Nghiên cứu sản xuất sữa chua giàu chất xơ hòa tan

Tóm tắt Nghiên cứu này nhằm đề xuất quy trình sản xuất sữa chua giàu chất xơ hòa tan. Điều kiện thích hợp cho quy trình sản xuất được đề xuất như sau: Tỷ lệ vỏ bưởi/dung môi citric acid là 1/20, thời gian chiết tách pectin là 89 phút, nhiệt độ trích ly là 98,7oC, nồng độ citric acid là 7,5%, hàm lượng pectin thu hồi là 13,26%. Tỷ lệ cồn/dịch chiết pectin là 3/1 là tối ưu nhất để thu được hàm lượng pectin thô cao nhất. Tỷ lệ phối trộn sản xuất sữa chua là: hàm lượng đường saccharose 14,42%, tỷ lệ pectin thô là 0,95%, tỷ lệ men cái 3,23% với nhiệt độ lên men là 43oC, thời gian lên men 5 giờ. Sản phẩm sữa chua có hàm lượng các thành phần: hàm lượng chất khô 14,823%, hàm lượng đường tổng số 6,212%, hàm lượng protein tổng số 3,25%, hàm lượng chất béo 0,924%, hàm lượng chất xơ thô hòa tan 0,921%, lactic acid 0,693%. Kết quả phân tích đánh giá chất lượng sản phẩm sữa chua cho thấy sản phẩm đạt tiêu chuẩn vi sinh theo TCVN 7030-2002 của sữa chua là 102 cfu/g, được người dùng chấp nhận ở mức độ khá và sản phẩm sau khi bảo quản lạnh ở 4°C vẫn duy trì sự sống của vi khuẩn lactic nhưng ức chế hoạt động lên men của chúng, mật độ tế bào vi khuẩn lactic tuy có giảm nhưng vẫn duy trì ở mức cao (4,32×1010) vẫn đảm bảo việc bổ sung nhiều lợi khuẩn để tăng cường sức khỏe người sử dụng.

pdf10 trang | Chia sẻ: thanhle95 | Lượt xem: 367 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nghiên cứu sản xuất sữa chua giàu chất xơ hòa tan, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
100 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 2(65).2019 Nghiên cứu sản xuất sữa chua giàu chất xơ hòa tan Study on production of soluble fibre-rich yogurt Vũ Thị Hồng, Trần Thị Dịu Email: ngocbaochau2812@gmail.com Trường Đại học Sao Đỏ Ngày nhận bài: 01/4/2019 Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 23/6/2019 Ngày chấp nhận đĕng: 28/6/2019 Tóm tắt Nghiên cứu này nhằm đề xuất quy trình sản xuất sữa chua giàu chất xơ hòa tan. Điều kiện thích hợp cho quy trình sản xuất được đề xuất như sau: Tỷ lệ vỏ bưởi/dung môi citric acid là 1/20, thời gian chiết tách pectin là 89 phút, nhiệt độ trích ly là 98,7oC, nồng độ citric acid là 7,5%, hàm lượng pectin thu hồi là 13,26%. Tỷ lệ cồn/dịch chiết pectin là 3/1 là tối ưu nhất để thu được hàm lượng pectin thô cao nhất. Tỷ lệ phối trộn sản xuất sữa chua là: hàm lượng đường saccharose 14,42%, tỷ lệ pectin thô là 0,95%, tỷ lệ men cái 3,23% với nhiệt độ lên men là 43oC, thời gian lên men 5 giờ. Sản phẩm sữa chua có hàm lượng các thành phần: hàm lượng chất khô 14,823%, hàm lượng đường tổng số 6,212%, hàm lượng protein tổng số 3,25%, hàm lượng chất béo 0,924%, hàm lượng chất xơ thô hòa tan 0,921%, lactic acid 0,693%. Kết quả phân tích đánh giá chất lượng sản phẩm sữa chua cho thấy sản phẩm đạt tiêu chuẩn vi sinh theo TCVN 7030-2002 của sữa chua là 