Nghiên cứu sản xuất thử nước uống dinh dưỡng từ cây chùm ngây (moringa oleifera)

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU

Phòng thí nghiệm Thực phẩm và vi sinh tại trường Đại học Mở Tp.HCM, địa chỉ 68 đường Lê Thị Trung, phường Phú Lợi, thị xã Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương, cung cấp các dịch vụ nghiên cứu và kiểm nghiệm chất lượng thực phẩm.

- Lá chùm ngây tươi: được mua từ công ty TNHH Lê Hoàng, 2/15 Quách Văn Tuấn, phường 12, Quận Tân Bình

Lá chùm ngây thương phẩm được chọn là lá trưởng thành với kích thước đồng đều, đường kính khoảng 2.5cm Nguyên liệu được mua mới cho mỗi thí nghiệm nhằm hạn chế việc tồn đọng Nếu có nguyên liệu dư, chúng sẽ được bảo quản trong tủ mát ở nhiệt độ 15oC trong vòng 3 ngày; sau thời gian này, nếu không sử dụng, nguyên liệu sẽ bị hủy bỏ.

- Tủ lạnh - Máy xay sinh tố cầm tay

- Cân điện tử - Bếp điện

- Nhiệt kế - Nồi và một số dụng cụ thủy tinh khác

I.4 Hóa chất dùng trong thí nghiệm:

I.5 Môi trường nuôi cấy vi sinh vật

- Môi trường pseudomonas Agar và nhiều môi trường khác.

BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM

II.1 Khảo sát nguyên liệu

Xác định tính chất của nguyên liệu ban đầu phù hợp với nguồn tài liệu thực tế

Dựa theo nguyên tắc Kjeldahl để định lượng protein có trong nguyên liệu

Cân 1g lá tươi chùm ngây, đem sấy ở nhiệt độ 105 o C đến khối lượng không đổi, tính toán hàm lượng chất khô có trong nguyên liệu ban đầu:

Thí nghiệm được tiến hành lặp lại 3 lần, lấy giá trị trung bình

Cân 1g lá tươi chùm ngây, đem nung ở nhiệt độ 550 o C cho đến khi xuất hiện tro trắng hoàn toàn, tính toán hàm lượng tro có trong nguyên liệu ban đầu:

Thí nghiệm được tiến hành lặp lại 3 lần lấy giá trị trung bình

II.2 Xử lý thu dịch

Mục tiêu của quá trình này là thu được dịch chùm ngây có giá trị cảm quan cao về màu sắc, mùi hương và vị giác, đồng thời đảm bảo hiệu suất thu hồi dịch tối ưu.

Sau khi thực hiện thí nghiệm sơ bộ với các biện pháp như chần, enzyme và đông lạnh chậm, chúng tôi nhận thấy rằng chỉ có biện pháp chần giúp giảm mùi hăng của lá sống mà không tạo ra mùi khó chịu Do đó, chúng tôi quyết định tập trung khảo sát phương pháp chần, kết hợp với các điều kiện đặc thù nhằm bảo vệ màu xanh của lá chùm ngây.

II.2.1 Kh ả o sát quá trình ch ầ n trong n ướ c nóng

Quá trình chần căn bản nhằm xác định thời gian và nhiệt độ tối ưu, giúp đạt được mối tương quan tốt nhất giữa các giá trị cảm quan, đặc biệt là màu sắc, và hiệu suất thu hồi dịch mà không cần sự hỗ trợ của các biện pháp đặc thù.

Khối lượng không đổi lúc sau Khối lượng ban đầu

Khối lượng tro trắng sau nung Khối lượng ban đầu

Tiến hành bố trí thí nghiệm sử dụng phương pháp qui hoạch thực nghiệm trực giao cấp I với hai yếu tố ảnh hưởng, mỗi yếu tố có hai mức Các yếu tố ảnh hưởng đã được lựa chọn cẩn thận để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của thí nghiệm.

Z2: Thời gian chần, phút o Chọn các hàm mục tiêu

Y1: hiệu suất thu hồi chất khô, % (Y1  Max)

Mỗi mẫu thí nghiệm gồm 20gr lá chùm ngây tươi

Các mẫu được tiến hành chần với nhiệt độ và thời gian theo bảng bố trí thí nghiệm trong phụ lục 2

Sau khi chần, các mẫu sẽ được nghiền ép để thu dịch, có bổ sung nước theo tỷ lệ 1:1 Hàm lượng chất khô của dịch thu được sẽ được xác định bằng phương pháp sấy cốc.

- Tính toán hiệu suất thu hồi chất khô

- Đánh giá cảm quan màu, mùi của dịch chùm ngây thu được

- Tiến hành xử lý số liệu theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm

 Xây d ự ng mô t ả toán h ọ c cho t ừ ng hàm m ụ c tiêu : Tiến hành xây dựng các hệ số cho từng hàm mục tiêu theo phụ lục 2

 T ố i ư u hóa hàm m ụ c tiêu b ằ ng ph ươ ng pháp ch ậ p tuy ế n tính : Tối ưu hóa hàm mục tiêu bằng phương pháp chập tuyến tính theo Phụ lục 2

II.2.2 Kh ả o sát quá trình ch ầ n có b ổ sung ion kim lo ạ i

- Giúp tăng khả năng giữ màu và bền màu cho sản phẩm

Tiến hành bố trí thí nghiệm theo phương pháp qui hoạch thực nghiệm trực giao cấp I với 2 yếu tố ảnh hưởng, mỗi yếu tố có 2 mức Các yếu tố ảnh hưởng được chọn lựa kỹ lưỡng để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của thí nghiệm.

Nồng độ ion kim loại tạo phức được xác định trong các thí nghiệm riêng biệt Thí nghiệm 1 sử dụng Cu 2+ với nồng độ từ 10 đến 30 ppm Thí nghiệm 2 sử dụng Zn 2+ với nồng độ từ 100 đến 150 ppm Cuối cùng, thí nghiệm 3 sử dụng Mg 2+ với nồng độ từ 1000 đến 2000 ppm Các kết quả này giúp lựa chọn hàm mục tiêu phù hợp.

Trong tự nhiên, có nhiều chất màu với giá trị OD riêng biệt Sản phẩm nectar rau chủ yếu chứa chlorophyll, với giá trị OD trong một khoảng xác định Để nâng cao độ chính xác, chúng tôi đo chỉ số mật độ quang (OD) ở bước sóng 680nm sau khi xử lý thu dịch, nhằm xác định giá trị tối ưu và đánh giá hiệu quả của quá trình này, đồng thời đề xuất các phương pháp giữ màu tốt nhất.

Bên cạnh đó, chúng tôi cũng tiến hành đánh giá cảm quan mẫu (không xử lý quy hoạch thực nghiệm) để có thêm cơ sở lý luận chọn mẫu

Mỗi mẫu thí nghiệm gồm 25g lá chùm ngây tươi:

- Thời gian và nồng độ muối đã được bố trí thí nghiệm ở bảng 3.1 trong phụ lục 3

- Các mẫu sau chần sẽ được rửa lại với nước lạnh 5 0 C

- Đo độ hấp phụ OD (Y) của sản phẩm

- Tiến hành xử lý số liệu theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm:

 Xây d ự ng mô t ả toán h ọ c cho t ừ ng hàm m ụ c tiêu: tiến hành xây dựng các hệ số cho từng hàm mục tiêu theo phụ lục II

 T ố i ư u hóa hàm m ụ c tiêu b ằ ng ph ươ ng pháp đơ n hình đề u: Tối ưu hóa hàm mục tiêu bằng phương pháp đơn hình đều theo Phụ lục II

- Đánh giá cảm quan mẫu theo TCVN 5090-90 với bảng mô tả nêu trong phụ lục 1

II.2.3 Kh ả o sát trình ch ầ n có đ i ề u ch ỉ nh pH k ế t h ợ p v ớ i ngâm trong dung d ị ch ion kim lo ạ i

Quá trình chần trong môi trường kiềm không chỉ tăng cường khả năng giữ màu của chlorophyll mà còn giúp phá vỡ tế bào, cho phép các ion khuếch tán vào bên trong, tạo phức và duy trì màu sắc của chlorophyll.

Do thời gian chần ngắn, khả năng giữ màu và tạo phức của ion kim loại có thể bị giảm Vì vậy, chúng tôi tiến hành khảo sát việc ngâm sản phẩm trong dung dịch ion kim loại sau quá trình chần, nhằm bảo toàn dinh dưỡng và giữ màu xanh cho sản phẩm.

Bố trí thí nghiệm bằng phương án quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp I với các yếu tố ảnh hưởng và hàm mục tiêu như sau:

- Chọn yếu tố ảnh hưởng:

Z3: Nồng độ ion kim loại tạo phức được bố trí trong bảng 2.4 Phụ lục II

- Thời gian ngâm và nồng độ ion kim loại tạo phức, nồng độ NaOH đã được bố trí thí nghiệm ở bảng 2.5 [Phụ lục II]

- Các mẫu sau chần sẽ được rửa lại với nước lạnh 5 0 C

- Ngâm trong dung dịch có chứa ion kim loại tạo phức

- Tiến hành xay nhuyễn (có bổ sung nước với tỉ lệ 1:1), sau đó lọc và thu dịch

- Đánh giá cảm quan chỉ tiêu màu của các mẫu dựa theo TCVN-5050-90 bảng 1.1 [ Phụ luc I]

Ghi nhận kết quả đo OD cho từng mẫu và phân tích để viết phương trình hồi quy cho từng yếu tố Tiếp theo, tối ưu hóa Quy hoạch thực nghiệm bằng phương pháp đơn hình đều như đã khảo sát trước đó.

 Xây d ự ng mô t ả toán h ọ c cho t ừ ng hàm m ụ c tiêu:

Tiến hành xây dựng các hệ số cho từng hàm mục tiêu theo Phụ lục II

 T ố i ư u hóa hàm m ụ c tiêu b ằ ng ph ươ ng pháp đơ n hình đề u

Tối ưu hóa hàm mục tiêu bằng phương pháp đơn hình đều theo Phụ lục II

II.2.4 Kh ả o sát quá trình ch ầ n r ồ i ngâm trong dung d ị ch ion kim lo ạ i

Tiến hành bố trí thí nghiệm theo phương pháp qui hoạch thực nghiệm trực giao cấp I với hai yếu tố ảnh hưởng, mỗi yếu tố có hai mức Các yếu tố ảnh hưởng được lựa chọn sẽ góp phần vào việc phân tích và đánh giá kết quả thí nghiệm một cách chính xác.

Z2: Nồng độ ion kim loại tạo phức, tương tự thí nghiệm 1, 2, khảo sát ở trên o Chọn các hàm mục tiêu:

- Chần ở nhiệt độ 100 0 C rồi rửa lại bằng nước lạnh 5 o C

- Ngâm với thời gian và nồng độ ion kim loại tạo phức theo phụ lục 5

- Rửa lại mẫu rồi tiến hành xay nhuyễn (có bổ sung nước với tỉ lệ 1:1), sau đó lọc và thu dịch

- Tiến hành xử lý số liệu theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm:

 Xây d ự ng mô t ả toán h ọ c cho t ừ ng hàm m ụ c tiêu: tiến hành xây dựng các hệ số cho từng hàm mục tiêu theo phụ lục 5

 T ố i ư u hóa hàm m ụ c tiêu b ằ ng ph ươ ng pháp đơ n hình đề u: Tối ưu hóa hàm mục tiêu bằng phương pháp đơn hình đều theo Phụ lục 5

II.2.5 So sánh các bi ệ n pháp x ử lý để ch ọ n đượ c quá trình x ử lý phù h ợ p:

Trong quá trình thực nghiệm, chúng tôi đã so sánh ba mẫu sử dụng ion kim loại với mẫu đối chứng xay sống và mẫu chần đối chứng không sử dụng ion kim loại Kết quả cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các mẫu, giúp đánh giá hiệu quả của ion kim loại trong quá trình xử lý.

