Sơ đồ mô tả đối tượng công nghệ của quy trình trích ly hoạt chất chống oxy hóa từ hạt bơ và ứng dụng trong bảo quản tôm thẻ chân trắng.. Phương pháp sử dụng hóa chất chống oxy hóa có thể
TỔNG QUAN
Giới thiệu về tôm thẻ chân trắng
Hình 1.1 Tôm thẻ chân trắng Tôm thẻ chân trắng là loài giáp xác mười chân, có nguồn gốc từ bờ biển Ðông Thái Bình Dương và Nam Mỹ, từ Tumbes, phía nam Peru tới phía bắc Mexico Từ những năm
1970, tôm thẻ chân trắng đƣợc giới thiệu rộng rãi khắp thế giới và đến năm 2000 tôm thẻ chân trắng trở thành loài tôm đƣợc nuôi chủ yếu ở châu Á
Hệ thống phân loại tôm thẻ chân trắng:
Tôm thẻ chân trắng thuộc ngành Arthropoda, lớp Malacostraca, bộ Decapoda, họ Penaeidae, chi Litopenaeus và Loài Litopenaeus vannamei (Penaeus vannamei) Boone,
Tôm thẻ chân trắng đƣợc tìm thấy ở vịnh Panama (Perez Farfante and Kensley, 1997), Chúng sinh trưởng tốt trong điều kiện độ mặn biến động lớn, có khả năng kháng bệnh cao, dễ sinh sản (Liao and Chien, 2011) Tôm thẻ chân trắng có khả năng thích nghi với giới hạn rộng về độ mặn và nhiệt độ:
Có khả năng thích nghi với độ mặn từ 0,5 đến 45‰ nhƣng thích hợp với độ mặn từ
7 ÷ 34‰ và tăng trưởng tốt ở độ mặn khá thấp từ 10 đến 15 ‰ Vì thế, tôm chân trắng đƣợc xem là ứng cử viên sáng giá cho nuôi thủy sản nội địa [2]
Mặc dù tôm có khả năng thích nghi với giới hạn rộng về nhiệt độ (15 ÷ 33 0 C), nhƣng nhiệt độ thích hợp nhất cho sự phát triển của tôm là từ 23 đến 30 0 C Nhiệt độ tối ƣu cho tôm lúc nhỏ (trọng lƣợng khoảng một gam) là 30 0 C và cho tôm lớn (12 ÷ 18g) là 27 0 C Tuy nhiên, trong điều kiện nhiệt độ thấp tôm mẫn cảm hơn với các bệnh do virus nhƣ bệnh đốm trắng và hội chứng Taura [3]
Trong vùng biển tự nhiên, tôm chân trắng sống ở đáy bùn với độ sâu dưới 72 mét Tôm trưởng thành chủ yếu sống ven biển gần bờ, còn tôm con phân bố nhiều ở vùng cửa sông – nơi giàu dinh dưỡng Ban ngày tôm vùi mình trong bùn và ban đêm kiếm ăn Tôm chân trắng là loài ăn tạp, giống như nhiều loài tôm khác, nhưng không đòi hỏi thức ăn có hàm lượng đạm cao như tôm sú.
Tôm thẻ chân trắng có tốc độ sinh trưởng nhanh, chúng lớn nhanh hơn tôm sú ở tuổi thành niên Chúng trải qua sáu giai đoạn ấu trùng Nauplilus, ba giai đoạn ấu trùng Zoae và ba giai đoạn ấu trùng Mysis trong cuộc đời ấu trùng của mình ở gần mặt nước (Kitani,
1986) Ngay sau đó, chúng chuyển sang giai đoạn hậu ấu trùng và sống ở tầng đáy Tôm nhỏ lúc thay vỏ cần vài giờ để vỏ cứng nhƣng khi tôm đã lớn thì cần khoảng một đến hai ngày Trong điều kiện sinh thái phù hợp, tôm có khả năng đạt tám đến mười gam trong giai đoạn 60 đến 80 ngày hoặc từ tôm bột đến tôm cỡ 40g/con trong 180 ngày Là đối tƣợng nuôi quan trọng sau tôm sú [4]
Tôm thẻ chân trắng có màu trắng đục, cơ thể có thể hiển thị màu hơi xanh, điều này là do tế bào sắc tố màu xanh dương nằm tập trung ở gần lề của đốt bụng cuối và chân đuôi (Eldred and Hutton, 1960) Chân bò có màu trắng ngà nên gọi tôm chân trắng Chuỷ là phần kéo dài tiếp với bụng Dưới chuỷ có hai đến bốn răng cưa, đôi khi có tới năm đến sáu răng cƣa ở phía bụng Những răng cƣa đó kéo dài, đôi khi tới đốt thứ hai
Vỏ đầu ngực có gai gân và gai râu rất rõ, không có gai mắt và gai đuôi (telson), không có rãnh sau mắt; đường gờ sau chuỳ khá dài, đôi khi từ mép sau vỏ đầu ngực Gờ bên chuỳ ngắn, chỉ kéo dài tới gai thượng vị Có sáu đốt bụng, ở đốt mang trứng, rãnh bụng rất hẹp hoặc không có Telson (gai đuôi) không phân nhánh Râu không có gai phụ và chiều dài râu ngắn hơn nhiều so với vỏ giáp Xúc biện của hàm dưới thứ nhất thon dài và thường có ba đến bốn hàng, phần cuối của xúc biện có hình roi Gai gốc (basial) và gai ischial nằm ở đốt thứ nhất chân ngực.
Tôm thẻ chân trắng thành thục sớm, con cái có khối lƣợng từ 30 đến 45 g/con là có thể tham gia sinh sản Ở khu vực tự nhiên có tôm chân trắng phân bố thì quanh năm đều bắt đƣợc tôm chân trắng Song mùa sinh sản của tôm chân trắng ở vùng biển lại có sự khác nhau, ví dụ: ở ven biển phía Bắc Equađo tôm đẻ tử tháng 12 đến tháng tƣ Lƣợng trứng của mỗi vụ đẻ phụ thuộc vào cỡ tôm mẹ, nếu tôm mẹ từ 30 đến 45g thì lƣợng trứng từ 100.000
3 đến 250.000 trứng, đường kính trứng 0.22 mm Cũng như các loài tôm cùng họ Penaeidae, tôm thẻ chân trắng cái ký thác hoặc rải trứng ra thay vì mang trứng tới khi trứng nở
Sau mỗi lần đẻ hết trứng, buồng trứng tôm lại phát triển tiếp Thời gian giữa hai lần đẻ cách nhau hai đến ba ngày Con đẻ nhiều nhất tới 10 lần/năm Thường sau ba đến bốn lần đẻ liên tục thì có một lần lột vỏ Sau khi đẻ 14 đến 16 giờ trứng nở ra ấu trùng Nauplius, ấu trùng Nauplius trải qua sáu giai đoạn, ấu trùng Zoea qua ba giai đoạn và ấu trùng Mysis qua ba giai đoạn thành Postlarvae (hậu ấu trùng) Chiều dài của Postlarvae của tôm
1.1.4 Thành phần hóa học của tôm
Tôm là loại thực phẩm đƣợc ƣa chuộng trên thế giới vì có giá trị dinh dƣỡng cao Thành phần hóa học của thịt tôm gồm: Protein, lipid, glucid, khoáng và vitamin,…Thành phần có hàm lượng cao là nước, protein, lipid và chất khoáng, hàm lượng glucid trong tôm rất ít và tồn tại dưới dạng glycogen
Nước: Chiếm 70 ÷ 80% trọng lượng tôm Nhờ có hàm lượng nước cao cho nên thân tôm luôn mềm mại và bóng mượt làm tăng tính hấp dẫn khi cảm quan Tuy nhiên, nước là môi trường hoạt động của vi sinh vật Vì vậy, nước đóng vai trò quan trọng trong quá trình chế biến và bảo quản
Protein: Là thành phần hóa học chủ yếu trong cơ thịt tôm, chiếm tỉ lệ 70 ÷ 80% trọng lƣợng khô Trong tôm có khoảng 18 ÷ 21 acid amin khác nhau và hầu nhƣ có đủ các acid amin không thay thế (trytophan, lysine, threonine, isoleucine, leucine, phenylalanine, methionine, valine) Protein trong thịt tôm chia làm ba nhóm là protein cấu trúc (actin, myosin, tropomyosin, actomyosin), protein sreolomic (globulin, mefoclbulin, các enzyme) và protein liên kết (elastin, collagen)
Bảng 1.1 Hàm lƣợng các acid amin trong 100g thịt tôm thuộc họ Penaeidae và Pandalidae (USDA National Nutrient Database for Standard Reference, Release 23, 2010)
Các acid amin Hàm lƣợng trong 100 gam
Lipid và glucid: Trong thịt tôm có rất ít mỡ, chiếm 0,3 ÷ 1,4 % trọng lƣợng tôm Hàm lƣợng glucid cũng rất ít
Bảng 1.2 Hàm lƣợng các lipid trong 100g tôm thuộc họ Penaeidae và Pandalidae (USDA National Nutrient Database for Standard Reference, Release 23 , 2010)
Sai số chuẩn Đơn vị Tổng acid béo bão hòa 0,115 0,000 g
Tổng acid béo không no một nối đôi 0,080 0,000 g
Acid Palmitoleic, cis 0,007 0,000 g Acid palmitoleic, trans 0,002 0,000 g
Acid Eicosadienoic, cis,cis 0,003 0,000 g Tổng acid béo không có khả năng sinh chollesterol 0,130 0,000 g
Acid linoleic, cis,cis 0,039 0,009 g Acid linoleic, trans 0,003 0,000 g
Acid Docosahexaenoic (DHA) 0,031 0,003 g Tổng acid béo dạng trans 0,008 0,000 g Tổng acid béo dạng trans- 0,005 0,000 g
6 monoenoic Tổng acid béo dạng trans- polyenoic 0,003 0,000 g
Sắc tố: Tôm đem gia nhiệt nhƣ luộc, nấu hay dùng acid vô cơ hoặc rƣợu để ngâm thì vỏ của chúng đều biến thành màu đỏ gạch, các sắc tố đó đƣợc gọi là astaxin Astaxin là sản phẩm của astaxanthin Trong vỏ tôm astaxanthin kết hợp với protein có màu xanh tím
Vitamin: Trong thịt tôm có chứa một hàm lƣợng vitamin, đặc biệt là vitamin nhóm
Các biến đổi của tôm thẻ chân trắng trong quá trình bảo quản
