Luận văn thạc sĩ: Cải thiện chất lượng nước dâu tằm bằng sóng siêu âm và enzyme pectinase

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu công nghệ thực phẩm sử dụng sóng siêu âm và chế phẩm enzyme pectinase để cải thiện chất lượng nước, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Nguyễn Thị Nguyên Thảo
• Người hướng dẫn: PGS. TS Lê Văn Việt Mẫn
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm và đồ uống
• Đề tài: Sử dụng sóng siêu âm và chế phẩm enzyme pectinase để cải thiện chất lượng nước dâu tằm
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Quả dâu tằm (Morus alba) đã thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu và nhà sản xuất thực phẩm nhờ vào hàm lượng cao các hợp chất phenolic, đặc biệt là anthocyanin, có khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ. Trong quá trình sản xuất nước ép dâu tằm, việc tối ưu hóa các phương pháp trích ly để tăng cường hàm lượng chất dinh dưỡng, cụ thể là các hợp chất phenolic, là vô cùng quan trọng. Nghiên cứu này nhằm khảo sát ảnh hưởng của sóng siêu âm và enzyme pectinase trong việc cải thiện chất lượng nước dâu tằm.

1.1. Tầm quan trọng của nước dâu tằm

Nước dâu tằm được biết đến với nhiều lợi ích cho sức khỏe, bao gồm khả năng chống oxy hóa và bảo vệ tế bào. Việc cải thiện chất lượng nước thông qua các phương pháp hiện đại như sóng siêu âm và enzyme pectinase có thể gia tăng giá trị dinh dưỡng và hương vị của sản phẩm. Theo Tsuda và cộng sự (1999), hàm lượng anthocyanin trong nước dâu tằm cao có thể góp phần vào các lợi ích sức khỏe, như giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch và ung thư.

II. Tổng quan về công nghệ xử lý

Công nghệ xử lý nước dâu tằm bao gồm hai phương pháp chính: sóng siêu âm và enzyme pectinase. Sóng siêu âm là một phương pháp hiện đại, giúp tăng cường quá trình trích ly nhờ vào sự tạo ra và nổ vỡ của các bọt khí trong dung dịch, từ đó giải phóng các hợp chất phenolic. Nghiên cứu cho thấy, khi áp dụng sóng siêu âm với công suất 10.36 W/g trong 6 phút ở nhiệt độ 63°C, hàm lượng phenolic trong nước dâu tằm tăng 63.23% so với mẫu đối chứng. Ngược lại, enzyme pectinase cũng cho hiệu quả tốt, nhưng chậm hơn, với tăng 52.23% hàm lượng phenolic.

2.1. Sóng siêu âm trong sản xuất nước ép

Sóng siêu âm đã được chứng minh là một công nghệ hiệu quả trong việc cải thiện chất lượng nước trái cây. Cơ chế tác động của sóng siêu âm giúp tăng cường khả năng hòa tan và trích ly các hợp chất có lợi từ nguyên liệu. Theo Chemat và cộng sự (2011), việc sử dụng sóng siêu âm không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn làm tăng hiệu suất trích ly, tạo ra sản phẩm có chất lượng cao hơn.

2.2. Enzyme pectinase trong xử lý dâu tằm

Enzyme pectinase được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm để cải thiện chất lượng nước trái cây. Enzyme này có khả năng phân hủy pectin, giúp giải phóng các hợp chất phenolic và anthocyanin. Trong nghiên cứu, nồng độ 0.08% enzyme pectinase trong 120 phút cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc cải thiện chất lượng nước dâu tằm, mặc dù thời gian xử lý dài hơn so với sóng siêu âm.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng cả hai phương pháp xử lý đều có hiệu quả trong việc cải thiện chất lượng nước dâu tằm. Phương pháp sóng siêu âm tỏ ra vượt trội hơn về tốc độ và hiệu quả trích ly, trong khi enzyme pectinase cung cấp một phương pháp đáng tin cậy nhưng chậm hơn. Việc so sánh hai phương pháp cho thấy rằng, trong điều kiện tối ưu, sóng siêu âm có thể rút ngắn thời gian xử lý mà vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm.

