Luận văn Động học sự thay đổi nhiệt của Beta - Caroten trong nước xoài

uối NaCl 0,05M ở các mức độ xử lý nhiệt khác nhau. Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 9 CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu chung về xoài 2.1.1 Nguồn gốc Xoài (Mangifera indica L.) họ đào lộn hột, trong chi Mangifera có tới 41 loài (Mukherjee, trích dẫn bởi Vũ Công Hậu, 1985) có thể tìm thấy rãi rác khắp các nước Đông Nam Á, trong đó chỉ có xoài (Mangifera indica) được trồng rộng rãi nhất. Theo các tác giả Ấn Độ, xoài có nguồn gốc ở đông bắc Ấn Độ, bắc Myanmar, ở vùng đồi núi chân dãy Hymalaya và từ đó lan đi khắp thế giới, sớm nhất sang Đông Dương, nam Trung Quốc và các nước miền Đông Nam Á. Từ đầu thế kỷ thứ XVI, khi người Bồ Đào Nha tìm ra đường biển sang Viễn Đông thì xoài được mang đi trồng khắp các vùng cận nhiệt đới trên thế giới và cả vùng bán nhiệt đới như Florida, Isarel (Vũ Công Hậu, 1985). 2.1.2 Một số giống xoài phổ biến ở Việt Nam Tại Việt Nam ngoài các loài hoang dại hiện có khoảng 50 giống xoài. Dưới đây là một giống tương đối phổ biến: Xoài Cát Chu: Phẩm chất trái ngon, thịt thơm ngọt có vị hơi chua, dạng trái hơi tròn, trọng lượng trái trung bình 250 – 350g, vỏ trái mỏng. Đây là giống xoài ra hoa rất tập trung và dễ đậu trái, năng suất rất cao. Xoài Cát Hòa Lộc: Xuất phát từ Cái Bè (Tiền Giang), xoài có trái to, trọng lượng trái 400 – 600g, thịt trái vàng, dẽ, thơm, ngọt, hạt dẹp, được coi là giống xoài có phẩm chất ngon. Thời gian từ trổ bông đến chín trung bình 3,5 – 4 tháng. Xoài Thơm: Khối lượng quả trung bình 200 – 300g, vỏ màu xanh thẩm (thơm đen) và xanh nhạt (thơm trắng). So với xoài cát, xoài thơm có năng suất khá cao và ổn định quanh năm. Xoài Tượng: Quả to nhất trong các giống xoài ở Việt Nam có quả nặng 700 – 800g. Quả chín màu vàng nhạt, ửng xanh, trơn bóng, thịt quả màu vàng nhạt, ít xơ, ít nước, ăn không ngon bằng xoài cát và xoài Thanh Ca, hơi chua, thoang thoảng có mùi nhựa thông. Xoài Thanh Ca: Là một trong những giống ngon được nhiều người tiêu dùng ưa thích. Đặc biệt, cây có nhiều đợt quả trái vụ trong năm nên càng có giá trị kinh tế. Quả hình trứng dài, khối lượng trung bình 350 – 580g, vỏ quả vàng tươi rất bóng nên hấp dẫn. Thịt quả màu vàng tươi từ ngoài vào trong, ít xơ, nhiều nước, nhiều bột, ăn ngon và thơm. Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 10 2.1.3 Thành phần hóa học của xoài chín Bảng 1: Thành phần hóa học của xoài chín Thành phần Hàm lượng Nước Đường Acid Carotene Vitamin B1 Vitamin B2 Vitamin PP Vitamin C 76 – 80 % 11 – 20 % 0,2 – 0,54 % 3,1 mg% 0,04 mg% 0,05 mg% 0,03 mg% 13 mg% (Nguồn: Nguyễn Văn Tiếp, 1973) 2.2 Sắc tố carotenoids Carotenoids là sắc tố rộng rãi trong thiên nhiên có màu vàng, cam, đỏ. Người ta thấy carotenoids trong lục lạp, sắc lạp (ở củ cà rốt). Trong thực vật màu carotenoids thường bị che phủ bởi chlorophyll. Ở các lá non người ta có thể thấy màu carotenoids khi chlorophyll chưa đầy đủ. 2.2.1 Cấu tạo Có hai nhóm cấu tạo: carotene hydrocarbon và xanthophyll. Xanthophyll là carotenoids gồm nhiều chất dẫn xuất chứa nhóm hydroxyl, epoxy, aldehyde và keton. Carotenoids là sắc tố mà về mặt hóa học gần với carotene. Đó là các hydrocarbon gồm các đơn vị isoprene. isoprene