Đồ án Nghiên cứu trích ly pectin từ vỏ thanh long bằng phương pháp vi sóng

110 trang thiennha21 13/04/2022 8331

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Nghiên cứu trích ly pectin từ vỏ thanh long bằng phương pháp vi sóng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

do_an_nghien_cuu_trich_ly_pectin_tu_vo_thanh_long_bang_phuon.pdf

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu trích ly pectin từ vỏ thanh long bằng phương pháp vi sóng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TRÍCH LY PECTIN TỪ VỎ THANH LONG BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI SÓNG Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Giảng viên hướng dẫn : T.S Nguyễn Tiến Lực Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Minh Kiều MSSV: 1311111196 Lớp: 13DTP07
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực LỜI CAM ĐOAN ợ ớ dẫ bở TS. N ễ T ế Lự . ế ế b b ự b d ớ b . ợ ự dẫ . Nế ó b ự ị ề d . T ờ Đạ ọ N T .H M ế ữ ạ ề , b ề d ự ( ế ó). T . H í Minh, 07 ă 2017 S ự Nguyễn Thị Minh Kiều
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực LỜI CẢM ƠN Kế ă ạ ọ ớ ề ỷ , b b , bạ bè d ớ ờ Đạ ọ N T P ố H M – ơ em ọ ự b ớ . T ớ , ơ N T ự P ẩ ờ ĐH N T H M dạ , ữ ề ế ý b . Để , b ớ ên ờ ờ ề , ó “ ạ bẫ ” – ữ ế ợ ọ ẽ ó ề , ạ ể ụ ữ ữ ờ . Đặ b ơ em ử ờ ơ ắ ớ T.S Ng ễ T ế Lự – G N T ự P ẩ ờ ớ dẫ ề ạ ữ ý b trong ố ự ố . Xin c ơ – Th y phụ trách phòng thí nghi ã giúp ỡ, tạo ều ki n thu n lợi cho em trong suố ố . Con xin c ơ B Mẹ, ình ã nâng ỡ, dìu dắ ổ ờng học v n và tạo mọ ều ki , ng viên trong quá trình học t p. Cuối cùng em xin c ơ ữ ời bạn, anh chị, nhữn ời quan tâm, giúp ỡ em ố này. T . H M , 07 ă 2017 N ễ T ị M K ề
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực MỤC LỤC LỜI AM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN iii P N T M T T 1 P N MỞ Đ 2 Chương 1: TỔNG QUAN. 4 1.1 Giới thiệu về Thanh Long 4 1.1.1 Nguồn gốc, đặc điểm thực vật 4 1.1.2 Phân loại 4 1.1.3 Thành phần hóa học của thanh long 6 1.1.4 Tình hình sản xuất Thanh Long tại Việt Nam 8 1.1 Giới thiệu về pectin 10 1.1.1 Nguồn gốc của pectin 10 1.2.2 Cấu tạo của pectin 11 1.2.3 Phân loại và các chỉ số đặc trưng 13 1.2.4 Tính chất của pectin 15 1.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel (Didier Lootens, 2003) 18 1.2.7 Ứng dụng của pectin 21 1.3 Giới thiệu về vi sóng (Pelle Lidst M et al. 2001) 26 1.3. 1 Khái niệm về vi sóng 26 1.3.2 Cơ chế của vi sóng (Pelle Lidst M et al. 2001) 30 1.3.3 Ứng dụng của vi sóng 32 1.3.4 Ưu, nhược điểm của vi sóng 33 1.4 Các phương pháp trích ly pectin (Homa Bagherian et al. 2011) 34 i
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 1.4.1 Trích ly pectin bằng phương pháp gia nhiệt truyền thống 34 1.4.2 Trích ly pectin bằng phương pháp vi sóng 34 1.4.3 Trích ly pectin bằng cách sử dụng sóng siêu âm (ultrasonic) 34 1.4.4 Trích ly pectin bằng hơi nước ở áp suất cao 34 1.4.5 Sản xuất pectin bằng vi sinh vật 35 1.5 Tình hình nghiên cứu trích ly pectin trong và ngoài nước 35 1.5.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 35 1.5.2 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 36 1.5.3 Định hướng nghiên cứu trích ly pectin từ vỏ thanh long 38 Chương 2: NG YÊN VẬT LIỆ VÀ P ƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39 2.1 Nguyên liệu 39 2.2 Thời gian và địa điểm 39 2.3 Hóa chất 39 2.4 Dụng cụ và thiết bị 40 2.4.1 Dụng cụ 40 2.4.2 Thiết bị 40 2.5 Phương pháp nghiên cứu trích ly pectin từ vỏ thanh long 43 2.5.1 Quy trình khảo sát sản xuất pectin từ vỏ thanh long 43 2.5.2 Thuyết minh quy trình sản xuất pectin từv ỏ thanh long 44 2.6 Bố trí thí nghiệm 45 2.6.1 Khảo sát phần trăm khối lượng từng phần của trái thanh long 45 2.6.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát pH tối ưu cho quá trình trích ly pectin từ vỏ thanh long 46 2.6.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi tối ưu cho quá trình trích ly pectin từ vỏ thanh long 48 ii
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 2.6.4 Thí nghiệm 3: Khảo sát nhiệt độ cho quá trình trích ly pectin từ vỏ thanh long 50 2.6.5 Thí nghiệm 4: Khảo sát thời gian gia nhiệt cho quá trình trích ly pectin từ vỏ thanh long. 52 2.7 Các Phương pháp ph n tích 54 2.7.1 Xác định hàm lượng pectin bằng phương pháp canxi pectat 54 2.7.2 Xác định hàm lượng acid tổng số, ISO 750 : 1998 54 2.7.3 Xác định hàm lượng đường khử 54 2.7.4 Xác định độ ẩm, TCVN 1867 – 2001 55 2.7.5 Xác định kim loại (Ca, Fe, P), AOAC 985.01 55 2.7.6 Xác định tro, Ref. AOAC 923.03 55 2.8 Phương pháp đánh giá 55 2.9 Phương pháp xử l ố liệu và thống kê kết quả 55 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 56 3.1 Nghiên cứu thành phần hóa học của vỏ thanh long 56 3.1.1 Xác định phần trăm khối lượng từng phần của thanh long 56 3.1.2 Xác định thành phần hóa học của vỏ thanh long 57 3.2 Khảo sát ảnh hưởng các yếu tố trích ly trong vỏ thanh long 58 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng p đến quá trình trích ly pectin 58 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến quá trình trích ly pectin 59 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến quá trình trích ly pectin 60 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến quá trình trích ly pectin 62 3.3 Xây dựng quy trình sản xuất pectin từ vỏ thanh long bằng phương pháp vi sóng 63 iii
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 3.3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ 65 3.3.2 Thuyết minh quy trình 66 3.4 Đánh giá chất lượng của pectin 68 4.1 Kết luận 70 4.2 Kiến nghị 71 PHỤ LỤC 75 PHỤ LỤC 1: CÁC P ƯƠNG P ÁP P ÂN TÍC 76 PHỤ LỤC 2: SỐ LIỆU KHẢO SÁT THÀNH PH N C C V THANH LONG 86 PHỤ LỤC 3: SỐ LIỆU KHẢO SÁT ĐỘ ẨM VÀ ÀM LƯỢNG PECTIN TINH KHIẾT C A PECTIN THÔ 91 PHỤ LỤC 4: SỐ LIỆU KHẢO SÁT ẢN ƯỞNG CÁC YẾU TỐ TRÍCH LY TRONG V THANH LONG 95 iv
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực DANH MỤC HÌNH ình 1. 1: Thanh long ruột trắng vỏ hồng. Hình 1. 2: Thanh long ruột đỏ vỏ hồng. Hình 1. 3: Thanh long ruột trắng vỏ vàng. Hình 1. 4: Kim ngạch xuất khẩu thanh long các tháng từ năm 2014-2016. Hình 1. 5: Liên kết cellulo e với pectin. Hình 1. 6: Acid D - galacturonic. Hình 1. 7: Cấu tạo pectin. Hình 1. 8: Pectin trong cấu tạo của thành tế bào thực vật. Hình 1. 9: Công thức MP. Hình 1. 10: Công thức LMP. Hình 1. 11: Công thức pectin được amind hóa. Hình 1. 12: Cơ chế tạo gel bằng liên kết hydro. Hình 1. 13: Cơ chế tạo gel bằng Ca2+. Hình 1. 14: Các ản phẩm rau quả có ử dụng pectin. Hình 1. 15: Các ản phẩm bánh kẹo có ử dụng pectin. Hình 1. 16: Sản phẩm từ ữa có ử dụng pectin. Hình 1. 17: Phổ điện từ. Hình 1. 18: Khả năng đ m xuyên của vi óng. Hình 1. 19: Minh họa các loại lò vi óng. Hình 1. 20: Cơ chế lò vi óng. Hình 1. 21: Sự tăng nhiệt của nước cất và nước máy tại công uất lò 150w. Hình 2. 1: C n điện tử. Hình 2. 2: Tủ ấy có quạt đối lưu. v
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Hình 2. 3: Máy đo p . Hình 2. 4: Lò vi sóng. Hình 2. 5: Máy xay inh tố. ình 2. 6: Quy trình dự kiến ản xuất pectin từ vỏ thanh long. Hình 2. 7: Khảo át pH trong trích ly pectin từ vỏ thanh long. Hình 2. 8: Khảo át tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi trong trích ly pectin từ vỏ thanh long. Hình 2. 9: Khảo át nhiệt độ trong trích ly pectin từ vỏ thanh long. Hình 2. 10: Khảo át thời gian trong trích ly pectin từ vỏ thanh long. Hình 3. 1: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng p đến hiệu uất trích ly. Hình 3. 2: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến hiệu uất trích ly. Hình 3. 3: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu uất trích ly. Hình 3. 4: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến hiệu uất trích ly. Hình 3. 5: Quy trình công nghệ ản xuất pectin từ vỏ thanh long. ình 3. 6: Tủa dịch trích ly. ình 3. 7: Sản phẩm pectin thô thu được. Hình 3. 8: So sánh pectin thô và pectin thương mại. vi
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1: Thành phần hóa học của trái thanh long. Bảng 1. 2: Thành phần acid béo của hai loại thanh long. Bảng 1. 3: Thành phần hóa học của vỏ thanh long. Bảng 1. 4: Diện tích, ản lượng thanh long của Việt Nam và các tỉnh năm 2015. Bảng 1. 5: Tác dụng của DE lên việc tạo gel. Bảng 3. 1: Phần trăm khối lượng từng phần của trái thanh long. Bảng 3. 2: Thành phần hóa học của vỏ thanh long. Bảng 3. 3: So ánh pectin thô trích ly được và pectin phòng thí nghiệm. Bảng 3. 4: Mô tả ản phẩm. vii
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực PHẦN TÓM TẮT N - Xác định phần trăm khối lượng từng phần của thanh long. - Xác định thành phần hóa học của vỏ thanh long. - Khảo át ảnh hưởng các yếu tố trích ly trong vỏ thanh long: + Khảo át ảnh hưởng p đến quá trình trích ly pectin. + Khảo át ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến quá trình trích ly pectin. + Khảo át ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình trích ly pectin. + Khảo át ảnh hưởng thời gian đến quá trình trích ly pectin. + Sản xuất và đánh giá chất lượng pectin. - Khảo át thành phần hóa học của vỏ thanh long. - Khảo át các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly. - X y dựng quy trình công nghệ ản xuất pectin từ vỏ thanh long. - Sản xuất và đánh giá chất lượng pectin. 1
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực PHẦN ỞM ĐẦU Đ Pectin là một chất phụ gia được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực phẩm. Việc tìm kiếm những nguyên liệu mới giá rẻ để sản xuất pectin rất có ý nghĩa về mặt kinh tế, khoa học và môi trường. Sản xuất pectin trong nước với quy mô công nghiệp làm giảm giá thành cho pectin và chủ động trong sản xuất thực phẩm do không phải lệ thuộc vào sự cung cấp của nước ngoài. Ý nghĩa khoa học ở chỗ tận dụng được phế phẩm của các ngành sản xuất thức uống từ trái cây, giúp giảm chi phí xử lý rác thải hữu cơ đang và mối đe dọa đến môi trường sống và làm hạ giá thành sản phẩm. Thanh long là loại c y ăn trái quen thuộc với người Việt Nam. Thịt quả là phần được dùng chủ yếu nhưng vỏ quả lại chiếm một tỷ lệ lớn và mang nhiều thành phần có giá trị như pectin, acid toàn phần, cellulose, Hiện nay trên thị trường đã có một số sản phẩm làm từ thanh long như: rượu vang từ thanh long, siro thanh long, thanh long sấy, Nên mỗi năm có một lượng lớn vỏ thanh long chưa được tận dụng ( khoảng 27,33 tấn vỏ năm 2015), điều này làm giảm tính kinh tế của quả thanh long và còn gây ra ô nhiễm môi trường nếu nguồn vỏ thanh long không được xử lý tốt. Pectin chiếm 12,52 trong vỏ thanh long tươi là nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất pectin. Xuất phát từ những vấn đề đó, đề tài: “Nghiên cứu trích ly pectin từ vỏ thanh long bằng phương pháp vi sóng” đã được thực hiện. 2
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Mục tiêu của tài này - Nghiên cứu khảo sát thành phần hóa học của vỏ thanh long. - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly pectin. - Nghiên cứu tối ưu hóa hiệu suất trích ly pectin từ vỏ thanh long. - Xây dựng quy trình trích ly pectin từ vỏ thanh long bằng phương pháp vi sóng. - Sản xuất và đánh giá chất lượng pectin. a a ủa - Các kết quả thu đuợc của đề tài góp phần x y dựng các phuơng pháp nghiên cứu về pectin phù hợp với việc ử dụng, góp phần giảm chi phí ản xuất và hạn chế ô nhiễm môi trường. - Trên cơ ở các kết quả nghiên cứu trích ly pectin ở Việt Nam, có thể rút ra nhận xét về mức độ ử dụng pectin tự nhiên ứng dụng trong chế biến thực phẩm từ đó đánh giá về mức độ an toàn và lợi ích của việc ử dụng pectin trong đời ống. 3
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực C ơ 1: TỔNG QUAN. 1.1 Giới thi u v Thanh Long 1.1.1 Nguồn gốc, c ểm th c vật Thanh long thuộc họ Xương rồng, có nguồn gốc ở các vùng a mạc thuộc Mehico và Colombia. Thanh long được người Pháp đem vào trồng ở Việt Nam trên 100 năm nay và Việt Nam hiện nay là nước duy nhất ở Đông Nam Á có trồng thanh long. Mùa thanh long tự nhiên xảy ra từ tháng 4 tới tháng 10, rộ nhất từ tháng 5 tới tháng 8. Loại c y này chủ yếu được trồng ở vùng khí hậu Nhiệt Đới và Cận Nhiệt Đới. (Cây thanh long 2015. Vinafruit) Cây thanh long được trồng trên nhiều loại đất khác nhau như đất xám bạc màu (Bình Thuận), đất phèn (Tp.HCM), đất đỏ Iatosol (Long Khánh), và cũng có khả năng thích ứng với các độ chua của các loại đất khác nhau. Khả năng chống chịu mặn của thanh long rất kém. Trái thanh long hình bầu dục, có nhiều tai lá xanh do phiến hoa còn lại, đầu trái lõm sâu tạo thành “hóc mũi”. Thịt trái có vị thơm dịu, ngọt vừa phải, ít cung cấp calo. Mỗi trái có rất nhiều hạt nhỏ màu đen nằm trong khối thịt trái màu trắng. 1.1.2 Phân lo i Thanh long thuộc: Giới: Thực vật Ngành: Magnoliophyta Bộ: Caryophyllales ọ: Cactaceace Chi: Hylocereus 4