Ngay sau khi tôm chết, cơ chế bảo vệ tự nhiên của tôm ngừng hoạt động, các enzyme nội tại, các vi sinh vật, các phản ứng hóa học có điều kiện phát triển và làm cho tôm nhanh chóng bị hƣ hỏng
1.2.1 Biến đổi về mặt cảm quan
Nếu bảo quản tôm ở 0 0 C thì sau khoảng sáu giờ, những biến đổi suy giảm chất lƣợng bắt đầu xuất hiện : Vỏ giảm độ bóng, màu sắc vỏ trở nên nhợt nhạt, thịt bắt đầu mềm và giảm dần vị ngọt, nước luộc thịt tôm từ acid yếu chuyển dần sang trung tính Cuối giai đoạn này tôm bị lỏng đầu, rách màng gấp, trên vỏ xuất hiện các đốm đen Các chấm đen lớn dần và có thể chiếm phần lớn bề mặt vỏ cũng nhƣ thịt tôm, đồng thời gạch trên đầu tôm xuất hiện nước màu vàng, hương vị giảm sút rõ rệt Các chấm đen thường xuất hiện đầu tiên ở đuôi, vùng bụng sau đó lan rộng khắp bề mặt con tôm [9]
Protein trong tôm có giá trị dinh dƣỡng cao, sau khi tôm chết, protein bị enzyme protease phân giải tạo thành các acid amin, các acid tiếp tục phân giải bị vi sinh vật phân giải tạo thành NH3 NH3 là một chỉ tiêu quan trọng đánh giá mức độ phân hủy protein, mức độ tươi, mức độ hư hỏng của tôm khi bảo quản, mà những biến đổi sau khi chết xảy ra với những tốc độ khác nhau, NH3 trong thịt tôm tích tụ tăng lên, có khi rất cao, làm nguyên liệu biến màu và có mùi khó chịu [23]
Ngoài ra, ở tôm sau khi chết còn xuất hiện hiện tƣợng oxy hóa lipid, gây mùi khó chịu Một phần là do enzyme lipase phân giải lipid, tạo thành các chất béo không no Sự oxy hoá chất béo không no được khởi tạo bằng việc tạo thành các gốc tự do dưới tác dụng của ánh sáng, nhiệt độ, ion kim loại và oxy Thông thường, phản ứng xảy ra trên nhóm metyl cận kề với nối đôi C=C của mạch cacbon Trong quá trình oxy hóa chất béo không no sẽ tạo ra các sản phẩm thứ cấp nhƣ rƣợu, aceton, aldehyde gây mùi khó chịu, làm giảm giá trị dinh dƣỡng cũng nhƣ chất lƣợng tôm
Sau khi tôm chết, hệ enzyme trong tôm tham gia vào quá trình phân giải các hợp chất trong cơ thể nhƣ ATP, glycogen, creatinphotphat, Đặc biệt là hoạt động của hệ enzyme
9 tiêu hoá sẽ làm phân giải các tổ chức cơ thịt của tôm, chính là nguyên nhân làm cho cơ thịt tôm bị mềm và giảm chất lƣợng (Trần Thị Thanh Hiền và Lê Thị Minh Thủy, 2007)
Dưới tác dụng của enzyme thủy phân trimethylamine oxide tạo thành dimethylamin và formaldehyde có mùi hôi khó chịu
Enzyme polyphenoloxydase (enzyme này đóng vai trò quan trọng trong quá trình thay vỏ của tôm) nằm trong lớp màng trong suốt dưới lớp vỏ tôm, khi tôm chết dưới sự thủy phân của protease làm cho lớp màng bị phá vỡ, enzyme này đƣợc giải phóng với sự xúc tác của oxy không khí kết hợp với hợp chất có chứa gốc phenol (tyrosine, phenylalanine, ) tạo ra phức màu nâu đen Đây chính là nguyên nhân gây nên hiện tƣợng biến đen ở tôm
Cơ chế của hiện tƣợng này nhƣ sau:
Hình 1.2 Cơ chế của hiện tƣợng biến đen ở tôm Điều kiện cần thiết để hình thành biến đen đó là:
Các hợp chất chứa gốc phenol (tyrosin, phenylalanine, )
Do đó, để ngăn chặn hiện tƣợng biến đen ở tôm thì cần phải ức chế hoặc làm chậm hoạt động của enzyme polyphenoloxydase nhƣ bảo quản ở nhiệt độ thấp hơn 4 0 C, sử dụng hóa chất có tác dụng ức chế hoạt động của enzyme Trong quá trình bảo quản hay vận chuyển thì nên ngăn cách tôm với không khí, không nên để tôm tiếp xúc trực tiếp với oxy không khí mà nên chứa đựng tôm trong bao bì không thấm khí hoặc bảo quản tôm ngập trong nước
Hoạt động vi sinh vật là nguyên nhân chính gây hư hỏng tôm Khi tôm chết, vi sinh vật tồn tại trên vỏ, chân và trong nội tạng xâm nhập vào cơ thịt, phân giải protein và tổng hợp các axit amin thành các hợp chất H2S, NH3, CH4, gây mùi khai và hôi thối Quá trình phân hủy kéo dài làm phân hủy phức protein-astaxanthin và giải phóng astaxanthin tự do, gây hiện tượng biến đỏ của tôm và cho thấy tôm bị hư hỏng về màu sắc Vi khuẩn phát triển mạnh còn sử dụng nước làm đứt liên kết hydro giữa protein ở đầu tôm và thân tôm, dẫn đến hiện tượng gãy đầu ở tôm.
Tình hình khai thác, nuôi trồng tôm thẻ chân trắng trong và ngoài nước
1.3.1 Sản lƣợng khai thác tự nhiên
Có nhiều nước Mỹ La Tinh ở bờ Đông Thái Bình Dương có nghề khai thác tôm thẻ chân trắng nhƣ Peru, Equado, El Sanvado, Panama, Costa Rica Do nguồn lợi tôm rất ít và lại biến động nên nghề khai thác tôm không phát triển Từ năm 1992 đến năm 1993 có sản lƣợng kỷ lục là 14 nghìn tấn và năm 1999 lại tăng lên tám nghìn tấn Nhìn chung sản lƣợng khai thác tự nhiên không đáng kể Nguồn lợi tôm tự nhiên đƣợc khai thác chủ yếu là tôm bố mẹ phục vụ cho nghề nuôi tôm nhân tạo rất phát triển ở khu vực Ngoài ra việc vớt tôm giống tự nhiên phục vụ nuôi tôm nhân tạo cũng có vai trò quan trọng Do đó các nước đã chuyển sang nuôi chủ yếu
1.3.2 Tình hình nuôi trồng tôm thẻ chân trắng ngoài nước
Tôm thẻ chân trắng là loài tôm đƣợc nuôi phổ biến nhất (chiếm hơn 70% các loài tôm he Nam Mỹ) ở Tây Bán Cầu (Wedner và Rosenberry, 1992) Sản lƣợng tôm chân trắng chỉ đứng sau tổng sản lƣợng tôm sú nuôi trên thế giới Các quốc gia châu Mỹ nhƣ Equado, Mehico, Panama,…là những nước có nghề nuôi tôm thẻ chân trắng phát triển từ đầu những năm 90, trong đó Equado là quốc gia đứng đầu về sản lƣợng, riêng năm 1998 đạt 191.000 tấn Hiện nay, giá trị xuất khẩu tôm thẻ chân trắng ƣớc tính trên một kg bằng 81% so với tôm sú (khoảng 8 USD/kg so với 10 USD/ kg) Ở châu Mỹ có 12 quốc gia nuôi tôm chân trắng Vào thời kỳ hƣng thịnh (1998) sản lƣợng của chúng chiếm hơn 90% sản lƣợng tôm nuôi ở Tây Bán cầu
1.3.3 Tình hình nuôi trồng tôm thẻ chân trắng trong nước
Tại Việt Nam, việc di nuôi tôm thẻ chân trắng vào năm 1996 và đến năm 2005 thì Bộ Thuỷ sản đã đề ra chủ trương phát triển nuôi ở một số tỉnh như Khánh Hoà, Phú Yên, Bình Định, Quảng Ngãi, Hà Tĩnh, Ninh Thuận,…sau thời gian nuôi thử nghiệm 0,5 ha ban đầu theo dự án nuôi tôm trên cát ở xã An Hải (Ninh Phước) đến tháng 5/2006, diện tích thả
11 nuôi tôm thẻ chân trắng đã phát triển trên 250 ha, năng suất bình quân 8,4 tấn/ha, cá biệt có một số hộ nuôi thu hoạch năng suất từ 15-18 tấn/ha, lãi suất bình quân 200 triệu đồng/ha/vụ (2,5÷3 tháng) Với hiệu quả kinh tế nuôi trên, có thể nói tôm thẻ chân trắng mở ra cơ hội mới cho nông dân phát triển kinh tế sau một thời gian dài lao đao vì nuôi tôm sú Hiện nay tôm thẻ chân trắng đã đƣợc nuôi đại trà tại Nghệ An, Quảng Ninh, Khánh Hòa… Ở vùng biển Khánh Hoà, tôm thẻ chân trắng có sản lượng tương đối lớn so với các loài tôm khác Năm 2008, với đề xuất của Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu thủy sản Việt Nam (VASEP) cũng như các doanh nghiệp, Bộ trưởng Cao Đức Phát đã chỉ đạo cho phép mở rộng sản xuất tôm thẻ chân trắng trên phạm vi toàn quốc và nó đã tạo ra một sự đột phá rất lớn
Chỉ sau năm năm đƣa vào sản xuất, tôm thẻ chân trắng đã tạo ra một diện mạo mới cho ngành tôm Việt Nam Năm 2013 lần đầu tiên sản lƣợng tôm thẻ chân trắng vƣợt tôm sú và cũng trong năm này đã đánh dấu kim ngạch xuất khẩu của tôm thẻ cao hơn tôm sú Do tôm thẻ chân trắng có hiệu quả kinh tế cao và ổn định hơn nhiều so với tôm sú nên trong năm
2014 đã có sự dịch chuyển lớn về diện tích nuôi tôm thẻ chân trắng và tôm sú Cơ cấu diện tích tôm thẻ tăng từ 9,9% năm 2013 lên mức cao nhất 14,9% vào năm 2014, đóng góp cơ cấu 60% tổng sản lượng tôm nước lợ Như vậy, ưu thế về năng suất của tôm thẻ chân trắng so với tôm sú là khá lớn Chính điều này đã tạo ra đột phá rất lớn đối với ngành nuôi trồng thủy sản.
