Nghiên cứu quy trình chế biến sữa tươi có bổ sung tinh bột nghệ

TỔNG QUAN

Tổng quan về nghệ

Nghệ còn có tên là uất kim, khương hoàng, safran des Indes Tên khoa học Curcuma longa L ( Curcuma domestica Lour).

- Loài: Curcuma longa Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG

Nghệ, có nguồn gốc từ các sườn đồi rừng nhiệt đới ở bờ biển phía tây nam Ấn Độ, là một trong những loại thực vật được nhân giống vô tính từ hàng ngàn năm qua.

Nghệ có khả năng thích nghi với nhiều điều kiện sống khác nhau, vì vậy nó không chỉ được trồng ở Ấn Độ mà còn lan rộng ra Đông Nam Á, Trung Quốc, Nam Mỹ và một số nước Châu Phi nhờ sự phát triển của người Tây Ban Nha Mặc dù có rất ít thông tin công bố về việc trồng nghệ tại các khu vực này, nhưng hoạt động trồng nghệ vẫn được ghi nhận chủ yếu tại Ấn Độ.

1.1.2 Đặc tính sinh vật, phân bố

Nghệ là loài thực vật thân thảo cao từ 0.6 đến 1 mét, với thân và rễ có màu vàng cam và mùi thơm đặc trưng Lá nghệ có hình dài trái xoan, kích thước khoảng 45cm x 18cm, mọc xen kẽ thành hai hàng Cuống lá dài từ 50 đến 115cm, trong khi phiến lá có chiều dài từ 76 đến 115cm và đôi khi lên đến 230cm, rộng từ 38 đến 45cm, với hình dạng thuôn hoặc elip Hoa nghệ mọc từ giữa các lá, tạo thành bông hình trụ với lá bắc màu trắng hoặc hơi lục và đài không đều Tràng hoa có hình ống không đồng nhất, với thùy giữa lớn hơn và có mũi nhọn, trong khi bầu hoa có lông và vòi nhẵn Quả nghệ có 3 ô mở bằng van.

Thân rễ được gọi là thương hoàng, trong khi củ được gọi là uất kim Củ có màu xám nâu và bề mặt nhăn nheo, thường có dấu vết của nhánh và rễ phụ Củ có trọng lượng nặng, tỏa ra mùi thơm hắc và có vị cay đặc trưng.

2 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG

Nghệ là loại cây mọc hoang dại, phân bố rộng rãi ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, với Ấn Độ, Pakistan, Sri Lanka, và Việt Nam là những quốc gia trồng nghệ chủ yếu Ấn Độ hiện nay là trung tâm sản xuất và xuất khẩu nghệ lớn nhất thế giới Tại Việt Nam, nghệ được trồng khắp nơi và được thu hoạch vào mùa thu để sử dụng làm gia vị.

Thành phần hóa học của củ nghệ: curcuminiods, tinh dầu nghễ, chất xơ, chất khoáng, protein, chất béo, ẩm và carbohydrate.

Bảng 1 1 Thành phần hóa học của nghệ ở Việt Nam[26]

Thành phần Curcuminiods Tinh dầu Chất xơ Chất khoáng Protein Chất béo Ẩm Carbohydrate

Ngoài ra, trong thành phần tinh dầu nghệ (5.8%) thu được theo phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước thì có α-phellandren , sabinene (0.6%), cineol (1%), bornenol (0.5%), zingiberene (25%) và sespuiterpines ( 53%) [26].

Các vùng khác nhau có tỷ lệ thành phần khác nhau, và nhiều tài liệu đã chứng minh điều này, đặc biệt là ở những khu vực thuận lợi cho sự phát triển của cây nghệ.

Bảng 1 2 Thành phần hóa lý của củ nghệ ở một số vùng trên thế giới [53] Nguồn gốc

1.1.4 Phương pháp sản xuất tinh bột nghệ

Quy trình sản xuất tinh bột nghệ hiện nay đƣợc thực hiện ở quy mô công nghiệp Hình 1.2

Ly tâm tách dịch Rửa tinh bột

Ly tâm tách Sấy nóng Làm nguội Bao gói Bảo quản Tinh bột nghệ

Hình 1 2 Quy trình sản xuất tinh bột nghệ

Nghệ tươi thường được thu hoạch vào tháng 11 đến tháng 12, thời điểm mà củ nghệ chứa nhiều tinh bột nhất Để đảm bảo chất lượng sản phẩm, củ nghệ thu hoạch cần đạt kích thước lớn và độ tuổi phù hợp với yêu cầu sản xuất.

- Sơ chế nghệ nguyên liệu gồm rửa sạch các, đất; sau đó cạo vỏ.