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Trái thanh long được phân biệt qua sự khác nhau của ruột và vỏ. Ở Việt Nam hiện nay có trồng các loại sau: - Hylocereus undatus thuộc chi Hylocereus, ruột trắng với vỏ hồng hay đỏ. Hình 1. 1: Thanh long ruột trắng vỏ hồng. - Hylocereus polyrhizus thuộc chi Hylocereus, ruột đỏ với vỏ hồng. Hình 1. 2 Thanh long ruột đỏ vỏ hồng. - Selenicereus thuộc chi Selenicereus, ruột trắng với vỏ vàng. Hình 1. 3: Thanh long ruột trắng vỏ vàng. 5
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Giống thanh long trồng chủ yếu tại Việt Nam là loại ruột trắng vỏ đỏ, nổi tiếng nhất với dòng thanh long Bình Thuận và Chợ Gạo (Tiền Giang). Thanh long Bình Thuận: có cành phát triển mạnh, to và dài, trái có dạng hơi tròn, khối lượng 300-500 g/trái, vỏ mỏng, độ dày vỏ 2-2,5 cm, gai nở to, vỏ có màu đẹp, tỷ lệ thịt chiếm 68-72% so với khối lượng toàn trái. Thanh long Chợ Gạo: So với thanh long Bình Thuận, thanh long Chợ Gạo vỏ mỏng, trái nặng 300-450g/trái và có hương vị khác hơn một tý. Người trồng thanh long vùng Chợ Gạo ít dùng trụ sạn để đỡ, mà thay vào đó cho cây thanh long leo trên thân cây vong nhằm tạo ự khác biệt về hương vị. 1.1.3 Thành phần hóa h c của thanh long Thành phần óa của thanh long Dựa trên phân tích về thanh long trong bài nghiên cứu ảnh hưởng của enzyme pectinase lên tính chất cảm quan của nước quả thanh long của Diệp Ngọc Tú cho thấy thành phần hóa học của trái thanh long ruột trắng như au: Bảng 1. 1: Thành phần hóa học của trái thanh long. STT Chỉ tiêu Hàm lượng 1 Độ ẩm (%) 87,6 2 Tro (%) 0,86 3 Đường tổng (%) 9,1 4 Đạm tổng (%) 1,37 5 pH 4,6 Thành phần óa của h thanh long Trong nghiên cứu về thành phần acid béo thiết yếu của dầu từ hạt thanh long của Abdul Azis Ariffin và cộng ự (2009) cho thấy: Cả hai loại thanh long 6
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực (Hylocereus undatus và Hylocereus polyrhizus) chứa khoảng 50% acid béo không thay thế (C18:2 (48%) và C18:3 (15%)) trong dầu trích từ hạt thanh long. Acid linoleic, acid oleic và acid panmatic là ba thành phần chủ yếu trong hạt của hai loại thanh long. Bảng 1. 2: Thành phần acid béo ( o với tổng acid béo) của hai loại thanh long. Acid béo Hylocereuspolyrhizus Hylocereus undatus Acid Myristic (C12:0) 0,20±0,02 0,03±0,01 Acid Palmitic (C16:0) 17,9±1,10 17,1±0,78 Acid Stearic (C18:0) 5,49±0,29 4,37±0,24 Tổng 23,6±1,14 21,7±1,03 AcidPalmitoleic (C16:1) 0,91±0,05 0,61±0,01 Acid Oleic (C18:1) 21,6±0,53 23,8±0,14 Acid Cis-vaccenic (C18:1a) 3,14±0,30 2,81±0,10 Tổng 25,6±0,88 27,2±0,25 Acid Linoleic (C18:2) 49,6±0,33 50,10±0,35 Acid Linolenic (C18:3) 1,21±0,20 0,98±0,10 Tổng 50,8±0,53 51,1±0,45 (Nguồn: Abdul Azis Ariffin và cộng ự 2009) Thành phần óa của ỏ thanh long Qua khảo sát thành phần hóa học của vỏ thanh long của P.Y.Tang et al. 2011. (Tối ưu hóa việc tách Pectin thành vỏ quả thanh long năm 2011) cho thấy vỏ thanh long chứa hàm lượng pectin cao (12,52) nên có thể nghiên cứu trích ly pectin từ vật liệu này. 7
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Bảng 1. 3: Thành phần hóa học của vỏ thanh long. STT Thành phần Vỏ tươi 1 Độ ẩm (%) 88,60 2 Pectin (%) 12,52 3 Đường khử 15,84 4 (mg/g)A cid toàn phần 89,43 5 (%) Cellulose (%) 4,38 (Nguồn: P.Y.Tang et al.2011.) 1.1.4 Tình hình s n xu t Thanh Long t i Vi t Nam Việt Nam là nước có diện tích và ản lượng thanh long lớn nhất ch u Á và cũng là nước xuất khẩu thanh long hàng đầu thế giới. Diện tích trồng thanh long ở Việt Nam tăng khá nhanh từ 5,512 ha năm 2000 lên đến 35,665 ha diện tích trồng thanh long với tổng ản lượng đạt khoảng 614,346 tấn vào năm 2014. Theo ố liệu ước tính ơ bộ năm 2015, diện tích trồng mới gần 5,000 ha, ản lượng đạt khoảng 686,195 tấn. Thanh long hiện đang được trồng ở hầu hết ở các tỉnh/thành phố, nhưng phát triển mạnh thành các vùng chuyên canh quy mô lớn tập trung ở các tỉnh như Bình Thuận, Tiền Giang, và Long n. Diện tích thanh long của ba tỉnh này chiếm 92 tổng diện tích và 96 ản lượng của cả nước, phần diện tích thanh long còn lại ph n bố ở một ố tỉnh Miền Nam như Vĩnh Long, Trà Vinh, T y Ninh, Bà Rịa – Vũng Tàu và một ố tỉnh Miền Bắc. Trong đó, Bình Thuận là nơi có diện tích và ản lượng thanh long lớn nhất chiếm 63,2 diện tích và 68,4 ản lượng cả nước, kế đến là Long n (chiếm 17,3 diện tích và 14,2% ản lượng) và đứng thứ ba là Tiền Giang (chiếm 10,9 diện tích và 13,7 ản lượng). 8
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Bảng 1.4: Diện tích, sản lượng thanh long của Việt Nam và các tỉnh năm 2015. ST Địa phương Diện tích (ha) Tỷ lệ (%) Sản lượng (tấn) Tỷ lệ (%) 1 Bình Thuận 26,026 63,2 469,532 68,4 T 2 Long An 7,126 17,3 97,469 14,2 3 Tiền Giang 4,493 10,9 94,008 13,7 4 Việt Nam 41,187 100,00 686,195 100,00 (Nguồn: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 2016) Thanh long được xuất khẩu ang khoảng 40 quốc gia và vùng lãnh thổ khác nhau. Ngoài các thị trường truyền thống xuất khẩu thanh long như Trung Quốc, Thái Lan, Indone ia, Malay ia, à Lan và Đài Loan. Thanh long còn được xuất ang các thị trường khó tính như Mỹ, Ý, Nhật, Singapore và đang th m nhập một ố thị trường mới như Ấn Độ, New Zealand, Úc và Chi Lê. Theo ố liệu thống kê năm 2015, Việt Nam xuất khẩu khoảng 526,836 tấn thanh long. Trong 8 tháng đầu năm 2016, xuất khẩu thanh long chiếm 49,8% tổng kim ngạch xuất khẩu nhóm trái c y, đạt 567,88 triệu SD, tăng 123% so với cùng kỳ năm ngoái. Tính riêng tháng 8/2016 đạt 86,15 triệu SD, tăng 18,3% o với tháng trước và tăng 200,5% so với tháng 8/2015. (Nguồn: vinafruit, 2016) Hình 1. 4: Kim ngạch xuất khẩu thanh long các tháng từ năm 2014-2016. (Đơn vị tính: triệu SD) 9
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Qua ố liệu của Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn, 2016 thì ản lượng thanh long còn lại trong nước vào năm 2015 là 159,359 tấn. 1.1 Giới thi u v pectin 1.1.1 Nguồn gốc của pectin Pectin là polysaccharide có nhiều trong quả, củ, thân cây, cây có sợi như đay, gai. Trong thực vật pectin tồn tại ở hai dạng: protopectin là dạng không tan, vốn có mặt chủ yếu ở thành tế bào, pectin được xem là một chất gắn kết giữa các tế bào và pectin hòa tan tồn tại chủ yếu trong dịch tế bào. Khi quả đang phát triển, protopectin phân bố ở thành tế bào; khi quả bắt đầu chín, protopectin chuyển dần sang dạng pectin hòa tan dưới tác dụng của acid hữu cơ và enzyme protopectinase có trong quả làm cho vỏ quả mềm khi chín. Trong quá trình bảo quản cũng nhận thấy sự giảm dần của lượng protopectin và tăng dần lượng pectin hòa tan trong dịch quả. Quá trình này cũng có thể xảy ra dưới tác dụng của acid và quá trình đun ôi. Đối với các loài thực vật có sợi như đay gai thì pectin có tác dụng gắn kết các sợi lại với nhau. Khi ng m đay, gai trong điều kiện yếm khí, các vi sinh vật tiết enzyme phân giải pectin và làm cho các sợi rời ra (Lê Ngọc Tú, 2005). Tế bào thực vật gồm ba loại polysaccharide quan trọng được coi như bức tường vững chắc bảo vệ tế bào: Cellulose, hemicellulose và pectin. Trong thực vật, pectin thường liên kết với cellulose ở vách tế bào dưới dạng phức hợp mà cho đến nay vẫn chưa được biết rõ. 10
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Hình 1. 5: Liên kết cellulose và pectin. Pectin công nghiệp được ản xuất từ nguyên liệu là các phụ phẩm nông nghiệp như: bã táo, vỏ bưởi, cam, chanh. Pectin họ cam qu t chiếm tỉ lệ 20 – 50 trọng lượng khô, còn ở bã táo từ 10 – 20% (Lê Ngọc Tú, 2005). Trong cùng một loại quả nhưng các thành phần khác nhau thì hàm lượng pectin cũng không giống nhau. Đối với quả bưởi, pectin là chất nhớt bao quanh hạt, ở vỏ, trong cùi bưởi. Pectin là một chất có thể tan trong nước và có độ nhớt cao ( oàng Kim nh, 2006). Độ nhớt của pectin phụ thuộc vào kích thước của ph n tử pectin, mức độ methyl hóa, p , lượng đường và hàm lượng của một ố ion. 1.2.2 C u t o của pectin Pectin là polysaccharide phức tạp có chứa khoảng 70% acid galacturonic được liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4-glycoside trong đó một ố gốc – COOH được methoxyl hóa –CH3O (Debra Mohnen.2008). Mỗi chuỗi gồm khoảng 10000 phân tử Galacturonic tạo thành một phân tử pectin có M=10000- 100000. 11
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Hình 1. 6: Acid D-galacturonic - đơn vị cấu tạo chủ yếu của pectin. Hình 1. 7: Cấu tạo pectin. Những nghiên cứu mới về cấu trúc phân tử pectin cho thấy pectin có hai vùng cấu tạo chính là vùng suôn thẳng (smooth regions) chiếm khoảng 60 – 90% khối lượng, và vùng rậm (hairy regions) chiếm 10 – 40% khối lượng (Trình Liên Vy,2012). Pectin là một hợp chất tự nhiên có nhiều trong màng tế bào của các loài thực vật bậc cao, phân bố chủ yếu ở các bộ phận như quả, củ, thân. Trong màng tế bào, pectin có mặt ở phiến giữa (với hàm lượng cao nhất) và vách tế bào ơ cấp. (Trình Liên Vy,2012) Hình 1. 8: Pectin trong cấu tạo của thành tế bào thực vật. (Trình Liên Vy, 2012) 12
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Trong thực vật, pectin tồn tại hai dạng: dạng hoà tan: tồn tại chủ yếu ở dịch tế bào và dạng protopectin không tan: tồn tại chủ yếu ở thành tế bào có khả năng hấp thu một lượng nước rất lớn, giúp điều chỉnh, cân bằng lượng nước cho tế bào thực vật. Phân tử lượng của các loại pectin tách từ các nguồn quả khác nhau thay đổi trong giới hạn rộng 25000 – 50000. Pectin như một chất gắn chặt các tế bào thực vật với nhau, vì thế người ta gọi chúng là chất ciment trong cấu trúc tế bào thực vật. Khi quả còn xanh, ciment là protopectin, protopectin chiếm tỷ lệ khá cao, protopectin không tan trong nước giúp quả có độ cứng. khi quả chín dần, dưới tác dụng của enzyme protopectinase, protopectin sẽ chuyển sang pectin hòa tan và araban, làm giảm sự liên kết giữa các tế bào, quả trở nên mềm hơn. Quá trình này cũng xảy ra dưới tác dụng của acid và khi đun ôi. 1.2.3 Phân lo i và các chỉ số c tr ng Phân lo e % nhóm methyoxyl có trong phân tử - HMP (High Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ ố methoxyl cao: MeO>7%, trong phân tử pectin có trên 50% các nhóm acid bị ester hóa (DE>50%). Hình 1. 9: Công thức HMP. 13
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực - LMP (Low Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ ố methoxyl thấp: MeO 7%, khoảng từ 3-5%, trong phân tử pectin có dưới 50 các nhóm acid bị ester hóa (DE50%). Hình 1. 10: Công thức LMP Trong đó, một vài pectin phản ứng với moniac để tạo ra pectin được amid hóa ứng dụng trongg một số lĩnh vực khác. Hình 1. 11: Công thức pectin được amid hóa. Phân lo heo kh năng hòa tan trong n ớ Dựa vào khả năng hòa tan trong nước mà pectin chia làm 2 loại: Pectin hòa tan (methoxyl polygalacturonic): pectin hòa tan là polysaccharide cấu tạo bởi các gốc acid galacturonic trong đó có một ố gốc acid có chứa nhóm thế methoxyl và pectin không hòa tan (protopectin): là dạng kết hợp của pectin với araban (polysaccharide ở thành tế bào). 14
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Các chỉ số tr ng: Pectin được đặc trưng bởi hai chỉ ố au Chỉ ố methoxyl (MeO): biểu hiện tỷ lệ methyl hóa, là phần trăm khối lượng nhóm methoxyl (- OCH3) trên tổng khối lượng phân tử. Sự methyl hóa hoàn toàn tương ứng với chỉ ố methoxyl bằng 16,3% còn các pectin tách ra từ thực vật thường có chỉ ố methoxyl từ 10% đến 12%. Chỉ ố ester hóa (DE): thể hiện mức độ ester hóa của pectin, là phần trăm về ố lượng của các gốc acid galacturonic được ester hóa trên tổng ố lượng gốc acid galacturonic có trong phân tử. 1.2.4 Tính ch t của pectin Tính ch vậ lý của pectin - Pectin thuộc nhóm các chất làm đông tụ. Pectin được xem là một trong những chất phụ gia thực phẩm an toàn và được chấp nhận nhiều nhất. Và điều này được chứng minh bởi hàm lượng ADI cho phép là “ không xác định” được ban hành bởi tổ chức JECFE (Joint Food Expert Committee), SCF (Scientiffic Committee for Food) ở Liên Minh Châu Âu và GRAS (General Regarded). Mã hiệu quốc tế của pectin là E440. - Pectin tinh chế có dạng chất bột trắng, màu xám nhạt. - Là một chất keo hút nước và dễ tan trong nước, không tan trong ethanol. - Dung dịch pectin có độ nhớt cao. Nếu muốn thu dịch quả ép thì dung dịch này bất lợi người ta dùng enzyme pectinase để thủy phân pectin, giảm độ nhớt. 15
