Ứng dụng kỹ thuật siêu âm để thu nhận chất chiết trong quy trình sản xuất mứt jam sơ ri

67 Bảng 4.21 Đánh giá ảnh hưởng của những biến độc lập lên hiệu suất trích ly hỗn hợp sơ ri chà bằng quá trình xử lý siêu âm kết hợp đồng thời với enzyme .... 68 Bảng 4.23 Ảnh hưởng của

ĐẶNG BÙI KHUÊ

ỨNG DỤNG KỸ THUẬT SIÊU

ÂM ĐỂ THU NHẬN CHẤT CHIẾT TRONG QUY TRÌNH SẢN XUẤT MỨT JAM SƠ-RI

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm và đồ uống

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2010

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM

ngày tháng năm

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1

2

3

4

5

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành

Tp HCM, ngày 05 tháng 08 năm 2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Phái:

Ngày, tháng, năm sinh: Nơi sinh:

Chuyên ngành: MSHV:

I-TÊN ĐỀ TÀI:

II-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

III-NGÀY GIAO NHIỆM VỤ

IV-NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ

V-CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

QL CHUYÊN NGÀNH

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành quyển luận văn tôi đã nhận được sự giúp đỡ rất lớn từ các thầy cô, cùng gia đình và bạn bè

Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành của mình đến PGS TS Lê Văn Việt Mẫn

là người thầy đã tận tâm giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn Thầy đã cho tôi những lời khuyên thật hữu ích khi tiến hành những thực nghiệm cũng như khi viết những bài báo gửi hội nghị

Tôi cũng chân thành cảm ơn KS Huỳnh Trung Việt là một người đã giúp đỡ tôi về những trang thiết bị thí nghiệm và những ý kiến chuyên môn liên quan đến những thiết bị này trong quá trình thực hiện luận văn

Tôi cũng thật sự biết ơn ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt là người đã hỗ trợ cho tôi những hóa chất cần thiết để tiến hành những thí nghiệm của luận văn

Tôi cũng chân thành cảm ơn KS Vương Mỹ Thanh đã giúp đỡ tôi trong những chuyến đi khảo sát nguyên liệu sơ ri tại Gò Công

Tôi cũng muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến bạn Lê Hồng Vân, Nguyễn Thị Thùy Trang và Trần Thị Kim Lel đã hỗ trợ tôi trong quá trình thực hiện luận văn

Chân thành cảm ơn tổ chức phi chính phủ Nhật Jica đã hỗ trợ kinh phí cho đề tài của chúng tôi

Chân thành cảm ơn bố mẹ và bạn bè đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua!

Tp HCM, ngày 05 tháng 08 năm 2010

Đặng Bùi Khuê

Nội dung luận văn gồm 5 phần:

 Phần 1: Khảo sát ảnh hưởng của chế phẩm enzyme pectinase đến hiệu quả

trích ly Trong phần này chúng tôi đã thu được kết quả như sau: Hiệu suất thu hồi chất chiết tăng 23.9% so với mẫu đối chứng, tỷ lệ nước: nguyên liệu

là 2: 1, nồng độ chế phẩm enzyme là 0.168%v/w, thời gian xử lý enzyme là 69.1 phút

 Phần 2: Khảo sát ảnh hưởng của siêu âm đến hiệu quả trích ly Kết quả thu

được như sau: Hiệu suất trích ly cao hơn mẫu đối chứng 14.9%, tỷ lệ nước: nguyên liệu là 2:1, công suất siêu âm là 150W, nhiệt độ siêu âm là 760C, thời gian siêu âm là 103 giây ứng với 100g nguyên liệu

 Phần 3: Khảo sát ảnh hưởng của siêu âm và enzyme đồng thời lên hiệu quả

trích ly Kết quả thu được như sau: Hiệu suất trích ly tăng 26.9% so với mẫu đối chứng, nồng độ chế phẩm enzyme là 0.12%v/w, thời gian xử lý enzyme

là 26.3 phút

 Phần 4: Khảo sát ảnh hưởng của quá trình xử lý siêu âm trước, enzyme sau

lên hiệu quả trích ly Kết quả như sau: Hiệu suất trích ly tăng 31.6% so với mẫu đối chứng, nồng độ chế phẩm là 0.12%v/w và thời gian xử lý enzyme là 45.8 phút

 Phần 5: So sánh hiệu quả của 4 phương pháp trích ly Kết quả phương pháp

xử lý siêu âm trước, enzyme sau cho kết quả tốt nhất khi xét về hiệu suất

trích ly

MỤC LỤC

Chương 1 GIỚI THIỆU 1

Chương 2 TỔNG QUAN 3

2.1 Nguyên liệu sơ ri 3

2.1.1 Nguồn gốc 3

2.1.2 Thành phần hóa học 4

2.2 Sóng siêu âm 7

2.2.1 Định nghĩa 7

2.2.2 Bản chất của sóng siêu âm trong môi trường truyền âm 8

2.2.3 Thông số của quá trình siêu âm 9

2.2.3.1 Năng lượng và cường độ siêu âm 9

2.2.3.2 Áp suất 10

2.2.3.3 Nhiệt độ và độ nhớt 10

2.2.4 Các công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu quả trích ly

11

2.2.4.1 Điều kiện khuấy trộn 11

2.2.4.2 Bản chất và tỷ lệ dung môi 11

2.2.4.3 Công suất siêu âm 12

2.2.4.4 Nhiệt độ siêu âm 12

2.2.4.5 Thời gian siêu âm 12

2.2.5 Tác động của siêu âm lên enzyme 13

2.2.6 Ảnh hưởng của siêu âm đến thông số của quá trình xử lý enzyme 14

2.2.6.1 Ảnh hưởng của năng lượng siêu âm 14

2.2.6.2 Ảnh hưởng của siêu âm đến nhiệt độ tối ưu của enzyme 15

2.2.6.3 Ảnh hưởng của siêu âm đến pH tối ưu 15

2.2.6.4 Ảnh hưởng của siêu âm đến nồng độ enzym tối ưu 16

2.2.7 Các ứng dụng của siêu âm trong quá trình trích ly các chất từ thực vật 16

Chương 3 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

3.1 Nguyên liệu 19

3.1.1 Sơ ri 19

3.1.2 Nguồn enzyme 19

3.2 Phương pháp nghiên cứu 20

3.2.1 Sơ đồ nghiên cứu 20

3.2.2 Thuyết minh sơ đồ nghiên cứu 21

3.2.2.1 Xử lý hỗn hợp sơ ri chà bằng enzyme 21

3.2.2.2 Xử lý hỗn hợp sơ ri chà bằng siêu âm 22

3.2.2.3 Xử lý hỗn hợp sơ ri chà bằng phương pháp kết hợp siêu âm đồng thời với enzyme 23

3.2.2.4 Khảo sát quá trình xử lý nguyên liệu lần lượt bằng sóng siêu âm trước enzyme 24

3.3 Các phương pháp phân tích 25

3.3.1 Hiệu suất thu hồi chất chiết 25

3.3.2 Hàm lượng đường khử 26

3.3.3 Hàm lượng nitơ amin tự do 26

3.3.4 Hàm lượng phenol tổng 27

3.3.5 Hàm lượng vitamin C 27

3.3.6 Hàm lượng acid tổng 27

3.3.7 Hàm lượng pectin 27

3.3.8 Độ nhớt 27

3.3.9 Phương pháp xử lý thống kê 27

3.3.10 Phương pháp qui hoạch thực nghiệm 27

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 28

4.1 Khảo sát thành phần hóa học của thịt quả sơ ri theo độ chín của quả 28

4.2 Sử dụng chế phẩm pectinase để thu nhận dịch quả sơ ri 30

4.2.1 Ảnh hưởng của hàm lượng nước đến quá trình thu nhận dịch quả 30

4.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm đến quá trình thu nhận dịch quả 34

4.2.3 Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến quá trình thu nhận dịch quả 37

4.2.4 Tối ưu hóa nồng độ enzyme và thời gian xử lý enzyme 40

4.3 Sử dụng sóng siêu âm để thu nhận dịch quả sơ ri 44

4.3.1 Ảnh hưởng của hàm lượng nước bổ sung vào nguyên liệu đến quá trình thu nhận dịch quả sơ ri 45

4.3.2 Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến quá trình thu nhận dịch quả sơ ri 48

4.3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ siêu âm đến quá trình thu nhận dịch quả 51

4.3.4 Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến quá trình thu nhận dịch quả 54

4.3.5 Tối ưu hóa quá trình xử lý siêu âm hỗn hợp sơ ri chà 57

4.4 Sử dụng kết hợp đồng thời chế phẩm enzyme và sóng siêu âm để xử lý hỗn hợp sơ ri

chà thu nhận dịch quả 61

4.4.1 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến quá trình thu nhận dịch quả 61

4.4.2 Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến quá trình thu nhận dịch quả 64

4.4.3 Tối ưu hóa phương pháp kết hợp đồng thời enzyme và siêu âm để xử lý hỗn hợp sơ ri chà 66

4.5 Sử dụng lần lượt sóng siêu âm và chế phẩm enzyme để xử lý hỗn hợp sơ ri chà thu nhận dịch quả 70

4.5.1 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến quá trình thu nhận dịch quả 70

4.5.2 Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến quá trình thu nhận dịch quả 73

