TỔNG QUAN
Giới thiệu về nguyên liệu rau quả
Rau quả là thành phần thiết yếu trong chế độ ăn hàng ngày, cung cấp vitamin, khoáng chất và chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể Chúng không chỉ đáp ứng nhu cầu thực phẩm mà còn hỗ trợ kháng bệnh tật Theo khoa học dinh dưỡng, rau quả còn chứa nhiều chất xơ, giúp giải độc và kích thích quá trình tiêu hóa Vì vậy, rau quả ngày càng trở nên quan trọng và không thể thiếu trong chế độ dinh dưỡng của con người.
1.1.2 Thành phần hóa học của rau quả
Rau quả chứa một lượng nước rất cao, chủ yếu ở dạng tự do, và bên trong có nhiều chất hòa tan Chỉ một phần nhỏ nước trong rau quả được liên kết trong các hệ keo của tế bào.
Glucide hay carbonhydrate là hợp phần chủ yếu của các chất khô trong rau quả, bao gồm: tinh bột, cellulose, pectin.
Các hợp chất chứa nitơ
Hàm lượng đạm trong rau quả tuy không nhiều, thường chỉ từ 0.2 – 1.5% nhưng đóng vai trò quan trọng trong trao đổi chất dinh duỡng
Chất béo trong rau quả chủ yếu chứa axit béo no như acid panmitic (31%) và acid stearic (4,5%), cùng với các axit béo không no như acid oleic (4,5%) và acid linolenic (7%) Đặc biệt, acid linoleic và axit linoleonic là những axit béo thiết yếu không thể thay thế, giúp chất béo từ rau quả dễ tiêu hóa và trở thành thành phần quan trọng trong khẩu phần ăn hàng ngày.
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 3
Enzyme trong rau quả rất đa dạng và phong phú, đóng vai trò quan trọng như chất xúc tác cho các quá trình trao đổi chất và biến đổi hóa học trong mô thực vật Các enzyme này không chỉ có hoạt lực cao mà còn mang tính chất khác nhau, góp phần vào sự phát triển và dinh dưỡng của thực vật.
Trong rau quả, một lượng nhỏ khoáng chất tồn tại dưới dạng nguyên tố kim loại liên kết với các hợp chất hữu cơ cao phân tử, trong khi phần lớn khoáng chất chủ yếu nằm trong các acid hữu cơ và vô cơ.
Rau quả là nguồn cung cấp vitamin thiết yếu cho con người, vì nhiều loại vitamin chỉ có thể được tổng hợp từ thực vật Chúng chứa nhiều vitamin quan trọng như A, C, PP, B, B2 và K, giúp duy trì sức khỏe và hỗ trợ chức năng cơ thể.
Acid hữu cơ là yếu tố quyết định tạo ra hương vị đặc trưng cho rau quả, tham gia vào quá trình oxi hóa khử và hô hấp Tuy nhiên, trong quá trình bảo quản lâu dài, giá trị cảm quan về mùi vị của một số loại rau quả có thể giảm sút rõ rệt.
Chất màu (sắc tố) trong rau quả quyết định màu sắc đa dạng của chúng, được chia thành ba nhóm chính: chlorophyll, carotenoid hòa tan trong chất béo và flavon tan trong nước.
Chlorophyll, hay còn gọi là diệp lục, có màu xanh lục và đóng vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp, là nguồn chính tạo ra các hợp chất hữu cơ.
Chlorophyll, có mặt trong lục lạp của phần xanh rau quả, chiếm khoảng 1% khối lượng chất khô của thực vật xanh Ngoài ra, chlorophyll thường kết hợp với các chất màu khác như carotenoid, tạo nên sự đa dạng màu sắc trong thực vật.
- Chlorophyll là sắc tố chủ lực trong vỏ trái cây màu xanh Trong quá trình chín chlorophyll mất dần và sắc tố khác tăng lên
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 4
- Sắc tố này tạo cho rau quả màu vàng, màu cam và đôi khi màu đỏ Trong nhóm này phổ biến nhất là caroten, licopin và xantofin
Caroten màu cam, có mặt trong các loại thực phẩm như cà rốt (6-14%), cà chua, đào, mận, mơ, citrus và đặc biệt là gấc (500mg%), là tiền vitamin A Khi được hấp thụ vào cơ thể, caroten sẽ được thủy phân thành vitamin A, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe.
- Licopin là một đồng phân của caroten, tạo màu đỏ của cà chua và một số loại quả
Xantofin, một sản phẩm oxi hoá của carotin, tạo ra màu vàng rực rỡ và có mặt trong cà chua Khi quả cà chua chín, hàm lượng xantofin tăng nhanh, khiến quả trở nên đỏ tươi hấp dẫn.
- Dó là nhóm chất màu glucoside, làm cho rau quả có màu vàng và màu cam Vecxitin là chất có trong vỏ hành khô
Rau quả đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày nhờ vào giá trị dinh dưỡng cao, bao gồm glucid, đạm, chất béo cùng với các vitamin và khoáng chất cần thiết cho quá trình chuyển hóa trong cơ thể Ngoài ra, giá trị cảm quan của rau quả, đặc biệt là màu sắc tươi ngon, không chỉ làm tăng vị giác mà còn cải thiện tiêu hóa và ảnh hưởng đến sở thích của người tiêu dùng So với các sản phẩm thịt có màu sắc đơn điệu, rau quả với màu xanh tươi mát giúp kích thích tiêu hóa tốt hơn Do đó, việc bảo quản và chế biến rau quả để giữ được màu xanh Chlorophyll tươi ngon đang ngày càng được chú trọng nhằm đáp ứng nhu cầu thị hiếu hiện nay.
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 5
Tổng quan về chất màu Chlorophyll trong tự nhiên
Chlorophyll là sắc tố màu xanh có mặt trong mọi bộ phận ăn được của thực vật, bao gồm rễ, thân, lá, hoa, quả, hạt và chồi.
Hình 1: Sắc tố Chlorophyll trong lá cây chùm ngây
Chlorophyll, có mặt trong lục lạp, đóng vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp, giúp tổng hợp glucose từ CO2 và H2O Ở thực vật, chlorophyll thường tạo ra màu xanh đặc trưng của lá, nhưng có thể bị che khuất bởi các sắc tố khác Khi quả chín hoặc lá già, màu xanh của chlorophyll sẽ phai nhạt, nhường chỗ cho màu sắc của các hợp chất khác.
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 6
Hình 2: Cấu trúc và sự phân bố sắc tố chlorophyll trong lục lạp
Chlorophyll là hợp chất porphyrin với bốn vòng pyrol, trong đó các vòng này phối trí với ion Mg 2+ Tại vòng pyrol thứ tư, acid propionic liên kết với vòng pyrol và tạo liên kết ester với phân tử rượu phytol Cấu trúc này tương tự như nhóm hemichromes trong hồng cầu, nhưng khác biệt ở nguyên tử trung tâm, nơi hemichromes chứa Fe Do đó, nguyên tử kim loại trung tâm đóng vai trò quan trọng trong việc tạo màu của hợp chất.
- Chlorophyll A có công thức là : C 55 H 72 O 5 N 4 Mg
- Chlorophyll B có công thức là : C55H70O6N4Mg có màu nhạt hơn chlorophyll A
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 7
Cấu tạo của chlorophyll A và chlorophyll B:
Hình 3: Cấu tạo của chlorophyll A và B
Tỉ lệ chlorophyll a và chlorophyll b ở các loại cây thay đổi từ 1 đến 3, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại cây và môi trường Cây nhận nhiều ánh nắng mặt trời có tỷ số chlorophyll a/chlorophyll b cao hơn so với những cây ít tiếp xúc với ánh sáng.