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Tính ch óa h của pectin - Pectin có khả năng tạo gel và tạo đông khi có mặt của acid và đường. Pectin tự do mất khả năng tạo đông khi có đường. Vì vậy để duy trì khả năng tạo gel của pectin hòa tan cần chú ý tránh môi trường kiềm hoặc tác dụng thủy phân của enzyme pectinase. - Đối với pectin tan thì dưới tác dụng của pectinase sẽ biến thành acid pectinic (thường ở dạng muối Ca và Mg) và các chất đơn giản khác như rượu methylic, acid acetic, arabinose, galactose. - Pectin hòa tan khi bị tác dụng của chất kiểm loãng hoặc enzyme pectinase sẽ giải phóng nhóm methyl dưới dạng rượu methylic, polysaccharide còn lại khi đó gọi là acid pectic tự do, nghĩa là chứa acid polygalacturonic. Acid pectic có thể tạo nên dạng muối canxi pectate, chất này tạo thành kết tủa dễ dàng, do đó được dùng để định lượng các chất pectin. 1.2.5 Cơ ch t gel Tùy loại pectin có mức độ methoxyl hóa khác nhau mà cơ chế tạo gel cũng khác nhau. HMP (High Methoxyl pectin) : Tạo gel bằng liên kết hydro. Hình 1. 12: Cơ chế tạo gel bằng liên kết hydro. 16
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Đ u ki n t o gel: [Đường] > 50%, pH=3÷3,5; [Pectin]=0,5÷1% - Đường có khẩ năng hút ẩm, vì vậy nó làm giảm mức độ hydrat hóa của phân tử pectin trong dung dịch. - Ion H+ được thêm vào hay đôi khi chính nhờ độ acid của quá trình chế biến trung hòa một ít gốc COO-, làm giảm độ tích điện của các phân tử. Vì vậy các phân tử có thể tiến lại gần nhau để tạo nên liên kết nội ph n tử và tạo gel. - Trong trường hợp này liên kết giữa các phân tử pectin với nhau chủ yếu nhờ các cầu hydro giữa các nhóm hydroxyl. Kiểu liên kết này không bền do đó các gel tạo thành sẽ mềm dẻo do tính di động của các phân tử trong khối gel, loại gel này khác với gel thạch hoặc gelatin. C trúc của gel: phụ thuộc vào hàm lượng đường , hàm lượng acid, hàm lượng pectin , loại pectin và nhiệt độ. - 30÷50% đường thêm vào pectin là saccharose. Do đó cần duy trì pH acid để khi đun nóng sẽ gây ra quá trình nghịch đảo đường saccharose, ngăn cản sự kết tinh của đường saccharose. Tuy nhiên cũng không nên dùng quá nhiều acid vì pH quá thấp ẽ gây ra nghịch đảo một lượng lớn saccharose gây kết tinh glucose và hóa gel nhanh tạo nên các vón cục. - Khi dùng lượng pectin vượt quá lượng thích hợp ẽ gây ra gel quá cứng do đó khi dùng một nguyên liệu có chứa nhiều pectin cần tiến hành phân giải bớt chúng bằng cách đun l u hơn. - Khi ử dụng một lượng cố định bất cứ một loại petin nào pH, nhiệt độ càng giảm và hàm lượng đường càng cao thì gel tạo thành càng nhanh. 17
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực LMP (Low Metyoxyl Pectin): Tạo gel bằng liên kết với ion Ca2+: 2+ Hình 1.13: Cơ chế tạo gel bằng Ca . Đ u ki n t o gel: khi có mặt của Ca2+, ngay cả khi nồng độ <0,1% miễn là chiều dài phân tử phải đạt mức độ nhất định. Khi đó gel được tạo thành ngay cả khi không thêm đường và acid. Khi chỉ ố methoxyl của pectin thấp, cũng nghĩa là tỷ lệ nhóm –COO- cao thì liên kết giữa những phân tử pectin ẽ là liên kết ion qua các ion hóa trị hai, đặc iệt là Ca2+. C u trúc của gel: phụ thuộc vào nồng độ Ca2+và chỉ ố methoxyl. Gel pectin có chỉ ố methoxyl thấp thường có tính chất đàn hồi giống như gel agar- agar. 1.2.6 Các y u tố nh h ở n kh ă o gel (Didier Lootens, 2003) Pectin Mạch phân tử của pectin là cơ cấu chính của hiện tượng tạo gel. Vì thế, lượng pectin có trong dịch đường phải đạt một lượng tối thiểu nào đó mới tạo được sự keo tụ. Nồng độ pectin trong dung dịch càng lớn thì sự liên kết giữa các 18
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực phân tử xảy ra càng nhanh, hệ keo đông tụ càng bền. Lượng pectin thường ử dụng khoảng 0,5÷1%; khi dùng quá lượng thích hợp ẽ thu được gel quá cứng. Khả năng tạo gel phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của pectin. Hai yếu tố quan trọng hàng đầu là chiều dài mạch phân tử pectin và mức độ methoxyl hóa trong phân tử của chúng. Bảng 1.5: Tác dụng của DE lên việc tạo gel. Điều kiện tạo gel DE (%) Tốc độ tạo pH Đường Ion hóa trị II gel >70 2,8-3,4 65 Không Nhanh 50-70 2,8 – 3,4 65 Không Chậm 7%) hoặc thấp (3-5%) ở phân tử pectin mà các kiểu kết hợp giữa chúng ẽ khác nhau trong việc tạo gel. 19
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực N ớ Nước là dung môi để pectin có thể trương nở và khuếch tán tạo nên dung dịch đồng nhất. Nước đóng vai trò quan trọng giúp pectin định hướng và sắp xếp lại mạch phân tử của chúng. Thông thường khi độ ẩm của dung dịch keo tăng lên quá trình keo hóa diễn ra càng nhanh. Đ ờng - Trong dung dịch nước, pectin ở trạng thái hòa tan do sự tạo thành các liên kết hydro giữa các nhóm –OH của mạch phân tử pectin và H+ của phân tử nước. - Khi đường xuất hiện, đường đóng vai trò của chất hydrat hóa, ngậm mất phần nước đang liên kết với phân tử pectin. Khi đó pectin trở nên không hòa tan. Cộng với tác dụng của ion H+ từ lượng acid ử dụng để tạo đông, H+ làm trung hòa điện của các gốc COO- trên mạch phân tử pectin, tạo gốc – COOH. Vì thế ợi pectin không còn đẩy nhau mà tiến lại gần nhau và tạo mạng. - Lượng đường trong hỗn hợp pectin-đường-acid thường phải lớn hơn 50% thì mới có khả năng tạo gel. Thông thường người ta tạo hỗn hợp có 65% đường để tiền hành keo tụ. Nếu dùng cao hơn, sự kết tinh đường có thể xảy ra trên bề mặt hạt keo, hoặc ngay trong hệ keo. Để khắc phục hiện tượng này có thể thay thế một phần saccharose bằng glucose nhằm tránh hiện tượng kết tinh đường. Acid - Pectin chỉ tạo gel trong môi trường acid có pH<4. 20
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực - Trong môi trường có H+, các phân tử pectin tích điện âm sẽ bị trung hòa và trở thành dạng trung hòa điện dễ tạo đông tụ và có thể chuyển dạng muối pectat (không tạo đông) thành dạng pectin (có tạo đông). - Acid ử dụng để tạo đông cần có độ phân ly cao hơn acid pectin để acid này có thể ngăn cản sự phân ly của acid pectin, và giữ cho chúng ở dạng trung hòa điện tích. - Nếu phải ử dụng pectin có khả năng đông tụ yếu thì nên tăng nồng độ acid lên. Nhưng việc tăng nồng độ này lại dễ làm tăng lượng đường chuyển hóa và làm tăng tính háo nước của sản phẩm. Ion Ca2+ và các ion d ơng khác Low methoxyl pectin có thể tạo gel khi có mặt của ion dương, đặc biệt là ion Ca2+. Khi nồng độ các ion Ca2+ tăng thì độ bền của gel tăng do tạo được nhiều liên kết giữa pectin với Ca2+ hơn. Các ion dương có thể sẵn có trong quả, trong nước hay bổ sung vào (chất kiềm hãm sự tạo gel). Mỗi ion dương ẽ tạo ra xung quanh nó một lớp vỏ hydrat có kích thước khác nhau, kích thước lớp vỏ hydrat càng nhỏ thì các mạch pectin sẽ tiến lại gần nhau do đó gel tạo thành ẽ giòn và đàn hồi hơn. 1.2.7 Ứng dụng của pectin Pectin là chất tạo gel quan trọng nhất được ử dụng đế tạo ra cấu trúc gel cho thực phẩm. Khả năng tạo gel của nó được ử dụng trong những thực phẩm cần có ự ổn định của nhiều pha. Tác dụng tạo gel của pectin được ử dụng chủ yếu trong các ản phấm mứt trái c y và mứt đông. 21
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Tác dụng của pectin là tạo ra cấu trúc mút đông và mứt trái c y không bị thay đối trong quá trình vận chuyến, tạo ra mùi vị thơm ngon cho ản phẩm và giảm ự phá vỡ cấu trúc. Trong một ố trường hợp, pectin còn được ử dụng với carageenan để tăng hiệu quả tạo gel. 1.2.7.1 Ứ g dụ g của pectin trong công ngh t p ẩm  Ứ g dụ g của pectin trong công ngh ch bi n rau qu - Pectin là chất tạo đông tốt nhất được ử dụng để tạo ra cấu trúc gel cho sản phẩm, chủ yếu là những thực phẩm có nguồn gốc từ rau quả. Nó có khả năng giữ mùi tự nhiên trong kẹo đông hay các sản phẩm khác, không gây mùi vị lạ. - Tác dụng tạo đặc của pectin được ử dụng chủ yếu ở những loại thực phẩm mà quy định không cho phép sử dụng những loại gum có giá thành rẻ hơn hay ở những sản phẩm cần có một hình dáng thật tự nhiên. Hình 1.14: Các sản phẩm rau quả có ử dụng pectin. High methoxyl pectin HMP dùng trong mứt trái cây và mứt đông: - Vai trò của pectin là nhằm tạo ra cấu trúc cho mứt đông và mứt trái cây để những sản phẩm này khi vận chuyển vẫn không thay đổi cấu trúc, tạo ra 22
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực mùi vị thơm ngon cho sản phẩm, và giảm tối đa sự phân rã. Quá trình sản xuất mứt đông và trái cây phải đảm bảo tạo ự phân phố đồng đều của các phân tử trong pha liên lục ngay từ khi quá trình khuấy trộn ngừng lại. Hàm lượng pectin sử dụng trong mứt và mứt đông thường trong khoảng 0,2÷0,4%. - Pectin có khả năng tạo gel nhanh có giá trị đặc biệt trong sản xuất mứt vì yêu cầu của sản phẩm phải tạo được gel, tạo đặc trước khi đóng hộp. - Quá trình tạo gel của pectin có thể được tạo ra trong một quy trình lạnh bằng 2 cách: + Trộn yrup đường pectin có hàm lượng chất khô hoà tan từ 60 ÷ 65%, pH bằng 3,8 ÷ 4,2 với dịch acid trái c y để đạt được pH = 3. + Trộn dung dịch pectin có p = 2,9 và hàm lượng hoà tan là 25% với yrup đường để thu được hỗn hợp mới có hàm lượng chất khô 23%. Low methoxyl pectin LMP thường được ứng dụng trong mứt trái cây có hàm lượng chất khô <55%. Loại Low methoxyl pectin được chọn lựa dựa trên hàm lượng chất khô và pH trong sản phẩm. Trong những ản phẩm có hàm lượng chất khô rất thấp, Low methoxyl pectin khó tạo đủ liên kết với nước, trong một số trường hợp người ta sử dụng cả pectin và carageenan.  Ứ g dụ g của pectin trong công nghi p bánh kẹo Pectin tăng tính hấp dẫn, tạo cấu trúc đàn hồi, tăng mùi vị trái cây tự nhiên và tạo bề mặt bóng láng cho sản phẩm. Pectin là chất tạo gel tốt, tan nhanh, ổn định. Vì vậy, pectin được ứng dụng nhiều trong công nghiệp bánh kẹo như: mứt quả, kẹo dẻo, lớp mặt của bánh kem, bánh ngọt nhân hoa quả 23
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Hình 1.15: Các ản phẩm bánh kẹo có ử dụng pectin.  Ứ g dụ g của pectin trong công nghi p ch bi n sữa Pectin bổ sung hương vị trái cây cho các sản phẩm sữa chua. Cho pectin vào sữa lên men với liều lượng vừa đủ, trộn đều để được dung dịch đồng nhất. Trong yaourt trái cây, pectin tạo nên cấu trúc mịn, giúp phân bố đều các mẫu trái cây nhỏ trong sữa và nó còn làm cho sản phẩm có bề mặt nhẵn bóng. Trong các sản phẩm nhiều lớp, pectin còn có tác dụng ổn định và giữ cho trái cây không bị tách khỏi yaourt. Trong yaourt uống, pectin bảo vệ protein không bị biến tính trong quá trình tiệt trùng, ngăn chặn protein kết tủa và kết đông, giúp sản phẩm ổn định và đạt tính chất cảm quan tốt không giảm chất lượng ngay cả khi bảo quản một thời gian dài, nhằm cải thiện cấu trúc yaourt, tạo kết tủa dạng mịn và làm tăng giá trị cảm quan thực phẩm trong sữa chua. Hình 1.16: Sản phẩm từ ữa có ử dụng pectin.  Ứ g dụ g pectin trong ch biển n ớc khát 24
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Việc ử dụng pectin trong các sản phẩm đồ uống rất phù hợp vì chúng có cacbonhydrate tự nhiên năng lượng thấp và ổn định tính đục của sản phẩm.  Các ứng ụ g khác của pectin trong công ngh th phẩm Dùng pectin hay pectat để chế tạo bao bì (màng) ăn được: màng thu được bằng cách đem nhúng sản phẩm vào dung dịch pectin methoxyl thấp hay natri pectat và sau đó nhúng vào dung dịch canxi clorua. Đôi khi người ta thêm glycerin vào dung dịch pectin để làm dẻo hóa. Màng phủ lên phải đem sấy. Pectin còn được ử dụng nhiều trong thức ăn kiêng cho những người mắc bệnh tiểu đường. Loại thức ăn này thường có hàm lượng đường thấp. 1.2.7.2 Ứng dụng của pectin trong công ngh d c phẩm Pectin được dùng để chế biến thuốc uống, thuốc tiêm để cầm máu trước và sau khi phẫu thuật răng hàm mặt, tai mũi họng, phụ khoa, chữa chảy máu đường tiêu hóa, tiết niệu. Dung dịch pectin 5% còn được ử dụng như thuốc sát trùng H2O2 (nước oxy già) trong răng hàm mặt, tai mũi họng (không gây xót lại cầm máu tốt). Trên thị trường hiện có dược phẩm Hacmophobin (Đức) và Arhemapctin (Pháp).  Tác ụ g d c lý của pectin Pectin là loại chất xơ hòa tan trong nước. Nó không cung cấp năng lượng nhưng có nhiều giá trị phòng và chữa bệnh như: - Kéo dài thời gian tiêu hóa thức ăn trong ruột, có tác dụng tăng hấp thu dưỡng chất trong thức ăn. Giảm béo do tạo cảm giác no bụng kéo dài, giảm năng lượng ăn vào, do đó giúp giảm cân cho người béo phì. 25
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực - Giảm hấp thu lipid, cholesterol toàn phần trong máu. - Khống chế tăng đường huyết trước và sau bữa ăn ở những người có bệnh tiểu đường. - Chống táo bón. - Cầm máu. - Sát trùng. - Hoa quả có nhiều pectin giúp cơ thể hấp thu tốt các acid hữu cơ và là chất trung gian thúc đẩy ự chuyển hóa, tăng khả năng ử dụng các chất dinh dưỡng trong thức ăn. Ngoài ra, quá trình lên men các chất pectin được ứng dụng rộng rãi trong kỹ nghệ làm sợi đay, gai, dệt vải, làm bao tải. 1.3 Giới thi u v vi sóng (Pelle Lidst M et al. 2001) 1.3. 1 Khái ni m v vi sóng Vi sóng (micro-onde, microwave) là sóng cực ngắn hay còn gọi là sóng siêu tần, sóng UHF (Ultra High Frequence wave). Trong phổ điện từ ( electromagnetic spectrum), vi sóng nằm ở khoảng giữa phổ, từ tần ố 0,3 GHz đến 300 GHz, tương ứng với độ dài của sóng trong khoảng 1mm đến 1m. 26