4.5.3 Tối ưu hóa quá trình xử lý nguyên liệu lần lượt bằng sóng siêu âm và enzyme để thu nhận dịch quả sơ ri 75

4.6 So sánh các phương pháp xử lý hỗn hợp sơ ri chà để thu nhận dịch quả 79

4.6.1 Hiệu suất trích ly 79

4.6.2 Thành phần dinh dưỡng của dịch quả sơ ri khi xử lý bằng những phương pháp khác nhau 80

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83

5.1 Kết luận 83

5.2 Kiến nghị 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Tổng kết các ứng dụng của kỹ thuật siêu âm trong việc trích ly các chất từ thực vật 16 Bảng 4.1 Thành phần hóa học thịt quả sơ ri với 3 độ chín khác nhau 28 Bảng 4.2 Các thành phần sau khi xử lý enzyme với hàm lượng nước thay đổi 32 Bảng 4.3 Thành phần hóa học của quả sơ ri khi xử lý với nồng độ chế phẩm enzyme

thay đổi 35

Bảng 4.4 Thành phần hóa học của dịch quả sơ ri khi thay đổi thời gian xử lý enzyme 40 Bảng 4.5 Các biến độc lập và mức độ dao động của chúng trong thiết kế bề mặt đáp ứng 41 Bảng 4.6 Bảng bố trí thí nghiệm qui hoạch thực nghiệm khi tối ưu hóa quá trình xử lý enzyme và kết quả 41 Bảng 4.7 Đánh giá ảnh hưởng của những biến độc lập lên hiệu suất trích ly hỗn hợp sơ

ri chà bằng quá trình xử lý siêu âm 42 Bảng 4.8 Phân tích phương sai của mô hình hồi qui trong những thử nghiệm xử lý hỗn hợp sơ ri chà bằng enzyme 43 Bảng 4.9 Các thành phần khi thay đổi hàm lượng nước bổ sung trong quá trình siêu âm

48 Bảng 4.10 Thành phần hóa học dịch sơ ri khi công suất siêu âm thay đổi 50 Bảng 4.11 Thành phần hóa học của dịch quả sơ ri sau khi xử lý siêu âm ở các giá trị nhiệt độ khác nhau 52 Bảng 4.12 Thành phần hóa học của dịch quả sau khi thay đổi thời gian xử lý siêu âm 55 Bảng 4.13 Các biến độc lập và mức độ dao động của chúng trong thiết kế bề mặt đáp ứng 57 Bảng 4.14 Bảng thí nghiệm qui hoạch thực nghiệm tối ưu hóa quá trình xử lý siêu âm hỗn hợp sơ ri chà và kết quả 58 Bảng 4.15 Đánh giá ảnh hưởng của những biến độc lập lên hiệu suất trích ly hỗn hợp

sơ ri chà bằng quá trình xử lý siêu âm 59 Bảng 4.16 Phân tích phương sai của mô hình hồi qui trong những thử nghiệm xử lý hỗn hợp sơ ri chà bằng enzyme 60

Bảng 4.17 Thành phần hóa học dịch quả sơ ri khi nồng độ enzyme thay đổi 63 Bảng 4.18 Thành phần dinh dưỡng của dịch quả sơ ri khi thay đổi thời gian xử lý enzyme 65 Bảng 4.19 Các biến độc lập và mức độ dao động của chúng trong thiết kế bề mặt đáp ứng 66 Bảng 4.20 Bảng bố trí thí nghiệm qui hoạch thực nghiệm và kết quả khi tối ưu hóa quá trình xử lý kết hợp đồng thời enzyme và siêu âm 67 Bảng 4.21 Đánh giá ảnh hưởng của những biến độc lập lên hiệu suất trích ly hỗn hợp

sơ ri chà bằng quá trình xử lý siêu âm kết hợp đồng thời với enzyme 68 Bảng 4.22 Phân tích phương sai của mô hình hồi qui trong phương pháp xử lý hỗn hợp

sơ ri chà bằng siêu âm kết hợp đồng thời với enzyme 68 Bảng 4.23 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến thành phần hóa học dịch quả trong phương pháp xử lý nguyên liệu lần lượt bằng siêu âm và enzyme 71 Bảng 4.24 Thành phần hóa học của dịch quả khi xử lý nguyên liệu lần lượt bằng sóng siêu âm và enzyme 73 Bảng 4.25 Các biến độc lập và mức độ dao động của chúng trong thiết kế bề mặt đáp ứng 75 Bảng 4.26 Bảng bố trí thí nghiệm qui hoạch thực nghiệm và kết quả tối ưu hóa quá trình xử lý nguyên liệu lần lượt bằng sóng siêu âm và enzyme 76 Bảng 4.27 Đánh giá ảnh hưởng của những biến độc lập lên hiệu suất trích ly khi xử lý hỗn hợp sơ ri chà lần lượt bằng siêu âm và enzyme 77 Bảng 4.28 Phân tích phương sai của mô hình hồi qui trong những thử nghiệm xử lý hỗn hợp sơ ri chà lần lượt bằng sóng siêu âm và enzyme 77

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Sự thay đổi của hàm lượng vitamin C trong quả sơ ri theo giai đoạn phát triển của

quả 5

Hình 2.2 Mối quan hệ giữa hàm lượng pectin và giai đoạn phát triển của quả 6

Hình 2 3 Sự thay đổi của hoạt tính riêng của PME theo giai đoạn phát triển của quả 7

Hình 2.4 Khoảng tần số của siêu âm 7

Hình 3.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu 20

Hình 4.1 Hiệu suất trích ly và nồng độ chất khô hòa tan trong dịch quả sơ ri khi thay đổi hàm lượng nước bổ sung vào hỗn hợp sơ ri chà trong quá trình xử lý enzyme 32

Hình 4.2 Hiệu suất trích ly dịch quả sơ ri khi nồng độ chế phẩm enzyme thay đổi 34

Hình 4.3 Hiệu suất trích ly khi thời gian xử lý enzyme thay đổi 38

Hình 4.4 Bề mặt đáp ứng khi tiến hành tối ưu hóa quá trình xử lý enzyme bằng hai yếu tố nồng độ và thời gian xử lý enzyme 43

Hình 4.5 Hình chiếu bề mặt đáp ứng trên mặt phẳng 2D trong phương pháp tối ưu hóa quá trình xử lý nguyên liệu bằng enzyme 44

Hình 4.6 Hiệu suất trích ly thay đổi theo hàm lượng nước bổ sung vào nguyên liệu trong quá trình xử lý bằng sóng siêu âm 45

Hình 4.7 Sự biến đổi của hiệu suất trích ly khi công suất siêu âm thay đổi 49

Hình 4.8 Sự thay đổi của hiệu suất trích ly khi thay đổi nhiệt độ siêu âm 51

Hình 4.9 Hiệu suất trích ly của mẫu sau những khoảng thời gian xử lý siêu âm khác nhau

55

Hình 4.10 Đồ thị bề mặt đáp ứng của quá trình xử lý siêu âm 60

Hình 4.11 Hình chiếu bề mặt đáp ứng trên mặt phẳng 2D trong phương pháp tối ưu hóa quá trình xử lý siêu âm 61

Hình 4.12 Sự thay đổi hiệu suất trích ly khi thay đổi nồng độ enzyme 62

Hình 4.13 Hiệu suất trích ly dịch quả khi thời gian xử lý enzyme thay đổi 64

Hình 4.14 Bề mặt đáp ứng khi tiến hành tối ưu hóa quá trình xử lý đồng thời bằng sóng siêu âm và enzyme 69

Hình 4.15 Hình chiếu bề mặt đáp ứng trên mặt phẳng 2D trong phương pháp tối ưu hóa quá trình xử lý nguyên liệu đồng thời bằng sóng siêu âm và enzyme 69

Hình 4.16 Hiệu suất trích ly khi nồng độ enzyme thay đổi 71

Hình 4.17 Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hiệu suất trích ly trong phương pháp

xử lý nguyên liệu lần lượt bằng sóng siêu âm và enzyme 73 Hình 4.18 Bề mặt đáp ứng trong thí nghiệm tối ưu hóa quá trình xử lý nguyên liệu lần lượt bằng sóng siêu âm và enzyme 78 Hình 4.19 Hình chiếu bề mặt đáp ứng trên mặt phẳng 2D trong phương pháp tối ưu hóa quá trình xử lý nguyên liệu lần lượt bằng sóng siêu âm và enzyme 78

Hình 4.20 So sánh hiệu quả trích ly khi sử dụng những phương pháp trích ly khác nhau 79 Hình 4.21 Độ tăng hàm lượng các thành phần dinh dưỡng trong dịch quả sơ ri so với mẫu đối chứng của 4 phương pháp xử lý mẫu 81

Chương 1: GIỚI THIỆU

Quả đã trở thành một trong số những thực phẩm cần thiết cho con người từ thời

xa xưa Vì vậy, các phương pháp bảo quản quả tươi và chế biến quả nhằm kéo dài thời gian sử dụng sản phẩm đã được phát triển Sản phẩm jam bắt nguồn từ nhu cầu

sử dụng quả trái mùa của con người Jam ngày càng trở nên phổ biến vì thời gian bảo quản lâu, qui trình sản xuất đơn giản và sản phẩm còn được dùng trong công nghiệp bánh kẹo

Trong kỹ thuật sản xuất jam thì quá trình thu nhận dịch quả đóng một vai trò cực kỳ quan trọng Hiện nay, enzyme pectinase đã được sử dụng để cải thiện hiệu suất thu hồi dịch quả Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này thời gian xử lý kéo dài (1-2 giờ) ở nhiệt độ tương đối cao (xấp xỉ 500C) (McLelan & Padilla-Zakour, 2005) Việc xử lý nguyên liệu trong điều kiện như trên sẽ làm tăng chi phí nhiên liệu và ảnh hưởng xấu đến các chất dinh dưỡng mẫn cảm với nhiệt độ có trong sản phẩm

Hiện nay, kỹ thuật xử lý nguyên liệu bằng sóng siêu âm đã được ứng dụng để cải thiện hiệu suất trích ly các chất từ một số loại thực vật Tuy nhiên, hầu hết những công trình này đều tập trung nghiên cứu trích ly một hoặc một vài hợp chất Chỉ có một vài công bố như bài báo của Lieu & Le (2010) và Ivanovíc & cộng sự (2009) là chú trọng đến việc thu hồi toàn bộ chất chiết trong thực vật

