1 HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LẦN THỨ 9 - 2014 NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHIẾT TÁCH PECTIN TỪ LÁ SƯƠNG SÂM VÀ ỨNG DỤNG TÍNH CHẤT TẠO MÀNG CỦA PECTIN TRONG TẠO MÀNG BAO BỌC QUẢ NHO RESEARCH PROCESS PECTIN EXTRACTED FROM GINSENG LEAF DEW AND APPLICATION OF PECTIN FILM-FORMING PROPERTIES IN FILM FORMING WRAPPED GRAPE SVTH: Phạm Duy Phúc, Trần Thị Vui Lớp 12HTP1, Khoa Công Nghệ Hóa Học, Trường Cao Đẳng Công Nghệ; Email: Phucpham421@gmail.com, Vui2810@gmail.com GVHD: Ngô Thị Minh Phương Khoa công Nghệ Hóa Học, Trường Cao Đẳng Công Nghệ; Email: hoiphuong01@yahoo.com.vn Tóm lược Đề tài “Nghiên cứu quy trình chiết tách pectin từ lá sương sâm và ứng dụng tính chất tạo màng của pectin trong tạo màng bao bọc quả nho” được thực hiện tại phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, khoa Công nghệ Hóa học, Trường Cao đẳng công nghệ và các phòng thí nghiệm có liên quan từ 9/2014 đến 5/2015. Đề tài được thực hiện với mục tiêu nghiên cứu là tìm ra quy trình chiết tách pectin từ lá sương sâm với hiệu quả cao nhất và xác định một số tính chất của pectin để từ đó làm cơ sở cho nghiên cứu và ứng dụng tính chất tạo màng của pectin trong tạo màng bao bọc quả nho. Kết quả nghiên cứu đã xác định được một số thành phần hóa học của lá sương sâm được thu hái ở huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam: Nước là 68,35%; protein là 0,328%; đường khử là 5,695%; cellulose là 1,73%; pectin tổng 16,43%. Xây dựng được quy trình chiết tách pectin từ lá sương sâm. Trong đó, nguyên liệu sử dụng là lá sương sâm khô và dung môi là acid citric ứng với các thông số công nghệ chiết tách: nhiệt độ là 90°c, pH là 4.5, thời gian là 70 phút, tỷ lệ nguyên liệu: dung môi là l:20 g/ml, nồng độ acid citric là 7%. Hiệu suất chiết tách đạt 16.43%. Từ khóa – ( lá sương sâm; pectin; pectin methylesterase; cải thiện cấu trúc; khả năng tạo màng) Abstract The thesis "Study process pectin extracted from ginseng leaf dew and application of film-forming properties of pectin in grape wrap film forming" is performed in the laboratory of Department of Food Technology, Faculty of Chemical Engineering College of technology and other laboratories from 9/2014 to 5/2015. This study was conducted with the objective of the study is to find out the process of pectin extracted from ginseng leaf dew with the highest efficiency and determine some properties of pectin so that the basis for the study and application properties creation of pectin in film-forming membrane wrapped grape. The research results have identified some chemical ingredients of ginseng is harvested leaf dew in Dai Loc District, Quang Nam: Water is 68.35%; protein was 0.328%; reducing sugar was 5.695%; cellulose is 1.73%; 16.43% of total pectin. Built processes pectin extracted from ginseng leaf dew. In particular, use of raw materials are dried ginseng leaf and dew is citric acid solvent with the extraction process parameters: temperature was 90 ° C, pH 4.5, is a 70-minute period, the proportion of Materials: solvent is l: 20g / ml, citric acid concentration of 7%. Extraction efficiency achieved 16.43%. Key words- (Leaf dew ginseng; pectin, pectin methylesterase; improve the structure, capable of producing membrane) 1. Đặt vấn đề Để đáp ứng sự phát triển và đa dạng hoá sản phẩm cho ngành công nghiệp thực phẩm, chất phụ gia là thành phần chiếm một phần rất quan trọng. Trong số đó, pectin là loại phụ gia tạo cấu trúc hàng đầu trong thực phẩm. Ngoài khả năng tạo gel nổi bật, pectin còn là một chất tạo đặc, tạo nhũ tương và ổn định rất hiệu quả. Vì thế việc nghiên cứu về pectin từ các nguồn nguyên liệu mới sẽ tạo nên cơ sở dữ liệu quan trọng rất hữu ích phục vụ cho quá trình khai thác, ứng dụng pectin vào các ngành công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp thực phẩm. Pectin là một hợp chất tự nhiên có mặt trong thành phần cấu tạo màng tế bào của các loài thực vật bậc cao, phân bố chủ yếu ở các bộ phận như quả, củ, lá, thân. Trong màng tế bào, pectin có mặt ở phiến giữa (với hàm lượng cao nhất) và ở vách tế bào sơ cấp. Khả năng tạo màng của pectin là một trong những tính chất đặc thù của pectin. Trên cơ sở đó màng pectin được ứng dụng làm những lớp màng mỏng để bao bọc cho quả nho một loại trái cây có giá trị dinh dưỡng cao nhưng rất dễ bị hư hỏng trong quá trình sử dụng và bảo quản. SVTH: Phạm Duy Phúc & Trần Thị Vui; GVHD: Ngô Thị Minh Phương 2 Cây sương sâm (Cissampelos pareira L. var. hirsute) thuộc loại dây leo, có thân và lá phủ lông mềm, phân bố nhiều ở các tỉnh Nam Bộ. Người dân ở các vùng này thường dùng lá sương sâm như là rau để ăn, hoặc chế biến ra thực phẩm dạng gel. Thực phẩm dạng gel được chế biến từ lá sương sâm có tính mát, công năng nhuận tràng, hạ nhiệt độ cơ thể, giải độc….mang lại sức khỏe tốt cho người sử dụng. Những nghiên cứu về thành phần pectin trong lá sương sâm, khả năng chiết tách và sử dụng pectin của lá sương sâm còn rất ít, đặc biệt là lá sương sâm của vùng Miền Trung. Xuất phát từ những vấn đề trên, nhóm nghiên cứu chúng tôi đã chọn đề tài nghiên cứu của mình là: “Nghiên cứu quy trình chiết tách pectin từ lá sương sâm và ứng dụng tính chất tạo màng của pectin trong tạo màng bao bọc quả nho” 2. Mục đích nghiên cứu Mục đích chính của nghiên cứu là tìm ra quy trình chiết tách pectin từ lá sương sâm với hiệu quả cao nhất và xác định một số tính chất của pectin để từ đó làm cơ sở cho nghiên cứu và ứng dụng tính chất tạo màng của pectin trong tạo màng bao bọc quả nho. 2.1. Đối tượng nghiên cứu Lá sương sâm (Cissampelos pareira L. var. hirsuta) được thu hái ở huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam. 2.2. Phạm vi nghiên cứu + Nghiên cứu trên nguồn nguyên liệu tại huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam. + Nghiên cứu chiết tách pectin từ lá sương sâm. + Xác định các tính chất của pectin chiết tách. + Ứng dụng kết quả nghiên cứu trong việc tạo màng bao bọc quả nho. 3. Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp này được trình bày cụ thể trong chương 2 (Đối tượng và phương pháp nghiên cứu). 3.1. Phương pháp vật lý Xác định hàm lượng nước trong lá sương sâm. 3.2. Phương pháp hóa sinh + Xác định hàm lượng đường khử trong lá sương sâm. + Xác định hàm lượng xơ trong lá sương sâm. + Xác định hàm lượng protein trong lá sương sâm. + Xác định hàm lượng pectin thô trong lá sương sâm. + Xác định chỉ số DE của pectin thô. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4.1. Ý nghĩa khoa học + Xác định được một số thành phần hóa học của lá sương sâm. + Xác định một số yếu tố công nghệ trong quá trình chiết tách để thu nhận pectin với hiệu suất cao. 4.2. Ý nghĩa thực tiễn +Cung cấp thông tin về nguồn pectin có trong lá sương sâm phục vụ cho quá trình khai thác, ứng dụng pectin sau này. + Nghiên cứu mang lại hiệu quả kinh tế, góp phần làm đa dạng và phong phú sản phẩm thực phẩm trên thị trường. + Là tư liệu cần thiết cho việc đầu tư phát triển tập trung và khai thác nguồn nguyên liệu từ lá sương sâm để cải thiện đời sống nhân dân. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về cây sương sâm 1.1.1. Đặc điểm thực vật và phân bố Đặc điểm thực vật của cây sương sâm Cây sương sâm có tên khoa học là Cissampelos pareira L. var. hirsuta. Tên dân gian là Dây sâm lông, thuộc họ Menispermaceae (Họ Tiết Dê). Hình 1.1. Cây sương sâm [2]. Cây sương sâm là loài dây leo mảnh, dài 3-4 m. + Thân: thân mảnh, có tua cuốn, leo bám vào cây khô hoặc cây tươi. + Lá: Lá có phiến xoan dài 6-11cm, rộng 2-4cm, gân ở gốc 3-5, gân phụ 2-3 cặp, cuống dài 5-20mm. + Hoa: Cụm hoa ở nách lá hay ở thân già, có lông mịn, hoa đực màu vàng, hoa cái có 6 cánh hoa, 8-9 lá noãn. + Quả: Quả hạch đỏ, dài 7-10mm, rộng 6-7mm. Mùa hoa quả từ tháng 6 đến tháng 12. Đặc điểm phân bố Dây Sương sâm thường mọc trong rừng, trên núi đá vôi, tới độ cao 300m. Ở Thái Lan dây xương sâm được gọi là “bai ya nang”, “yanang” hoặc “ya nang”. Ở Lào gọi là “bai yanang”. Ở Việt Nam loài dây leo này mọc hoang dại hoặc được trồng ở khắp cả nước từ Nam ra Bắc và được dùng làm thạch giải khát gọi là “Sương sâm”. Do dể trồng và chế biến lá tươi dùng ngay nên được trồng và sử dụng ở khắp mọi vùng nông thôn, nhất là ở Nam Bộ. Lưu ý! Ở Trung Quốc và vùng Đông Nam Á còn có một loài dây leo có tên khoa học là Cyclea barbata (Wall.) được gọi là sương sâm rừng hay sương xâm lông có lá hình quả tim cũng có tác dụng làm thức uống và làm thuốc như cây sương sâm trơn. Loài này phân bố rộng hơn loài xương sâm trơn. 1.1.2. Tính dược lý của cây sương sâm Lá sương sâm có tính mát, công năng nhuận tràng, hạ nhiệt độ cơ thể, có tính giải độc. Người bệnh đái đường nên ăn loại này cho lợi tiểu. Trong rễ sương sâm có alcaloid tetrandrin, isochondrodendrin, homoaromalin, linacin, magnotlorin, protoquecitol, curin Rễ sương sâm có vị đắng, tính hàn, có tác dụng giải độc, giảm đau, tan ứ, lợi tiểu, giải nhiệt, nhuận trường nhẹ. 3 HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LẦN THỨ 9 - 2014 1.1.3. Ứng dụng của cây sương sâm trong đời sống và công nghiệp Trong dân gian lá cây sương sâm được dùng chế biến làm thạch giải khát. Ở các nước Đông Dương đều dùng lá sương sâm (kể cả lá non và lá già) vò nát, vắt lấy nước, lọc bỏ xác, nhựa của lá sẽ hút nước và trương lên thành một dạng thạch màu xanh lá cây, được pha với đường và nước đá làm món uống giải khát khi trời nóng bức. Loại thức uống sương sâm này được người Thái gọi là “kaeng no mai som” hay “kaeng Lao”.Người Lào gọi là “nam yanang”. Ở Campuchia, người ta dùng lá để ăn với món lẩu bún Samlo. Lá cây xương sâm được sử dụng như là một thành phần trong món canh chua được gọi là samlar Machu. Người dân tộc ở Lào và Đông Bắc Thái Lan dùng lá sương sâm nấu món canh chua với măng, ớt, muối, giấm và đôi khi với nấm bào ngư, nấm rơm… Trong y dược cây sương sâm với tác dụng chống sốt rét, chống viêm, lợi tiểu, giải nhiệt, nhuận trường nhẹ. Ở Campuchia, người ta dùng lá sương sâm phối hợp với các vị thuốc khác để chế biến thành thuốc để điều trị bệnh lỵ. Ở Thái Lan rễ sương sâm được sử dụng để điều trị bệnh sốt. 1.2. Tổng quan về pectin 1.2.1. Khái niệm Pectin là polysaccharide phức tạp có chứa ít nhất 65% acid galacturonic được liên kết với nhau bằng liên kết α-l,4-glycoside, trong đó một số gốc -COOH được methoxyl hóa -CH 3 0. Hình 1.2. Acid D –galactoronic đơn vị cấu tạo chủ yếu của pectin [2]. Hình 1.3. Cấu tạo pectin [2]. Những nghiên cứu mới về cấu trúc phân tử pectin cho thấy pectin có hai vùng cấu tạo chính là vùng suôn thẳng (smooth regions) chiếm khoảng 60 - 90% khối lượng, và vùng rậm (hairy regions) chiếm 10 - 40% khối lượng. Pectin là một hợp chất tự nhiên có nhiều trong màng tế bào của các loài thực vật bậc cao, phân bố chủ yếu ở các bộ phận như quả, củ, thân. Trong màng tế bào, pectin có mặt ở phiến giữa (với hàm lượng cao nhất) và vách tế bào sơ cấp. Hì nh 1.4. Pectin trong cấu tạo của thành tế bào thực vật [2]. Trong thực vật, pectin tồn tại ở hai dạng: + Protopectin: Là dạng không tan, chủ yếu ở thành tế bào. + Pectin hòa tan: tồn tại chủ yếu ở dịch tế bào. + Phân tử lượng của các loại pectin tách từ các nguồn quả khác nhau thay đổi trong giới hạn rộng 25000 – 50000 Dvc. Pectin được đặc trưng bởi các chỉ số: + Chỉ số methoxyl (MI): biểu hiện mức độ methyl hóa, là phần trăm khối lượng nhóm methoxyl (-OCH3) trên tống khối lượng phân tử. + Chỉ số ester hóa (DE): thể hiện mức độ ester hóa của pectin, là tỉ lệ phần trăm về số lượng của các gốc acid galactoronic được ester hóa trên tổng số lượng gốc acid galacturonic có trong phân tử. 1.2.2. Phân loại Pectin Hiệp hội hóa học Mỹ (American Chemical Society) phân loại các hợp chất pectin thành 3 loại: Acid pectic, Acid pectinic, Pectin (Polygalacturonate). Dựa trên mức độ este hóa, trong thương mại chia pectin thành 2 loại: + Pectin methoxyl hóa cao (High Methoxyl Pectin - HMP): DE > 50%. + Pectin methoxyl hóa thấp (Low Methoxyl Pectin - LMP): DE < 50 %. 