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Hình 1. 17: Phổ điện từ. Trong không khí , tần ố f càng lớn thì độ dài l càng nhỏ. Trong lĩnh vực ISM (Industry, Science, Medicine) trên thế giớ người ta quy ước ử dụng các loại lò vi sóng có tần ố 915, 2450, 5800, 24125MHz. Trong các tần ố trên, chỉ có tần ố 2450 MHz là được ử dụng rộng rãi. Hầu hết các lò vi sóng gia dụng đều ử dụng tần số 2450 MHz, tần ố này còn được dùng trong công nghệ nông sản, thực phẩm. Sự giới hạn tần ố nhằm ngăn ngừa ự trở ngại những tần ố dành cho truyền thông. Năng lượng của vi sóng là năng lượng điện từ. Năng lượng photon của vi sóng rất thấp. Tại 2450 M z, năng lượng photon của vi óng khoảng 0,0016 eV (0,037 kcal/mol), trong khi năng lượng của một nối hóa học là 80-120 kcal/mol (H-OH là 4,8 eV; CH3- CH3 là 3,61eV; nối hydrogen là 0,04-0,44eV). 27
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Do đó vi sóng không ảnh hưởng đến cơ cấu phân tử hợp chất hữu cơ. Sự kích thích phân tử của vi sóng thuần túy là về động học. Vi sóng: - Xuyên được không khí, gốm sứ, thủy tinh, polimer. - Phản chiếu bề mặt kim loại. - Lan truyền trong chân không trong áp suất cao. - Vô hại đối với vi sinh vật. Hình 1. 18: Khả năng đâm xuyên của vi sóng. Khi vi sóng chạm đến vật liệu, một phần năng lượng của nó bị phản xạ trở lại, một phần đáng kể hơn sẽ bị vật liệu hấp thu. Năng lượng này chuyển hóa thành nhiệt lượng và giảm dần khi nó truyền trong vật liệu. Lò vi sóng Một lò vi sóng 915 hoặc 2450MHz có 3 bộ phận chính: Magnetron, ống dẫn sóng, lòng lò. 28
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực - Magnetron: nguồn phát sóng điện từ, bộ phận chuyển hóa năng lượng điện thành năng lượng vi sóng. Đó là một ống được rút chân không, tạo thành bởi 2 hình trụ đồng tâm (anod và catod). - Ống dẫn sóng: là một bộ phận dẫn vi sóng từ magnetron đi vào trong lò. - Lòng lò: là hơi chứa mẫu vật chịu sự chiếu xạ vi sóng. Vách lò làm bằng kim loại nên có khả năng phản chiếu vi sóng, tránh sự rò rỉ vi sóng và tăng hiệu quả của lò. Do đó, vi sóng phản chiếu lại trên vách lò và di chuyển xuyên qua mẫu vật nhiều lần. Các kiểu lò vi sóng: dựa vào nguyên tắc chiếu xạ vi sóng vào mẫu vật, người ta chia lò vi sóng làm 2 loại: lò đơn cách (monomode, single-mode), lò đa cách (multimode). - Lò đa cách (các lò vi sóng gia dụng hầu hết thuộc loại này): Sự phân phối điện trường trong lò là kết quả ự phản chiếu nhiều lần của vi sóng lên vách lò, chồng chéo nhau. Do đó điện trường trong lò không đồng nhất, vật chất không được đun nóng đều, xuất hiện những điểm quá nóng (hot spot). Trong các lò vi sóng thế hệ mới, để khắc phục nhược điểm này, người ta trang bị thêm ngay một đĩa xoay đều trong suốt thời gian chiếu xạ vi sóng, ngay trong lòng lò, để vật chất được đun nóng đều. Khi đưa lò vi sóng gia dụng vào phục vụ tổng hợp hữu cơ, phải tìm ra những điểm quá nóng này để đặt bình phản ứng. - Lò đơn cách: Kích thước của ống dẫn sóng và sự chiếu xạ được tính toán để chỉ còn có một cách lan truyền và cộng hưởng của sóng. Điện trường được phân phối đều trong ống dẫn sóng và ngay cả trong mẫu vật, cho hiệu suất cao hơn khi ử dụng lò đa cách. 29
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Hình 1. 19: Minh họa các loại lò vi sóng. 1.3.2 Cơ ch của vi sóng (Pelle Lidst M et al. 2001) Sự đun nóng bằng vi sóng là một tiến trình làm tăng nhiệt độ của vật chất một cách đặc biệt. Tiến trình này không phụ thuộc vào sự dẫn nhiệt của bình chứa và vật chất. Sự tăng nhiệt cục bộ tức thời của vật chất là do sự quay lưỡng cực (dipole rotation) và sự dẫn truyền ion (ionic conduction). Đó là 2 cơ chế cơ ở của ự chuyển năng lượng của vi sóng sang vật chất. Năng lượng sinh ra do sự dẫn truyền ion là kết quả của ự tăng trở kháng của môi trường chống lại sự dịch chuyển của các ion trong trường điện từ. Còn cơ chế quay lưỡng cực là quá trình đổi hướng của một phân tử phân cực theo chiều của điện trường. Dưới tác dụng của điện trường, các phân tử lưỡng cực có khuynh hướng sắp xếp theo chiều điện trường. Do đó trong điện trường xoay chiều tần số rất cao (2450 MHz) sẽ gây ra sự xáo trộn ma sát với vận tốc rất lớn giữa các phân tử, đó chính là nguồn gốc sự nóng lên của vật chất. 30
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Hình 1. 20: Cơ chế của vi sóng. Hình 1. 21: Sự tăng nhiệt của nước cất và nước máy tại công suất lò 150W. (Pelle Lidst M et al. 2001) Những hợp chất càng phân cực càng mau nóng dưới sự chiếu xạ của vi sóng. Vi sóng kích hoạt những phân tử phân cực, đặc biệt là nước. Nước bị đun nóng bởi ự hấp thu vi sóng và bốc hơi, tạo ra áp suất cao tại nơi tác dụng, làm 31
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực cho nước di chuyển từ tâm vật chất ra bề mặt của nó. Nguyên tắc này được ứng dụng trong sấy chiếu xạ bằng vi sóng. Với một cơ cấu có độ bất đối xứng cao, phân tử nước có độ phân cực mạnh, do đó nước là một chất rất lý tưởng, rất dễ đun nóng bằng vi sóng. Ngoài ra, các nhóm định chức phân cực như: -OH, - COOH, -NH2, trong các hợp chất hữu cơ cũng là những nhóm chịu ự tác động mạnh của trường điện từ. 1.3.3 Ứng dụng của vi sóng Ứ g dụ g của vi sóng trong trích ly pectin Vi sóng sẽ phá vỡ tế bào nhu mô của vỏ thanh long, làm giảm khả năng hút nước của các mô và vô hoạt các enzyme nội bào. Dùng phương pháp này cho hàm lượng pectin cao hơn phương pháp gia nhiệt thông thường, mặt khác giúp tiết kiệm thời gian và năng lượng tiêu tốn trong quá trình trích ly. M số ứng ụ g khác của vi sóng Với tính năng vượt trội mà nó có được, vi sóng được ứng dụng rộng rãi và tin cậy. Đặc biệt, trong các phản ứng cần cấp nhiệt, các phản ứng giữa các pha dị thể. Vi sóng còn có tác dụng tăng cường khuấy trộn, tăng tiếp xúc pha làm cho hiệu suất phản ứng được lớn hơn. Vi sóng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: - Tổng hợp hữu cơ (kích hoạt phản ứng): + Giảm thời gian phản ứng. + Giảm phản ứng phụ. + Tăng hiệu suất. + Tăng độ chọn lọc. - Phân tích (hóa vô cơ, đo độ ẩm, thủy giải, ). 32
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực - ỗ trợ công việc phòng thí nghiệm: + Sấy khô các vật dụng thủy tinh. + Tăng hoạt ắc ký bản mỏng. + Hoạt hóa tái tạo chất hấp thu sắc ký, chất hút ẩm, rây phân tử, chất mang rắn. - Trong công nghiệp: sấy thực phẩm, sát trùng thực phẩm, sấy gỗ, 1.3.4 Ưu, nh ểm của vi sóng Ưu ểm của vi sóng - Không có quán tính nhiệt. - Hiệu suất cao hơn o với một số phương pháp chiết thông thường. - Sản phẩm trích ly chất lượng tốt. - Thiết bị dễ ử dụng, an toàn và bảo vệ môi trường (năng lượng ạch, dễ chế tạo và dễ kiểm soát). - Thời gian chiết nhanh. - Có tác dụng đặc biệt với các phân tử phân cực. N c ểm: - Không áp dụng cho các phân tử không phân cực. - Khó áp dụng cho quy mô công nghiệp vì đầu tư cho thiết bị tạo vi sóng là không nhỏ để có đủ công suất. - Nhiệt độ ôi của dung môi đạt được rất nhanh có thể gây nổ. 33
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 1.4 Các ph ơng pháp trích ly pectin (Homa Bagherian et al. 2011) 1.4.1 Trích ly pectin bằng ph ơng pháp gia nhi t truy n thống Để tách pectin thường sử dụng dung dịch acid nóng để phá vỡ liên kết pectin và các chất khác, ngâm chiết pectin ra dung dịch, sau đó thu nhận pectin từ dung dịch. Có hai phương pháp thu nhận : thứ nhất là cô đặc đến độ khô cần thiết và sau đó thu sản phẩm dạng dịch đặc ; thứ hai là cồn đông tụ thu pectin rồi đem sấy khô, nghiền thu dạng bột. Sản phẩm pectin dịch đặc có hoạt tính cao hơn nhưng khó bảo quản hơn pectin dạng bột. 1.4.2 Trích ly pectin bằng ph ơng pháp vi sóng Trích ly pectin bằng cách sử dụng dung môi acid kết hợp với tác dụng của vi sóng pectin sẽ dịch chuyển ra dung môi và thu nhận pectin từ dung dịch. Vi sóng sẽ phá vỡ tế bào nhu mô của vỏ thanh long, làm giảm khả năng hút nước của các mô và vô hoạt các enzyme nội bào. Dùng phương pháp này cho hàm lượng pectin cao hơn phương pháp gia nhiệt thông thường, mặt khác giúp tiết kiệm thời gian và năng lượng tiêu tốn trong quá trình trích ly. 1.4.3 Trích ly pectin bằng cách sử dụng sóng siêu âm (ultrasonic) Sóng siêu âm sẽ làm ưng tấy và thủy phân tế bào do đó tạo lỗ lớn ở vách tế bào. Vách tế bào bị phá rách các hợp chất cần thiết sẽ đi ra ngoài dung môi. Trích ly pectin sử dụng dung môi là acid kết hợp với óng siêu âm làm tăng hàm lượng pectin đồng thời làm giảm thời gian trích ly. 1.4.4 Trích ly pectin bằng hơi ớc ở áp su t cao Trích ly pectin được thực hiện ở nhiệt độ cao và áp suất cao. Tăng nhiệt độ để đẩy mạnh tốc độ trích ly và áp suất cao giữ dung môi ở trạng thái lỏng. 34
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Áp suất cao làm dung môi đi vào bên trong màng tế bào dễ dàng. Ngoài ra, nhiệt độ cao làm tăng sự khuếch tán của dung môi dẫn đến tăng tốc độ trích ly. 1.4.5 S n xu t pectin bằng vi sinh vật Tiến hành nghiên cứu sản xuất pectin bằng vi sinh vật mà chúng có khả năng tiết ra enzyme protopectinase hòa tan protopectin tạo thành pectin hòa tan. 1.5 Tình hình nghiên cứu trích ly pectin trong và ngoài n ớc 1.5.1 Tình hình nghiên cứu trong n ớc Hiện nay tại Việt Nam các nhà máy đồ hộp rau quả hằng năm sản xuất khoảng 500-600 tấn cam, chanh. Lượng bã thải ra chưa tận dụng để sản xuất pectin. Trong những năm gần đây một ố nhà máy đã nghiền mịn cùi cam thay pectin cho vào các loại mứt (như mứt dứa, mứt chuối, ) để tăng độ dẻo cho của mứt. Tuy nhiên những sản phẩm này ít nhiều có mùi lạ . Do đó việc nghiên cứu sản xuất pectin từ những phế phẩm của các nhà máy được nhiều người quan tâm tới như: Tạ Duy Tiên (2008) đã trích ly, tinh sạch pectin và điều chế dẫn xuất clorophlin tan trong nước từ lá dây hoàng thanh Cocculus sarmetosus (Lour Diels). Hiệu suất trích ly cao nhất là 9,3% trong điều kiện trích ly dung môi nước có pH=3 ở 85oC. Sản phẩm thu được có hàm lượng pectin khoảng 78,51 , với tỷ lệ ester hóa là 77,51%. Dẫn xuất Na-Cu-Chlorophyllin tan trong nước được nghiên cứu điều chế từ sản phẩm phụ là chlorophyll trong qui trình trích ly pectin có độ tinh sạch là 89,68%. Bùi Anh Võ và Nguyễn Đức Lượng (2010) đã nghiên cứu thu nhận pectin từ vỏ cà phê. Điều kiện tối ưu để trích ly pectin là kích thước vỏ cà phê nghiền nhỏ qua rây 0,7×0,7mm, dung môi được chọn là H2SO4 với tỷ lệ dung môi/vỏ 35
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực là 19/1, nhiệt độ trích ly là 100oC, ở pH=1, thời gian trích ly 1 giờ. iệu suất pectin thu được trong điều kiện tối ưu là 12,22%; tương ứng với lượng pectin thô là 16,25% so với nguyên liệu. Trình Liên Vy (2012) đã nghiên cứu pectin và xây dựng quy trình sản xuất bột thạch từ lá Sương Sâm. Hiệu suất chiết tách đạt 15,87% ở điều kiện nhiệt độ là 90oC, pH=3, thời gian là 60 phút, tỷ lệ nguyên liệu: dung môi là 1:20 g/ml, nồng độ acid citric là 5%. Lượng pectin thực chiếm trung bình khoảng 76,5% trong mẫu pectin thô. 1.5.2 Tình hình nghiên cứu ở ớc ngoài Trên thế giới hiện nay sản lượng pectin sản xuất ra khoảng 30000 tấn/năm, riêng thị trường Australia khoảng 400 tấn/năm. Lượng Low Methoxyl Pectin chiếm khoảng 15% tương đương 5000 tấn/năm. Ở Mỹ hàng năm sản xuất 2500 tấn pectin bột, trong đó khoảng 80% là pectin từ cam chanh, còn lại là táo. Ngoài ra ở Mỹ còn sản xuất các loại pectin thô (chiết xuất từ vỏ cam chanh). Ở Bungari việc sản xuất và sử dụng pectin phát triển rộng rãi. Hằng năm Bunragi sản xuất khoảng 250 tấn phế phẩm pectin thô. Hiệp hội các công ty sản xuất pectin hàng đầu thế giới IPPA (international Pectin Producers’ ociation) đặt trụ ở tại Thụy Sĩ. IPPA là một thành viên của ELC (the Federation of European Food Additives and Food Enzyme Industries). Việc nghiên cứu trích ly pectin từ các phế liệu cũng được thế giới quan tâm và tiến hành thực nhiện các đề tài sau: 36
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Norazelina Sahmohd Ismail (2012) đã nghiên cứu trích ly pectin bằng 2 loại dung môi ammonium oxalate/ oxalic acid 0,25%, pH=4,6; 85oC; HCl 0,03M, pH=1,5; 85oC và nước cất 75oC. Kết quả cho thấy hàm lượng pectin (14,96-20,14% khối lượng vỏ khô), độ ẩm (11,13÷11,33%), hàm lượng tro (6,88-11,55%), đương lượng (475,46-713,99), chỉ ố methoxyl (2,98-4,34%), lượng acid khan (45,25-52,45%), chỉ ố DE (31,05-46,96%). Pectin chiết bằng dung môi ammonium oxalate cho hàm lượng cao nhất và pectin từ vỏ thanh long thuộc nhóm Low methoxyl pectin. J. Prakash Maran (2014) đã trích ly pectin từ vỏ dưa bằng phương pháp vi sóng. Hiệu suất thu được là 25,79% ở điều kiện công suất 477W, thời gian 180 giây, pH=1,52, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là 1:20,3g/ml. Sijin Wang (2007) đã tối ưu hóa trích ly pectin từ bã táo bằng vi sóng sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng. Hiệu suất pectin là 0,315g trên 2g bã táo khô tại điều kiện tối ưu là công suất 499,4w; thời gian 20,8 phút, pH=1,01; tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là 0,069. Homa Bagherian (2011) đã so sánh sự khác nhau giữa phương pháp gia nhiệt truyền thống với phương pháp dùng vi sóng và Ultrasound trong trích ly pectin bưởi. Hàm lượng pectin thu được cao nhất là 27,81% trong 6 phút ở công suất 900w khi dùng vi sóng và hàm lượng pectin cao nhất là 17,92% trong 25 phút ở 70oC bằng ltrasound. Munehiro Hoshino (2009) đã trích ly và định tính pectin từ phế phẩm trái cây bằng hơi nước ở áp suất cao. Hàm lượng pectin là 75 ở nhiệt độ 120- 140oC và áp suất 4-30Mpa. 37