Trong lĩnh vực thu nhận dịch quả, cả hai phương pháp xử lý nguyên liệu bằng enzyme và siêu âm đều có khả năng làm tăng hiệu suất thu hồi chất chiết Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng kết hợp 2 kỹ thuật nói trên để cải thiện chất lượng dinh dưỡng của dịch quả và rút ngắn thời gian xử lý cũng như tiết kiệm hàm lượng chế phẩm enzyme sử dụng

Hiện nay, sơ ri chua đã được trồng rất nhiều tại Gò Công, Tiền Giang Vấn đề khó khăn hiện nay là sản lượng quá lớn nên việc bảo quản trái tươi gặp rất nhiều khó khăn và chưa có các sản phẩm chế biến từ sơ ri trên thị trường Việt Nam

Để đáp ứng lại những nhu cầu trên, chúng tôi thực hiện đề tài: “Ứng dụng kỹ

thuật siêu âm để thu nhận chất chiết trong qui trình sản xuất mứt jam sơ ri”

Nội dung của luận văn như sau:

o Xử lý nguyên liệu bằng chế phẩm enzyme pectinase

o Xử lý nguyên liệu bằng sóng siêu âm

o Xử lý nguyên liệu bằng sóng siêu âm kết hợp đồng thời với chế phẩm enzyme pectinase

o Xử lý nguyên liệu lần lượt bằng sóng siêu âm và chế phẩm enzyme pectinase

o So sánh hiệu quả của 4 phương pháp xử lý nói trên

Chúng tôi hy vọng rằng những kết quả thu được trong luận văn sẽ góp phần cải thiện chất lượng sản phẩm và hiệu suất thu hồi chất chiết từ quả sơ ri nhằm mục đích làm tăng hiệu quả kinh tế của qui trình sản xuất mứt jam từ sơ ri nói riêng và các sản phẩm mứt jam nói chung

Chương 2: TỔNG QUAN

2.1 Nguyên liệu sơ ri

2.1.1 Nguồn gốc

Sơ ri có tên khoa học là Malpighia glabra L., Malpighia punicifolia L hoặc

Malpighia emarginata DC Trước đây, sơ ri mọc hoang ở Trung Mỹ và phần phía

Bắc của Nam Mỹ (Hunsberger & cộng sự, 1998; Hanamura & cộng sự, 2008; Assis

& cộng sự, 2000, Mezadri và cộng sự, 2008). Gần đây, nó còn được đưa vào những vùng cận nhiệt đới như Châu Á và Nam Mỹ (Assis & cộng sự, 2000)

Cây sơ ri sinh ra những trái có 3 thùy màu đỏ tương tự như trái cherry Thịt quả rất giàu dịch quả và hương vị ngọt (Johnson, 2003) Tên sơ ri theo tiếng Anh thay đổi tùy theo mỗi nước như: Acerola, Cherry Đông Ấn và Barbados Cherry (Boulanger & Crouzet, 2001)

Trong nhiều năm, sơ ri được trồng như là một loại cây trang trí ở những khu vực nhiệt đới Cây ra hoa từ tháng 4 đến tháng 11 Cây sơ ri có thể đạt được chiều cao trung bình từ 3-5 m, với thân cây mảnh Vỏ cây khá xù xì và có màu nâu xám Quả trưởng thành sau 3 đến 4 tuần trổ hoa Vỏ của quả trưởng thành mỏng, mềm và dễ

bị thâm Quả trưởng thành có màu từ xanh lá đến đỏ, nhưng có màu đỏ hơi vàng khi chín hoàn toàn Một số dòng sơ ri cho quả khá chua, trong khi đó một số dòng khác cho quả ngọt (Johnson, 2003)

Tình hình trồng sơ ri đã bị sụt giảm kể từ những thập niên 1970 Nguyên nhân chính là do tổn thất sau thu hoạch khá cao (Mezadri & cộng sự, 2005) Vì vậy, việc nghiên cứu phát triển các phương pháp thu hái, bảo quản và chế biến sơ ri là rất cần thiết nhằm mục đích nâng cao hiệu quả kinh tế trong việc khai thác các sản phẩm chế biến từ sơ ri

2.1.2 Thành phần hóa học

Thành phần của trái sơ ri phụ thuộc vào những yếu tố như điều kiện khí hậu, điều kiện trồng trọt và thời điểm thu hái (Mezadri & cộng sự, 2008) Những thành phần của trái sơ ri (tính trên 1 kg) cũng như khoảng giới hạn nồng độ của nó theo

Mezadri & cộng sự (2006)là như sau: carbohydrates (35.7–78 g), protein (2.1–8 g), lipid (2.3–8 g), phosphor (171 mg), calcium (117 mg), sắt (2.4 mg), pyridoxine (87 mg), riboflavin (0.7 mg), thiamine (0.2 mg), nước (906–920 g) và xơ có giá trị dinh dưỡng (30 g)

Sơ ri được biết đến như là nguồn nguyên liệu tự nhiên giàu vitamin C nhất: 1,000–4,500 mg vitamin C trên 100 g quả (Mezadri & cộng sự, 2005) Hàm lượng vitamin C trong nước ép sơ ri cao hơn hàm lượng vitamin C trong nước cam, nước nho hoặc trong nước chanh (Ashoor & cộng sự, 1984) Đây là lý do khiến cho việc trồng trọt và tiêu thụ loại trái cây này được nhiều người quan tâm (Mezadri & cộng

sự, 2005) Sơ ri được sử dụng như là nước trái cây tăng lực hoặc để tạo ra những sản phẩm dược phẩm

Thời điểm thu hái ảnh hưởng đến hàm lượng vitamin C Trái chưa chín có hàm lượng vitamin C rất cao (Vendramini & Trugo, 2000) Theo nghiên cứu của Assis & cộng sự (2001) từ khi quả xanh đến lúc quả chín thì hàm lượng vitamin C giảm từ

2424 mg/100g thịt quả xuống 957 mg/100g thịt quả Hàm lượng dehydroascorbic acid (0.080–1.640 g/kg đối với thịt quả) thấp hơn so với acid ascorbic Hình 1.1 ở trang 5 thể hiện sự thay đổi của hàm lượng vitamin C theo giai đoạn phát triển của quả sơ ri

Theo Itoo & cộng sự (1990) thì sơ ri là một nguồn vitamin tự nhiên quan trọng

Sử dụng 3 trái sơ ri trong 1 ngày đáp ứng tốt nhu cầu vitamin C ở người lớn Thêm vào đó, trái sơ ri còn chứa thiamine, riboflavin, niacin và muối khoáng mà chủ yếu

là sắt, calcium và phosphor (Mezadri & cộng sự, 2008)

Vitamin C trong quả sơ ri thường được hình thành thông qua con đường Smirnoffe-Wheeler Trong con đường này D-mannose và L- galactose là những chất

trung gian quan trọng L- galactose trãi qua 2 phản ứng oxi hóa nối tiếp nhau để hình thành nên L-galactono-1,4-lactone và cuối cùng là vitamin C (Badejo & cộng

sự, 2007)

Hình 2.1 Sự thay đổi của hàm lượng vitamin C trong quả sơ ri theo giai đoạn phát

triển của quả ( Assis & cộng sự, 2001 )

Trái sơ ri còn chứa carotenoids và bioflavonoids (Mezadri & cộng sự, 2008) Carotenoid trong quả sơ ri vào khoảng 3.2 đến 406 mg/kg (Lima & cộng sự, 2005)

Mezadri & cộng sự (2005) nhận thấy có đến 17 chất màu thuộc nhóm carotenoid trong trái sơ ri là neoxanthin, neoxanthin isomer, neochrome, neochrome isomer, violaxanthin, violaxanthin isomer, luteoxanthin, auroxanthin, antheraxanthin, mutatoxanthin, lutein, cis-lutein, β-cryptoxanthin 5-8-epoxide, β-cryptoxanthin 5-6-epoxide, β-cryptoxanthin, β-carotene và cis β - carotene Trong số những carotenoid

đã được xác định thì β-carotene hiện diện với hàm lượng lớn nhất (40–60% tổng carotenoid) Còn đối với nhóm flavonoid thì thành phần chính là anthocyanin (37.9–597.4 mg/kg) (Mezadri & cộng sự, 2008) và flavonol (70–185 mg/kg) Hanamura & cộng sự (2005)xác định có anthocyanin (cyanidin-3-rhamnoside và pelargonidin-3-rhamnoside) và một flavonol (quercetin) trong trái sơ ri Hàm lượng polyphenol trong sơ ri cao hơn trong dịch chiết trái cây caqui, trái thơm, xoài, trái cây guayaba (Gorinstein & cộng sự, 1999)

Hàm lượng pectin nằm trong khoảng 1.37 đến 2.99% (Mota & cộng sự, 2005).Tương tự vitamin C, theo nghiên cứu của Assis & cộng sự (2001) thì hàm lượng pectin giảm từ 4.51 xuống 2.99% khi quả sơ ri chuyển từ dạng quả xanh sang chín

đỏ Hình 1.2 cho thấy sự thay đổi hàm lượng pectin theo giai đoạn phát triển của quả (Assis & cộng sự, 2001) Khi quả chưa chín pectin liên kết với cellulose để hình thành protopectin, bằng cách này cellulose sẽ bảo vệ pectin khỏi sự phân hủy bởi enzyme hoặc những tác nhân acid hoặc kiềm tồn tại trong mô thực vật Khi quả chín cellulose không còn tác dụng này nữa nên pectin dễ bị phân hủy làm cho hàm lượng pectin giảm xuống

Hình 2.2 Mối quan hệ giữa hàm lượng pectin và giai đoạn phát triển của quả (gồm: 1-quả xanh và chưa trưởng thành, 2-quả xanh, 3-quả xanh và đã trưởng thành, 4-

đỏ nhạt, 5-chín và đã trưởng thành) ( Assis & cộng sự, 2001 )

Trong sơ ri còn chứa nhiều loại enzyme điển hình là pectinmethylesterase Enzyme pectinmethylesterase (PME) này đã được trích ly và tinh sạch bằng sắc ký trao đổi ion (Q sepharose) và lọc gel Sephadex G – 100 Kết quả thu được 2 dạng đồng phân khác nhau của PME (PME1 và PME2) với khối lượng phân tử lần lượt là 25.10 và 5.20 (Assis & cộng sự, 2001) Hoạt tính riêng của enzyme pectin methylesterase từ 0.79 đến 2.92 đơn vị trên 1g thịt quả (Mota & cộng sự, 2005)

Hình 2 3 Sự thay đổi của hoạt tính riêng của PME theo giai đoạn phát triển của

Hình 2.4 Khoảng tần số của siêu âm ( Kuldioke, 2002 )

Kỹ thuật tạo siêu âm: dựa trên sự biến dạng đàn hồi của vật liệu sắt từ trong

trường điện từ tần số cao và lực hấp dẫn tương hỗ của những phân tử có cực trong trường điện từ Một dòng điện thay đổi ở tần số cao thông qua những phân tử có cực

sẽ truyền qua 2 điện cực đến vật liệu sắt từ Sau khi chuyển thành dao động cơ học,

sóng siêu âm sẽ truyền qua bộ khuếch đại và đến cực phát siêu âm và cuối cùng đến môi trường xử lý (Knorr, 2004).