Mẫu nguyên liệu chùm ngây xay tươi, không qua xử lý nhiệt, thể hiện màu sắc tự nhiên nhất Tuy nhiên, mẫu này có nguy cơ bị lắng tủa và biến đổi màu sau khi trải qua quá trình xử lý nhiệt đầu tiên.

- Mẫu số 2: Đây là mẫu tốt nhất khi chần mà không có các điều kiện hỗ trợ đặc thù

- Mẫu tối ưu chần kết hợp với ion kim loại

- Mẫu tối ưu chần điều chỉnh pH kết hợp với ngâm ion kim loại

- Mẫu tối ưu ngâm trong acid citric kết hợp với ion kim loại

Tiến hành xử lý các mẫu dựa trên các thông số tối ưu đã được xác định từ các khảo sát trước đó Sau khi xử lý, các mẫu được chia thành hai phần: một phần giữ nguyên để đánh giá, phần còn lại được đun sôi, làm lạnh nhanh và sau đó tiến hành đánh giá.

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

KHẢO SÁT NGUYÊN LIỆU

Bảng 4.1 – Các chỉ tiêu chất lượng là chùm ngây trưởng thành

Chỉ tiêu Protein Chất khô Tro

Kết quả phân tích đã chứng minh rằng nguyên liệu chùm ngây ban đầu rất giàu đạm, phù hợp với các tài liệu đã được tham khảo Đặc biệt, các chỉ tiêu chất khô và độ tro của lá chùm ngây trưởng thành được sử dụng làm nguyên liệu cao hơn so với mẫu lá chùm ngây non làm đối chứng, cho thấy việc chọn lá chùm ngây trưởng thành làm nguyên liệu là hoàn toàn hợp lý và mang lại hiệu quả cao.

XỬ LÝ THU DỊCH

II.1 Khảo sát quá trình chần trong nước nóng Đây có thể coi như những nghiên cứu trong giai đoạn 1 của quá trình xử lý thu dịch Trong giai đoạn này, thực tế chúng tôi đã bố trí các thí nghiệm chần trong nước nóng, các thí nghiệm xử lý enzyme pectinase, thí nghiệm lạnh đông và so sánh chúng với nhau Tuy nhiên các biện pháp như xử lý enzyme hay lạnh đông đều làm cho sản phẩm có mùi hăng sống hay mùi nấu không thể loại bỏ Do giới hạn bài báo cáo, chúng tôi quyết định chỉ trình bày nội dung của quá trình chần, xem như tiền đề cho các quá trình xử lý thu dịch cải tiến sau này

Sau khi tiến hành thí nghiệm theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp I, yếu tố toàn phần 2 mức, 2 yếu tố ảnh hưởng:

Với kết quả xử lý chi tiết được trình bày trong phụ lục 2, chúng tôi thu được phương trình hồi quy của 3 hàm mục tiêu như sau:

 Hiệu suất thu hồi chất khô : = 24,593 – 2,781x1 – 4,879x2

 Cảm quan màu dịch chà : = 2,05 + 1,45x1 + 0,45x2

 Cảm quan mùi dịch chà : = 3,15 + 0,55x1 + 0,45x2

Thực tế không thể có một nghiệm chung cho để cùng một lúc đạt được Y1max, Y2max,

Y3max mà chỉ tìm được nghiệm thoả hiệp (x1, x2) để các giá trị Y1, Y2, Y3 nằm gần

Chúng tôi đã áp dụng phương pháp chập tuyến tính để tìm nghiệm thoả hiệp cho Y1max, Y2max, Y3max Kết quả cho thấy các thông số tối ưu cho quá trình chần đã được xác định (Xem Phụ lục 2).

II.2 Khảo sát quá trình chần trong dung dịch ion kim loại

II.2.1 Kh ả o sát quá trình ch ầ n trong dung d ị ch ion Cu 2+

Z2 : nồng độ ion kim loại tạo phức trong nước chần

Dựa trên bố trí thí nghiệm và các phương pháp xử lý tính toán được trình bày trong phụ lục 3, chúng tôi đã xác định được phương trình hồi quy phù hợp với kết quả thực nghiệm về độ hấp phụ OD.

Quy đổi từ biến mã hóa xi sang biến thật Zi, phương trình biến thực nhận được là:

Phương trình cho thấy nồng độ ion Cu 2+ và thời gian chần có tác động đến độ hấp phụ OD tại bước sóng 680nm Cụ thể, khi nồng độ ion Cu 2+ và thời gian chần tăng, độ hấp phụ OD giảm.

 Tối ưu hóa quy hoạch thực nghiệm theo phương pháp đơn hình

Tiến hành tối ưu hóa bằng phương pháp đơn hình đều theo phụ lục 3, thuật toán sẽ dừng lại khi đạt tới miền chứa giá trị cực đại Các giá trị thí nghiệm sẽ hội tụ quanh mẫu tối ưu, tương ứng với nghiệm thức thời gian chần 2 phút và nồng độ ion kim loại Cu 2+ là 3.5ppm.

II.2.2 Kh ả o sát quá trình ch ầ n trong dung d ị ch ion Zn 2+

Dựa vào bố trí thí nghiệm và xử lý tính toán trong phụ lục 3, chúng tôi đã thu được kết quả của phương trình hồi quy tương thích thực nghiệm cho độ hấp phụ OD.

Phương trình cho thấy thời gian là yếu tố duy nhất ảnh hưởng đến độ hấp phụ OD ở bước sóng 680nm; khi thời gian tăng, độ hấp phụ OD cũng tăng theo Tuy nhiên, qua khảo sát thực nghiệm, chúng tôi phát hiện rằng sau một thời gian nhất định, độ hấp phụ OD sẽ giảm mạnh.

Tiến hành tối ưu hóa theo phương pháp đơn hình đều như mô tả trong phụ lục 3 Thuật toán dừng lại khi đạt tới miền chứa giá trị cực đại, với các giá trị thí nghiệm hội tụ quanh mẫu tối ưu Kết quả cho thấy nghiệm thức thời gian chần 2 phút với nồng độ ion kim loại Zn 2+ đạt 162 ppm.

II.2.3 Kh ả o sát quá trình ch ầ n trong dung d ị ch ion Mg2+

Dựa trên bố trí thí nghiệm và quy trình xử lý tính toán được trình bày trong phụ lục 3, chúng tôi đã xác định được kết quả của phương trình hồi quy phù hợp với thực nghiệm về độ hấp phụ OD.

Phương trình cho thấy nồng độ ion Mg 2+ và thời gian chần ảnh hưởng đến độ hấp phụ OD tại bước sóng 680nm Cụ thể, khi nồng độ ion Mg 2+ và thời gian chần tăng lên, độ hấp phụ OD sẽ giảm.

Tiến hành tối ưu hóa bằng phương pháp đơn hình đều theo phụ lục 3, thuật toán dừng khi đạt miền chứa giá trị cực đại Các giá trị thí nghiệm hội tụ quanh mẫu tối ưu, tương ứng với nghiệm thức thời gian chần 1 phút và nồng độ ion kim loại Mg 2+ là 1400 ppm.

Kết luận: Trong quá trình chần với dung dịch ion kim loại, chúng tôi đã xác định nghiệm thức tối ưu, tập trung vào các sản phẩm có giá trị OD gần với giá trị tối ưu.

Sau một thời gian bảo quản, chúng tôi nhận thấy có sự khác biệt rõ rệt về màu sắc giữa các mẫu Mẫu tối ưu được xác định với thời gian chần 2 phút và nồng độ ion kim loại Cu 2+ 35ppm, mang lại màu xanh bắt mắt và đặc biệt giữ được màu sắc trong suốt thời gian bảo quản.

II.3 Khảo sát quá trình chần có điều chỉnh pH kết hợp với ngâm trong dung dịch ion kim loại

II.3.1 Kh ả o sát ngâm trong dung d ị ch Cu 2+

Z1: Nồng độ NaOH (%) Z2: Thời gian ngâm (phút)

Z3: Nồng độ ion kim loại tạo phức (ppm)

Dựa trên bố trí thí nghiệm và xử lý tính toán trong phụ lục 3, chúng tôi đã xác định được phương trình hồi quy tương thích thực nghiệm cho độ hấp phụ OD.

Phương trình cho thấy rằng thời gian ngâm có ảnh hưởng đáng kể đến độ hấp phụ OD ở bước sóng 680nm; cụ thể, khi thời gian ngâm tăng lên, độ hấp phụ OD lại giảm xuống.

KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH PHỐI CHẾ

III.1 Khảo sát quá trình phối chế đường

Qua đánh giá của hội đồng cảm quan ở bảng 1 (phụ lục 3), sau khi xử lý thống kê, chúng tôi có được kết quả theo Bảng 4.3 như sau:

Bảng 4.3 – Kết quả xử lý thống kê số liệu cảm quan vị khi phối đường

Dựa vào bảng kết quả, các mẫu được phân loại thành ba nhóm: rất nhạt (điểm cảm quan trung bình từ 1 đến 2), rất ngọt (điểm cảm quan trung bình từ 3 đến 4) và mẫu B3 Trong nhóm rất nhạt, các mẫu B1, D1, C1; A1, D2, C2, A2 không có sự khác biệt đáng kể với mức ý nghĩa α=5% Tương tự, trong nhóm rất ngọt, các mẫu C3, B4, C4; A4, D4, B2; D4, B2, D3, A3 cũng không có sự khác biệt ở mức ý nghĩa α=5%.

Mẫu B3 nổi bật với giá trị cảm quan vị tốt nhất, đạt LS Mean = 4,733, và có sự khác biệt đáng kể so với các mẫu khác với mức ý nghĩa α=5%.

Do đó, chọn mẫu B3 là mẫu tối ưu tương ứng với công thức phối chế dịch cốt 48%, dịch đường là 24%

Do dịch đường sử dụng là dịch đường saccharose 50% nên đường thực tế có trong sản phẩm là 12%

Do cốt chùm ngây đã pha nước tỷ lệ 1:1 nhằm hỗ trợ quá trình xay nghiền, lượng chùm ngây thực tế là 24%

III.2 Khảo sát quá trình phối chế với acid citric

Qua đánh giá của hội đồng cảm quan ở bảng 6 (phụ lục 3), sau khi xử lý thống kê, chúng tôi có được kết quả theo bảng 4.4 như sau:

Bảng 4.4 – Kết quả xử lý thống kê số liệu cảm quan vị khi phối thêm acid

Mẫu C đạt điểm trung bình cảm quan vị cao nhất với giá trị LS Mean là 4,333, cho thấy sự khác biệt rõ rệt so với các mẫu khác ở mức ý nghĩa α=5%.

Mẫu E cũng có sự khác biệt so với các mẫu còn lại mức ý nghĩa α=5% nhưng lại cho giá trị cảm quan kém nhất (LS Mean = 2,267)

Mẫu A và D cũng như D và B không có sự khác biệt đáng kể, trong khi A và B lại có sự khác biệt rõ rệt so với hai mẫu E và C, với mức ý nghĩa α=5% và giá trị cảm quan trung bình (LS Mean) dao động từ 3 đến 3.5.

Mẫu C được chọn là mẫu tối ưu, với công thức phối chế acid là 0,16ml acid trong 20ml dịch chùm ngây đã được pha trộn với đường và nước.

Hay nói cách khác, tỉ lệ acid được phối chế vào sản phẩm là:

KHẢO SÁT VIỆC SỬ DỤNG CHẤT ỔN ĐỊNH (COD)

IV.1 Khảo sát sơ bộ

Qua khảo sát sơ bộ chất ổn định, được thể hiện chi tiết ở phụ lục V, chúng tôi rút ra một số nhận xét sau:

 Nhận xét chung từ việc khảo sát riêng các chất ổn định:

Các chất ổn định thường có độ nhớt cao, ảnh hưởng tiêu cực đến giá trị cảm quan và quy trình chiết rót sản phẩm Ngoài ra, Guar Gum cũng tạo ra mùi khó chịu cho sản phẩm.

Nghiên cứu cho thấy, nồng độ Xanthan Gum từ 0,1% - 0,2% mang lại cảm quan tốt về độ đặc và độ nhớt Mặc dù nồng độ cao hơn từ 0,3% - 0,4% không đạt điểm cảm quan cao như nồng độ thấp hơn, nhưng lại đảm bảo độ ổn định của sản phẩm sau thời gian bảo quản Xanthan Gum nổi bật hơn so với các chất ổn định khác trong việc duy trì chất lượng sản phẩm.

Dựa trên kết quả khảo sát trong phụ lục và các nhận xét chung, chúng tôi quyết định tiếp tục nghiên cứu Xanthan Gum với nồng độ từ 0,1% đến 0,3% trong quá trình tối ưu hóa tiếp theo.

 Nhận xét chung từ việc kết hợp từng cặp chất ổn định

Các nghiệm thức khảo sát kết hợp các chất ổn định cho thấy giá trị độ nhớt đạt mức chấp nhận được, ngoại trừ sự kết hợp giữa Xanthan Gum và Guar Gum cũng như Pectin và Xanthan Gum với tổng nồng độ 0,4%, cho ra độ nhớt khá cao Đồng thời, các nghiệm thức này cũng có điểm cảm quan tương đối thấp, trong khi tất cả các nghiệm thức khác với tổng nồng độ 0,4% đều ghi nhận điểm cảm quan rất cao về độ đặc và độ nhớt.

Sau 28 ngày bảo quản, hầu hết các mẫu đều bị kết lắng hoàn toàn hoặc một phần lớn Tuy nhiên, khi khảo sát sự kết hợp giữa CMC và Xanthan Gum, không ghi nhận hiện tượng kết lắng trong quá trình bảo quản.

Dựa trên kết quả khảo sát trong phụ lục và những nhận xét chung, chúng tôi quyết định sẽ tiến hành khảo sát nghiệm thức kết hợp CMC và Xanthan Gum với nồng độ từ 0,1% đến 0,3% trong giai đoạn tối ưu hóa tiếp theo.

 Nhận xét chung từ việc kết hợp 3 chất ổn định lại với nhau

Tất cả các nghiệm thức kết hợp ba chất ổn định đều có độ nhớt thấp, đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng Các nghiệm thức khảo sát đều cho kết quả cao về độ đặc và độ nhớt, với hầu hết đạt giá trị lớn hơn 3.

Các sản phẩm bảo quản trong 28 ngày thường bị kết lắng hoàn toàn hoặc một phần lớn, ngoại trừ công thức chứa CMC, Carrageenan và Xanthan Gum Công thức này duy trì độ đồng nhất của sản phẩm và giảm thiểu hiện tượng kết lắng, với nồng độ 0.03% cho mỗi thành phần, sản phẩm chỉ bị lắng hoàn toàn sau 28 ngày.

Thông qua việc nhận xét khảo sát sơ bộ chúng tôi quyết định khảo sát kỹ hơn cho giai đoạn tiếp theo

 Khảo sát đơn chất: o Xanthan Gum: 0,1 – 0,3%

 Kết hợp giữa CMC và Xanthan Gum: o CMC: 0,05 – 0.15% o Xanthan Gum: 0,05 – 0,15%

 Kết hợp 3 chất: o Xanthan Gum: 0.04 – 0.1% o Carragennan: 0.04 -0.1% o CMC: 0,04 -0,1%

IV.2 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Xanthan Gum đến trạng thái ổn định của sản phẩm

Tiến hành khảo sát lại độ ổn định của nước uống dinh dưỡng từ cây chùm ngây với nồng độ từ 0,1-0,3%, dựa trên hai chỉ tiêu chính là độ truyền suốt (∆OD) và độ nhớt Thời gian khảo sát mẫu thí nghiệm được thực hiện trong 15 ngày.

Bảng 4.5 – Kết quả quan sát sự thay đổi OD theo ngày

Nồng độ Giá trị OD 

1 ngày 3 ngày 5 ngày 7 ngày 10 ngày 15 ngày

Kết quả thay đổi giá trị OD của các mẫu nước uống dinh dưỡng chùm ngây theo thời gian và nồng độ Xanthan Gum được thể hiện rõ qua đồ thị dưới đây.

Hình 4.1 – Đồ thị sự thay đổi OD theo ngày ở các nồng độ của Xanthan Gum

Chỉ số OD biểu đạt độ truyền suốt của dịch huyền phù, có ý nghĩa cho biết mức độ lơ lửng của dịch cốt có trong sản phẩm

Giá trị OD cho biết sự thay đổi của OD OD càng nhỏ thì hiệu quả ổn định của phụ gia sử dụng càng cao

Mặc khác, cần đảm bảo được độ nhớt của sản phẩm cho phù hợp, không làm ảnh hưởng đến giá trị cảm quan của sản phẩm

- Khi nồng độ Xanthan Gum càng tăng thì độ nhớt của sản phẩm càng tăng

- Ở nồng độ 0.3% OD thấp nhất chứng tỏ tại nồng độ này hiệu quả ổn định trạng thái sản phẩm là tốt nhất

- Tất cả các mẫu sản phẩm sau 15 ngày khảo sát hầu như không xuất hiện tượng tách lớp ở các nồng độ Xanthan Gum khác nhau

1 ngày 3 ngày 5 ngày 7 ngày 10 ngày 15 ngày ngày khảo sát

IV.3 Khảo sát ảnh hưởng của sự kết hợp CMC- Xanthan Gum đến trạng thái ổn định của sản phẩm

Qua khảo sát sơ bộ chúng tôi chọn 2 yếu tố là:

Ta thu được ma trận thực nghiệm với các biến mã như sau:

Bảng 4.6 – : Ma trận thực nghiệm và hàm mục tiêu thu được

Số TN X0 X1 X2 Y1 (  OD) Y2 ( độ nhớt)

Kết quả chênh lệch độ nhớt (OD) giữa ngày đầu và ngày thứ 15, cùng với độ nhớt của sản phẩm ở các nồng độ khác nhau của Xanthan Gum và CMC, được thể hiện rõ qua đồ thị dưới đây.