1.2.3. Tính chất của Pectin Pectin được xem là một trong những chất phụ gia thực phẩm an toàn và được chấp nhận nhiều nhất, và điều này được chứng minh bởi hàm lượng ADI cho phép là “không xác định” được ban hành bởi tổ chức JFCFA (Joint Food Expert Committee), SCF (Scientific Committee for Food) ở liên minh châu Âu và GRAS (Generally Regarded). + Mã hiệu quốc tế của pectin là E440. + Pectin tinh chế có dạng bột màu trắng, màu xám nhạt. + Là chất tạo keo hút nước và rất dễ tan trong nước, không tan trong ethanol. + Khả năng tạo gel và tạo đông, khi có mặt acid và đường. + Pectin tự do mất khả năng tạo đông khi có mặt đường. Vì vậy để duy trì khả năng tạo gel của pectin hòa tan cần chú ý tránh môi trường kiềm hoặc tác dụng thủy phân của enzyme pectinase để thủy phân pectin, giảm độ nhớt. + Còn đối với pectin hòa tan thì dưới tác dụng của SVTH: Phạm Duy Phúc & Trần Thị Vui; GVHD: Ngô Thị Minh Phương 4 enzyme pectinase sẽ biến thành acid pectinic (thường dưới dạng muối Ca và Mg) và các chất đơn giản khác như rượu methylic, acid acetic, arabinose, galactose. + Pectin hòa tan khi bị tác dụng của chất kiềm loãng hoặc enzyme pectinase sẽ giải phóng nhóm methyl dưới dạng rượu methylic, polysaccharide còn lại khi đó gọi là acid pectin tự do, nghĩa là chứa acid polygalacturonic. Acid pectin có thể tạo nên dạng muối canxi pectat, chất này chuyển thành dạng kết tủa dễ dàng, do đó được dùng để định lượng các chất pectin. + Pectin lấy từ nguồn gốc khác nhau thì khả năng tạo gel cũng khác nhau. 1.2.4. Sự phân bố của Pectin trong tự nhiên Pectin có nhiều trong củ, quả, lá và thân cây. Hàm lượng pectin trong các loại rau quả là khác nhau. Pectin có nhiều trong các loại trái cây, loại quả có múi như chanh, cam, bưởi. Theo nghiên cứu của Aehle (2004) thì hàm lượng pectin và mức độ ester hóa trong một số loại trái cây như sau: Bảng 1.1. Thành phần pectin và mức độ ester hóa của pectin ở một số loại trái cây [1]. 1.3. Tổng quan về các phương pháp chiết tách pectin Hiện nay có 3 phương pháp chiết tách pectin được sử dụng phổ biến: chiết pectin bằng nước, axit và enzyme. Chiết pectin bằng nước và axit được sử dụng hơn cả về mặt kinh tế, còn phương pháp sử dụng enzyme để chiết tách pectin ít được sử dụng vì giá thành enzyme rất đắt, không khả thi về mặt kinh tế nên ít được sử dụng trong khai thác pectin từ các nguồn nguyên liệu thực vật. 1.3.1. Chiết tách pectin bằng axit Quá trình chiết tách pectin được thực thiện ở nhiệt độ 50 0 C, trong thời gian 60 phút. Nguyên liệu thực vật được nghiền nhỏ. Tỉ lệ giữa nguyên liệu và dung môi theo tỉ lệ 1:6. Dung môi sử dụng cho quá trình chiết tách là axit citric 1% (pH =2,2 ± 0,01) và hỗn hợp có pH=2,80 ± 0,01. Nước khử ion đã được sử dụng trong suốt quá trình chiết tách pectin [7]. Hỗn hợp nguyên liệu và dung môi (axit citric 1%) được gia nhiệt tới 50 0 C trong 60 phút. Sau đó hỗn hợp được làm lạnh tới 20 0 C trong bể nước đá. Tiến hành ly tâm để loại bỏ bã. Nhiệt độ cho quá trình ly tâm là 4 0 C. Sau khi tiến hành loại bỏ bã dịch trích ly pectin sẽ được đem đi kết tủa để thu nhận pectin. Sử dụng cồn lớn hơn 80 0 để kết tủa pectin. Chú ý thời gian để kết tủa pectin 30 phút. Sau đó lọc chân không để thu nhận pectin ướt đem sấy và nghiền thành bột ta thu được pectin thô [1][7]. Hình 1.5. Sử dụng cồn để kết tủa pectin [6]. 1.3.2. Chiết pectin bằng nước Dung môi được sử dụng ở đây là nước. Việc khai thác được thực hiện trong một cốc nước với nhiệt độ 25ºC trong 30 phút. Tỉ lệ giữa nguyên liệu/nước là 1: 4 (tức là 200 g nguyên liệu nghiền trộn với 800 mL nước. pH hỗn hợp là 3,6 ± 0,01 . Quá trình thu nhận pectin giống như phương pháp sử dụng axit để chiết tách pectin. Đều sử dụng cồn lớn hơn 80 0 để kết tủa pectin [1] [7]. 1.3.3. Chiết tách pectin bằng enzym Việc khai thác pectin từ các nguồn nguyên liệu được tiến hành tại 25ºC trong thời gian 30 phút .Với một nồng độ Celluclast trung bình (1,05 ml enzym / kg nguyên liệu). Khác với phương pháp sử dụng axit và nước, chiết tách pectin bằng enzym không sử dụng nước để pha loãng trong suốt quá trình. Hỗn hợp có pH =3,50 ± 0,05[1][7]. 1.4. Tổng quan về màng pectin 1.4.1. Đặc điểm của màng pectin Màng pectin thuộc nhóm màng polysaccharide. Nhóm màng polysaccharide gồm: màng alginate, carrageenan và các dẫn xuất, dextrin, pectin và tinh bột …vv. Thuận lợi chính của màng pectin là tính ổn định cấu trúc của nó, khả năng làm chậm sự trao đổi oxy, nó không có tác dụng trao đổi nước. Ví dụ: màng pectin có thể bảo vệ thực phẩm từ quá trình oxy hoá lipid và mùi hôi ban đầu. Hình 1.6. Khả năng tạo màng của pectin [6]. 5 HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LẦN THỨ 9 - 2014 1.4.2. Phương pháp tạo màng pectin 1.4.2.1. Phương pháp đúc dung môi Là phương pháp thường được sử dụng để tạo thành màng bọc thực phẩm ăn được từ pectin. Các loại thiết bị có sẵn cho đúc dung môi tạo màng gồm đúc tấm lô, màng bọc liên tục trong phòng thí nghiệm. Vì cho hiệu quả cao, giảm chi phí tiêu tốn. Các phương pháp được sử dụng phổ biến nhất cho hình thành màng bao bọc mẫu. Thiết bị tinh vi hơn có thể sản xuất màng pectin lớn hơn bởi máy móc tiên tiến để có độ dày cố định. Các thông số ảnh hưởng đến chất lượng của màng là tốc độ dòng chảy và thời gian sấy [1] [4]. 1.4.2.2. Phương pháp đùn Là phương pháp thay thế cho phương pháp đúc dung môi, trong đó sử dụng nhiệt độ cao và cắt để làm tan chảy các polysaccharide, phun ra các pectin để tạo thành các màng. Ưu điểm của phương pháp đùn là phun ra nhanh hơn và đòi hỏi ít năng lượng hơn, do đó thực tế hơn. Phương pháp đùn làm giảm thời gian và năng lượng, giảm chi phí tăng tính cạnh tranh. Thường đùn tấm bằng máy đùn hai trục vít. Các kích thước của máy đùn và hoạt động cho phép đủ điều kiện nhiệt độ biến tính và liên kết ngang của pectin. Tuy nhiên màng bao bọc có màu nâu là do phản ứng Maillard xảy ra trong thời gian dài, nhiệt độ đùn cao (130 0 C) [4]. 1.4.2.3. Phương pháp kéo sợi tạo màng Phương pháp kéo sợi tạo màng là phương pháp phổ biến nhất được sử dụng bởi các nghành công nghiệp dệt để tạo thành sợi [4]. 