Trích ly bằng sóng siêu âm có những thuận lợi là cải thiện hiệu quả trích ly, giảm thời gian trích ly, tiêu thụ ít dung môi cho quá trình trích ly và có thể tự động hóa cao hơn so với những kỹ thuật trích ly truyền thống (Cheng & cộng sự, 2007)

Do đó, gần đây kỹ thuật siêu âm đã được nghiên cứu để ứng dụng cho công nghiệp dược phẩm, công nghiệp hóa chất và công nghiệp thực phẩm (Hromadkova & cộng

sự, 2002) Phương pháp này từ lâu đã được sử dụng cho quá trình chế biến những nguyên liệu thực vật Đặc biệt là trong quá trình trích ly những hợp chất có phân tử lượng nhỏ và những hợp chất có hoạt tính sinh học từ thực vật Hiện nay, những nghiên cứu trích ly các hợp chất có trong nguyên liệu thực vật chủ yếu tập trung vào việc sử dụng bể siêu âm (Lieu & Le, 2010; Boonkird & cộng sự, 2008) Có ít những nghiên cứu về trích ly sử dụng thanh siêu âm (Zhang & cộng sự, 2009) Thanh siêu âm có những thuận lợi hơn bể siêu âm như sau: (1) có sự đồng nhất cao hơn trong việc phân bố năng lượng (Garcia & Castro, 2003), (2) công suất siêu âm không bị giảm theo thời gian siêu âm vì vậy ít lãng phí năng lượng cung cấp cho hoạt động của thanh siêu âm (Garcia & Castro, 2003), (3) do mức độ tập trung năng lượng cao nên năng lượng giải phóng ra từ thanh siêu âm cao hơn bể siêu âm (Wu, Lin, & Chau, 2001)

2.2.2 Bản chất của sóng siêu âm trong môi trường truyền âm

Ở cường độ thấp sóng siêu âm tạo ra sự chuyển động và khuấy trộn của chất lỏng, được gọi là acoustic streaming (Leighton, 1994)

Ở cường độ cao, áp suất cục bộ trong pha giãn của chu kỳ sẽ thấp hơn áp suất hơi của chất lỏng, làm cho những bong bóng nhỏ lớn lên Áp suất tăng hơn nữa sẽ làm cho bong bóng lớn hơn và tạo ra lổ hổng mới Trong pha nén, bong bóng co lại

và những chất chứa trong đó sẽ bị hấp thụ ngược trở lại chất lỏng Tuy nhiên, vì diện tích bề mặt lúc này của bong bóng đã lớn hơn, nên không phải tất cả hơi bị hấp thụ trở lại chất lỏng và do đó bong bóng sẽ trở nên lớn hơn qua một vài chu kỳ Trong khoảng kích thước tới hạn, sự dao động của bong bóng tương ứng với một

khoảng tần số sử dụng của sóng âm sẽ làm cho bong bóng nổ Quá trình nén và giãn của các hạt trong môi trường và hiện tượng sủi bong bóng (hiện tượng hình thành, lớn lên và nổ của bong bóng) là ảnh hưởng quan trọng nhất của siêu âm năng lượng cao Khi bong bóng đang vỡ, bên trong bong bóng có thể đạt đến nhiệt độ 5000K và

áp suất lên đến 1000atm, từ đó tạo ra một sóng năng lượng có lực cắt lớn và tạo ra

sự hỗn loạn trong vùng sủi bong bóng (Laborde và cộng sự, 1998)

Mặt khác, khi sóng âm phản xạ trên bề mặt chất rắn hoặc bề mặt phân chia khí – lỏng có thể sẽ hình thành sóng dừng Áp suất âm tại nút bằng zero, trái lại ở những chỗ không phải nút, áp suất âm dao động từ cực đại đến cực tiểu Những bong bóng nhỏ hơn kích thước cộng hưởng sẽ tích lũy ở vùng không phải cực, trái lại những bong bóng lớn hơn kích thước cộng hưởng sẽ tích lũy ở cực và kết thành chùm khi chúng va chạm Hiện tượng truyền bong bóng và lớn lên của bong bóng ở cực và không cực được gọi là microstreaming và là cơ chế chính cho tách khí bằng siêu âm (Patist & Bates, 2008)

2.2.3 Thông số của quá trình siêu âm

2.2.3.1 Năng lượng và cường độ siêu âm

Quá trình siêu âm chất lỏng có thể được mô tả bằng những thông số như: biên

và thời gian xử lý Thời gian xử lý liên quan trực tiếp đến tốc độ dòng chảy

đi qua thiết bị siêu âm (L/h) (Patist & Bates, 2008)

- Hai thông số cường độ và năng lượng siêu âm không phụ thuộc vào tỷ lệ của

mô hình thí nghiệm nên bất kỳ quá trình siêu âm nào cũng có thể được mở rộng trên qui mô công nghiệp khi sử dụng 2 thông số này (Hielscher, 2005)

2.2.3.2 Áp suất

Khi gia tăng áp suất của môi trường bên ngoài sẽ làm gia tăng ngưỡng sủi bọt

Vì vậy, số lượng bong bóng trong quá trình sủi bọt bị giảm đi (Muthukumaran & cộng sự, 2006) Mặt khác, khi áp suất bên ngoài môi trường tăng thì áp suất trong bong bóng tại thời điểm vỡ bọt cũng tăng Điều này làm cho quá trình vỡ bọt diễn

ra nhanh nhưng mãnh liệt hơn (Lorimer & Mason, 1987) Vì vậy, gia tăng đối áp là một công cụ hiệu quả để tăng hiệu quả quá trình siêu âm mà không cần tăng biên

độ (cường độ) siêu âm (Hielscher, 2005)

2.2.3.3 Nhiệt độ và độ nhớt

Nhiệt độ ảnh hưởng đến áp suất hơi, sức căng bề mặt và độ nhớt của môi trường (Muthukumaran & cộng sự, 2006) Khi tăng nhiệt độ thì số lượng bong bóng của quá trình sủi bọt giảm và quá trình vỡ bọt bị yếu đi (do nhiệt độ cao làm cho áp suất hơi tăng cao hơn) Bong bóng của quá trình sủi bọt hình thành khó khăn trong môi trường có độ nhớt cao Khi tăng nhiệt độ thì độ nhớt của môi trường giảm, quá trình

vỡ bọt lại diễn ra mãnh liệt hơn Vì vậy, có một nhiệt độ tối ưu mà ở đó độ nhớt đủ thấp để sự hình thành bong bóng bọt diễn ra mãnh liệt, nhưng nhiệt độ cũng đủ thấp

để tránh sự suy yếu của quá trình vỡ bọt (Patist & Bates, 2008) Hơn nữa, chất lỏng

có độ nhớt thấp sẽ có tỷ trọng thấp, khả năng khuếch tán cao và dễ dàng xâm nhập vào các lỗ mao quản của thực vật (Rouhani và cộng sự, 2009)

Lượng năng lượng tạo thành phụ thuộc vào động học của quá trình hình thành

và vỡ ra của những bong bóng Năng lượng này tăng khi sức căng bề mặt trên bề mặt bong bóng tăng lên và giảm khi áp suất hơi của chất lỏng tăng Đặc biệt, thực phẩm đã được hydrate hóa có sức căng bề mặt tương đối lớn nên nó là môi trường rất hiệu quả cho sự sủi bọt (Knorr, 2004)

2.2.4 Các công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu quả trích ly

2.2.4.1 Điều kiện khuấy trộn

Ma và cộng sự (2008)đã thực hiện nghiên cứu so sánh sự trích ly hesperidin

từ vỏ Penggan trong 40 phút bằng dung môi methanol khi sử dụng siêu âm có tần

số 60 kHz và nhiệt độ là 400C Kết quả thu được cho thấy bể siêu âm có khuấy trộn

có hiệu quả trích ly cao hơn do sự phân bố sóng âm đều hơn

2.2.4.2 Bản chất và tỷ lệ dung môi

Wu & cộng sự (2001) nghiên cứu trích ly saponin từ 200g củ gừng bằng bể siêu âm có tần số 38.5 kHz ở nhiệt độ 250C thì hiệu suất trích ly saponin tổng và từng loại saponin cao nhất khi sử dụng hệ dung môi là nước đã được bão hòa bằng n-butanol Jerman & cộng sự (2010) đã kết luận rằng những thành phần dung môi khác nhau sẽ ảnh hưởng khác nhau đến hiệu suất trích ly polyphenol từ 1.5 g bột quả olive sấy khô bằng bể siêu âm có tần số 30 kHz, công suất siêu âm 400W và nhiệt độ siêu âm là 250C Rouhani & cộng sự (2009) nghiên cứu quá trình trích ly 0.1 g bột củ nghệ bằng bể siêu âm có tần số siêu âm là 35 kHz trong 10 phút với 10

ml dung môi có thành phần khác nhau (từ 70-96%v/v ethanol) Kết quả cho thấy hiệu suất thu hồi chất màu tự nhiên giảm khi tỷ lệ nước trong cồn giảm, nguyên nhân là do tính phân cực tương đối và hiệu quả trương nở nguyên liệu bị giảm đi