Các phương pháp bảo quản tôm sau thu hoạch
Tôm phải còn sống, khoẻ mạnh, nguyên hình dạng, đẹp sau đó đưa vào giai đặt dưới nước nơi có nguồn nước sạch trong, gần nơi quản lý Mật độ tôm bảo quản trong giai khoảng 300 con/m 3 , phải có hỗ trợ máy sục khí và thời gian bảo quản sống không nên quá năm giờ Sau đó đƣa ngay tới nơi tiêu thụ, chế biến Hiện nay đã có ô tô chuyên dụng để mua tôm sống cung cấp cho các siêu thị, nhà hàng
Phương pháp này phức tạp, tốn kém, thời gian bảo quản rất ngắn , song chất lượng hoàn toàn đảm bảo, đáp ứng được nhu cầu người tiêu dùng [22]
Phương pháp ướp đá gián tiếp cho tôm được thực hiện bằng cách bọc tôm trong túi PE, sau đó đặt vào khay có nắp kín và ngăn cách với lớp nước đá bằng các tấm nhựa trong suốt; cách làm này hạn chế sự dập nát và giữ được độ đàn hồi, kết cấu cũng như hương vị của tôm khi bảo quản Việc ngăn nước đá tiếp xúc trực tiếp với tôm giúp kiểm soát nhiệt độ ổn định hơn, giảm thất thoát chất dinh dưỡng và hạn chế nhiễm khuẩn Đây là giải pháp hiệu quả để bảo quản tôm ở dạng tươi hoặc đã được ướp đá, đồng thời giúp quá trình rã đông diễn ra đồng đều và màu sắc, mùi vị tự nhiên được bảo lưu.
12 nát của tôm do góc cạnh của nước đá gây ra, chi phí vận chuyển thấp, dễ thực hiện Tuy nhiên, bảo quản không cẩn thận sẽ gây ra hiện tƣợng nhiệt độ bảo quản không đều [18] Phương pháp ướp đá ướt: Tôm được bảo quản thành từng lớp trong thùng cách nhiệt, xen kẽ là các lớp nước đá Phương pháp này có ưu điểm là làm lạnh nhanh và đồng đều, nguyên liệu không bị dập nát, dễ thực hiện, giảm đƣợc tỷ lệ biến đen khi bảo quản tôm Nhƣng lại có nhƣợc điểm là vận chuyển khó khăn, chi phí vận chuyển tăng, tôm dễ bị trương nước, long đầu, dãn đốt [24]
Tôm đƣợc cấp đông ở nhiệt độ - 36 ÷ - 40 0 C, nhiệt độ tôm lúc này thấp hơn - 18 0 C, sau khi cấp đông xong, tôm đƣợc đƣa đi mạ băng và cuối cùng đƣợc bao gói trong túi PE hàn kín miệng Thời gian bảo quản của tôm đông lạnh thường kéo dài vài tháng, có khi lên đến một năm [10] Tuy nhiên, chất lượng tôm bị ảnh hưởng đáng kể, protein bị biến tính, chất béo, glucid bị thủy phân Các vitamin, khoáng chất, protein hòa tan bị hao hụt sau khi rã đông và rửa tôm Cấu trúc cơ thịt tôm không còn săn chắc nhƣ lúc đầu mà trở nên mềm hơn Mức độ suy giảm chất lƣợng tôm còn tùy thuộc vào tốc độ cấp đông
1.4.4 Bảo quản bằng hóa chất kết hợp với nước đá
Trước đây, người ta thường bảo quản tôm bằng phương pháp truyền thống là sử dụng phụ gia metabisulfite Nhóm phụ gia này có chứa gốc sulfite có tác dụng chống oxy hóa, giúp hạn chế hiện tượng biến đen và oxy hóa lipid ở tôm Đối với những người tiếp xúc với natri metabisulfite thường xuyên có thể bị kích ứng da, mắt, mũi, cổ họng, phổi, gây ho, thở khò khè hoặc thở dốc Lâu dần có thể gây hen suyễn, viêm phế quản, ho đờm, đau thắt ngực Do đó những nhà máy xử lý tôm bằng phụ gia metabisulfite thường phải trang bị một cách cẩn thận cho công nhân những bộ đồ bảo hộ để bảo vệ sức khỏe [15] Theo quy định của liên minh châu Âu EU nhà sản xuất phải dán nhãn sản phẩm để nhắc nhở người tiêu dùng về chất gây dị ứng và hướng người tiêu dùng đến sản phẩm không có phụ gia [25] Việc sử dụng hóa chất để bảo quản tôm sẽ cho kết quả tốt nhất khi kết hợp với nhiệt độ thấp Một số loại hóa chất đƣợc sử dụng để ngăn chặn hiện tƣợng biến đen ở tôm nhƣ là: (Nguyễn Việt Dũng, 1998)
Nếu bảo quản bằng nước đá kết hợp với Kalisorbate 0,1% thì thời gian bảo quản là sáu ngày
Nếu bảo quản trong hỗn hợp sau thì thời gian bảo quản đƣợc 17 ngày
Nếu bảo quản bằng hỗn hợp sau thì thời gian bảo quản đƣợc 20 ngày
Tuy nhiên, phương pháp sử dụng hóa chất để bảo quản tôm làm thay đổi màu sắc, mùi vị tôm Ở những nước khác nhau có quy định sử dụng hóa chất khác nhau về loại và liệu lượng Đối với nước ta hiện nay, trong bảo quản tươi nguồn nguyên liệu, các nhà chuyên môn về quản lí đề nghị không sử dụng hóa chất
Tiến Sỹ Đặng Văn Hợp thuộc Khoa Chế biến - Trường ĐH Thủy sản Nha Trang đã nghiên cứu và đề xuất phương pháp mới bằng cách hạ thấp nhiệt độ từ từ để đưa tôm về trạng thái ngủ nhằm tiết kiệm năng lượng và giảm cường độ hô hấp của tôm
Tôm được rửa sạch rồi thả vào nước biển 20 độ C để tôm nghỉ khoảng 12 giờ, sau đó cho tôm ngủ đông trong nước biển ở nhiệt độ 15 độ C (từ 90÷150 phút tôm sẽ ngủ hoàn toàn) Để vận chuyển đi xa hoặc bảo quản, vớt tôm ra khỏi nước, cho vào thùng cách nhiệt, phủ kín tôm bằng trấu hoặc rong biển đã làm ẩm và làm lạnh đến 15 độ C
Với cách làm này, thời gian bảo quản hoàn hảo (100%) để vận chuyển có thể kéo dài từ 6÷7 tiếng đồng hồ, tỉ lệ tôm sống sẽ giảm xuống khoảng 30% trong vòng sáu tiếng đồng hồ tiếp theo Muốn tôm thức dậy, chỉ cần thả tôm vào nước có nhiệt độ ban đầu là 15 độ C, sau đó cứ 15 phút nâng nhiệt lên một độ C, cho tới khi đạt 20 độ C và duy trì ở nhiệt độ này khoảng từ 60-90 phút Điều cần lưu ý là trong thời gian trước khi cho tôm ngủ đông và lúc đánh thức tôm phải tiến hành sục khí định kỳ năm phút/lần, mỗi lần cách nhau 15 phút [] Đây là một phương pháp bảo quản tôm mới tuy hiệu quả, nhưng phức tạp và tốn kém
1.4.6 Bảo quản tôm bằng acid ascorbic và hợp chất đường khử
Nhà nghiên cứu Nobuyuki Higuchi đã phát triển các chế phẩm bảo quản và phương pháp bảo quản tôm không làm giảm chất lượng, nhằm duy trì độ tươi ngon và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm Những phát triển này được cấp bằng sáng chế số 1-0008570, cho thấy sự đổi mới và ứng dụng thực tiễn trong ngành chế biến thủy sản.
