử dụng càng tăng thì hiệu suất thu hồi oligochitosan cũng tăng theọ Cụ thể ở
các nồng độ cồn gây kết tủa là 55%, 60%, 65%, 70%, 75% thì hiệu suất thu hồi oligochitosan (%) tương ứng lần lượt là 10,25%, 33,21%, 75,73%, 86,87%, 87,02%. Kết qủa này được lý giải là do cồn có tính chất háo nước nên khi cho cồn vào dịch oligochitosan thì cồn có cạnh tranh và lấy mất nước của oligochitosan làm cho oligochitosan bị mất nước nên bị kết tủạ Khi tăng nồng độ cồn lên thì oligochitosan bị mất nước càng nhiều nên sẽ bị kết tủa càng lớn, khi kết tủa các oligochitosan sẽ kết tụ lại với nhau làm dễ dàng thu kết tủa hơn. Ở nồng độ cồn 55% thì lượng cồn cho vào thấp nên khả năng lấy nước của oligochitosan kém dẫn đến kết tủa oligochitosan nhỏ và khó thu được triệt để oligochitosan trong dịch. Nồng độ cồn càng tăng thì hiệu suất thu hồi càng cao, ở nồng độ cồn 70% thì hiệu suất thu hồi là 86,87% nhưng khi tiếp tục tăng nồng độ cồn lên tới 75% thì hiệu suất thu hồi đạt 87,02% tăng 0,15% như vậy mức tăng không nhiều nên về mặt kinh tế để tiết kiệm chi phí thì nên kết tủa ở nồng độ cồn 70%.
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%.
3.1.2. Xác định thời gian thủy phân oligochitosan
Tiến hành 5 mẫu thí nghiệm mỗi mẫu sử dụng 2g chitosan thủy phân bằng H2O2 với nồng độ H2O2 sử dụng là 5.4% (so với dung dịch chitosan), trong các thời gian khác nhau 3h, 4h, 5h, 6h. Sau khi thủy phân điều chỉnh pH=7 và lọc phần chitosan chưa bị thủy phân bằng giấy lọc, đem đi sấy đến khối lượng không đổi để xác định phần chitosan chưa được cắt mạch. Phần dịch thu được, tiến hành bổ sung cồn đạt nồng độ 70% để kết tủa oligochitosan. Sau khi bổ sung cồn giữ lạnh 12h và ly tâm thu kết tủa để đánh giá hiệu suất thu hồi của oligochitosan tạo thành. Kết quả đánh giá hàm lượng chitosan chưa cắt mạch và hiệu suất thu hồi ở thể hiện ở các bảng 3.2; 3..3 và các hình 3.2; 3.3.
Bảng 3.2: Số liệu phần chitosan chưa được cắt mạch theo thời gian thủy phân
Hình 3.2. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất thủy phân chitosan Bảng 3.3. Hiệu suất thu hồi oligochitosan theo thời gian thủy phân
Thời gian thủy phân (h) Khối lượng chitosan sử dụng (g) Khối lượng oligochitosan thu được (g)
Hiệu suất thu hồi oligochitosan theo
thời gian thủy phân (%) 3 2 1,336 66,80 4 2 1,4156 70,78 5 2 1,6672 83,36 6 2 1,5046 75,23 Thời gian thủy phân (h) Lượng chitosan ban đầu (g)
Lượng chitosan chưa được cắt mạch (g)
Tỷ lệ chitosan chưa được cắt mạch (% so với ban đầu)
3h 2 0,016 0,8
4h 2 0,013 0,65
5h 2 0,0078 0,39
Hình 3.3. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân tới hiệu suất thu hồi oligochitosan
Nhận xét
Từ các kết quả phân tích ở các bảng 3.2; 3.3 và các hình 3.2; 3.3 cho thấy:
+ Về hiệu suất thủy phân chitosan:
Kết qủa phân tích ở hình 3.2 cho thấy trong cùng điều kiện thủy thì thời gian là yếu ảnh hưởng có tính chất quyết định đến hiệu suất thủy phân chitosan. Khi tăng thời gian thủy phân, tốc độ cắt mạch chitosan tăng thể hiện qua tỷ lệ chitosan chưa bị thủy phân còn lại ít và lượng chitosan đã bị thủy phân caọ Như vậy thời gian thủy phân càng dài thì lượng chitosan bị cắt mạch càng lớn, tương ứng với các khoảng thời gian cắt mạch 3h, 4h, 5h, 6h thì tỷ lệ phần trăm chitosan chưa được cắt mạch là 0,8%, 0,65%, 0,39%, 0,18%. Lượng chitosan bị thủy phân là 1,984g, 1,987g, 1,9922g, 1,9964g.