Zou & cộng sự (2010) xử lý 2 g bột quả Auricularia auricula sấy khô bằng

bể siêu âm có tần số 40 kHz trong 30 phút đã nhận thấy sự khác biệt về hiệu suất

trích ly melanin từ bột quả Auricularia auricula sấy khô là rất ít khi tăng tỷ lệ dung

môi, đặc biệt khi nhiệt độ xử lý lớn hơn 550C Zhang & cộng sự (2009) xử lý 100 g

lá sen với nồng độ ethanol từ 40-80% trong bể siêu âm có công suất 300W, nhiệt độ siêu âm là 400C nhận thấy rằng khi tỷ lệ ethanol và nguyên liệu (lá sen) tăng thì hiệu quả trích ly flavonoid tăng

2.2.4.3 Công suất siêu âm

Liu & cộng sự (2010) đã kết luận khi tăng công suất siêu âm từ 20 đến 100W ở 600C trong 40 phút thì hiệu suất trích ly carbohydrate tổng từ cây Stevia

rebaudiana Bertoni sẽ tăng từ 11.6 đến 17.9g/100g lá của loại thực vật trên Zou & cộng sự (2010) xử lý 2 g bột quả Auricularia auricula bằng bể siêu âm có tần số 40

kHz, nhiệt độ siêu âm là 600C, tỷ lệ lỏng-rắn là 30 ml/g và thời gian xử lý bằng siêu

âm là 30 phút Kết quả là khi công suất siêu âm tăng từ 100 đến 250W thì hiệu suất

trích ly melanin từ bột quả Auricularia auricula sấy khô tăng từ 54 đến 85

mg/100g

2.2.4.4 Nhiệt độ siêu âm

Nhiệt độ môi trường quyết định tính hòa tan của khí và áp suất hơi của chất lỏng Khi giảm nhiệt độ của chất lỏng thì khả năng hòa tan của khí tăng nhưng áp suất hơi giảm Hơn nữa, nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến đường kính hạt nhân, một sự thay đổi nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến hàm lượng khí và tỷ lệ tương đối của khí và hơi trong bong bóng (Chendke & Fogler, 1974) Những nghiên cứu gần đây về ảnh hưởng của nhiệt độ siêu âm đến hiệu quả quá trình trích ly cũng đã được một số tác giả công bố: Liu & cộng sự (2010) đã nhận thấy rằng khi sử dụng thanh siêu âm ở điều kiện thí nghiệm tần số 20 kHz, công suất siêu âm 60W và thời gian trích ly là

40 phút thì hiệu quả trích ly carbohydarate tổng từ lá cây Stevia rebaudiana Bertoni

tăng liên tục khi nhiệt độ siêu âm tăng từ 40 đến 700C và giảm khi vượt qua nhiệt

độ 700C Jerman & cộng sự (2010) cho rằng nhiệt độ 400C là phù hợp nhất cho việc trích ly polyphenol từ quả olive bằng siêu âm, khi nhiệt độ quá cao (600C) thì polyphenol bị phân hủy

2.2.4.5 Thời gian siêu âm

Boonkird & cộng sự (2008) thực hiện đối với quá trình trích ly capsaicinoid

từ quả ớt xanh và nhận thấy hiệu quả trích ly chỉ tăng nhanh trong 5 phút đầu tiên

Hemwimol & cộng sự (2006) trích ly anthraquinone từ 0.1 g rễ cây nhàu bằng bể siêu âm ở điều kiện thí nghiệm là tần số 38.5 kHz, công suất siêu âm 15.7 W và

nhiệt độ siêu âm 250C đã nhận thấy hiệu quả trích ly hợp chất này tăng nhanh trong vòng 15 phút đầu tiên Tương tự, Albu & cộng sự (2004) cũng cho rằng quá trình trích ly carnosic acid có thể đạt hiệu quả chỉ trong vòng 15 phút khi sử dụng thanh siêu âm có tần số 20 kHz để trích ly 10 g lá của cây hương thảo Một khoảng thời gian trích ly dài hơn (30 phút) đã được công bố bởi Zhao & cộng sự (2007) khi sử dụng thanh siêu âm với điều kiện thí nghiệm là tần số 20 kHz, nhiệt độ siêu âm

600C, tỷ lệ dung môi và nguyên liệu 25 ml/g và nồng độ dung môi 70%

(ethanol/nước, v/v) để trích ly saikosaponin từ rễ cây Radix Bupleuri Theo Zhang

& cộng sự (2009) thì hiệu quả trích ly epimedin C từ 3 g lá Epimedium bằng thanh siêu âm có công suất 40 W chỉ có hiệu quả trong vòng 60 phút đầu tiên Tương tự,

Ma & cộng sự (2008) cũng cho rằng hesperidin từ vỏ cây Penggan được trích ly hiệu quả trong 60 phút đầu tiên khi sử dụng bể siêu âm có tần số 20, 60 và 100 kHz, ở 400C để xử lý 3 g mẫu vỏ cây Penggan sấy khô Ngược lại, Kobus (2008)

cho rằng hiệu quả trích ly chất khô khi sử dụng thanh siêu âm có tần số là 20 kHz đối với 10 g rễ cây valerian là không thể đạt được trong khoảng thời gian xử lý ngắn chỉ 15 đến 30 phút, tác giả này cho rằng hiệu quả trích ly chỉ có thể đạt cực đại sau 180 phút trích ly

Khi thay đổi thời gian trích ly xylan từ lõi ngô (lõi bắp) từ 10, 20, 30 và 60 phút thì Yang & cộng sự (2009) đã nhận thấy hiệu quả trích ly bằng thanh siêu âm tăng lần lượt 10, 14.6, 22.2 và 29.1% Liu & cộng sự (2010) cho biết khi thời gian siêu âm tăng từ 10 đến 60 phút thì hiệu quả trích ly carbohydrate tổng tăng liên tục

từ 9.6 đến 17.1g/100g lá Stevia rebaudiana Bertoni Albu & cộng sự (2004) nhận

thấy khi tăng thời gian xử lý 10g lá Rosmarinus officinalis tươi thì hiệu suất trích ly carnosic acid giảm đi, ngược lại đối với lá khô Rosmarinus officinalis thì hiệu suất

trích ly tăng Theo Jerman & cộng sự (2010) thì hiệu quả trích ly những hợp chất polyphenol từ quả olive phụ thuộc rất nhiều vào thời gian xử lý siêu âm

2.2.5 Tác động của siêu âm lên enzyme

Gần đây, người ta nhận thấy rằng chỉ một số ít enzyme bị vô hoạt khi xử lý siêu

âm cường độ cao vì siêu âm không gây biến tính toàn bộ protein như đối với trường

hợp biến tính bằng nhiệt Hơn nữa, những ảnh hưởng vật lý và hóa học của siêu âm đến quá trình hoạt hóa hay vô hoạt enzyme là tùy thuộc vào cấu trúc, trạng thái, các thành phần amino acid của enzyme (Obzek & Ulgen, 2000) và điều kiện xử lý (tần

số, năng lượng siêu âm, thể tích mẫu, nồng độ khí trong mẫu…) (Huang & cộng

sự, 2008, Kadkhodaee & Povey, 2008; Raso & cộng sự, 1999)

Theo Mason & cộng sự (1994) trong quá trình siêu âm, sự hình thành gốc tự do ( H2O  H+ + OH- ) hoặc sự hình thành và vỡ bọt sẽ gây biến tính protein từ đó gây vô hoạt enzyme (Mason & cộng sự, 1994) Coakley & cộng sự (1973) đã công

bố việc sử dụng siêu âm ở tần số 20 kHz có khả năng gây vô hoạt enzyme alcohol dehydrogenase, lysozyme, nhưng ít gây ảnh hưởng lên enzyme catalase Tuy nhiên,

sự vô hoạt enzyme bởi siêu âm không đơn thuần dựa trên sự phân ly của những enzyme thành những tiểu phần nhỏ hơn hoặc dựa trên sự biến tính protein như trong trường hợp vô hoạt bằng nhiệt

Cũng có những nghiên cứu cho rằng hoạt tính của enzyme sẽ tăng khi sử dụng sóng siêu âm ở cường độ vừa phải (Choi & Kim, 1994) Theo Sener & cộng sự (2006), khi sử dụng sóng siêu âm ở mức năng lượng 20W, nồng độ enzyme 1ml/L

sẽ tăng khả năng thủy phân lactose trong sữa Yachmenev & cộng sự (2004) cho rằng siêu âm làm tăng hiệu quả của pectinase acid và pectinase kiềm trong quá trình làm sạch bằng phương pháp sinh học vải cotton Tương tự, Karaboga & cộng sự (2007) cũng cho rằng siêu âm có tác dụng tích cực lên pectinase kiềm trong quá trình làm sạch vải

2.2.6 Ảnh hưởng của siêu âm đến thông số của quá trình xử lý enzyme

2.2.6.1 Ảnh hưởng của năng lượng siêu âm

Liu & cộng sự (2007)đánh giá ảnh hưởng của năng lượng siêu âm đến khả năng thủy phân dầu đậu nành bằng enzym lipase (5000U/g) ở điều kiện thí nghiệm nhiệt

độ 40oC, pH 7.0, nồng độ enzym 0.55% (w/w), tỉ lệ nước:dầu là 0.675:1 (w/w) Siêu

âm 28kHz được khảo sát ở cường độ là 0.68; 0.89; 1.20 và 1.71 W/cm2 Giá trị năng lượng cân bằng với 40%, 52%, 70% và 100% năng lượng tối đa Kết quả cho biết

mức độ thủy phân tăng nhanh trong khoảng cường độ thấp khi năng lượng tăng và thay đổi không đáng kể khi năng lượng cao hơn 1.20W/cm2 Nguyên nhân chủ yếu

là do siêu âm làm giảm sự ức chế của cơ chất và làm giảm sự kết tụ do liên kết hydro giữa các phân tử Tuy nhiên, cường độ siêu âm quá cao sẽ làm giảm thậm chí

là vô hoạt enzym

2.2.6.2 Ảnh hưởng của siêu âm đến nhiệt độ tối ưu của enzyme

Liu & cộng sự (2007)đánh giá nhiệt độ tối ưu của lipase thủy phân dầu đậu nành (pH 7.7; nồng độ enzym 0.55% w/w, tỉ lệ nước:dầu là 0.675:1) trong bể lắc (1-12h)

và trong bể chiếu siêu âm (1-5h) Nhiệt độ của thủy phân dầu được thay đổi từ

30-60oC trong bể lắc và trong khoảng 30-65oC trong bể chiếu siêu âm Kết quả cho biết, trong bể lắc, chỉ số AV tăng nhẹ khi tăng nhiệt độ lên đến 45oC và sau đó giảm nhanh khi tăng đến 60oC, nghĩa là có sự vô hoạt lipase Nhiệt độ tối ưu là 45oC Nhưng khi chiếu siêu âm, nhiệt độ tối ưu là 50oC trong 2h đầu, và sau 3h nhiệt độ tối ưu là 55oC Ở 60oC, hoạt tính enzym còn giữ được hơn 50%; nhưng trái lại, hoạt tính lipase trong bể lắc chỉ có một ít Kết quả cho thấy nhiệt độ tối ưu và nhiệt độ vô hoạt lipase cao hơn 5-10oC khi chiếu siêu âm so với trong bể lắc

2.2.6.3 Ảnh hưởng của siêu âm đến pH tối ưu

pH được thay đổi từ 5.2 đến 8.3 với dung dịch đệm Natri phosphate 1/30M trong

bể lắc và khi chiếu siêu âm cho thủy phân dầu bằng lipase (nồng độ enzym là 0.55% w/w, tỉ lệ nước:dầu là 0.675:1, nhiệt độ trong bể lắc là 45oC, nhiệt độ trong bể chiếu siêu âm 1.64W/cm2 là 50oC) (Liu & cộng sự, 2007) Trong thí nghiệm với bể lắc, hoạt tính lipase đạt giá trị nhỏ nhất ở pH 6.1; hoạt tính enzym tăng khi tăng pH đến 7.7 tương ứng với hoạt tính lipase cao nhất, sau đó giảm nhẹ khi tăng pH đến 8.3 Dạng đồ thị của hoạt tính lipase trong bể chiếu siêu âm tương tự như trong bể lắc

pH hoạt động có ảnh hưởng đến trạng thái ion hóa của enzym, dẫn đến thay đổi vị trí hoạt động của enzym

2.2.6.4 Ảnh hưởng của siêu âm đến nồng độ enzym tối ưu

Thủy phân dầu bằng lipase dưới điều kiện chiếu siêu âm (tỉ lệ nước:dầu là 0.675:1, nhiệt độ trong bể lắc là 45oC, nhiệt độ trong bể chiếu siêu âm 1.64W/cm2 là

50oC) với khoảng nồng độ enzym khác nhau 0.1%, 0.55%, 1% 2% và 3% (w/w) được Liu & cộng sự (2007)khảo sát Kết quả cho biết, dưới điều kiện lý tưởng, tốc

độ phản ứng tăng khi tăng nồng độ enzym tới giá trị cực đại khi mà enzym bão hòa trên bề mặt, và sau đó không đổi khi tăng nồng độ enzym nhiều hơn Tuy nhiên, trong bể lắc, có sự giảm tốc độ phản ứng khi nồng độ enzym cao hơn 0.55% Trái lại, dưới điều kiện siêu âm tốc độ phản ứng tăng nhanh sau đó giảm nhẹ khi tăng nồng độ enzym từ 0.1% đến 0.55% và từ 0.55% đến 3% Giảm tốc độ phản ứng khi tăng nồng độ enzym không thấy trong bể siêu âm, khác với trong bể lắc

Ảnh hưởng khác biệt của nồng độ lipase cao hơn khi chiếu siêu âm là do ảnh hưởng khuếch tán của siêu âm Pha dầu và pha nước trong hệ không dung môi dùng trong nghiên cứu này khác nhau về độ nhớt và độ hòa tan của lipase Chúng tôi cho

là tồn tại một nồng độ enzym tới hạn (0.55% trong trường hợp này) mà trên giá trị

đó bề mặt chung phản ứng bị bão hòa Trong bể lắc, ảnh hưởng khuấy trộn không đầy đủ để tiếp xúc lipase đến cơ chất, bên cạnh đó lipase ở nồng độ cao hơn sẽ dẫn tới keo tụ Điều này làm giảm vùng phản ứng hiệu quả trên pha nước-dầu và do đó tốc độ phản ứng giảm Siêu âm có thể tạo sự khuếch tán trong dung dịch Do đó siêu

âm cung cấp hỗn hợp phản ứng đồng nhất và giúp lipase dễ khuếch tán và giảm sự keo tụ, do đó tốc độ phản ứng không giảm khi tăng nồng độ lipase

2.2.7 Các ứng dụng của siêu âm trong quá trình trích ly các chất từ thực vật (phân loại theo năm)

Bảng 2.1 Tổng kết các ứng dụng của kỹ thuật siêu âm trong việc trích ly các chất từ

thực vật

Mía đường và củ cải

đường

Đậu nành Protein đậu nành Moulton & Wang (1982)

Rượu vang Hợp chất hương Cocito & cộng sự (1995)

liệu Thực vật Chất có hoạt tính sinh học Vinatoru & cộng sự (1997)

Hạt quả nho Polyphenol Palma & Taylor (1999)

Rượu vang trắng Hợp chất hương Vila & cộng sự (1999)

Hoa Sophora japonica Rutin Paniwynk & cộng sự (2001)

Cây thì là, hoa houblon,

cúc vạn thọ, cây bạc hà

Những chất hoạt động sinh học Vinatoru (2001)

Hạt rau dền Dầu thực vật Bruni & cộng sự (2002)

Rễ cây valerian (Veleriana

officinalis L.)

Polysacharide tan trong nước Hdromadkova & cộng sự (2002)

Cây xô thơm Salvia

officinalis

Polyphenol Ollanketo & cộng sự (2002)

Nho và phụ phẩm ngành

rượu vang

Tartaric và malic acid Palma & Barroso (2002)

Những loài hoa Pyrethrine Romdhane & Gourdan (2002)

Lá Ilex paraguariensis Caffein và palmitic acid Rosângela & cộng sự (2002)

Hạt thuốc lá (Nicotiana

tabacum L.)

Tinh dầu Stanisavljević & cộng sự (2002)

Dịch quả nho Đường, anthocyanin, khoáng và

acid tổng

Tedjo & cộng sự (2002)

Hoa của cây cam và mật

cam

Hợp chất dễ bay hơi Alissandrakis & cộng sự (2003)

Tảo Spirulina platensis Phycocyanin Furuki & cộng sự (2003)

Vỏ trấu của hạt kiều mạch Hemicellulose Hromadkova & Ebringerova (2003)

Đậu nành Isoflavon đậu nành Rostangno & cộng sự (2003)

Lá hương thảo Carnosic acid Albu & cộng sự (2004)

Hạt cây camrun Carvon và limonene Chemat & cộng sự (2004)

Những loài nấm ăn được Polysacharide Mei & cộng sự (2004)

Quả hạnh Dầu thực vật Riera & cộng sự (2004)

Vỏ cam Trung Quốc Hesperidin Tang & cộng sự (2004)

Vỏ cam, chanh Trung

Quốc

Hesperidin Hao & cộng sự (2005)

Eucommia ulmodies Oliv

(E ulmodies)

Chlorogenic acid Li & cộng sự (2005)

Hạt Jatropha curcas Dầu thực vật Shah & cộng sự (2005)

Gạo của người Iran Acid béo Babaei & cộng sự (2006)

Quả nhàu (M citrifolia) Anthraquinone Hemwimol & cộng sự (2006)

Quả dành dành Geniposide Jian-Bing & cộng sự (2006)

Hạt quả hạnh và hạt quả

mơ

Dầu Sharma & Gupta (2006)

Nguyên liệu có chứa

lignocellulose

Phân hủy lignocellulose Toma & cộng sự (2006)

Cây xô thơm Salvia

officinalis và Salvia

glutinosa L

Những chất chiết Veličković & cộng sự (2006)

Trà xanh Polyphenol, amino acid và caffein Xia & cộng sự (2006)

Tảo đỏ Phân hủy polysaccharide Zhou & Ma (2006)

Rễ cây valerian (Veleriana

Penggan (C reticulata) Hesperidin Ma & cộng sự (2008b)

Phế thải của Salvia sp

trong sản xuất tinh dầu

Những chất chiết Veličković & cộng sự (2008)

Winged burning bush

(Euonymus alatus)

Flavonols rutin và quercetin Yang & Zhang (2008)

Cây thiên thảo Polyphenol Cuoco & cộng sự (2009)

Flavonoid Huang & cộng sự (2009)

Aloe barbadensis Miller và

Laurus nobilis L

Hiệu suất thu hồi chất chiết Ivanović & cộng sự (2009)

Cây bạc hà Những hợp chất hương Porto & Decorti (2009)

Lá tươi của cây

Epimedium

Epimedin C Zhang & cộng sự (2009)

Quả nho Chất khô hòa tan Lieu & Le (2010)