3.1. So sánh hiệu quả giữa hai phương pháp

Phân tích cho thấy rằng sóng siêu âm không chỉ cải thiện hàm lượng phenolic mà còn tăng cường hoạt tính chống oxy hóa trong nước dâu tằm. Các nghiên cứu trước đây cũng chỉ ra rằng sóng siêu âm có thể làm tăng khả năng hòa tan và trích ly các chất có hoạt tính sinh học, điều này khẳng định giá trị thực tiễn của công nghệ này trong ngành công nghiệp thực phẩm.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu mở ra hướng đi mới trong việc ứng dụng công nghệ hiện đại vào sản xuất nước dâu tằm. Việc sử dụng sóng siêu âm và enzyme pectinase không chỉ cải thiện chất lượng nước mà còn tạo ra sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao hơn, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng về thực phẩm chức năng và tự nhiên.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THỊ NGUYÊN THẢO SỬ DỤNG SÓNG SIÊU ÂM VÀ CHẾ PHẨM ENZYME PECTINASE ĐỂ CẢI THIỆN CHẤT LƢỢNG NƢỚC DÂU TẰM (Morus alba) Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm và đồ uống Mã số: 60 54 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 8 năm 2012 CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG - HCM Cán bộ hƣớng dẫn khoa học : PGS. TS Lê Văn Việt Mẫn Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. Hoàng Kim Anh Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS.

Nguyễn Thị Lan Phi Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày 29 tháng 8 năm 2012. Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. Trần Bích Lam 2.

TS Lê Văn Việt Mẫn 3. Hoàng Kim Anh 4. Nguyễn Thị Lan Phi 5. Lại Quốc Đạt Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trƣởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã đƣợc sửa chữa (nếu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA………… ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM CỘNG HOÀ XĂ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên : Nguyễn Thị Nguyên Thảo MSHV: 10110200 Ngày, tháng, năm sinh : 21/04/1984 Nơi sinh : Phú Yên Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm và đồ uống Mã số: 60 54 02 TÊN ĐỀ TÀI: Sử dụng sóng siêu âm và chế phẩm enzyme pectinase để cải thiện chất lƣợng nƣớc dâu tằm I. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Xử lý dâu tằm bằng sóng siêu âm: Tối ƣu hóa các điều kiện xử lý để làm tăng hàm lƣợng các hợp chất phenolic trong dịch quả. Xử lý dâu tằm bằng chế phẩm enzyme pectinase: Tối ƣu hóa các điều kiện xử lý để làm tăng hàm lƣợng các hợp chất phenolic trong dịch quả.

So sánh hiệu quả của các phƣơng pháp xử lý dâu tằm đến chất lƣợng dịch quả thu đƣợc. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/2012 III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/06/2012 IV. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: PGS.

TS Lê Văn Việt Mẫn .Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2012 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) TRƢỞNG KHOA…………… (Họ tên và chữ ký) LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ và tên : Nguyễn Thị Nguyên Thảo Ngày, tháng, năm sinh : 21/04/1984 Nơi sinh : Tỉnh Phú Yên Địa chỉ liên lạc : Trƣờng Đại học Phú Yên – 18 Trần Phú, TP.Tuy Hòa, Tỉnh Phú Yên. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Từ 2003 – 2008: Sinh viên Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghệ Tp. Từ 2010 – 2012: Học viên cao học tại Trƣờng Đại học Bách Khoa Tp. QU TRNH C NG T C Từ 2008 đến nay: Công tác tại Trƣờng Đại học Phú Yên.

LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến thầy Lê Văn Việt Mẫn, ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thành viên trong gia đình tôi, những ngƣời luôn ủng hộ tôi cả về mặt vật chất lẫn tinh thần trong suốt thời gian tôi theo học chƣơng trình Cao học tại Trƣờng ĐH Bách Khoa Tp. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô Khoa Khoa học Tự nhiên, Ban Giám Hiệu Trƣờng Đại học Phú Yên - nơi tôi đang công tác, cùng toàn thể anh/ chị/ em nơi đây đã động viên và tạo điều kiện thuận lợi để tôi có thể yên tâm học tập và hoàn thành tốt chƣơng trình học Cao học. Tôi xin trân trọng cảm ơn đến quý thầy cô trong Khoa Kỹ thuật Hóa học - Trƣờng ĐH Bách Khoa Tp.HCM, đã tận tụy dạy dỗ chúng tôi trong hai năm học qua.

Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể thầy cô trong Bộ môn Công nghệ thực phẩm, đã nhiệt tình hỗ trợ chúng tôi các hóa chất, dụng cụ, thiết bị cần thiết để tôi có thể thực hiện luận văn này. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn tất cả các anh/ chị và các bạn ở phòng thí nghiệm Công nghệ thực phẩm đã đồng hành cùng với tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn này. Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 08 năm 2012 NGUYỄN THỊ NGUYÊN THẢO i ABSTRACT In this study, two methods for mulberry mash treatment in juice processing were investigated. Ultrasonic treatment: The optimal treatment conditions were as follows: ultrasonic power: 10.36 W/g, sonication time: 6 minutes and treatment temperature: 63oC.

Under optimal conditions, the concentration of total phenolics in the juice was 63.23% higher than that in the control. Pectolytic treatment: The optimal conditions were as follows: concentration of Pectinex Ultra SP-L: 0.08 %v/w and pectolytic time: 120 minutes. At the optimal conditions, the concentration of total phenolics in the juice was 52.23% higher than that in the control. The ultrasonic method shortened the treatment time, increased more the level of phenolics, anthocyanins and antioxidant activity of the mulberry juice than the enzymatic method.

ii TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong luận văn này, chúng tôi khảo sát hai phƣơng pháp xử lý hỗn hợp dâu tằm chà trong qui trình sản suất nƣớc ép dâu tằm. Xử lý dâu tằm bằng sóng siêu âm: Điều kiện xử lý tối ƣu nhƣ sau: Công suất siêu âm: 10,36 W/g, nhiệt độ siêu âm: 63oC và thời gian xử lý: 6 phút. Khi đó, hàm lƣợng các hợp chất phenolic trong dịch trích tăng 63,23% so với mẫu đối chứng không qua xử lý siêu âm. Xử lý dâu tằm bằng chế phẩm enzyme pectinase: Điều kiện xử lý tối ƣu nhƣ sau: Nồng độ chế phẩm enzyme: 0,08% và thời gian xử lý: 120 phút.

Khi đó, hàm lƣợng các hợp chất phenolic trong dịch trích tăng 52,23% so với mẫu đối chứng không qua xử lý enzyme. Phƣơng pháp siêu âm rút ngắn thời gian xử lý nguyên liệu, làm tăng hàm lƣợng các hợp chất phenolic, anthocyanin và hoạt tính chống oxy hóa của dịch quả cao hơn so với phƣơng pháp enzyme. iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN. ii TÓM TẮT LUẬN VĂN.

iii MỤC LỤC .iv DANH MỤC BẢNG. vii DANH MỤC HÌNH .ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .xi GIỚI THIỆU .1 Chƣơng 1 TỔNG QUAN. Tổng quan về dâu tằm. Nguồn gốc, phân loại.

Thành phần dinh dƣỡng của quả dâu tằm. Chế phẩm pectinase trong sản xuất nƣớc quả. Phân loại và cơ chế tác động của enzyme pectinase. Đặc điểm của chế phẩm enzyme pectinase trong sản xuất nƣớc quả.

Ứng dụng của pectinase trong chế biến nƣớc quả. Sóng siêu âm trong quá trình trích ly chất chiết từ thực vật. Định nghĩa, phân loại. Cơ chế tác động của sóng siêu âm trong môi trƣờng lỏng.

Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình trích ly bằng siêu âm .17 iv Chƣơng 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Thiết bị siêu âm. Phƣơng pháp nghiên cứu. Thuyết minh nội dung nghiên cứu.

Ảnh hƣởng của quá trình xử lý siêu âm đến chất lƣợng dịch quả dâu tằm. Ảnh hƣởng của quá trình xử lý enzyme pectinase đến chất lƣợng dịch quả dâu tằm. So sánh hiệu quả trích ly của phƣơng pháp xử lý siêu âm và enzyme pectinase trên nguyên liệu dâu tằm. Các phƣơng pháp phân tích và xử lý số liệu.

