Tài liệu động học sự thay đổi nhiệt của beta – caroten trong nước xoài

Trường Đại học Cần Thơ Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 TÓM LƯỢC Động học sự phá hủy β-carotene trong nước xoài không bổ sung và có bổ sung phụ gia (bổ sung muối NaCl hoặc bổ sung muối CaCl2 cùng nồng độ 0,05M) được tiến hành tại nhiệt độ 70, 75, 80, 85 và 900C ở các khoảng thời gian xử lý khác nhau (0, 15, 30, 45, 60, 90, 120 và 150 phút). Sự phá hủy β-carotene trong nước xoài tuân theo mô hình động học bậc nhất, và mô hình động học biến đổi một phần được áp dụng để xác định thông số động học. Sự phụ thuộc nhiệt của hằng số tốc độ tuân theo quan hệ arrhenius. Năng lượng hoạt hóa của sự biến đổi β-carotene ứng với hai thí nghiệm có bổ sung và không có bổ sung muối CaCl2 là tương đương nhau, lần lượt là 87,81 and 82,07kJ/mol và còn giá trị năng lượng hoạt hóa sự biến đổi β-carotene trường hợp bổ sung NaCl là 58,44kJ/mol. Điều này cho thấy, tốc độ phá hủy β-carotene trong mẫu nước xoài bổ sung NaCl 0,05M dễ bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của nhiệt độ hơn so với mẫu nước xoài không bổ sung và bổ sung CaCl2 0,05M. Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 3 Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ ...........................................................................................................................2 TÓM LƯỢC .............................................................................................................................3 MỤC LỤC.................................................................................................................................4 DANH SÁCH HÌNH ................................................................................................................6 DANH SÁCH BẢNG ...............................................................................................................7 CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ...............................................................................................8 1.1 Đặt vấn đề .................................................................................................................8 1.2 Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................8 CHƯƠNG 2 2.1 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU............................................................................9 Giới thiệu chung về xoài ..........................................................................................9 2.1.1 Nguồn gốc ..........................................................................................................9 2.1.2 Một số giống xoài phổ biến ở Việt Nam ............................................................9 2.1.3 Thành phần hóa học của xoài chín ..................................................................10 2.2 Sắc tố carotenoids ..................................................................................................10 Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu 2.2.1 Cấu tạo.............................................................................................................10 2.2.2 Tính chất ..........................................................................................................13 2.2.3 Nhân tố và cơ chế sự mất carotenoids.............................................................13 2.3 Beta-carotene và vai trò sinh học của nó .............................................................14 2.3.1 Công thức cấu tạo............................................................................................14 2.3.2 Tính chất ..........................................................................................................14 2.3.3 Nguồn gốc ........................................................................................................15 2.3.4 Giá trị sinh học của β-carotene .......................................................................16 2.4 Động học sự thay đổi nhiệt của β-carotene trong nước xoài..............................17 2.4.1 Phương trình động học bậc 1 ..........................................................................17 