Bột bắp Đường hóa bột bắp Nikolic & cộng sự (2010)

Những thực vật có hương Polyphenol Proestos & Komaitis (2010)

Ngũ cốc dành cho ngành

bia

Trích ly protein Tang & cộng sự (2010)

Gỗ cây dương Hemicelluloses Yuan & cộng sự (2010)

Thịt nhãn sấy khô Polysaccharide Zhong & Wang (2010)

Chương 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG

PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Nguyên liệu

3.1.1 Sơ ri

Sơ ri (Malpighia glabra) được sử dụng trong nghiên cứu của chúng tôi có

nguồn gốc từ hợp tác xã Sơ Ri, ấp Xóm Dinh, xã Long Thuận, thị xã Gò Công, Việt Nam Trái sơ ri được thu hái trong suốt thời gian từ tháng 7 đến tháng 12 năm

2009 Chỉ những quả màu cam sáng không sâu bệnh mới được chọn Thành phần hóa học trung bình của thịt quả sơ ri (mg/g) như sau: vitamin C (44.5), phenol tổng (21.9), đường (140), nitơ amin (51.5 mg/100g), độ tro (3.3), pectin (24.0) và acid tổng (48.9) Sơ ri được loại cuống, rửa và chà bằng máy chà (Panasonic, MJ-70M, Malaysia) có đường kính lỗ chà khoảng 0.2 mm pH của bã chà sơ ri được điều chỉnh đến giá trị 4.5 Dịch chà này sẽ được sử dụng cho những quá trình xử lý sau

đó

3.1.2 Nguồn enzyme

Chế phẩm Pectinex Ultra SP-L được sử dụng trong đề tài này có nguồn gốc từ

nấm mốc A aculeatus được sản xuất bởi công ty Novo Nordisk Ferment (Thụy Sĩ)

và phân phối bởi công ty hóa chất Nam Giang (Việt Nam), nhiệt độ bảo quản ở

40C Hoạt tính chủ yếu của chế phẩm này là thủy phân pectin bao gồm những enzyme polygalacturonase, pectinlyase, pectinesterase (Mutlu & cộng sự, 1999; Franquin & cộng sự, 2008; Bagger-Jørgensen & cộng sự, 2004) Hoạt tính của chế phẩm này vào khoảng 2,335 đơn vị polygalacturonase (PGU/ml) (Spagnuolo & cộng sự, 1997; Doran & cộng sự, 2000) pH tối ưu và nhiệt độ tối ưu lần lượt là 4.0-5.0 và 50-600C (Kashyap & cộng sự, 2001; Aslan & Tanrisevan, 2007)

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Sơ đồ nghiên cứu

Để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nghiên cứu, chúng tôi sẽ tiến hành chọn nguyên liệu và kiểm tra các thành phần hóa học của nguyên liệu Sau đó, chúng tôi thực hiện các khảo sát để đánh giá hiệu quả xử lý của các phương pháp: (1) xử lý nguyên liệu bằng chế phẩm enzyme, (2) xử lý nguyên liệu bằng siêu âm, (3) xử lý nguyên liệu bằng siêu âm và enzyme đồng thời và (4) xử lý nguyên liệu bằng siêu

âm trước, enzyme sau Nội dung nghiên cứu được trình bày trong hình 2.1

Hình 3.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu

3.2.2 Thuyết minh sơ đồ nghiên cứu

3.2.2.1 Xử lý hỗn hợp sơ ri chà bằng enzyme

Mỗi mẫu sơ ri chà sau khi đã bổ sung nước có khối lượng thích hợp được cho vào trong những bình tam giác 250 ml để chuẩn bị cho quá trình xử lý Bên dưới là nội dung cụ thể của 3 phần khảo sát: Hàm lượng nước bổ sung, nồng độ chế phẩm enzyme và thời gian xử lý enzyme

Thí nghiệm 1: Khảo sát hàm lượng nước bổ sung

 Thông số thay đổi: Tỷ lệ nước bổ sung so với khối lượng mẫu sơ ri được thay đổi từ 0:1; 0.5:1, 1:1, 1.5:1; 2:1; 2.5:1; 3:1; 3.5:1 (w/w)

 Thông số cố định: Nồng độ enzyme pectinase 0.1% v/w được thêm vào mỗi mẫu và thời gian xử lý enzyme là 30 phút

Thí nghiệm 2: Khảo sát nồng độ chế phẩm enzyme bổ sung

 Thông số thay đổi: Nồng độ chế phẩm enzyme pectinase thay đổi từ 0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25 và 0.3%v/w được thêm vào những bình tam giác

có đựng mẫu

 Thông số cố định: Tỷ lệ nước bổ sung so với nguyên liệu là 2:1 (w/w) (là kết quả được chọn từ thí nghiệm 1), thời gian xử lý enzyme là 30 phút

Thí nghiệm 3: Khảo sát thời gian xử lý enzyme

 Thông số thay đổi: Thời gian xử lý thay đổi từ 0, 30, 60, 90 và 120 phút

 Thông số cố định: Tỷ lệ nước và nguyên liệu là 2:1 (w/w), nồng độ chế phẩm enzyme là 0.15%v/w

Trong tất cả 3 thí nghiệm trên, mẫu đối chứng là mẫu không pha loãng và không

sử dụng chế phẩm pectinase để xử lý mẫu Nhiệt độ xử lý được điều chỉnh ở 50 ±

20C bằng cách dùng tủ lắc (B Braun Biotech International, Certomat® BS-1, USA) Tốc độ lắc được cố định ở 200 vòng/phút pH của quá trình xử lý được điều chỉnh đến giá trị 4.5 (Aslan & Tanrisevan, 2007) Khi kết thúc quá trình, chúng tôi tiến

hành vô hoạt enzyme bằng cách gia nhiệt hỗn hợp sơ ri chà ở 900C trong 5 phút bằng bể điều nhiệt (Lieu & Le, 2010) Sau đó, dịch sơ ri được lọc qua vải lọc Huyền phù thu được sau khi lọc được đem ly tâm ở tốc độ 6500 vòng/phút trong vòng 10 phút bằng máy ly tâm lạnh (Sartorius, Sigma 3K30, Switzerland) và những phần chất lỏng ở bên trên được thu lại và sử dụng cho những phân tích tiếp theo Thiết kế đáp ứng bề mặt ngoại tiếp đường tròn toàn phương một cách ngẫu nhiên được sử dụng để tối ưu hóa nồng độ chế phẩm enzyme và thời gian xử lý Phần mềm Modde phiên bản 5.0 được dùng để phân tích kế hoạch thí nghiệm và dữ kiện của quá trình Hàm lượng chế phẩm enzyme Pectinex Ultra SP-L được chọn (từ 0.115 đến 0.185%v/w) và thời gian xử lý nằm trong khoảng từ 38.8 đến 81.2 phút Mỗi yếu tố được thiết kế để nghiên cứu ở 5 mức khác nhau (- 2, −1, 0, +1, + 2) Nhiệt độ được duy trì ở 500C Khi kết thúc thí nghiệm, enzyme trong mẫu được vô hoạt bằng cách gia nhiệt hỗn hợp sơ ri chà ở 900C trong 5 phút bằng bể điều nhiệt

3.2.2.2 Xử lý hỗn hợp sơ ri chà bằng siêu âm

Thí nghiệm 1: Khảo sát hàm lượng nước bổ sung

 Thông số thay đổi: Hàm lượng nước bổ sung so với khối lượng mẫu sơ ri được thay đổi từ 0:1; 0.5:1, 1:1, 1.5:1; 2:1; 2.5:1 và 3:1 (w/w)

 Thông số cố định: Công suất siêu âm 150W, nhiệt độ siêu âm 30 ± 20C và thời gian siêu âm là 60 giây

Thí nghiệm 2: Khảo sát công suất siêu âm

 Thông số thay đổi: Công suất siêu âm từ 150, 188, 225, 263 và 300W

 Thông số cố định: pH dịch quả (4.5), tỷ lệ nước: nguyên liệu (1: 2), thời gian siêu âm (60 giây), nhiệt độ siêu âm (30 ± 20C)

Thí nghiệm 3: Khảo sát nhiệt độ siêu âm

 Thông số thay đổi: Nhiệt độ siêu âm từ 30, 40, 50, 60, 70 và 800C

 Thông số cố định: pH dịch quả (4.5), tỷ lệ nước: nguyên liệu (1: 2), thời gian siêu âm (60 giây), năng lượng siêu âm (150W)

Thí nghiệm 4: Khảo sát thời gian xử lý siêu âm

 Thông số thay đổi: Thời gian siêu âm từ 0; 20; 40; 60; 80; 100 và 120 giây

 Thông số cố định: pH dịch quả (4.5), tỷ lệ nước: nguyên liệu (1: 2), nhiệt

độ siêu âm (700C), năng lượng siêu âm (150W)

Trong tất cả 4 thí nghiệm ở phần này, chúng tôi sử dụng mẫu đối chứng là mẫu không pha loãng và không xử lý siêu âm, mẫu này được điều chỉnh pH đến 4.5 và được giữ ở nhiệt độ 300C

Thiết kế đáp ứng bề mặt ngoại tiếp đường tròn toàn phương một cách ngẫu nhiên được sử dụng để tối ưu hóa nồng độ chế phẩm enzyme và thời gian xử lý Phần mềm Modde phiên bản 5.0 được dùng để phân tích kế hoạch thí nghiệm và dữ kiện của quá trình Nhiệt độ xử lý siêu âm thay đổi (từ 600C đến 840C) và thời gian

xử lý siêu âm nằm trong khoảng từ 86 đến 114 giây Mỗi yếu tố được thiết kế để nghiên cứu ở 5 mức khác nhau (- 2, −1, 0, +1, + 2) Công suất siêu âm được duy trì ở 150W