- Cắt khúc với kich thước để thuận lợi cho quá trình nghiền

- Nghiền bằng máy để phá vỡ cấu trúc của nghệ, giải phóng các thành phần trong củ nghệ ra theo nước.

- Ly tâm tách bã: mục đích để loại bỏ tạp chất, chất xơ ra khỏi dịch.

- Ly tâm tách dịch: dùng sự khác nhau về tỷ trọng để tách tinh dầu và nhựa nghệ ra khỏi dịch tinh bột.

- Rửa tinh bột để thu đƣợc tinh bột và hợp chất curcumin trong đó.

- Ly tâm tách nước ra khỏi tinh bột nghệ do sự chênh lệch về tỷ trọng.

Sấy tinh bột là quá trình giảm độ ẩm nhằm nâng cao thời gian bảo quản và thuận tiện cho việc vận chuyển Điều kiện sấy cần được duy trì kín, với nhiệt độ không vượt quá 65 độ C để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

- Bao gói, bảo quản trong bao bì không có không khí, để nơi khô ráo thoáng mát, tránh ánh sáng.

Hợp chất curcumin

Curcumin là thành phần chủ yếu trong củ nghệ, lần đầu tiên được mô tả về cấu trúc bởi Volger và Pelletier vào năm 1815 Đến năm 1913, Lampe xác định cấu trúc sinh học của curcumin là diferuloymethan dựa trên các đặc tính của nó.

- Curcumin khi đun nóng với kiềm thì tạo thành acid vanilic và acid ferulic;

- Nóng chảy với kiềm cho acid protocatechuic ((OH)2C6H3COOH); oxy hóa bằng permanganate tạo thành vanillin;

- Hydro hóa dẫn xuất diacetyl của curcumin cho hốn hợp dẫn xuất hexahydro và tetrahydro.

- Tên IUPAC: (1E, 6E) -1,7-bis (4-hydroxy-3-metoxyphenyl) -1,6-heptadien-3,5- dion

- Trạng thái: tinh thể màu nâu đỏ

- Người ta tìm thấy curcuminoid tồn tại ở 4 dạng hợp chất: o Curcumin: chiếm chủ yếu (60%) o Demetoxy-curcumin chiếm 24% o Bis-demetoxy-curcumin chiếm 14%

6 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG o Xiclocurcumin chiếm khoảng 1%, đây là hợp chất mới phát hiện

Hình 1 3 Cấu trúc tự nhiên của curcumin [26] Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG

- Curcumin trích từ củ nghệ có dạng bột màu vàng, nhiệt độ nóng chảy

- Curcumin không tan trong nước, tan trong cồn, aceton, metanol, dicloromethan, dicloetylen, benzen, acid acetic, …

Trong môi trường trung tính, dung dịch curcumin có màu vàng, trong khi ở môi trường acid, nó chuyển sang màu vàng ánh lục (vàng chanh) Đặc biệt, khi ở môi trường kiềm, dung dịch curcumin sẽ có màu từ cam đến đỏ tím.

- Màu của curcumin bền với nhiệt độ, không bền với ánh sáng và khi có sự hiện diện của SO2 với nồng độ 10 ppm.

- Dung dịch curcumin trong dung môi hữu cơ có độ hấp thu cực đại ở bước sóng khoảng 420÷430nm.

- Curcumin dễ dàng bị phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng hoặc trong môi trường pH thích hợp;

- Phản ứng cộng với hydro;

- Phản ứng tạo phức với kim loại;

- Phản ứng của nhóm OH trên vòng benzene;

Tác dụng của curcumin đã đƣợc nhiều nhà nghiên cứu tìm hiểu Một số tác dụng của curcumin nhƣ sau:

Curcumin đã được chứng minh có khả năng ngăn ngừa và điều trị ung thư, với nhiều nghiên cứu chỉ ra tác dụng tích cực của nó đối với hóa trị liệu Các thí nghiệm in vivo cho thấy curcumin có hiệu quả trong việc chống lại nhiều loại ung thư, bao gồm ung thư da, dạ dày, tá tràng, gan và vú Những kết quả này mở ra triển vọng mới trong việc sử dụng curcumin như một phương pháp hỗ trợ trong điều trị ung thư.

Curcuminoid là hợp chất tự nhiên nổi bật với khả năng chống oxy hóa, ngăn chặn sự hình thành các gốc tự do như superoxide và hydroxyl Tính năng này giúp curcumin bảo vệ lipid trong cơ thể khỏi sự peroxide hóa Nhóm OH trên vòng benzen của curcumin đóng vai trò quan trọng trong khả năng chống oxy hóa của nó Vì lý do này, curcumin thường được sử dụng làm phụ gia thực phẩm, ngăn ngừa ôi thiu do oxy hóa dầu mỡ trong quá trình lưu trữ Cơ chế chống oxy hóa của curcumin có thể diễn ra qua nhiều bước khác nhau.