25/08/2010 tại Việt Nam Sáng chế của Nobuyuki Higuchi đề xuất hợp chất bảo quản tôm có đặc tính ngăn chặn tình trạng bị sẫm màu, giảm độ bóng, giữ đƣợc vị tôm và an toàn vệ sinh thực phẩm Đó là các chất hữu cơ vốn là thực phẩm hoặc chất phụ gia thực phẩm thay thế cho hợp chất sulfit thường dùng (hợp chất sulfit có tác dụng chống oxy hóa, ngăn chặn hƣ hỏng nhƣng lại làm cho tôm có thể bị mất màu, giảm độ bóng của vỏ và cơ tôm, gây ra vị khó chịu và vị đắng)
Thành phần hợp chất bảo quản tôm theo sáng chế gồm có:
Hợp chất acid ascorbic: đƣợc tạo thành từ một hoặc nhiều hợp chất chọn từ acid L- ascorbic, chất đồng phân lập thể của axit L-ascorbic nhƣ axit D-ascorbic (còn đƣợc gọi là axit erythorbic), muối và este của nó đƣợc sử dụng riêng rẻ hoặc kết hợp từ hai hoặc nhiều hợp chất; tốt hơn là hợp chất nên đƣợc chọn và sử dụng thích hợp từ axit ascorbic và ascorbat
Hợp chất đường khử: không chỉ monosacarit mà còn có thể sử dụng đường có cấu trúc hóa học nhƣ nhóm aldehyt hoặc nhóm keto, nhƣ maltose và lactose Tuy nhiên, về mặt tác dụng bảo quản và thị hiếu thì sẽ tốt hơn nếu chọn từ monosacarit, trong đó nên ƣu tiên sử dụng fructose, glucose, sotbitol, v.v…
Hàm lượng axit ascorbic sẽ quyết định sự ức chế sẫm màu và hư hỏng tôm, thường dung dịch nước chứa hợp chất axit ascorbic với nồng độ 1% hoặc cao hơn được ưu tiên sử dụng Tuy nhiên, hàm lượng axit ascorbic lớn hơn 5% sẽ không kinh tế và có xu hướng làm mất màu tôm
Tác giả sáng chế phát hiện rằng khi hợp chất đường khử cùng có mặt với axit ascorbic (nồng độ trong khoảng từ 0,1 đến 1,0 lần lƣợng axit ascorbic) thì sự mất màu, hƣ hỏng màu/độ bóng của tôm bị ngăn chặn, đồng thời vị tôm cũng đƣợc cải thiện
Giới thiệu về quả bơ và hoạt tính chống oxy hóa của hạt bơ
Hình 1.3 Quả bơ và hạt bơ
Bơ (tên khoa học: Persea Americana [27] ) là một loại cây hai lá mầm, thuộc họ Lauraceae Bơ có nguồn gốc đầu tiên ở tỉnh Puebla, Mexico với sự phát triển từ hàng trăm triệu năm trước, tiếp đó các giống bơ cổ được phát hiện tại Guatemala và quần đảo Antiles, những vùng này đều thuộc khí hậu nhiệt đới và thích hợp cho sự phát triển của cây bơ sau này Hiện nay có rất nhiều chủng bơ quan trọng đƣợc lai tạo từ những giống bơ cổ, mỗi họ đều có những đặc tính riêng, tuy nhiên các giống bơ đƣợc sử dụng nhiều và đem lại hiệu quả kinh tế cao đa phần là những giống bơ thuộc họ Lauracea gồm:
Chủng Mexico thuộc loài Persea drymifolia
Chủng Guatemala thuộc loài Persea americana Mill
Chủng West Indian (Antilles) thuộc loài Persea americana Mill
Trái của cây bơ hình như cái bầu nước, dài 7–20 cm, nặng 100g-1 kg Vỏ mỏng, hơi cứng, màu xanh lục đậm, có khi gần nhƣ màu đen Khi chín, bên trong thịt mềm, màu vàng nhạt, có vị ngọt nhạt Hột trái bơ hình tựa quả trứng, dài 5 – 6 cm, nằm trong trung tâm, màu nâu đậm và rất cứng
Chuyên gia dinh dƣỡng Amy Shapiro (Real nutrition NYC, New York, Mỹ) đã cho biết hạt bơ rất giàu chất chống oxy hóa và chất xơ, cụ thể là „Khoảng 70% chất chống oxy hóa của quả bơ nằm trong hạt‟ [5] Hạt bơ chiếm 12-16% tổng trọng lƣợng quả và hiện nay nó đang là một phế phẩm, nghiên cứu hoạt tính thực vật đã chỉ ra rằng hạt bơ giàu các chất trao đổi bậc hai bao gồm cả polyphenols, các acid béo, alkaloids [6] Hàm lƣợng của các hợp chất này trong hạt thay đổi theo từng loại bơ, điều kiện phát triển và mức độ chín của quả Soong và Barlow (2004) đã xác định hàm lƣợng hợp chất phenol trong hạt bơ và thịt bơ là 88,2 và 1,3 mg/g GAE (quy về lượng tương đương với acid gallic) [11] Wang và cộng sự
(2010) đã xác định phenol trong hạt bơ (Hass) là 51,6mg/g GAE So sánh hàm lƣợng hợp chất phenol trong thịt là 4,9 mg/g GAE [12] Hạt bơ đã đƣợc tìm thấy là có hoạt tính chống oxy hóa cao hơn so với thịt bơ và hoạt tính này đƣợc cho là do hàm lƣợng cao của các hợp chất phenol [21]
Bảng 1.4 Thành phần hóa học của hạt bơ [13]
Thành phần Hạt tươi (%) Hạt khô (%)
*Một phần trong thành phần không xác định (5,6 %) đó là các phenol, tannin, perseit [13]
Đôi nét về tình hình sản xuất quả bơ ở Việt Nam
Bơ du nhập vào Việt Nam từ năm 1940, cây bơ xuất hiện đầu tiên ở Lâm Đồng Những vùng sản xuất bơ chính của Việt Nam là những vùng cao nguyên thuộc các tỉnh nhƣ Đồng Nai, Bà Rịa- Vũng Tàu, Lâm Đồng, Phú Thọ và Đăk Lăk Ngoài ra, bơ cũng đƣợc trồng thử thành công ở Chợ lách, Bến Tre; tuy nhiên nơi có điều kiện phù hợp nhất cho việc trồng bơ là tỉnh Đắk Lắk Hiện nay, diện tích trồng bơ ngày càng tăng, sự gia tăng này bắt
18 nguồn từ việc người tiêu dùng bơ trở nên phổ biến hơn, thể hiện qua việc giá bơ tăng So sánh với giá bơ tại vườn năm 1999 tăng từ 300 đồng lên 1000 đồng/kg, trong vụ chính năm 2006 giá bơ tăng từ 2000 đến 4000 đồng/kg và có thể tăng lên trong thời điểm trái vụ là 8000 đến 15000 đồng/kg Giá bơ vì thế cũng nhích dần qua từng năm Hiện giá bơ trên thị trường dao động từ 10.000 – 60.000 đồng/kg Giá bơ cao khuyến khích người dân mở rộng diện tích trồng bơ, từ trồng rải rác trong vườn cà phê để chắn gió, nay bơ được trồng với diện tích tính bằng ha cho mỗi hộ dân Năm 2001, Viện khoa học nông lâm Tây Nguyên (WASI) đã nghiên cứu và tạo ra một ngân hàng gen với 57 giống nội địa và 12 giống nhập nội Từ năm 2006, công ty tƣ vấn , đầu tƣ phát triển nông lâm Eakmat (công ty con của WASI) đã bắt đầu bán giống ghép cho người dân [19] Cho đến nay, đã cho ra nhiều loại bơ ghép đạt chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng Tại Việt Nam, quả bơ chủ yếu đƣợc sử dụng làm sinh tố, còn hạt bơ vẫn chƣa đƣợc tận dụng và bị loại bỏ sau quá trình sử dụng quả bơ, chính vì vậy chúng ta đang lãng phí một nguồn phế phẩm giàu chất chống oxy hóa
Tình hình nghiên cứu khoa học về hạt bơ trong nước vẫn đang là một đề tài khá mới, chưa được khai thác nhiều Chỉ nghiên cứu theo hướng sử dụng hạt bơ làm thuốc chữa bệnh theo kinh nghiệm dân gian nhƣng chƣa có hệ thống
Từ những vấn đề còn tồn tại ở trên, định hướng nghiên cứu được đưa ra như sau:
Tiến hành trích ly hoạt chất chống oxy hóa từ hạt bơ
Ứng dụng vào bảo quản các mặt hàng thủy sản có giá trị kinh tế cao nhƣng dễ bị oxy hóa nhƣ loài tôm thẻ chân trắng.
Phương pháp quy hoạch thực nghiệm
Nhiều công trình nghiên cứu ở các lĩnh vực khác nhau (Nguyễn Cảnh, 2004) đều đƣa đến giải các bài toán cực trị có điều kiện nhằm tìm điều kiện tối ƣu để thực hiện các quá trình hoặc lựa chọn thành phần tối ưu của hệ nhiều phần tử Trong đa số trường hợp cơ chế của hiện tƣợng chƣa biết đầy đủ thì bài toán cực trị đƣợc giải quyết bằng thực nghiệm Dựa vào hiểu biết ban đầu về quá trình nghiên cứu, người nghiên cứu chọn một chiến lược tối ưu tiến hành thực nghiệm Hệ được nghiên cứu càng phức tạp thì hiệu quả của phương pháp nghiên cứu càng cao
Người nghiên cứu cần sơ bộ xác định mô hình toán học của đối tượng được nghiên cứu, giải thích những yếu tố phải thay đổi trong quá trình làm thí nghiệm, những yếu tố cố định và mục tiêu cần đạt được tối ưu trước khi tiến hành thực nghiệm
Có hai cách thực nghiệm:
- Thực nghiệm theo phương pháp cổ điển: Phải thay đổi lần lượt từng yếu tố (phương pháp thực nghiệm một yếu tố) nên khi nghiên cứu những quá trình phụ thuộc nhiều yếu tố độc lập thì phương pháp này trở nên cồng kềnh , làm nhiều thí nghiệm và trở nên khó khăn trong giải thích phương trình hồi quy (PTHQ) vì không làm rõ được các hiệu ứng tương tác giữa các yếu tố đối với thong số tối ưu hóa
- Phương pháp quy hoạch tối ưu: Thay đổi đồng thời nhiều yếu tố, xác định được tương tác giữa các yếu tố nhờ đó giảm bớt số thí nghiệm chung (Phương pháp QHTN nhiều yếu tố)
Quá trình nghiên cứu nhờ QHTN là quá trình lặp gồm các bước :
Phương pháp QHTN cho phép phát hiện những phương án tối ưu để thực hiện quá trình nghiên cứu và rút ngắn giai đoạn chuyển nghiên cứu từ phòng thí nghiệm sang sản xuất
Thực hiện yếu tố toàn phần
Những thực nghiệm mà mọi tổ hợp các mức của các yếu tố đều đƣợc thực hiện để nghiên cứu gọi là thực nghiệm yếu tố toàn phần (TYT)
Có k yếu tố và mỗi yếu tố có n mức thì số thí nghiệm phải thực hiện là N = n k
Nếu các thí nghiệm thực hiện ở hai mức thì N = 2 k Hai mức thường là hai giá trị biên của mỗi yếu tố đƣợc khảo sát
Nếu các điểm chọn làm thí nghiệm đều có một tâm đối xứng ta có phương án cấu trúc có tâm
Xét yếu tố đƣợc kí hiệu Zj ta có:
Trong đó: là mức cao (mức trên) là mức thấp (mức thấp) là mức cơ sở
20 Điểm có tọa độ ( ) được gọi là tâm phương án
Trong bài toán này, j = 1, …, k là khoảng biến thiên của yếu tố tính từ mức cơ sở Để thuận tiện cho tính toán, người ta chuyển từ hệ trục tự nhiên Z1, …, Zk sang hệ trục không thứ nguyên (hệ mã hóa) Việc mã hóa được thực hiện dễ dàng nhờ chọn tâm của miền nghiên cứu làm gốc hệ trục tọa độ Do đó, x_j = j với j = 1, …, k (theo công thức (1.2)).
