CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN • Thân thiện với môi trường (giảm nguy cơ bám bẩn khi truyền nhiệt bề mặt, không thải nhiều nhiệt năng) Nhược điểm: • Thiếu thông tin vì đây là một kỹ thuật mới • Gia nhiệt nhờ tiếp xúc với điện cực nên thực phẩm rắn khó tiếp xúc với bề mặt điện cực • Đây là kĩ thuật mới nên phải khảo sát lại từng đối tượng nghiên cứu • Khó theo dõi và kiểm soát 1.5 Các nghiên cứu liên quan Gia nhiệt Ohm có hiệu quả trong việc giữ lại dinh dưỡng, các thành phần nhạy nhiệt, và ít làm biến đổi cảm quan [27], lại tăng cường bất hoạt VSV [27]. Trong gia nhiệt Ohm, tần số và cường độ điện trường là hai thông số chính ảnh hưởng đến hiệu quả gia nhiệt. Sự có mặt của điện trường trong gia nhiệt Ohm cũng gây ra một số các phản ứng điện hóa và ăn mòn điện cực nên cũng được quan tâm khảo sát.1 Ảnh hưởng của tần số Cappato và cộng sự [28] đề cập rằng việc sử dụng tần số thấp (10 Hz) dẫn đến sự suy giảm axit ascorbic cao nhất và cũng làm tăng sự thay đổi màu sắc do các phản ứng điện hóa. Trong khi đó, các tần số cao (100 Hz và 1000 Hz) giữ lại các hợp chất có hoạt tính sinh học và khả năng chống oxy hóa tốt hơn.
Sử dụng tần số cao không ảnh hưởng đến sự phân ly axit ascorbic. Như vậy, phản ứng oxy hóa trong dung dịch chứa axit ascorbic không bị ảnh hưởng bởi những thay đổi nhanh chóng trong giá trị điện trường. Brochier và cộng sự [29] cho thấy rằng sự phân hủy các hợp chất phenolic của nước mía giảm từ 7 đến 12% khi xử lý nhiệt thông thường và Ohm ở tần số 10–100000 Hz và không bị phân hủy trong quá trình giữ nhiệt 25 phút. Kết quả của họ chỉ ra rằng tần số (10–100000 Hz) không có ảnh hưởng đáng kể đến sự phân hủy hợp chất này.
Trang 19 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Ngược lại, Cappato và cộng sự [28][30] cho thấy rằng sự gia nhiệt Ohm ở tần số cao dẫn đến lưu giữ tốt hơn các hợp chất phenolic. Theo họ, việc lưu giữ tốt nhất các hợp chất này ở tần số 1000 Hz và 25 V. Brochier và cộng sự [29] cũng đánh giá ảnh hưởng của dạng sóng đối với sự phân hủy hợp chất phenolic trong quá trình gia nhiệt Ohm. Họ quan sát thấy rằng gia nhiệt thông thường và Ohm sóng sin, vuông, và xung, sự lưu giữ các hợp chất phenolic tương ứng là 93, 91, 63 và 67%.
Họ cho rằng giữ lại các hợp chất phenolic thấp nhất khi xử lý bằng sóng vuông.2 Ảnh hưởng của cường độ điện trường Mercali và cộng sự [31] đánh giá sự phân hủy của axit ascorbic (tức là, axit L-ascorbic chuyển thành axit L- dehydroascorbic) và của vitamin C (tức là axit L-ascorbic thay đổi thành axit diketogulonic) trong cùi Sơ Ri trong quá trình gia nhiệt Ohm. Họ báo cáo rằng cường độ điện trường ảnh hưởng đến sự phân hủy axit ascorbic và vitamin C theo phương trình tuyến tính (R = 0,99). Họ cũng tuyên bố rằng ở cường độ điện trường thấp 20 V/cm, sự phân hủy của axit ascorbic và vitamin C trong quá trình gia nhiệt Ohm tương tự như sự suy giảm trong quá trình gia nhiệt thông thường, nhưng ở cường độ điện trường cao, sự suy giảm của các hợp chất này sẽ tăng lên đáng kể. Mặc dù, họ đã sử dụng điện cực Platin, họ cho rằng lý do suy giảm vitamin C cao hơn ở cường độ điện trường cao hơn là do điện phân và ăn mòn điện cực kim loại.