Các hợp chất phenolic. Hoạt tính chống oxi hóa tổng. Phƣơng pháp xử lý số liệu. Công thức tính toán.30 Chƣơng 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.

Ảnh hƣởng của quá trình xử lý siêu âm đến chất lƣợng dịch quả dâu tằm. Ảnh hƣởng của quá trình xử lý enzyme pectinase đến chất lƣợng dịch quả dâu tằm. Ảnh hƣởng của nồng độ chế phẩm pectinase. Ảnh hƣởng của thời gian xử lý enzyme.

Tối ƣu hóa nồng độ chế phẩm pectinase và thời gian xử lý cho hỗn hợp dâu tằm xay bằng phƣơng pháp qui hoạch thực nghiệm. So sánh hiệu quả trích ly của phƣơng pháp xử lý siêu âm và enzyme pectinase trên nguyên liệu dâu tằm. So sánh thông số động học của quá trình trích ly các hợp chất có hoạt tính chống oxy hóa trong dịch trích dâu tằm. So sánh chất lƣợng sản phẩm.

52 Chƣơng 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.55 TÀI LIỆU THAM KHẢO .69 vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1 Một số loài dâu tằm thƣờng gặp .4 Bảng 1-2 Thành phần hóa học của trái dâu tằm .5 Bảng 1-3 Hàm lƣợng các hợp chất phenolic và flavonoid trong một số loại quả .7 Bảng 1-4 Một số nghiên cứu ứng dụng sóng siêu âm để hỗ trợ trích ly các chất có hoạt tính sinh học trong thực phẩm .18 Bảng 3-1 Bảng ma trận qui hoạch thực nghiệm và kết quả thu hồi phenolic từ dịch trích.32 Bảng 3-2 Ảnh hƣởng của các biến độc lập đến hàm lƣợng các hợp chất phenolic 33 Bảng 3-3 Bảng ma trận qui hoạch thực nghiệm và kết quả thu hồi phenolic từ dịch trích.44 Bảng 3-4 Ảnh hƣởng của các biến độc lập đến hàm lƣợng các hợp chất phenolic .45 Bảng 3-5 So sánh thông số động học của quá trình trích ly các hợp chất có hoạt tính chống oxy hóa trong dịch trích dâu tằm bằng phƣơng pháp xử lý pectinase (EAE) và sóng siêu âm (UAE) .1 Qui hoạch thực nghiệm xử lý siêu âm hỗn hợp dâu tằm xay.2 Qui hoạch thực nghiệm xử lý chế phẩm enzyme pectinase cho hỗn hợp dâu tằm xay .77 Bảng C1 Ảnh hƣởng của nồng độ chế phẩm enzyme pectinase đến hàm lƣợng vitamin C .2 Ảnh hƣởng của nồng độ chế phẩm enzyme pectinase đến hàm lƣợng các hợp chất phenolic .3 Ảnh hƣởng của nồng độ chế phẩm enzyme pectinase đến hàm lƣợng anthocyanin .4 Ảnh hƣởng nồng độ chế phẩm enzyme pectinase đến hoạt tính chống oxy hóa .5 Ảnh hƣởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lƣợng vitamin C .6 Ảnh hƣởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lƣợng các hợp chất phenolic .7 Ảnh hƣởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lƣợng anthocyanin .8 Ảnh hƣởng của thời gian xử lý enzyme đến hoạt tính chống oxy hóa .1 Sự thay đổi nồng độ các hợp chất phenolic trong dịch trích dâu tằm theo thời gian khi xử lý bằng sóng siêu âm .2 Sự thay đổi nồng độ anthocyanin trong dịch trích dâu tằm theo thời gian khi xử lý bằng sóng siêu âm .3 Hệ số nghịch đảo tốc độ trích ly (t/Ct) của các chất chống oxy hóa tại những thời gian trích ly khác nhau trong quá trình xử lý bằng siêu âm .4 Sự thay đổi nồng độ các hợp chất phenolic trong dịch trích dâu tằm theo thời gian khi xử lý bằng enzyme .5 Sự thay đổi nồng độ các hợp chất phenolic trong dịch trích dâu tằm theo thời gian khi xử lý bằng enzyme .