CH2 C CH CH2 CH3 Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 11 Nhiều carotenoids chứa 8 đơn vị isopren hay chứa 40 nguyên tử carbon. Các carotenoids có chuỗi hydrocarbon chưa bão hòa, nối pi tiếp cách, có thể kép vòng ở đầu, đôi khi có sự đối xứng trong phân tử. Phytofluene ζ-carotene Lycopene γ-carotene β-carotene α-carotene Hình 1: Một số carotene phổ biến trong thực phẩm Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 12 H O β-Cryptoxanthin O H α-Crypxanthin H O O H Zeaxanthin O H H O Lutein O O O H H O Violaxathin O O H O O H Astaxanthin Hình 2: Một số xanthophylls phổ biến trong thực phẩm Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 13 2.2.2 Tính chất Không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ. Ổn định hơn trong môi trường kiềm, nhạy cảm hơn trong môi trường acid. Dễ bị oxy hóa do các nối đôi trong phân tử, nhạy cảm với tia UV. Sự oxy hóa mất màu carotenoids là quan trọng trong thực phẩm. Sự oxy hóa phá vỡ carotenoids tăng mạnh khi có sự hiện diện của sulfite và ion kim loại. Sự oxy hóa liên quan đến nhiệt độ, độ ẩm, khí oxy, kim loại, Enzyme lipoxygenase tăng nhanh sự oxy hóa của carotenoids tạo ra các peroxyt. Các chất này làm mất màu carotenoids. H2O2 và ion halogen cũng có thể làm mất màu carotene. Carotenoids vì dễ bị oxy hóa nên có tính chất chống oxy hóa. Carotenoids làm vô hoạt oxy độc thân sinh ra do tiếp xúc với ánh sáng, không khí và do đó chống sự oxy hóa tế bào. Lycopen được biết đặc biệt hiệu quả trong việc vô hoạt oxy độc thân. 2.2.3 Nhân tố và cơ chế sự mất carotenoids Sự mất carotenoids trong thực phẩm thì phức tạp trong tự nhiên với nhiều nhân tố khác nhau như bản chất và thành phần thực phẩm, xử lý trong chế biến, bao gói và điều kiện tồn trữ, hoạt động của enzyme lipooxigenase và những enzyme khác, và cộng với sự oxy hóa trong lipid được coi là đóng vai trò quan trọng. Kiến thức về sự mất carotenoids thì rời rạc. Sơ đồ có thể xảy ra sự phá hủy carotenoids được chỉ ra ở hình 3. Chuỗi liên kết đôi là nguyên nhân tính không bền của carotenoids bao gồm tính nhạy cảm với sự oxy hóa và đồng phân hình học. Nhiệt, ánh sáng và acid làm tăng nhanh sự đồng phân hóa từ dạng trans – carotenoids sang dạng cis. Sự oxy hóa phụ thuộc sự có mặt của oxy, sự tham gia của carotenoids, và điều kiện vật lý. Người ta nói chung chấp nhận giai đoạn đầu của sự oxy hóa là sự hình thành epoxy carotenoids và apocarrotenoid (Hunt và Krakenberger, 1947; El-Tinay và Chichester, 1970; Ramakrishnan và Francis, 1979; Marty và Berset, 1988). Tiếp theo sự phá vỡ tạo ra những hợp chất có phân lượng thấp giống như thu được từ sự oxy hóa acid béo, mà chúng góp phần tạo ra hương vị mong muốn cho rượu và trà nhưng chúng có thể là nguyên nhân tạo ra mùi xấu cho cà rốt và khoai lang cắt lát sấy (Falconer et al., 1964). Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 14 Hình 3: Sơ đồ biến đổi carotenoids 2.3 Beta-carotene và vai trò sinh học của nó Năm 1910 lần đầu tiên Whillsteilter và Escher chiết được β-carotene từ củ cà rốt và chính Whillsteilter đã xác định được cấu tạo hóa học của β-carotene. 