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Motonobu Goto (2011) đã trích ly pectin từ vỏ bưởi bằng hơi nước ở áp suất cao. Hàm lượng pectin thu được là 80% ở nhiệt độ 160oC, áp suất 20Mpa. 1.5.3 Đị ớng nghiên cứu trích ly pectin từ vỏ thanh long Sản lượng trái thanh long chiếm 686,195 tấn/năm (2015), au khi nước ta xuất khẩu 526,195 tấn thanh long ra nước ngoài. Sản lượng thanh long trong nước còn 159,359 tấn, trong đó vỏ chiếm 54,66 tấn (vỏ chiếm khoảng 12,52% pectin). Với 1 lượng lớn phế phẩm vỏ thanh long ẽ g y ảnh hưởng xấu đến môi trường. Vì vậy nghiên cứu trích ly pectin từ vỏ thanh long giúp giải quyết phần nào tình trạng ô nhiễm môi trường hiện nay. Đặc biệt kết hợp trích ly pectin từ vỏ thanh long bằng phương pháp vi óng giúp tiết kiệm được thời gian và chất lượng pectin thu được tối ưu hơn các phương pháp thông thường. 38
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực C ơ 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên li u Vỏ thanh long được thu nhận từ chợ Đầu Mối Nông Sản Thủ Đức ở ố31/5, Quốc Lộ 1 , phường Tam Bình, quận Thủ Đức, Tp CM. Tất cả các loại thanh long đều có thể ử dụng, được thu hoạch vào tháng 5 đến tháng 8. Trái phải chín đều, vỏ dày, vỏ không bị hư thối. Sau đó vỏ thanh long được xử l ơ bộ (rửa, cắt nhỏ) và ấy ở 60oC trong 20 giờ có độ ẩm là 9,64%. Đem vỏ thanh long bỏ vào keo thủy tinh để bảo quản. 2.2 Thờ a ịa ểm Thời gian: các thí nghiệm được thực hiện: Từ 24/04/2017 đến 16/07/2017. Địa điểm: tại Phòng Thí Nghiệm khoa Công Nghệ Thực Phẩm, trường Đ Công Nghệ Tp HCM. 2.3 Hóa ch t - Acid citric: + Xuất xứ: Trung Quốc. + Tên ản phẩm: Citric cid Monohydrate. + Công thức hóa học: C6H8O7. + ạt tinh thể màu trắng, không có mùi vị. - Cồn 96o: + Xuất xứ: Việt Nam. + Cồn y tế 96o. - Nước cất. 39
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 2.4 Dụng cụ và thi t bị 2.4.1 Dụng cụ - Ống đong các loại 50ml, 250ml - Becher 250ml, 500ml, 1000ml - Pipet 2ml, 10ml, 25ml - Bình tam giác 100ml, 200ml, 250ml, 1000ml. - Giấy lọc - Vải lọc - Phễu thủy tinh 2.4.2 Thi t bị - C n điện tử (chính xác 0,001g). Hình 2. 1: C n điện tử. Thông số kỹ thuật: + Model: cân điện tử SJ VIBRA + Hãng ản xuất: Shinko Densh + Xuất xứ: Nhật Bản + Độ chính xác: ±0,001 + Khối lượng c n tối đa: 500g 40
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực - Tủ sấy. Hình 2. 2: Tủ ấy có quạt đối lưu. Thông số kỹ thuật: + Model : 8150 + ãng ản xuất : Contherm - New Zealand. + Xuất xứ : New Zealand. + Dung tích : 150lít + Điện ử dụng : 230-240V/ 50 Hz/ 1050w - Máy đo p . Hình 2. 3: Máy đo p Thông số kỹ thuật: + Model : pH Aqua Pal + + Hãng sản xuất : Trans Instruments – Singapore + Xuất xứ : Singapore + Độ ph n giải : 0,1 pH 41
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực - Lò vi sóng. Hình 2. 4: Lò vi sóng. Thông số kỹ thuật: + Model: EMM1908W + ãng ản xuất: Electrolux + Nơi ản xuất: Trung Quốc + Loại lò đa cách + Công uất: 700w - Máy xay sinh tố. Hình 2. 5: Máy xay sinh tố. Thông số kỹ thuật: + Model: Philips HR2115 + Công suất: 600 W + Xuất xứ: Hà Lan 42
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 2.5 P ơ pháp nghiên cứu trích ly pectin từ vỏ thanh long 2.5.1 Quy trình kh o sát s n xu t pectin từ vỏ thanh long Vỏ thanh long o Sấy khô (60 C, 19 giờ) Xay nhỏ ● Khảo át độ p . ● Khảo át tỷ lệ ● Khảo át nhiệt độ Trích ly nguyên liệu/ dung trích ly. môi. ● Khảo át thời gian trích ly. Lọc thu dịch Bã Tủa pectin (Cồn 96o) Lọc thu tủa Rửa tủa (Cồn 96o) Sấy pectin (50oC, 20 giờ) hgiờ) Pectin n Hình 2. 6: Quy trình dự kiến ản xuất pectin từ vỏ thanh long. 43
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 2.5.2 Thuy t minh quy trình s n xu t pectin từv ỏ thanh long  Nguyên li u Yêu cầu: vỏ thanh long không bị thối, vỏ dày,trái thanh long au khi mua đem về phòng thí nghiệm. Thực hiện : tiến hành lột trái lấy vỏ, bỏ r u xanh và rửa ạch, au đó cắt nhỏ để thuận lợi cho công đoạn ấy.  S y khô Mục đích: loại bớt hàm lượng nước có trong nguyên liệu, làm nguyên liệu có độ ẩm ổn định, thuận lợi cho việc bảo quản, sử dụng nguyên liệu trong những thời điểm khan hiếm vỏ thanh long nguyên liệu. Thực hiện: au khi cắt nhỏ vỏ thanh long, đựng vào khay ấy và ấy ở 60oc trong vòng 19 giờ để vỏ đạt độ ẩm cố định là 9,64%.  Xay nhỏ Mục đích: tăng diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và dung môi, thuận lợ i hơn cho quá trình trích ly. Thực hiện: vỏ thanh long sau khi sấy, đem xay bằng máy xay sinh tố trong 2 phút kích thước cỡ 2mm, đem bỏ vào keo thủy tinh cho các lần sử dụng tiếp theo.  Trích ly Mục đích: làm mất hoạt tính của enzime phân giải pectin, chuyển protopectin không tan thành pectin hoà tan. Thực hiện: tiến hành cân 10g vỏ thanh long cho vào thao nhôm có chứa dung dịch trích ly đúng các điều kiện về pH, tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi và đưa vào lò vi sóng tiến hành trích ly ở điều kiện thích hợp về nhiệt độ và thời gian. 44
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực  L c thu dịch Mục đích: tách dịch bào ra khỏi nguyên liệu, tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn kết tủa. Thực hiện: dung dịch sau khi trích ly ta tiến hành lọc loại bả. Công đoạn này được tiến hành lọc trong các túi vải lọc và thu được dịch lọc. Trong quá trình lọc, sử dụng muỗng hay vá đè lên túi vải, để có thể thu triệt để phần dịch lọc.  K t tủa, thu tủa và rửa tủa (Cồn 96o) Mục đích: loại bỏ những phần không có giá trị, thu nhận pectin. Thực hiện: Sau khi lọc ta tiến hành tủa dịch chiết pectin lỏng bằng cồn 960 với tỷ lệ 1: 1 chờ cho tủa xuất hiện ( khoảng 45 phút) rồi tiến hành lọc để tách pectin khỏi hỗn hợp rượu và nước, lọai bỏ phần nước và cồn và thu được pectin (tủa). Tiếp theo dùng cồn 96o rửa tủa thu được cho đến khi tủa có màu trắng thì đưa vào ấy.  S y pectin Mục đích: tách bớt nước trong ản phẩm, thời gian bảo quản l u hơn. Thực hiện: sau khi tủa thu được pectin trên giấy lọc, ta tiến hành cho phần pectin thu được cho vào các petri cho vào tủ sấy ở nhiệt độ 500C trong vòng 19 giờ để pectin thu được có độ ẩm 10,94%. Sau đó, pectin ấy khô được nghiền mịn thu được bột pectin thô. 2.6 Bố trí thí nghi m 2.6.1 Kh o sát phầ răm ố l ng từng phần của trái thanh long Mục đích của thí nghiệm này là khảo sát tỷ lệ vỏ và thịt quả thanh long, qua đó xác định được vỏ chiếm bao nhiêu phần trăm để đánh giá được tiềm năng sử dụng vỏ thanh long làm nguồn nguyên liệu trích ly pectin. 45
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Cách tiến hành: trái thanh long khi được thu mua về tiến hành cân 3 lần, mỗi lần 1 kí. Tiến hành cắt gọt vỏ thanh long và thịt thanh long au đó phân loại thịt và vỏ trong mỗi kí, tiếp tục tương tự với 2 kí còn lại. Và tính ra phần trăm phần trăm thịt và vỏ chiếm sau khi tiến hành cân 3 lần. 2.6.2 Thí nghi m 1: Kh o sát pH tố á rì rí ly pectin từ vỏ thanh long Mục đích của thí nghiệm là khảo sát ảnh hưởng của p đến quá trình trích ly pectin từ vỏ thanh long, từ đó xác định pH tối ưu cho cho quá trình trích ly pectin. Thí nghiệm tiến hành khảo sát pH ở các giá trị từ 1,0->2,5. 46
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Vỏ thanh long o Sấy khô (60 C, 19 giờ) Xay nhỏ Trích ly Khảo át pH 1,0 1,5 2,0 2,5 Lọc thu dịch o Tủa pectin (Cồn 96 ) Lọc thu tủa o Rửa tủa (Cồn 96 ) o Sấy khô (50 C, 20giờ) Pectin Hình 2.7: Khảo sát pH trong trích ly pectin từ vỏ thanh long. 47
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Cách tiến hành thí nghiệm: - Cân 10g vỏ thanh long cho vào thao nhôm, thêm 300ml dung dịch acid citric ở các nồng độ 5%, 10%, 15%, 20 để khảo sát pH từ 1-2,5. - Trích ly với tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi: 1/30, ở nhiệt độ 118oC- 646,6w, thời gian trích ly: 3 phút. - Lọc lấy phần dịch lỏng. - Tủa bằng cồn 960 với tỷ lệ 1:1. - Lọc và rửa lấy tủa. - Sấy khô ở 500C (theo phương pháp của Lê Ngọc Tú, 2002). àm lượng pectin được tính bằng công thức sau: %Pectin = (1) 2.6.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi tối ưu cho quá trình trích ly pectin từ vỏ thanh long Mục đích của thí nghiệm là xác định tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi tối ưu nhất trong quá trình trích ly pectin từ vỏ thanh long. Thí nghiệm tiến hành khảo át tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi như au tăng dần 1/10 -> 1/40. Độ p ử dụng ở thí nghiệm này là kết quả tối ưu thu nhận từ thí nghiệm trên. 48
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Vỏ thanh long o Sấy khô (60 C, 19 giờ) Xay nhỏ Trích ly Khảo át tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi 1/10 1/20 1/30 1/40 Lọc thu dịch o Tủa pectin (Cồn 96 ) L ọc thu tủa o R ửa tủa (Cồn 96 ) o Sấy khô (50 C, 20giờ) Pectin Hình 2. 8: Khảo sát tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi trong trích ly pectin từ vỏ thanh long. 49
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Cách tiến hành thí nghiệm: - Cân 10g vỏ thanh long cho vào thau nhôm, chọn pH theo khảo sát ở thí nghiệm trên. - Trích ly với tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi như khảo sát theo tỷ lệ từ 1/10-1/40, ở 118oC, thời gian trích ly 3 phút. - Lọc lấy phần dịch lỏng. - Tủa bằng cồn 960 với tỷ lệ 1:1. - Lọc và rửa lấy tủa. - Sấy khô ở 500C (theo phương pháp của Lê Ngọc Tú, 2002). - àm lượng pectin được tính bằng công thức (1). 2.6.4 Thí nghi m 3: Kh o sát nhi cho quá trình trích ly pectin từ vỏ thanh long Mục đích của thí nghiệm là khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình trích ly pectin từ vỏ thanh long, từ đó xác định điều kiện tối ưu cho trích ly pectin. Thí nghiệm tiến hành khảo sát nhiệt độ từ 104oC -> 125oC. Tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi ở thí nghiệm này là kết quả tối ưu thu nhận ở thí nghiệm trên. 50
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Vỏ thanh long o Sấy khô (60 C, 19 giờ) Xay nhỏ Trích ly Khảo át nhiệt độ o 104 C o o 111 C 118oC 125 C C C Lọc thu dịch o Tủa pectin (Cồn 96 ) Lọc thu tủa o Rửa tủa (Cồn 96 ) o Sấy khô (50 C, 20giờ) Pectin Hình 2. 9: Khảo sát nhiệt độ trong trích ly pectin từ vỏ thanh long. 51
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Cách tiến hành: - Cân 10g vỏ thanh long cho vào thau nhôm, chọn tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi theo tỷ lệ đã khảo sát ở thí nghiệm trên. - Trích ly ở pH = 1,5, khảo sát nhiệt độ từ 104oC-125oC khi công suất lò vi óng tương đương với 540w, 593,3w, 646,6w, 700w, trong thời gian 3 phút. - Lọc lấy phần dịch lỏng. - Tủa bằng cồn 960 với tỷ lệ 1:1. - Lọc và rửa lấy tủa. - Sấy khô ở 500C (theo phương pháp của Lê Ngọc Tú, 2002). - àm lượng pectin được tính theo công thức (1) 2.6.5 Thí nghi m 4: Kh o sát thời gian gia nhi t cho quá trình trích ly pectin từ vỏ thanh long. Mục đích của thí nghiệm là khảo sát ảnh hưởng của thời gian gia nhiệt đến quá trình trích ly pectin từ vỏ thanh long. Từ đó xác định được thời gian tối ưu cho quá trình trích ly pectin. Thí nghiệm này tiến hành khảo sát thời gian gia nhiệt tăng dần từ 2-> 3,5 phút. Nhiệt độ trích ly là kết quả tối ưu thu nhận ở thí nghiệm trên. 52
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Vỏ thanh long o Sấy khô (60 C, 19 giờ) Xay nhỏ Trích ly Khảo át thời gian 2 2,5 3 3,5 Lọc thu dịch o Tủa pectin (Cồn 96 ) Lọc thu tủa o Rửa tủa (Cồn 96 ) o Sấy khô (50 C, 20giờ) Pectin Hình 2. 10: Khảo sát thời gian trích ly pectin từ vỏ thanh long. 53
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Cách tiến hành thí nghiệm: - Cân 10g vỏ thanh long cho vào thau nhôm, nhiệt độ được chọn theo khảo sát ở thí nghiệm trên. - Trích ly ở pH = 1,5, tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi 1/30, nhiệt độ trích ly 118oC, tiến hành khảo sát thời gian trích ly từ 2-3,5 phút. - Lọc lấy phần dịch lỏng - Tủa bằng cồn 960 với tỉ lệ 1:1. - Lọc và rửa lấy tủa. - Sấy khô ở 500C (theo phương pháp của Lê Ngọc Tú, 2002). - àm lượng pectin được tính theo công thức (1) 2.7 Các P ơ p áp p í 2.7.1 Xá ị m l ng pectin bằ p ơ p áp a x pe a Phương pháp dựa trên cơ ở thu nhận muối canxi pectat ở dạng kết tủa. (phụ lục 1) 2.7.2 Xá ị m l ng acid tổng số, ISO 750 : 1998 Xác định hàm lượng acid tổng ố bằng phương pháp chuẩn độ trực tiếp acid tổng có trong mẫu bằng dung dịch natri hydroxit (NaO ) với chỉ thị phenolphthalein. (phụ lục 1) 2.7.3 Xá ị m l ờng khử Xác định hàm lượng đường khử bằng phương pháp Dinitrosalicylic (DNS). (phụ lục 1) 54