2.4.2 Phương trình chuyển đổi một phần..................................................................17 2.4.3 Sự phụ thuộc của hằng số tốc độ (k) vào nhiệt độ ...........................................18 CHƯƠNG 3 3.1 PHƯƠNG TIỆN – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................20 Phương tiện thí nghiệm .........................................................................................20 3.1.1 Địa điểm, thời gian thí nghiệm ........................................................................20 Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 4 Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ 3.1.2 Dụng cụ, thiết bị...............................................................................................20 3.1.3 Hoá chất...........................................................................................................20 3.1.4 Nguyên liệu ......................................................................................................21 3.2 Phương pháp phân tích .........................................................................................21 3.2.1 Phương pháp trích ly carotenoids ...................................................................21 3.2.2 Phương pháp xác định hàm lượng β-carotene ................................................21 3.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm.............................................................................22 3.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát động học sự thay đổi nhiệt của β-carotene trong nước xoài ở các mức độ xử lý nhiệt khác nhau ........................................................................22 3.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát động học sự thay đổi nhiệt của β-carotene trong nước xoài sau khi bổ sung thêm CaCl2 0,05 M ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau ...............24 3.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát động học sự thay đổi nhiệt của β-carotene trong nước xoài sau khi bổ sung thêm NaCl 0,05 M ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau.................25 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ - THẢO LUẬN........................................................................27 4.1 Thí nghiệm 1: Động học sự thay đổi nhiệt của β-carotene trong nước xoài trong trường hợp không bổ sung phụ gia........................................................................27 Trung tâm liệu ĐH Cần học tập vànước nghiên 4.2 Học Thí nghiệm 2: Động họcThơ sự thay@ đổiTài nhiệtliệu của β-carotene trong xoài có cứu bổ sung 0,05M CaCl2 .........................................................................................................28 4.3 Thí nghiệm 3: Động học sự thay đổi nhiệt của β-carotene trong nước xoài được bổ sung muối NaCl 0,05M.................................................................................................30 4.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hằng số tốc độ phá hủy β-carotene......................31 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ............................................................................32 5.1 Kết luận...................................................................................................................32 5.2 Đề nghị ....................................................................................................................32 PHỤ LỤC................................................................................................................................33 TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................................40 Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 5 Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ DANH SÁCH HÌNH Hình 1: Một số carotene phổ biến trong thực phẩm ................................................................11 Hình 2: Một số xanthophylls phổ biến trong thực phẩm .........................................................12 Hình 3: Sơ đồ biến đổi carotenoids..........................................................................................14 