1.4.2.4. Phương pháp tạo màng ăn được Màng ăn được được hình thành bằng cách sử dụng cùng một quy trình và theo cùng một cơ chế liên kết với dung môi. Một dung dịch loãng là pectin, áp dụng cho các bề mặt của sản phẩm thực phẩm, và các hình thức lớp phủ sau khi bốc hơi của dung môi. Phương pháp tiêu biểu để hình thành một lớp phủ bao gồm quét, bay hơi, phun màng và nhúng. Quét là một phương pháp được sử dụng bởi cả hai nghành công nghiệp dược phẩm và bánh kẹo. Các phương pháp lớp phủ là được đúc ra hoặc phun vào luân phiên, yêu cầu của quá trình tạo màng là không khí, hoặc môi trường xung quanh có nhiệt độ cao để làm khô màng. Màng phủ kiểu tầng sôi là một phương pháp được sử dụng phổ biến trong công nghiệp dược phẩm để làm lớp áo bọc viên thuốc. Lin và Krochta (2006) sơn phủ bằng phương pháp phun thì sau khi sấy hình thành lớp màng phủ. Phương pháp phun màng phủ được sử dụng nhiều để tạo thành lớp phủ thực phẩm, có khả năng sử dụng nhiều ứng dụng. Phương pháp phun tạo màng thường được ứng dụng khi bề mặt cần tạo màng phải lớn [4]. Nhúng là phương pháp thích hớp cho việc tạo màng lương thực. 1.4.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của màng pectin a) Điều kiện sấy Nhiệt độ không khí, luồng không khí, độ ẩm tương đối và lượng màng sấy….ảnh hưởng đến tính chất của màng như khả năng kéo sợi màng, tính dẻo dai của màng. Tùy theo phương pháp sấy khác nhau mà tính chất của màng thay đổi. b) Liên kết ngang Trong quá trình đúc màng , dung môi là nước thì sự tạo màng thông qua tương tác điện , liên kết hydro, liên kết Van der Waals, lực tương tác giữa các mạch pectin , có tính thuận nghịch. Nên ảnh hưởng đến tính chất của màng. Ví vậy để tạo ra nhiều liên kết thì trong quá trình tạo màng ta cần có dung môi, chất làm dẻo để biến tính pectin. c) Cường độ ion Các tính chất của màng pectin bị ảnh hưởng bởi độ hòa tan của pectin trong một số dung môi nhất định .Ví dụ tăng độ hòa tan của pectin trong nước có thể cải thiện và làm tăng tính dẻo dai của màng. Tương tự để nâng cao khả năng chống thoát ẩm của màng bằng cách làm giảm độ hòa tan của pectin trong nước. Để thay đổi độ hòa tan của pectin trong nước bằng cách thay đổi cường độ ion. 1.4.3. Ứng dụng màng pectin trong thực phẩm 1.4.3.1. Màng pectin giúp cải thiện bề mặt sản phẩm Đối với một số loại kẹo như chocolate nhân đậu phộng, kẹo dẻo người ta thường phủ lên bề mặt một lớp shellac để tạo bóng, tránh trầy xướt khi kẹo cọ xát vào nhau. 1.4.3.2. Màng tạo vị Màng tạo vị có thể chia thành hai loại cơ bản sau: một loại có vị tương tự như sản phẩm, góp phần tăng cường hương vị cho sản phẩm; một loại có vị tương phản với sản phẩm, tạo cảm giác mới lạ cho sản phẩm. Nếu màng được ứng dụng để kéo dài hạn sử dụng thì màng tạo vị sẽ nhanh chóng giải phóng mùi vị khi thực phẩm được đưa vào miệng, ứng dụng này thường được ứng dụng trong sản xuất dược nhằm che đậy những vị không mong muốn. 1.4.3.3. Màng ngăn oxy Về đặc tính ngăn oxy, màng pectin có thể sánh ngang với các màng khác. Bằng cách tạo màng ngăn giữa oxy không khí và thực phẩm thì có thể kéo dài hạn sử dụng. Màng này rất có ý nghĩa đối với các thực phẩm có hàm lượng dầu cao. Vì các thực phẩm này dễ bị ôi do oxy hóa và làm rút ngắn hạn sử dụng. Đối với các sản phẩm có màu và mùi tan trong chất béo cũng sẽ được hạn chế mất mát khi có màng ngăn oxy vì các màu mùi này dễ bị oxy hóa. 1.4.3.4. Màng ngăn khuẩn Màng pectin có thể cản trở sự phát triển của vi sinh vật trên bề mặt thực phẩm. Việc giới hạn được sự phát triển của vi khuẩn quyết định hạn sử dụng của thực phẩm. 1.4.4. Bảo quản nho bằng phương pháp tạo màng bao bọc bằng pectin 1.4.4.1. Đặc điểm của quả nho Quả nho có tên tiếng Anh là Rape- là một loại trái cây giàu dinh dưỡng, giàu vitamin và khoáng chất có vị ngọt, dễ chuyển hóa trong cơ thể. Thông thường 100g nho chứa khoảng 4mg vitamin nhóm B và các chất khoáng vi lượng cần thiết cho cơ thể như kali, lưu huỳnh, sắt…. Nho được coi là loại quả quý dùng để chế biến các SVTH: Phạm Duy Phúc & Trần Thị Vui; GVHD: Ngô Thị Minh Phương 6 món ăn và đồ uống ngon. Trong trái nho chứa khoảng 65-85% nước, 10-33% đường (glucose và fructose), phlobaphene, axit silicic, anin, axit chanh, axit formic, pectin, muối kali…[5]. Nho có rất nhiều tác dụng như: tăng cường sức đề kháng, chống lão hóa, tốt cho tim mạch có tác dụng thải độc tố… từ lâu nho đã được chứng minh là một loại quả chứa nhiều chất bổ có lợi cho sức khỏe. Ngoài ra nho còn được sử dụng là nguyên liệu để chế biến các loại thức uống ngon, trong đó nổi tiếng là rượu vang nho- một loại đồ uống được ưa chuộng ở hầu hết hết quốc gia trên thế giới. Hình 1.7. Quả nho [5]. 1.4.4.2. Bảo quản nho bằng phương pháp tạo màng bao bọc bằng pectin Nho là một loại thực phẩm rất bổ dưỡng và giàu giá trị. Thành phần chính của nho là 65-85% nước, 10-33% là đường đây là những thành phần rất dễ bị mất mát nếu để lâu, khiến nho dễ bị hư hỏng, thối nát và dập nát. Điều này gây ảnh hưởng đến chất lượng và giá trị dinh dưỡng của nho. Chính vì vậy việc bảo quản nho là một vấn đề rất cấp thiết và quan trọng [5]. Bảo quản nho bằng phương pháp tạo màng sinh học bằng pectin là phương pháp tạo lớp áo mỏng bao quanh quả nho, đây là lớp màng ngăn cản quá trình bốc hơi nước trong quả, ngăn cản sự xâm nhập và phát triển của vi sinh vật. Đặc biệt lớp màng này vừa có thể ăn trực tiếp vừa nâng cao giá trị sử dụng của nho. Vì pectin là một trong những chất giúp ngăn ngừa các tế bào ung thư. 1.5. Tình hình nghiên cứu pectin và cây sương sâm trên thế giới và trong nước 1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới về pectin và cây sương sâm Các nghiên cứu trên thế giới về quá trình chiết tách và xác định tính chất của pectin từ các loại nguyên liệu khá phổ biến nhưng từ nguyên liệu lá còn rất hạn chế. Các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc khai thác tính dược lý của cây sương sâm. Trên thế giới có