Chlorophyll là thành phần chính trong lục lạp, có cấu trúc đặc biệt phân tán trong nguyên sinh chất Lục lạp chứa hạt diệp lục với hai lớp màng thylakoid, trên đó chlorophyll liên kết với protein.
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 8
1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến màu sắc của chlorophyll
Dưới tác dụng của nhiệt độ và acid
Màu xanh bị mất đi là do vỏ tế bào bị phân hủy, liên kết giữa chlorophyll và protein bị cắt đứt Phản ứng hình thành:
Chlorophyll + 2HX Pheophytin (màu oliu sẫm) + MgX 2
Hình 4: Màu sắc của rau muống dưới tác dụng của nhiệt độ
Pheophytin có màu xanh oliu
Dưới tác dụng của kiềm nhẹ
Các chất mang kiềm nhẹ như carbonat và kiềm thổ có khả năng trung hòa môi trường acid, dẫn đến hiện tượng xà phòng hóa chlorophyll, từ đó tạo ra các hợp chất như rượu phytol, methanol và acid clorofilinic.
Chlorophyll a + kiềm Chlorophyllin + CH 3 OH + rượu phytol
Chlorophyll b + kiềm Chlorophyllit + CH 3 OH + rượu phytol
Các acid và muối phản ứng cho sản phẩm có màu xanh đậm
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 9
Hình 5: Biến đổi màu sắc của Chlorophyll dưới tác dụng pH
Dưới tác dụng của ánh sáng và oxy
Chlorophyll cũng có thể bị oxy hóa do:
Oxy và ánh sáng (quang oxy hóa)
Tiếp xúc với các lipid bị oxy hóa
Tác dụng của enzyme lipoxydase
Quá trình oxi hóa trong rau có thể xảy ra khi được bảo quản ở độ ẩm tương đối dưới 30% Tuy nhiên, khi độ ẩm không khí cao hơn, chlorophyll sẽ bị biến đổi thành pheophytin.
Dưới tác dụng của một số kim loại
Dưới tác dụng của Fe, Sn, Al, Cu thì Mg trong chlorophyll sẽ bị thay thế và sẽ cho các màu sau:
Sn và Al: cho màu xám
Cu: cho màu xanh sáng
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 10
Rau muống xanh Rau muống xào có đồng
Hình 6: Màu sắc của rau muống dưới tác dụng của kim loại
Dưới tác dụng của enzyme
Màu sắc của chlorophyll cũng bị biến đổi dưới tác dụng của enzyme chlorophylase
Trong sản xuất thực phẩm để giữ màu xanh Chlorophyll ta có thể thực hiện bằng cách:
- Gia nhiệt nhanh trong lượng nước lớn, khiến cho các acid mạch ngắn dễ bị bay hơi
- Tăng pH giúp giữ màu xanh chlorophyll tốt hơn
- Dùng dinatriglutamat hoặc chlorophilin để trung hòa
- Sử dụng kim loại Zn, Cu để tạp phức với chlorophyll
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 11
1.2.3 Những biến đổi của Chlorophyll trong quá trình bảo quản và chế biến rau quả
Trong quá trình bảo quản
Rau quả mất màu xanh là dấu hiệu cho thấy sự lão hóa sau thu hoạch Màu sắc của lá có thể chuyển từ xanh sang đỏ hoặc nâu do sự biến đổi của chlorophyll Các yếu tố môi trường có thể ảnh hưởng tích cực hoặc tiêu cực đến quá trình này.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi chlorophyll trong quá trình bảo quản:
Quá trình chín của quả có đỉnh hô hấp dẫn đến sự phá hủy chlorophyll nhanh hơn so với quả không có đỉnh hô hấp Cụ thể, ở cải xoong, hàm lượng chlorophyll giảm nhanh hơn so với ở ngò tây.
Hình 7: Hàm lượng chlorophyll ở cải xoong giảm nhanh hơn ngò tây
Trong quá trình chín, các enzyme chlorophyllase, Mg-dechetase được hoạt hóa và thực hiện các phản ứng làm biến đổi màu sắc của chlorophyll
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 12
Sự mất màu của chlorophyll xảy ra song song với quá trình oxi hóa được xúc tác bởi các enzyme như lipoxygenase, peroxydase và oxygenase Quá trình này bắt đầu khi các acid béo của màng tế bào tích tụ trong suốt quá trình chín Các acid béo tự do bị oxi hóa bởi lipoxygenase, tạo thành hydroperoxide, sau đó hydroperoxide tiếp tục phản ứng với các thành phần khác, đặc biệt là dẫn đến việc oxi hóa chlorophyll thành các hợp chất không màu.
Ethylene có khả năng thúc đẩy nhanh quá trình chín, do đó nó cũng đẩy nhanh tốc độ mất màu Chlorophyll ở rau quả
Hình 8: Sự biến đổi màu sắc của xoài trong quá trình bảo quản
Khi chín màu chlorophyll bị mất đi và màu vàng β-caroten sẽ xuất hiện
Nồng độ CO2 cao có thể gây cản trở trong việc giảm hàm lượng chlorophyll, đồng thời cũng ức chế tác dụng của ethylen.
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 13
Làm lạnh là phương pháp hiệu quả để bảo quản chất lượng rau quả lâu dài Trước khi bảo quản lạnh, rau quả thường được chần để vô hiệu hóa các enzyme gây mất màu và hương vị Tuy nhiên, một số loại rau quả như tỏi tây và cà rốt có thể được làm lạnh thô mà không cần chần.
Trong quá trình bảo quản rau quả lạnh kéo dài, hàm lượng chlorophyll giảm, trong khi đó hàm lượng chlorophyllide, pheophytin và pheophobide lại tăng lên Sự thay đổi này chủ yếu do hoạt động của các enzyme chlorophyllase và peroxydase.
Sự nhạt màu phụ thuộc vào nhiệt độ bảo quản, loại rau quả, thời gian làm lạnh
Bông cải tươi Bông cải lạnh đông
Hình 9: Sự biến đổi màu sắc của bông cải trong quá trình bảo quản
Trong quá trình chế biến
Biến đổi trong rau quả đóng hộp
Trong sản phẩm này màu xanh Chlorophyll bị ảnh hưởng nhiều nhất ở 3 giai đoạn xử lí nhiệt:
Chần là quá trình xử lý nguyên liệu bằng cách sử dụng nước nóng hoặc hơi nước ở nhiệt độ cao Mục đích chính của phương pháp này là ức chế hoạt động của các enzyme có trong nguyên liệu chế biến, giúp bảo quản chất lượng và màu sắc của thực phẩm.
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 14
Chần rau quả giúp vô hiệu hóa enzyme lipoxygenase, ngăn chặn sự hình thành gốc hydroperoxy tự do, từ đó bảo vệ màu sắc của chlorophyll và giữ cho rau quả không bị mất màu.
Giới thiệu về nectar rau quả
Nectar là sản phẩm được tạo ra từ việc pha chế puree quả với nước đường theo tỉ lệ nhất định, thường có hàm lượng puree quả từ 35-70% tùy vào nguyên liệu Để tăng cường hương vị và giữ màu sắc tự nhiên, acid citric hoặc acid ascorbic thường được thêm vào.