Hình 4: Quá trình cắt β-carotene bởi enzyme carotene dioxygenase, chuyển hóa retinaldehyde bởi enzyme retinol dehydrogenase và enzyme aldehyde oxydase...........................................16 Hình 5: Đồ thị mô tả động học phản ứng bậc một...................................................................17 Hình 6: Đồ thị mô tả động học chuyển đổi một phần..............................................................18 Hình 8: Sơ đồ bố trí thí nghiệm không bổ sung phụ gia..........................................................23 Hình 9: Sơ đồ bố trí thí nghiệm có bổ sung 0,05M CaCl2 .......................................................24 Hình 10: Sơ đồ bố trí thí nghiệm bổ sung NaCl 0,05M...........................................................26 Hình 11: Sự biến đổi β-carotene trong nước xoài (trường hợp không có bổ sung phụ gia) trong quá trình xử lý nhiệt - Phân tích theo mô hình hai bước (Two – step approach) ...........27 Hình 12: Sự biến đổi của β-carotene trong nước xoài (trường hợp có bổ sung CaCl2 nồng độ 0,05M) trong quá trình xử lý nhiệt - Phân tích theo mô hình hai bước (Two – step approach) ..................................................................................................................................................29 Trung tâm Học liệu Cần Thơ @ Tài liệu học vàNaCl nghiên Hình 13: Sự biến đổi ĐH của β-carotene trong nước xoài (trường hợp cótập bổ sung nồng độcứu 0,05M) trong quá trình xử lý nhiệt - Phân tích theo mô hình hai bước (Two – step approach) ..................................................................................................................................................30 Hình 14: Sự phụ thuộc nhiệt độ của hằng số tốc độ biến đổi β-carotene trong nước xoài (
) không có bổ sung phụ gia, () bổ sung CaCl2 và (
) bổ sung NaCl ....................................31 Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 6 Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ DANH SÁCH BẢNG Bảng 1: Thành phần hóa học của xoài chín .............................................................................10 Bảng 2: Hàm lượng β-carotene trong một số cây cỏ Việt nam (trong 100 gam nguyên liệu). 15 Bảng 3: Các thông số động học sự phá hủy nhiệt của β-carotene trong nước xoài theo mô hình biến đổi một phần (trường hợp không bổ sung phụ gia) .................................................28 Bảng 4: Các thông số động học phân hủy nhiệt của β-carotene trong nước xoài theo mô hình biến đổi một phần (trường hợp bổ sung CaCl2).......................................................................29 Bảng 5: Các thông số động học phân hủy nhiệt của β-carotene trong nước xoài theo mô hình biến đổi một phần (trường hợp bổ sung NaCl) ........................................................................31 Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 7 Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 CHƯƠNG 1 1.1 Trường Đại học Cần Thơ ĐẶT VẤN ĐỀ Đặt vấn đề Xoài (Mangifera indica L.) là loại quả nhiệt đới có giá trị cao, chúng là nguồn cung cấp nhiều vitamin A và C. Màu hấp dẫn của chúng khi chín là màu carotenoids, Subbarayan và Cama (1970) đã phân tích màu carotenoids của xoài Alphonso ở 3 giai đoạn chín, họ thấy rằng ở giai đoạn chín hoàn toàn thì β-carotene chiếm 50,6 %. Xoài được tiêu thụ chủ yếu dạng tươi, ngoài ra các sản phẩm chế biến từ xoài như: nước xoài, mức xoài, xoài sấy, necta xoài… cũng rất được ưa chuộng góp phần làm tăng giá trị thương phẩm cho quả xoài. Puree là một trong những sản phẩm trung gian quan trọng, chúng được chế biến nhiệt, tồn trữ để sản xuất mứt xoài, nước xoài. Tuy nhiên, thành công trong chế biến phụ thuộc vào nhiều thông số chất lượng khác nhau, đó là, giữ lại nhiều dinh dưỡng, giữ lại màu sắc, hương vị của sản phẩm suốt quá trình chế biến nhiệt. Những thông số động học, hằng số tốc độ và năng lượng hoạt hóa cung cấp những thông tin hữu dụng cho sự thay đổi chất lượng xảy ra suốt quá trình chế biến nhiệt. Chính vì thế việc nghiên cứu “Động học sự thay đổi nhiệt của β-carotene trong nước xoài” được đặt ra. Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu “Động học sự thay đổi nhiệt của β-carotene trong nước xoài”. Mục tiêu nghiên cứu cụ thể: −Động học sự thay đổi nhiệt của β-carotene trong nước xoài ở các mức độ xử lý nhiệt khác nhau. −Động học sự thay đổi nhiệt của β-carotene trong nước xoài có bổ sung 0,05M CaCl2 ở các mức độ xử lý nhiệt khác nhau. −Động học sự thay đổi nhiệt của β-carotene trong nước xoài được bổ sung muối NaCl 0,05M ở các mức độ xử lý nhiệt khác nhau. Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 8 Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 CHƯƠNG 2 2.1 Trường Đại học Cần Thơ LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU Giới thiệu chung về xoài 2.1.1 Nguồn gốc Xoài (Mangifera indica L.) họ đào lộn hột, trong chi Mangifera có tới 41 loài (Mukherjee, trích dẫn bởi Vũ Công Hậu, 1985) có thể tìm thấy rãi rác khắp các nước Đông Nam Á, trong đó chỉ có xoài (Mangifera indica) được trồng rộng rãi nhất. Theo các tác giả Ấn Độ, xoài có nguồn gốc ở đông bắc Ấn Độ, bắc Myanmar, ở vùng đồi núi chân dãy Hymalaya và từ đó lan đi khắp thế giới, sớm nhất sang Đông Dương, nam Trung Quốc và các nước miền Đông Nam Á. Từ đầu thế kỷ thứ XVI, khi người Bồ Đào Nha tìm ra đường biển sang Viễn Đông thì xoài được mang đi trồng khắp các vùng cận nhiệt đới trên thế giới và cả vùng bán nhiệt đới như Florida, Isarel (Vũ Công Hậu, 1985). 2.1.2 Một số giống xoài phổ biến ở Việt Nam Tại Việt Nam ngoài các loài hoang dại hiện có khoảng 50 giống xoài. Dưới đây là một giống tương đối phổ biến: Xoài Cát Chu: Phẩm chấtCần trái ngon, thơm có vị hơi chua, dạngnghiên trái hơi tròn, Trung tâm Học liệu ĐH Thơthịt@ Tàingọt liệu học tập và cứu trọng lượng trái trung bình 250 – 350g, vỏ trái mỏng. Đây là giống xoài ra hoa rất tập trung và dễ đậu trái, năng suất rất cao. Xoài Cát Hòa Lộc: Xuất phát từ Cái Bè (Tiền Giang), xoài có trái to, trọng lượng trái 400 – 600g, thịt trái vàng, dẽ, thơm, ngọt, hạt dẹp, được coi là giống xoài có phẩm chất ngon. Thời gian từ trổ bông đến chín trung bình 3,5 – 4 tháng. Xoài Thơm: Khối lượng quả trung bình 200 – 300g, vỏ màu xanh thẩm (thơm đen) và xanh nhạt (thơm trắng). So với xoài cát, xoài thơm có năng suất khá cao và ổn định quanh năm. Xoài Tượng: Quả to nhất trong các giống xoài ở Việt Nam có quả nặng 700 – 800g. Quả chín màu vàng nhạt, ửng xanh, trơn bóng, thịt quả màu vàng nhạt, ít xơ, ít nước, ăn không ngon bằng xoài cát và xoài Thanh Ca, hơi chua, thoang thoảng có mùi nhựa thông. Xoài Thanh Ca: Là một trong những giống ngon được nhiều người tiêu dùng ưa thích. Đặc biệt, cây có nhiều đợt quả trái vụ trong năm nên càng có giá trị kinh tế. Quả hình trứng dài, khối lượng trung bình 350 – 580g, vỏ quả vàng tươi rất bóng nên hấp dẫn. Thịt quả màu vàng tươi từ ngoài vào trong, ít xơ, nhiều nước, nhiều bột, ăn ngon và thơm. Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 9 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 2.1.3 Thành phần hóa học của xoài chín Bảng 1: Thành phần hóa học của xoài chín Thành phần Hàm lượng Nước 76 – 80 % Đường 11 – 20 % Acid 0,2 – 0,54 % Carotene 3,1 mg% Vitamin B1 0,04 mg% Vitamin B2 0,05 mg% Vitamin PP 0,03 mg% Vitamin C 13 mg% (Nguồn: Nguyễn Văn Tiếp, 1973) 2.2 Sắc tố carotenoids Carotenoids là sắc tố rộng rãi trong thiên nhiên có màu vàng, cam, đỏ. Người ta thấy Trung tâm Họctrong liệulụcĐH @rốt). Tài liệuthực học tập carotenoids và nghiên cứu carotenoids lạp,Cần sắc lạpThơ (ở củ cà Trong vật màu thường bị che phủ bởi chlorophyll. Ở các lá non người ta có thể thấy màu carotenoids khi chlorophyll chưa đầy đủ. 2.2.1 Cấu tạo Có hai nhóm cấu tạo: carotene hydrocarbon và xanthophyll. Xanthophyll là carotenoids gồm nhiều chất dẫn xuất chứa nhóm hydroxyl, epoxy, aldehyde và keton. Carotenoids là sắc tố mà về mặt hóa học gần với carotene. Đó là các hydrocarbon gồm các đơn vị isoprene. CH2 C CH3 CH CH2 isoprene Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 10 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Nhiều carotenoids chứa 8 đơn vị isopren hay chứa 40 nguyên tử carbon. Các carotenoids có chuỗi hydrocarbon chưa bão hòa, nối π tiếp cách, có thể kép vòng ở đầu, đôi khi có sự đối xứng trong phân tử. Phytofluene ζ-carotene