nhiều nghiên cứu về pectin như: - Công trình nghiên cứu về chỉ số pectin do ông Padivalet al. (năm 1979), nghiên cứu này được hỗ trợ bởi CONICET (Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnologicas) và Universidad Nacional del Sur, Argentina. (Planta Piloto de Ingenieria Quimica (UNS- CONICET) Camino “La-Carrindanga” Km 7.CC 717. (8000) Bahia Blanca. Argentina). - Các nhà khoa học thuộc Viện Nghiên cứu Thực phẩm Anh mới đây phát hiện ra một loại sợi gọi là pectin trong phần lớn rau quả tươi, có thể ngăn chặn nguy cơ phát triển ung thư. Sau khi nghiên cứu tác dụng của pectin trong phòng thí nghiệm, nhóm chuyên gia, do giáo sư Vic Morris dẫn đầu. - Hội thảo quốc tế lần thứ hai về Pectins và Pectinaza được tổ chức bởi Đại học Wageningen và Trung tâm nghiên cứu và được tổ chức tại Rotterdam, ngày 06-10 tháng 5 năm 2011. - Nghiên cứu công nghệ chiết xuất pectin từ Artocarpus heterophyllus lam. Được nghiên cứu bởi Guo Fei-yan, JI Ming-hui, SHU Huo-ming, Chen Jing, Chen Yi-nan (Khoa Hóa, Đại học Hải Nam bình thường, chính Lab của Hert Hóa Dược phẩm nhiệt đới của tỉnh Hải Nam, Trung Quốc). 1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước về pectin - Công trình nghiên cứu thu nhận pectin từ phế liệu quả bưởi và ứng dụng để sản xuất mứt xoài đông do hai sinh viên Võ Thị Xuân Hạ - Trương Thị Thu Hà. Trường Cao đẳng công nghệ, năm 2010. - Nghiên cứu thu nhận pectin từ vỏ cà phê do tác giả Bùi Anh Võ và Nguyễn Đức Lượng, trường Đại học Tôn Đức Thắng và trường Đại học Bách khoa, ĐHQG-HCM, năm 2009. - Nghiên cứu pectin và quy trình sản xuất bột thạch từ lá sương sâm do tác giả Trình Liên Vy, Đại học Đà Nẵng thực hiện, kết quả đã xác định được các thành phần của lá sương sâm và xây dựng được quy trình sản xuất bột thạch từ lá sương sâm. - Nghiên cứu thu nhận pectin từ vỏ cà phê do tác giả Bùi Anh Võ-Trường ĐH Tôn Đức Thắng và Nguyễn Đức Lượng- ĐH Bách Khoa, ĐHQG- HCM thực hiện, kết quả đã xác định được thành phần trong vỏ cà phê và xây dựng được quy trình chiết tách pectin từ vỏ cà phê với hiệu suất cao nhất. Việc xác định thành phần hóa học cũng như nghiên cứu quá trình chiết tách pectin từ lá sương sâm vẫn còn khá hạn chế ở nước ta. Với những lý do trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu pectin trong lá sương sâm để từ đó ứng dụng những tính chất của pectin vào thực tiễn cuộc sống. 7 HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LẦN THỨ 9 - 2014 CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu 2.1.1. Nguyên liệu Đối tượng nghiên cứu là lá sương sâm được thu hái tại huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam. Nho được mua tại chợ Thanh Bình- Đà Nẵng, chọn những quả nho có độ chín đồng đều, không bị hư hỏng dập nát. 2.1.2. Hóa chất Những hoá chất sử dụng trong nghiên cứu này là những hoá chất được mua của hãng Merk và Trung Quốc. Các dụng cụ và hóa chất thuộc trường cao đẳng công nghệ Đà Nẵng. 2.1.3. Dụng cụ và thiết bị dùng trong nghiên cứu Tủ sấy, lò nung, máy đo độ ẩm bột, máy xác định hàm lượng protein, Bx kế và các thiết bị, dụng cụ thủy tinh trong phòng thí nghiệm thuộc trường cao đẳng công nghệ Đà Nẵng. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp vật lý Xác định hàm lượng nước trong lá sương sâm tươi. Nguyên tắc: Phương pháp này dựa vào việc loại bỏ các phân tử nước ở trạng thái tự do trong nguyên liệu lá sương sâm bằng cách cho tiếp xúc với nhiệt độ cao lúc đó quá trình bay hơi nước trong nguyên liệu sẽ diễn ra, để từ đó tính ra được hàm lượng nước trong nguyên liệu lá sương sâm tươi. 2.2.1.1. Chuẩn bị Lá sương sâm tươi được thu hái tại xã Đại Hưng, huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam và được bảo quản trong ngăn lạnh để đảm bảo giữ nguyên các tính chất của lá sương sâm. Cân chính xác 100g lá sương sâm tươi, sai số cho phép 0,01 gam. Nguyên liệu lá sau khi cân, được trải thành những lớp mỏng trên khung lưới sắt để cho vào tủ sấy. 2.2.1.2. Cách tiến hành Sử dụng thiết bị sấy ở đây là tủ sấy. Hình 2.1. Tủ sấy [6]. Chú ý: Trước khi sấy phải khởi động tủ sấy trước khi cho nguyên liệu vào sấy. Điều chỉnh nhiệt độ của tủ sấy tới 60 0 C (không sấy ở nhiệt độ quá cao lúc đó sẽ làm lá sương sâm bị cháy khét và mạch pectin sẽ bị đứt gãy), thời gian sấy điều chỉnh 2 ngày (đây không phải là thời gian sấy khô lá). Sấy lá đến khối lượng không đổi, quá trình sấy chỉ dừng lại khi chênh lệch khối lượng sấy giữa hai lần sấy liên tiếp không quá 0.05g. Hàm lượng nước trong lá sương sâm tươi được xác định theo công thức: Trong đó: W(%) là hàm lượng nước có trong lá sương sâm tươi. m 0: là khối lượng lá sương sâm trước khi sấy (gam). m: là khối lượng lá sương sâm sau khi sấy đến khối lượng không đổi (gam). Kết quả xác định hàm lượng nước trong lá sương sâm tươi xem ở mục 1.1 mục phụ lục. 2.2.2. Phương pháp hóa sinh 2.2.2.1. Xác định hàm lượng đường khử trong lá sương sâm Hàm lượng đường khử được xác định theo phương pháp Bectoren-Luxixun. Phương pháp này xác định đường khử chính xác trong khoảng từ 1-4 mg. Nguyên tắc chung của phương pháp Bectoren- Luxixun: trong môi trường kiềm các đường khử glucoza, fructoza, mantoza có thể dễ dàng khử oxit đồng (II) thành oxit đồng (I) ( Cu 2+ Cu 1+ ) dưới dạng kết tủa màu đỏ và qua đó tính được lượng đường khử. Để định lượng đường khử thường dùng thuốc thử Folin (dung dịch). Thuốc thử này là hỗn hợp (1:1) của hai dung dịch: sulfat đồng (Folin I); kiềm của muối secnhet-muối kalinatri tactrat kép (Folin II). Khi trộn 2 dung dịch với nhau thì xảy ra phản ứng giữa chúng theo hai giai đoạn, đầu tiên tạo thành kết tủa hydroxit đồng xanh da trời: CuSO 4 + 2 NaOH Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4 Sau đó, Cu(OH) tác dụng với muối secnhet tạo thành muối phức hòa tan và dung dịch có màu xanh thẫm. Như vậy là muối secnhet có tác dụng giữ cho ion Cu 2+ trong môi trường kiềm không bị kết tủa dưới dạng Cu(OH) 2 . Muối phức trên là một hợp chất không bền vì thế, các đường có chứa nhóm chức andehyt hoặc xeton