2.3.1 Công thức cấu tạo 2.3.2 Tính chất β-carotene ở dạng tinh thể hình đỏ đậm, có nhiệt độ nóng chảy ở 1830C, λmax 450, 476 nm, ít hòa tan hơn α-carotene. β-carotene tan trong CS2, Benzen, Chlorofom, hòa tan nhiều trong ether, ether dầu mỏ và trong dầu. Trans-CAROTENEOID Cis-CAROTENEOID EPOXY CAROTENEOID APOCAROTENEOID HYDROXYCAROTENEOID HỢP CHẤT CÓ KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP (LOW MOLECULAR MAS COMPOUND) Đồng phân hóa Oxy hóa Oxy hóa β - carotene Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 15 β-carotene ít tan trong nước, trong Methanol, Ethanol và thực tế không tan trong nước. Dung dich β-carotene có màu vàng, nó hấp thụ oxygen trong không khí để tạo thành chất không có hoạt tính sinh học. Một gam β-carotene kết tinh thương mại có 1,67 triệu đơn vị vitamin A. 2.3.3 Nguồn gốc Carotene rất phong phú trong tự nhiên, với sự phân bố rộng trong thực vật, tảo, nấm, vi khuẩn và động vật. Sắc tố carotenoids hiện diện nhiều trong chất màu của thực vật và nhiều loài tảo, thường đi kèm một lượng nhỏ hơn β-carotene. Nguồn trong tự nhiên chứa hàm lượng cao β-carotene gồm những lá màu xanh lục (green leaves), cà rốt, xoài, dầu cọ đỏ (red palm oil), tảo Dunaliella và vi khuẩn Phycomyces blakesleeanus. Bảng 2: Hàm lượng β-carotene trong một số cây cỏ Việt nam (trong 100 gam nguyên liệu). Số TT Cây cỏ β-carotene (µg) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Bí ngô Cà rốt Cải bắp Hoa lý Ớt vàng to Rau đay Rau muống Rau ngót Rau dền cơm Rau má Lá săn tươi Quả dưa hấu Xoài Đu đủ Gấc 1500 9800 5100 3045 6600 7850 2865 6220 5298 6580 8280 222 1200 750 45780 (Nguồn: Thành phần dinh dưỡng thức ăn Việt Nam, Viện dinh dưỡng, Bộ Y tế, Nhà xuất bản Y học, 1995) Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 16 2.3.4 Giá trị sinh học của β-carotene Có rất nhiều chất carotenoids nhưng trong đó chỉ có β-carotene là có hoạt tính sinh học cao nhất và khi vào cơ thể thì β-carotene được chuyển hóa để tạo thành hai phân tử vitamin A. O O O2 CHO CH OH2 COOH NAD(P)H NAD(P) retinol dehydrogenase aldehyde oxydase retinol retinoic acid retinaldehyde carotene dioxygenase ί - carotene Hình 4: Quá trình cắt β-carotene bởi enzyme carotene dioxygenase, chuyển hóa retinaldehyde bởi enzyme retinol dehydrogenase và enzyme aldehyde oxydase Tuy nhiên, hệ số nói chung được chấp nhận để tính tương quan giữa retinol và carotenoids là 1 µg retinol được cung cấp bởi 6 µg β-carotene hoặc 12 µg carotenoids tiền vitamin A khác, những nguyên cứu cung cấp cho thấy 1 µg retinol được cung cấp bởi 26 µg β-carotene từ rau màu xanh đậm (nhóm này cung cấp 13 – 76 µg), hoặc 12 µg từ trái màu vàng và trái cam (nhóm này cung cấp khoảng 6 – 29 µg) (Castenmiller và West, 1998). β - carotene Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 17 2.4 Động học sự thay đổi nhiệt của β-carotene trong nước xoài 2.4.1 Phương trình động học bậc 1 Sự thay đổi hàm lượng β-carotene có thể được mô tả bởi phương trình động học bậc 1 ( )ktAA −= exp0 (1) Trong đó: A: Hàm lượng β-carotene A0: Hàm lượng β-carotene ban đầu t: Thời gian k: Hằng số tốc độ Lấy logarithm (1) ta được (2) ( ) ( ) ktAA −= 0lnln (2) Khi logarithm của hàm lượng β-carotene được vẽ đồ thị bằng hàm của thời gian xử lý thì hằng số tốc độ (k) chính là hệ số gốc của đường hồi quy. Hình 5: Đồ thị mô tả động học phản ứng bậc một 2.4.2 Phương trình