Luận văn Ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt đến sự thay đổi hàm lượng vitamin C trong khóm

Vitamin C còn tạo điều kiện cho cơ thể dễ hấp thu sắt và tăng đào thải các chất kim loại độc như chì và các chất ô nhiễm khác. Tuy nhiên, lượng thừa vitamin C trong cơ thể sẽ ức chế đặc tính hấp thu đồng. - Vitamin C còn giúp cho quá trình tổng hợp gan của carnitin, chất hữu cơ xảy ra dễ dàng và tham dự vào môi trường oxi hóa của acid béo để cung cấp năng lượng cần thiết cho hoạt động của cơ. - Là chất xúc tác cho quá trình tổng hợp các catecholamin, hormon thượng thận. Các hormon đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh rối loạn thần kinh (stress); đồng thời vitamin C còn tham gia vào cơ chế miễn dịch, chống lại nhiễm trùng vi khuẩn và virus. Chính vì thế việc tăng cường vitamin C trong cơ thể giúp củng cố sức lực và chống đỡ với mệt mỏi. - Vitamin C giữ vai trò ngăn ngừa các bệnh về tim mạch. Khi cơ thể bị thiếu vitamin C sẽ xuất hiện các triệu chứng bệnh lý như chảy máu ở lợi, răng, ở các lỗ chân lông hoặc các nội quan. Do đó, cần thiết phải bổ sung lượng vitamin C cần thiết cho cơ thể. Nhu cầu về vitamin C thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố: tuổi, điều kiện lao động, nghề nghiệp, khí hậu,….Người bình thường cần khoảng 80-100 (mg) vitamin C trong 24 giờ. (Nguồn : Jean – Paul Curtay Josette Lyon, 1996)  Ứng dụng trong thực phẩm Acid ascorbic được ứng dụng nhiều trong công nghệ thực phẩm, đặc biệt trong sản xuất nước giải khát. Nó được sử dụng làm chất chống oxy hóa, cải thiện màu sắc và vị ngon của nhiều loại sản phẩm. Acid ascorbic được dùng để giảm phản ứng hóa nâu trong rau quả, sử dụng như chất trợ biến và giảm sự hình thành nitrosamine trong sản phẩm thịt đã xử lý và thịt tươi, giảm sự oxy hóa dầu mỡ . Khi các sản phẩm chế biến lần thứ 2 như nước quả hoặc nước giải khát được chế biến từ nước ép hoặc purée quả, acid ascorbic thường được thêm trong quá trình phối trộn để phục hồi những tổn thất có thể xảy ra trong suốt quá trình chế biến. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 15 2.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự biến đổi hàm lượng vitamin C trong quá trình chế biến Do tính chất không bền của vitamin C nên mọi quá trình bảo quản và chế biến rau quả phải được nghiên cứu đầy đủ để giữ được lượng vitamin C cao nhất trong các sản phẩm chế biến. Vitamin C ổn định trong môi trường acid tối thích ở pH= 5÷6 và đối với các tác nhân khử. Vitamin C không ổn định trong môi trường bazơ, trung tính và không bền đối với các tác nhân trong quá trình xử lý sản phẩm như: xử lý nguyên liệu, ánh sáng, nhiệt độ, pH, độ hoạt động của nước…để tránh tổn thất vitamin C cần tránh để vitamin C tiếp xúc với các tác nhân này.  