 Dập tắt hay trung hòa các gốc tự do

 Tương tác với các tác nhân oxy hóa và ngăn cản chúng phát triển

 Kết hợp với oxi và làm giảm khả năng phản ứng oxy hóa

 Ngăn cản các enzyme oxy hóa nhƣ cyctochromer P_450

 Tạo phức hay phá hủy tính oxy hóa của các ion kim loại nhƣ Fe

Curcumin có khả năng kháng viêm mạnh mẽ nhờ vào cấu trúc hóa học đặc biệt của nó, với các liên kết đôi tại C3,4 và C3’,4’ cùng với nhóm OH tại C8,8’ trên vòng benzene Nghiên cứu cho thấy curcumin có thể ức chế enzyme cyclooxygenase và lipoxygenase, hai enzyme quan trọng trong quá trình chuyển hóa arachidonic acid Việc ngăn chặn hoạt động của các enzyme này giúp giảm thiểu sản phẩm gây viêm từ arachidonic acid, từ đó hỗ trợ trong việc điều trị các tình trạng viêm nhiễm.

Curcumin có khả năng kháng viêm, kháng khuẩn và kháng virus, được ứng dụng trong điều trị HIV Dẫn xuất Natri curcuminat thể hiện tính kháng khuẩn đối với vi khuẩn Micrococcus pyogen với nồng độ chỉ 1ppm Hỗn hợp curcumin, demethoxycurcumin và bisdemethoxycurcumin cũng cho thấy hiệu quả kháng giun.

Tổng quan về sữa

Sữa là chất lỏng sinh lý do động vật tiết ra, cung cấp dinh dưỡng thiết yếu cho động vật non Nó chứa hầu hết các chất dinh dưỡng cần thiết cho con người, bao gồm protein, lipid, vitamin và khoáng chất.

Sữa là một chất lỏng màu trắng đục, có độ nhớt gấp đôi nước, với vị ngọt nhẹ và mùi hương không quá mạnh Độ đục của sữa được hình thành từ các thành phần như chất béo, protein và khoáng chất Sữa bò thường có màu từ trắng đến vàng nhạt, điều này là do hàm lượng β-caroten có trong chất béo.

Bảng 1 3 Một số tính chất vật lý của sữa tươi [32] Đại lƣợng pH Độ chua

Tỷ trọng Điểm đông đặc

Sức căng bề mặt ở 20 0 C Độ dẫn điện

1.3.3 Thành phần hóa học của sữa tươi

Bảng 1 4 Thành phần hóa học của sữa tươi [32]

Hình 1 5 Cấu trúc của sữa Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG

Nước là thành phần chính trong sữa, chiếm 87% Trong đó, nước tự do chiếm đến

96-97% và một lượng nhỏ nước liên kết trong các phân tử protein.

- Gồm có 3 nhóm chính: o Lipids o Hợp chất của lipid : 1.0% o Chất hòa tan trong lipid: 0.1%

Cấu trúc của lipid: oTriglyceride: gồm glycerol liên kết với 3 acid béo oDiglyceride: gồm glycerol liên kết với 2 acid béo oMonoglyceride: gồm glycerol liên kết với 1 acid béo

- Hợp chất của lipid là amphiphilic: một phần là hydrophobic (tan trong béo), một phần là hydrophilic (tan trong nước).

Các chất tan trong béo:

- Chúng là các hydrophobic, không tan trong nước chỉ tan trong béo Chúng gồm cholesterol, carotene, flavoul.

Điểm nóng chảy của triglyceride chịu ảnh hưởng bởi các thành phần acid béo, trong đó acid béo ngắn có điểm nóng chảy thấp, trong khi acid béo dài có điểm nóng chảy cao.

- Creaming: quá trình tạo kem phụ thuộc vào: tỷ trọng của plasma và béo, độ nhớt của plasma, kích thước của các hạt béo.

Các dạng hư hỏng của béo bao gồm oxy hóa béo, xảy ra do sự hiện diện của các cầu chưa bão hòa, khi tiếp xúc với O2 và được xúc tác bởi Cu, dẫn đến tăng độ cứng của dầu và tạo ra mùi khó chịu Bên cạnh đó, thủy phân béo cũng là một hình thức hư hỏng, tạo ra các acid béo tự do, gây ảnh hưởng và phá vỡ màng lipid.

Protein có 5 dạng trong sữa là: casein, serum protein, membrane protein, enzyme matic protein và non-protein nitrogen.