Chúng tôi đã chọn nectar làm đối tượng khảo sát để giữ màu xanh tự nhiên của rau quả, vì sản phẩm này chứa nhiều chlorophyll và trải qua nhiều giai đoạn xử lý nhiệt như chần, gia nhiệt phối chế và thanh trùng Nectar cũng có đầy đủ các thành phần hóa học có khả năng tương tác và ảnh hưởng mạnh mẽ đến màu sắc chlorophyll.
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 17
Thanh trùng Đường, acid citric, vitamin C
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 18
Để chế biến nectar, nguyên liệu cần có hàm lượng cao các chất khô hòa tan, đường, acid hữu cơ, tannin, chất thơm, chất màu, cùng dịch quả có màu sắc và hương vị hấp dẫn Các chỉ tiêu quan trọng nhất của dịch quả bao gồm khối lượng riêng, hàm lượng chất khô và độ acid Quả sử dụng trong chế biến cần phải tươi ngon và đạt độ chín thích hợp; nếu quả chưa chín, màng tế bào sẽ cứng, dịch bào ít, dẫn đến nhiều phế liệu, đồng thời làm giảm hàm lượng đường, tăng hàm lượng acid, và ảnh hưởng xấu đến màu sắc cũng như hương vị của dịch quả.
Nguyên liệu chế biến nectar thường bao gồm các loại quả khó tách dịch bào bằng phương pháp ép như chuối, mơ, mận, ổi, và mãng cầu Ngoài ra, nectar cũng có thể được sản xuất từ một số loại rau củ như cà chua, cà rốt, hoặc từ hỗn hợp nhiều loại quả khác nhau.
Rửa nguyên liệu giúp loại bỏ bụi bẩn, đất, và cát, đồng thời giảm thiểu vi sinh vật bám trên bề mặt Quá trình này còn tẩy sạch các hóa chất độc hại, bao gồm thuốc trừ sâu, mà nông dân thường sử dụng, từ đó hỗ trợ hiệu quả trong việc thanh trùng nguyên liệu.
Gọt vỏ và tách hạt là bước quan trọng trong chế biến thực phẩm, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm nhờ loại bỏ lớp vỏ cứng và thô nhám, không thích hợp cho việc sử dụng Việc này không chỉ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nghiền chà mà còn tăng hiệu suất chế biến Đồng thời, cần chú ý loại bỏ hạt một cách triệt để mà không làm tổn hại đến phần thịt quả.
Đình chỉ các quá trình sinh học của nguyên liệu giúp bảo vệ màu sắc tự nhiên, ngăn ngừa sự xấu đi của chúng Điều này đạt được bằng cách phá hủy hoạt động của men peroxidase và poliphenoloxydase, từ đó ngăn chặn quá trình oxy hóa và sự hình thành flobafen có màu đen.
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 19
- Làm mềm quả do sự chuyển đổi của các hợp chất protopectin thành pectin làm tăng năng suất chà
- Đuổi bớt chất khí trong gian bào của nguyên liệu nhằm hạn chế tác dụng của oxy gây phồng hộp, oxy hóa vitamin…
- Làm tăng độ thẩm thấu của chất nguyên sinh, làm cho dịch bào thoát ra rễ ràng khi ép
- Làm cho rau quả có màu sáng hơn do phá hủy một số chất màu
- Tiêu diệt một phần vi sinh vật, chủ yếu là số vi sinh vật bám trên bề mặt nguyên liệu
- Khi chần sẽ giúp vô hoạt các enzyme chlorophyllase, lipoxygenase và peroxydase làm màu chlorophyll ít bị biến đổi
- Quá trình chần có thể giảm đi mùi hăng của rau quả
Chần quá mức có thể gây ra màu sắc không mong muốn cho rau quả, do quá trình phyeophytin hóa hoàn toàn dẫn đến sự hình thành phyropheophytin và phá hủy lục lạp Để tránh tình trạng này, việc khảo sát chế độ chần thích hợp là rất cần thiết.
Chần nguyên liệu bằng nước hoặc dung dịch chần acid, đường ở nhiệt độ từ 88 – 99 độ C tùy thuộc vào loại nguyên liệu Lượng nước cần sử dụng sẽ được điều chỉnh dựa trên nhiệt độ và tính chất dẫn nhiệt của từng loại nguyên liệu.
Trong quá trình chế biến nectar từ dịch quả, ngoài việc chiết xuất dịch bào, còn có sự hiện diện của mô quả nghiền nhỏ Do đó, việc sử dụng máy chà hoặc máy ép kiểu trục xoắn là phương pháp phổ biến, thay vì sử dụng máy ép thủy lực hay máy ép kiểu trục vít.
Đối với các loại quả hạch như mơ, mận, đào, người ta sử dụng máy chà kiểu roi thép, trong khi các loại quả mềm như chuối, đu đủ lại được chế biến bằng máy chà kiểu cách đập.
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 20
Khi chế biến nước quả, để đạt được hương vị, màu sắc và độ đặc mong muốn, người ta thường thêm đường, acid thực phẩm và nước vào dịch quả.
Sản phẩm mang hương thơm đặc trưng từ nguyên liệu, với vị ngọt chua hài hòa Độ khô của sản phẩm thường dao động từ 15-20%, và độ acid tương ứng với mức acid của nguyên liệu.
Để đạt được độ đặc phù hợp, mịn màng và giảm thiểu tình trạng phân lớp, vón cục, sản phẩm cần được đồng hóa bằng thiết bị đồng hóa kiểu phun áp suất cao hoặc thiết bị ly tâm.
Khi nhiệt độ tăng cao, không khí trong gian bào sẽ giãn nở và thoát ra ngoài, giúp quá trình thanh trùng diễn ra hiệu quả hơn bằng cách giảm hiện tượng phồng hộp Điều này cũng làm giảm các phản ứng oxy hóa, tạo ra độ chân không bên trong hộp và cải thiện khả năng dẫn nhiệt.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Sơ đồ nghiên cứu
Thí nghiệm Yếu tố khảo sát Chỉ tiêu đánh giá
1 Khảo sát quá trình chần trong ion kim loại
Thời gian Nồng độ ion Đo giá trị OD Đánh giá cảm quan màu
2.Khảo sát quá trình chần trong dung dịch ion kim loại kết hợp điều chỉnh pH
Thời gian Nồng độ NaOH Nồng độ ion Đo giá trị OD Đánh giá cảm quan màu
3.Khảo sát quá trình chần có điều chỉnh pH kết hợp với ngâm trong dung dịch ion kim loại
Nồng độ NaOH Thời gian ngâm Nồng độ ion Đo giá trị OD Đánh giá cảm quan màu
4.Khảo sát quá trình chần và ngâm trong dung dịch acid citric và ion kim loại
Thời gian ngâm Nồng độ ion Đo giá trị OD Đánh giá cảm quan màu
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 23
Phương pháp tiến hành
2.2.1 Khảo sát quá trìnhchần trong ion kim loại
- Giúp tăng khả năng giữ màu cho sản phẩm
Tiến hành bố trí thí nghiệm bằng phương pháp qui hoạch thực nghiệm trực giao cấpyếu tố toàn phần 2 mức, 2 yếu tố ảnh hưởng
Chọn các yếu tố ảnh hưởng:
Z2: Nồng độ ion kim loại tạo phức, ppm a Thí nghiệm 1 chần bằng Cu 2+ : 10 – 30 ppm b Thí nghiệm 2 chần bằng Zn 2+ : 100-150 ppm c Thí nghiệm 3 chần bằng Mg 2+ : 1000-2000ppm
Trong tự nhiên, có nhiều chất màu với giá trị OD riêng biệt, trong đó sản phẩm nectar rau quả chủ yếu chứa chất màu Chlorophyll với giá trị OD trong một khoảng xác định Chúng tôi tiến hành đo giá trị OD của sản phẩm để xác định giá trị tối ưu và đề ra các phương pháp giữ màu hiệu quả nhất Đồng thời, việc đánh giá cảm quan sản phẩm được thực hiện nhằm tăng độ tin cậy cho sản phẩm.