Ảnh hưởng của nhiệt độ Vitamin C không bền ở nhiệt độ quá cao. Ngoài ra, ánh sáng mặt trời, nhiệt độ môi trường bảo quản rau quả cao cũng có tác động đến lượng vitamin C trong rau quả. Ở nhiệt độ bình thường trong bếp, các loại rau ăn lá nếu chờ 4 giờ mới chế biến sẽ hao mất 20% vitamin C, để một ngày mất tới 40%. Với rau quả đem phơi khô thì lượng vitamin C hầu như bị phá hủy hoàn toàn. Khi chần hay hấp nguyên liệu có chứa vitamin C trong thời gian ngắn sẽ ít tổn thất hơn trong thời gian dài. Dùng hơi nước để hấp sẽ ít tổn thất vitamin C hơn là chần thực phẩm bằng nước nóng. Khi chần dưới những điều kiện tốt nhất thì chỉ giữ lại khoảng 70 ÷ 90% vitamin C so với ban đầu. Tùy theo các công đoạn chế biến bằng cách xử lý nhiệt (chần, hấp, nấu…) mà lượng vitamin C biến đổi khác nhau. Nhìn chung, khi bảo quản ở nhiệt độ 0 ÷ 4oC sự giảm sút về vitamin C không đáng kể. Khi xử lý nhiệt độ trong chế biến trái cây và rau củ, dụng cụ chế biến bằng thiếc hay thủy tinh đều gây tổn thất hàm lượng vitamin C khá đáng kể (Nguồn: Fellow, 2000).  Ảnh hưởng của pH Môi trường pH trung tính hay kiềm (pH >7), vitamin C dễ bị phá hủy. Trong môi trường acid (pH < 7), vitamin C khá ổn định, vì vậy khi trích ly vitamin C từ các nguyên liệu, người ta thường dùng các acid tricloacetic hoặc metaphosphoric.  Ảnh hưởng của hoạt độ nước aw Vitamin C tương đối bền ở aw thấp. Khi tăng aw thì sự phân hủy vitamin C tăng nhanh do vitamin C hòa tan trong nước, aw tăng thì vitamin C càng dễ tan trong nước. Vì thế để tránh tổn thất vitamin C khi bảo quản thực phẩm người ta thường bảo quản ở nhiệt độ thấp và aw càng thấp càng tốt. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 16  Ảnh hưởng của oxy trong không khí Khi bảo quản rau quả ở nhiệt độ thấp vẫn có thể xảy ra sự oxy hóa trực tiếp vitamin C bởi oxy của không khí, mặc dầu hoạt tính của enzyme ascorbatoxydase lúc đó không đáng kể. Enzyme ascorbatoxydase xúc tác sự oxy hóa trực tiếp acid ascorbic bằng oxy là một loại enzyme chứa Cu có pH thích hợp khoảng 4,6 ÷ 6,6. Khi làm lạnh đến –200C hoạt động của enzyme sẽ bị ngừng hẳn lại.  Ảnh hưởng của ánh sáng Vitamin C bị tổn thất bởi ánh sáng vì thế thường để nước rau quả trong chai có màu. Nước cam được giữ trong chai, đậy nắp và đặt trong bóng tối sẽ giữ được gần như toàn bộ vitamin C, nhưng ngay khi mở nắp, vitamin C bị mất rất nhanh.  Ảnh hưởng của enzyme Enzyme ascorbatoxydase xúc tác sự oxi hoá trực tiếp acid ascorbic bằng oxi là một loại enzyme chứa đồng có pH thích hợp trong khoảng 4,6-6,6. Khi làm lạnh đến nhiệt độ tới -200C, hoạt động của enzyme sẽ bị ngừng hẳn lại. Một số dịch quả, người ta nhận thấy vitamin C có thể bị oxy hóa gián tiếp bởi enzyme phenoloxydase. Chính vì vậy khi có mặt vitamin C, dịch quả sẽ sẫm màu chậm hơn (do quá trình ngưng tụ các hợp chất quinon): Polyphenol + O2 quinon + H2O O O R + + OH OH R O OH HO O HO OH O OH HO O O O acid ascorbic quinon acid dehydroascorbic polyphenol Hình 2: Sơ đồ phản ứng giữa acid ascorbic và quinon Nguồn: Đồng Thị Thanh Thu, 1995 Các quinon sau đó có thể trùng hợp thành melanins tạo ra các màu nâu. Acid ascorbic có thể ức chế phản ứng hoá nâu bởi việc giảm các hợp chất quinon thành các hợp chất phenol ban đầu. Acid dehydroascorbic lại có thể bị khử bởi các hợp chất như glutation hoặc cystein theo sơ đồ sau : 2 GSH + acid dehydroascorbic G-S-S-G + acid ascorbic GSH và G-S-S- là công thức tóm tắt của glutation dạng khử và dạng oxy hóa. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 17 2.4. ĐỘNG HỌC SỰ THAY ĐỔI HÀM LƯỢNG VITAMIN C CỦA KHÓM THEO NHIỆT ĐỘ Bên cạnh tác dụng cải thiện khả năng bảo quản thì quá trình xử lý nhiệt lại gây ảnh hưởng không mong muốn đến sự thay đổi chất lượng sản phẩm, điển hình là sự phá hủy các chất dinh dưỡng, vitamin trong quả (Fellow, 2000). Trong quá trình sản xuất đồ hộp thực phẩm, xử lý nhiệt là một quá trình quan trọng có tác dụng quyết định tới khả năng bảo quản và chất lượng thực phẩm. Việc xác định quá trình xử lí nhiệt nhằm kéo dài thời gian bảo quản được xác định chủ yếu bởi pH của thực phẩm. Người ta chia sản phẩm đồ hộp thành hai nhóm theo acid trong sản phẩm. Đây cũng là cơ sở cho việc lựa chọn chế độ xử lý nhiệt: nhóm sản phẩm đồ hộp không chua và ít chua có pH > 4,6 và nhóm sản phẩm đồ hộp chua có pH < 4,6 (Marcus Karel and Daryl B. Lund, 2003). Sản phẩm khóm này thuộc nhóm đồ hộp acid nên nhiệt độ thanh trùng được thực hiện ở nhiệt độ < 1000C. 2.4.1. Phản ứng bậc một Sự thay đổi hàm lượng vitamin C của khóm theo nhiệt độ có thể tuân theo phương trình động học phản ứng bậc một. Trong trường hợp này, điều kiện chế biến đẳng nhiệt, quan hệ giữa hàm lượng vitamin C còn lại của khóm sau khi xử lý nhiệt (C) và thời gian xử lý nhiệt (t) được biểu diển bằng phương trình: C = C0 exp(-kt) (1) Phương trình (i) được chuyển thành dạng đường thẳng theo phương trình (2) ln (C/C0) = – kt (2) Trong đó: C: hàm lượng vitamin C của khóm thay đổi theo thời gian t (mg%). C0: hàm lượng vitamin C ban đầu của khóm (mg%). t là thời gian xử lý nhiệt (phút). k là hằng số tốc độ phân hủy vitamin C bậc một (phút-1). Luận văn Tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 18 Hình 3: Hình vẽ minh họa động học sự thay đổi hàm lượng vitamin C của khóm theo phản ứng bậc một Trong một số trường hợp, đặc biệt đối với các sản phẩm rau quả, động học sự thay đổi vitamin C đôi khi tuân theo phương trình chuyển đổi một phần, được ứng dụng trong trường hợp vitamin C trong nguyên liệu tồn tại cả hai dạng: bền nhiệt (không chịu xử lý nhiệt trong thời gian dài) và không bền nhiệt, dễ dàng bị phá hủy. Khi vitamin C trong nguyên liệu bền nhiệt và khó bị phá hủy, hàm lượng vitamin C trong nguyên liệu không đổi và được biểu diễn là C∞ ∞ − − = CC CCf o o (3) Với: f : hệ số chuyển đổi một phần C∞ : hàm lượng vitamin C còn lại sau quá trình xử lý nhiệt kéo dài. C∞ gần như bằng 0 và phương trình (3) có thể viết thành o o C CCf −= (4) Đồ thị logarithm của (1-f) theo thời gian là một đường thẳng với hằng số tốc độ (k) được biểu thị bằng giá trị âm của hệ số gốc (Levenspiel, 1972) kt C Cf o −==− ln)1ln( (5) Vậy phương trình (5) giống phương trình (1) khi C∞ gần bằng 0 Để tính