Trong hệ trục không thứ nguyên ta có mức trên là 1, mức dưới là -1 Tọa độ tâm phương án bằng 0 , trùng với gốc hệ trục tọa độ
1.6.1 Phương án cấu trúc có tâm
Miền lân cận điểm cực trị là miền dừng, là miền phi tuyến tính Ngày nay đa thức bậc hai đƣợc dùng rộng rãi nhất
Xét ảnh hưởng của k yếu tố vào thông số tối ưu hóa y, PTHQ bậc 2 có dạng: y = b 0 + x xx x
Số hệ số trong đa thức bậc hai đƣợc xác định theo công thức: m = ( )( ) (1.3) Để xác định các hệ số trong PTHQ, số thí nghiệm N trong phương án thực nghiệm không nhỏ hơn số hệ số cần xác định trong phương trình Vì vậy để ước lượng tất cả các hệ số của đa thức bậc hai, mỗi yếu tố trong phương án có số mức không nhỏ hơn ba Khi dùng TYT 3k phải thực hiện một số thí nghiệm khá lớn, lớn hơn nhiều so với hệ số cần xác định khi k > 2 Giả sử có k yếu tố thì số thí nghiệm N = 3 k và hệ số m đƣợc cho trong bảng 1.5 sau:
Bảng 1.5 Số thí nghiệm N và số hệ số m của phướng án cấu trúc tâm, bậc 3, k yếu tố k 2 3 4 5 6
Số thí nghiệm giảm đáng kế nếu dùng những phương án cấu trúc có tâm do Box và Wilson đề ra Phương án cấu trúc có tâm nhận được bằng cách thêm một số điểm vào nhân Nhân là một phương án tuyến tính
Khi k < 5 , nhân là phương án TYT 2 k
Khi k , nhân là nửa lời giải của phương án TYT 2 k Cách dùng nhân như vậy sẽ đảm bảo nhận đƣợc những ƣớc lƣợng không lẫn lộn giữa các hiệu ứng tuyến tính và hiệu ứng tương tác đôi
Theo phương án chung trong quy hoạch từng bước, nếu PTHQ tuyến tính không tương thích với thực nghiệm thì cần thiết:
Trong không gian yếu tố, ta bổ sung 2k điểm (*) nằm trên các trục tọa độ Tọa độ của các điểm (*) là các vectơ dạng (±α,0,…,0); (0,±α,0,0); (0,…,0,±α), với α là khoảng cách từ tâm đến các điểm, được gọi là cánh tay đòn sao.
Làm thêm n0 thí nghiệm ở tâm phương án
Ví dụ: phương án cấu trúc có tâm cấp hai hai yếu tố nhận được từ phương án TYT
2 2 Gồm các điểm 1,2,3,4 bổ sung n0 thí nghiệm ở tâm phương án – điểm 9 và bốn điểm (*) 5,6,7,8 với các tọa độ (+α, 0); (-α, 0); (0, +α); (0, -α)
Số thí nghiệm của phương án cấu trúc có tâm cấp hai, k yếu tố được tính:
N = 2 k-1 + 2k + n 0 với k Cánh tay đòn α và số thí nghiệm n0 đƣợc chọn phụ thuộc vào tiêu chuẩn tối ƣu, thường là phương án trục giao hay phương án quay
Bảng 1.6 Ma trận quy hoạch cấu trúc có tâm cấp hai, hai yếu tố
Khi thực hiện bổ sung n 0 thí nghiệm ở tâm phương án sẽ tính được giá trị trung bình là ̅0 ƣớc lƣợng của số hạng tự do trong PTHQ: y =
Mặt khác, theo PTHQ tính đƣợc b0 là ƣớc lƣợng của số hạng tự do và tổng các hệ số của các số hạng bậc hai trong PTHQ b0 = (1.5) Như vậy những phương án cấu trúc có tâm không trực giao vì x0 luôn bằng 1 và x nên : x x j k (1.6) x x ; 1, j = 1÷ k, 1 ÷ j (1.7)
1.6.2 Phương án trực giao cấp hai Ưu điểm của những phương án trực giao là khối lượng tính toán ít do mọi hệ số hồi quy đƣợc xác định độc lập với nhau
Có thể trực giao những phương án cấu trúc có tâm Để trực giao hóa biếu thức (1.6) cần phải biến đổi các cột của ma trận, thay x bằng biến mới x đƣợc tính: x x x x (1.8) Sau khi thay x bằng x ta nhận đƣợc : x x x x = 0 (1.9) Trực giao hóa biểu thức (1.2) thực hiện bằng cách chọn cánh tay đòn sao α theo các biểu thức:
Gía trị α 2 được tính theo số yếu tố k và số thí nghiệm n0 ở tâm phương án được cho ở bảng 1.7:
Bảng 1.7 Bảng các giá trị α 2 theo số yếu tố k và số thí nghiệm n0 ở tâm phương án α 2 n
Nếu sự trực giao của phương án được xem là tiêu chuẩn tối ưu hóa thì số nghiệm ở tâm không chịu ràng buộc và thường n0 = 1
Khi thay α =1 vào (1.8) tìm đƣợc biến mới: x x x x
Bảng 1.8 Ma trận quy hoạch trực giao cấp hai, hai yếu tố Phương án STT x0 x1 x2 x1x2 x x y
Nhờ sự trực giao của ma trận quy hoạch , các hệ số hồi quy đƣợc xác định độc lập và đƣợc tính theo công thức:
( ) (1.12) Phương sai của hệ số bj được tính:
( ) (1.15) Phương sai của hệ số không bằng nhau vì tổng bình phương các phần tử trong các cột của ma trận không bằng nhau
Kết quả thay biến mới ta nhận được phương trình: ̂ x x x x x (x ̅ ) x ̅ ) (1.16)
Sự tương thích của PTHQ với thực nghiệm được kiểm định theo tiêu chuẩn Fisher:
Với 1 là số hệ số có ý nghĩa trong PTHQ
N: tổng số thí nghiệm thực hiện yi : giá trị phương án thứ i tại tâm phương án ̅ : giá trị trung bình của số thí nghiệm ở tâm phương án
Nếu F < F 1-p (f 1 ,f 2 ) tra bảng với mức ý nghĩa p, f 1 = f tt ; f 2 = f th thì phương trình tương thích với thực nghiệm và ngƣợc lại
Tính ý nghĩa của các hệ số đƣợc kiểm định theo tiêu chuẩn Student: tj = | |
Trong đó: bj là hệ số thứ j trong PTHQ sbj là độ lệch quân phương của hệ số thứ j
Hệ số được xem là có ý nghĩa khi tj > tp (f2) với f2 là bậc tự do của phương sai tái hiện
Các phương sai của các hệ số của PTHQ nhận được nhờ các phương án trực giao đƣợc xác định: s
1.6.3 Thiết lập bài toán quy hoạch thực nghiệm ξ i x1 y1 x 2 y 2
Hình 1.4 Đối tƣợng công nghệ của bài toán tối ƣu
Xét một đối tƣợng công nghệ có một hàm mục tiêu Y = f(X) = {f(xi)}, với X = (x1, x 2 , x n ) là các yếu tố ảnh hưởng đến đối tượng công nghệ
Hãy tìm X = {xi} = (x x x ) với i = 1 ÷ n sao cho:
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tƣợng nghiên cứu – Dụng cụ - Thiết Bị - Hóa chất
Nguyên liệu bơ dùng trong thí nghiệm này đƣợc mua ở chợ Bắc Ninh, sau đó tách lấy hạt bơ
Tôm thẻ chân trắng (còn sống) đƣợc mua ở chợ Linh Trung, quy cách 30-40 con/kg
Cốc thủy tinh Khay inox
Dao, thớt Ống bóp cao su Ống nghiệm Ống đong
Bình tam giác Giấy lọc
Hệ thống cô quay chân không
Máy đo độ hấp thu quang UV-Vis
Sơ đồ nghiên cứu
Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng phương pháp hóa lý kết hợp phương pháp tối ưu hóa thực nghiệm, phương pháp cảm quan
Tiến hành thực nghiệm ở các chế độ khác nhau để tìm ra thông số tối ƣu, tiến tới xây dựng quy trình
2.3.2 Phương pháp xác định độ ẩm nguyên liệu
Cân hạt bơ và chén sấy (m 1 )
Sấy hạt bơ đựng trong chén sấy ở nhiệt độ 60 -70 0 C đến khối lƣợng không đổi Cân sau sấy (m2)
Xác định độ ẩm nguyên liệu
Quy hoạch thực nghiệm quá trình trích ly hoạt chất chống oxy hóa từ hạt bơ Đánh giá khả năng chống oxy hóa của cao ethanol
Tối ƣu hóa quá trình trích ly hoạt chất chống oxy hóa từ hạt bơ
Tổng qu n về tôm thẻ chân trắng (𝐿𝑖𝑡𝑜𝑝𝑒𝑛𝑎𝑒𝑢𝑠 𝑣𝑎𝑛𝑛𝑎𝑚𝑒𝑖) Tổng qu n tình hình kh i thác và ảo quản tôm
- Xác định độ ẩm hạt bơ
Thực nghiệm ba yếu tố: Thành phần dung môi, nhiệt độ trích ly, nhiệt độ sấy
- Tiến hành các thí nghiệm thăm dò
- Quy hoach thực nghiệm theo mô hình trực giao cấp hai, hai yếu tố Đánh giá cảm qu n iến đen xuất hiện trên tôm Đánh giá khả năng ức chế quá trình peroxide lipid hó
- Giải bài toán tối ƣu
Với: m0 là khối lƣợng chén sấy m1 là khối lượng mẫu trước khi sấy m2 là khối lƣợng mẫu sau khi sấy
2.3.3 Xác định hiệu suất trích ly
100 Trong đó: mcao là khối lƣợng cao ethanol thu đƣợc m mẫu là khối lƣợng bột bơ đem đi trích ly
2.3.4 Phương pháp đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của cao ethanol
Tôm thẻ chân trắng (Litopeneaus vannamei) quy cách 30 - 40 con/kg, đƣợc giết chết đồng loạt bằng cách xốc nhiệt trong nước đá lạnh với tỷ lệ đá: nước: tôm là 1:1:1, cho đến khi tôm chết hoàn toàn Tiếp theo, chuẩn bị dịch cao, cao ethanol đƣợc hòa tan trong nước với tỉ lệ 1: 25 (w/v), sau đó tôm được xử lý ngâm trong dịch cao với tỷ lệ tôm: dịch cao là 1:2 (w/v) trong 15 phút Sau đó, tôm được vớt ra, để ráo trong 2 phút trước khi cho vào các đĩa xốp, dùng màng PE bao bọc bên ngoài và tiến hành bảo quản ở 2 0 C trong tủ lạnh Mẫu đối chứng không xử lý ngâm trong dịch cao mà thay bằng nước cất cũng được chuẩn bị trong cùng điều kiện nhƣ trên
2.3.4.2.Phương pháp đánh giá khả năng ức chế quá trình peroxide hóa lipid (phương pháp TBARS)
Nguyên tắc: MDA (Malondialdehyde) khi cho phản ứng với acid thiobarbituric (TBA), một phân tử MDA phản ứng với hai phân tử TBA tạo phức màu hồng hấp thu cực đại ở bước sóng 532 nm (hình) Phản ứng được thực hiện ở môi trường pH bằng 2-3, nhiệt độ là 90-100 0 C trong thời gian từ 10 đến 15 phút, tạo ra phức có màu, hấp thu UV tại bước sóng cực đại là 532 nm, đƣợc phát hiện bởi máy đo quang phổ hấp thu phân tử Các chất chống oxy hóa sẽ làm giảm sự hình thành MDA, nên dựa vào sự giảm cường độ hấp thu của phức sẽ tính đƣợc khả năng chống oxy hóa của chất cần nghiên cứu
Hình 2.2 Phản ứng tạo phức giữa MDA và TBA Tiến hành: Chuẩn bị 2 g thịt tôm đã đƣợc giã nhuyễn trộn với 4 ml dung dịch chiết TCA (acid trichloracetic) 7,5% và tiến hành chiết trong thời gian 15 phút, sau đó lọc qua giấy lọc số 1 Phần dịch lọc thu đƣợc trộn với dung dịch TBA (acid Thiobarbituric) 0,02 M theo tỷ lệ thể tích bằng nhau và giữ ở nhiệt độ sôi trong 15 phút Sau đó làm nguội dưới vòi nước chảy đến nhiệt độ phòng trước khi đi xác định độ hấp thu quang học ở bước sóng 532 nm (Spectrophotometer, Carry 100, Varian, Australia) Hàm lƣợng MDA đƣợc tính toán từ đường cong chuẩn được xõy dựng với nồng độ MDA từ 0,01 đến 0,05 àM Kết quả được báo cáo là mg MDA/kg thịt tôm Mỗi phân tích đƣợc thực hiện lặp lại ba lần Kết quả báo cáo là giá trị trung bình
Xây dựng đường chuẩn MDA
Hóa chất : MDA có d=0,997 g/ml, C%= 99%
Dung dịch chuẩn MDA đƣợc đo ở các nồng độ khảo sát là 10; 5,0; 2,5; 1,0; 0,5; 0,25; 0,1 àg/ml
- Pha TBA 0,02M: cân 0,28g TBA định mức trong 100ml nước cất
- Pha MDA theo cỏc nồng độ là 10, 5, 2.5, 1, 0.5, 0.25, 0.1 àg/ml với cỏc dung dịch TBA và nước sao cho tổng thể tích đạt 10 ml dung dịch, sau đó đem ngâm trong bể biều nhiệt ở 100 0 C trong 15 phút cho phản ứng với nhau
Kết quả đo độ hấp thu của dung dịch MDA tại bước sóng 532 nm với các nồng độ khác nhau đƣợc thể hiện ở bảng 2.1
Bảng 2.1 Kết quả đo độ hấp thu của dung dịch MDA tại bước sóng 532 nm với các nồng độ khác nhau
Nồng độ μg/ml Độ hấp thu
Kết quả xây dựng đường chuẩn MDA
Hình 2.3 Phương trình đường chuẩn MDA
Giá trị TBARS đƣợc xác định bằng lƣợng mg MDA/kg thịt tôm:
T= a.V/m (mgMDA/kg thịt tôm) (2.4) Trong đú: a là nồng độ tương đương tớnh được từ đường chuẩn (àg/ml)
V là thể tích dung dịch (ml) m là khối lƣợng thịt tôm (g)
2.3.5 Phương pháp đánh giá cảm quan biến đen của tôm
Mẫu tôm ở đây gồm mẫu đối chứng là tôm ngâm trong nước và mẫu tôm ngâm trong dịch chiết đƣợc bảo quản ở 2 độ C trong thời gian 3 ngày
Sự biến đen của tôm đƣợc đánh giá trực tiếp bằng cảm quan theo Montero et al
(2001) Các cảm quan viên đánh giá mức độ biến đen của tôm theo các mức sau: y = 0.0253x + 0.0099 R² = 0.9971
0 điểm = không có đốm đen đƣợc phát hiện
1 điểm = nhẹ : chiếm tới 20% diện tích bề mặt tôm bị ảnh hưởng
2 điểm = trung bình : chiếm từ 20-40% diện tích bề mặt tôm bị ảnh hưởng
3 điểm = đáng kể : chiếm 40-60% diện tích bề mặt tôm bị ảnh hưởng
4 điểm = rất xấu : chiếm 60-80% diện tích bề mặt tôm bị ảnh hưởng
5 điểm = cực kỳ nặng: chiếm 80 – 100% diện tích bề mặt tôm bị ảnh hưởng
Mục tiêu: Thực hiện tối ƣu hóa quy trình trích ly hoạt tính chống oxy hóa từ hạt bơ nhằm điều chế cao eathanol có chất lƣợng hoạt tính tốt nhất có khả năng bảo quản tôm Từ đó làm cơ sở cho các nghiên cứu điều chế phụ gia bảo quản tôm
Dựa vào kết quả thu đƣợc từ các thí nghiệm thăm dò thông số của các yếu tố chính ảnh hưởng đến quy trình trích ly hoạt chất chống oxy hóa từ hạt bơ (sẽ được giải thích rõ hơn ở chương 3), bài toán quy hoạch thực nghiệm được mô tả theo sơ đồ sau: ξ
Thành phần dung môi (X1) : 70 – 90% ethanol
Hàm lƣợng TBArs (Y) Nhiệt độ trích ly (X2) : 65 – 75 0 C
Hình 2.4 trình bày sơ đồ công nghệ mô tả đối tượng công nghệ của quy trình trích ly hoạt chất chống oxy hóa từ hạt bơ và ứng dụng của chúng trong bảo quản tôm thẻ chân trắng Sơ đồ này làm rõ các bước chính của quy trình trích ly từ nguyên liệu hạt bơ, từ chuẩn bị mẫu đến phương pháp trích ly và thu nhận hoạt chất, đồng thời chỉ ra cách đưa hoạt chất chống oxy hóa vào quy trình bảo quản tôm thẻ chân trắng nhằm ngăn ngừa oxy hóa, kéo dài thời gian bảo quản và duy trì chất lượng sản phẩm Thông tin này giúp tối ưu hóa hiệu suất trích ly và ứng dụng công nghệ bảo quản thủy sản dựa trên hoạt chất từ hạt bơ.
Xây dựng hàm mục tiêu để tối ƣu hóa qúa trình trích ly hoạt chất chống oxy hóa phụ thuộc vào các yếu tố nhƣ thành phần dung môi (%/%) , nhiệt độ trích ly ( 0 C) và đƣợc xác định bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm với ma trận thực nghiệm trực giao cấp
Với k = 2 nên số thí nghiệm cần thực hiện là :
2 k là số thí nghiệm cơ sở ( điểm thí nghiệm ở mức ±1)
2k là số thí nghiệm ở điểm (*) ( điểm thí nghiệm ở cách tay đòn sao ±α) Đối tượng công nghệ tôm
32 n0 1 là số thí nghiệm ở tâm
Cách tay đòn sao: α = √√ √√ Điều kiện để ma trận trực giao; λ = ( ) ( ) Bảng 2.2 Các mức yếu tố ảnh hưởng
+α Mức dưới Mức ở tâm Mức trên +α
Thành phần dung môi (% eathanol)
Các yếu tố theo tỉ lệ xích tự nhiên
Các yếu tố trong hệ mã hóa
Bảng 2.4 Ma trận quy hoạch với biến ảo TYT 2 2
Phương pháp xử lý số liệu
Số liệu thực nghiệm thu đƣợc sẽ đƣợc xử lý và tính toán bằng phần mềm Excel 2013
KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
Độ ẩm của hạt bơ
Độ ẩm của hạt bơ trong nghiên cứu này là 5% So với nghiên cứu trước đó, như là nghiên cứu hoạt tính chống oxy hóa của các phụ phẩm rau quả Việt Nam thì độ ẩm hạt bơ là 3,4% (Nguyễn Thái Hoàng An, 2011).
Kết quả thí nghiệm thăm dò khảo sát các yếu tố chính ảnh hưởng đến quy trình trích ly
3.2.1 Khảo sát thành phần dung môi trích ly
Kết quả đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của các mẫu cao ethanol đƣợc trích ly từ các thành phần dung môi khác nhau (phương pháp TBARS) được thể hiện qua đồ thị sau:
Hình 3.1 So sánh sự thay đổi giá trị TBARS giữa các mẫu tôm đƣợc bảo quản ở 2 0 C bằng cao ethanol trích ly từ dung môi khác nhau
Nhìn vào đồ thị ta thấy rằng:
Mẫu tôm đƣợc bảo quản bằng cao eathanol trích ly từ dung môi 80% ethanol cho giá trị TBARS thấp nhất, tiếp theo là các mẫu cao đƣợc trích ly bằng dung môi 90%, 70%, 60% và 50% eathanol
Dựa vào kết quả trên, loại dung môi tối ƣu đƣợc chọn là dung môi 80% ethanol và 20% nước
Sử dụng dung môi tối ƣu này trong các thí nghiệm khảo sát tiếp theo
0 3 5 mg MDA/kg thịt tôm
Thời gian bảo quản (ngày)
So sánh giá trị TBARS của các mẫu tôm
3.2.2 Khảo sát nhiệt độ trích ly
Hình 3.2 So sánh sự thay đổi giá trị TBARS giữa các mẫu tôm đƣợc bảo quản ở 2 0 C bằng cao ethanol trích ly ở nhiệt độ khác nhau
Dựa vào đồ thị, mẫu ethanol đƣợc trích ly ở nhiệt độ 70 0 C cho khả năng bảo quản tôm tốt nhất vì cho giá trị TBARS thấp nhất
Vì vậy nhiệt độ trích ly tối ƣu đƣợc chọn là 70 0 C Tiếp tục sử dụng thông số này cho các thí nghiệm khảo sát tiếp theo
3.2.3 Khảo sát nhiệt độ sấy
0 3 5 mg MDA/kg thịt tôm
Thời gian bảo quản (ngày)
So sánh giá trị TBARS của các mẫu tôm
0 3 5 mg MDA/kg thịt tôm
Thời gian bảo quản (ngày)
So sánh giá trị TBARS của các mẫu tôm
Hình 3.3 So sánh sự thay đổi giá trị TBARS giữa các mẫu tôm đƣợc bảo quản ở 2 0 C bằng cao ethanol sấy ở nhiệt độ khác nhau
Nhìn vào đồ thị, ta thấy rằng giá trị TBARS của các mẫu tôm sắp xếp theo trật tự một cách tương đối rõ rệt, cụ thể là mẫu tôm được bảo quản bằng cao ethanol sấy ở 60 0 C có giá trị TBARS thấp nhất và giá trị này tăng dần khi nhiệt độ sấy tăng Do đó, nhiệt độ sấy càng cao thì hoạt tính của cao ethanol càng giảm Vì vậy nhiệt độ sấy tối ƣu đƣợc lựa chọn là 60 0 C
Sau khi tiến hành các thí nghiệm khảo sát nhằm thăm dò các thông số của các yếu tố chính ảnh hưởng đến quy trình trích ly hoạt chất chống oxy hóa từ hạt bơ thì thu được kết quả nhƣ sau:
- Thành phần dung môi tối ưu là 80% ethanol và 20% nước
- Nhiệt độ trích ly tối ƣu là 70 0 C
- Nhiệt độ sấy tối ƣu là 60 0 C
Căn cứ vào kết quả thu đƣợc từ các khảo sát trên, chúng tôi sẽ tiến hành thiết lập bài toán quy hoạch thực nghiệm cấp hai, gồm hai yếu tố là thành phần dung môi, nhiệt độ trích ly Còn yếu tố nhiệt độ sấy chúng tôi không quy hoạch và tìm thông số tối ƣu bởi vì kết quả của thí nghiệm khảo sát nhiệt độ sấy đã cho thấy rằng là nhiệt độ sấy càng cao thì hoạt tính của cao ethanol càng giảm Nên chúng tôi quyết định chọn nhiệt độ sấy tối ƣu là
Kết quả quy hoạch thực nghiệm các yếu tố chính ảnh hưởng đến quy trình trích ly
Bảng 3.1 Hiệu suất trích ly cao ethanol
3.3.1 Kết quả đánh giá khả năng ức chế quá trình peroxide hóa lipid (phương pháp TBARS)
Từ phương trình đường chuẩn y= 0,0253x + 0,0099 , áp dụng công thức suy ra giá trị MDA đƣợc thể hiện trong bảng 3.2 sau:
Bảng 3.2 Giá trị TBARS của các mẫu tôm sau ba ngày bảo quản ở 20C
Giá trị TBARS (mg MDA/kg thịt tôm)
Hình 3.4.So sánh sự thay đổi giá trị TBARS giữa các mẫu tôm sau ba ngày bảo quản ở
Từ hình trên ta có thể thấy được mẫu tôm đối chứng (mẫu nước cất) có giá trị TBARS đo đƣợc cao hơn hẳn so với mẫu tôm đƣợc bảo quản bằng cao ethanol
Trong bài so sánh này, mẫu tôm được bảo quản bằng cao ethanol trích ly ở 75°C bằng dung môi 90% ethanol có giá trị TBARS cao nhất Tiếp theo là hai mẫu tôm được trích ly ở 65°C bằng dung môi 70% ethanol và 90% ethanol, có giá trị TBARS thấp hơn Nhìn chung, giá trị TBARS của các mẫu tôm bảo quản bằng cao ethanol cho thấy xu hướng giảm dần theo các điều kiện trích ly khác nhau, với mẫu có TBARS thấp nhất thuộc về điều kiện bảo quản tối ưu được xác định trong nghiên cứu.
Biểu đồ giá trị TBARS của các mẫu tôm sau ba ngày bảo quản ở 2 0 C
Trong nghiên cứu này, mẫu tôm được bảo quản bằng cao ethanol điều chế từ hạt bơ cho thấy giá trị TBARS thấp hơn mẫu đối chứng (mẫu nước cất), nguyên nhân là các chất chống oxy hóa có trong cao ethanol ngăn ngừa quá trình oxy hóa lipid Chất chống oxy hóa tự nhiên này làm giảm sự hình thành các sản phẩm oxy hóa lipid, từ đó giảm mức độ peroxidation và giữ chất lượng tôm tốt hơn trong quá trình bảo quản Vì vậy, dùng cao ethanol từ hạt bơ có tiềm năng nâng cao hiệu quả bảo quản tôm bằng cách làm giảm TBARS và kéo dài thời gian bảo quản.
3.3.2 Kết quả đánh giá cảm quan biến đen ở tôm
Kết quá đánh giá cảm quan biến đen ở tôm đƣợc thể hiện qua bảng 3.3 :
Bảng 3.3 Điểm cảm quan biến đen ở tôm sau ba ngày bảo quản ở 20C
Mẫu Kí hiệu Điểm cảm quan
Dung môi Ethanol/nước: 70/30 Nhiệt độ trích ly: 65 0 C E765 3,2 Dung môi Ethanol/nước: 70/30
Nhiệt độ trích ly: 70 0 C E770 2,3 Dung môi Ethanol/nước: 70/30
Nhiệt độ trích ly: 75 0 C E775 2,4 Dung môi Ethanol/nước: 80/20
Nhiệt độ trích ly: 65 0 C E865 2,4 Dung môi Ethanol/nước: 80/20
Nhiệt độ trích ly: 70 0 C E870 2,2 Dung môi Ethanol/nước: 80/20
Nhiệt độ trích ly: 75 0 C E875 2,2 Dung môi Ethanol/nước: 90/10
Nhiệt độ trích ly: 65 0 C E965 2,8 Dung môi Ethanol/nước: 90/10
Nhiệt độ trích ly: 70 0 C E970 2,0 Dung môi Ethanol/nước: 90/10
Tối ƣu hóa quy trình trích ly hoạt chất chống oxy hóa từ hạt bơ
Hình 3.5 Kết quả đánh giá cảm quan biến đen xuất hiện ở tôm thẻ chân trắng sau ba ngày bảo quản ở 2 0 C
Nhìn vào biểu đồ, dễ dàng nhận thấy điểm cảm quan biến đen ở mẫu tôm đƣợc bảo quản bằng cao ethanol thấp hơn đáng kể so với mẫu nước cất (mẫu đối chứng) Điểm cảm quan biến đen của mẫu tôm đƣợc bảo quản bằng mẫu cao trích ly ở
70 0 C bằng dung môi ethanol 90 % là thấp nhất (2,0)
Mẫu tôm đƣợc bảo quản bằng mẫu cao trích ly ở 65 0 C bằng dung môi ethanol 70% và mẫu tôm đƣợc bảo quản bằng mẫu cao trích ly ở 75 0 C bằng dung môi ethanol 90% là hai mẫu có điểm cảm quan cao nhất ( lần lƣợt là 3,2 và 3,1) Điểm cảm quan biến đen các mẫu tôm còn lại có sự chênh lệch không nhiều
3.4 Tối ƣu hóa quy trình trích ly hoạt chất chống oxy hóa từ hạt bơ
3.4.1 Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng đến hàm mục tiêu
Tiến hành thực nghiệm theo các mức yếu tố ảnh hưởng trong bảng 2.2 để xác định giá trị của hàm mục tiêu Kết quả được trình bày trong bảng 3.4.a dưới đây:
Bảng 3.4.a Mô hình quy hoạch thực nghiệm cho hàm y – giá trị TBARS
BIỂU ĐỒ SO SÁNH ĐIỂM CẢM QUAN BIẾN ĐEN GIỮA
Bảng 3.4.b Mô hình quy hoạch thực nghiệm cho hàm y- giá trị TBARS (tt) x x x x x x
Bảng 3.4.c Mô hình quy hoạch thực nghiệm cho hàm y- hiệu suất trích ly tinh dầu (tt) x 0 y x 1 y x 2 y x 12 y x 1 ‟y x2‟y