+ Về hiệu suất thu hồi oligochitosan:
Kết quả phân tích ở hình 3.3 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 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
được tạo thành có thể tiếp tục bị thủy phân thành những đoạn ngắn hơn nên hiệu suất kết tủa giảm. Theo nhiều nghiên cứu trước đây cho thấy khối lượng phân tử của oligochitosan càng nhỏ thì độ tan trong nước càng lớn nhưng khả năng kháng khuẩn lại giảm. Do vậy không nên duy trì thời gian thủy phân chitosan quá dài bởi sẽ ảnh hưởng 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.
3.1.3. Đề xuất quy trình sản xuất olgochitosan
Từ các nghiên cứu ở trên cho phép đề xuất quy trình sản xuất olgochitosan:
Hình 3.4. Sơ đồ quy trình sản xuất oligochitosan
* Thuyết minh quy trình:
Nâng nhiệt 47.1oC Cắt mạch bằng H2O2
Điều chỉnh pH=7 Lọc
Bổ sung cồn với nồng độ 70%
Tách kết tủa, sấy chân không 40-45oC Giữ lạnh 12h ở 2-5oC
oligochitosan Chitosan
+ Nguyên liệu: hòa chitosan tinh sạch cho vào dung dịch acid acetic 1% theo tỷ lệ 1g/100ml để thu được dung dịch chitosan hòa tan, tiến hành khuấy trộn và lắc liên tục ở nhiệt độ thường trong 24h cho chitosan hòa tan hoàn toàn.
+ Thủy phân: Dung dịch được nâng dần nhiệt độ đến nhiệt độ thủy phân 47,1oC
trong bể ổn nhiệt, tiếp tục nhỏ từ từ H2O2 30% với tỷ lệ 5,4% (so với dung dịch chitosan) vào bình phản ứng đặt trên máy khuấy từ. Tiếp tục tiến hành lắc hỗn hợp trên máy lắc tốc độ 120 rpm ở nhiệt độ 47,1oC trong thời gian 5h. Để cắt đứt các liên kết các liên kết glucozit trong chitosan tạo thành oligochitosan có phân tử lượng nhỏ hơn.
Kết thúc thời gian thủy phân, điều chỉnh pH đến 7 bằng dung dịch NaOH 10%. Tạo môi trường thuận lợi để kết tủa oligochitosan dễ dàng sau khi bỏ cồn vàọ Tiến hành lọc bỏ phần kết tủa chitosan chưa được cắt mạch bằng giấy lọc, tiến hành bổ sung cồn đạt nồng độ 70% và giữ ở nhiệt độ 2-5 oC ở tủ lạnh trong 12h. Tách kết tủa, lọc và sấy ở 40-50oC trong thiết bị sấy chân không đến khối lượng không đổi thu được sản phẩm chitosan hòa tan trong nước.
+ Sản phẩm oligochitosan thu được đạt các chỉ tiêu:
Trạng thái: bột mịn Màu sắc: hơi ngã vàng Độ hòa tan: 95% Hàm lượng ẩm:18,7% Hàm lượng chì: 27,8 (µ/kg)
Hàm lượng thủy ngân: 0,21 ( µ/kg) Hàm lượng Asen: 22,3 ( µ/kg)
3.2. SƠ BỘ TÍNH TOÁN CHI PHÍ NGUYÊN VẬT LIỆU CHO SẢN XUẤT OLIGOCHITOSAN OLIGOCHITOSAN
Kết quả tính toán sơ bộ chi phí nguyên vật liệu cho sản xuất 100g oligochitosan:
Bảng 3.4. Tính toán sơ bộ nguyên vật liệu cho sản xuất 100g oligochitosan
STT Nguyên vật liệu Đơn vị Số lượng
1 Chitin gam 150 2 NaOHCN Kg 1,2 3 HCl 30% ml 150 4 H2O2 30% ml 650 5 Cồn 96% lít 12 6 Acid acetic 99.5% ml 120
Bảng 3.5. Sơ bộ tính toán chi phí nguyên vật liệu cho 100g oligochitosan
STT Khoản mục Đơn vị tính Số lượng Đơn giá
(VNĐ) Thành tiền 1 Chitin Kg 0,15 100.000 15.000 2 NaOHCN Kg 1,2 120.000 18.000 3 HCl 3% Lít 0,15 25.000 30.000 4 H2O2 30% Lít 0,65 100.000 12.000 5 Cồn 96% Lít 12 80.000 52.000 6 Acid acetic 99.5% Lít 0,12 22.000 264.000 7 Tổng cộng 391.000
Như vậy, để sản xuất 100g oligochitosan thì chi phí nguyên vật liệu cần phải trả là 391.000 VNĐ.