toán hàm lượng vitamin C còn lại sau quá trình xử lý nhiệt kéo dài, mô hình chuyển đổi một phần sau nên được sử dụng kt CC CCf o −=      − − =− ∞ ∞ln)1ln( (6) Sự sắp xếp lại phương trình (6) sẽ thành phương trình (7) ln(C/Co) Thời gian t (phút) Luận văn Tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 19 kt o eCCCC − ∞∞ −+= )( (7) Hình 4: Hình vẽ minh họa động học sự thay đổi vitamin C theo phản ứng bậc một chuyển đổi một phần 2.4.2. Sự phụ thuộc của hằng số tốc độ (k) vào nhiệt độ (T) Dựa vào quan điểm động học (phương trình đẳng áp, đẳng tích của phản ứng hoá học), sự phụ thuộc hằng số tốc độ với nhiệt độ có thể được biểu diễn theo phương trình: dT kd ln = 2RT Ea (8) Như vậy, cũng có thể biến đổi phương trình (4) bằng cách: dlnk = dT RT Ea 2 (9) dT RT Ekd a∫ ∫= 2)ln( (10) lnk - lnko = )11(R 0TT Ea −− (11) Với To = Tref , ko = kref Hoặc lnk – lnkref = )11( TTR E ref a − (12) Trong đó: T nhiệt độ xử lý (K). k hằng số tốc độ phân hủy vitamin C (phút-1). kref hằng số tốc độ phân hủy vitamin C tại Tref (phút-1). C∞ Thời gian (phút) C/Co Luận văn Tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 20 R hằng số khí lý tưởng (R = 8,314 J/mol.K). Ea năng lượng hoạt hoá (kJ/mol). Hình 5: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hằng số tốc độ phản ứng Năng lượng hoạt hoá (Ea) là một chỉ số quan trọng trong cơ chế phản ứng cơ bản trong thực phẩm. Giá trị Ea đặc trưng cho các phản ứng có enzyme trong khi giá trị Ea cao được tìm thấy trong các phản ứng hoá học làm biến đổi protein. 2.5. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NHIỆT ĐẾN SỰ THAY ĐỔI CHẤT LƯỢNG RAU QUẢ Một số nghiên cứu về quá trình xử lý nhiệt trên sản phẩm rau quả đóng hộp cho thấy kết quả có sự mất mát rất lớn về vitamin, hầu hết là thiamin (50–75%) và pantothenic acid (20–35%), đặc biệt là ascorbic acid (25-90%) (Rolls, 1998, Kiesker, 1972 and Ford et al.,1969). Đối với quá trình chần, việc bổ sung thêm Sodium carbonate (0,125%) hay Calcium oxide vào nước chần trong các sản phẩm rau quả nhằm giữ màu sắc và cấu trúc nhưng vẫn còn tạo nên sự mất mát một lượng ascorbic acid nhất định (Lazar, Lund, and Dietrich, 1971) Thông qua các quá trình xử lý nhiệt, có thể thấy hàm lượng vitamin C bị mất mát rất lớn do tác động này. Đây chính là cơ sở để đưa ra nội dung nghiên cứu cho đề tài với các nội dung nghiên cứu cụ thể: - Ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt ở các nhiệt độ khác nhau đến sự thay đổi hàm lượng vitamin C của khóm sau quá trình xử lý. - Ảnh hưởng của các thành phần bổ sung (muối CaCl2) đến sự thay đổi hàm lượng vitamin C của khóm sau quá trình xử lý. - Động học sự thay đổi hàm lượng vitamin C của khóm sau quá trình xử lý ở các chế độ khác nhau thông qua hằng số tốc độ (k). 