Lycopene Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơγ-carotene @ Tài liệu học tập và nghiên cứu β-carotene α-carotene Hình 1: Một số carotene phổ biến trong thực phẩm Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 11 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 HO β-Cryptoxanthin OH α-Crypxanthin OH HO Zeaxanthin OH Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu HO Lutein OH O O HO Violaxathin O OH HO O Astaxanthin Hình 2: Một số xanthophylls phổ biến trong thực phẩm Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 12 Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trường Đại học Cần Thơ 2.2.2 Tính chất Không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ. Ổn định hơn trong môi trường kiềm, nhạy cảm hơn trong môi trường acid. Dễ bị oxy hóa do các nối đôi trong phân tử, nhạy cảm với tia UV. Sự oxy hóa mất màu carotenoids là quan trọng trong thực phẩm. Sự oxy hóa phá vỡ carotenoids tăng mạnh khi có sự hiện diện của sulfite và ion kim loại. Sự oxy hóa liên quan đến nhiệt độ, độ ẩm, khí oxy, kim loại,… Enzyme lipoxygenase tăng nhanh sự oxy hóa của carotenoids tạo ra các peroxyt. Các chất này làm mất màu carotenoids. H2O2 và ion halogen cũng có thể làm mất màu carotene. Carotenoids vì dễ bị oxy hóa nên có tính chất chống oxy hóa. Carotenoids làm vô hoạt oxy độc thân sinh ra do tiếp xúc với ánh sáng, không khí và do đó chống sự oxy hóa tế bào. Lycopen được biết đặc biệt hiệu quả trong việc vô hoạt oxy độc thân. 2.2.3 Nhân tố và cơ chế sự mất carotenoids Trung Sự mất carotenoids trong thực phẩm thì phức tạp trong tự nhiên với nhiều nhân tố khác nhau như bản chất và thành phần thực phẩm, xử lý trong chế biến, bao gói và tâm Học ĐHđộng CầncủaThơ @ lipooxigenase Tài liệu học tập và nghiên điều kiện tồnliệu trữ, hoạt enzyme và những enzyme khác, cứu và cộng với sự oxy hóa trong lipid được coi là đóng vai trò quan trọng. Kiến thức về sự mất carotenoids thì rời rạc. Sơ đồ có thể xảy ra sự phá hủy carotenoids được chỉ ra ở hình 3. Chuỗi liên kết đôi là nguyên nhân tính không bền của carotenoids bao gồm tính nhạy cảm với sự oxy hóa và đồng phân hình học. Nhiệt, ánh sáng và acid làm tăng nhanh sự đồng phân hóa từ dạng trans – carotenoids sang dạng cis. Sự oxy hóa phụ thuộc sự có mặt của oxy, sự tham gia của carotenoids, và điều kiện vật lý. Người ta nói chung chấp nhận giai đoạn đầu của sự oxy hóa là sự hình thành epoxy carotenoids và apocarrotenoid (Hunt và Krakenberger, 1947; El-Tinay và Chichester, 1970; Ramakrishnan và Francis, 1979; Marty và Berset, 1988). Tiếp theo sự phá vỡ tạo ra những hợp chất có phân lượng thấp giống như thu được từ sự oxy hóa acid béo, mà chúng góp phần tạo ra hương vị mong muốn cho rượu và trà nhưng chúng có thể là nguyên nhân tạo ra mùi xấu cho cà rốt và khoai lang cắt lát sấy (Falconer et al., 1964). Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 13 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trans-CAROTENEOID Đồng phân hóa Oxy hóa Cis-CAROTENEOID Oxy hóa EPOXY CAROTENEOID APOCAROTENEOID HYDROXYCAROTENEOID HỢP CHẤT CÓ KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP (LOW Thơ MOLECULAR COMPOUND) Trung tâm Học liệu ĐH Cần @ TàiMAS liệu học tập và nghiên cứu Hình 3: Sơ đồ biến đổi carotenoids 2.3 Beta-carotene và vai trò sinh học của nó Năm 1910 lần đầu tiên Whillsteilter và Escher chiết được β-carotene từ củ cà rốt và chính Whillsteilter đã xác định được cấu tạo hóa học của β-carotene. 2.3.1 Công thức cấu tạo β - carotene 2.3.2 Tính chất β-carotene ở dạng tinh thể hình đỏ đậm, có nhiệt độ nóng chảy ở 1830C, λmax 450, 476 nm, ít hòa tan hơn α-carotene. β-carotene tan trong CS2, Benzen, Chlorofom, hòa tan nhiều trong ether, ether dầu mỏ và trong dầu. Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 14 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 β-carotene ít tan trong nước, trong Methanol, Ethanol và thực tế không tan trong nước. Dung dich β-carotene có màu vàng, nó hấp thụ oxygen trong không khí để tạo thành chất không có hoạt tính sinh học. Một gam β-carotene kết tinh thương mại có 1,67 triệu đơn vị vitamin A. 2.3.3 Nguồn gốc Carotene rất phong phú trong tự nhiên, với sự phân bố rộng trong thực vật, tảo, nấm, vi khuẩn và động vật. Sắc tố carotenoids hiện diện nhiều trong chất màu của thực vật và nhiều loài tảo, thường đi kèm một lượng nhỏ hơn β-carotene. Nguồn trong tự nhiên chứa hàm lượng cao β-carotene gồm những lá màu xanh lục (green leaves), cà rốt, xoài, dầu cọ đỏ (red palm oil), tảo Dunaliella và vi khuẩn Phycomyces blakesleeanus. Bảng 2: Hàm lượng β-carotene trong một số cây cỏ Việt nam (trong 100 gam nguyên liệu). Số TT Cây cỏ β-carotene (µg) 1 Bí ngô 1500 2 Cà rốt 9800 3 Cải bắp 5100 4 Hoa lý 3045 5 Ớt vàng to 6600 6 Rau đay 7850 7 Rau muống 2865 8 Rau ngót 6220 9 Rau dền cơm 5298 10 Rau má 6580 11 Lá săn tươi 8280 12 Quả dưa hấu 222 13 Xoài 1200 14 Đu đủ 750 15 Gấc 45780 Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu (Nguồn: Thành phần dinh dưỡng thức ăn Việt Nam, Viện dinh dưỡng, Bộ Y tế, Nhà xuất bản Y học, 1995) Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 15 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 2.3.4 Giá trị sinh học của β-carotene Có rất nhiều chất carotenoids nhưng trong đó chỉ có β-carotene là có hoạt tính sinh học cao nhất và khi vào cơ thể thì β-carotene được chuyển hóa để tạo thành hai phân tử vitamin A. ί - carotene O2 β - carotene carotene dioxygenase O O CHO retinaldehyde Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu NAD(P)H aldehyde oxydase NAD(P) retinol dehydrogenase CH 2 OH retinol COOH retinoic acid Hình 4: Quá trình cắt β-carotene bởi enzyme carotene dioxygenase, chuyển hóa retinaldehyde bởi enzyme retinol dehydrogenase và enzyme aldehyde oxydase Tuy nhiên, hệ số nói chung được chấp nhận để tính tương quan giữa retinol và carotenoids là 1 µg retinol được cung cấp bởi 6 µg β-carotene hoặc 12 µg carotenoids tiền vitamin A khác, những nguyên cứu cung cấp cho thấy 1 µg retinol được cung cấp bởi 26 µg β-carotene từ rau màu xanh đậm (nhóm này cung cấp 13 – 76 µg), hoặc 12 µg từ trái màu vàng và trái cam (nhóm này cung cấp khoảng 6 – 29 µg) (Castenmiller và West, 1998). Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 16 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 2.4 Động học sự thay đổi nhiệt của β-carotene trong nước xoài 2.4.1 Phương trình động học bậc 1 Sự thay đổi hàm lượng β-carotene có thể được mô tả bởi phương trình động học bậc 1 A = A0 exp(− kt ) (1) Trong đó: A: Hàm lượng β-carotene A0: Hàm lượng β-carotene ban đầu t: Thời gian k: Hằng số tốc độ Lấy logarithm (1) ta được (2) ln ( A) = ln ( A0 ) − kt (2) Khi logarithm của hàm lượng β-carotene được vẽ đồ thị bằng hàm của thời gian xử lý thì hằng số tốc độ (k) chính là hệ số gốc của đường hồi quy. ln A/A Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu 0 thời gian (phút) Hình 5: Đồ thị mô tả động học phản ứng bậc một 2.4.2 Phương trình chuyển đổi một phần Mô hình chuyển đổi một phần là một trường hợp đặc biệt của phương trình bậc 1, hệ số chuyển đổi ( f ) được biểu diễn toán học như sau: f = A0 − A A0 − A∞ (3) Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 17 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Trong phần lớn phản ứng không thuận nghịch bậc 1, A∞ tiến gần về 0 và (3) được viết lại như sau: f = A0 − A A0 (4) Đồ thị logarithm của (1 – f ) theo thời gian là một đường thẳng với hằng số tốc độ được biểu diễn bằng giá trị âm của hệ số góc.  A ln  A0   = ln (1 − f ) = − kt  (5) Để tính toán hàm lượng còn lại ( A∞ ) sau quá trình xử lý nhiệt kéo dài, sử dụng phương trình sau:  A − A∞ ln (1 − f ) = ln  A0 − A∞   = − kt  (6) Phương trình (6) được viết lại như sau: A = A∞ + ( A0 − A∞ ) exp(− kt ) (7) Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu A/ A∞ A∞ Thời gian (phút) Hình 6: Đồ thị mô tả động học chuyển đổi một phần 2.4.3 Sự phụ thuộc của hằng số tốc độ (k) vào nhiệt độ Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hằng số tốc độ ở áp suất không đổi được biểu diễn dưới dạng năng lượng hoạt hóa và được ước tính bằng công thức Arrihenius: E k = k ref . exp  a  RT  1 1  . −  T   ref T  Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng (8) Trang 18 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 Hoặc: E ln (k ) = ln (k ref ) +  a  RT  1 1   −  T   ref T  (9) Trong đó: Ea: Năng lượng hoạt hóa (kJ.mol-1) k: Hằng số tốc độ (phút-1) kref: Hằng số tốc độ tại nhiệt độ tham chiếu (phút-1) RT: Hằng số khí (8,314 kJ.mol-1K-1) T: Nhiệt độ (K) Tref : Nhiệt độ tham chiếu (K). Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 19 Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 CHƯƠNG 3 3.1 Trường Đại học Cần Thơ PHƯƠNG TIỆN – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương tiện thí nghiệm 3.1.1 Địa điểm, thời gian thí nghiệm Thí nghiệm được tiến hành tại Phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ trong 12 tuần. 3.1.2 Dụng cụ, thiết bị −Ống nghiệm (đường kính trong: 1,6cm, thể tích: 20ml) −Phễu chiết 500 ml −Bình định mức 50 ml −Bình tam giác 300 ml −Cốc 50 ml −Phễu lọc −Giấy lọc Trung tâm−Cối Học sứ liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu −Đũa thủy tinh −Máy đo Spectrophotometer (Spectrophotometer, U-2800 UV-VIS, Hitachi, Japan) −Chiết quang kế (C20 CP LAUDA, Edition 2000) −pH kế −Bể điều nhiệt (Memmert, Germany) 3.1.3 Hoá chất −Aceton −Sodium chloride −Sodium sulfate anhydrous −Petroleum ether −Calcium chloride Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 20 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 3.1.4 Nguyên liệu Để thu được nguyên liệu có độ chín tương đối đồng điều trước khi chế biến, xoài Cát Chu được mua từ các chợ ngay khi chúng còn xanh ở giai đoạn thuần thục. Xoài được để chín tự nhiên, thường xuyên theo dỗi đến khi chúng chín đồng loạt, ta loại bỏ những quả chín sớm và chưa chín. Những quả còn lại có độ chín tương đối đồng đều đem đi gọt vỏ, tách thịt quả và tồn trữ ở -350C. 3.2 Phương pháp phân tích 3.2.1 Phương pháp trích ly carotenoids Sử dụng 50ml dung môi acetone lạnh (50C) để trích ly carotenoids trong 5g mẫu nước xoài bằng cách nghiền hỗn hợp trong cối sứ trong 2 phút. Lọc dung dịch sau nghiền qua giấy lọc Whatman No. 1 (Cat No 1001110, England). Rửa cối chày, giấy lọc và bã lọc bằng một lượng nhỏ acetone đến khi giấy lọc và bã lọc hoàn toàn mất màu. Trung Cho 40ml dung môi ete dầu hỏa (Bp. 60 – 900C) vào phễu chiết, sau đó cho dịch trích sau lọc lội qua và chờ hỗn hợp tách pha. Dùng 300ml nước cất để rửa hết acetone, quá trình rửa được lập lại 3 lần. Sau khi loại bỏ acetone và nước ra khỏi phễu chiết, dùng 20ml dung dịch nước muối bão hòa để loại bỏ nước còn lại dạng nhũ tương trong dung dịch. Để thu được dịch trích chỉ chứa carotenoids, dịch trích được thu hồi qua tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu phễu lọc chứa 15g muối Na2SO4 khan để loại bỏ hoàn toàn nước còn sót lại. Phần dịch trích được cho vào bình định mức 50ml và sử dụng ete dầu hỏa để rửa sạch phễu chiết và phễu lọc đến khi dung dịch đạt được thể tích 50ml. 3.2.2 Phương pháp xác định hàm lượng β-carotene Hàm lượng β-carotene được xác định bằng cách đo mật độ quang của dịch trích thu được từ 5g nước xoài bằng máy quang phổ (Spectrophotometer, U – 2800 DV – VIS, Hitachi, Japan) ở bước sóng 450nm. Ở bước sóng này, β-carotene được cho là có độ hấp thụ ánh sáng cực đại (Rodriguez – Amaya và Kimura, 2004). Hàm lượng βcarotene có trong mẫu được xác định bằng mcg/g dựa trên phương trình đường cong của chất chuẩn β-carotene ở cùng bước sóng. Hàm lượng β-carotene được tính theo công thức sau: β − carotene( µg / g ) = A * 3,9424 * 50 (10) 5 Trong đó A là độ hấp thu của β-carotene ở bước sóng 450nm. Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 21 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 2008 3.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm 3.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát động học sự thay đổi nhiệt của β-carotene trong nước xoài ở các mức độ xử lý nhiệt khác nhau - Mục đích: Tìm quy luật sự thay đổi hàm lượng β-carotene trong xoài và thấy được ảnh hưởng của nhiệt độ lên tốc độ thay đổi hàm lượng β-carotene. - Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với hai lần lặp lại. Nhân tố A: Nhiệt độ xử lý (0C) A1 A2 A3 A4 A5 700C 750C 800C 850C 900C Nhân tố B: Thời gian xử lý (phút) B1 B2 B3 B4 0 15’ 30’ 45’ B5 B6 B7 B8 60’ 90’ 120’ 150’ Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Ngành Công nghệ Thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Trang 22