3.3. THỬ NGHIỆM SỦ DỤNG OLIGOCHITOSAN BẢO QUẢN TÔM THẺ CHÂN TRẮNG
Tôm thẻ chân trắng được mua từ chợ Vĩnh Hải, đem về rửa sạch và tiến hành làm thí nghiệm. Tiến hành 5 mẫu thí nghiệm các mẫu được nhúng oligochitosan lần lượt ở các nồng độ khác nhau: 0,5%, 1%, 1,5%, 2%, mẫu đối chứng không nhúng oligochitosan. Sau đó tôm được đem đi giữ tươi trong thùng xốp bằng nước đá. Khi (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
cho tôm vào thùng xốp thì ta cho một lớp đá rồi cho một lớp tôm (đảm bảo nhiệt độ trong thùng xốp từ 0 - 4oC). Tôm được giữ tươi trong thùng xốp cứ sau 24h lấy mẫu để đánh giá cảm quan và NH3.
3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ COS đến các chỉ tiêu cảm quan của tôm
Các mẫu sau khi xử lý ở các nồng độ COS khác nhau lần lượt được lấy ra đánh giá cảm quan. Kết quả đánh giá của các kiểm nghiệm viên được thống kê ở bảng 3.6 và thể hiện ở hình 3.5.
Bảng 3.6: Bảng điểm tổng hợp đánh giá cảm quan của các kiểm nghiệm viên đã có trọng số Ngày Mẫu 0 1 2 3 4 5 Mẫu ĐC 20 16,8 16,7 15,66 15,06 12,24 Mẫu 0,5% 20 17,72 17,04 16,84 15,4 13,56 Mẫu 1% 20 18,74 17,44 17,2 16,26 15,3 Mẫu 1,5% 20 1898 18,5 17,46 17,3 15,8 Mẫu 2% 20 19,52 19,9 18,62 17,92 16,66
Hình 3.5. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch oligochitosan đến chất lượng
Nhận xét
Từ kết quả đánh giá cảm quan (hình 3.5) cho thấy chất lượng cảm quan của tôm giảm dần theo thời gian bảo quản, nhưng các mẫu tôm đã được xử lý COS thì mức độ giảm tổng điểm trung bình cảm quan giảm chậm hơn so với mẫu đối chứng. Cụ thể, sau 5 ngày bảo quản, mẫu đối chứng có tổng điểm trung bình cảm quan là 12,24 trong khi đó các mẫu xử lý oligochitosan với các nồng độ 0,5%, 1%, 1,5%, 2% lần lượt có tổng điểm trung bình cảm quan là 13,56, 15,3, 15,8, 16,66 điểm. Dựa vào tiêu chuẩn phân cấp chất lượng tôm (phụ lục) cho thấy sau 5 ngày bảo quản tôm bằng nước đá ở nhiệt độ 0÷4oC, các mẫu tôm đã xử lý oligochitosan đều đạt chất lượng khá về cảm quan, trong khi đó mẫu tôm chưa qua xử lý thì vỏ bị biến màu nhẹ, bị giãn đốt nhẹ.
Kết quả này có thể lý giải là do mẫu tôm đối chứng không được xử lý oligochitosan nên các VSV tự nhiên có trên tôm sẽ sinh trưởng phát triển làm giảm chất lượng. Mặt khác theo một số nghiên cứu oligochitosan còn có khả năng chống oxy hóa nên hạn chế quá trình biến đổi của tôm. Do vậy các mẫu tôm đã xử lý oligochitosan sẽ bị biến đổi chậm nên giữ được chất lượng của tôm tốt hơn.
Nhìn vào đồ thị ta thấy sau 5 ngày bảo quản tôm ở nhiệt độ 0÷4oC thì mẫu dùng oligochitosan 2% sẽ cho kết quả tốt nhất.
3.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch oligochitosan đến sự biến đổi của NH3
Đạm bazơ bay hơi bao gồm đạm của NH3, Metylamin, Dimetylamin, Trimetylamin…nhưng hàm lượng NH3 là chủ yếu nên được gọi là đạm thối là thành phần dùng chủ yếu để đánh giá mức độ hư hỏng của nguyên liệu thủy sản. Kết quả phân tích sự thay đổi hàm lượng NH3 ở cơ thịt tôm thẻ chân trắng theo thời gian bảo quản thể hiện ở hình 3.6.