dễ dàng khử Cu 2+ thành Cu 1+ tạo ra kết tủa oxit đồng (I) màu đỏ và bản thân đường bị oxy hóa khi cho dung dịch đường tác dụng với dung dịch Folin. Để định lượng oxit đồng (I) tạo thành, trước hết oxy hóa nó bằng sulfat sắt ba (III) hoặc bằng sulfat kép sắt- amôn trong môi trường axit sulfuric. Khi ấy đồng một sẽ bị oxy hóa trở lại đồng hai (II) còn sắt ba (III) bị khử thành sắt hai (II): Cu 2 O + Fe 2 (SO 4 ) 3 + 4H 2 SO 4 2CuSO 4 + 2FeSO 4 +H 2 O Tiếp đó, lượng sắt hai tạo thành được xác định bằng cách oxy hóa nó nhờ dung dịch KMnO 4 chuẩn độ trong môi trường axit: 10 FeSO 4 + 2 KMnO 4 + 8 H 2 SO 4 5Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O Theo lượng pecmanganat tiêu tốn trong định phân tính lượng oxit đồng một và từ đó, tính hàm lượng trong dung dịch bằng cách tra bảng tỷ lệ giữa lượng đồng và đường khử của Bectơran. a) Chuẩn bị Hóa chất cần dùng: (1) dung dịch Na 2 CO 3 bão hòa. SVTH: Phạm Duy Phúc & Trần Thị Vui; GVHD: Ngô Thị Minh Phương 8 (2) dung dịch Pb(NO 3 ) 2 hoặc Pb(CH 3 OO) 2 -10%. (3) dung dịch Na 2 SO 4 bão hòa. (4) dung dịch Folin I : CuSO 4 .5H 2 O-40% (40 gam CuSO 4 .5H 2 O trong 1000 gam nước cất). (5) dung dịch Folin II: cân 53 gam glyxerin hòa tan trong 1 lít dung dịch KOH 15%, lắc đều. (6) dung dịch Fe 2 (SO 4 ) 3 trong axit sunfuric: Hòa tan 50gam Fe 2 (SO 4 ) 3 và 200g H 2 SO 4 đậm đặc ( d= 1,84) trong nước cất cho tới 1lít dung dịch. (7) dung dịch KMnO 4 N : cân 1.06gam KMnO 4 , hòa tan trong 1 lít nước cất đun sôi. Nồng độ của KMnO 4 xác định bằng axit oxalic ít nhất sau một ngày. b) Cách tiến hành - Chuẩn bị dung dịch thí nghiệm: Nguyên liệu sử dụng ở đây là lá sương sâm đã được nghiền nhỏ. Cân 2gam bột lá sương sâm cho vào bình tam giác 250ml, thêm vào đó 100ml nước cất, đun cách thủy ở 75-80 0 C trong 35-40 phút. Kết tủa protein và các tạp chất bằng dung dịch chì nitrat 10% (2-5 ml). Sau đó loại bỏ chì nitrat bằng dung dịch Na 2 SO 4 bão hòa (3-5ml), thêm với lượng vừa đủ để kết tủa hoàn toàn chì nitrat dư. Đun cách thủy hỗn hợp ở 60 0 C trong 10 phút. Sau đó lọc hỗn hợp vào bình định mức 100ml thu được dung dịch đường phân tích. - Tiến hành thí nghiệm: Lấy vào bình nón dung tích 250ml một lượng 10ml dung dịch thí nghiệm. Thêm 10ml dung dịch Folin (5ml dung dịch Folin I và 5ml dung dịch Folin II). Đun sôi hỗn hợp đúng 3 phút- tính từ khi xuất hiện bọt nước đầu tiên. Sau khi đun sôi, dung dịch vẫn phải có màu xanh biếc đặc trưng. Sau đó lọc chất lỏng màu xanh bằng phếu lọc xốp chuyên dùng để định lượng đường, rửa bình và phếu lọc bằng nước nóng 3-4 lần. Cần chú ý giữ sau cho phần lớn kết tủa 0xit đồng (I) nằm lại trong bình nón và sao cho kết tủa Oxit đồng trên phễu lọc cũng như ở trong bình nón luôn luôn phủ bởi một lớp nước nóng tránh cho Cu 2 O bị oxi hóa bởi oxi không khí. Hòa tan kết tủa Oxit đồng I bằng cách cho lượng nhỏ 5ml dung dịch Sắt III Sunfat trong môi trường H 2 SO 4 vào bình nón có chứa kết tủa Cu 2 O và chuyển sang phễu lọc. Sau đó định phân dung dịch bằng KMnO 4 N cho đến khi xuất hiện màu hồng nhạt không mất trong 20-30 giây. Biết được lượng KMnO 4 N dùng trong định phân, tra bảng suy ra lượng đường có trong mẫu dung dịch thí nghiệm. Song song làm một thí nghiệm kiểm chứng, thay dung dịch đường bằng nước cất [1]. Hàm lượng đường khử tính theo công thức sau: Trong đó: X: là hàm lượng đường khử (%) a : lượng glucose ứng với lượng (ml) KMnO 4 Bectoren- Luxixun N chuẩn mẫu thí nghiệm trừ đi lượng KMnO 4 N chuẩn mẫu kiểm chứng (tra bảng). V: dung tích bình định mức (ml) V 1 : lượng dung dịch thử lấy để xác định đường khử (ml) m: lượng mẫu vật (gam). 100: hệ số chuyển thành mg Để xác định tham số a trong công thức ta sẽ tra bảng kiểu Bectoran xem ở mục 1.2 mục phụ lục. Kết quả xác định hàm lượng đường khử trong lá sương sâm tươi xem ở mục 1.3 mục phụ lục. 2.2.2.2. Xác định hàm lượng xơ trong lá sương sâm Nguyên tắc: Phương pháp này dựa vào việc loại bỏ các thành phần có mặt trong mẫu chất xơ bằng các phản ứng thủy phân với axit và kiềm. Phần dư còn lại của mẫu không bị thủy phân sau khi rửa sạch sẽ được cân lại để xác định hàm lượng chất xơ. a) Chuẩn bị - Hóa chất (1) Etanol 96%. (2) Dung dịch HCl 1 %. (3) Dung dịch axit sunfuric 1,25%: Hòa 6,45gam H 2 SO 4 96% vào 500ml nước cất. (4) Dung dịch KOH 1.25%: Hòa 6,25gam KOH vào 500ml nước cất. b) Cách tiến hành Cân 5 gam (m 0 ) bột lá sương sâm cho vào cốc dung tích 500ml. Thêm 200ml dung dịch H 2 SO 4 1,25%. Đun sôi mẫu 30 phút. Đung đến sôi, hạ nhiệt độ vừa phải. Thêm nước cho đến vạch ban đầu. Sau khi kết thúc đun sôi, để yên cốc thêm 5 phút nữa để các chất rắn lắng xuống. Lọc lấy phần rắn và rửa 2-3 lần bằng nước cất nóng. Nên sử dụng phễu lọc có tấm sứ xốp đường kính 7-10cm. Sau khi lọc và rửa xong, tiếp tục đun sôi phần dư 30 phút trong dung dịch KOH 1,25% với các điều kiện tương tự như quá trình thủy phân bằng axit. Phần bay hơi được làm đầy trở lại bằng nước cất nóng và lọc lấy phần chất xơ không tan bằng máy lọc chân không, rửa lại 2-3 lần bằn nước cất nóng. Dùng nước cất có bổ sung 2-3 giọt dung dịch HCl loãng trán chất xơ vào giấy lọc đã được cân trước. Chất xơ trên giấy lọc sẽ được rửa lại bằng nước nóng, etanol và ethyl ether. Sau đó sấy khô ở 105 0 C đến khối lượng không đổi. Sau khi làm nguội ở bình hút ẩm cân lượng xơ thu được (m 1 ). Sau khi sấy xong đem cặn nung ở nhiệt độ 525 0 C cho đến khối lượng không đổi. Quá trình nung kết thúc khi chêch lệch khối lượng giữa hai lần nung liên tiếp không quá 0,001g. Làm nguội ở bình hút ẩm cân lượng tro còn lại (m 2 ) [1]. Hàm lượng chất xơ được xác định theo công thức: Trong đó: X(%) là hàm lượng chất xơ m 0 là mẫu vật (gam) 9 HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LẦN THỨ 9 - 2014 m 1 là khối lượng cặn sau khi sấy (gam) m 2 là khối lượng tro sau khi nung (gam) Kết quả xác định hàm lượng xơ trong lá sương sâm xem ở mục 1.4 mục phụ lục. 2.2.2.3. Xác định hàm lượng protein trong lá sương sâm [1]. Hàm lượng Nito tổng trong lá sương sâm được