- Casein: Casein là một nhóm lớn bao gồm 5 dạng chính sau: o  s1-casein chiếm : 40% o  s2-casein chiếm : 10% o -casein chiếm o -casein chiếm

- Tính chất chung: oNhiều acid glutamic oÍt cysteine oNhiều proline oNhiều serine oNhiều amino acid hydropholic. oÍt cysteine oNhiều proline oNhiều serine oNhiều amino acid hydrophobic

Chiếm một tỷ lệ rất nhỏ trong sữa nhƣng rất quan trọng.

- Chúng có 5 dạng chính: o-lactalbumin: chiếm 19% o-lactoglobulin: chiếm 51% oImmunoglobulin: chiếm 12% oSerum albumin: chiếm 7% oProteose pepton: chiếm 13%

- -lactalbumin và-lactoglobulin là thành phần quan trọng chiếm khoảng 2/3 tổng serum protein.

Lactose là một disaccharide được cấu tạo từ hai monosaccharides là β-galactose và glucose, liên kết với nhau qua carbon số 1 của β-galactose và carbon số 4 của glucose, được biểu diễn dưới dạng gal 1β-4 glucose.

Hình 1 6 Cấu trúc phân tử đường lactose

Lactose có những tính chất đặc trưng phụ thuộc vào nhiều yếu tố Thành phần của lactose chiếm khoảng 4.6% trong sữa bò, cho thấy vai trò quan trọng của nó trong dinh dưỡng Về độ ngọt, lactose ít ngọt hơn từ 25 đến 40% so với đường thông thường, điều này ảnh hưởng đến cảm nhận vị giác khi sử dụng Ngoài ra, khi gia nhiệt, lactose cũng tạo ra các phản ứng hóa học đặc trưng, góp phần vào quá trình chế biến thực phẩm.

 Phản ứng Maillard: là phản ứng của protein và đường khử tạo màu nâu, tạo vị và hình thành acid formic;

Phản ứng L-A: là phản ứng giữa các đường với nhau ở nhiệt độ lớn hơn 80 0 C hình thành acid formic (làm giảm pH);

 C aramel hóa: là ph ản ứng của chính nó ( các lactose với nhau) ở nhiệt độ lớn hơn 170 0 C tạo hương vị và màu nâu. oĐiểm đông đặc:

 Điểm đông đặc của sữa phụ thuộc vào số phân tử lactose (60%) và muối (40%) trên một lít sữa;

Giá trị thẩm thấu của sữa bằng giá trị thẩm thấu của máu (là một hằng số);

Điểm đông đặc của sữa khoảng -0.520 0 C;

Điểm đông đặc của sữa phụ thuộc vào các thành phần có trong sữa, bao gồm sự hư hỏng, tức là sự phát triển không mong muốn của vi sinh vật (VSV) trong sữa, và sự lên men, là sự phát triển mong muốn của VSV.

Lactose được chiết xuất từ whey phô mai, đóng vai trò quan trọng trong sản xuất sữa cho trẻ em và sữa bay hơi Quá trình kết tinh của α-lactose diễn ra ở nhiệt độ dưới 93°C.

- Muối khoáng: o Muối chiếm khoảng 0.85% trong sữa bò, không cao nhƣng rất quan trọng trong công nghiệp chế biến sữa Muối bao gồm: anion và cation.

+ Anion (-): Phosphat (-PO4 3-), Citrat (-COO - ), Cacbonat (-

Cation như Na+, K+, Mg2+ và Ca2+ có khả năng tương tác tốt khi ở dạng phân tử đầy đủ hoặc dạng ion Muối có mặt trong serum dưới dạng hòa tan và trong casein micell, cho thấy vai trò quan trọng của chúng trong các quá trình sinh học.

- Enzyme là những chất xúc tác sinh học, có bản chất là protein Ở điều kiện nhiệt độ và pH thích hợp thì hoạt tính của enzyme tốt nhất.

Phosphatase là enzyme chủ yếu được tìm thấy trong sữa bò, bên cạnh đó, vi sinh vật cũng có khả năng sản xuất enzyme này Phosphatase tồn tại dưới hai dạng chính là alkaline và acidic Enzyme này sẽ mất hoạt tính khi bị đun nóng ở nhiệt độ 72°C trong khoảng thời gian từ 12 đến 15 giây Đặc biệt, phosphatase có thể tạo ra phản ứng màu đơn giản, giúp dễ dàng nhận biết sự hiện diện của nó.

Peroxidase: o Đến từ con bò, tương tự như lactinin. o Mất hoạt tính ở nhiệt độ cao: 80 0 C trong 10s. o Cho phản ứng màu đơn giản.

Reductase: o Đến từ vi khuẩn Mesophilic (do mức độ vệ sinh kém, mẫu đựng sữa). o Cho phản ứng màu đơn giản.

Lipase: oĐến từ con bò, hay từ sự phát triển của vi khuẩn trong sữa tươi. oChúng bẽ gãy các acid béo của lipid. oMất hoạt tính ở 70 0 C trong 20s.

Proteinase: oĐến từ con bò, hay vi khuẩn Bacillus, rennet, acid lactic, nấm mốc. oCắt mạch protein làm thay đổi cấu trúc ( đông tụ), biến đổi vị.

Sữa chứa một lượng chất khoáng không lớn, nhưng sự hiện diện của chúng rất quan trọng trong việc duy trì sự cân bằng dinh dưỡng của sản phẩm này.

Sữa là một nguồn thực phẩm giàu vitamin, tuy nhiên hàm lượng vitamin trong sữa không cao Các vitamin có trong sữa được chia thành hai nhóm: nhóm tan trong chất béo bao gồm A, D, E và nhóm tan trong nước gồm B1, B2, PP, C.

 Các chất khí: Trong sữa tồn tại các chất khí nhƣ CO2 (chiếm 50 – 70%),

Trong sữa, O2 chiếm 5-10% và NO2 chiếm 20-30%, cùng với sự hiện diện của Ca2NH3 Trong quá trình bảo quản và chế biến sữa, hàm lượng các khí này có sự thay đổi, gây khó khăn trong việc gia nhiệt và làm sữa dễ trào bọt khi khử trùng.

Trong sữa có nhiều loại vi sinh vật (VSV) từ các nguồn gốc khác nhau, bao gồm vi khuẩn, nấm men, nấm mốc và virus Một số VSV mang lại lợi ích tích cực, trong khi một số khác là vô hại Tuy nhiên, cũng có những loại VSV gây hư hỏng sữa và sản phẩm từ sữa, cũng như có thể gây bệnh cho người tiêu dùng.

Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Curcuminoids đã được nghiên cứu rộng rãi cả trong nước và quốc tế Đại học Bách Khoa Hà Nội đã thực hiện nghiên cứu trích ly curcumin bằng phương pháp siêu âm vào năm 2007 Đến năm 2015, trường này đã thành công trong việc chiết xuất nano curcumin với độ tinh khiết lên tới 95%, tách biệt tinh dầu, chất béo và tạp chất Ngoài ra, một số trường đại học khác trong nước cũng đã tiến hành nghiên cứu các phương pháp tách curcumin với các dung môi khác nhau, như Đại học Đà Nẵng, nơi đã trích ly curcumin I từ nghệ ở Đăk Lăk với độ tinh khiết đạt 74.114%.

Nghệ, đặc biệt là curcumin, đã được nghiên cứu rộng rãi trên toàn thế giới, đặc biệt là ở Ấn Độ, với nhiều tác dụng như chống oxy hóa, chống ung thư, kháng viêm và chữa đau dạ dày Gần đây, các nghiên cứu cũng chỉ ra tác dụng của nghệ trong việc phòng ngừa một số bệnh thần kinh Củ nghệ vàng không chỉ được ứng dụng trong ẩm thực mà còn trong y học và thực phẩm chức năng nhờ vào các hợp chất curcuminoids của nó.

Năm 2015, Aiguo Wu đã nghiên cứu tác động của curcumin đối với sự tổng hợp DHA trong não, cho thấy curcumin không chỉ thúc đẩy quá trình tổng hợp DHA từ acid α-linolenic mà còn nâng cao mức enzyme liên quan tại gan và não, mang lại ý nghĩa quan trọng trong việc phòng ngừa các bệnh nhận thức Hiện tại, nhiều nghiên cứu đang được thực hiện về vi bao curcuminoids nhằm bảo vệ hợp chất và nâng cao khả năng ứng dụng của chúng trong thực phẩm Tuy nhiên, tại Việt Nam, việc ứng dụng curcumin vào thực phẩm vẫn gặp nhiều hạn chế do phương pháp chiết xuất curcumin tinh khiết và an toàn vẫn đang trong quá trình nghiên cứu.

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

Nguyên vật liệu, hóa chất

Bột nghệ được nghiên cứu có nguồn gốc từ Nghệ An, với màu vàng nhạt đặc trưng Sản phẩm này được sản xuất bởi Công ty Nghệ Việt và đạt độ nguyên chất 100%.

Tinh bột nghệ và bột nghệ có sự khác biệt rõ rệt Tinh bột nghệ được sản xuất từ củ nghệ tươi qua quy trình rửa sạch, xay nhuyễn, lắng lọc để loại bỏ tinh dầu, chất xơ và tạp chất, chỉ giữ lại tinh bột và sấy khô, nên có màu nhạt hơn và từ 100kg nghệ tươi chỉ thu được 3kg tinh bột nghệ Ngược lại, bột nghệ được làm từ nghệ tươi đã rửa sạch, cắt lát, phơi khô và xay thành bột, do đó có màu đậm và mùi thơm nồng, thường được sử dụng trong chế biến món ăn.

Hình 2 1 Màu sắc của bột nghệ và tinh bột nghệ

Sữa bò tươi được thu mua từ trang trại nuôi bò sữa của Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh vào lúc 8 giờ sáng Sản phẩm sữa này có chất lượng cảm quan tốt, không chứa dị vật, màu sắc trắng ngà, không bị tách lớp và có độ pH dao động từ 6.5 đến 6.7.

- Phụ gia: đƣợc mua từ Công ty Hóa Nam Gồm các loại sau: o Carrageenan o Mono- diglyceride o Guar gum Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG o Lecithin

- Đường: sử dụng đường tinh luyện từ Công ty đường Biên Hòa.

- Nước: sử dụng nước cất tại phòng thí nghiệm.

- Các dụng cụ đựng khác

2.2 Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài Đề tài đƣợc thực hiện từ tháng 1/2015 đến 30/6/2015 tại khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.

Khảo sát sự ảnh hưởng của một số yếu tố trong quá trình hồ hóa tinh nghệ

Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ tinh bột nghệ đến một số chỉ tiêu của sản phẩm sữa nghệ

Khảo sát ảnh hưởng của phụ gia đến độ ổn định của sản phẩm sữa nghệ

Khảo sát khả năng chống vi sinh vật của sữa nghệ

Nguyên liệu nghệ, sữa: thành phần hóa học, tính chất hóa lý. Độ ẩm, hàm lƣợng glucid của tinh bột nghệ Độ chua, hàm lƣợng protein, lipid, độ ẩm.

- Tỷ lệ tinh bột nghệ hồ hóa: 5, 10, 15, 20, 25 (w/v).

- Thời gian hồ hóa: 15 phút

- Tỷ lệ dịch hồ tinh bột nghệ: 5%, 10%, 15%, 20%, 25%.

- Cảm quan, tỷ trọng, nồng độ chất khô, khả năng tách nước, độ màu.

- Phụ gia: carrageenan 0.1%, mono- diglyceride 0.1%, guargum 0.05%, lecithin 0.1%.

- Tỷ trọng, độ tách nước.

Hình 2 2 Sơ đồ quy trình nghiên cứu Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG

2.3.2 Quy trình công nghệ chế biến sữa nghệ

Phụ gia Đường Đồng hóa

Hình 2 3 Sơ đồ công nghệ chế biến sữa tươi có bổ sung tinh bột nghệ

 Thuyết minh quy trình: - Hồ hóa:

Mục đích: làm trương nở hạt tinh bột.

Cách tiến hành: tỷ lệ tinh bột nghệ và nhiệt độ đƣợc khảo sát với thời gian hồ hóa 15 phút.

Mục đích: kết hợp các thành phần theo công thức phối trộn gồm sữa, dịch hồ tinh bột nghệ, đường (4%), phụ gia.

Cách tiến hành: nhiệt độ phối trộn từ 60 ÷70 0 C, các nguyên liệu đƣợc trộn vào nhau.

Mục đích: giảm kích thước các hạt cầu béo, phân tán đều trong hệ nhũ tương.

Cách tiến hành: sử dụng dụng cụ thí nghiệm là máy đồng hóa cơ, chế độ

Mục đích: hoàn thiện sản phẩm, bảo quản sản phẩm.

Cách tiến hành: chai thủy tinh đƣợc tiệt trùng, làm khô; sau đó rót dung dịch sữa nghệ vào, bài khí và đóng nắp chai.

Mục đích: tiêu diệt vi sinh vật, tăng thời gian bảo quản.

Cách tiến hành: 85 0 C trong thời gian 15 phút.

Mục đích: đảm bảo sản phẩm đƣợc sử dụng lâu hơn,ổn định cấu trúc sản phẩm.

Cách tiến hành: để sản phẩm ở nhiệt độ 4 0 C.

2.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ tinh bột nghệ ảnh hưởng đến quá trình hồ hóa tinh bột

- Mục đích thí nghiệm: khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ và tỷ lệ tinh bột nghệ đến dịch tinh bột hồ hóa.