Hình 3.6. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch COS đến hàm lượng NH3
trong tôm thẻ chân trắng bảo quản ở nhiệt độ 0÷4oC
Nhận xét
Từ kết quả đánh giá hàm lượng NH3 của tôm thẻ chân trắng theo thời gian bảo quản (hình 3.6) cho thấy hàm lượng NH3 trong tôm ở tất cả các mẫu bảo quản đều tăng theo thời gian bảo quản. Nhưng các mẫu tôm đã xử lý qua COS đều có hàm lượng NH3 tăng chậm hơn nhiều so với mẫu đối chứng. Cụ thể, sau 5 ngày bảo quản thì hàm lượng NH3 trong tôm của mẫu đối chứng là 0,187 (%), còn các mẫu đã xử lý COS ở các nồng độ khác nhau: 0,5%, 1%, 1,5%.2% lần lượt có hàm lượng NH3 là 0,17, 0,136, 0,102, 0,085. Trong đó, mẫu sử dụng COS với nồng độ 2% ở hàm lượng NH3 thấp nhất.
Nguyên nhân là do hoạt động của các VSV cũng như các biến đổi sinh hóa tự nhiên của tôm diễn ra làm cho các hợp chất có nitơ, protein trong cơ thịt tôm bị phân hủy dẫn tới hàm lượng NH3 tăng. Oligochitosan là chất có khả năng diệt khuẩn nên khi dùng xử lý tôm sẽ làm giảm đáng kể lượng vi sinh vật có trên bề mặt của tôm. Đồng thời do hoạt tính chống oxy hóa, oligochitosan sẽ làm giảm tốc độ biến đổi tự nhiên của tôm. Do đó khi sử dụng dung dịch oligochitosan để bảo quản tôm sẽ làm tôm lâu hư hỏng và hàm lượng NH3 tăng chậm hơn.
Kết quả cũng cho thấy sau 5 ngày bảo quản tôm ở nhiệt độ 0÷4oC thì mẫu dùng oligochitosan 2% sẽ cho kết quả tốt nhất.
3.3.3. Ảnh hưởng của nồng độ oligochitosan đến chỉ tiêu vi sinh vật của nguyên liệu tôm thẻ chân trắng trong quá trình bảo quản nguyên liệu tôm thẻ chân trắng trong quá trình bảo quản
Sau khi tiến hành thí nghiệm và chọn được nồng độ dung dịch COS thích hợp là 2% thì ta tiến hành đem kiểm tra chỉ tiêu vi sinh thu được kết quả như sau:
Hình 3.7. Ảnh hưởng nồng độ COS đến tổng số vi sinh vật hiếu khí bề mặt Nhận xét
Từ kết quả đánh giá tổng số vi sinh vật hiếu khí trên bề mặt nguyên liệu tôm (hình 3.3) cho thấy mẫu đối chứng có tổng số vi sinh vật hiếu khí hiện diện trên tôm nhiều hơn so với mẫu tôm đã xử lý COS 2%. Sau 5 ngày bảo quản thì tổng số vi sinh vật ở mẫu đối chứng là 4.1*102 (Cfu/g) và mẫu đã qua xử lý COS 2% là 2.8*102 (Cfu/g). Như vậy mẫu tôm chưa qua xử lý có lượng tổng số vi sinh vật hiếu khí trên bề mặt gấp 1,3 lần so với mẫu đã qua xử lý rồị Điều này cho thấy khi xử lý qua dung dịch COS thì sẽ ức chế được một lượng vi sinh vật đáng kể trên bề mặt, đảm bảo được chất lượng của tôm tốt hơn.
3.4. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH BẢO QUẢN TÔM THẺ CHÂN TRẮNG NGUYÊN LIỆU NGUYÊN LIỆU
Quy trình bảo quản tôm thẻ chân trắng theo phương pháp bảo quản lạnh phối hợp với xử lý oligochitosan
Thuyết minh quy trình:
- Nguyên liệu: yêu cầu nguyên liệu còn tươi, có màu sắc tự nhiên, mùi tanh tự nhiên, cơ thịt phải săn chắc, trong quá trình vận chuyển về phòng thí nghiệm về phòng thí nghiệm phải bảo quản bằng nước đá đựng trong thùng xốp.
- Rửa: Nguyên liệu rửa bằng nước máy để laoij bỏ đi các tạp chất bám dính trên bề mặt tôm, nhiệt độ nước rửa 10÷15oC
- Để ráo: Sau khi rửa, vớt tôm ra rổ, để ráo nước để đảm bảo trọng lượng nguyên liệu chính xác và thuận lợi cho quá trình nhúng qua dung dịch COS 2%.
- Nhúng qua dung dịch COS 2%: sau khi để ráo tôm thì nhúng tôm qua dung dịch COS 2% đã pha sẵn rồi đem đi bảo quản.
- Bảo quản: Bảo quản nguyên liệu ở 0÷4oC và giữ đúng nhiệt độ trong thời gian bảo quản
Để ráo Nguyên liệu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Rửa
Bảo quản lạnh 0÷4oC Nhúng qua dung dịch COS
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 1. KẾT LUẬN
Từ kết quả nghiên cứu ở trên cho phép ta rút ra một số kết luận sau: