Khảo sát ảnh hưởng của quá trình xử lý nguyên liệu đến khả năng trích ly Anthocyanin từ bắp cải tím

Khảo sát ảnh hưởng của quá trình xử lý nguyên liệu đến khả năng trích ly Anthocyanin từ bắp cải tím

TRƯỜNG đẠI HỌC CẦN THƠKHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

VÕ THỊ TRANG

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH XỬ

LÝ NGUYÊN LIỆU đẾN KHẢ NĂNG TRÍCH LY

CẦN THƠ 2008

LỜI CẢM ƠNTrong suốt năm năm học tập tại trường đại học Cần Thơ, được sự chỉ dạy tận tình củacác thầy cô, nay em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tất cả quý thầy cô.

Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Công nghệ Thực Phẩm – Khoa Nôngnghiệp Và Sinh học Ứng dụng – Trường đại học Cần Thơ đã tận tình truyền đạt kiếnthức và những kinh nghiệm quý báu cho tôi trong thòi gian qua giúp tôi có hành trangvững chắc tiến bước vào đời

Xin chân thành cảm ơn Cô Dương Thi Phượng Liên đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡtôi trong quá trình nghiên cứu, thực hiện và hoàn thành đề tài này

Xin chân thành cảm ơn thầy Lý Nguyễn Bình, Trưởng bộ môn Công nghệ Thực Phẩm– Khoa Nông nghiệp Và Sinh học Ứng dụng – Trường đại học Cần Thơ đã giúp đỡ vàtạo điều kiện để tôi thực hiện luận văn và hoàn thành quá trình nghiên cứu

Xin cảm ơn các bạn lớp Công nghệ Thực Phẩm khóa 29 đã giúp đỡ, góp ý kiến chânthành trong suốt thời gian tiến hành thí nghiệm cũng như suốt thời gian học tập

Cuối cùng xin gởi lời cảm ơn đến cha mẹ và những người thân đã nuôi dạy, tạo điềukiện cho con học tập và nghiên cứu

Xin chân thành cảm ơn!

Cần Thơ, ngày 07 tháng 06 năm 2008

Sinh Viên

Võ Thị Trang

Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 năm 2008 Trường ðại Học Cần Thơ

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng i

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng i

Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 năm 2008 Trường ðại Học Cần Thơ

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

Trang

MỤC LỤC i

DANH SÁCH BẢNG iii

DANH SÁCH HÌNH iv

TÓM LƯỢC v

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1 Nguồn nguyên liệu 2

2.1.1 Giới thiệu bắp cải tím 2

2.1.2 Thành phần hóa học 3

2.2 Một số loại rau quả chứa chất màu anthocyanin 3

2.3 Giới thiệu chất màu anthocyanin 4

2.3.1 Khái quát 4

2.3.2 Tính chất của anthocyanin 5

2.3.3 Tác dụng 7

2.3.4 Một số ứng dụng thương mại của anthocyanin 8

2.4 Phương pháp trích ly 8

2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly 10

2.6 Quá trình sấy 10

2.7 Quá trình lạnh đông 12

2.8 Quy trình công nghệ chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím 13

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 14

3.1 Phương tiện thí nghiệm 14

3.1.1 Nguyên liệu – Hóa chất sử dụng 14

3.1.2 Dụng cụ - thiết bị 14

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng ii

3.2 Phương pháp thí nghiệm 14

3.2.1 Thí nghiệm 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ bốc ẩm và độ ẩm nguyên liệu đến khả năng chiết tách và độ bền màu anthocyanin 14

3.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của quá trình lạnh đông đến hàm lượng màu anthocyanin sau khi trích 18

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN 20

4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ bốc ẩm và độ ẩm nguyên liệu đến khả năng chiết tách và độ bền màu anthocyanin 20

4.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ bốc ẩm và độ ẩm nguyên liệu đến khả năng chiết tách

20

4.1.2 Hàm lượng anthocyanin và % màu còn lại sau khi đun 95oC, 15 phút 23

4.1.3 Hàm lượng anthocyanin còn lại sau thời gian bảo quản ở các điều kiện khác nhau 24

4.2 Ảnh hưởng của quá trình lạnh đông đến hàm lượng anthocyanin sau khi trích 30

4.2.1 Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin trong các mẫu sau khi trích ly 30

4.2.2 Hàm lượng anthocyanin và % còn lại trong các mẫu sau 24 giờ ở các điều kiện bảo quản 30

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ đỀ NGHỊ 34

5.1 Kết luận 34

5.2 Kiến nghị 34

Một số hình ảnh về thiết bị sử dụng thí nghiệm 35

TÀI LIỆU THAM KHẢO 36

PHỤ LỤC 1 v

PHỤ LỤC 2 vii

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng iii

DANH SÁCH BẢNGBảng 1 Thành phần hóa học của bắp cải 3Bảng 2 Một số loại anthocyanin phổ biến 4Bảng 3 Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin ảnh hưởng bởi nhiệt độ xử lý và

độ ẩm của nguyên liệu 20Bảng 4 Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin thu được bởi chế độ xử lý so vớimẫu đối chứng 21Bảng 5: Kết quả thống kê về hàm lượng anthoyanin còn lại sau khi đun 95oC, 15 phút 23Bảng 6: Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin và % còn lại sau khi đun 95oC,

15 phút của các mẫu xử lý và mẫu đối chứng 23Bảng 7: Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin còn lại sau 24 giờ ở điều kiện sáng 24Bảng 8: Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin và % còn lại sau 24 giờ ở điều kiệnsáng 25Bảng 9: Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin còn lại sau 24 giờ ở điều kiện tối 26Bảng 10: Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin và % còn lại sau 24 giờ ở điều kiện tối 27Bảng 11: Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin còn lại khi đun 95oC 15 phút sau

24 giờ 28Bảng 12: Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin và % còn lại khi đun 95oC 15 phútsau 24 giờ 28Bảng 13: Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin trong các mẫu sau khi trích ly 30Bảng 14: Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin còn lại và % còn lại sau 24 giờ

ở ngoài sáng 30Bảng 15: Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin còn lại và % còn lại sau 24 giờ

ở trong tối 31Bảng 16: Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin còn lại và % còn lại sau 24 giờ sau khi đun 95oC 15 phút 32

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng iv

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1: Bắp cải tím 2

Hình 2: Công thức cấu tạo của Cyanidin 3,5 –diglucoside 3

Hình 3: Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin 5

Hình 4: Màu anthocyanin thay đổi theo pH 7

Hình 5: Quá trình trích ly một đoạn 9

Hình 6: Quá trình trích ba đoạn giao dòng 9

Hình 7: Quá trình trích nhiều đoạn nghịch dòng 10

Hình 8: Sơ đồ quy trình công nghệ chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím 13

Hình 9: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 16

Hình 10: Mẫu nguyên liệu nghiền trước và sau khi cho bốc ẩm 17

Hình 11: Dịch anthocyanin sau khi trích ly 17

Hình 12: Ống nghiệm chứa dịch trích để bảo quản sau 24 giờ 18

Hình 13: Pha loãng dịch trích 10 lần ở pH=1 và pH 4,5 18

Hình 14: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 19

Hình 15: đồ thị biểu diễn hàm lượng anthocyanin trong các mẫu sau khi xử lý 20

Hình 16: đồ thị biểu diễn hàm lượng anthocyanin trong các mẫu trích ly sau khi xử lý và mẫu đối chứng 22

Hình 17: đồ thị biểu diễn anthocyanin và phần trăm màu còn lại trong các mẫu sau khi đun 95oC, 15 phút 24

Hình 18: đồ thị biểu diễn Anthocyanin và phần trăm còn lại sau 24 giờ ở điều kiện sáng 26

Hình 19: đồ thị biểu diễn hàm lượng anthocyanin và phần trăm còn lại sau 24 giờ ở điều kiện tối 27

Hình 20: đồ thị biểu diễn về so sánh mẫu xử lý tốt nhất với mẫu đối chứng 29

Hình 21: đồ thị biểu diễn hàm lượng anthocyanin trong các mẫu xử lý 32

Hình 22: Quy trình trích ly anthocyanin từ bắp cải 34

Hình 23: Máy so màu Spectrometer 35

Hình 24: Waterbath 35

Hình 25: Tủ sấy chân không 35

Hình 26: pH kế 35

Hình 27: Máy đo độ ẩm 35

Hình 28: Các loại cân phân tích 35

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng v

TÓM LƯỢCVới mục đích tìm ra các điều kiện tối ưu để cho trích ly hàm lượng anthocyanin caonhất và độ bền màu tốt nhất từ nguyên liệu bắp cải tím Nội dung nghiên cứu của đềtài bao gồm:

Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ bốc ẩm và độ ẩm nguyên liệu đến khả năng chiếttách và độ bền màu anthocyanin Thí nghiệm được tiến hành trên cơ sở khảo sát khảnăng chiết tách anthocyanin khi xử lý bốc ẩm mẫu ở nhiệt độ 10-15oC, 40oC, 50oC, và

độ ẩm cần đạt là 15%, 20%, 25% để thu được hàm lượng anthocyanin cao nhất cần

xử lý nguyên liệu ở nhiệt độ 40oC và 15% ẩm

Khảo sát ảnh hưởng của quá trình lạnh đông đến hàm lượng màu anthocyanin sau khitrích Thí nghiệm tiến hành khảo sát các mẫu lạnh đông, mẫu sấy 40oC 15% ẩm, mẫusấy – lạnh đông để thu được hàm lượng anthocyanin cao nhất và đạt hiệu quả kinh tếchộn mẫu sấy 40oC 15% ẩm

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 đặt vấn đề

Với xu hướng hiện nay của các nước trên thế giới là nghiên cứu khai thác các chấtmàu từ thiên nhiên sử dụng trong thực phẩm thay thế các chất màu hình thành trongquá trình gia công kỹ thuật nhằm tạo tính an toàn cao cho người sử dụng thực phẩm.Trong các chất màu thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên thì anthocyanin là họ màu phổbiến nhất tồn tại trong hầu hết các thực vật bậc cao và tìm thấy được trong một số loạirau, hoa, quả, hạt có màu từ đỏ đến tím như: quả nho, quả dâu, bắp cải tím, lá tía tô,hoa hibicut, đậu đen, quả cà tím, gạo nếp than, gạo đỏ

Trong phạm vi nghiên cứu này, nguyên liệu được chọn để chiết tách anthocyanin làbắp cải tím với nội dung khảo sát các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm của nguyên liệu, quátrình lạnh đông nguyên liệu đến khả năng chiết tách anthocyanin Thí nghiệm chọn hệdung môi Ethanol – nước - HCl (với tỷ lệ 1:1 và 1%HCl) để chiết tách do qua nghiêncứu tài liệu việc sử dụng hệ dung môi này thu được hiệu suất trích tương đối cao vàđạt hiệu quả kinh tế

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục đích của thí nghiệm là tìm ra các điều kiện tối ưu để cho hàm lượng anthocyanincao nhất và độ bền màu tốt nhất Từ đó đề tài tiến hành các nội dung nghiên cứu:

- Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ bốc ẩm và độ ẩm nguyên liệu đến khả năng chiếttách và độ bền màu anthocyanin

- Khảo sát ảnh hưởng của quá trình lạnh đông đến hàm lượng màu anthocyanin saukhi trích

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 2

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Nguồn nguyên liệu

2.1.1 Giới thiệu bắp cải tím

Bắp cải có tên khoa học là Brassica oleracea var capitata Lizg

Bắp cải tím (Brassica oleracea var capitata ruba) bắt nguồn từ tây bắc Châu Âu đếnkhoảng giữa thế kỉ 16 bắp cải đã trở thành loại rau quan trọng ở Châu Âu Từ châu âubắp cải tím được đưa đi trồng rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới Tại Việt Nam bắp cảitím được trồng nhiều ở đà Lạt

Tuy nhiên, việc sản xuất bắp cải tím ở khu vực nhiệt đới và á nhiệt đới còn ở mức hạnchế vì bắp cải tím thích hợp với những vùng núi cao hoặc nơi có mùa đông lạnh

Bắp cải tím sinh trưởng tốt nhất ở khu vực có nhiệt độ trung bình ngày 15-20oC, nhiệt

độ dao động nhiệt độ ngày và đêm là 5oC Vùng nhiệt đới chỉ gặp điều kiện này ở nơi

có độ cao trên 800m so với mực nước biển Nhiệt độ vượt quá 25oC bắp cải vẫn pháttriển nhưng khả năng cuộn bắp hạn chế Vì thế ở Việt Nam bắp cải tím được trồngnhiều ở đà Lạt

Bằng phương pháp tối ưu hoá thực nghiệm trong quá trình chiết tách, đã xác địnhđược hàm lượng anthocyanin trong bắp cải tím đà Lạt chiếm khoảng 1,11%

Sắc tố chính được chiết xuất từ bắp cải tím đó là cyanidin 3,5-diglucoside của hệ màuanthocyanin và có màu sắc thay đổi rõ rệt theo pH môi trường Trong môi trường acid

nó có màu đỏ bền và khi môi trường chuyển sang base màu của nó chuyển sang xanh

và ổn định trong thời gian dài đây là đặc tính rất khác so với các anthocyanin củamột số nguyên liệu khác (màu thay đổi liên tục tại pH kiềm) như lá tía tô, quả dâu,

Hình 1: Bắp cải tím

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 3

Hình 2: Công thức cấu tạo của Cyanidin 3,5 -diglucoside

Khám phá này sau đó được các nhà nghiên cứu khác xác nhận vào các năm 1929,

1933 Bắp cải thu hoạch vào mùa Đông có tác dụng mạnh hơn loại thu hoạch vào mùa

Hè, và tác dụng này gia tăng khi bắp cải được hấp chín và sau đó các nhà nghiên cứughi nhận nếu cho thỏ ăn thêm iodine trong khẩu phần hàng ngày chung với bắp cải, dùsống hay hấp chín, thì thỏ sẽ không bị bướu cổ

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 4

2.2 Một số loại rau quả chứa chất màu anthocyanin

Chất màu anthocyanin thường có trong những loại rau quả có màu đỏ, xanh và tím như: dâu tây, bắp cải, vỏ nho, hoa hồng…

Bảng 2 Một số loại anthocyanin phổ biến

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 5

Hoa mẫu đơn

Hoa anh thảo

Rubrobraxinin Pelargonin Xianin Ceraxianin Prunixianin Idain Delfin Enin Malvin Peonin Hirxutin

(Nguồn: hóa sinh công nghiệp - nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội)

2.3 Giới thiệu chất màu Anthocyanin

2.3.1 Khái quát

Anthocyaninlà mono – hay diglucozit do gốc đường glucose, galactose hoặc ramnosekết hợp với gốc aglucon có màu gọi là anthocyanidin (anthocyanidol) Aglucon củachúng có cấu trúc cơ bản được mô tả trong hình 1 Các gốc đường có thể được gắnvào vị trí 3,5,7; thường được gắn vào vị trí 3 và 5 còn vị trí 7 rất ít Phân tửanthocyanin gắn đường vào vị trí 3 gọi là monoglycozit, ở vị trí 3 và 5 gọi làdiglycozit Do đó khi thủy phân anthocyanin thu được đường và anthpocyanidin.Anthocyaninhòa tan trong nước, còn các anthocyanidol thì không hòa tan trong nước.Các anthocyanidol và anthocyaninlà những chất tạo nên màu sắc cho hoa quả Cácanthocyanidol có màu đỏ, xanh, tím hoặc những gam màu trung gian

Hình 3: Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin

Các aglucon của anthocyanin khác nhau chính là do các nhóm gắn vào vị trí R1 và R2, thường là H, OH hoặc OCH3

Mức độ methyl hóa các nhóm OH ở vòng benzene càng cao thì màu càng đỏ Nếunhóm OH ở vị trí thứ ba kết hợp với các gốc đường thì màu sắc cũng sẽ thay đổi theo

số lượng các gốc đường được đính vào nhiều hay ít

Các anthocyanin cũng phụ thuộc rất mạnh vào pH của môi trường:

Khi pH > 7 các anthocyanin có màu xanh và

Khi pH < 7 các anthocyanin có màu đỏ

Ở pH = 1 các anthocyanin thường ở dạng muối oxonium màu cam đến đỏ

Ở pH = 4 ÷ 5 chúng có thể chuyển về dạng bazơ cacbinol hay bazơ chalcon không màu

Ở pH = 7 ÷ 8 lại về dạng bazơ quinoidal anhydro màu xanh

Màu sắc của anthocyanin còn có thể thay đổi do hấp thụ ở trên polysaccharide

Khi đun nóng lâu dài các anthocyanin có thể phá hủy và mất màu

Anthocyanin có bước sóng hấp thụ trong miền nhìn thấy, khả năng hấp thụ cực đại tạibước sóng 510÷540nm độ hấp thụ là yếu tố liên quan mật thiết đến màu sắc của cácanthocyanin chúng phụ thuộc vào pH của dung dịch, nồng độ anthocyanin: thường pHthuộc vùng acid mạnh có độ hấp thụ lớn, nồng độ anthocyanin càng lớn độ hấp thụcàng mạnh.

Tóm lại, trong môi trường acid, các anthocyanin là những bazơ mạnh và có thể tạomuối bền vững với acid Anthocyanincũng có khả năng cho muối với bazơ Như vậychúng có tính chất amphote Muối với acid thì có màu đỏ, còn muối với kiềm thì cómàu xanh

Khả năng chống oxy hóa cao nên được sử dụng để chống lão hóa, hoặc chống oxy hóacác sản phẩm thực phẩm

Hạn chế sự suy giảm sức đề kháng

Có tác dụng làm bền thành mạch, chống viêm

Hạn chế sự phát triển của các tế bào ung thư

Tác dụng chống các tia phóng xạ

2.3.4 Một số ứng dụng thương mại của anthocyanin

Sự sử dụng chất màu trong Công nghiệp bánh kẹo

Các nghiên cứu gần đây đã cho rằng chất màu có thể được dùng trong sản xuất bánhkẹo, bao gồm ca-ra-men, pomat, mứt, kem với mục đích của việc tạo cho sản phẩmcómột màu hồng đẹp Chất màu tươi sẽ phụ thuộc vào sự vị trí và tỉ lệ của chất màuanthocyans Chất màu tự nhiên được khuyến cáo sử dụng cấp độ rộng trong các hãngbánh kẹo

Sự sử dụng chất màu trong sản xuất những đồ uống nhẹ

Như nó đã được chứng minh bởi những kết quả sự thí nghiệm, màu của đồ uống nhẹphụ thuộc vào lượng chất màu được bổ sung Sự giàu có của màu phụ thuộc vào sựhợp thành và tỉ lệ của anthocyans trong chất màu Màu của đồ uống được có thể thayđổi xuyên qua việc thay đổi sự hợp thành

Những sử dụng chất màu trong sản xuất đồ uống Có cồn

Một nghiên cứu được thực hiện về khả năng sử dụng chất màu tự nhiên trong sản xuấtnhững đồ uống có cồn: rượu vodkas, rượu vang, rượu mùi

Sử dụng chất màu trong sản xuất kem

Chất màu anthocyanin được sử dụng trong sản xuất kem Những kết quả của các quátrình nghiên cứu thí nghiệm đã cho rằng chất màu đó có thể được dùng cho sự sảnxuất của hai loại kem: dâu dại và nho đen Sự sản xuất của kem nho đen được phốitrộn đều với thành phần chính (kem trắng) trong tỉ lệ của 1: 1 và màu thu được là màuhồng tươi Nếu chất màu được trộn đều với thành phần chính trong tỉ lệ của 1: 20, màu

sẽ là màu hồng của hoa tử đinh hương là đặc trưng của kem dâu dại

đủ thì quá trình truyền vật chất xảy ra cho đến khi đạt cân bằng giữa hai pha

Giai đoạn kế tiếp: là giai đoạn tách pha, hai pha tách ra dễ dàng hay không tùy thuộcvào sự sai biệt khối lượng riêng giữa hai pha Một pha là pha trích gồm chủ yếu dung

môi và dung chất, một pha gọi là pha rafinat gồm chủ yếu phần còn lại của hỗn hợpban đầu thường thì các cấu tử trong hỗn hợp và dung môi đều ít nhiều hòa tan vàonhau vì thế trong hai pha đều có sự hiện diện của cả ba cấu tử.

Các phương pháp trích ly theo đoạn:

Trích ly một đoạn: quá trình có thể thực hiện liên tục hay gián đoạn Hỗn hợp ban đầu

và dung môi được trộn lẫn với nhau tạo thành hỗn hợp, quá trình truyền khối diễn ragiữa hai pha được tiến hành cho đến khi hệ cân bằng sau đó để hỗn hợp lắng và táchpha

Pha trích

Nguyên liệu Pha rafinat

Dung môi Hình 5: Quá trình trích ly một đoạn

Trích ly nhiều đoạn giao dòng: đây là sự kéo dài của quá trình trích ly một đoạn trong

đó pha rafinat đi liên tục qua mỗi đoạn để được tiếp xúc với dung môi mới Quá trìnhcũng có thể thực hiện liên tục hay gián đoạn

Nguyên liệu

Pha rafinat

Hình 6: Quá trình trích ba đoạn giao dòng

Trích ly liên tục nhiều đoạn nghịch dòng:

Nguyên liệu và dung môi đi ngược chiều nhau Nguyên liệu đi vào đầu này còn dungmôi đi vào đầu kia Hai pha trích và pha rafinat liên tục đi ngược chiều nhau qua mỗiđoạn cuối cùng được hai dòng sản phẩm Quá trình này cần ít đoạn trích hơn quá trìnhnhiều đoạn giao dòng với cùng 1 lượng dung môi hoặc cần ít dung môi hơn với cùng

số đoạn trích

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 10

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 11

Hình 7: Quá trình trích nhiều đoạn nghịch dòng

Trích ly liên tục nghịch dòng có hoàn lưu: trong quá trình trích ly liên tục nghịchdòng, dòng sản phẩm trích có nồng độ lớn nhất khi đạt cân bằng với dòng nhập liệu.Việc sử dụng dòng hoàn lưu của pha trích làm pha trích có nồng độ cao hơn

2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly

Thực chất quá trình trích ly là quá trình khuếch tán, vì vậy sự chênh lệch nồng độ giữa

2 pha chính là động lực của quá trình Khi chênh lệch nồng độ lớn, lượng chất trích lytăng, thời gian trích ly giảm ta thực hiện bằng cách tăng tỉ lệ dung môi so với nguyênliệu

Diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu với dung môi: cần tăng diện tích tiếp xúc giữanguyên liệu với dung môi bằng cách nghiền nhỏ.Nó còn làm vỡ cấu trúc tế bào, thúcđẩy quá trình tiếp xúc triệt để giữa dung môi và vật liệu Tuy nhiên, kích thước vàhình dạng của vật liệu sau khi làm nhỏ cũng có giới hạn vì nếu chúng quá mịn sẽ bịlắng động lên lớp nguyên liệu, tắc các ống mao dẫn khó trích ly

Tính chất của vật liệu cũng ảnh hưởng lớn đến hiệu suất trích ly như độ ẩm củanguyên liệu

Nhiệt độ có tác dụng tăng tốc độ khuếch tán và giảm độ nhớt, phần tử chất hòa tanchuyển động dễ dàng khi khuếch tán giữa các phần tử dung môi, tuy nhiên nhiệt độ làyếu tố giới hạn, vì khi nhiệt độ cao quá có thể xảy ra các phản ứng khác không cầnthiết gây khó khăn cho các quá trình công nghệ

Thời gian trích ly cũng ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly Khi thời gian tăng lên lượngchất khuếch tán tăng nhưng thời gian phải có giới hạn, khi đã đạt được mức độ trích lycao nhất nếu kéo dài thời gian sẽ không mang lại hiệu quả kinh tế

2.6 Quá trình sấy

Quá trình sấy là quá trình làm khô các vật thể bằng phương pháp bay hơi Kết quả củaquá trình sấy, hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng lên điều này có ý nghĩa quantrọng trên nhiều phương diện khác nhau Ví dụ: đối với nông sản thực phẩm nhằmtăng cường tính bền vững trong bảo quản, đối với các nhiên liệu than củi nâng cao

lượng nhiệt cháy, đối với nguyên liệu để trích ly chất màu có thể tăng khả năng tríchly…

Muốn sấy khô một sản phẩm ta tiến hành các phương pháp kĩ thuật sau:

- Gia nhiệt cho vật thể đưa nhiệt độ của nó lên đến nhiệt độ bão hòa với phần áp suấtcủa hơi nước trên bề mặt vật

- Cấp nhiệt để làm bay hơi ẩm trong vật thể

- Vận chuyển hơi ẩm đã thoát ra khỏi vật thể vào môi trường

Có nhiều cách gia nhiệt vật thể và cũng có nhiều cách vận chuyển ẩm từ bề mặt vậtthể vào môi trường Tương ứng có nhiều phương pháp sấy khác nhau

Quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất cụ thể là quá trìnhtruyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy Quá trình truyền ẩm từ trong vật sấy ra ngoài

bề mặt sấy, quá trình truyền ẩm từ bề mặt sấy vào môi trường

để quá trình sấy diễn ra nhanh cần sử dụng nhiệt độ cao để có thể tách ẩm nhanh rakhỏi vật thể, tuy nhiên có một số nguyên liệu nhạy cảm với nhiệt vì thế cần sấy ở nhiệt

độ thấp và thời gian ngắn để sấy khô vật liệu Do đó người ta thường sử dụng thiết bịsấy chân không để có thể sấy ở nhiệt độ thấp và thời gian ngắn, giúp nguyên liệu saukhi sấy ít bị biến đổi

Sấy chân không

đối với thí nghiệm này do nhiệt độ sấy thấp nên việc sử dụng thiết bị sấy chân không

để rút ngắn thời gian sấy nguyên liệu, nâng cao hiệu suất sau khi trích

Quá trình sấy chân không là quá trình tách nước bằng cách bốc hơi Không giống nhưsấy trực tiếp, nguyên liệu được đặt vào trong môi trường gia nhiệt và sấy bằng phươngpháp đối lưu nhiệt, sấy chân không là gia nhiệt gián tiếp, nhiệt được truyền tới nguyênliệu do được đặt trên bề mặt gia nhiệt

Nguyên lý của quá trình sấy chân không

Dưới điều kiện áp suất khí quyển thấp làm cho nhiệt độ sôi của nước trong nguyênliệu thấp nên nước dễ bốc hơi ở điều kiện nhiệt độ thường, ngoài ra áp suất thấp làmcho chênh lệch áp suất giữa môi trường chân không và áp suất riêng phần trên bề mặtnguyên liệu tăng

Thuận lợi của quá trình sấy chân không:

Quá trình sấy diễn ra ở nhiệt độ thấp cho nên tránh những biến đổi không mong muốnxảy ra ở nhiệt độ cao như vitamin C, maillard,…

Thời gian sấy chân không ngắn hơn so ẩm thoát ra nhanh hơn vì hiệu quả truyền nhiệttốt và chính áp suất thấp làm cho chênh lệch áp suất riêng phần của hơi nước trongbuồng sấy và trên bề mặt nguyên liệu tăng nên nước thoát ra nhanh hơn.

Do môi trường chân không nên có ít khí O2 nên trong quá trình sấy ít xảy ra các biếnđổi màu sắc và mùi vị như quá trình oxi hóa sản phẩm Do đó chất lượng sản phẩmđược duy trì

Do quá trình sấy được thực hiện trong môi trường kín nên nó đảm bảo an toàn chocông nhân khi sấy các sản phẩm độc hai nguy hiểm như chất độc, thuốc nổ

Nó giúp ít tốn năng lượng hơn do sấy trong thời gian ngắn và nhiệt độ thấp

Khuyết điểm

Do đặc trưng của phương pháp này là gia nhiệt qua sự tiếp xúc của nguyên liệu vớibuồng sấy nên tốc độ tăng nhiệt độ của nguyên liệu trong sấy chân không bị hạn chếbởi diện tích tiếp xúc bề mặt của nguyên liệu với miếng truyền nhiệt còn sấy bìnhthường thì bị hạn chế bởi thể tích khí nóng trong buồng sấy

2.8 Quy trình công nghệ chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím

Nguyên liệu

Rửa sạch bằngnước, để ráo

Cân (20g/gói) Nghiền nhỏ

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

3.1 Phương tiện thí nghiệm

Thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoaNông nghiệp và Sinh học ứng dụng, trường đại học Cần Thơ

Thời gian thực hiện 12 tuần

3.1.1 Nguyên liệu – Hóa chất sử dụng

Bắp cải tím Ethanol

CH3COONa

3.1.2 Dụng cụ - thiết bị

Nguyên liệu bắp cải tím được rửa sạch

Dung môi Ethanol – nước - HCl (với tỷ lệ 1:1 và 1%HCl)

c Bố trí thí nghiệm:

Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 2 nhân tố và 3 lần lặp lại

Nhân tố A là nhiệt độ bốc ẩm, bao gồm:

o A1 là nhiệt độ 10-150C (để bốc hơi nước trong tủ lạnh)

Mẫu sau khi đã cô đặc kiểm tra độ bền màu ở 3 điều kiện giữ ngoài sáng, điều kiện tối

và đun 950C thời gian 15 phút và giữ trong thời gian 24 giờ để tìm mẫu có độ bền màunhất

Sơ đồ bố trí thí nghiệm

Nguyên liệuLàm sạch

Kiểm tra độ bền màu

để ngoài sáng để trong tối đun 950C thời gian 15 phút

Hình 9: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1

d Tiến hành thí nghiệm:

Cân 20g nguyên liệu bắp cải tím sau khi được làm sạch, để ráo tiến hành nghiền đạt kích thước <5mm, được bốc ẩm ở các nhiệt độ và đạt các độ ẩm yêu cầu thí nghiệm

Hình 10: Mẫu nguyên liệu nghiền trước và sau khi cho bốc ẩm.

Ngâm mẫu trong dung môi chứa Ethanol – nước – HCl (với tỷ lệ 1:1 và 1%HCl) và tỷ

lệ nguyên liệu : dung môi là 1:10 tức 20g nguyên liệu tươi cho vào 200ml dung môi,ngâm trong waterbath ở nhiệt độ 35 – 400C trong 40 phút, trích ly, thu được dịchtrích, đo độ hấp thụ tại bước sóng hấp thụ cực đại là 523nm và bước sóng 700nm Xácđịnh hàm lượng anthocyanin bằng phương pháp pH vi sai

đo độ hấp thụ của mỗi mẫu khi đun 950C thời gian 15 phút

Xác định độ màu sau 24 giờ để kiểm tra độ bền màu ở 3 điều kiện

• Cho vào ống nghiệm thủy tinh để trong điều kiện bình thường ngoài sáng ở thời gian 24 giờ Xác định độ màu

• Cho vào ống nghiệm thủy tinh để trong điều kiện bình thường trong tối ở thời gian 24 giờ Xác định độ màu

• Mẫu đun 950C thời gian 15 phút để diều kiện thường sau 24 giờ Xác định độ màu

e Chỉ tiêu theo dõi:

Hàm lượng anthocyanin

độ bền màu

Hình11: Dịch anthocyanin sau khi trích ly

Hình 12: Ống nghiệm chứa dịch trích để bảo quản sau 24 giờ

Chuẩn bị nguyên liệu bắp cải tím dạng tươi mua từ siêu thị

Mẫu bắp cải tím bốc ẩm ở thí nghiệm 1 đạt hàm lượng anthocyanin cao nhất

Dung môi Ethanol – nước – HCl (tỉ lệ 1:1 và 1% HCl)

c Bố trí thí nghiệm:

Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên 1 nhân tố và 3 lần lặp lại

Nhân tố D: quá trình lạnh đông

o D0: Mẫu đối chứng giống thí nghiệm 1

o D1: mẫu chuẩn không lạnh đông (là mẫu tốt nhất từ thí nghiệm 1)

o D2: mẫu nguyên liệu tươi lạnh đông

o D3: mẫu được bốc ẩm trước khi lạnh đông

Kiểm tra độ bền màu

để ngoài sáng để trong tối đun 950C thời gian 15 phút

Hình 14: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2

d Tiến hành thí nghiệm:

Mẫu đối chứng: là mẫu xử lý tốt nhất ở thí nghiệm 1

Cân 20g mẫu nguyên liệu tươi tiến hành lạnh đông ở -150C được nghiền theo sơ đồhình 3

Cân 20g mẫu nguyên liệu bốc ẩm ở nhiệt độ và độ ẩm tốt nhất ở thí nghiệm 1 tiến hành lạnh đông ở nhiệt độ -150C và nghiền theo sơ đồ hình 3

e Chỉ tiêu theo dõi:

Hàm lượng anthocyanin

độ bền màu

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 20

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ bốc ẩm và độ ẩm nguyên liệu đến khả năngchiết tách và độ bền màu anthocyanin

4.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ bốc ẩm và độ ẩm nguyên liệu đến khả năng chiết táchThí nghiệm được tiến hành khảo sát quá trình xử lý nguyên liệu ở 3 khoảng nhiệt độ10-15oC, 40oC , 50oC và 3 khoảng độ ẩm 15%, 20% và 25% Dịch chiết thu đượcđem pha loãng 10 lần và tiến hành đo độ hấp thụ tại bước sóng 523nm và 700nm Kếtquả thu được để tính hàm lượng anthocyanin sau khi chiết tách

Bảng 3 Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin ảnh hưởng bởi nhiệt độ xử lý và độ ẩm của nguyên liệu

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 21

Ghi chú: a, b, c… thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức ở cùng một cột

A, B, C… thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức ở cùng một hàng.

*: giá trị trung bình 3 lần lặp lại

Từ kết quả thống kê ở bảng 3 và hình 15 cho thấy: mẫu xử lý ở nhiệt độ 40oC cho hàmlượng anthocyanin cao nhất và sự khác biệt có ý nghĩa với mẫu xử lý 10 – 15oC và

50oC Và độ ẩm sau khi xử lý đạt được 15% ẩm cho hàm lượng anthocyanin cao nhất

và có sự khác biệt ý nghĩa thống kê với các mẫu còn lại Từ kết quả cho thấy độ ẩmthấp hàm lượng anthocyanin thu được cao Do khi bốc ẩm, trong mẫu thoát ra làm cấutrúc trong nguyên liệu trở nên xốp hơn và dung môi có điều kiện xâm nhập vào trongcác tế bào nguyên liệu, có điều kiện để hòa tan chất màu và lấy chất màu ra khỏinguyên liệu Khi bốc ẩm ở độ ẩm càng thấp có nghĩa là nước trong nguyên liệu thoát

ra càng nhiều cấu trúc của nguyên liệu càng xốp nên dung môi có điều kiện xâm nhậpvào trong nhiều, trích được anthocyanin nhiều và hàm lượng sau khi trích cao

Bảng 4 Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin thu được bởi chế độ xử lý và mẫu đối chứng