Hình 4.2 – Đồ thị biểu diễn sự thay đổi OD theo ngày

 Khi sử dụng nồng độ Xanthan gum càng tăng thì độ nhớt của nectar chùm ngây càng tăng

Sự kết hợp của 0,15% Xanthan Gum và 0,05% CMC đã chứng minh khả năng ổn định đáng kể cho trạng thái của nectar chùm ngây, với ∆ giảm rõ rệt so với mẫu đối chứng.

 Khi nồng độ CMC trong sản phẩm chiếm phần lớn thì ∆ cao, chứng tỏ khả năng ổn định nectar chùm ngây khi nồng độ CMC cao là kém

1 ngày 3 ngày 5 ngày 7 ngày 10 ngày 15 ngày ngày khảo sát

Dựa trên số liệu thực nghiệm, chúng tôi đã xác định các giá trị b0, b1, b2, và b12 thông qua hàm mục tiêu liên quan đến độ chênh lệch giá trị OD (Y) và độ nhớt Y [phụ lục 8]

Khi kiểm chứng sự tương thích thực nghiệm của hai phương trình hồi quy, chúng tôi áp dụng tiêu chuẩn Fisher với mức ý nghĩa p = 0,05 và các giá trị f1=1, f2=2 Kết quả cho thấy F2 20 > F0,95(1,2 ),2 > F1 = 12,48, điều này chứng tỏ phương trình hồi quy Y_OD tương thích với thực nghiệm, trong khi phương trình Y_độ nhớt không tương thích.

Xanthan Gum và CMC là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự ổn định của nectar chùm ngây Khi nồng độ của Xanthan Gum và CMC tăng, giá trị ∆ sẽ giảm, cho thấy sự cải thiện trong quá trình ổn định.

Phương pháp tổng hợp khảo sát thanh trùng

V.1 Khảo sát vi sinh vật có trong sản phẩm

Mẫu nghiên cứu nectar chùm ngây đã được phối chế, có thông số 0 Bx.2 , pH=5.09 Mẫu sẽ đem đi bài khí, rót nóng 85 0 C trước khi thanh trùng

Chúng tôi đã chọn vi sinh vật chỉ thị Bacillus cereus và tiến hành kiểm tra mẫu chưa thanh trùng tại PTN vi sinh trường ĐH Mở Kết quả cho thấy sự hiện diện của Bacillus cereus trong sản phẩm, khẳng định rằng việc lựa chọn Bacillus cereus làm vi sinh vật chỉ thị là hoàn toàn hợp lý.

V.2 Thực nghiệm D, z của vi sinh vật chỉ thị

Chùm ngây được xử lý nhiệt ở ba mức nhiệt độ 80°C, 90°C và 100°C trong 10 phút, sau đó tiến hành định lượng Bacillus cereus có trong sản phẩm Kết quả thực nghiệm cho phép tính toán giá trị Dt theo công thức đã được thiết lập.

Bảng 4.15 – Giá trị DT ở các nhiệt độ thanh trùng khác nhau

Nhiệt độ thanh trùng ( 0 C) DT (phút) Log (DT)

Kết quả từ bảng cho thấy rằng nhiệt độ thanh trùng và thời gian tiêu diệt vi sinh vật DT có mối quan hệ tỉ lệ nghịch Cụ thể, khi nhiệt độ thanh trùng quá thấp, như 80°C, thời gian cần thiết để giảm lượng vi sinh vật xuống 10 lần là rất dài, lên tới 218,54 phút Điều này cho thấy rằng ở nhiệt độ thấp, thời gian giữ nhiệt cần kéo dài hơn để đảm bảo các chỉ tiêu vi sinh vật nằm trong mức giới hạn cho phép.

Giá trị z được xác định thông qua thời gian chết nhiệt, bằng cách lập đồ thị log(Dt) theo nhiệt độ thanh trùng T Hệ số góc của đồ thị này tương ứng với giá trị -1/z.

Hình 4.4 – Đồ thị mối quan hệ DT và z của Bacillus cereus

Từ đồ thị Hình 4.4 chúng ta có phương trình: Y= -0.0924X + 9.543

Hệ số góc của phương trình là -1/z = -0.0924  z = 1/ 0.0924 = 10.8225

Như vậy chúng tôi đã chọn được Bacillus cereus làm vi sinh vật chỉ thị đặc trưng cho sản phẩm nước uống chùm ngây, với các thông số: D 100 = 3.1038 ; z = 10.8225

Chúng tôi cũng sử dụng 100 o C làm nhiệt độ tiêu chuẩn cho các tính toán tiếp theo

V.3 Xây dựng công thức thanh trùng bằng phương pháp toán học

Thời gian hiệu quả thanh trùng cần thiết được tính theo công thức:

Sản phẩm được chứa trong chai thủy tinh 240ml, tương đương với khối lượng thực phẩm khoảng 240g Mật độ vi sinh vật C trong sản phẩm ban đầu cho phép là từ 0.1 đến 3 nha bào/1g Do đó, chúng tôi đã chọn C = 3 nha bào/1g để tính toán thời gian hiệu quả cần thiết cho quá trình thanh trùng.

Fc = D100[ 4+lg(3x240)] = 3,10 x [4 +lg (720)] = 21,25 phút quy ước

Chúng tôi lần lượt tiến hành khảo sát các công thức thanh trùng:

Tại mỗi công thức khảo sát, chúng tôi ghi nhận lại nhiệt độ của thiết bị và tâm sản phẩm sau mỗi khoảng thời gian là p = 1 phút

Chúng tôi đã tính toán hệ số Kf tương ứng với nhiệt độ đo được ở tâm sản phẩm sau mỗi phút, sử dụng công thức K trong khoảng vi phân 1 phút Kết quả cho thấy mối quan hệ tuyến tính với phương trình y = ‐0.0924x + 9.543 và hệ số xác định R² = 0.8905.