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 24
Mỗi mẫu thí nghiệm gồm 25g lá chùm ngây tươi:
- Thời gian và nồng độ muối đã được bố trí thí nghiệm ở bảng 1.1 [phụ lục 1]
- Các mẫu sau chần sẽ được rửa lại với nước lạnh 5 0 C
Tiến hành đánh giá độ hấp phụ OD (Y) của sản phẩm và thực hiện đánh giá cảm quan các mẫu theo phương pháp cho điểm TCVN 5050-90 Sử dụng bảng điểm trong TCVN 5050-90 để đánh giá cảm quan mẫu dựa trên chỉ tiêu màu.
Bảng 1.3: Bảng cho điểm chỉ tiêu cảm quan màu Điểm Màu
0 Vàng đen, úa, không có màu xanh của lá
3 Xanh lá nhưng hơi khác một chút so với màu đặc trưng của sản phẩm
4 Xanh lá nhạt hơn màu đặc trưng một chút nhưng tươi sáng
5 Xanh lá đậm, đẹp, đặc trưng của lá
Ghi nhận lại kết quả đo OD, cảm quan màu cho từng mẫu
Tiến hành xử lý số liệu theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm:
Xây dựng mô tả toán học cho từng hàm mục tiêu:[phụ lục 1]
Tối ưu hóa hàm mục tiêu bằng phương pháp đơn hình đều.[phụ lục 1]
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 25
2.2.2 Khảo sát quá trình chần trong dung dịch ion kim loại kết hợp điều chỉnh pH
Mục đích của nghiên cứu là điều chỉnh pH, nồng độ ion kim loại và thời gian xử lý trong quá trình chần nhằm tối ưu hóa việc giữ màu chlorophyll của sản phẩm Sự thay đổi pH và các ion kim loại tạo phức có ảnh hưởng đáng kể đến độ bền màu của chlorophyll, do đó việc tìm ra các điều kiện tối ưu là rất quan trọng để bảo đảm chất lượng sản phẩm.
Tiến hành 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:
Z 3 : nồng độ ion kim loại tạo phức, tương tự thí nghiệm a, b, c khảo sát ở trên
Y: Độ hấp phụ OD (Y Max)
Tiến hành đánh giá cảm quan sản phẩm
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 26
Mỗi mẫu thí nghiệm gồm 25g lá chùm ngây tươi:
- Thời gian và nồng độ muối đã được bố trí thí nghiệm ở bảng 2.1 [phụ lục 1]
- Các mẫu sau chần sẽ được rửa lại với nước lạnh 5 0 C
- Đo độ hấp phụ OD (Y) của sản phẩm
Đánh giá cảm quan các mẫu theo phương pháp cho điểm TCVN-5050-90, ghi nhận kết quả đo OD cho từng mẫu và biện luận Sau đó, xây dựng phương trình hồi quy cho từng yếu tố và tối ưu hóa Quy hoạch thực nghiệm bằng phương pháp đơn hình đều tương tự như trong khảo sát.
Xây dựng mô tả toán học cho từng hàm mục tiêu:[phụ lục 1]
Tối ưu hóa hàm mục tiêu bằng phương pháp đơn hình đều.[phụ lục 1]
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 27
2.2.3 Khảo sát trình chần có điều chỉnh pH kết hợp với ngâm trong dung dịch ion kim loại
Quá trình chần trong môi trường kiềm không chỉ giúp giữ màu sắc của chlorophyll mà còn phá vỡ tế bào, tạo điều kiện cho các ion khuếch tán vào bên trong, từ đó hình thành phức hợp và góp phần 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 ảnh hưởng Vì vậy, chúng tôi tiến hành khảo sát việc ngâm sản phẩm sau quá trình chần với dung dịch ion kim loại tạo phức, nhằm bảo vệ dinh dưỡng và duy trì 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, tương tự thí nghiệm 1, 2, 3 khảo sát ở trên
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 28
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 [phụ lục 1]
- 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
- Đo độ hấp phụ OD (Y) của sản phẩm
- Đánh giá cảm quan các mẫu dựa theo TCVN-5050-90
Ghi nhận kết quả đo OD cho từng mẫu và tiến hành biện luận, đồng thời viết phương trình hồi quy cho từng yếu tố Sau đó, thực hiện tối ưu hóa Quy hoạch thực nghiệm bằng phương pháp đơn hình đều như đã khảo sát trước đó.
Xây dựng mô tả toán học cho từng hàm mục tiêu:[phụ lục 1]
Tối ưu hóa hàm mục tiêu bằng phương pháp đơn hình đều.[phụ lục 1]
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 29
2.2.4 Khảo sát quá trình chần và ngâm trong dung dịch acid citric và ion kim loại
Tiến hành bố trí thí nghiệm theo phương pháp qui hoạch thực nghiệm trực giao cấp I
- Chọn các yếu tố ảnh hưởng:
Z 2 : nồng độ ion kim loại tạo phức, tương tự thí nghiệm 1, 2, 3 khảo sát ở trên
- Chọn các hàm mục tiêu:
Y: Độ hấp phụ OD (Y Max)
- Mỗi mẫu thí nghiệm gồm 25g lá chùm ngây tươi:
- Thời gian và nồng độ muối đã được bố trí thí nghiệm ở bảng 4.1 [phụ lục 1]
- Các mẫu sau chần sẽ được rửa lại với nước lạnh 5 0 C
- Ngâm trong dung dịch có chứa ion kim loại tạo phứcTiến hành xay nhuyễn (có bổ sung nước với tỉ lệ 1:1) và thu dịch
- Đo độ hấp phụ OD (Y) của sản phẩm
- Đánh giá cảm quan các mẫu dựa theo TCVN-5050-90
Ghi nhận kết quả cảm quan màu cho từng mẫu, sau đó biện luận và xây dựng phương trình hồi quy cho từng yếu tố Cuối cùng, tiến hành tối ưu hóa quy hoạch thực nghiệm để đạt được kết quả tốt nhất.
Xây dựng mô tả toán học cho từng hàm mục tiêu:[phụ lục 1]
Tối ưu hóa hàm mục tiêu bằng phương pháp đơn hình đều.[phụ lục 1]
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 30
2.2.5 So sánh các biện pháp xử lý để chọn được quá trình xử lý phù hợp:
Chọn được mẫu tối ưu nhất về chỉ tiêu cảm quan màu.Mẫu có chỉ tiêu cảm quan màu tốt hơn sẽ được ưu tiên chọn
Thí nghiệm được thực hiện với 1 yếu tố và 5 nghiệm thức khác nhau, bao gồm mẫu đối chứng, mẫu tối ưu của quá trình chần bằng ion kim loại với điều chỉnh pH, mẫu tối ưu của quá trình chần trong dung dịch ion kim loại kết hợp với thay đổi pH, mẫu tối ưu của quá trình chần có điều chỉnh pH kết hợp với ngâm trong dung dịch ion kim loại, và mẫu tối ưu của quá trình chần cũng như ngâm trong dung dịch acid citric và ion kim loại.
Lá chùm ngây tươi sau khi rửa sạch sẽ được đem đi cân với lượng là 25g/mẫu
+ Mẫu đối chứng: sau khi cân và rửa sạch, tiến hành xay nghiền (có bổ sung nước tỉ lệ 1:1) và lọc thu dịch
Mẫu tối ưu cho quá trình chần bằng ion kim loại được thực hiện bằng cách sử dụng 25g lá chần ở nhiệt độ và thời gian tối ưu đã được xác định trong các thí nghiệm trước Sau đó, lá chần được xay nghiền với tỉ lệ nước 1:1, và cuối cùng, dịch được lọc thu được.
Quá trình chần lá trong dung dịch ion kim loại được tối ưu hóa bằng cách sử dụng 25g lá chần ở nhiệt độ và thời gian đã khảo sát trước đó Sau khi chần, lá được xay nghiền với tỉ lệ nước 1:1, sau đó lọc để thu được dịch.
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 31
Quá trình chần lá với điều chỉnh pH kết hợp ngâm trong dung dịch ion kim loại được tối ưu hóa bằng cách cân 25g lá và chần ở nhiệt độ 100°C trong 1 phút, sau đó ngâm trong dung dịch chứa ion kim loại để tạo phức, với thời gian ngâm đã được khảo sát trước đó.
Quá trình chần và ngâm lá trong dung dịch acid citric và ion kim loại được tối ưu hóa bằng cách cân 25g lá, chần ở nhiệt độ 100 độ C trong 1 phút, sau đó tiến hành ngâm trong dung dịch acid citric có bổ sung ion kim loại để tạo phức.
Kết thúc quá trình tiến hành đánh giá cảm quan các mẫu theo bảng 1.3 như ở thí nghiệm chần
Ghi nhận và phân tích kết quả giá trị đo OD cùng với giá trị cảm quan màu của từng mẫu để lựa chọn mẫu tối ưu cho quá trình xử lý nguyên liệu ban đầu.
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 32
PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Khảo sát quá trình chần trong dung dịch ion kim loại
3.1.1 Khảo sát quá trình chần trong dung dịch ion Cu 2+
Bảng 1.1.1:Kết quả đo độ hấp phụ Chlorophyll ở bước sóng 680nm
Chọn phương trình hồi qui (*), các hệ số b 1 , b 2 , b 3 , b 12 được tính theo số liệu thực nghiệm hàm mục tiêu độ hấp phụ Chlorophyll (Y)
Tính hệ số b: theo phần đánh giá ở thí nghiệm trên ta có: b0 b1 b2 b12
Kiểm định mức ý nghĩa của các hệ số b trong phương trình (*):
Tính phương sai tái hiệntheo 3 thí nghiệm ở tâm
Kết quả các thí nghiệm ở tâm:
Số thí nghiệm trong phương án 2 k Tại tâm
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 33
Bảng 1.1.4:Kết quả thí nghiệm ở tâm
Trong đó m là số thí nghiệm ở tâm phương án (m = 3)
S bj : Độ lệch quân phương của hệ số thứ j, với: S √ =0.076 Tính các hệ số tjtheo công thức (**),thu được kết quả sau: t 0 t 1 t 2 t 12
Tra bảng tiêu chuẩn Student ta có t p (f th ) = t 0,05 (2) = 4,3
Các hệ số t 0, t 1, t 2 đều lớn hơn t 0,05 (2) = 4,3, trong khi t 12 lại nhỏ hơn, cho thấy chỉ có các hệ số b 0, b 1, b 2 có ý nghĩa Phương trình hồi quy hoàn chỉnh được xác định như sau:
Kiểm định sự phù hợp của phương trình hồi qui với thực nghiệm:
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 34
(N là số thí nghiệm, L là hệ số ý nghĩa)
Tra bảng phân vị phân bố Fisher với P=0,05, f 1 = N-L=2, f 2 = N 0 – 1 = 2, ta có: F 1-p F0,95 (1,2) = 19.0
Vì F < F0,095(1,2) nên phương trình hồi qui tương thích với thực nghiệm
Khảo quá trình chần trong dung dịch ion kim loại kết hợp với điều chỉnh pH
3.2.1 Khảo sát quá trình chần trong dung dịch ion Cu 2+ kết hợp với điều chỉnh pH
Bảng 2.1.1: Kết quả giá trị OD
Chọn phương trình hồi qui (*), các hệ số b1, b2, b3, b12 , b13, b23 được tính theo số liệu thực nghiệm hàm mục tiêu độ hấp phụ OD
Kiểm định mức ý nghĩa của các hệ số b trong phương trình (*):
Tính phương sai tái hiện theo 3 thí nghiệm ở tâm
Kết quả các thí nghiệm ở tâm:
Phương sai tái hiện: = ∑ ( − ) =0.30 Độ lệch quân phương của hệ số thứ j: √ =0.195
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 42
Tính các hệ số t j thu được kết quả sau: t 0 t 1 t 2 t 3 t 12 t 13 t 23
Tra bảng tiêu chuẩn Stdent ta có tp(fth) = t0,05(2) = 4,3
So sánh t j với t p (f) Trong đó: - t p (f) là chuẩn student tra bảng ứng với xác suất tin cậy p và bậc tự do f, f = N0 – 1
Như vậy, các hệ số t0, t1, t3, t13, đều lớn hơn t0,05(2) = 4,3 nên các hệ số này đều có nghĩa
Phương trình hồi qui có dạng như sau:
Kiểm định sự phù hợp của phương trình hồi qui với thực nghiệm:
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 43
Tra bảng phân vị phân bố Fisher với P=0,05, f1 = N-L=4, f2 = N0 – 1 = 2, ta có: F1-p F0,95 (3,2) = 19.3
Vì F >F 0,95 (3,2) nên phương trình hồi qui tương thích với thực nghiệm
Ta có các giá trị: x1 025 0
Vậy phương trình biến thực nhận được là:
Tối ưu hóa hàm mục tiêu bằng phương pháp đơn hình [phụ lục 3]
Sau khi áp dụng phương pháp đơn hình để tối ưu hóa quy hoạch thực nghiệm, thuật toán dừng lại khi đạt đến miền chứa giá trị cực đại Các giá trị thí nghiệm đã hội tụ xung quanh giá trị OD của mẫu tối ưu, với nồng độ NaOH là 0.0625%, thời gian chần 2,422 phút và nồng độ ion kim loại Cu 2+ là 18 ppm.
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 44
3.2.2 Khảo sát quá trình chần trong dung dịch ion Zn 2+ kết hợp với thay đổi pH
Bảng 2.2.1:Bảng kết quả đo OD
Chọn phương trình hồi qui (*), các hệ số b1, b2, b3, b12 , b13, b23 được tính theo số liệu thực nghiệm hàm mục tiêu độ hấp phụ OD (Y)
Kiểm định mức ý nghĩa của các hệ số b trong phương trình (*):
Tính phương sai tái hiệntheo3 thí nghiệm ở tâm
Kết quả các thí nghiệm ở tâm:
Phương sai tái hiện: = ∑ ( − ) =0.2033 Độ lệch quân phương của hệ số thứ j: √ =0.1594 Tính các hệ số t j thu được kết quả sau:
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 45 t 0 t 1 t 2 t 3 t 12 t 13 t 23 52.14 1.49 6.51 3.68 4.47 0.86 5.57 Tra bảng tiêu chuẩn Student ta có t p (f th ) = t 0,05 (2) = 4,3
So sánh tj với tp(f) Trong đó: - tp(f) là chuẩn student tra bảng ứng với xác suất tin cậy p và bậc tự do f, f = N 0 – 1
Như vậy, các hệ số t0, t2, t3,t12 , t23, đều lớn hơn t0,05(2) = 4,3 nên các hệ số này đều có nghĩa
Phương trình hồi qui có dạng như sau:
Kiểm định sự phù hợp của phương trình hồi qui với thực nghiệm:
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 46
Tra bảng phân vị phân bố Fisher với P=0,05, f 1 = N-L=3, f 2 = N 0 – 1 = 2, ta có: F 1-p F0,95 (3,2) = 19.2
Vì F < F0,95(3,2) nên phương trình hồi qui tương thích với thực nghiệm
Ta có các giá trị: x1 025 0
Vậy phương trình biến thực nhận được là:
Tối ưu hóa hàm mục tiêu bằng phương pháp đơn hình [phụ lục 3]
Sau khi tối ưu hóa quy hoạch thực nghiệm bằng phương pháp đơn hình, thuật toán dừng lại khi đạt tới miền chứa giá trị cực đại Các giá trị thí nghiệm đã hội tụ quanh giá trị OD của mẫu tối ưu, tương ứng với nồng độ NaOH 0.054%, thời gian chần 1.906 phút và nồng độ ion kim loại Zn 2+ là 142.22 ppm.
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 47
3.2.3 Khảo sát quá trình chần trong dung dịch ion Mg 2+ kết hợp với điều chỉnh pH
Bảng 2.3.1: Kết quả giá trị đo OD
Chọn phương trình hồi qui (*), các hệ số b1, b2, b3, b12 , b13, b23 được tính theo số liệu thực nghiệm hàm mục tiêu giá trị OD (Y)
Kiểm định mức ý nghĩa của các hệ số b trong phương trình (*):
Tính phương sai tái hiệntheo 3 thí nghiệm ở tâm
Kết quả các thí nghiệm ở tâm:
Phương sai tái hiện: = ∑ ( − ) =0.0.1033 Độ lệch quân phương của hệ số thứ j: √ =0.113 Tính các hệ số tjthu được kết quả sau:
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 48 t 0 t 1 t 2 t 3 t 12 t 13 t 23
Tra bảng tiêu chuẩn Student ta có t p (f th ) = t 0,05 (2) = 4,3
So sánh tj với tp(f) Trong đó: - tp(f) là chuẩn student tra bảng ứng với xác suất tin cậy p và bậc tự do f, f = N 0 – 1
Như vậy, các hệ số t0, t2, t3,t12 ,t23, đều lớn hơn t0,05(2) = 4,3 nên các hệ số này đều có nghĩa
Phương trình hồi qui có dạng như sau:
Kiểm định sự phù hợp của phương trình hồi qui với thực nghiệm:
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 49
Tra bảng phân vị phân bố Fisher với P=0,05, f 1 = N-L=3, f 2 = N 0 – 1 = 2, ta có: F 1-p F0,95 (3,2) = 19.2
Vì F < F0,95(3,2) nên phương trình hồi qui tương thích với thực nghiệm
Ta có các giá trị: x1 025 0
Vậy phương trình biến thực nhận được là:
Tối ưu hóa hàm mục tiêu bằng phương pháp đơn hình [phụ lục 3]
Sau khi tối ưu hóa quy hoạch thực nghiệm bằng phương pháp đơn hình, thuật toán dừng lại khi đạt đến miền chứa giá trị cực đại Các giá trị thí nghiệm hội tụ quanh giá trị OD của mẫu tối ưu, tương ứng với nồng độ NaOH 0.065%, thời gian chần 2,422 phút và nồng độ ion kim loại Mg 2+ là 1200 ppm.
Mẫu tối ưu trong quá trình chần với dung dịch ion kim loại và điều chỉnh pH là khi sử dụng nồng độ NaOH 0.0625%, thời gian chần 2,422 phút và nồng độ ion kim loại Cu 2+ đạt 18 ppm.
Hình 13: Các mẫu tối ưu của quá trình chần trong ion kim loại kết hợp điều chỉnh pH
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 50
Khảo sát quá trình chần có điều chỉnh pH kết hợp với ngâm trong dung dịch ion kim loại
dung dịch ion kim loại
3.3.1 Khảo sát ngâm trong dung dịch Cu 2+
Bảng 3.1.1: Kết quả giá trị OD thu được
Chọn phương trình hồi qui (*), các hệ số b 1 , b 2 , b 3 , b 12 , b 13, b 23 được tính theo số liệu thực nghiệm hàm mục tiêu giá trị OD thu được (Y)
Kiểm định mức ý nghĩa của các hệ số b trong phương trình (*):
Tính phương sai tái hiệntheo 3 thí nghiệm ở tâm
Kết quả các thí nghiệm ở tâm:
Phương sai tái hiện: = ∑ ( − ) =0.21 Độ lệch quân phương của hệ số thứ j: √ =0.0162
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 51
Tính các hệ số t j thu được kết quả sau: t0 t1 t2 t3 t12 t13 t23
Tra bảng tiêu chuẩn Student ta có t p (f th ) = t 0,05 (2) = 4,3
So sánh tj với tp(f) Trong đó: - tp(f) là chuẩn student tra bảng ứng với xác suất tin cậy p và bậc tự do f, f = N 0 – 1
Như vậy, các hệ số t0, t2 ,t12, t23, đều lớn hơn t0,05(2) = 4,3 nên các hệ số này đều có nghĩa
Phương trình hồi qui có dạng như sau:
Kiểm định sự phù hợp của phương trình hồi qui với thực nghiệm:
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 52
Tra bảng phân vị phân bố Fisher với P=0,05, f 1 = N-L=4, f 2 = N 0 – 1 = 2, ta có: F 1-p F0,95 (3,2) = 19.3
Vì F < F0,95(3,2) nên phương trình hồi qui tương thích với thực nghiệm
Ta có các giá trị: x1 025 0
Vậy phương trình biến thực nhận được là:
Tối ưu hóa hàm mục tiêu bằng phương pháp đơn hình [phụ lục 3]
Sau khi tối ưu hóa quy hoạch thực nghiệm bằng phương pháp đơn hình, thuật toán đã dừng lại khi đạt tới miền chứa giá trị cực đại Các giá trị thí nghiệm hội tụ xung quanh giá trị OD của mẫu tối ưu, tương ứng với nồng độ NaOH 0.056%, thời gian ngâm 105 phút, và nồng độ ion kim loại Cu 2+ là 27 ppm.
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 53
3.3.2 Khảo sát ngâm trong dung dịch Zn 2+
Bảng 3.2.1: Bảng kết quả đánh giá cảm quan màu (trước khi đun sôi)
Chọn phương trình hồi qui (*), các hệ số b 1 , b 2 , b 3 , b 12 , b 13, b 23 được tính theo số liệu thực nghiệm hàm mục tiêu giá trị OD (Y)
Kiểm định mức ý nghĩa của các hệ số b trong phương trình (*):
Tính phương sai tái hiệntheo3 thí nghiệm ở tâm
Kết quả các thí nghiệm ở tâm:
Phương sai tái hiện: S = ∑ (Y − Y ) =0.203 Độ lệch quân phương của hệ số thứ j: S √ =0.16 Tính các hệ số tjthu được kết quả sau:
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 54 t 0 t 1 t 2 t 3 t 12 t 13 t 23
69.47 0.78 8.62 4.39 0.16 0.63 1.57 Tra bảng tiêu chuẩn Student ta có t p (f th ) = t 0,05 (2) = 4,3
So sánh tj với tp(f) Trong đó: - tp(f) là chuẩn student tra bảng ứng với xác suất tin cậy p và bậc tự do f, f = N 0 – 1
Như vậy, các hệ số t0, t1, t2, t3, đều lớn hơn t0,05(2) = 4,3 nên các hệ số này đều có nghĩa
Phương trình hồi qui có dạng như sau:
Kiểm định sự phù hợp của phương trình hồi qui với thực nghiệm:
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 55
Tra bảng phân vị phân bố Fisher với P=0,05, f 1 = N-L=5, f 2 = N 0 – 1 = 2, ta có: F 1-p F0,95 (3,2) = 19.3
Vì F < F0,95(3,2) nên phương trình hồi qui tương thích với thực nghiệm
Ta có các giá trị: x1 025 0
Vậy phương trình biến thực nhận được là:
Tối ưu hóa hàm mục tiêu bằng phương pháp đơn hình [phụ lục 3]
Sau khi tối ưu hóa quy hoạch thực nghiệm bằng phương pháp đơn hình, thuật toán dừng lại tại miền chứa giá trị cực đại, cho thấy các giá trị thí nghiệm hội tụ quanh giá trị OD của mẫu tối ưu Mẫu này tương ứng với nghiệm thức nồng độ NaOH 0.1%, thời gian ngâm 88 phút và nồng độ ion kim loại Zn 2+ là 133.33 ppm.
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 56
3.3.3 Khảo sát ngâm trong dung dịch Mg 2+
Bảng 3.3.1:Kết quả giá trị OD
Giá trị đo OD 13.6 19.1 18.4 23.2 17.2 16.7 15.2 17.5 16.6 15.4 16 Chọn phương trình hồi qui (*), các hệ số b1, b2, b3, b12 , b13, b23 được tính theo số liệu thực nghiệm hàm mục tiêu giá trị OD (Y)
Kiểm định mức ý nghĩa của các hệ số b trong phương trình (*):
Tính phương sai tái hiệntheo 3 thí nghiệm ở tâm
Kết quả các thí nghiệm ở tâm:
Phương sai tái hiện: = ∑ ( − ) =0.30 Độ lệch quân phương của hệ số thứ j: √ =0.21 Tính các hệ số tjthu được kết quả sau: t0 t1 t2 t3 t12 t13 t23
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 57
Tra bảng tiêu chuẩn Student ta có t p (f th ) = t 0,05 (2) = 4,3
So sánh t j với t p (f) Trong đó: - t p (f) là chuẩn student tra bảng ứng với xác suất tin cậy p và bậc tự do f, f = N 0 – 1
Như vậy, các hệ số t 0 , t 1 , t 3, t 12 , t 13 đều lớn hơn t 0,05 (2) = 4,3 nên các hệ số này đều có nghĩa
Phương trình hồi qui có dạng như sau:
Kiểm định sự phù hợp của phương trình hồi qui với thực nghiệm:
Tra bảng phân vị phân bố Fisher với P=0,05, f 1 = N-L=3, f 2 = N 0 – 1 = 2, ta có: F 1-p F0,95 (3,2) = 19.2
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 58
Vì F < F 0,95 (3,2) nên phương trình hồi qui tương thích với thực nghiệm
Ta có các giá trị: x 1 025 0
Vậy phương trình biến thực nhận được là:
Tối ưu hóa hàm mục tiêu bằng phương pháp đơn hình [phụ lục 3]
Sau khi tối ưu hóa quy hoạch thực nghiệm bằng phương pháp đơn hình, thuật toán đã dừng lại khi đạt đến miền chứa giá trị cực đại Các giá trị thí nghiệm đã hội tụ xung quanh giá trị OD của mẫu tối ưu, với nghiệm thức nồng độ NaOH 0.1%, thời gian ngâm 88 phút và nồng độ ion kim loại Mg 2+ là 1333 ppm.
Mẫu tốt nhất chúng tôi chọn được là mẫu ứng với nghiệm thức nồng độ NaOH
0.056%, thời gian ngâm 105 phút, nồng độ ion kim loại Cu 2+ 27 ppm
Hình 14: Các mẫu tối ưu của quá trình chần có điều chỉnh pH kết hợp ngâm trong dung dịch ion kim loại
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 59
Khảo sát quá trình chần và ngâm trong
3.4.1 Ngâm acid citric kết hợp với ion Cu 2+
Bảng 4.1.1: Kết quả giá trị OD thu được
Chọn phương trình hồi qui (*), các hệ số b1, b2, b3, b12 được tính theo số liệu thực nghiệm hàm mục tiêu hiệu suất thu hồi chất khô (Y)
Tính hệ số b:theo phần đánh giá ở thí nghiệm trên, ta có: b0 b1 b2 b12
Kiểm định mức ý nghĩa của các hệ số b trong phương trình (*):
Tính phương sai tái hiệntheo 3 thí nghiệm ở tâm
Kết quả các thí nghiệm ở tâm:
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 60
Trong đó m là số thí nghiệm ở tâm phương án (m = 3)
Sbj: Độ lệch quân phương của hệ số thứ j, với: √ =0.176 Tính các hệ số tj, thu được kết quả sau: t 0 t 1 t 2 t 12
Tra bảng tiêu chuẩn Student ta có t p (f th ) = t 0,05 (2) = 4,3
Các hệ số t0, t1, t12 đều lớn hơn t0,05(2) = 4,3, trong khi hệ số t2 lại nhỏ hơn Do đó, chỉ có các hệ số b0, b2, b12 là có ý nghĩa, và phương trình hồi quy hoàn chỉnh được xác định như sau:
Kiểm định sự phù hợp của phương trình hồi qui với thực nghiệm:
(N là số thí nghiệm, L là hệ số ý nghĩa)
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 61
Tra bảng phân vị phân bố Fisher với P=0,05, f 1 = N-L=1, f 2 = N 0 – 1 = 2, ta có: F 1- pF 0,95 (1,2) = 19
Vì F < F0,095(1,2) nên phương trình hồi qui tương thích với thực nghiệm
Ta có các giá trị: x1 45
Vậy ta có phương trình biến thực là:
Tối ưu hóa hàm mục tiêu bằng phương pháp đơn hình [phụ lục3]
Sau khi tối ưu hóa quy hoạch thực nghiệm bằng phương pháp đơn hình, thuật toán đã dừng lại khi đạt tới miền chứa giá trị cực đại Các giá trị thí nghiệm đã hội tụ quanh giá trị OD của mẫu tối ưu, tương ứng với thời gian ngâm 40 phút và nồng độ ion kim loại Cu 2+.