1/T ln (k) Luận văn Tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 21 CHƯƠNG III PHƯƠNG TIỆN - PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.1. PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 3.1.1. Thời gian và địa điểm Địa điểm: Phòng thí nghiệm Bộ môn Công Nghệ Thực phẩm, Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng. Thời gian: 26/02/2007 ÷ 25/5/2007 3.1.2. Nguyên liệu Loại khóm Queen (trái hình chóp) được thu mua ở cùng một ruộng khóm tại Vị Thanh (Hậu Giang), ở độ chín 2 (chín 25%, từ 2-3 hàng mắt). Khóm phải còn nguyên vẹn và không bị dập nát. 3.1.3. Dụng cụ - Bộ điều nhiệt (water bath) - Ống chứa mẫu bằng thép không rỉ - Nhiệt kế trung tâm - Dụng cụ thủy tinh thông thường - Cân điện tử - Microburet dùng để chuẩn độ 3.1.4. Hóa chất HCl 1% Acid oxalic 1% Dung dịch đệm Na2HPO4 và KH2PO4 2,6 diclorophenol- indophenol Muối CaCl2 3.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.2.1. Phương pháp phân tích Hàm lượng vitamin C được định lượng theo phương pháp Muri: Chuẩn độ bằng 2,6 diclorophenol-indophenol đến màu phớt hồng bền trong 30 giây. Vitamin C chỉ được xác định trong phần thịt quả, không lấy mẫu ở phần lõi hay mắt khóm. 3.2.2. Phương pháp thí nghiệm Luận văn Tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 22 Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại. Kết quả được tính toán thống kê theo chương trình Microsoft Excel, SAS 9.1. 3.3. NỘI DUNG VÀ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 3.3.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát động học sự thay đổi vitamin C trong khóm theo các quá trình xử lý nhiệt khác nhau. i. Mục đích Tìm quy luật sự thay đổi hàm lượng vitamin C của khóm sau các quá trình xử lý nhiệt khác nhau theo thời gian. Kết hợp với nghiên cứu sự thay đổi cấu trúc, đưa ra chế độ xử lý nhiệt thích hợp để tạo được sản phẩm có cấu trúc tốt nhất và sự biến đổi chậm hàm lượng vitamin C nhằm giữ được giá trị dinh dưỡng cao nhất. ii. Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm được bố trí một nhân tố hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại. Nhân tố A: Nhiệt độ xử lý (0C), thay đổi ở 3 mức độ A1: 800C A2: 850C A3: 900C iii. Tiến hành thí nghiệm (hình 6) Khóm sau khi xử lý cơ học (cắt thành mẫu hình trụ với kích thước 20 mm x 15 mm) được đem tiền xử lý nhiệt. Sau quá trình tiền xử lý, mẫu được ngâm trong dung dịch muối CaCl2 ở nồng độ 0,5% trong thời gian 30 phút. Các mẫu khóm sau khi ngâm trong dung dịch CaCl2 sẽ được cho vào các ống hình trụ làm bằng thép không rỉ. Tiến hành xử lý nhiệt ở các nhiệt độ khác nhau: 800C, 850C, 900C (sử dụng bộ điều nhiệt). Tiến hành xác định hàm lượng vitamin C còn lại trong khóm sau mỗi khoảng thời gian 1, 3, 5, 10, 20...120 phút. iv. Ghi nhận kết quả - Hàm lượng vitamin C của các mẫu khóm sau quá trình xử lý nhiệt theo thời gian. - Động học thay đổi vitamin C của khóm sau quá trình xử lý ở các chế độ nhiệt khác nhau thông qua hằng số tốc độ (k). Luận văn Tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 23 800C 850C 900C Hình 6: Sơ đồ thí nghiệm phân tích động học sự thay đổi hàm lượng của khóm ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau 3.3.