Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ Đại học Đà Nẵng - 2008 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TINH BỘT PHOTPHAT LÀM PHỤ GIA ỔN ĐỊNH TRẠNG THÁI CỦA NECTAR XOÀI RESEARCHING THE APPLY MONOSTARCH PHOTPHATE ON THE STABILIZATING OF MANGO NECTAR SVTH: NGUYỄN ĐÌNH VIỆT ANH Lớp: 03H2A, Trường Đại học Bách khoa GVHD: TS TRƢƠNG THỊ MINH HẠNH Khoa Hoá, Trường Đại học Bách khoa TĨM TẮT Nectar xồi sản phẩm chế biến cách nghiền mịn mô với dịch bào, bổ sung sirô đường, axit thực phẩm phụ gia khác Để ổn định trạng thái nectar xoài người ta thường bổ sung phụ gia ổn định trạng thái Bài báo trình bày tác dụng ổn định trạng thái nectar xoài tinh bột photphat phối với guar gum Ảnh hưởng nồng độ tinh bột photphat nồng độ guar gum đến trình ổn định trạng thái nectar xoài khảo sát phương pháp QHTN trực giao cấp cấu trúc có tâm BoxWilson Từ xác định phương trình hồi quy phương pháp ly khỏi vùng cấm tìm điều kiện cơng nghệ tối ưu q trình ổn định trạng thái nectar xoài SUMMARY Mango nectar is a product that processed either directly from fresh mango fruit or mango puree mixe with water, sugar and additives Mango nectar were stabilized by stabilizers This thesis introduced effect of monostarch photphate and guar gum activity in mango nectar stabilization The factors which effect to stabilization of mango nectar such as monostarch photphate concentration, guar gum concentration and time are studied Since then, we determined the regression equation and the best technological conditions Mở đầu: Trong kinh tế phát triển nhƣ nƣớc ta nay, việc nghiên cứu sản xuất mặt hàng cao cấp phục vụ cho nhu cầu thị hiếu ngƣời tiêu dùng cần thiết Nectar xoài sản phẩm giàu chất dinh dƣỡng, vitamin, chất xơ mà đặc biệt chất chống oxy hóa cần thiết cho sức khỏe, giúp ngăn ngừa chống lại bệnh tật việc gìn giữ sắc đẹp Tuy nhiên, sản phẩm nectar xồi có chứa bột thịt dịch bào nên thƣờng xuất hiện tƣợng lắng kết bột thịt gây trạng thái bất ổn định cho sản phẩm trình tàng trữ Để khắc phục tƣợng sản phẩm thị trƣờng chủ yếu sử dụng phụ gia ổn định ngoại nhập nên giá thành sản phẩm cao Vì vậy, nội dung trọng tâm nghiên cứu nghiên cứu ứng dụng tinh bột photphat làm phụ gia ổn định trạng thái nectar xoài, từ giúp hạ giá thành sản phẩm, tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm, tăng tính cạnh tranh sản phẩm thị trƣờng đồng thời thúc đẩy tận dụng khai thác nguồn nguyên liệu trái nhiệt đới phong phú, đa dạng nƣớc ta Trên giới Việt Nam có nhiều nghiên cứu ứng dụng phụ gia nhằm ổn định trạng thái nƣớc dạng đục Năm 1999, Ashourian ổn định sản phẩm nƣớc quả, purê tinh bột biến hình xanthangum Gần nhất, năm 2006, Croak, Sarah, Corredig, Milena khảo sát vai trò