xác định theo phương pháp Ken-dan (Kjeldahl). Nguyên tắc: Khi đốt nóng vật phẩm đem phân tích với H 2 SO 4 đậm đặc, các hợp chất hữu cơ đều bị oxi hóa, cacbon và hiro tạo thành CO 2 và H 2 O. Còn nitơ, sau khi được giải phóng ra dưới dạng NH 3 , kết hợp với H 2 SO 4 tạo thành (NH 4 ) 2 SO 4 tan trong dung dịch: 2NH 3 + H 2 SO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 Đuổi amoniac khỏi dung dịch bằng một lượng dư axit Boric (H 3 BO 3 ). (NH 4 ) 2 SO 4 + 2NaOH Na 2 SO 4 + 2H 2 O + 2NH 3 2NH 4 OH + 4H 3 BO 3 (NH 4 )B 4 O 7 + 7H 2 O Định phân lượng tetraborat amôn tạo thành bằng dung dịch H 2 SO 4 chuẩn qua đó dễ dàng tính được lượng nitơ có trong mẫu vật. (NH 4 )B 4 O 7 + H 2 SO 4 + 5 H 2 O (NH 4 ) 2 SO 4 + 4 H 3 BO 4 a) Chuẩn bị hóa chất (1)H 2 SO 4 đậm đặc (2) NaOH 30-40% (3) K 2 SO 4 tinh thể (4) CuSO 4 tinh thể (5) Dung dịch H 3 BO 3 5% (6) Chỉ thị hỗn hợp [2/1] của 2 dung dịch metyl đỏ 0,1% trong rượu etylic và metylen xanh 0,4% trong rượu etylic. (7) Dung dịch H 2 SO 4 0,01N (8) Hỗn hợp xúc tác: 0,2gam CuSO 4 .5H 2 O + 1,8gam K 2 SO 4 . (9) Selen kim loại. (10) Metyl đỏ 0,2% trong rượu 60 0 b) Cách tiến hành - Chuẩn bị mẫu Cân 2 gam bột lá sương sâm cho vào bình ken-dan cỡ 100ml hay 250ml. Chú ý: thủ thuật chuyển mẫu vật vào bình ken-dan sao cho bột lá sương sâm không dính lên thành và cổ bình. Cho vào bình ken-dan 10ml dung dịch H 2 SO 4 đậm đặc (d=1,84). Để tăng nhanh quá trình vô cơ hóa cần thêm chất xúc tác: 0,5 gam hỗn hợp xúc tác K 2 SO 4 : CuSO 4 : Se (100:10:1). Sau khi thêm các chất xúc tác, đậy bình bằng phễu thủy tinh nhỏ rồi cặp kín vào giá đỡ và đặt nghiêng một góc 45 0 trên bếp tách cất. Đun cho đén khi dung dịch hoàn toàn mất màu và chỉ đun mạnh khi hỗn hợp đã hoàn toàn chuyển sang thể dịch lỏng. Đung cho đến khi dung dịch trong bình ken-dan hoàn toàn trắng. Để nguội, pha loãng bằng 30-50ml nước cất. - Tiến hành thí nghiệm: Tiến hành theo phương pháp “lượng nhỏ”: amoniac được cất bằng thiết bị “micro ken-dan”.Chuyển toàn bộ dung dịch sau khi đã vô cơ hóa xong ở bình ken-dan vào bình định mức 100ml thêm nước cất cho đến vach, lắc đều. Dụng cụ để cất trước khi sử dụng phải rửa sạch. Lấy vào bình tam giác (1) 20ml dung dịch H 3 BO 3 - 30%, thêm vài giọt chỉ thị ta-xi-rô và lắp vào thiết bị. Đun sôi nước trong bình tạo hơi nước (2), mở nước vào ống sinh hàn.Sau đó, qua phễu (3) cho vào bình cất (4) 10ml dung dịch thí nghiệm trên và tiếp đó 8-10ml dung dịch NaOH- 40% (sau khi đã đóng các khóa (5),(6). Tráng phễu bằng 1 lượng nhỏ nước cất rồi đóng khóa (8) lại. Hơi nước rong bình (2) sục qua bình (4) và kéo theo NH 3 sang bình hấp thụ (1). Qúa trình cất kết thúc sau 15 phút. Đinh phân lượng tetraborat amon tạo thành bằng dung dịch H 2 SO 4 – 0.01N. Sau khi đã lấy bình (1), đóng khóa(7) đồng thời mở khóa (5). Dung dịch chuyển từ bình chưng cất (4) sang bầu (9), mở khóa (6) tháo bỏ dung dịch bẩn đi. Thí nghiệm xong phải rửa sạch thiết bị cất vi lượng một lần bằng HCl loãng và nhiều lần bằng nước cất. Cất 1 mẫu trắng để kiểm chứng với các thuốc thử và thao tác như trên- nhưng thay 10ml dung dịch đã vô cơ hóa bằng 10ml nước cất. Hình 2.2. Thiết bị Micro-kendan[6]. Hàm lượng Nitơ tổng số được tính bằng công thức sau: Dựa vào tỷ lệ Nitơ tương đối ổn định trong thành phần cấu tạo của protein để xác định hệ số protein. Thông thường, hàm lượng Nitơ toàn phần trong protein được xem như 16%, khi đó hệ số protein H: H=100/16= 6,25 Hệ số protein=6,25 hay còn gọi là hệ số trung bình thô. Hàm lượng protein x ’ (%)=x (%).H Trong đó: x : hàm lượng Nito tổng số tính bằng (%). x ’ : hàm lượng protein có trong mẫu lá sương sâm (%). a : số ml H 2 SO 4 -0,01 N dùng định phân mẫu thí nghiệm (ml). b : số ml H 2 SO 4 -0,01 N dùng định phân mẫu kiểm chứng (ml). V: dung tích bình định mức (ml). V 1 : số ml dung dịch thí nghiệm hút từ bình định mức vào SVTH: Phạm Duy Phúc & Trần Thị Vui; GVHD: Ngô Thị Minh Phương 10 bầu cất. 100 : hệ số chuyển thành %. m : lượng mẫu cân tính bằng (mg). Kết quả xác định hàm lượng protein trong lá sương sâm xem ở mục 1.5 mục phụ lục. 2.2.2.4. Xác định hàm lượng pectin trong lá sương sâm Nguyên tắc: Trong môi trường kiềm loãng, pectin hòa tan sẽ giải phóng ra nhóm methoxyl thành rượu methylic và acid pectin tự do. Acid pectin tự do trong môi trường có mặt acid acetic sẽ kết hợp với CaCl 2 thành dạng muối kết tủa calcium pectate. Từ hàm lượng muối kết tủa có, thể tính được hàm lượng pectin có trong mẫu phân tích. a) Chuẩn bị Hóa chất: Dung dịch NaOH 0,1N; CH 3 COOH 0,1N; CaCl 2 1N; AgNO 3 1%. b) Tiến hành Lấy 5gam lá sương sâm tươi đã được làm nhỏ cho vào bình tam giác dung tích 250ml, cho thêm 100ml NaOH 0,1N, để hỗn hợp trong 7 giờ cho pectin xà phòng hóa hoàn toàn thành acid pectin. Sau đó, thêm vào 50ml dung dịch acid acetic 0,1N và để yên 5 phút, thêm 50ml CaCl 2 1N để 1 giờ. Sau đó đun sôi hỗn hợp trong 5 phút rồi lọc qua giấy lọc đã được sấy khô đến khối lượng không đổi, rửa kết tủa calcium pectate bằng nước cất nóng cho đến khi không còn ion Cl - nữa (thử nước rửa với dung dịch AgNO 3 1%). Sau khi rửa xong, đặt giấy lọc có kết tủa vào cốc, cân và sấy ở 105 0 C đến khối lượng không đổi [1][6]. Hàm lượng pectin trong lá sương sâm tươi được tính theo công thức sau: Trong đó: P: là hàm lượng pectin có trong mẫu lá sương sâm tươi m1: khối lượng cặn calcium pectate thu được (gam). 