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát động học sự thay đổi hàm lượng vitamin C của khóm sau khi bổ sung muối CaCl2 ở các nồng độ khác nhau. i. Mục đích Tìm quy luật sự thay đổi hàm lượng vitamin C của khóm sau quá trình xử lý nhiệt đã bổ sung thêm muối CaCl2 ở các nồng độ khác nhau. ii. Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại. Nhân tố B: Nồng độ muối CaCl2 sử dụng Nguyên liệu Ngâm trong dung dịch CaCl2 0,5% - 30 phút Tiền xử lý nhiệt Xử lý cơ học Xử lý nhiệt (t = 1,3,5, 10,… 120 phút) Cho khóm vào ống chứa mẫu Phân tích vitamin C Phân tích kết quả Làm nguội Luận văn Tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 24 B1: CaCl2 0,05% B2: 0,1% B3: CaCl2 0,15% B4: CaCl2 0,2% Hình 7: Sơ đồ thí nghiệm động học sự thay đổi hàm lượng vitamin C của khóm ở các điều kiện xử lý khác nhau iii. Tiến hành thí nghiệm Nguyên liệu khóm cũng được xử lý tương tự thí nghiệm 1. Sau đó tiến hành như sơ đồ bố trí ở hình 7. Khóm sau khi xử lý cơ học (cắt thành mẫu hình trụ với kích thước 20 mm x 15 mm) được đem tiền xử lý theo chế độ kết hợp khác nhau. Sau Nguyên liệu Tiền xử lý nhiệt Xử lý cơ học Cho khóm vào ống chứa mẫu Định lượng vitamin C Phân tích động học Rót dung dịch 140Bx. Tỉ lệ cái: nước = 1: 1, có bổ sung muối Calcium. Xử lý nhiệt Làm nguội B1 B2 B3 B4 Bổ sung muối Ca2+ 800C 850C 900C Luận văn Tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 25 quá trình tiền xử lý, mẫu được vào các ống hình trụ làm bằng thép không rỉ và được bổ sung hàm lượng đường tương ứng với 140Bx, bổ sung vào muối CaCl2 ở các nồng độ khác nhau. Tiếp theo, xử lý nhiệt ở các nhiệt độ 800C, 850C, 900C (sử dụng bộ điều nhiệt), sau đó làm nguội. Tiến hành phân tích hàm lượng vitamin C còn lại trong khóm sau mỗi khoảng thời gian xử lý nhiệt 1, 3, 5, 10, 20...120 phút. iv. Ghi nhận kết quả - Hàm lượng vitamin C của các mẫu khóm ở các nồng độ muối CaCl2 bổ sung vào sau quá trình xử lý nhiệt theo thời gian. - Động học thay đổi vitamin C của khóm sau khi bổ sung muối CaCl2 ở các nồng độ khác nhau thông qua hằng số tốc độ (k). Luận văn Tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 26 CHƯƠNG IV KẾT QUẢ THẢO LUẬN 4.1. KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC SỰ THAY ĐỔI HÀM LƯỢNG VITAMIN C TRONG KHÓM THEO CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NHIỆT KHÁC NHAU Động học sự thay đổi hàm lượng vitamin C trong khóm do tác động của quá trình xử lý nhiệt được tiến hành ở 3 mức nhiệt độ thay đổi từ 800C, 850C và 90oC. Mẫu khóm sau các quá trình xử lý nhiệt được phân tích hàm lượng vitamin C còn lại sau mỗi khoảng thời gian xử lý nhiệt khác nhau 1, 3, 5, 20...120 phút. Số liệu được thu thập (bảng 2) và phân tích thông qua việc sử dụng phần mềm SAS 9.1, kết quả sau xử lý được trình bày ở bảng 3, phương trình động học sự phân hủy vitamin C theo các chế độ tiền xử lý nhiệt khác nhau được biểu diễn ở hình 8 và hình 9. Bảng 2: Thông số động học được tính toán dựa vào phương trình