3.2.2.3 Xử lý hỗn hợp sơ ri chà bằng phương pháp kết hợp siêu âm đồng thời với enzyme

Thí nghiệm 1: Khảo sát nồng độ chế phẩm enzyme

 Thông số thay đổi: Nồng độ chế phẩm thay đổi từ 0; 0.05; 0.1; 0.15; 0.2; 0.25 (%v/w)

 Thông số cố định: pH dịch quả (4.5), tỷ lệ nguyên liệu: nước (1: 2), nhiệt độ siêu âm (500C), năng lượng siêu âm (150W), thời gian siêu âm (103 giây), thời gian ủ emzyme (30 phút)

Thí nghiệm 2: Khảo sát thời gian xử lý enzyme

 Thông số thay đổi: Thời gian ủ enzyme thay đổi từ 0; 20; 40; 60; 80; 100 phút

 Thông số cố định: pH dịch quả (4.5), tỷ lệ nguyên liệu: nước (1: 2), nhiệt độ siêu âm (500C), năng lượng siêu âm (150W), thời gian siêu âm (103 giây), nồng độ chế phẩm (0.1%v/w)

Mẫu đối chứng cho 2 thí nghiệm này là mẫu pha loãng với tỷ lệ nước và nguyên liệu là 2:1 và đã được xử lý bằng siêu âm

Thiết kế bề mặt đáp ứng ngoại tiếp đường tròn toàn phương, ngẫu nhiên được sử dụng để tối ưu hóa nồng độ chế phẩm enzyme pectinase và thời gian xử lý enzyme sau khi siêu âm hỗn hợp sơ ri chà Phần mềm Modde phiên bản 5.0 được dùng để phân tích kế hoạch thí nghiệm và dữ kiện quá trình Hàm lượng Pectinex Ultra SP-L được chọn từ 0.065 đến 0.135%v/w và thời gian xử lý từ 5.9 đến 34.1 phút Mỗi yếu

tố trong thiết kế thí nghiệm dao động ở 5 mức (- 2, −1, 0, +1, + 2) Nhiệt độ xử

lý cũng được giữ cố định ở 500C Ở giai đoạn kết thúc thí nghiệm, những mẫu enzyme được vô hoạt bằng cách gia nhiệt hỗn hợp sơ ri chà ở 900C trong 5 phút bằng bể điều nhiệt

3.2.2.4 Khảo sát quá trình xử lý nguyên liệu lần lượt bằng sóng siêu âm trước enzyme

Thí nghiệm 1: Khảo sát nồng độ chế phẩm enzyme

 Thông số thay đổi: Nồng độ chế phẩm thay đổi từ 0; 0.05; 0.1; 0.15; 0.2; 0.25 (%v/w)

 Thông số cố định: pH dịch quả (4.5), tỷ lệ nguyên liệu: nước (1: 2), nhiệt độ siêu âm (760C), năng lượng siêu âm (150W), thời gian siêu âm (103 giây), thời gian ủ emzyme (30 phút)

Thí nghiệm 2: Khảo sát thời gian xử lý enzyme

 Thông số thay đổi: Thời gian ủ enzyme thay đổi từ 0; 20; 40; 60; 80; 100 phút

 Thông số cố định: pH dịch quả (4.5), tỷ lệ nguyên liệu: nước (1: 2), nhiệt độ siêu âm (760C), năng lượng siêu âm (150W), thời gian siêu âm (103 giây), nồng độ chế phẩm (0.1%v/w)

Mẫu đối chứng cho 2 thí nghiệm này là mẫu có tỷ lệ nước và nguyên liệu là 2:1

và đã được xử lý bằng siêu âm

Thiết kế bề mặt đáp ứng ngoại tiếp đường tròn toàn phương, ngẫu nhiên được

sử dụng để tối ưu hóa nồng độ chế phẩm enzyme pectinase và thời gian xử lý enzyme sau khi siêu âm hỗn hợp sơ ri chà Phần mềm Modde phiên bản 5.0 được dùng để phân tích kế hoạch thí nghiệm và dữ kiện quá trình Hàm lượng Pectinex Ultra SP-L được chọn từ 0.065 đến 0.135%v/w và thời gian xử lý từ 11.72 đến 68.28 phút Mỗi yếu tố trong thiết kế thí nghiệm dao động ở 5 mức (- 2, −1, 0, +1, + 2) Nhiệt độ xử lý cũng được giữ cố định ở 500C Ở giai đoạn kết thúc thí nghiệm, những mẫu enzyme được vô hoạt bằng cách gia nhiệt hỗn hợp sơ ri chà ở

900C trong 5 phút bằng bể điều nhiệt

3.3 Các phương pháp phân tích

3.3.1 Hiệu suất thu hồi chất chiết

 Trong phần nghiên cứu này, hiệu suất thu hồi chất chiết được tính theo hàm lượng chất hòa tan trong dịch chiết trên tổng hàm lượng chất khô của nguyên liệu ban đầu, theo công thức:

100 ) 100 (

C m



Trong đó:

o : hiệu suất trích ly, %

o m1: khối lượng dịch nho trước khi lọc thô, g

o m2: khối lượng dịch nho sau khi ly tâm lần hai, g

o C: nồng độ chất hòa tan có trong dịch nho sau khi ly tâm lần hai, %(w/w)

o w: độ ẩm của dịch nho trước khi lọc thô (độ ẩm của nho), %

3.3.2 Hàm lượng đường khử ( Miller, 1959 )

Nguyên tắc: Phương pháp này dựa trên phản ứng tạo màu giữa đường khử

với với thuốc thử 3,5 – dinitrosalicylic acid (thuốc thử DNS) DNS có màu vàng trong dung dịch kiềm sẽ bị khử thành acid 3–amino-5-nitrosalicylic có màu đỏ cam

3.3.3 Hàm lượng nitơ amin tự do ( Millo & Loffredo, 1995 )

Nguyên tắc: Dựa trên cơ chế phản ứng: Khi pH lớn hơn 4, các gốc nitơ amin

tự do sẽ phản ứng với ninhydrin, tạo phức có màu xanh tím

O O O

R CH

NH2COOH

3.3.4 Hàm lượng phenol tổng (Pyo & cộng sự, 2004).

Nguyên tắc: Hợp chất phenol bị oxy hóa bởi thuốc thử Folin-Ciocalteu tạo

thành hợp chất có màu xanh

3.3.5 Hàm lượng vitamin C ( Harris, 2000 )

Nguyên tắc: Vitamin C có thể khử dung dịch iode Dựa vào lượng iode bị khử bởi vitamin C có trong mẫu có thể suy ra hàm lượng vitamin C

3.3.6 Hàm lượng acid tổng ( Cliff & cộng sự, 2007 )

Nguyên tắc: Sử dụng dung dịch kiềm mạnh NaOH để trung hòa acid yếu có

trong dịch nho Do cân bằng phản ứng sẽ lệch về phía kiềm nên cần chọn pH ở vùng kiềm

3.3.7 Hàm lượng pectin ( Nguyễn Văn Mùi, 2001 )

Nguyên tắc: Dựa trên cơ sở thu nhận muối canxi pectat ở dạng kết tủa

3.3.8 Độ nhớt ( Hathway & Seakins, 1958 )

Nguyên tắc: Độ nhớt tương đối của mẫu so với nước được xác định bằng tỉ

lệ giữa tốc độ dòng dịch nho và nước đi qua nhớt kế loại Ostwald ở nhiệt độ 30

± 0.05oC

3.3.9 Phương pháp xử lý thống kê

Tất cả các thí nghiệm được lặp lại 3 lần Những giá trị trung bình được xem

là khác biệt có ý nghĩa khi P<0.05 Phân tích phương sai (ANOVA) được tiến hành trên phần mềm Statgraphics plus phiên bản 7.0

3.3.10 Phương pháp qui hoạch thực nghiệm

Qui hoạch trực giao cấp hai có tâm hai yếu tố đã được sử dụng trong nghiên cứu này Kết quả qui hoạch thực nghiệm được xử lý bằng phần mềm Modde 5.0

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

4.1 Khảo sát thành phần hóa học của thịt quả sơ ri theo độ chín của quả

Thành phần hóa học của thịt quả sơ ri thay đổi theo độ chín của quả Việc chọn lựa độ chín thích hợp của nguyên liệu sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Chúng tôi tiến hành khảo sát thành phần hóa học của thịt quả với 3 độ chín khác nhau tuân theo nguyên tắc lấy mẫu đã được Cochran & cộng sự (2006) đề cập Kết quả khảo sát được trình bày trong bảng 4.1

Bảng 4.1 Thành phần hóa học thịt quả sơ ri với 3 độ chín khác nhau (mg/g)

đậu quả

Sơ ri sau 16-17 ngày đậu quả

Sơ ri sau 18-23 ngày đậu quả

Kết quả Phân tích ANOVA theo hàng cho thấy sơ ri sau 10-15 ngày đậu quả

có hàm lượng vitamin C và pectin cao nhất Trong khi đó, sơ ri càng chín thì hàm lượng vitamin C và pectin trong thịt quả càng giảm Theo Assis (2001) thì hàm lượng vitamin C trong quả sơ ri từ lúc còn xanh đến lúc quả chín sẽ giảm từ 24.24 xuống 9.57 mg/g thịt quả Trước đây, Itoo & cộng sự (1990) cũng thu được những kết luận tương tự Ngược lại, đối với quả ổi trắng và tầm xuân hàm lượng vitamin C trong thịt quả sẽ tăng khi quả càng chín (Nojavan & cộng sự, 2008) Nguyên nhân gây ra sự sụt giảm hàm lượng vitamin C trong quá trình chín của quả sơ ri

Horemans & cộng sự (2000) cho rằng khi các tế bào thịt quả phân chia trong giai đoạn quả chín, các phản ứng trao đổi chất xảy ra ở cường độ cao và đòi hỏi sự có mặt của những chất chống oxi hóa với hàm lượng lớn, trong đó vitamin C đóng vai trò tối cần thiết Hàm lượng vitamin C trong quả sơ ri chua mà chúng tôi khảo sát