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 2.7.4 Xá ị ẩm, TCVN 1867 – 2001 Xác định độ ẩm bằng phương pháp ấy khô đến khối lượng không đổi. (phụ lục 1) 2.7.5 Xá ịnh kim lo i (Ca, Fe, P), AOAC 985.01 2.7.6 Xá ịnh tro, Ref. AOAC 923.03 2.8 P ơ p áp á á - Xét độ ẩm và hàm lượng pectin tinh khiết. - Mô tả sản phẩm. 2.9 P ơ p áp xử lý số l và thống kê k t qu Số liệu nghiên cứu được xử l bằng phần mềm Excel và Statgraphics. 55
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực C ơ 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên cứu thành phần hóa h c của vỏ thanh long 3.1.1 Xá ịnh phần răm khố l ng từng phần của thanh long Trái thanh long au khi mua đem về phòng thí nghiệm, tiến hành cắt phần thịt và vỏ đem c n lần lượt trong 3 lần mỗi lần 1 kí. Sau đó ta thu được bảng 3.1. Bảng 3.1: Phần trăm khối lượng từng phần của trái thanh long Thành phần trái thanh long Khối lượng trái Loại thanh (%) (%) long Thịt Vỏ Ruột trắng 100,00 65,7±2,3 34,3±2,3 vỏ hồng Qua bảng 3.1 có thể nhận thấy phần vỏ thanh long chiếm tỷ lệ khá cao (34,3 ), đ y chính là nguồn nguyên liệu có thể thu nhận để tách chiết pectin. Theo thống kê của Bộ Nông Nghiệp (2016), sản lượng thanh long tiêu thụ ở nước ta vào năm 2015 là khoảng 159,359 tấn thanh long, tương đương đã phải thải ra môi trường một lượng phế liệu từ vỏ thanh long vô cùng lớn khoảng 54,66 tấn. Phần lớn lượng thanh long ở nước ta được dùng để sản xuất rượu vang tại, thanh long sấy, tại các nhà máy. Giả sử chỉ thu được ½ khối lượng vỏ thanh long thải ra (tương đương khoảng 27,33 tấn) thì đ y là nguồn nguyên liệu dồi dào để sản xuất pectin. 56
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 3.1.2 Xá ịnh thành phần hóa h c của vỏ thanh long Trái thanh long au khi đem về phòng thí nghiệm được tiến hành lột lấy phần vỏ, rồi đem đi ph n tích thành phần hóa học có trong vỏ. Mỗi thí nghiệm ph n tích được tiến hành 3 lần, ta thu được bảng 3.2. Bảng 3.2: Thành phần hóa học của vỏ thanh long STT Thành phần hóa học Vỏ tươi Vỏ khô Phương pháp 1 Pectin (%) 11,57±0,34 39,47±0,36 Canxi pectat 2 cid tổng ( ) 88,11±0,43 ISO 750 : 1998 3 Đường khử (mg/g) 14,31±0,4 Dinitrosalisylic (AOAC 967.21) 4 Độ ẩm ( ) 86,32±0,27 Sấy khô (TCVN 1867- 2001) 5 Khoáng (Tro) (%) 1,56 Ref.AOAC 923.03 6 Một ố kim loại quan trọng: Ca (mg/kg) 667 AOAC 985.01 Fe (mg/kg) 4,23 AOAC 985.01 P (mg/kg) 143 AOAC 985.01 Qua bảng 3.2 ta có thể thấy trong vỏ thanh long chiếm 1 lượng pectin đáng kể, rất thích hợp cho việc trích ly petin để tận dụng nguồn phế liệu về vỏ. 57
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 3.2 Kh o sát ởng các y u tố trích ly trong vỏ thanh long 3.2.1 Kh o sát ởng pH n quá trình trích ly pectin Tiến hành thí nghiệm khảo át p tăng dần 1 -> 2,5 để tìm ra pH tối ưu cho quá trình trích ly pectin. 31 29.59 30 28.39 29 28 28 26.94 27 26 25 (g) pectinlượng Hàm 24 1; 1.5; 2; 2.5; pH Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng p đến hiệu uất trích ly. Nhận xét: Qua hình 3.1 có thể nhận thấy khi thay đổi pH khi trích ly thì hiệu suất thu hồi pectin cũng thay đổi. Khi so sánh hiệu suất trích lypectin ở các giá trị pH khác nhau, có thể thấy pH từ 1-1,5 có hiệu suất tăng từ 28,39%-29,59%. Khi tăng p lên 2-2,5 thì thì lượng pec tin thô thu được giảm đáng kể chỉ còn 28,00- 26,94 Điều này có thể giải thích dung môi trong môi trường acid, ở pH=1 và pH=1,5 thì tỷ lệ pectin thu hồi ở p =1,5 (29,59 ) có cao hơn p =1 (28,39%). 58
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Có ự khác nhau và có giá trị về mặt thống kê, do đó chọn ử dụng pH=1,5. Khi trích ly ở pH cao vừa lãng phí dung môi lại còn tốn kém về chi phí hóa chất. Do đó chúng tôi quyết định chọn pH trích ly là 1,5. Thông số này được cố định cho các thí nghiệm sau. 3.2.2 Kh o sát ởng tỷ l nguyên li u/ mô n quá trình trích ly pectin Tiến hành thí nghiệm khảo át tỷ lệ mẫu: dung môi tăng dần 1/10 -> 1/40 để tìm ra tỉ lệ dung môi tối ưu thích hợp cho quá trình trích ly pectin. Cố định thông ố chính: p = 1,5 ta được hình 3. 2: 30.5 29.55 30 29.28 29.5 28.38 29 28.5 27.47 28 27.5 27 26.5 (g) pectinlượng Hàm 26 25.5 1/10; 1/20; 1/30; 1/40; Tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi (w/w) Hình 3. 2: Đồ thị biễu diễn ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến hiệu suất trích ly. Nhận xét: Qua hình 3.2 có thể nhận thấy khi tăng dần tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi từ 1/10 đến 1/40 thì hiệu suất thu hồi pectin thô tăng dần. Khi tăng tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi từ 1/10 lên 1/30 thì hiệu suất trích ly tăng từ (27,47%) lên (29,28%), tuy nhiên nếu tiếp tục tăng tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi lên 1/40 thì 59
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực hiệu suất trích ly tăng (29,55 ), nhưng con ố này không có nghĩa về mặt thống kê so với việc sử dụng tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi 1/30 với hiệu suất trích ly là 29,28%. Điều này có thể lý giải như au: dung môi acid trong việc trích ly pectin cần một lượng vừa đủ để ngấm vào nguyên liệu trích ly pectin ra và hòa tan trong dịch trích ly. Khi chưa đủ dung môi thì tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi sẽ tăng dẫn đến lượng pectin thu được tăng. Tuy nhiên, đến khi đạt được giá trị tối ưu rồi nếu tiếp tục tăng lượng dung môi sử dụng thì hàm lượng pectin thu được sẽ không tăng nữa mà lại giảm, vì có thể có sự phân hủy pectin ở pH thấp và nhiệt độ cao khi dung môi quá dư thừa. Ngoài ra việc sử dụng lượng lớn dung môi mà không đem lại kết quả cao hơn ẽ gây nên lãng phí dung môi và gây khó khăn cho các bước tiếp theo như tiêu tốn năng lượng, công sức hơn khi phải lọc gạn dịch trích ly với quá nhiều dung môi. Do đó chúng tôi chọn tỷ lệ nguyên liệu: dung môi 1/30 là tỉ lệ thích hợp cho quá trình trích ly pectin, thông số này được cố định trong các thí nghiệm tiếp theo. 3.2.3 Kh o sát ởng nhi n quá trình trích ly pectin Tiến hành khảo át để tìm ra nhiệt độ thích hợp cho quá trình trích ly pectin, tăng thời gian từ 104oC đến 125oC. Cố định các thông số chính: pH= 1,5, tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi là 1/30, có được kết quả như hình 3. 3: 60
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 30.5 29.54 30 29.21 29.5 29 28.18 28.5 27.58 28 27.5 27 26.5 (g ) pectinlượng Hàm 26 25.5 104oC 111oC 118oC 125oC Nhiệt độ (oC) Hình 3. 3: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất trích ly. Nhận xét: Qua hình 3.3 cho thấy khi tăng nhiệt độ trích ly từ 104oC -> 118oC thì hàm lượng pectin thô thu được tăng dần từ 27,58 đến 29,21% và sự khác biệt này có nghĩa về mặt thống kê. Nếu tiếp tục tăng công uất trích ly lên đến 125oC thì hiệu suất thu hồi pectin cũng tăng lên đến 29,54%, tuy nhiên sự khác biệt này không có nghĩa về mặt thống kê so với hiệu suất thu được ở 118oC (28,57%). Điều này có thể giải thích là khi dung môi có đủ nhiệt thì sẽ ngấm vào nguyên liệu sẽ trích ly hết được pectin do đó nhiệt độ trích ly tăng thì hiệu suất thu hồi pectin cũng tăng. Sau một khoảng thời gian, khi pectin đã hòa tan gần hết trong dung môi thì cho dù có tiếp tục tăng nhiệt độ thì lượng pectin thu được cũng không tăng đáng kể. Ngoài ra, khi tiếp tục kéo dài việc trích ở nhiệt độ cao, pectin có thể bị phân hủy làm hiệu suất thu hồi giảm. Vì vậy việc tăng thời gian trích ly lúc này rõ ràng không có lợi mà còn tốn chi phí năng lượng. 61
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Do đó chúng tôi quyết định chọn thời gian trích ly là 118oC. Thông số này được cố định cho các thí nghiệm sau. 3.2.4 Kh o sát ởng thời gian n quá trình trích ly pectin Tiến hành khảo át để tìm ra thời gian thích hợp cho quá trình trích ly pectin, tăng thời gian từ 2 phút đến 3,5 phút. Cố định các thông ố chính: pH= 1,5, tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi: 1/30, nhiệt độ: 118oC có được kết quả như hình 3. 4: 31 29.58 30 29.12 29 28.11 28 26.93 27 26 25 (g) pectinlượng Hàm 24 2; 2.5 3; 3,5 Thời gian (phút) Hình 3.4: Đồ thị biễu diễn ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất trích ly. Nhận xét: Hình 3.4 cho thấy khi gia tăng thời gian thủy phân từ 2 phút đến 3,5 phút thì hiệu suất thu hồi pectin có sự thay đổi theo chiều hướng tăng dần. Khi tăng thời gian từ 2 phút lên 3 phút thì hàm lượng pectin thô thu hồi tăng lên từ 26,93 lên đến 29,12%, sự khác biệt này có nghĩa về mặt thống kê. Khi tiếp tục tăng thời gian trích ly lên 3,5 phút thì hiệu suất trích ly cũng tăng (29,58%), 62
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực nhưng khác biệt này không có nghĩa về mặt thống kê so với hiệu suất trích ly đạt được ở thời gian 3 phút. Điều này có thể giải thích là khi dung môi có đủ thời gian ngấm vào nguyên liệu sẽ trích ly hết được pectin do đó thời gian trích ly tăng thì hiệu suất thu hồi pectin cũng tăng. Sau một khoảng thời gian, khi pectin đã hòa tan gần hết trong dung môi thì cho dù có tiếp tục tăng thời gian thì lượng pectin thu được cũng không tăng đáng kể. Việc kéo dài thời gian trích ly lúc này rõ ràng không có lợi mà còn tốn chi phí năng lượng và thời gian. Do đó chúng tôi quyết định chọn thời gian trích ly là 3 phút. Thông số này được cố định cho các thí nghiệm sau. Qua tất cả các khảo át ảnh hưởng về các yếu tố trích ly trong vỏ thanh long bằng phương pháp vi óng khi ở điều kiện pH= 1,5 với tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi là 1/30 ở nhiệt độ 118oC trong thời gian 3 phút của lò vi óng thì hiệu uất trích ly pectin thu hồi 29,19%. 3.3 Xây d ng quy trình s n xu t pectin từ vỏ thanh long bằ p ơ pháp vi sóng Qua các khảo át về nồng độ p , tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi, nhiệt độ và thời gian trích ly. Có thể đánh giá điều kiện tối ưu cho quá trình trích ly: - Ở pH=1,5. - Tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi : 1/30. - Nhiệt độ trích ly: 118oC. - Thời gian trích ly: 3 phút. Đánh giá lại kết quả hiệu uất trích ly khi áp dụng các điều kiện tối ưu thì hiệu uất trích ly đạt: 29,30% 63
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Kết luận: Để thu được hiệu uất trích ly tối ưu nhất cần áp dụng các yếu tố trích ly ở điều kiện thích hợp về p , tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi, nhiệt độ và thời gian. Khi đã đạt được hiệu uất tối ưu thì cho dù có tăng p , tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi, nhiệt độ và thời gian thì ẽ làm giảm hiệu uất trích ly do pectin đã bị ph n hủy hoặc tăng hiệu uất trích ly nhưng không đáng kể. Vì vậy để hạn chế tổn thất về chi phí năng lượng, hóa chất, nguyên liệu mà vẫn đạt được hiệu uất trích ly tối ưu cần áp dụng các yếu tố trích ly ở điều kiện thích hợp nhất. 64
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 3.3.1 Sơ ồ quy trình công ngh Vỏ thanh long Sấy khô (60oC, 19 giờ) Xay nhỏ ● pH= 1.5 ● Tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi là ● Nhiệt độ trích ly: Trích ly 118 oC. 0.0333g/ml. ● Thời gian trích ly: 3phút. Lọc thu dịch Bã Tủa pectin (Cồn 96o) Lọc thu tủa o Rửa tủa (Cồn 96 ) Sấy pectin (50oC, 20 giờ) hgiờ) Pectin ình 3. 5: Quy trình công nghệ ản xuất pectin từ vỏ thanh long. 65
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 3.3.2 Thuy t minh quy trình  Nguyên liệu Vỏ thanh long không bị thối rửa, vỏ dày đem về phòng thí nghiệm. Tiến hành xử l ơ bộ,cạo bỏ thịt thanh long dính vào phía bên trong vỏ, loại bỏ r u xanh và rửa ạch, au đó cắt nhỏ để thuận lợi cho công đoạn ấy.  S y Sau khi cắt nhỏ vỏ thanh long rải đều lên bề mặt khay ấy và ấy ở 60oc trong vòng 19 giờ để vỏ đạt độ ẩm 9,64 .  Xay nhỏ Vỏ thanh long sau sấy được đem xay bằng máy xay sinh tố, vỏ xay có kích thước khoảng 2mm, đem vào keo thủy tinh bảo quản cho các lần sử dụng tiếp theo.  Trích ly Tiến hành cân 10g vỏ thanh long cho vào thao nhôm chứa dung môi có nồng độ pH=1,5 với tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi là 1/30 và đưa vào lò vi óng tiến hành trích ly ở nhiệt độ 118oC trong 3 phút. Sau đó đem dịch trích ly ra ngoài để khoảng 30 phút cho dịch trích ly nguội rồi đem đi lọc.  L c thu dịch Dung dịch sau khi trích ly tiến hành lọc loại bả. Công đoạn này được tiến hành lọc trong các túi vải lọc và thu được dịch lọc. Trong quá trình lọc, sử dụng muỗng hay vá đè lên túi vải, để có thể thu triệt để phần dịch lọc.  K t tủa, thu tủa và rửa tủa (Cồn 96o) Sau khi lọc ta tiến hành tủa dịch chiết pectin lỏng bằng cồn 960 với tỷ lệ 1: 1 chờ cho tủa xuất hiện ( khoảng 45 phút) rồi tiến hành lọc để tách pectin khỏi hỗn hợp rượu và nước, lọc bỏ phần nước và cồn và thu được pectin (tủa). Tiếp 66