Các thông số thay đổi: nhiệt độ hồ hóa: 60 0 C, 70 0 C, 80 0 C; tỷ lệ tinh bột nghệ trong100ml nước nghệ: 5%, 10%, 15%, 20%, 25%. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG

Bảng 2 1 Thí nghiệm tỷ lệ tinh bột nghệ

- Các chỉ tiêu đánh giá: độ tách nước, đo màu UV vis.

2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dịch tinh bột nghệ được hồ hóa và sữa đến chất lƣợng sản phẩm

- Mục đích thí nghiệm: khảo sát tỷ lệ dịch tinh nghệ hồ hóa ảnh hưởng đến chất lƣợng sản phẩm

Trong đồ án tốt nghiệp, các thông số cố định được sử dụng bao gồm nhiệt độ hồ hóa tinh bột nghệ từ thí nghiệm 2.4.1, với nhiệt độ phối trộn từ 60 đến 70 độ C, thanh trùng ở 85 độ C trong 15 phút và bảo quản ở 4 độ C Bên cạnh đó, các thông số thay đổi liên quan đến công thức phối trộn, trong đó tỷ lệ dịch hồ tinh nghệ so với hỗn hợp sữa nghệ được điều chỉnh ở các mức 5, 10, 15, 20 và 25%.

- Các chỉ tiêu đánh giá: giá trị L, a, b; chất khô, độ nhớt, pH, cảm quan.

2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của phụ gia đến độ ổn định cấu trúc của sản phẩm sữa nghệ

- Mục đích thí nghiệm: khảo sát sự ảnh hưởng của các phụ gia khác nhau đến sự ổn định của sản phẩm sữa nghệ.

Để tiến hành, cần xác định các thông số cố định như hồ hóa tinh bột nghệ được chọn từ thí nghiệm (2.3.1), tỷ lệ dịch hồ tinh bột nghệ cũng được chọn từ thí nghiệm (2.3.2), và sữa cần được gia nhiệt sơ bộ.

Nhiệt độ phối trộn đạt 60°C, sau đó thanh trùng ở 85°C trong 15 phút và bảo quản ở 4°C Công thức phối trộn bao gồm các phụ gia như carrageenan (0,1%), mono-diglyceride (0,1%), guar gum (0,05%) và lecithin (0,1%).

- Các chỉ tiêu đánh giá: độ nhớt, tỷ trọng, độ tách nước.

2.4.4 Khảo sát khả năng chống vi sinh vật của sản phẩm sữa nghệ

- Mục đích thí nghiệm: ứng dụng khả năng chống vi sinh vật của sản phẩm sữa nghệ so với sản phẩm sữa không bổ sung tinh bột nghệ.

- Cách tiến hành: tiến hành theo quy trình và thông số đƣợc chọn từ thí nghiệm (2.3.1), ( 2.3.2), ( 2.3.3).

- Các chỉ tiêu đánh giá: mật độ VSV của Coliforms, Steptococcus Lactic trên đĩa.

2.5 Phương pháp phân tích trong nghiên cứu

2.5.1 Phương pháp xác định các chỉ tiêu hóa lý

Các phương pháp phân tích thông số về thành phần hóa học và hóa lý của nguyên liệu:

- pH: sử dụng pH kế

- Tỷ trọng: sử dụng tỷ trọng kế

- Hàm lƣợng lipid: FAO, 14/7, 1986 page 212.

- Hàm lƣợng protein: FAO, 14/7, 1986, page 221 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG

- Đo màu: máy đo màu Colorimeter

- Độ tách nước: ly tâm tách nước ở 4000 vòng/ phút trong 10 phút

2.5.2 Phương pháp xác định màu curcumin.

Curcumin có bước sóng hấp thụ cực đại từ 420÷430 nm Tuy nhiên, khi trích ly curcumin bằng ethanol thì bước sóng hấp thu là 425nm[26].

Để tiến hành, cân 5g mẫu và trích ly với 25ml ethanol Sau đó, lọc hỗn hợp qua giấy lọc và định mức đến 100ml bằng ethanol Cuối cùng, đo quang phổ bằng thiết bị UV-Vis ở bước sóng 425nm bằng cuvet thạch anh.

2.6 Phương pháp xử lý số liệu

Số liệu thí nghiệm đƣợc tính toán, xử lý bằng Microsoft Excel (2010), SPSS và phần mềm R.

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1 Kết quả một số chỉ tiêu hóa lý của nguyên liệu

Kết quả một số chỉ tiêu hóa lý của nguyên liệu đƣợc trình bày trong bảng 3.1 và bảng 3.2.