chuyển đổi một phần (fractional conversion model) của sự thay đổi hàm lượng vitamin C trong khóm ở các quá trình xử lý nhiệt khác nhau Chế độ xử lý nhiệt C∞ k (1/phút) R2 SD 800C 0,7704 ± 0,0251 0,0880 ± 0,0173 0,998 0,00379 850C 0,4605 ± 0,0872 0,0948 ± 0,0216 0,974 0,0877 900C 0,4297± 0,0888 0,1183 ± 0,0394 0,939 0,1282 Bảng 3: Phương trình động học sự thay đổi hàm lượng vitamin C trong khóm theo nhiệt độ và thời gian ở các quá trình xử lý nhiệt khác nhau Chế độ xử lý nhiệt Co C∞ k (1/phút) Phương trình 800C 1,408 0,7704 0,0880 C/Co = 0,5471 + 0,4528exp(-0,0880.t) 850C 1,9164 0,4605 0,0948 C/Co = 0,24029 + 0,7597exp(-0,0948.t) 900C 1,5644 0,4297 0,1183 C/Co = 0,27466+ 0,725334exp(-0,1183.t) Thông số thu được ở bảng 2 và bảng 3 đã cho thấy xu hướng chung của quá trình phân hủy vitamin C theo sự thay đổi nhiệt độ. Khi nhiệt độ càng cao, tốc độ phân hủy vitamin C càng tăng. Ở cùng một chế độ xử lý nhiệt, khi thời gian xử lý nhiệt càng dài, tốc độ phân hủy vitamin C cũng tăng dần hay nói cách khác, hàm lượng vitamin C giảm dần. Tuy nhiên, tốc độ phân hủy vitamin C chậm dần ở giai đoạn Luận văn Tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 27 sau, điều này có thể giải thích dựa trên đặc tính bền nhiệt và không bền nhiệt của vitamin C. Bảng 4: Hàm lượng vitamin C còn lại sau quá trình xử lý nhiệt ở các nhiệt độ xử lý khác nhau: 800C, 850C, 900C. Chế độ xử lý nhiệt Co( mg%) Thời gian ( phút) C( mg%) C/Co 800C 1,408 0 1,408 1 800C 1,408 1 1,356 0,963 800C 1,408 3 1,216 0,864 800C 1,408 5 1,134 0,805 800C 1,408 20 0,919 0,652 800C 1,408 40 0,88 0,625 800C 1,408 60 0,801 0,569 800C 1,408 80 0,762 0,541 800C 1,408 100 0,743 0,527 800C 1,408 120 0,684 0,486 850C 1,916 0 1,916 1 850C 1,916 1 1,603 0,836 850C 1,916 3 1,447 0,755 850C 1,916 5 1,173 0,612 850C 1,916 10 1,056 0,551 850C 1,916 20 0,938 0,489 850C 1,916 40 0,625 0,326 850C 1,916 60 0,449 0,234 850C 1,916 80 0,371 0,193 850C 1,916 100 0,312 0,163 900C 1,564 0 1,564 1 90C 1,564 1 1,251 0,8 900C 1,564 3 1,056 0,675 900C 1,564 5 0,899 0,575 900C 1,564 10 0,938 0,6 900C 1,564 20 0,743 0,475 900C 1,564 40 0,645 0,412 900C 1,564 60 0,547 0,35 900C 1,564 80 0,371 0,237 900C 1,564 100 0,312 0,2 900C 1,564 120 0,127 0,081 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 28 Chính vì thế, động học sự phân hủy của vitamin C trong khóm ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau (800C, 850C và 900C) có thể được mô tả bởi phương trình chuyển đổi một phần (fractional conversion model), vẫn có sự tồn tại một phần dạng vitamin C bền nhiệt và không bền nhiệt trong khóm. Phần vitamin C không bền nhiệt sẽ bị phân hủy nhanh trong thời gian đầu của quá trình gia nhiệt, khoảng thời gian gia nhiệt sau đó là sự phân hủy chậm dần của dạng vitamin C bền nhiệt. Giá trị R2 của tất cả các chế độ xử lý nhiệt cao (lớn hơn 0,93) và giá trị SD thấp (nhỏ hơn 0,13) nên kết quả thu được có độ tin cậy cao. Vì vậy phương trình bậc một chuyển đổi một phần (phương trình 7, phần Lược khảo tài liệu) có thể được dùng để mô tả động học sự thay đổi vitamin C của khóm ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau. Thời gian (phút)  800C