Điện trường của hệ thống gia nhiệt Ohm có thể gây ra những thay đổi khác nhau về chất lượng và quá trình sinh học của thực phẩm, chẳng hạn như sự ức chế enzyme và vi sinh vật, sự thoái hóa của các hợp chất nhạy nhiệt, thay đổi màng tế bào, độ nhớt, pH, màu sắc và đặc điểm lưu biến [69]. Do đó, cần xác định qui luật ảnh hưởng của điện trường đến chất lượng sản phẩm chế biến.3 Sự ăn mòn điện cực Gia nhiệt Ohm hay còn gọi là gia nhiệt điện. Do đó, bên cạnh tác động của nhiệt còn có tác động của điện. Sự có mặt của điện có thể gây ra sự ăn mòn điện cực đặc biệt khi áp dụng dòng điện có tần số thấp ( ≤100 Hz), đã có sự di chuyển các ion kim loại từ các điện cực vào mẫu xung quanh [32], hoặc sử dụng vật liệu làm điện cực dễ bị Trang 20 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ăn mòn như thép không gỉ,.
Thép không gỉ được coi là vật liệu làm điện cực hoạt động điện hóa mạnh nhất trong quá trình gia nhiệt Ohm ở tất cả các giá trị pH. Nó đã được chứng minh rằng sự ăn mòn mạnh mẽ của các điện cực graphit là do sự di chuyển của các nhóm chức bề mặt và các oxit như các hợp chất hữu cơ trong quá trình gia nhiệt Ohm, độ pH của thực phẩm được làm nóng dường như tạo điều kiện thuận lợi cho sự di chuyển đó [33]. Trong khi đó, việc áp dụng tần số cao ( >300 Hz), và sử dụng điện cực Titanium không có sự ăn mòn xảy ra [32]. Nhìn chung, việc chọn vật liệu làm điện cực và tần số thích hợp là cần thiết để tránh hoặc ngăn cản phản ứng điện hóa trong điều kiện gia nhiệt Ohm.
Trang 21 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu Bưởi năm roi: Bưởi được chọn có cân nặng từ 1–1,2 kg, núm thấp, quả hơi tròn (không dài), da căng láng, đều đặn, màu xanh hơi ngả vàng, cuống trái còn tươi, vỏ mỏng. Độ chín của quả được chọn theo mô hình ANN của Gupta và cộng sự [34]. Nước ép có hàm lượng chất rắn hoà tan (độ Brix) là 11 ± 0,5; giá trị pH = 4 ± 0,2; độ dẫn điện 4 ± 0,5 mS/cm.2 Hóa chất • Axit oxalic 0,1%: cân 1,4 g C2H4O2.2H2O hòa tan bằng nước khử ion, chuyển vào bình định mức 1000 mL, định mức đến vạch. • AA 1000 ppm: cân 0,1 g AA hòa tan bằng nước khử ion, chuyển vào bình định mức 100 mL, định mức đến vạch.
AA 20–100 ppm được pha từ chuẩn gốc 1000 ppm. • Thuốc thử folin–ciocalteu 10% (sử dụng trong ngày): được pha từ folin– ciocalteu’s phenol–Merck. • Dung dịch chuẩn axit gallic: cân chính xác 10,0 mg axit gallic chuẩn, hòa tan trong nước cất để được 100 mL dung dịch chuẩn gốc (nồng độ 100 ppm). • Dung dịch Natri cacbonat 7,5% (Na2CO3–Trung Quốc): cân 7,5 g Na2CO3 rắn hòa tan bằng nước cất, chuyển vào bình định mức 100 mL, định mức đến vạch bằng nước cất.
• Dung dịch 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) (sử dụng trong ngày): cân 0,030 g 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl rắn hòa tan bằng methanol, chuyển vào bình định mức 1000 mL, định mức đến vạch bằng methanol. Trang 22 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.3 Nội dung nghiên cứu 2.1 Khảo sát ảnh hưởng của tần số, cường độ điện trường đến tốc độ gia nhiệt Đối với tần số: Cho 50 mL nước ép bưởi vào buồng chứa, tần số được khảo sát ở các mức 10, 30, 50, 60, 100, 300, 500, 1000, 10000 và 20000 Hz. Tiến hành gia nhiệt nước ép bưởi từ 20–80 C. Ghi nhận thời gian, nhiệt độ gia nhiệt trong khoảng mỗi 5 giây đến khi đạt nhiệt độ 80 C.