0,92: hệ số chuyển từ calcium pectate sang pectin. m: khối lượng mẫu cần phân tích (gam). Kết quả xác định hàm lượng pectin trong lá sương sâm xem ở mục 1.6 mục phụ lục. 2.2.2.5. Xác định chỉ số DE của mẫu pectin thô Phương pháp xác định mức độ ester hóa (DE) (theo Food Chemical Codex, FCC, 1981; trích dẫn bởi Singthong et al, 2005) [1]. Cách tiến hành: Cân 500 mg mẫu pectin khô cho vào bình tam giác 250 mL, thêm 2 mL ethanol và pha loãng bằng 100 mL nước cất. Sau khi mẫu được hòa tan hoàn toàn, thêm 5 giọt phenolphtalein, mẫu được chuẩn độ với dung dịch NaOH 0,5N cho đến khi dung dịch có màu hồng nhạt và ghi nhận kết quả và ghi nhận kết quả V bđ . Sau đó thêm vào 10 mL NaOH 0,5 N và lắc thật mạnh rồi để yên khoảng 15 phút. 10 mL HCl được thêm tiếp vào và lắc cho đến khi màu hồng biến mất. Thêm vào 5 giọt phenolphtalein và chuẩn độ với NaOH 0,5N cho đến khi dung dịch có màu hồng nhạt bền trong 30 giây. Ghi lại kết quả V s . Tính toán kết quả: Kết quả xác định chỉ số DE trong lá sương sâm tươi xem ở phần phụ lục. Hình 2.3. Mẫu được chuẩn độ với dung dịch NaOH 0,5N CHƯƠNG 3- KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1. Xác định một số thành phần hóa học cơ bản trong lá sương sâm tươi Lá sương sâm sau khi thu hái, chúng tôi tiến hành xác định hàm lượng của một số thành phần hóa học chủ yếu. Kết quả thu nhận được trình bày tại bảng 3.1 Bảng 3.1. Một số thành phần hóa học cơ bản trong lá sương sâm tươi Theo kết quả trên bảng 3.1 kết hợp với kinh nghiệm trong dân gian, thành phần pectin trong lá sương sâm chiếm tỉ lệ khá cao, nghiên cứu chiết tách pectin từ lá sương sâm là nghiên cứu có ý nghĩa. Vì vậy, chúng tôi lựa chọn pectin làm đối tượng để tiến hành nghiên cứu chiết tách với hiệu quả cao nhất rồi từ đó xác định các tính chất của pectin chiết tách, đặc biệt [...]... pectin khi chiết với tỉ lệ 1/7 đạt cực đại (16.43%) Vì vậy chúng tôi chọn tỉ lệ 1/7 để tiến hành chiết tách pectin từ lá sương sâm 3.2.4 Đề xuất quy trình chiết tách pectin từ lá sương sâm 3.2.4.1 Quy trình chiết tách pectin từ nguyên liệu lá sương sâm khô Hình 3.13 Sơ đồ quy trình chiết tách pectin từ bột lá sương sâm khô 3.2.4.2 Thuyết minh quy trình a) Chuẩn bị nguyên liệu bột lá sương sâm khô Lá. .. SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LẦN THỨ 9 - 2014 là khả năng tạo màng của pectin, ứng dụng trong tạo màng bao bọc quả nho một loại trái cây có giá trị sử dụng cao nhưng rất dễ bị hư hỏng nhanh trong quá trình sử dụng và bảo quản 3.2 Nghiên cứu chiết tách pectin trong lá sương sâm 3.2.1 Nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu Chúng tôi thực hiện khảo sát quá trình chiết tách pectin từ hai loại... 1 Tiếp tục tinh sạch pectin từ pectin thô và nghiên cứu sử dụng vào sản xuất thực phẩm 2 Nâng cao hiệu quả và chất lượng chiết tách pectin 3 Tiếp tục hoàn thiện sản phẩm bột sương sâm để có chất lượng cao hơn và tiện lợi hơn cho người sử dụng 4 Nghiên cứu bội nhiễm vi sinh vật cho quá trình bảo quản bột sương sâm và quả nho sau khi bọc màng pectin 17 HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐẠI HỌC... mặt quả Ít (b) bị mốc Mẫu Tươi Khô nứt Bình Ít (c) Thường Mẫu Tươi Sáng Bình thường Rất ít (d) bóng 3.3.3 Đề xuất quy trình bảo quản nho bằng phương pháp tạo màng bao bọc pectin 3.3.3.1 Sơ đồ quy trình bảo quản nho bằng phương pháp tạo màng bao bọc pectin Hình 3.15 Quy trình bảo quản nho bằng phương pháp tạo màng bao bọc pectin 3.3.3.2 Thuyết minh sơ đồ quy trình a) Chuẩn bị + Chuẩn bị nguyên liệu nho. .. dai vì vậy nó sẽ giảm được quá trình thoát hơi nước trong quả nho e) Bảo quản nho Nho sau khi được tạo màng xong sẽ được bảo quản trong điều kiện 40C để đảm bảo được độ tươi của quả Hạn chế sự phát triển của vi sinh vật đặc biệt là nấm mốc 16 Hình 3.15 Quy trình bảo quản nho bằng phương pháp tạo màng bao bọc pectin KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài, chúng tôi... chiết tách từ lá khô (a) và lá tươi (b) [6] Từ việc phân tích lựa chọn nguyên liệu lá sương sâm sử dụng chiết tách pectin trên có thể kết luận rằng: Có thể sử dụng nguyên liệu lá khô và lá tươi để tiến hành chiết tách pectin Chúng tôi chọn nguyên liệu lá khô để tiến hành chiết tách pectin vì các lý do sau: - Hiệu suất thu nhận pectin khi chiết tách giữa lá tươi và lá khô chêch lệch không cao - Khi đưa vào... chiết tách được xác định thành phần pectin bằng phổ hồng ngoại Pectin thu nhận được là pectin thuộc nhóm pectin methoxyl hóa thấp với chỉ số DE của pectin thô lá khô là 15,789 và chỉ số DE của pectin thô lá tươi là 15,094 Vì vậy pectin thô được chiết tách từ lá sương sâm có thể tạo gel khi có mặt của ion kim loại hóa trị hai (như Ca2+) trong khoảng pH = 2-6 và không cần có đường 5 Nho sau khi được bao bọc. .. đều là pectin Nghiên cứu khả năng tạo màng của pectin trong tạo màng bao bọc quả nho 3.3.1 Nghiên cứu tỉ lệ nước cần thiết phối trộn với bột pectin thô để tạo màng Nghiên cứu được thực hiện ở các tỷ lệ bột pectin thô/nước (g/ml ) là 1/5, 1/10, 1/15 Kết quả cho thấy tỷ lệ bột pectin thô: nước (g/ml ) là 1/10 cho kết quả tốt nhất: thời gian tạo gel nhanh, màng được tạo thành có độ dẻo, có mùi thơm đặc... quanh quả nho Độ dày của lớp màng phụ thuộc vào thời gian nhúng vì vậy thời gian nhúng tốt nhất để có được lớp màng sáng bóng không bị rỗ và đảm bảo bề mặt quả nho được bao bọc là 5-7 giây c) Nhúng nho vào dung dịch CaCl2 2% Thời gian nhúng dung dịch là 30 phút d) Hút ẩm Mục đích: Làm khô lớp màng bao bọc xung quanh quả nho, hạn chế sự xâm nhập và phát triển của vi sinh vật đặc biệt khi làm khô lớp màng. .. nguyên liệu lá tươi và lá khô chênh lệch không đáng kể 0,54% 3 Xây dựng được quy trình chiết tách pectin từ lá sương sâm Trong đó, nguyên liệu sử dụng là lá sương sâm khô và dung môi là acid citric ứng với các thông số công nghệ chiết tách: nhiệt độ là 90°c, pH là 4,5, thời gian là 70 phút, tỷ lệ nguyên liệu: dung môi là l:20g/ml, nồng độ acid citric là 7% Hiệu suất chiết tách đạt 16,43% 4 Pectin thô . nhóm nghiên cứu chúng tôi đã chọn đề tài nghiên cứu của mình là: Nghiên cứu quy trình chiết tách pectin từ lá sương sâm và ứng dụng tính chất tạo màng của pectin trong tạo màng bao bọc quả nho 2 SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LẦN THỨ 9 - 2014 NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHIẾT TÁCH PECTIN TỪ LÁ SƯƠNG SÂM VÀ ỨNG DỤNG TÍNH CHẤT TẠO MÀNG CỦA PECTIN TRONG TẠO MÀNG BAO BỌC QUẢ NHO RESEARCH. hoiphuong01@yahoo.com.vn Tóm lược Đề tài Nghiên cứu quy trình chiết tách pectin từ lá sương sâm và ứng dụng tính chất tạo màng của pectin trong tạo màng bao bọc quả nho được thực hiện tại phòng thí