chuyển đổi một phần Mô hình chuyển đổi một phần là một trường hợp đặc biệt của phương trình bậc 1, hệ số chuyển đổi ( f ) được biểu diễn toán học như sau: ∞ − − = AA AAf 0 0 (3) ln A/A0 thời gian (phút) Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 18 Trong phần lớn phản ứng không thuận nghịch bậc 1, ∞ A tiến gần về 0 và (3) được viết lại như sau: 0 0 A AAf −= (4) Đồ thị logarithm của (1 – f ) theo thời gian là một đường thẳng với hằng số tốc độ được biểu diễn bằng giá trị âm của hệ số góc. ( ) ktf A A −=−=      1lnln 0 (5) Để tính toán hàm lượng còn lại ( ∞ A ) sau quá trình xử lý nhiệt kéo dài, sử dụng phương trình sau: ( ) kt AA AAf −=      − − =− ∞ ∞ 0 ln1ln (6) Phương trình (6) được viết lại như sau: ( ) ( )ktAAAA −−+= ∞∞ exp0 (7) Hình 6: Đồ thị mô tả động học chuyển đổi một phần 2.4.3 Sự phụ thuộc của hằng số tốc độ (k) vào nhiệt độ Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hằng số tốc độ ở áp suất không đổi được biểu diễn dưới dạng năng lượng hoạt hóa và được ước tính bằng công thức Arrihenius:                 −= TTR Ekk refT a ref 11 .exp. (8) A/ ∞ A ∞ A Thời gian (phút) Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 19 Hoặc: ( ) ( )                 −+= TTR Ekk refT a ref 11lnln (9) Trong đó: Ea: Năng lượng hoạt hóa (kJ.mol-1) k: Hằng số tốc độ (phút-1) kref: Hằng số tốc độ tại nhiệt độ tham chiếu (phút-1) RT: Hằng số khí (8,314 kJ.mol-1K-1) T: Nhiệt độ (K) Tref : Nhiệt độ tham chiếu (K). Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 20 CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Phương tiện thí nghiệm 3.1.1 Địa điểm, thời gian thí nghiệm Thí nghiệm được tiến hành tại Phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ trong 12 tuần. 3.1.2 Dụng cụ, thiết bị − Ống nghiệm (đường kính trong: 1,6cm, thể tích: 20ml) − Phễu chiết 500 ml − Bình định mức 50 ml − Bình tam giác 300 ml − Cốc 50 ml − Phễu lọc − Giấy lọc − Cối sứ − Đũa thủy tinh − Máy đo Spectrophotometer (Spectrophotometer, U-2800 UV-VIS, Hitachi, Japan) − Chiết quang kế (C20 CP LAUDA, Edition 2000) − pH kế − Bể điều nhiệt (Memmert, Germany) 3.1.3 Hoá chất − Aceton − Sodium chloride − Sodium sulfate anhydrous − Petroleum ether − Calcium chloride Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 21 3.1.4 Nguyên liệu Để thu được nguyên liệu có độ chín tương đối đồng điều trước khi chế biến, xoài Cát Chu được mua từ các chợ ngay khi chúng còn xanh ở giai đoạn thuần thục. Xoài được để chín tự nhiên, thường xuyên theo dỗi đến khi chúng chín đồng loạt, ta loại bỏ những quả chín sớm và chưa chín. Những quả còn lại có độ chín tương đối đồng đều đem đi gọt vỏ, tách thịt quả và tồn trữ ở -350C. 3.2 Phương pháp phân tích 3.2.1 Phương pháp trích ly carotenoids Sử dụng 50ml dung môi acetone lạnh (50C) để trích ly carotenoids trong 5g mẫu nước xoài bằng cách nghiền hỗn hợp trong cối sứ trong 2 phút. Lọc dung dịch sau nghiền qua giấy lọc Whatman No. 1 (Cat No 1001110, England). Rửa cối chày, giấy lọc và bã lọc bằng một lượng nhỏ acetone đến khi giấy lọc và bã lọc hoàn toàn mất màu. Cho 40ml dung môi ete dầu hỏa (Bp. 60 – 900C) vào phễu chiết, sau đó cho dịch trích sau lọc lội qua và chờ hỗn hợp tách pha. Dùng 300ml nước cất để rửa hết acetone, quá trình rửa được