pectin ổn định trạng thái nƣớc cam Tại Việt Nam, điển hình nghiên cứu TS Lê Thị Liên Thanh ứng dụng đƣợc số chất phụ gia chất điện ly nhằm ổn định trạng thái sản phẩm dạng lỏng Tuy nhiên Việt Nam chƣa có cơng trình nghiên cứu việc ứng dụng tinh bột photphat làm phụ gia ổn định trạng thái nectar xồi Vì đề tài này, tiến hành thực nội dung sau: 214 Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ Đại học Đà Nẵng - 2008 - Khảo sát thành phần hóa học ngun liệu xồi cát Chu - Nghiên cứu ảnh hƣởng tinh bột photphat guar gum đến trình ổn định trạng thái nectar xoài - Nghiên cứu ảnh hƣởng yếu tố đến trình ổn định trạng thái nectar xồi Nội dung: 2.1 Ngun liệu hóa chất: 2.1.1 Nguyên liệu: Xoài cát Chu đƣợc mua Đà Nẵng 2.1.2 Hóa chất: - Tinh bột biến hình photphat, guar gum - Đƣờng, axit xitric, axit ascorbic tinh dầu Hình 2.1: Xồi cát Chu 2.2 Phương pháp nghiên cứu: - Xác định hàm lƣợng tro toàn phần phƣơng pháp nung đến khối lƣợng không đổi - Xác định nồng độ chất khô khúc xạ kế - Xác định độ đục nectar xoài máy so màu Jenway - Xác định độ nhớt nectar xoài nhớt kế mao quản - Xác định đƣờng tổng số đƣờng khử phƣơng pháp Bectrand - Xác định axit tổng số phƣơng pháp chuẩn độ NaOH 0,1N - Xác định vitamin C phƣơng pháp sử dụng iôt - Phƣơng pháp quy hoạch trực giao cấp cấu trúc có tâm Box-Wilson - Sử dụng phần mềm Excel Solver phƣơng pháp thoát ly khỏi vùng cấm (giải với ngơn ngữ lập trình Pascal) để tìm điều kiện cơng nghệ tối ƣu hàm chập đa mục tiêu 2.3 Kết thảo luận 2.3.1 Khảo sát thành phần hóa học nguyên liệu xồi cát Chu: Chúng tơi tiến hành khảo sát thành phần hóa học nguyên liệu nhằm thu đƣợc số liệu phục vụ cho công đoạn phối chế nectar xồi sau Một số thành phần hóa học nguyên liệu xoài cát Chu đƣợc tổng hợp bảng 2s.1 nhƣ sau: Bảng 2.1: Kết tổng hợp số thành phần hóa học ngun liệu xồi cát Chu THÀNH PHẦN HOÁ HỌC HÀM LƯỢNG ĐƠN VỊ ĐƯỜNG TỔNG SỐ 26,516 % ĐƯỜNG KHỬ 10,065 % AXIT TỔNG SỐ 0,201 % VITAMIN C 0,0366 % HÀM LƯỢNG CHẨT KHÔ 16,667 % TRO 0,396 % * Nhận xét: Kết số thành phần hóa học nguyên liệu xoài cát Chu tƣơng đối phù hợp với số liệu đƣợc công bố tài liệu [2] 2.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng tinh bột photphat guar gum đến trạng thái ổn định nectar xoài: + Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ tinh bột photphat đến trạng thái ổn định nectar xoài: 215 Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ Đại học Đà Nẵng - 2008 Chuẩn bị mẫu nectar xồi với cơng thức phối chế là: 25% dịch (Bx = 8%) phối với 75% gồm sirô đƣờng, 0,3% axit xitric, 0,01% axit ascorbic, 0,02% tinh dầu tinh bột photphat làm phụ gia ổn định với nồng độ là: (MĐC)-0,1-0,2-0,4-0,6-0,8-1,0g/100 ml nƣớc Sau phối chế tiến hành đồng hóa