Bảng 3 1 Kết quả phân tích thành phần hóa lý của tinh bột nghệ

Bảng 3 2 Kết quả hóa lý của sữa nguyên liệu Chỉ tiêu Ẩm Đạm

Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng glucid trong tinh bột đạt 92.7% và hàm lượng curcumin là 341.7 àg/g So với nghệ tươi, tỷ lệ carbohydrate chỉ đạt từ 60% đến 70% Nguyễn Khang (1977) đã thực hiện quá trình chiết xuất từ bột củ nghệ sau khi loại bỏ tinh dầu bằng benzen, thu hồi trong dung môi áp lực giảm và kết tinh bằng cồn etylic cho đến khi độ chảy ổn định, từ đó thu được 0.76-1.1% curcumin I tinh khiết thông qua phương pháp sắc ký lớp mỏng.

Hàm lượng curcumin trong tinh bột nghệ thấp hơn so với nghệ tươi, chỉ đạt khoảng 3÷4% Nguyên nhân là do trong quá trình sản xuất tinh bột nghệ, một phần curcumin bị tách ra cùng với nước trong quá trình ly tâm, dẫn đến màu sắc của tinh bột nghệ nhạt hơn so với bột nghệ Để đạt được chất lượng sữa nguyên liệu yêu cầu, cần chú ý đến quy trình sản xuất.

3.2.Kết quả khảo sát quá trình hồ hóa tinh bột nghệ

Kết quả về độ tách nước và độ màu curcumin được thể hiện ở hình 3.1 và bảng 3.3.

Bảng 3 3 Giá trị đo màu curcumin ở nước sóng 425nm của hồ tinh bột nghệ

Hình 3 1 Độ tách nước của hồ tinh bột nghệ ở những nồng độ và nhiệt độ hồ hóa khác nhau

Nghiên cứu cho thấy, khi nhiệt độ tăng cao và tỷ lệ tinh bột nghệ tăng trong một khoảng nhất định, khả năng tách nước giảm Điều này chỉ ra rằng, hàm lượng nước cao đến một mức nhất định sẽ làm tăng khả năng giữ nước của tinh bột nghệ Khả năng giữ nước này phụ thuộc vào tỷ lệ amylose/amylopectin và kích thước hạt tinh bột Kết quả nghiên cứu phù hợp với tỷ lệ amylose trong tinh bột nghệ của Dhanalakshmi Kuttigounder (2011), cho thấy thành phần amylose chiếm 48.4±2.8% Hàm lượng amylose trong tinh bột nghệ cao hơn nhiều so với tinh bột khoai tây (20.1% đến 30%), tinh bột gạo từ Ấn Độ (18% đến 32%) và từ vùng Japonica (10% đến 22%).

Theo nghiên cứu của Dhanalakshmi Kuttigounder (2011), khi nhiệt độ đạt 70°C, khả năng giữ nước của tinh bột nghệ tăng lên Điều này xảy ra do amylopectin, với cấu trúc chuỗi phân nhánh và trọng lượng phân tử lớn hơn nhiều so với amylose, làm giảm tính linh động của tinh bột.

Hình 3 2 Khả năng giữ nước của tinh bột (A), bột nghệ khô (B)

Hình 3 3 Sự khác nhau về cấu trúc ở 80 0 C ở tỷ lệ 10% (A) và 5% (B)

Hình 3 4 Sự khác nhau về cấu trúc của sản phẩm sữa nghệ mà tinh bột đƣợc hồ hóa ở 60 0 C (A) và 80 0 C (B)

Cấu trúc tinh bột nghệ khi hồ hóa cho thấy rằng nhiệt độ càng cao thì hạt càng trương nở, và ở 80°C, hạt đã hoàn toàn bị phá vỡ Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột nghệ cao hơn so với các loại ngũ cốc khác như lúa mì (52 – 63°C), khoai tây (56 – 66°C), khoai mì (59 – 70°C) và bắp nếp (62 – 72°C).

Cấu trúc của amylose và amylopectin thay đổi từ hồ hóa đến thoái hóa khi có nước và nhiệt độ cao, như thể hiện trong hình 3.5 [34] Sự gia nhiệt trong nước dẫn đến việc phá hủy cấu trúc của hạt tinh bột (hình 3.5 a, hình 3.6 B, hình 3.6 C).

Hình 3.5 minh họa quá trình chuyển đổi của tinh bột khi trải qua xử lý nhiệt và sự thoái hóa, thể hiện rõ mối liên hệ giữa các giai đoạn trong quá trình này Nghiên cứu này được thực hiện dưới sự hướng dẫn của Th.S Đặng Thị Ngọc Dung trong đồ án tốt nghiệp.

Hình 3 6 Hình chụp sem của tinh bột nghệ đƣợc hồ hóa ở 60 0 C (A), 70 0 C (B) và

Định dạng
Số trang	128
Dung lượng	9,58 MB