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 62
3.4.2 Ngâm acid citric kết hợp với ion Zn 2+
Bảng 4.2.1: Kết quả đo OD
Chọn phương trình hồi qui (*), các hệ số b1, b2, b3, b12 được tính theo số liệu thực nghiệm hàm mục tiêu hiệu suất thu hồi chất khô (Y)
Tính hệ số b:theo phần đánh giá ở thí nghiệm chần, ta có: b0 b1 b2 b12
Kiểm định mức ý nghĩa của các hệ số b trong phương trình (*):
Tính phương sai tái hiệntheo 3 thí nghiệm ở tâm
Bảng Kết quả các thí nghiệm ở tâm:
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 63
Trong đó m là số thí nghiệm ở tâm phương án (m = 3)
S bj : Độ lệch quân phương của hệ số thứ j, với: √ =0.2 Tính các hệ số t j, thu được kết quả sau: t 0 t 1 t 2 t 12
Tra bảng tiêu chuẩn Student ta có tp(fth) = t0,05(2) = 4,3
Các hệ số t0, t1, và t12 đều lớn hơn t0,05(2) = 4,3, trong khi t2 lại nhỏ hơn Do đó, chỉ có các hệ số b0, b1 và b12 là có ý nghĩa, và phương trình hồi quy hoàn chỉnh được xác định như sau:
Kiểm định sự phù hợp của phương trình hồi qui với thực nghiệm:
(N là số thí nghiệm, L là hệ số ý nghĩa)
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 64
Tra bảng phân vị phân bố Fisher với P=0,05, f 1 = N-L=1, f 2 = N 0 – 1 = 2, ta có: F 1- pF0,95 (1,2) = 18,51
Vì F < F0,095(1,2) nên phương trình hồi qui tương thích với thực nghiệm
Ta có các giá trị: x1 45
Vậy ta có phương trình biến thực là:
Tối ưu hóa hàm mục tiêu bằng phương pháp đơn hình [phụ lục 3]
Sau khi áp dụng phương pháp đơn hình để tối ưu hóa quy hoạch thực nghiệm, thuật toán dừng lại khi đạt được miền chứa giá trị cực đại Các giá trị thí nghiệm đã hội tụ quanh giá trị OD của mẫu tối ưu, tương ứng với thời gian ngâm 55 phút và nồng độ ion kim loại Zn 2+.
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 65
3.4.3 Ngâm acid citric kết hợp với ion Mg 2+
Bảng 4.3.1: Kết quả giá trị OD thu được
Chọn phương trình hồi qui (*), các hệ số b 1 , b 2 , b 3 , b 12 được tính theo số liệu thực nghiệm hàm mục tiêu giá trị OD (Y)
Tính hệ số b:theo phần đánh giá ở thí nghiệm chần, ta có: b 0 b 1 b 2 b 12
Kiểm định mức ý nghĩa của các hệ số b trong phương trình (*):
Phương sai tái hiện được tính theo 3 thí nghiệm ở tâm
Kết quả các thí nghiệm ở tâm:
Trong đó m là số thí nghiệm ở tâm phương án (m = 3)
Sbj: Độ lệch quân phương của hệ số thứ j, với: S √ =0.126
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 66
Tính các hệ số tj, thu được kết quả sau: t0 t1 t2 t12
Tra bảng tiêu chuẩn Student ta có t p (f th ) = t 0,05 (2) = 4,3
Các hệ số t0, t1, t2 đều lớn hơn t0,05(2) = 4,3, trong khi t12 lại nhỏ hơn, cho thấy chỉ có các hệ số b0, b1, b2 có ý nghĩa Phương trình hồi quy hoàn chỉnh được xác định như sau:
Kiểm định sự phù hợp của phương trình hồi qui với thực nghiệm:
(N là số thí nghiệm, L là hệ số ý nghĩa)
Tra bảng phân vị phân bố Fisher với P=0,05, f1 = N-L=1, f2 = N0 – 1 = 2, ta có: F1-pF0,95 (1,2) = 18,51
Vì F < F 0,095 (1,2) nên phương trình hồi qui tương thích với thực nghiệm
Ta có các giá trị: x 1 45
Vậy ta có phương trình biến thực là:
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 67
Tối ưu hóa hàm mục tiêu bằng phương pháp đơn hình [phụ lục 3]
Sau khi tối ưu hóa quy hoạch thực nghiệm bằng phương pháp đơn hình, thuật toán đã dừng lại khi đạt đến miền chứa giá trị cực đại Các giá trị thí nghiệm đã hội tụ xung quanh giá trị OD của mẫu tối ưu, tương ứng với thời gian ngâm 25 phút và nồng độ ion kim loại Cu 2+.
Mẫu tối ưu mà chúng tôi lựa chọn trong quá trình chần và ngâm trong dung dịch acid citric cùng với ion kim loại là mẫu có thời gian ngâm 40 phút và nồng độ ion kim loại Cu 2+ đạt 26 ppm.
Hình 15: Các mẫu tối ưu của quá trình chần kết hợp với ngâm trong dung dịch acid citric và ion kim loại
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 68
So sánh các biện pháp xử lí để chọn quá trình xử lí phù hợp
Mẫu tối ưu Giá trị đo OD Điểm cảm quan Độ bền màu
1.Nghiệm thức chần trong dung dịch ion Cu 2+
- Nồng độ ion Cu 2+ : 3.5 ppm
- Sản phẩm có màu xanh sáng đặc trưng, tuy nhiên thời gian giữ màu không lâu Sau một thời gian, có hiện tượng ngả sang màu oliu
2.Nghiệm thức chần trong dung dịch ion Cu 2+ kết hợp với điều chỉnh pH
- Nồng độ ion Cu 2+ : 18 ppm
10.1 4.2 - Sản phẩm có màu xanh lá đậm
Thời gian giữ màu kém bền
3.Nghiệm thức chần có điều chỉnh pH kết hợp ngâm trong dung dịch ion Cu 2+
- Nồng độ ion Cu 2+ : 27 ppm
- Sản phẩm có màu xanh lá đậm, đẹp, đặc trưng Sau một thời gian bảo quản thì vẫn giữ được màu xanh
4.Nghiệm thức chần và ngâm trong dung dịch acid citric và ion Cu 2+
- Nồng độ ion Cu 2+ : 26 ppm
- Sản phẩm sau khi thanh trùng có màu xanh lá sáng, đẹp Không bền trong quá trình bảo quản
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 69
Sau quá trình chần và thanh trùng trong dung dịch ion kim loại, sản phẩm đạt được màu sắc đẹp và xanh sáng Tuy nhiên, khi bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ bình thường, sau 2 ngày đến 1 tuần, màu xanh sẽ dần chuyển sang màu oliu.
Mẫu chần trong dung dịch ion kim loại với pH điều chỉnh thường cho màu xanh lá đậm đặc trưng Tuy nhiên, sau thời gian bảo quản từ 2 ngày đến 1 tuần, màu sắc sản phẩm sẽ tối dần và chuyển sang màu xanh đen.
Mẫu chần có điều chỉnh pH kết hợp ngâm trong dung dịch ion kim loại cho thấy màu sắc sản phẩm rất đẹp, với màu xanh lá sáng đặc trưng sau các giai đoạn xử lý nhiệt như chần và thanh trùng Đặc biệt, sau khi bảo quản từ 2 ngày đến 1 tuần, màu sắc của sản phẩm vẫn giữ được sự ổn định.
Mẫu chần kết hợp ngâm trong dung dịch acid citric và ion kim loại tạo ra sản phẩm có màu xanh lá sáng đẹp mắt Tuy nhiên, thời gian bảo quản sản phẩm này không lâu, dẫn đến việc sản phẩm chuyển sang màu oliu nhạt.
Mặc dù các phương pháp xử lý nhiệt đều tạo ra sản phẩm có màu xanh Chlorophyll đẹp, nhưng để đáp ứng nhu cầu sản xuất, sản phẩm cần có giá trị bảo quản từ hai tuần trở lên mà vẫn duy trì màu sắc ban đầu Do đó, chúng tôi đã chọn nghiệm thức tối ưu nhất cho quá trình khảo sát các biện pháp giữ màu rau quả, đó là quá trình chần có điều chỉnh pH kết hợp với ngâm trong dung dịch ion kim loại.
Thông số của nghiệm thức tối ưu nhất là:
Nghiệm thức chần có điều chỉnh pH kết hợp ngâm trong dung dịch ion Cu 2+
- Nồng độ ion Cu 2+ : 27 ppm
GVHD: Như Xuân Thiện Chân Trang 70