Đối với cường độ điện trường: Cho 50 mL nước ép bưởi vào buồng chứa, cố định tần số 60 Hz. Thay đổi lần lượt các mức điện trường 10, 20, 30 và 40 V/cm. Tiến hành gia nhiệt nước ép bưởi từ 20–80 C. Ghi nhận thời gian, nhiệt độ gia nhiệt trong khoảng mỗi 5 giây đến khi đạt nhiệt độ 80 C.2 Khảo sát ảnh hưởng của tần số đến sự ăn mòn điện cực Cho 50 mL nước ép bưởi vào buồng chứa, tần số được khảo sát ở các mức 60, 100, 300, 500, 1000 Hz.
Tiến hành gia nhiệt nước ép bưởi từ 20–80 C trong 10 giây (tính từ lúc tâm thực phẩm đạt 80 C), sau đó hút 5 mL cho vào ống nghiệm vô trùng và làm lạnh nhanh trong nước đá lạnh (0 C). Xác định hàm lượng Titanium.3 Khảo sát ảnh hưởng của tần số đến hàm lượng axit ascorbic, polyphenol tổng và DPPH trong nước ép bưởi khi gia nhiệt Ohm Cho 50 mL nước ép bưởi vào buồng chứa, tần số được khảo sát ở các mức 10, 30, 50, 60, 100, 300, 500, 1000, 10000 và 20000 Hz. Tiến hành gia nhiệt nước ép bưởi từ 20–80 C trong 10 giây (tính từ lúc tâm thực phẩm đạt 80 C), sau đó hút 5 mL cho vào ống nghiệm vô trùng và làm lạnh nhanh trong nước đá lạnh (0 C). Xác định hàm lượng axit ascorbic, polyphenol tổng, DPPH.4 Khảo sát ảnh hưởng của cường độ điện trường đến hàm lượng axit ascorbic, polyphenol tổng và DPPH có trong nước ép bưởi khi gia nhiệt Ohm Cho 50 mL nước ép bưởi vào buồng chứa, cố định tần số 60 Hz.
Thay đổi lần lượt các mức điện trường 10, 20, 30 và 40 V/cm. Tiến hành gia nhiệt nước ép bưởi từ 20– Trang 23 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 80 C và giữ ở 80 C trong 10 giây (tính từ lúc tâm thực phẩm đạt 80 C). Hút 5 mL mẫu sau gia nhiệt cho vào ống nghiệm vô trùng và làm lạnh nhanh trong nước đá lạnh (0 C). Xác định hàm lượng lượng axit ascorbic, polyphenol tổng, DPPH.5 So sánh ảnh hưởng của kỹ thuật gia nhiệt Ohm và gia nhiệt thường đến hàm lượng axit ascorbic, polyphenol tổng và DPPH trong nước ép bưởi Kết quả nghiên cứu trước đây đã xác định gia nhiệt Ohm ở 80 C trong 10 giây bất hoạt 90% PME và đảm bảo sự an toàn vi sinh vật [35], do đó: Đối với gia nhiệt Ohm: Cho 50 mL nước ép bưởi vào buồng gia nhiệt Ohm được làm bằng vật liệu Teflon.
Buồng chứa hình chữ nhật có kích thước thường 2 cm x 14,5 cm x 7,5 cm. Nối dòng điện xoay chiều được điều chỉnh tần số và cường độ điện trường ở các mức tần số 60 Hz và 30 V/cm vào hai điện cực để ghi nhận sự biến đổi của nhiệt theo thời gian. Tiến hành gia nhiệt nước ép bưởi từ 20–80 C trong 10 giây (tính từ lúc tâm thực phẩm đạt 80 C). Đối với gia nhiệt thường: Cho cùng thể tích nước ép như xử lý gia nhiệt Ohm là 50 mL vào hộp kim loại có cùng kích thước với buồng gia nhiệt Ohm.
Tiến hành gia nhiệt nước ép bưởi từ 20–80 C trong 10 giây (tính từ lúc tâm thực phẩm đạt 80 C). Xác định hàm lượng axit ascorbic, polyphenol tổng và khả năng chống oxy hóa (DPPH).4 Phương pháp phân tích 2.