trùng để thu đƣợc sản phẩm có nồng độ chất khô 17% Trạng thái ổn định mẫu nectar xoài đƣợc thể qua hai tiêu độ đục (giá trị OD) độ nhớt Thời gian khảo sát mẫu thí nghiệm ngày Kết thay đổi giá trị OD mẫu nectar xoài theo thời gian tƣơng ứng với nồng độ tinh bột photphat khác đƣợc thể đồ thị 2.1 nhƣ sau: MĐC OD MTN1 MTN2 Ngày khảo sát MTN3 Nồng độ TBPP MTN4 MTN5 MĐC MTN4 MTN6 Độ nhớt (Cst) Sự chênh lệch OD Đồ thị 2.1: Sự thay đổi giá trị OD mẫu thí nghiệm Chỉ số OD biểu đạt độ đục nectar xồi, có ý nghĩa cho biết mức độ lơ lửng bột thịt có nƣớc Tuy nhiên, chênh lệch ΔOD nhỏ hiệu ổn định phụ gia sử dụng cao Mặt khác, cần đảm bảo đƣợc độ nhớt sản phẩm cho phù hợp, khơng làm tính mềm mại vốn có nƣớc tự nhiên Kết chênh lệch ΔOD ngày đầu ngày thứ bảy với độ nhớt nectar xoài tƣơng ứng với nồng độ tinh bột photphat khác đƣợc thể đồ thị 2.2 2.3: 0 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 100 50 0 Nồng độ TBPP (g/100ml) 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 Nồng độ TBPP (g/100ml) Đồ thị 2.2: Sự chênh lệch ΔOD mẫu Đồ thị 2.3: Độ nhớt mẫu * Nhận xét chung: - Khi sử dụng nồng độ tinh bột photphat tăng độ nhớt nectar xoài tăng - Với nồng độ tinh bột photphat từ 0,1÷0,2 g/100ml nƣớc ΔOD có giảm nhƣng không đáng kể so với mẫu đối chứng Từ nồng độ 0,4÷0,8 g/100ml nƣớc ΔOD giảm đáng kể so với mẫu đối chứng, chứng tỏ tinh bột photphat có khả ổn định trạng thái nectar xoài Đặc biệt, nồng độ 0,8 g/100ml nƣớc ΔOD bé chứng tỏ nồng độ hiệu ổn định tinh bột photphat tốt Khi nồng độ tinh bột photphat tăng lên 1,0 g/100ml nƣớc ΔOD lại tăng trở lại độ nhớt tăng cao - Tất mẫu nectar xoài sau ngày khảo sát xuất hiện tƣợng phân lớp mức độ khác theo nồng độ tinh bột photphat Vì vậy, khơng thể sử dụng tinh bột photphat để ổn định trạng thái mà cần kết hợp thêm chất phụ gia ổn định khác Dựa theo 216 Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ Đại học Đà Nẵng - 2008 số tài liệu thí nghiệm thăm dò chọn kết hợp tinh bột photphat với guar gum + Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ guar gum đến trạng thái ổn định nectar xoài: Chuẩn bị mẫu nectar xồi theo cơng thức phối chế nhƣ mục 4.1 trên, khác sử dụng tinh bột photphat với nồng độ cố định 0,8 g/100 ml nƣớc guar gum làm phụ gia ổn định với nồng độ là: (MĐC)-0,01-0,03-0,05-0,07-0,1-0,2-0,3 g/100ml nƣớc Chỉ tiêu khảo sát thời gian tƣơng tự nhƣ mục 2.3.2.1 Kết khảo sát mẫu nectar xoài đƣợc thể đồ thị 2.4, 2.5 nhƣ sau: OD MĐC MTN1 Nồn g độ MĐC Ngà y MTN2 MTN3 MTN4 MTN5 MTN6 Đồ thị 2.4: Sự thay đổi OD theo thời gian mẫu Đồ thị 2.5: Sự thay đổi ΔOD độ nhớt mẫu * Nhận xét chung: - Khi sử dụng nồng độ guar gum tăng độ nhớt nectar xoài tăng - Với nồng độ guar gum từ 0,01÷0,1 g/100ml nƣớc ΔOD giảm dần nhƣng mẫu xuất hiện tƣợng phân lớp với mức độ giảm dần theo nồng độ guar gum tăng dần Đặc biệt nồng độ 0,2 g/100ml nƣớc khơng thấy xuất hiện tƣợng phân lớp Khi nồng độ ≥ 0,3 g/100ml nƣớc khơng bị phân lớp nhƣng xuất hiện tƣợng tạo gel đặc 2.