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực theo dùng cồn 96o rửa tủa thu được cho đến khi tủa có màu trắng thì đưa vào ấy. ình 3. 6: Tủa dịch trích ly.  S y Sau khi tủa thu được pectin trên giấy lọc, ta tiến hành cho phần pectin thu được vào đĩa petri cho vào tủ sấy ở nhiệt độ 500C trong vòng 19 giờ để pectin thu được có độ ẩm 10,94 . Sau đó đem pectin đã sấy khô được nghiền mịn thu được bột pectin thô. ình 3. 7: Sản phẩm pectin thô thu được. 67
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 3.4 Đá á l ng của pectin Sau khi xây dựng quy trình công nghệ sản xuất pectin từ vỏ thanh long, pectin thu được là pectin thô. Tiến hành xác định tỷ lệ pectin tinh khiết được bằng phương pháp canxi pectate và độ ẩm của pectin thô và pectin trong phòng thí nghiệm cũng được xác định. Kết quả được trình bày như bảng 3.3: Bảng 3. 3: So ánh pectin thô đã trích ly và pectin trong phòng thí nghiệm. Chỉ tiêu Kết quả Pectin thô thu Pectin thương mại được - àm lượng pectin tinh khiết 71,34±0,30 78,81±0,35 (%) - Độ ẩm (%) 10,94±0,43 9,73±0,20 Kết quả bảng 3. 3 cho thấy các chỉ tiêu phân tích của bột pectin thô thu được tương đương với pectin thương mại, từ đó có thể sử dụng pectin đã trích ly được trong các hướng nghiên cứu tiếp theo. ình 3. 8: So ánh pectin thô (trái) và pectin phòng thí nghiệm (phải). 68
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Bảng 3.4: Mô tả ản phẩm Tính chất Đặc điểm Màu vàng trắng hay màu xám nhạt tương đối Màu ắc đặc trưng cho ản phẩm. Mùi Không có mùi lạ. Vị Không có vị lạ. Cấu trúc Dạng bột. Qua bảng kết quả trên cho thấy pectin ản xuất từ vỏ thanh long bằng phương pháp vi óng tương đối giống với pectin thương mại trên thị trường. Vì vậy việc ản xuất ra pectin từ vỏ thanh long rất khả quan và có thể nghiên cứu để n ng cao thêm chất lượng pectin. 69
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Chương 4: KẾT L ẬN VÀ KIẾN NG Ị 4.1 K t luận Qua thời gian thí nghiệm và thực hiện đề tài có thể rút ra kết luận sau: - Nghiêu cứu thành phần hóa học của vỏ thanh long: + Đã xác định phần trăm khối lượng từng phần của trái thanh long: thịt chiếm 65,7%±2,3, vỏ chiếm 34,3%±2,3. + Xác định thành phần hóa học của vỏ thanh long: hàm lượng pectin chiếm 11,57% ± 0,34 trong vỏ tươi, hàm lượng pectin chiếm 39,47 % ± 0,36, acid tổng chiếm 88,11 %± 0,43 trong vỏ tươi, đường khử 14,31 mg/kg ± 0,4, độ ẩm 86,32 ± 0,27, khoáng chiếm 1,56 , Ca chiếm 667 mg/kg, Fe chiếm 4,23 mg/kg, P chiếm 143 mg/kg. - Khảo át ảnh hưởng các yếu tố trích ly trong vỏ thanh long: + Khảo sát ảnh hưởng p đến quá trình trích ly pectin nên xác định được ở p =1,5 đạt được hiệu suất trích ly tối ưu nhất là 29,59%. + Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến quá trình trích ly, xác định điều kiện tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi tối ưu là 1/30 thu được hiệu suất trích ly là 29,28%. + Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến quá trình trích ly, chọn được nhiệt độ thích hợp là 118oC có hiệu suất trích ly tối ưu nhất là 29,21%. + Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến quá trình trích ly, chọn được thời gian là 3 phút có hiệu sất trích ly tối ưu nhất là 29,12%. 70
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực - Qua khảo sát ảnh hưởng các yếu tố trích ly trong vỏ thanh long, đã xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất pectin từ vỏ thanh long ở điều kiện tới ưu nhất ở pH=1,5, tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi: 1/30, nhiệt độ trích ly ở 118oC .trong 3 phút, có hiệu suất trích ly là 29,30% - Đánh giá được chất lượng pectin, trong pectin thô có hàm lượng pectin tinh khiết chiếm 71,34% ± 0,30 và độ ẩm là 10,94 ± 0,43. Trong pectin phòng thí nghiệm có hàm lượng pectin tinh khiết chiếm 78,81 ± 0,35 và độ ẩm chiếm 9,73 ± 0,20. Nên chất lượng pectin thô tương đương với pectin thương mại trên thị trường. 4.2 Ki n nghị Do thời gian thực hiện có hạn, vì vậy đề tài không tránh khỏi một ố hạn chế, nếu có điều kiện thực hiện tiếp một sồ nghiên cứu sau: - Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly ở 97oC và 132oC đến chất lượng sản phẩm. - Khảo sát ảnh hưởng của các phương pháp trích ly khác nhau đến chất lượng sản phẩm. - Khảo sát hưởng của từng loại thanh long đến chất lượng của sản phẩm. - Đánh giá các chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm. - Khảo sát ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến chất lượng sản phẩm. - Thiết kế bao bì và tính toán giá thành cho sản phẩm. 71
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực TÀI LIỆU THAM HẢO T l am Anh 1. Abdul Azis Ariffin. 2009. Essential fatty acids of pitaya (dragon fruit) seed oil Food Chemistry 114: 561–564. 2. A. K. M. Azad et al. 2001. Isolation and characterization of pectin extracted fromlemon pomace during ripening Journal of Food and Nutrition Sciences 2(2): 30-35. 3. Canteri-Schemin et al. 2005.Extraction of Pectin From Apple Pomace. Brazilian Archives of Biology AndTechnology, 48, 2: 259-266. 4. Debra Mohnen. 2008. Pectin structure and biosynthesis. Current Opinion in Plant Biology 1: 266–277. 5. Didier Lootens. 2003. Influence of pH, Ca concentration, temperature and amidation on the gelation of low methoxyl pectin. Food Hydrocolloids 3: 237-244. 6. Fernanda L. Seixas et al. 2014. Extraction of pectin from passion fruit peel (Passiflora edulis f. flavicarpa) by microwave-induced heating. Food Hydrocolloids 38: 186-192. 7. Homa Bagherian et al. 2011.Comparisons between conventional, microwave- and ultrasound- assisted methods for extraction of pectin from grapefruit. Chemical Engineering and Processing (11-12):1237-1243. 8. Iglesias MI, Lozano JE. (2004). Extraction and characterization of sunflower pectin. Journal of Food Engineering, 62: 215-223. 72
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 9. J. Prakash Maran et al. 2014. Microwave assisted extraction of pectin from waste Citrullus lanatus fruit rinds. Carbohydrate Polymers 101 :786–791. 10. Kalapathy U, Proctor A. (2001). Effect of acid extraction of pectins from plant material by different pH. Carbohydrate Polymer, 43: 62-69. 11. Kumar A, Chauhan, GS. 2010. Extraction and characterization of pectin from apple pomace and its evaluation as lipase (steapsin) inhibitor. Carbohydrate Polymer, 82: 454-459. 12. Liu Zhongdong et al. 2006. Image study of pectin extraction from orange skin assisted by microwave. Carbohydrate Polymers 64 : 548– 552. 13. Lúcia Cristina Vriesmannetal. 2012. Extraction and haracterization of pectin from cacao pod husks (Theobroma cacao L.) with citric acid. Food Science and Technology (1):108-116. 14. Pelle Lidst m et al. 2001. Microwave assisted organic synthesis –a rewiev. Tetrahedron 57: 9225-9283. 15. Monsoor, M.A. 2005. Effect of drying methods on the functional properties of soy hull pectin. Carbohydrate Polymers 61: 362-367. 16. Muhamadzadeh J et al. 2010. Extraction of Pectin from Sunflower Head Residues of Selected Iranian Caltivers. World Applied Science Journal, 8: 21-24. 17. Nazaruddin,R et al. 2011. Pectins From Dragon fruit (Hylocereus polyrhizus) peel. Malays. Appl. Biol. 40(1): 19-23. 73
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 18. Norazelina Sah Mohd Ismail. 2012. Extraction and Characterization of Pectin from Dragon Fruit (Hylocereuspolyrhizus) using Various Extraction Conditions. Sains Malaysiana 41(1): 41–45. 19. N.M. Ptichkinaa et al. 2008. Pectin extraction from pumpkin with the aid of microbial enzymes. Food Hydrocolloids 22 (2008): 192–195 20. P.Y.Tang et al. 2011. Optimization of Pectin Extraction form peel of Dragon Fruit (Hylocereus polyrphizus). Asian Journal of Biological 4(2): 189-195. T l am 1. Nguyễn Cảnh. 2004. Quy hoạch thực nghiệm. NXB Đại học quốc gia Tp.HCM. 2. Cây thanh long. Vietdragonfruit. 2015. 3. PGS.TS. Võ Thị Thanh Lộc. Phân tích thị trường thanh long. Viện Nghiên cứu Phát triển ĐBSCL, Đại học Cần Thơ. 4. Nguyễn Văn Mùi. 2001. Thực hành hóa sinh học. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội. 5. Phạm Văn Sổ và Bùi Thị Như Thuận. 1991. Kiểm nghiệm lương thực, thực phẩm, Đại học Bách Khoa Hà Nội. 603tr. 6. Nguyễn Thị Thu Tâm. 2014. Nghiên cứu trích ly chất màu Bectacyanin từ vỏ quả thanh long. 7. Tạ Duy Tiên. 2008. Trích ly , tinh sạch pectin và điều chế dẫn xuất chlorophyllin tan trong nước từ lá dây hoàng thanh Cocculus sarmentosus (Lour.) Diels. Tạp chí Khoa học 10: 118-125. 74
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 8. Diệp Ngọc Tú. Nghiên cứu ảnh hưởng của enzyme pectinase lên tính chất cảm quản của nước quả thanh long. Trường Đại ọc Lạc ồng. 9. Lê Ngọc Tú. 2005. Hóa sinh công nghiệp, 154-158. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Việt Nam. 10. Bùi Minh Trí (2011). Xác suất thống kê và quy hoạch thực nghiệm. NXB Bách Khoa à Nội. 11. Bùi Anh Võ và Nguyễn Đức Lượng. 2010. Nghiên cứu thu nhận pectin từ vỏ cà phê. Tập chí phát triển khoa học & công nghệ K2:47-56. Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM. 12. Trình Liên Vy. 2012. Nghiên cứu pectin và xây dựng quy trình sản xuất bột thạch từ lá ương sâm [luận văn thạc ĩ]. Trung tâm Thông tin- ọc liệu, Đại học Đà Nẵng: Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng M t số trang web trên Internet 1. 2. www_novozymes_com.htm 3. 4. 5. 6. 7. PHỤ LỤC 75
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực PHỤ LỤC 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 1.1 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ĐƯỜNG HỬ BẰNG PHƯƠNG PHÁP DINITROSALICYLIC (DNS) (AOAC 967.21) 1.1.1 Nguyên lý: Khi dung dịch 3,5-acid dinitro alicylic phản ứng với đường khử, ẽ tạo thành acid 3-amino-5-nitro alicylic và cho màu da cam. Phản ứng xảy ra trong môi trường kiềm và có gia nhiệt. 1.1.2 Hóa : - Thuốc thử DNS 0,1 Dung dịch : C n 8 g NaO cho vào bình định mức 100 ml, định mức bằng nước cất đến vạch được dung dịch ; Dung dịch B: C n 5 g DNS cho vào dung dịch khuấy tan; Cân 150 g Natri kali tatrate vào dung dịch B cho vào bình định mức 500 ml định mức bằng nước cất đến vạch; - Dung dịch gluco e gốc: C n 0,1 g đường gluco e tinh khiết hòa tan và định mức lên 100 ml bằng nước cất; - Dung dịch gluco e chuẩn: lấy 50 ml gluco e gốc cho vào bình định mức 100 ml thêm nước cất đến vạch (500 g/mL); 1.1.3 Dụ ụ, bị: - Máy đo quang V – VIS; - Bể điều nhiệt/bếp cách thủy; - Ống nghiệm; - Giá ống nghiệm; - Pipette 1; 2; 5; 10 ml; 76
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực - Bình tam giác 250 ml; - Bình định mức 100 ml, 500 ml; - Cốc đong thủy tinh 100 ml; - Bóp cao su; - Phễu; - Giấy lọc; - Bình tia; - Cối chày ứ; 1.1.4 T 77
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Mẫu thử, xử Mẫu trắng Mẫu chuẩn lý Đo màu Đo màu Chuẩn bị mẫu thử (540 nm) (540 nm) (thuốc thử) Ghi nhận kết Ghi nhận kết quả đo quả đo Đo màu (540 nm) X y dựng Ghi nhận kết đường chuẩn quả đo Tính kết quả ình 1.1: Sơ đồ định lượng đường khử bằng phương pháp DNS. 78
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 1.1.4.1 C ẩ bị mẫ ử - Đối với vỏ thanh long: C n khoảng 1 g mẫu, nghiền nhỏ bằng cối rồi lọc vào bình tam giác 250 ml, dịch lọc vừa thu được chuyển toàn bộ vào bình định mức 100 ml và định mức lên 100 ml bằng nước cất. C ẩ bị mẫ ử - Cho vào 3 ống nghiệm được đánh ố lần lượt M1, M2, M3 mỗi ống 0,5 ml mẫu được chuẩn bị ở trên. - Cho nước cất vào đủ 3 ml. - Thêm vào mỗi ống nghiệm 3 ml dung dịch DNS 0,1 . - Đun cách thủy 5 phút. - Để nguội và đem đo ở bước óng 540 nm. 1.1.4.2 Đ ờ ẩ - Cho vào 5 ống nghiệm được đánh ố lần lượt 1, 2, 3, 4, 5, 6 lần lượt mỗi ống 0; 0,5; 1; 1,5; 2 và 2,5 ml dung dịch đường gluco e chuẩn. - Cho nước cất vào đủ 3 ml. - Thêm vào mỗi ống nghiệm 3 ml dung dịch DNS 0,1 . - Đun cách thủy 5 phút. - Để nguội và đem đo ở bước óng 540 nm. 1.1.5 Tí - X y dựng đường chuẩn và xác định phương trình hồi quy tuyến tính; - Xác định hệ ố tương quan; 79