lập lại 3 lần. Sau khi loại bỏ acetone và nước ra khỏi phễu chiết, dùng 20ml dung dịch nước muối bão hòa để loại bỏ nước còn lại dạng nhũ tương trong dung dịch. Để thu được dịch trích chỉ chứa carotenoids, dịch trích được thu hồi qua phễu lọc chứa 15g muối Na2SO4 khan để loại bỏ hoàn toàn nước còn sót lại. Phần dịch trích được cho vào bình định mức 50ml và sử dụng ete dầu hỏa để rửa sạch phễu chiết và phễu lọc đến khi dung dịch đạt được thể tích 50ml. 3.2.2 Phương pháp xác định hàm lượng β-carotene Hàm lượng β-carotene được xác định bằng cách đo mật độ quang của dịch trích thu được từ 5g nước xoài bằng máy quang phổ (Spectrophotometer, U – 2800 DV – VIS, Hitachi, Japan) ở bước sóng 450nm. Ở bước sóng này, β-carotene được cho là có độ hấp thụ ánh sáng cực đại (Rodriguez – Amaya và Kimura, 2004). Hàm lượng β- carotene có trong mẫu được xác định bằng mcg/g dựa trên phương trình đường cong của chất chuẩn β-carotene ở cùng bước sóng. Hàm lượng β-carotene được tính theo công thức sau: 5 50*9424,3*)/( Aggcarotene =− µβ (10) Trong đó A là độ hấp thu của β-carotene ở bước sóng 450nm. Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 22 3.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm 3.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát động học sự thay đổi nhiệt của β-carotene trong nước xoài ở các mức độ xử lý nhiệt khác nhau - Mục đích: Tìm quy luật sự thay đổi hàm lượng β-carotene trong xoài và thấy được ảnh hưởng của nhiệt độ lên tốc độ thay đổi hàm lượng β-carotene. - Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với hai lần lặp lại. Nhân tố A: Nhiệt độ xử lý (0C) A1 A2 A3 A4 A5 700C 750C 800C 850C 900C Nhân tố B: Thời gian xử lý (phút) B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 0 15’ 30’ 45’ 60’ 90’ 120’ 150’ Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 23 Sơ đồ bố trí thí nghiệm Hình 8: Sơ đồ bố trí thí nghiệm không bổ sung phụ gia - Cách tiến hành: Puree được xay nhuyễn với nước (tỷ lệ 1:1) bằng cối xay sinh tố trong 30 giây. Sau đó cân khoảng 10g nước xoài vào ống nghiêm thủy tinh có nắp đậy (đường kính trong: 1,6cm, thể tích: 20ml). Chúng được đem đi gia nhiệt trong bể điều nhiệt (Memmert, Germany) ở 5 mức nhiệt độ xử lý khác nhau (70, 75, 80, 85, và 900C) trong 8 mức thời gian (0, 15, 30, 45, 60, 90, 120 và 150 phút). Các ống thủy tinh chứa mẫu sau khi xử lý nhiệt được làm lạnh nhanh bằng nước đá. Tất cả thí nghiệm, xử lý nhiệt được tiến hành với 2 lần lặp lại. Tiếp theo, từ mỗi ống nghiệm cân 5g dịch xoài đem trích carotenenoids, bước cuối cùng là đem dịch trích đi đo quang phổ ở bước sóng 450 nm. - Kết quả thu nhận: Hệ số hấp thu (A) của các mẫu. Từ hệ số hấp thu ta tính ra hàm lượng β-carotene (công thức 10). Xoài Sơ chế Xử lý nhiệt (0, 15, 30, 45, 60, 90, 120 và 150 phút) Cắt miếng Xay nhuyễn (30 giây) 750C 800C 850C 900C 700C Bổ sung nước (tỉ lệ 1:1 w/w) Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 24 3.