70 80 90 100 110 log (Dt ) nhiệt độ xử lý (oC)

V.3.1 Kh ả o sát công th ứ c thanh trùng ở ch ế độ nhi ệ t độ 105 0 C

Bảng 4.16 – Số liệu nhiệt độ thanh trùng theo công thức

Nhiệt độ tâm sản phẩm ( o C)

Từ bản số liệu thực nghiệm, chúng tôi vẽ được đồ thị đường cong thanh trùng.

Hình 4.5 – Đồ thị đường cong thanh trùng sản phẩm :

Xác định thời gian hiệu quả thanh trùng thực tế dựa vào công thức:

So sánh với giá trị lý thuyết: Ftt = 16,71 < Flt = 21,25

Thời gian thanh trùng không đạt yêu cầu có thể dẫn đến hư hỏng sản phẩm trong quá trình bảo quản, từ đó ảnh hưởng đến giá trị cảm quan của thực phẩm.

Vì thế chúng ta cần tính toán để tăng thời gian hiệu quả thanh trùng bằng cách tăng thời gian giữ nhiệt của sản phẩm

Tăng giá trị Ftt bằng cách tăng thời gian giữ nhiệt cho sản phẩm

Công thức thanh trùng mới như sau:

Tiến hành kiểm chứng bằng thực nghiệm (phụ lụcVII) , chúng tôi có kết quả:

Như vậy, chế độ thanh trùng

20  đạt hiệu quả của quá trình thanh trùng

Nhiệt độ thiết bị (oC) Nhiệt độ tâm sản phẩm (oC) Kf

Bảng 4.17 – Số liệu nhiệt độ thanh trùng theo công thức 20 10 20

Từ bảng số liệu thực nghiệm, chúng tôi vẽ được đồ thị công thức thanh trùng như sau:

Hình 4.6 – Đồ thị đường cong thanh trùng sản phẩm : 20 10 20

Xác định thời gian hiệu quả thanh trùng thực tế dựa vào công thức:

So sánh với giá trị lý thuyết: Ftt = 24,98 > Flt = 21,25,

Như vậy thời gian hiệu quả thanh trùng đạt yêu cầu

Như vậy, chế độ thanh trùng 20 10 20

  là hoàn toàn phù hợp cho sản phẩm nước uống dinh dưỡng từ chùm ngây

Bảng 4.18 – Số liệu nhiệt độ thanh trùng theo công thức

Từ bảng số liệu thực nghiệm, chúng tôi vẽ đồ thị công thức thanh trùng như sau:

Hình 4.7 – Đồ thị đường cong thanh trùng sản phẩm :

Xác định giá trị thời gian hiệu quả thanh trùng thực tế dựa vào công thức:

So sánh với giá trị lý thuyết: Ftt = 39.05 >> Flt = 21.25 : đạt yêu cầu về an toàn vệ sinh

Việc thực hiện Ftt >> Flt gây lãng phí năng lượng và ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng cảm quan cũng như dinh dưỡng của sản phẩm Để khắc phục điều này, chúng tôi đã điều chỉnh chế độ bằng cách giảm thời gian giữ nhiệt của sản phẩm.

Công thức thanh trùng mới như sau:

Tiến hành kiểm chứng bằng thực nghiệm (phụ lụcVII) , chúng tôi có kết quả:

Như vậy, chế độ thanh trùng

20  là hoàn toàn phù hợp cho sản phẩm nước uống dinh dưỡng từ cây chùm ngây

V.4 Theo dõi chỉ tiêu vi sinh kết hợp với cảm quan hư hỏng trong quá trình bảo quản

Sản phẩm nước chùm ngây sẽ được thanh trùng theo 3 công thức:

Sau đó đánh giá chỉ tiêu hóa lý, vi sinh vật, cảm quan, và theo dõi thời gian bảo ôn của sản phẩm Kết quả thu được như sau:

V.4.1 Các bi ế n đổ i v ề c ả m quan sau quá trình thanh trùng

Bảng 4.19 – Những biến đổi của sản phẩm nước uống dinh dưỡng chùm ngây trong quá trình bảo ôn

Công thức Màu sắc Mùi, trạng thái Vị

DC Màu xanh đặc trưng của lá

Xuất hiện mùi ôi, khó chịu và bọt hơi sau 1 tuần bảo quản

Chua, vị hư hỏng sau

CT1 Màu xanh hơi sẫm Không thay đổi sau 30 ngày bảo quản, mùi chùm ngây đặc trưng.

CT2 Màu xanh hơi sẫm Không thay đổi sau 30 ngày bảo quản, mùi chùm ngây đặc trưng

CT3 Màu xanh hơi sẫm Không thay đổi sau 30 ngày bảo quản, mùi chùm ngây đặc trưng.

Trong nghiệm thức đối chứng, sản phẩm bị hư hỏng sau 2 tuần theo dõi Ngược lại, cả 3 công thức thanh trùng cho phép sản phẩm bảo quản trên 30 ngày mà không có mùi vị lạ hay bọt khí trong chai Tuy nhiên, màu sắc của sản phẩm có sự thay đổi ở mỗi công thức thanh trùng.

V.4.2 Ki ể m tra ch ỉ tiêu vi sinh v ậ t

V.4.2.a Kiểm tra chỉ tiêu vi sinh vật sau quá trình thanh trùng

Các mẫu nghiên cứu sau quá trình thanh trùng, sẽ được kiểm tra các chỉ tiêu vi sinh như TSVKHK, nấm men,nấm mốc, colifrom, staphylococcus

Bảng 4.20 – Chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm sau quá trình thanh trùng

After testing the parameters of total viable bacteria, yeast and mold, Coliform, Staphylococcus, Clostridium perfringens, and Pseudomonas aeruginosa, we found that the samples post-pasteurization meet the permissible levels according to Decision No 46/2007/QD-BYT.