22,487 -0,296 -0,231 0,363 0,377 0,574 Áp dụng phương pháp tính toán trong phương pháp quy hoạch thực nghiệm và tối ƣu hóa, tính đƣợc các hệ số của PTHQ trình bày trong bảng 3.4
Bảng 3.5 Giá trị các hệ số trong PTHQ thực nghiệm b0 b1 b2 b12 b11 b22
Tiến hành thêm 4 thí nghiệm ở tâm để xác định phương sai tái hiện
Bảng 3.6 Phương sai tái hiện n 0 y (y- ̅)2
Bảng 3.7 Sai số của hệ số trong PTHQ
Sb0 Sb1 Sb2 Sb12 Sb11 S b22
Tính ý nghĩa của hệ số trong PTHQ đƣợc kiểm định theo tiêu chuẩn Student
Bảng 3.8 kiểm tra tính ý nghĩa của hệ số theo tiêu chuẩn Student tb0 tb1 tb2 tb12 tb11 tb22
Tra bảng tp (f 2 )= t 0,05 (4) = 2,78 với p = 0,05 và f 2 = n 0 - 1 = 5 - 1 = 4
Các hệ số tb < tp (f2) sẽ bị loại khỏi PTHQ
Bảng 3.9 Sự phù hợp của các hệ số theo tiêu chuẩn Student tb0 tb1 tb2 tb12 tb11 t b22
Nhận Loại Loại Loại Nhận Nhận
Từ đó tìm đƣợc PTHQ cho hàm y- giá trị TBARS y = 2,499+ 0,189 (x - )+ 0,287(x - ) (3.1)
Dựa vào PTHQ (3.1) tính đƣợc y và (y-y)2
Bảng 3.10 Kết quả tính ŷ và (y-ŷ) 2 của hàm giá trị TBARS ŷ (y-ŷ) 2
Tính phương sai dư để kiểm tra sự tương thích của PTHQ (3.1) so với thực nghiệm
Bảng 3.11 Kiểm định Fisher của PTHQ
*Vì F < F0,95(6,4) với f1 = N – l = 9-3 =6 nên PTHQ (3.1) tương thích với thực nghiệm
Sau khi xử lý số liệu thu đƣợc từ thực nghiệm, tính toán các hệ số PTHQ , kiểm tra sự có nghĩa của các hệ số theo tiêu chuẩn Student, kiểm tra sự tương thích của PTHQ với kết quả thực nghiệm theo tiêu chuẩn Fisher, rút gọn công thức (3.1) thu đƣợc PTHQ cho hàm y- giá trị TBARS: y = 2,182 + 0,189x +0,287x (3.2)
Nhìn vào PTHQ có thể thấy rằng quy trình trích ly hoạt chất chống oxy hóa từ hạt bơ chịu ảnh hưởng bởi hai yếu tố thành phần dung môi trích ly và nhiệt độ trích ly và cả hai yếu tố đều ảnh hưởng ở mức bậc hai
3.4.2 Xây dựng và giải bài toán tối ƣu một mục tiêu
Mục tiêu là giá trị TBARS đo đƣợc sau thời gian bảo quản tôm thẻ chân trắng là thấp nhất, để đạt đƣợc điều này thì cao ethanol phải có khả năng chống oxy hóa tốt nhất, mà quy trình trích ly có hai yếu tố là thành phần dung môi trích ly X1 (% ethanol) và nhiệt độ trích ly X2 ( 0 C) tác động làm ảnh hưởng đến chất lượng cao ethanol
Bài toán tối ƣu một mục tiêu đƣợc hình thành nhƣ sau:
Tìm xopt = (x 1 opt , x 2 opt ) ϵ ΩX = { x x 1} để ymin = y(x opt ) = min f(x1, x2)
Giải bài toán tối ƣu một mục tiêu cho hàm giá trị TBARS
Bảng 3.12 Tìm giá trị nhỏ nhất x1 x2 y = f(x)
Xử lý số liệu bằng phần mềm Solver Excel 2013 tính đƣợc giá trị nhỏ nhất cùa hàm mục tiêu ̅ giá trị TBARS là ymin = 2,182 , x1= 0, x2 = 0 Điều kiện -1 x1, x 2 1
Từ các giá trị x1 opt
, x2 opt thu đƣợc, thực hiện chuyển biến đã mã hóa x1, x2 thành cơ số tự nhiên X1 , X2 bằng cách chuyển trục tọa độ từ hệ trục không thứ nguyên sang hệ trục tự nhiên bằng công thức, cuối cùng ta tìm đƣợc các giá trị để tối ƣu hóa quy trình trích ly :
X2 = 5x2 +70 = 5.0 + 70 p 0 C Vậy, sau khi tính toán mô hình thực nghiệm, mẫu cao ethanol bảo quản tôm đạt chất lƣợng tốt nhất khi đƣợc điều chế bằng cách trích ly ở nhiệt độ 70 0 C bằng dung môi 80% ethanol và 20% nước.
Xây dựng quy trình trích ly hoạt chất chống oxy hóa từ hạt bơ và ứng dụng vào bảo quản tôm
Hình 3.6 Sơ đồ quy trình điều chế cao ethanol với các thông số tối ƣu
Hạt bơ sau khi tách khỏi quả, đƣợc rửa sạch, bóc vỏ hạt, rồi đƣa đi sấy
Hạt bơ đƣợc sấy khô trong tủ sấy ở nhiệt độ 60 0 C – 70 0 C đến khối lƣợng không đổi
Hạt bơ sau khi sấy khô đƣợc đem đi cắt lát mỏng để thuận tiện cho quá trình xay Cho những lát hạt bơ đã cắt lát vào máy xay Tiến hành xay đến khi bột mịn hoàn toàn, quá trình này nhằm làm giảm kích thước hạt bột, tăng diện tích tiếp xúc với dung môi, giúp cho quá trình trích ly đạt hiệu quả cao Bột hạt bơ sau khi sấy và xay có màu vàng nâu
80% ethanol và 20% nước cất bã Lọc
Tiến hành cân bột hạt bơ cho vào bình tam giác, tiếp theo rót dung môi ethanol/nước với tỷ lệ thành phần là 80% ethanol và 20% nước vào bình tam giác sao cho lƣợng dung môi ngập trên bề mặt bột, bọc giấy bạc cho kín miệng bình, lắc đều cho bột không bị vón cục rồi đem đi trích ly ở 70 0 C trong bể điều nhiệt Trong quá trình trích ly, tiến hành lắc để cho dung môi phân bố đều Sau mỗi lƣợt trích xong, tiến hành thay dung môi mới để tăng hiệu quả trích ly và giúp quá trình trích ly diễn ra nhanh hơn Thực hiện trích cho đến khi bột hạt bơ nhạt màu
Dịch trích sau đó đƣợc đem đi lọc bằng giấy lọc để loại bỏ bã, thu nhận dịch lọc
Phần dịch lọc thu đƣợc sẽ đƣợc cho vào bình cầu và tiến hành cô quay bằng hệ thống cô quay chân không Tiến hành cô quay ở nhiệt độ dưới 70 0 C
Sau khi cô quay, tiến hành sấy ở nhiệt độ 600C cho đến khi khô hoàn toàn Lúc này ta thu đƣợc cao ethanol
Hình 3.7 Sơ đồ quy trình bảo quản tôm thẻ chân trắng bằng cao ethanol
Pha loãng: Cao ethanol được hòa tan bằng nước cất theo tỉ lệ 1:25 (w/v), cho đến khi tan hoàn toàn
Tỉ lệ tôm: dịch c o : (w/v) thời gi n: phútThời gian: 2 phút
Quy cách tôm thẻ chân trắng 30-40 con/kg được rửa sạch và làm chết bằng sốc nhiệt với nước đá, sau đó để ráo nước trước khi ngâm vào dung dịch ethanol có tỉ lệ 1:2 (w/v) trong 15 phút Đây là quy trình xử lý nhằm đảm bảo an toàn và chuẩn bị cho các bước chế biến tiếp theo.
Làm ráo: Tôm sau khi ngâm xong đƣợc vớt ra ngoài và để ráo hai phút
Để bảo quản tôm thẻ chân trắng, xếp chúng vào đĩa giấy rồi bọc kín bằng màng bọc thực phẩm nhằm hạn chế tiếp xúc với oxy không khí, sau đó giữ ở nhiệt độ 20°C để duy trì độ tươi và chất lượng sản phẩm.
So sánh khả năng chống oxy hóa của cao ethanol và Natri metabisulfite
Khả năng chống oxy hóa của cao ethanol và metabisulfite đƣợc thể hiện qua biểu đồ dưới đây:
(Mẫu cao ethanol đƣợc sử dụng trong thí nghiệm này là mẫu cao đƣợc điều chế với các điều kiện tối ƣu)
Hình 3.8 So sánh sự thay đổi giá trị TBARS giữa hai mẫu tôm đƣợc bảo quản ở 20C bằng ethanol và natri metabisulfite
Nhìn chung, giá trị TBARS của cả hai mẫu tôm tăng sau 5 ngày bảo quản và đạt mức cao nhất vào ngày thứ năm Trong suốt quá trình quan sát, mẫu tôm được bảo quản bằng ethanol có giá trị TBARS thấp hơn mẫu tôm được bảo quản bằng natri metabisulfite ở mọi ngày Kết quả cho thấy bảo quản bằng ethanol làm giảm sự hình thành các hợp chất oxy hóa so với natri metabisulfite qua toàn bộ giai đoạn bảo quản.
Thí nghiệm này cho thấy, mẫu cao ethanol tối ƣu có khả năng chống oxy hóa mạnh hơn so với natri bisulfite sau 5 ngày bảo quản Do đó cao ethanol đƣợc điều chế ở điều kiện tối ƣu có tiềm năng lớn đƣợc ứng dụng vào bảo quản tôm, thay thế cho hóa chất
0 3 5 mg MDA/kg thịt tôm
Thời gian bảo quản (ngày)
So sánh giá trị TBARS của các mẫu tôm cao ethanol