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát động học sự thay đổi nhiệt của β-carotene trong nước xoài sau khi bổ sung thêm CaCl2 0,05 M ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau - Mục đích: Tìm quy luật động học sự thay đổi hàm lượng β-carotene trong nước xoài và khảo sát ảnh hưởng của CaCl2 lên tốc độ phản ứng (k) thay đổi hàm lượng β-carotene. - Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với hai lần lặp lại. Nhân tố A: Nhiệt độ xử lý (0C) A1 A2 A3 A4 A5 700C 750C 800C 850C 900C Nhân tố B: Thời gian xử lý (phút) B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 0 15’ 30’ 45’ 60’ 90’ 120’ 150’ Sơ đồ bố trí thí nghiệm Hình 9: Sơ đồ bố trí thí nghiệm có bổ sung 0,05M CaCl2 Xoài Sơ chế Xử lý nhiệt (0, 15, 30, 45, 60, 90, 120 và 150 phút) Cắt miếng Xay nhuyễn (30 giây) 750C 800C 850C 900C 700C Bổ sung nước (tỉ lệ 1:1 w/w) Bổ sung CaCl2 0,05M (tỉ lệ 1:1 w/w) Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 25 - Tiến hành thí nghiệm: Nước xoài được bổ sung muối CaCl2 0,05M, sau đó tiến hành thí nghiệm giống thí nghiệm 1. - Kết quả thu nhận: Hệ số hấp thu A. Từ hệ số hấp thu ta tính được hàm lượng β-carotene của các mẫu (sử dụng công thức 10). 3.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát động học sự thay đổi nhiệt của β-carotene trong nước xoài sau khi bổ sung thêm NaCl 0,05 M ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau - Mục đích: Tìm quy luật động học sự thay đổi hàm lượng β-carotene trong nước xoài và khảo sát ảnh hưởng của NaCl lên tốc độ phản ứng (k) thay đổi hàm lượng β-carotene. - Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với hai lần lặp lại. Nhân tố A: Nhiệt độ xử lý (0C) A1 A2 A3 A4 A5 700C 750C 800C 850C 900C Nhân tố B: Thời gian xử lý (phút) B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 0 15’ 30’ 45’ 60’ 90’ 120’ 150’ Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 26 Sơ đồ bố trí thí nghiệm Hình 10: Sơ đồ bố trí thí nghiệm bổ sung NaCl 0,05M - Tiến hành thí nghiệm: Nước xoài được bổ sung đường muối NaCl 0,05M, sau đó tiến hành thí nghiệm giống thí nghiệm 1. - Kết quả thu nhận: Hệ số hấp thu A. Từ hệ số hấp thu, tính được hàm lượng β-carotene của các mẫu (sử dụng công thức 10). Bổ sung NaCl 0,05M Xoài Sơ chế Xử lý nhiệt (0, 15, 30, 45, 60, 90, 120 và 150 phút) Cắt miếng Xay nhuyễn (30 giây) 750C 800C 850C 900C 700C Bổ sung nước (tỉ lệ 1:1 w/w) Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 27 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 4.1 Thí nghiệm 1: Động học sự thay đổi nhiệt của β-carotene trong nước xoài trong trường hợp không bổ sung phụ gia Nghiên cứu tác động của nhiệt lên sự phá hủy β-carotene trong nước xoài được tiến hành trong điều kiện đẳng nhiệt và đẳng áp (áp suất khí quyển). Chất khô tổng số và pH của nước xoài đem thí nghiệm lần lượt là 5,40Brix và 4,13. Mẫu nước xoài được gia nhiệt ở các khoảng thời gian 0, 15, 30, 45, 60, 90, 120 và 150 phút. Kết quả thí nghiệm cho thấy, hàm lượng β-carotene giảm dần theo quá trình xử lý nhiệt. Và sự phá hủy này tuân theo mô hình động học bậc nhất dạng đặc biệt, tức là phương trình biến đổi một phần (Hình 11): ( ) ( )ktAAAA −−+= ∞∞ exp0 (11) Tốc độ phá hủy β-carotene được xác định việc phân tích hồi quy không tuyến tính khi áp dụng phương trình 11 cho các số liệu thực nghiệm. Hằng số tốc độ k và hàm lượng β-carotene còn lại sau quá trình xử lý nhiệt kéo dài A∞ được trình bày ở bảng 3. Các số liệu này tương đồng với kết quả nghiên cứu về sự phá hủy carotenoids bởi nhiệt trong một số loại