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực - Từ phương trình hồi quy tuyến tính các định hàm lượng đường có trong 6 ml mẫu đưa đi đo; - Tính hàm lượng đường khử có trong 100 g quả hoặc 100 ml nước quả. Chú ý: Nếu chỉ ố OD của mẫu đo cao hơn chỉ ố OD của dung dịch gluco e chuẩn cần phải pha loãng dịch chiết đến nồng độ thích hợp ao cho chỉ ố OD nằm trong khoảng giới hạn của dung dịch gluco e chuẩn. Nếu chỉ ố OD của mẫu thấp hơn chỉ ố OD của dung dịch gluco e chuẩyn, cần phải tăng lượng mẫu lấy để đảm bảo chỉ ố OD nằm trong khoảng giới hạn của dung dịch gluco e chuẩn. 1.2 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ACID TỔNG SỐ (ISO 750 : 1998) 1.2.1 Nguyên lý Chuẩn độ trực tiếp các acid có trong mẫu bằng dung dịch natri hydroxit (NaO ) với chỉ thị phenolphthalein. 1.2.2 Hóa - Natri hydroxit 0,1N (NaOH 0,1N); - Phenolphthalein trong cồn 700; - Nước cất; 1.2.3 Dụ ụ: - Cân phân tích chính xác 0,0001g; - Bình định mức 100ml, 250ml; - Bình tam giác 50ml, 250ml; - Buret 25ml; - Pipet 5ml, 25ml; 80
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực - Cốc đong 250ml; - Than hoạt tính; 1.2.4 T Mẫu thử, xử lý Chuẩn bị mẫu thử (nhỏ 3 giọt phenophtalein) Chuẩn độ bằng NaO 0,1N Ghi nhận lượng NaO tiêu tốn Tính kết quả Hình 1. 2: Sơ đồ xác định hàm lượng acid tổng ố bằng phương pháp chuẩn độ. 81
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực C ẩ bị mẫ - Đối với vỏ thanh long: C n khoảng 3g mẫu, nghiền nhỏ bằng cối ứ với một ít nước cất. Sau đó lọc và thu dịch lọc, dịch lọc vừa thu được chuyển toàn bộ vào bình định mức 100 ml và định mức lên 100 ml bằng nước cất. T ự - Chuẩn bị 3 bình tam giác 150 và hút vào mỗi bình 10 ml dung dịch mẫu vỏ thanh long. - Thêm vào mỗi bình 3 giọt phenolphthalein. - Chuẩn độ bằng natri hydroxit 0,1N đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 5 giây. 1.2.5 Tí VxKxV2 x100 X V1 xm Trong đó: V: thể tích NaO 0,1 N (ml); V1: thể tích dung dịch đã hút để chuẩn (ml); V2: dung tích bình định mức (ml); K: hệ ố acid tương ứng; Đối với acid acetic K = 0,0060; Acid citric K = 0,0064; Acid lactic K = 0,0090; Acid tactric K = 0,0075; Acid malic K = 0,0067; m: khối lượng mẫu đem đi c n (g) 82
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 1.3 XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM THEO PHƯƠNG PHÁP SẤY HÔ (TC N 1867 – 2001) 1.3.1 N yê ắ : Áp dụng phương pháp ấy khô đến khối lượng không đổi 1.3.2 Dụ ụ - Tủ ấy; - Cốc ứ; 1.3.3 T : - Đối với mẫu vỏ thanh long: Cân 2g (m1) cho vào cốc ấy và ấy ở nhiệt độ 105oC ± 2. Sau 3h lấy cốc mẫu ra để nguội. C n cốc mẫu đã ấy tiếp khoảng 2h thì c n lại cho đến khi trọng lượng cốc mẫu giữa các lần ấy là không đổi. Ghi nhận lại khối lượng m2 (g). 1.3.4 Tí mm W 12x 100% m1 Trong đó: m1: khối lượng cốc ứ và mẫu trước khi ấy (g); m2: khối lượng cốc ứ và mẫu au khi ấy (g); W: độ ẩm của mẫu ( ); 1.4 Xá ị m l pe bằ p ơ p áp a x pe a 1.4.1 N yê ắ Trong môi trường kiềm loãng, pectin hòa tan ẽ giải phóng nhóm methoxyl thành rượu methylic và acid pectic tự do. cid pectic tự do trong môi trường có mặt acid acetic ẽ kết hợp với CaCl2 thành dạng muối kết tủa caxi pectat. Từ hàm lượng muối kết tủa có thể tính hàm lượng pectin trong mẫu ph n 83
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 1.4.2 Hóa - Dung dịch canxi clorua 2N: oàn tan 230-250 gam canxiclorua trong bình dung tích 1000 ml, thêm nước cất tới vạch. Dung tích phải có tỷ trọng 1,09 g/cm3 không cần xác định nồng độ chuẩn. - Dung dịch NaO 0,1N: òa tan 4g NaO trong bình định mức có dung tích 1000ml thêm nước cất tới vạch mức. - Dung dịch acid axetic 1N: Pha loãng 60.03 ml acid axetic bằng nước cất cho tới 1000 ml. 1.4.3 Cá - Cho 0,15g vỏ thanh long nghiên cứu vào bình dung tích 100ml thêm nước cho tới vạch mức và để yên một ố thời gian cho đến khi thu được dung dịch đồng nhất. - Sau đó, cho vào bình nón 20 ml dung dịch này và thêm vào dung dịch NaOH 1N 100ml. Để hỗn hợp trong 7 giờ hoặc qua đêm cho vỏ thanh long bị xà phòng hóa hoàn toàn thành acid pectic. Thêm 50 ml dung dịch acid axetic 0,1N và sau 5 phút thêm 50 ml CaCl2 2N rồi để yên 1 giờ, tiếp đó đun ôi 5 phút và lọc qua giấy lọc không tan đã được ấy khô tới trọng lượng không đổi. Rửa kết tủa canxi pectat bằng nước cất nóng cho tới khi không còn ion clo nữa (thử nước rửa với dung dịch bạc nitrat 1 ). - Sau khi rửa xong, đặt giấy lọc có kết tủa vào chén c n và ấy ở 105oC cho tới trọng lượng không đổi. 1.4.4 Tí l pe l y ể x p ò óa (B) í e ô ứ sau: 84
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Trong đó: - M là trọng lượng vỏ thanh long tiến hành xác định, g - V1 là thể tích dung dịch vỏ thanh long ban đầu, ml - V2 là thể tích dung dịch vỏ thanh long lấy để xà phòng hóa, ml àm lượng pectin (P) tính theo công thức au: Ở đ y: m là trọng lượng của kết tủa canxi pectat, g B là lượng vỏ thanh long lấy đem đi xà phòng hóa, g 0,92 là hệ ố tính chuyển đổi đã trừ hàm lượng canxi trong tủa (nghĩa là vỏ thanh long chiếm 92 trọng lượng canxi pectat) 100 là hệ ố chuyển để biểu thị kết quả theo phần trăm ( ) 85
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực PHỤ LỤC 2: SỐ LIỆU KHẢO SÁT THÀNH PHẦN HÓA HỌC C A Ỏ THANH LONG 2.1 B số l ô ủa í m: Xá ị p ầ răm ố l ừ p ầ ủa a l Bảng 2. 1: Phần trăm khối lượng từng phần của trái thanh long. Thành phần trái thanh long Khối lượng trái Số lần đo Thịt ( ) Vỏ ( ) (100%) 1 69 31 100,00 2 63 37 100,00 3 65 35 100,00 2. 2 B số l ô ủa í m: sá p ầ óa r ỏ a l Bảng 2. 2: Lượng vỏ thanh long tươi xà phòng hóa và hàm lượng pectin có trong vỏ thanh long tươi. Số Mvỏ thanh V1 V2 lần m tủa (g) B (g) P (%) long (g) (ml) (ml) đo 1 0,15 100,00 20 0,003678 0,03 11,28 2 0,15 100,00 20 0,003897 0,03 11,95 3 0,15 100,00 20 0,003747 0,03 11,49 86
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Bảng 2. 3: Lượng vỏ thanh long khô xà phòng hóa và hàm lượng pectin có trong vỏ thanh long khô. Số M V V lần vỏ thanh 1 2 m (g) B (g) P (%) (g) (ml) (ml) tủa đo long 1 0,15 100,00 20 0,01285 0,03 39,42 2 0,15 100,00 20 0,01276 0,03 39,14 3 0,15 100,00 20 0,01300 0,03 39,86 Bảng 2. 4: Thể tích NaO và hàm lượng acid tổng trong vỏ thanh long. Số V m lần m (g) V V K NaOH acid tổng mẫu 1 2 (ml) (%) đo 1 0,12 10,00 100,00 0,0064 1,66 88,53 2 0,1 10,00 100,00 0,0064 1,37 87,68 3 0,13 10,00 100,00 0,0064 1,79 88,12 Bảng 2. 5: Giá trị OD và hàm lượng đường khử trong vỏ thanh long. m (mg/g Số lần đo OD đường khử quả) 1 0,126 14,75 2 0,120 13,98 3 0.122 14,21 87
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Bảng 2.6: Giá trị OD và Cglucose của mẫu chuẩn đường khử Số ống OD Cglucose (g/ml) 1 0,000 0 2 0,123 250 3 0,341 500 4 0,575 750 5 0,799 1000 6 0,892 1250 y = 0.7264x + 0.0192 OD R² = 0.9819 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 ình 2. 1: Đường chuẩn nồng độ đường khử. 88
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Bảng 2. 7: Độ ẩm của vỏ thanh long. Số lần đo m1 (g) m2 (g) Độ ẩm ( ) 1 2,02 0,28 86,14 2 2,32 0,31 86,63 3 2,17 0,3 86,18 Bảng 3. 3 Một số kim loại quan trọng và tro có trong vỏ thanh long. STT Các kim loại Kết quả 1 Ca (mg/kg) 667 2 Fe (mg/kg) 4,23 3 P (mg/kg) 143 4 Tro (%) 1,56 89
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Hình 2. 2: Kết quả các kim loại quan trọng và tro có trong vỏ thanh long. 90
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực PHỤ LỤC 3: SỐ LIỆU KHẢO SÁT ĐỘ ẨM À HÀM LƯỢNG PECTIN TINH KHIẾT C A PECTIN THÔ 3.1 B số l ô ủa í m: sá m l pe ủa pe ô Bảng 3. 1: Lượng pectin xà phòng hóa và hàm lượng pectin tinh khiết có trong pectin thô. Số M V V lần pectin 1 2 m (g) B (g) P (%) (g) (ml) (ml) tủa đo 1 0,15 100,00 20 0,02322 0,03 71 ,21 2 0,15 100,00 20 0,02315 0,03 70,98 3 0,15 100,00 20 0,02342 0,03 71,82 3.2 Số l ô ủa í m: sá ẩm ủa pe ô Bảng 3. 2: Độ ẩm của pectin thô. Số lần đo m1 (g) m2 (g) Độ ẩm ( ) 1 3,19 2,85 10,65 2 2,47 2,20 10,93 3 3,82 3,39 11,25 91
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 3.3 Số li u thô của thí nghi m: Kh sá m l ng pectin tinh khi t của pectin trong phòng thí nghi m Bảng 3. 3: Lượng pectin xà phòng hóa và hàm lượng pectin tinh khiết có ở pectin trong phòng thí nghiệm. Số M V V lần pectin 1 2 m (g) B (g) P (%) (g) (ml) (ml) tủa đo 1 0,15 100,00 20 0,02581 0,03 79,15 2 0,15 100,00 20 0,02558 0,03 78,46 3 0,15 100,00 20 0,02571 0,03 78,83 3.4 Số li u thô: Kh sá ẩm của pectin trong phòng thí nghi m Bảng 3. 4: Độ ẩm của pectin trong phòng thí nghiệm. Số lần đo m1 (g) m2 (g) Độ ẩm ( ) 1 4,23 3,82 9,69 2 3,56 3,22 9,55 3 3,72 3,35 9,95 3.5 Số li u tính toán ● Nồng độ acid citric 5% (lấy 300 ml dung dịch acid citric) Ta có: C%= ⇔ 5= ⇒ m ct 92
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực C6H7O8.H2O có nguyên tử khối 210 C6H7O8 có nguyên tử khối 192 16,41g 15g Ta có: Mdd = mct + mdm ⇔ mdm = mdd - mct = 300 - 16,41 = 283,59g ● Nồng độ acid citric 10% Ta có: C%= ⇔ 10= ⇒ m ct C6H7O8.H2O có nguyên tử khối 210 C6H7O8 có nguyên tử khối 192 32,81g 30g Ta có: Mdd = mct + mdm ⇔ mdm = mdd - mct = 300 – 32,81 = 267,19g ● Nồng độ acid citric 15% Ta có: C%= ⇔ 15= ⇒ m ct C6H7O8.H2O có nguyên tử khối 210 C6H7O8 có nguyên tử khối 192 49,22g 45g Ta có: Mdd = mct + mdm ⇔ mdm = mdd - mct = 300 – 49,22 = 250,78g ● Nồng độ acid citric 20% Ta có: C%= 93
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực ⇔ 20= ⇒ m ct C6H7O8.H2O có nguyên tử khối 210 C6H7O8 có nguyên tử khối 192 65,63g 60g Ta có: Mdd = mct + mdm ⇔ mdm = mdd - mct = 300 - 65,63 = 234,37g 94
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực PHỤ LỤC 4: SỐ LIỆU KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CÁC YẾU TỐ TRÍCH LY TRONG VỎ THANH LONG 4. 1: B ng số li u thô của thí nghi m: Kh o sát ởng nồ pH n quá trình trích ly pectin Bảng 4. 1: Kết quả khảo sát ảnh hưởng nồng độ pH đến hiệu suất trích ly. pH iệu uất ( ) 1.0 28,39b±0,48 1.5 29,59c±0,4 2.0 28,00b±0,34 2.5 26,94a±0,41 Bảng 4. 2: Ph n tích phương ai đánh giá hiệu suất dưới tác động pH. Source Sum of Df Mean F-Ratio P-Value Squares Square Between 10.7449 3 3.58162 20.99 0.0004 groups Within groups 1.36533 8 0.170667 Total (Corr.) 12.1102 11 95
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Bảng 4. 3: Trắc nghiệm LSD phân hạng đánh giá hiệu suất dưới tác động pH. Method: 95.0 percent LSD nong do pH Count Mean Homogeneous Groups 2.5 3 26.94 X 2 3 28.0033 X 1 3 28.39 X 1.5 3 29.5867 X Contrast Sig. Difference +/- Limits 1 - 1.5 * -1.19667 0.777839 1 – 2 0.386667 0.777839 1 - 2.5 * 1.45 0.777839 1.5 – 2 * 1.58333 0.777839 1.5 - 2.5 * 2.64667 0.777839 2 - 2.5 * 1.06333 0.777839 * denotes a statistically significant difference. 4. 2: Số li u thô thí nghi m: Kh o sát ởng tỷ l nguyên li u/ dung mô n quá trình trích ly pectin Bảng 4. 4: Kết quả khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến hiệu suất trích ly. Tỉ lệ mẫu/ dung môi iệu uất ( ) 1/10 27,47a±0,46 1/20 28,38b±0,41 c 1/30 29,28 ±0,31 1/40 29,55c±0,33 96
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Bảng 4. 3: Ph n tích phương ai đánh giá hiệu uất dưới tác động tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi. Source Sum of Df Mean F-Ratio P-Value Squares Square Between 7.9875 3 2.6625 18.32 0.0006 groups Within groups 1.16267 8 0.145333 Total (Corr.) 9.15017 11 Bảng 4. 4: Trắc nghiệm LSD ph n hạng đánh giá hiệu uất dưới tác động tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi. Method: 95.0 percent LSD Level Count Mean Homogeneous Groups 1/10; 3 27.4733 X 1/20; 3 28.3833 X 1/30; 3 29.2767 X 1/40; 3 29.5533 X Contrast Sig. Difference +/- Limits 1/10; - 1/20; * -0.91 0.717791 1/10; - 1/30; * -1.80333 0.717791 1/10; - 1/40; * -2.08 0.717791 1/20; - 1/30; * -0.893333 0.717791 1/20; - 1/40; * -1.17 0.717791 1/30; - 1/40; -0.276667 0.717791 * denotes a statistically significant difference. 97
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực 4. 3: Số li u thô thí nghi m: Kh o sát ởng nhi n quá trình trích ly pectin Bảng 4.5: Kết quả khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất trích ly. Nhiệt độ (oc) iệu uất ( ) 104 27,58a±0,36 111 28,18a±0,30 118 29,21b±0,42 125 29,54c±0,37 Bảng 4. 6: Ph n tích phương ai đánh giá hiệu suất dưới tác động nhiệt độ. Source Sum of Df Mean F-Ratio P-Value Squares Square Between 7.41477 3 2.47159 18.70 0.0006 groups Within groups 1.0574 8 0.132175 Total (Corr.) 8.47217 11 98
Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực Bảng 4. 7: Trắc nghiệm LSD phân hạng đánh giá hiệu suất dưới tác động nhiệt độ. Method: 95.0 percent LSD thoi gian Count Mean Homogeneous Groups 104 3 27.5833 X 111 3 28.1767 X 118 3 29.21 X 121 3 29.5433 X Contrast Sig. Difference +/- Limits 104 – 111 -0.593333 0.684526 104 – 118 * -1.62667 0.684526 104 – 121 * -1.96 0.684526 111 – 118 * -1.03333 0.684526 111 – 121 * -1.36667 0.684526 118 – 121 -0.333333 0.684526 * denotes a statistically significant difference. 4. 4 Số li u thô thí nghi m: Kh o sát ởng thờ a n quá trình trích ly pectin Bảng 4. 8: Kết quả khảo át ảnh hưởng thời gian đến hiệu uất trích ly. Thời gian (phút) iệu uất ( ) 2 26,93a±0,46 2.5 28,11b±0,34 3 29,12c±0,46 3.5 29,58b±0,24 99