Hình 4.8 – Hình thái khuẩn lạc coliform trên mẫu đối chứng (1) và công thức 3 (2) V.4.2.b Kiểm tra chỉ tiêu vi sinh trong thời gian bảo ôn sản phẩm

Trong quá trình khảo sát chế độ thanh trùng để theo dõi vi sinh vật, sản phẩm được bảo ôn trong 30 ngày Mỗi tuần, chúng tôi tiến hành kiểm tra các chỉ tiêu vi sinh vật thường có trong sản phẩm nước uống không cồn theo quyết định số 46/2007/QĐ-BYT.

Bảng 4.21 – Chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm trong quá trình bảo ôn 30 ngày

TSVKHK (cfu/ml) Nấm men, mốc (cfu/ml) Coliform (cfu/ml) Staphylococcus (cfu/ml) Closridium perfringens (cfu/ml) Pseudomonas aeruginosa

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM

VI.1 Các thông số hóa lý

Bảng 4.22 – Các thông số hóa lý của sản phẩm trước, sau quá trình thanh trùng

Công thức Hàm lượng chất khô

( 0 Bx) pH Độ hấp phụ

Theo bảng số liệu, hàm lượng chất khô (0 Bx), pH và độ hấp phụ OD có sự thay đổi sau quá trình thanh trùng, nhưng mức độ thay đổi này không đáng kể và không ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm.

Trong quá trình khảo sát chế độ thanh trùng, sản phẩm được bảo ôn trong 30 ngày, sau đó tiến hành theo dõi các chỉ tiêu hóa lý, cảm quan và vi sinh vật.

Bảng 4.23 – Sự thay đổi hàm lượng chất khô ( 0 Bx) trong thời gian bảo ôn

Hàm lượng chất khô ( 0 Bx) Sau thanh trùng

Bảng 4.24 – Sự thay đổi giá trị pH trong quá trình bảo quản

Công thức thanh trùng pH Sau thanh trùng

Bảng 4.25 – Sự thay đổi giá trị OD trong quá trình bảo quản

Trong vòng 30 ngày bảo ôn sản phẩm, hàm lượng chất khô hòa tan, pH và giá trị OD có sự biến đổi rõ rệt Tuy nhiên, những thay đổi này không tác động nhiều đến giá trị cảm quan của thực phẩm.

VI.2 Theo dõi hàm lượng dinh dưỡng có trong sản phẩm

Nguyên liệu lá chùm ngây được kiểm tra hàm lượng đạm ban đầu với thông số thu được là:

Sản phẩm nước uống dinh dưỡng từ chùm ngây đã hoàn thiện và được kiểm tra chỉ tiêu hàm lượng đạm, với kết quả cho thấy mức độ dinh dưỡng cao.

VI.3 Theo dõi hàm lượng kim loại nặng

Trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi đã sử dụng hàm lượng ion kim loại Cu++ để nâng cao khả năng giữ màu cho sản phẩm Vì vậy, chúng tôi tiến hành khảo sát hàm lượng Cu++ trong sản phẩm nhằm đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

Quá trình phân tích được thực hiện tại phòng thí nghiệm hóa phân tích trường đại hoc

KHTN TP.HCM Kết quả thu được với hàm lượng Cu có trong nước uống dinh dưỡng từ cây chùm ngây là: 0,3mg/l

Theo quy định của Bộ Tài nguyên và Môi trường, hàm lượng ion Cu++ tối đa cho phép trong nước uống là 2mg/l Do đó, sản phẩm nước uống dinh dưỡng từ cây chùm ngây hoàn toàn đảm bảo an toàn về chỉ tiêu kim loại nặng.

VI.4 Đánh giá cảm quan toàn diện sản phẩm Đánh giá cảm quan toàn diện sản phẩm theo TCVN khi áp dụng 3 chế độ thanh trùng với hội đồng gồm 10 người, chúng tôi có kết quả như sau:

VI.4.1 Ch ế độ thanh trùng theo công th ứ c 1

Bảng 4.26 - Bảng kết quả cảm quan sản phẩm hoàn thiệntheo TCVN 3215-79 Điểm từng thành viên Chỉ tiêu

Màu Mùi Vị Trạng thái

Trung bình chưa có trọng lượng 4,3 4,7 4,6 4,7

Trung bình có trọng lượng 5,16 4,7 4,6 3,76 Điểm chất lượng 18,22 Sản phẩm có điểm chất lượng là 18,22 Do đó sản phẩm nectar từ chùm ngây được xử lý nhiệt ở

VI.4.2 Ch ế độ thanh trùng công th ứ c 2

Bảng 4.27 – Bảng kết quả cảm quan sản phẩm hoàn thiệntheo TCVN 3215-79 Điểm từng thành viên Chỉ tiêu

VI.4.3 Ch ế độ thanh trùng công th ứ c 3

Tiến hành đánh giá cảm quan theo TCVN 3215-79 với thành viên hội đồng gồm

Bảng 4.15 Bảng kết quả cảm quan sản phẩm hoàn thiệntheo TCVN 3215-79 Điểm từng thành viên Chỉ tiêu

Nhận xét tổng quan về sản phẩm cho thấy cả ba công thức thanh trùng đều đạt điểm đánh giá cảm quan khá tương đồng, với chất lượng sản phẩm ở mức khá.

Tiêu đề	Nghiên Cứu Sản Xuất Thử Nước Uống Dinh Dưỡng Từ Cây Chùm Ngây (Moringa Oleifera)
Tác giả	Như Xuân Thiện Chân, Nguyễn Thị Thu Sang, Tạ Đăng Khoa, Mạc Hoàng Luân
Người hướng dẫn	Th.S. Như Xuân Thiện Chân
Trường học	Đại Học Mở Tp. Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Thực Phẩm
Thể loại	báo cáo tổng kết đề tài khoa học và công nghệ
Năm xuất bản	2013
Thành phố	Tp. HCM

Định dạng
Số trang	91
Dung lượng	1,16 MB