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố đến q trình ổn định trạng thái nectar xồi: Qua trình nghiên cứu tài liệu khảo sát chọn hai yếu tố ảnh hƣởng là: - Z1 nồng độ tinh bột photphat, g/100ml nƣớc - Z2 nồng độ guar gum, g/100ml nƣớc Sử dụng phƣơng pháp quy hoạch trực giao cấp cấu trúc có tâm Box-Wilson Chúng tơi xây dựng ma trận thực nghiệm theo biến mã tiến hành thí nghiệm theo ma trận Bảng 2.2: Ma trận quy hoạch trực giao cấp kết thí nghiệm BIẾN THỰC STT BIẾN MÃ y1 (ΔOD) y (CST) +1/3 0,400 795,185 +1/3 +1/3 0,130 635,956 - +1/3 +1/3 0,460 323,105 + +1/3 +1/3 0,160 240,414 +1/3 -2/3 0,420 497,094 0 +1/3 -2/3 0,280 432,281 + -2/3 +1/3 0,180 445,844 - -2/3 +1/3 0,300 350,365 0 -2/3 -2/3 0,330 446,738 + 0 -2/3 -2/3 0,360 415,025 + 0 -2/3 -2/3 0,340 405,999 Z1 Z2 xo x1 x2 x1 x2 x1' x2' 0,9 0,25 + + + + +1/3 0,7 0,25 + - + - 0,9 0,15 + + - 0,7 0,15 + - - 0,9 0,2 + + 0,7 0,2 + - 0,8 0,25 + 0,8 0,15 + 0,8 0,2 + 10 0,8 0,2 11 0,8 0,2 217 Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ Đại học Đà Nẵng - 2008 Với chƣơng trình tính tốn tin học dùng chuẩn Student với mức ý nghĩa p=0,05 để kiểm tra có nghĩa hệ số hồi quy Chúng tơi rút đƣợc hai phƣơng trình hồi quy có dạng sau: Sự chênh lệch ΔOD: y1  0,3434 0,1183x1  0,035x2  0,0717x22 (2.1) Độ nhớt: y2  414,3157 51,1222x1  160,5168x2  73,0235x12 (2.2) Để kiểm tra tƣơng thích hai phƣơng trình hồi quy (2.1) (2.2) dùng chuẩn Fisher với mức ý nghĩa p=0,05 f1=5, f2=2 thu đƣợc F0,95(5,2)=19,3>F1=10,6; F2=19,1 Vậy hai phƣơng trình hồi quy tƣơng thích với thực nghiệm * Nhận xét: Qua phƣơng trình (2.1) (2.2) thấy yếu tố nồng độ tinh bột photphat nồng độ guar gum ảnh hƣởng đến trình ổn định trạng thái nectar xoài Nồng độ tinh bột photphat, nồng độ guar gum tăng độ nhớt tăng Nồng độ tinh bột photphat giảm, nồng độ guar gum tăng ΔOD nhỏ Sử dụng phần mềm Excel Solver để tìm cực trị hàm Kết thể bảng 2.3 nhƣ sau: Bảng 2.3: Kết tối ưu Excel solver BIẾN THỰC BIẾN MÃ Y1MIN ,ΔOD Z1 Z2 X1 X2 0,7 0,25 -1 0,7650 0,15 -0,3500 -1 Y2MIN, CST 0,1184 244,8515 2.3.4 Tối ưu hóa hàm đa mục tiêu phương pháp thoát ly khỏi vùng cấm: Qua kết tối ƣu cho thấy khơng thể tìm đƣợc điều kiện tối ƣu thỏa mãn lúc hai mục tiêu nghiên cứu phƣơng pháp Do vậy, chúng tơi tiến hành tối ƣu hóa hàm đa mục tiêu phƣơng pháp thoát ly khỏi vùng cấm để tìm nghiệm thỏa hiệp Bảng 2.4: Kết sau chạy chương trình tổng hợp Z1 TỐI ƯU Z2 TỐI ƯU Y1 TỐI ƯU Y2 TỐI ƯU, CST 0,7 0,15 0,1884 275,7002 * Nhận xét: Theo kết trên, điều kiện tối ƣu (nghiệm thỏa hiệp) tìm đƣợc nằm khoảng chọn giá trị y1tối ƣu = 0,1884 y2tối ƣu = 275,7002 nằm gần với giá trị y1min = 0,1184 y2min = 244,8515 Do vậy, kết luận kết hồn tồn chấp nhận đƣợc 2.3.5 Thực nghiệm kiểm chứng Theo kết tối ƣu mục2.3.4, thí nghiệm kiểm chứng đƣợc thực với thông số sau: - Nồng độ tinh bột photphat: 0,7g/100 ml - Nồng độ guar gum: 0,15 g/100 ml Các thí nghiệm đƣợc lặp lại lần kết đƣợc thể bảng 2.5: Bảng 2.5: Kết mẫu kiểm chứng Lần Lần Lần Trung bình 0,180 0,170 0,150 0,167 ∆OD 243,028 237,730 243,257 241,338 Độ nhớt (Cst) * Nhận xét: Từ kết thực nghiệm, giá trị tìm đƣợc gần thoả mãn giá trị y1 tối ƣu y2 tối ƣu Do kết luận độ tin cậy phƣơng pháp tối ƣu cao điều 218 Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ Đại học Đà Nẵng - 2008 kiện tốt để ổn định trạng thái nectar xoài nồng độ tinh bột photphat 0,7 g/100 ml nồng độ guar gum 0,15 g/100 ml 2.4 Kết luận: - Sau khảo sát thành phần hóa học ngun liệu xồi cát Chu cho thấy nguyên liệu chứa nhiều chất dinh dƣỡng nhƣ gluxit, vitamin C, axit không cao - Qua nghiên cứu cho thấy nồng độ tinh bột photphat 0,8%/100ml nƣớc có tác dụng ổn định trạng thái nectar xồi tốt nhất, nồng độ guar gum có tác dụng tốt 0,2g/100 ml nƣớc - Nồng độ tinh bột photphat 0,7g/100 ml nƣớc phối với nồng độ guar gum 0,15g/100 ml nƣớc có tác dụng ổn định trạng thái nectar xoài tốt (y1 tối ƣu=0,1884 y2 tối ƣu=275,7002) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Cảnh (1993), Qui hoạch thực nghiệm, Trƣờng Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh [2] Quách Đĩnh, Nguyễn Văn Tiếp, Nguyễn Văn Thoa (1996), Công nghệ sau thu hoạch chế biến rau quả, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [3] Lê Ngọc Tú (1999), Hóa học thực phẩm, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [4] Joao Amador (2005), Procedures for analysis of cistrus products, Cistrus Systems FMC Food Tech, USA [5] Philip R Ashurst (2005), Chemistry and technology of softdrink and fruit juices, Blackwell publishing Ltd 219 ... liệu [2] 2.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng tinh bột photphat guar gum đến trạng thái ổn định nectar xoài: + Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ tinh bột photphat đến trạng thái ổn định nectar xoài: 215 Tuyển... đối chứng, chứng tỏ tinh bột photphat có khả ổn định trạng thái nectar xoài Đặc biệt, nồng độ 0,8 g/100ml nƣớc ΔOD bé chứng tỏ nồng độ hiệu ổn định tinh bột photphat tốt Khi nồng độ tinh bột photphat. .. Qua nghiên cứu cho thấy nồng độ tinh bột photphat 0,8%/100ml nƣớc có tác dụng ổn định trạng thái nectar xoài tốt nhất, nồng độ guar gum có tác dụng tốt 0,2g/100 ml nƣớc - Nồng độ tinh bột photphat