rau quả khác (Helena et al., 1998; Ahmed et al., 2002). Hình 11: Sự biến đổi β-carotene trong nước xoài (trường hợp không có bổ sung phụ gia) trong quá trình xử lý nhiệt - Phân tích theo mô hình hai bước (Two – step approach) Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 28 Nhiệt làm tăng nhanh sự phá hủy β-carotene, nhìn vào bảng 3 ta có thể thấy tốc độ của sự phá hủy β-carotene tăng theo nhiệt độ k = 0,0098 phút-1 ở 700C, k = 0.0201 phút-1 ở 800C và k = 0,0406 phút-1 ở 900C. Tuy nhiên, nhiệt không phá hủy hoàn toàn β-carotene trong nước xoài mà vẫn còn một lượng β-carotene bền nhiệt. Bảng 3: Các thông số động học sự phá hủy nhiệt của β-carotene trong nước xoài theo mô hình biến đổi một phần (trường hợp không bổ sung phụ gia) Phân tích theo mô hình hai bước (Two-step approach) Nhiệt độ (◦C) k (phút-1) A∞ (%) Corrected r2 70 0,0098 ± 0,0017(*) 75,9880 ± 7,6221 0,999 75 0,0106 ± 0,0011 71,4074 ± 0,8459 1,000 80 0,0201 ± 0,0014 71,6144 ± 0,7542 1,000 85 0,0325 ± 0,0021 73,1415 ± 0,8736 1,000 90 0,0406 ± 0,0043 70,4762 ± 0,3968 1,000 Ea = 82,07 ± 10,42 kJ/mol (*) độ lệch chuẩn 4.2 Thí nghiệm 2: Động học sự thay đổi nhiệt của β-carotene trong nước xoài có bổ sung 0,05M CaCl2 Nghiên cứu tác động của nhiệt lên sự phá hủy β-carotene trong nước xoài bổ sung CaCl2 0,05M được tiến hành giống thí nghiệm 1. Kết quả cho thấy hàm lượng β- carotene giảm trong suốt quá trình xử lý nhiệt, và giảm theo mô hình biến đổi một phần (hình 12). Hằng số tốc độ k và hàm lượng β-carotene sau quá trình xử lý nhiệt kéo dài được tính toán và trình bày ở bảng 4. Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 29 Hình 12: Sự biến đổi của β-carotene trong nước xoài (trường hợp có bổ sung CaCl2 nồng độ 0,05M) trong quá trình xử lý nhiệt - Phân tích theo mô hình hai bước (Two – step approach) Bảng 4: Các thông số động học phân hủy nhiệt của β-carotene trong nước xoài theo mô hình biến đổi một phần (trường hợp bổ sung CaCl2) Phân tích theo mô hình hai bước (Two-step approach) Nhiệt độ (◦C) k (phút-1) A∞ (%) Corrected r 2 70 0,00613 ± 0,0017(*) 66,8824 ± 6,3299 1,000 75 0,0120 ± 0,0011 61,1479 ± 1,9364 1,000 80 0,0246 ± 0,0014 72,5706 ± 0,5616 1,000 85 0,0183 ± 0,0021 72,3606 ± 1,3180 1,000 90 0,0411 ± 0,0043 68,5388 ± 0,8861 1,000 Ea = 87,81 ± 20,26 kJ/mol (*) độ lệch chuẩn Từ những đường thẳng hồi qui tuyến tính ở Hình 14, so sánh hằng số tốc độ phân hủy β-carotene k ứng với hai thí nghiệm 1 và 2, nhận thấy rằng hằng số tốc độ phân hủy β- carotene k trong nước xoài không bổ sung muối CaCl2 là nhỏ hơn hằng số tốc độ phân hủy β-carotene k trong nước xoài không có bổ sung phụ gia, một cách tương ứng. Điều này cho thấy muối CaCl2 có tác dụng bảo vệ β-carotene chống lại tác động phân hủy của quá trình xử lý nhiệt. Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 30 4.3 Thí nghiệm 3: Động học sự thay đổi nhiệt của β-carotene trong nước xoài được bổ sung muối NaCl 0,05M Nghiên cứu tác động của nhiệt lên sự phá hủy β-carotene trong nước xoài có bổ sung NaCl 0,05M cũng được tiến hành như thí nghiệm 1. Sự phá hủy β-carotene trong nước xoài có bổ sung NaCl 0,05M được trình bày ở hình 13. Phân tích theo mô hình biến đổi một phần ta thu được hằng số tốc độ k và hàm lượng β-carotene còn