850C


900C Hình 8: Động học sự thay đổi hàm lượng vitamin C trong khóm ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau Khi tiến hành xử lý nhiệt ở 3 mức nhiệt độ khác nhau: 800C, 850C và 900C, từ kết quả xử lý ở bảng 3, kết quả phân tích ở bảng 4 và đồ thị ở hình 8 cho thấy tốc độ phân hủy vitamin C tăng dần theo thời gian theo sự gia tăng nhiệt độ xử lý (từ 1, 3, 5…120 phút). Điều này có thể được giải thích dựa trên mối tương quan giữa sự phá hủy cấu trúc và sự duy trì hay mất mát hàm lượng vitamin C trong khóm bởi C/Co Luận văn Tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 29 quá trình xử lý nhiệt. Khi nhiệt độ càng cao thì cấu trúc của khóm sẽ bị phá hủy càng nhanh, mạch pectat-calci được hình thành nhằm tạo sự ổn định cấu trúc khóm cũng bị phá hủy, tạo nên sự rỉ dịch ra ngoài trong quá trình gia nhiệt nên sự mất mát vitamin C càng tăng. Khi tiến hành xử lý khóm ở nhiệt độ 800C, 850C và 900C với cùng chế độ tiền xử lý (ở 550C trong 10 phút), kết quả thu được cho thấy hằng số tốc độ k (1/phút) tăng dần và tỷ lệ C/Co giảm dần khi nhiệt độ tăng từ 800C đến 900C (hình 9). Tỷ lệ hàm lượng vitamin C còn lại cao nhất ở chế độ xử lý nhiệt 800C và thấp nhất ở nhiệt độ 900C. Điều này chứng tỏ tốc độ giảm hàm lượng vitamin C tăng dần theo thời gian và theo chế độ xử lý nhiệt. Nhiệt độ càng cao thì tỷ lệ hàm lượng vitamin C còn lại càng giảm. y = -3782.4x + 8.2599 R2 = 0.9196 -2.5 -2.45 -2.4 -2.35 -2.3 -2.25 -2.2 -2.15 -2.1 0.00274 0.00276 0.00278 0.0028 0.00282 0.00284 1/T ln (k) Hình 9: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ (T) đến hằng số phá hủy vitamin C (k) trong trường hợp xử lý nhiệt khóm ở các chế độ nhiệt khác nhau Kết quả thu được từ hình 9 cho thấy hằng số tốc độ k càng tăng khi nhiệt độ càng tăng. Điều đó cho thấy sự phá hủy vitamin C càng nhanh khi xử lý nhiệt ở nhiệt độ càng cao. Tóm lại, khi áp dụng chế độ xử lý nhiệt để bảo quản sản phẩm, sẽ có sự tác động lớn đến chất lượng dinh dưỡng của sản phẩm (thể hiện qua sự biến đổi hàm lượng vitamin C). Sự phân hủy vitamin C tuân theo quy luật biến đổi chung về nhiệt độ: khi nhiệt độ xử lý càng cao, tốc độ phân hủy vitamin C càng lớn. Chế độ nhiệt 800C là nhiệt độ thích hợp nhất cho quá trình xử lý nhiệt nhằm giữ được giá trị Luận văn Tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 30 dinh dưỡng của sản phẩm, đảm bảo không có sự phân hủy sâu sắc hàm lượng vitamin C hiện diện trong nguồn nguyên liệu khóm đang nghiên cứu. 4.2. ĐỘNG HỌC ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ MUỐI CACl2 BỔ SUNG TRỰC TIẾP ĐẾN SỰ THAY ĐỔI HÀM LƯỢNG VITAMIN C TRONG KHÓM Ở CÁC CHẾ ĐỘ XỬ LÝ NHIỆT KHÁC NHAU Muối Calcium được sử dụng nhằm mục đích làm giảm ảnh hưởng bất lợi của nhiệt độ đến cấu trúc của các sản phẩm xử lý nhiệt (trích dẫn bởi A