102 cfu/g, được người dùng chấp nhận ở mức độ khá và sản phẩm sau khi bảo quản lạnh ở 4°C vẫn duy trì sự sống của vi khuẩn lactic nhưng ức chế hoạt động lên men của chúng, mật độ tế bào vi khuẩn lactic tuy có giảm nhưng vẫn duy trì ở mức cao (4,32×1010) vẫn đảm bảo việc bổ sung nhiều lợi khuẩn để tĕng cường sức khỏe người sử dụng. Từ khóa: Sữa chua; chất xơ hòa tan; lên men; sữa chua giàu chất xơ hòa tan. Asbtract This study aims to produce soluble fibre-rich yogurt. The optimal conditions for this production were found as follows: The ratio of grapefruit to solvent was 1/20, time for extraction and isolation of pectin was 89 min, extraction temperature was 98.7oC, acid concentration was 7.5%, yield of pectin was 13.26%, the ratio of ethanol to pectin extract was 3/1. The material mixture for the production of soluble fibre-rich yogurt was the following: The percentage of saccharose content, crude pectin, and bacterial enzymes (or acid lactic bacteria) was 14.42%, 0.95%, and 3.32%, respectively. The fermentation was taken place at 43oC for 5 hours. The final yogurt product contains the following ingredients: dry matter content (14.823%), total sugar content (6.212%), total protein content (3.25%), fatty substances (0.924%), soluble crude fiber content (0.921%), lactic acid (0.693%). The quality of our yogurt product meets the microbiological standards according to TCVN 7030-2002 for the yogurt product expressed as 102 cfu/g. This product is accepted by the users at a good level. The cellular activities of lactic acid bacteria are still maintained, but their fermentation is inhibited when preserving the yogurt product at 4°C. At such condition, the density of lactic bacteria is reduced but remains high (4.32×1010), this ensures the sufficient level probiotics for the users. Keywords: Yogurt; soluble fiber; fermentation; soluble fiber-rich yogurt. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong thời đại nền kinh tế trí thức, hòa cùng nhịp sống ngày một hiện đại, nhu cầu về thực phẩm ngày một tĕng cả về chất và lượng. Để đáp ứng nhu cầu này, nhiều sản phẩm được sản xuất ra không đơn thuần chỉ cung cấp chất dinh dưỡng mà còn phải đảm bảo tốt cho sức khỏe. Trong đó, có các sản phẩm lên men, đặc biệt là lên men lactic được ứng dụng rộng rãi. Sữa chua cũng là một sản phẩm lên men lactic từ sữa, rất được ưa chuộng trên thế giới cũng như ở Việt Nam, có hương vị thơm ngon, bổ dưỡng và quan trọng hơn cả là nó mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe con người [2, 3]. Bên cạnh đó, để tĕng thêm giá trị dinh dưỡng cũng như đa dạng hóa sản phẩm trên thị trường người ta có thể bổ sung một số thành phần, nguyên liệu khác nhằm góp phần cải thiện sức khỏe, làm cho sữa chua có màu sắc và Người phản biện: 1. TS. Bùi Vĕn Ngọc 2. PGS.TS. Đỗ Thị Bích Thủy LIÊN NGÀNH HÓA HỌC - CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM 101Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 2(65).2019 mùi vị đặc trưng riêng, nâng cao giá trị cho sản phẩm và qua đó thu hút được sự quan tâm, chú ý của người tiêu dùng [9]. Trong số đó chất xơ hòa tan là rất quan trọng đối với sức khỏe con người trong mỗi bữa ĕn hằng ngày. Các chất xơ hòa tan này góp phần duy trì sự cân bằng của hệ vi khuẩn đường ruột, kích thích miễn dịch đường tiêu hóa, giảm khả nĕng ung thư ruột kết, giảm cholesterol trong máu, đồng thời tĕng cường hấp thu khoáng chất và chống sâu rĕng, giảm nguy cơ dị ứng ở trẻ em, hỗ trợ việc tiêu hóa dễ dàng hơn, hạn chế các trường hợp khó tiêu do đầy hơi, táo bón [10]. 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu - Sữa tươi tiệt trùng: Trong nghiên cứu này, chúng ta sử dụng sữa tươi tiệt trùng không đường Vinamilk, sản phẩm của Công ty cổ phần Sữa Việt Nam. Địa chỉ: 10 đường Tân Trào, phường Tân Phú, quận 7, Thành phố Hồ Chí Minh. Sữa có chất lượng cao, đảm bảo tiêu chuẩn TCVN 7028:2009. - Đường saccharose: Đường có chất lượng cao, đảm bảo TCVN 6958-2001. Tiêu chuẩn về cảm quan: Tinh thể màu trắng, kích thước đồng đều, tơi khô, không vón cục. Không lẫn tạp chất lạ, không có mùi lạ, có vị ngọt của đường saccharose. Đường được sử dụng là đường tinh luyện cao cấp, sản phẩm của Công ty cổ phần Đường Biên Hòa. Địa chỉ: Khu Công nghiệp Biên Hòa - Đồng Nai - Việt Nam. - Men giống: Lactobacillus bulgaricus 2,72·107 cfu/g, Streptococus thermophilus 2,9·107 cfu/g được phân lập từ sữa chua Vinamilk. - Vỏ bưởi: Sử dụng phần vỏ của quả bưởi để làm nguyên liệu chính trong sản xuất chất xơ (pectin). Vỏ bưởi lấy từ giống bưởi Da xanh được trồng tại xã Thanh Hải, huyện Lục Ngạn, tỉnh Bắc Giang. Yêu cầu: Vỏ có phần cùi trắng dày, tươi, ít đắng. - Citric acid: Sản xuất tại Công ty TNHH Tân Phú Trung. Địa chỉ: 539/35 Lũy Bán Bích - Phú Thạnh - Tân Phú - TP. Hồ Chí Minh. Yêu cầu về mặt kỹ thuật: Citric acid được sử dụng trong nghiên cứu có độ tinh khiết > 99%, không chứa các tạp chất, cặn bẩn, hàm lượng kim loại nặng < 50 ppm. Tiêu chuẩn về cảm quan: Dạng tinh thể tương đối đồng đều, không vón cục, không ẩm, không tạp chất lạ, vị chua, không có vị lạ nào khác, không mùi lạ, tất cả tinh thể đều trắng tinh, óng ánh, khi pha trong nước cất thì dung dịch trong suốt. - Etanol: Loại etanol (hay còn gọi là cồn) được sử dụng trong nghiên cứu có nồng độ 96%. Sản xuất tại Công ty TNHH Cồn Trường Giang. Địa chỉ: Số 565 đường Phúc Diễn, phường Xuân Phương, quận Nam Từ Liêm, Hà Nội. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Các bố trí thí nghiệm nghiên cứu, sản xuất chất xơ hòa tan (pectin thô) Vỏ bưởi được rửa sạch, gọt bỏ phần vỏ xanh, cắt nhỏ và chần qua nước nóng để loại bỏ các saccharide và protein. Sau đó sấy khô ở nhiệt độ 50-60oC đến khối lượng không đổi. Sau đó vỏ bưởi tiếp tục được nghiền nhỏ và cho vào túi nilon để bảo quản và sử dụng cho các thí nghiệm nghiên cứu. 2.2.1.1. Thí nghiệm 1: Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ vỏ bưởi/dung môi acid Cân 10 g vỏ bưởi đã được xử lý sau đó trích ly với dung môi là acid citric được điều chỉnh về pH 2 với các tỷ lệ vỏ/dung môi là 1/5, 1/10, 1/15, 1/20, 1/25 (w/v). Tiến hành trích ly ở nhiệt độ 90oC trong 60 phút, sau đó định lượng và tính hiệu suất thu hồi pectin thô để lựa chọn tỷ lệ dung môi thích hợp [13, 17]. 2.2.1.2. Thí nghiệm 2: Bố trí quy hoạch thực nghiệm xác định thời gian, nhiệt độ, nồng độ của acid để trích ly pectin Trong thí nghiệm này, nhóm tác giả đã tiến hành chọn phương pháp quy hoạch thực nghiệm để xây dựng phương trình hồi quy thực nghiệm, nhằm xác định tương quan giữa thời gian, nhiệt độ, nồng độ của acid đến hiệu suất thu hồi pectin thô. Thông qua các dẫn liệu khoa học và các thí nghiệm thĕm dò đã xác định được các miền tối ưu của các yếu tố cơ bản là: - Thời gian trích ly: 70÷90 phút - Nhiệt độ trích ly: 80÷100oC - Nồng độ của acid: 5÷9% Dùng phần mềm Design Expert 11.0 để tối ưu hóa thời gian, nhiệt độ trích ly, nồng độ của citric acid. Hàm mục tiêu được lựa chọn là: Y 1 : Hiệu suất thu hồi pectin thô, % Bảng 1. Mức cơ sở và khoảng biến thiên Các mức Các yếu tố ảnh hưởngX 1 , phút X 2 , oC X 3 , % Mức trên (+1) 90 100 9 Mức cơ sở (0) 80 90 7 Mức dưới (-1) 70 80 5 Khoảng biến thiên 10 10 2 102 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 2(65).2019 Bảng 2. Ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 2 xác định thời gian trích ly, nhiệt độ trích ly, nồng độ của acid Số TN Biến chuẩn Biến thực X 1 X 2 X 3 Thời gian, phút Nhiệt độ, oC Nồng độ của acid 1 -1 -1 -1 70,00 80,00 5,00 2 1 -1 -1 90,00 80,00 5,00 3 -1 1 -1 70,00 100,00 5,00 4 1 1 -1 90,00 100,00 5,00 5 -1 -1 1 70,00 80,00 9,00 6 1 -1 1 90,00 80,00 9,00 7 -1 1 1 70,00 100,00 9,00 8 1 1 1 90,00 100,00 9,00 9 2− 0 0 65,85 90,00 7,00 10 2 0 0 94,14 90,00 7,00 11 0 2− 0 80,00 75,85 7,00 12 0 2 0 80,00 104,14 7,00 13 0 0 2− 80,00 90,00 4,17 14 0 0 2 80,00 90,00 9,82 15 0 0 0 80,00 90,00 7,00 16 0 0 0 80,00 90,00 7,00 2.2.1.3. Thí nghiệm 3: Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ cồn/dịch trích ly Dịch pectin thu được sau các thí nghiệm nghiên cứu. Ta tiến hành kết tủa với cồn 96° để thu pectin thô với tỷ lệ cồn/dịch trích ly: 1/1; 2/1; 3/1; 4/1; 5/1 (v/v) trong thời gian là 30 phút; sau đó định lượng và tính hiệu suất thu hồi pectin thô để lựa chọn tỷ lệ cồn thích hợp. 2.2.2. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ pectin, đường saccharose và tỷ lệ men cái trong sản xuất sữa chua Thông qua các dẫn liệu khoa học [1] và các thí nghiệm thĕm dò đã xác định được các miền tối ưu của các yếu tố cơ bản, đó là: - Tỷ lệ đường saccharose X 1 : 12÷16, % (w/w) - Tỷ lệ pectin thô bổ sung X 2 : 0,3÷1,1, % (w/w) - Tỷ lệ men cái bổ sung: X 3 : 2,0÷4,0, % (w/w) Các yếu tố cố định: Hàm lượng chất khô của sữa tươi 11% (w/w), nhiệt độ lên men 42oC, thời gian lên men 6 giờ. Hàm mục tiêu được lựa chọn là điểm chất lượng cảm quan của sản phẩm (Y 2 ). Bảng 3. Điều kiện thí nghiệm được chọn Các mức Các yếu tố ảnh hưởngX 1 , % X 1 , % X 3 , % Mức trên (+1) 16 1,1 4,0 Mức cơ sở (0) 14 0,7 3,0 Mức dưới (-1) 12 0,3 2,0 Khoảng biến thiên 2 0,4 1,0 Bảng 4. Ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 2 xác định tỷ lệ đường saccharose, pectin thô, men cái Số TN Biến chuẩn Biến thựcX 1 X 2 X 3 Tỷ lệ đường saccharose, % Tỷ lệ pectin, % Tỷ lệ men cái, % 1 -1 -1 -1 12,00 0,30 2,00 2 1 -1 -1 16,00 0,30 2,00 3 -1 1 -1 12,00 1,10 2,00 4 1 1 -1 16,00 1,10 2,00 5 -1 -1 1 12,00 0,30 4,00 6 1 -1 1 16,00 0,30 4,00 7 -1 1 1 12,00 1,10 4,00 8 1 1 1 16,00 1,10 4,00 LIÊN NGÀNH HÓA HỌC - CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM 103Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 2(65).2019 Số TN Biến chuẩn Biến thựcX 1 X 2 X 3 Tỷ lệ đường saccharose, % Tỷ lệ pectin, % Tỷ lệ men cái, % 9 2− 0 0 11,17 0,70 3,00 10 2 0 0 16,83 0,70 3,00 11 0 2− 0 14,00 0,13 3,00 12 0 2 0 14,00 1,27 3,00 13 0 0 2− 14,00 0,70 1,59 14 0 0 2 14,00 0,70 4,41 15 0 0 0 14,00 0,70 3,00 16 0 0 0 14,00 0,70 3,00 2.2.3. Xác định thời gian lên men và nhiệt độ lên men a) Xác định thời gian lên men Tiến hành phối trộn 100 ml sữa tươi tiệt trùng với pectin thô, đường, men cái với tỷ lệ được chọn ở thí nghiệm trên. Sau đó thanh trùng dịch sữa ở 75°C trong 15 phút rồi làm nguội đến nhiệt độ 40-45°C, bổ sung men cái vào theo tỷ lệ đã lựa chọn được ở thí nghiệm trên. Tiến hành rót hũ và lên men ở 45˚C trong các khoảng thời gian 4,0 giờ, 4,5 giờ, 5,0 giờ, 5,5 giờ, 6,0 giờ, sau đó làm lạnh đến 4˚C, bảo quản 72 giờ. Đánh giá cảm quan bằng phương pháp cho điểm theo TCVN 3215-79, từ đó lựa chọn nhiệt độ lên men thích hợp nhất. b) Xác định nhiệt độ lên men Tiến hành phối trộn 100 ml sữa tươi tiệt trùng với pectin thô, đường, men cái với tỷ lệ được chọn ở thí nghiệm trên. Sau đó thanh trùng dịch sữa ở 75°C trong 15 phút rồi làm nguội đến nhiệt độ 40- 45°C, bổ sung men cái vào theo tỷ lệ đã lựa chọn. Tiến hành rót hũ và lên men ở các điều kiện nhiệt độ: 41, 42, 43, 44, 45°C trong thời gian đã xác định. Đánh giá cảm quan sản phẩm tạo thành, từ đó lựa chọn nhiệt độ lên men thích hợp nhất. 2.2.4. Phương pháp đánh giá chất lượng a) Các phương pháp phân tích Bảng 5. Một số chỉ tiêu của sữa tươi tiệt trùng Chỉ tiêu Kết quả TCVN 7028-2009 Màu sắc Màu đặc trưng của sản phẩm Màu đặc trưng của sản phẩm Mùi, vị Mùi vị đặc trưng của sản phẩm, không có mùi vị lạ Mùi vị đặc trưng của sản phẩm, không có mùi vị lạ Trạng thái Dịch thể đồng nhất Dịch thể đồng nhất Hàm lượng chất khô 12,00% Không nhỏ hơn 11,5% Hàm lượng chất béo 3,200 Không nhỏ hơn 3,2% Lactic acid 0,15% - Độ Thorner 17,00°T 14-18°T Bảng 4. (tiếp theo) - Xác định độ ẩm theo phương pháp sấy đến khối lượng không đổi [1]. - Đo pH để bàn, Model: HI8424. Hãng sản xuất: Hanna - Ý [4]. - Xác định hàm lượng đường tổng số theo phương pháp Berdtrand (sau khi thuỷ phân với HCl) [4]. - Định lượng vi sinh vật tổng số bằng phương pháp đếm khuẩn lạc [6]. b) Phương pháp cho điểm chất lượng cảm quan [4] Bảng điểm đánh giá chất lượng cảm quan được xây dựng dựa theo TCVN 3215-79 gồm bốn chỉ tiêu màu sắc, mùi, vị, trạng thái với các hệ số quan trọng tương ứng là 0,8; 1,0; 1,0; 1,2. 2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu Sử dụng các phần mềm Design Expert 11.0 để thiết kế thí nghiệm quy hoạch thực nghiệm và xử lý số liệu; phân tích ANOVA bằng phần mềm SPSS, mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần, độ tin cậy là 95%. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Kết quả khảo sát thành phần nguyên liệu 3.1.1. Kết quả khảo sát một số chỉ tiêu của nguyên liệu sữa tươi tiệt trùng Kết quả khảo sát chất lượng sữa nguyên liệu được thể hiện ở bảng 5. 104 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 2(65).2019 Từ bảng 5 cho thấy sữa đảm bảo các chỉ tiêu về hóa lý, cảm quan theo TCVN 7028-2009 nên được sử dụng vào quy trình sản xuất sữa chua giàu chất xơ hòa tan. 3.1.2. Kết quả khảo sát một số thành phần của vỏ bưởi Bảng 6. Kết quả khảo sát một số thành phần của vỏ bưởi Thành phần Hàm lượng (%) Độ ẩm 69,00 Độ tro 12,00 Pectin 1,45 Từ bảng 6 ta thấy và một số tài liệu nghiên cứu [7], trong vỏ bưởi có hàm lượng pectin khá cao, thuận lợi cho quá trình trích ly và thu hồi pectin. Vì vậy đây là nguyên liệu phù hợp để trích ly pectin - một loại chất xơ hòa tan để bổ sung vào sữa chua giúp tạo sự đa dạng cho sản phẩm sữa chua và nâng cao giá trị của chất xơ hòa tan. 3.2. Kết quả nghiên cứu về các điều kiện trích ly chất xơ hòa tan (pectin) 3.2.1. Kết quả thí nghiệm xác định tỷ lệ vỏ bưởi/ dung môi acid Dựa vào đồ thị hình 1 có thể nhận thấy khi tỷ lệ vỏ bưởi/dung môi acid càng tĕng thì hiệu suất thu hồi pectin thô càng tĕng. Khi tĕng tỉ lệ vỏ bưởi/ dung môi acid từ 1/5 lên 1/20 thì hiệu suất trích ly tĕng từ 6,1% lên 8,6%, nếu tiếp tục tĕng lên tỷ lệ 1/25 thì hiệu suất trích ly có tĕng 8,8%, nhưng không đáng kể so với tỷ lệ vỏ bưởi/dung môi acid là 1/20 vì số lượng dung môi sử dụng quá lớn so với lượng pectin thu được. Hình 1. Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi pectin ở các tỷ lệ vỏ bưởi/dung môi acid Sau khi xử lý số liệu bằng phần mềm SPSS (α = 0,05) cho thấy có sự khác nhau không có ý nghĩa giữa hiệu suất thu hồi pectin thô khi trích ly ở tỷ lệ 1/20 và khi trích ly ở tỷ lệ 1/25. Tuy nhiên, để tránh lãng phí nguyên liệu và giảm chi phí cho quá trình sản xuất, chúng ta lựa chọn tỷ lệ vỏ bưởi/ dung môi acid là 1/20. 3.2.2. Kết quả xác định thời gian, nhiệt độ trích ly, nồng độ của acid Kết quả xác định thời gian, nhiệt độ trích ly và nồng độ acid được trình bày ở bảng 7. Bảng 7. Kết quả bố trí theo ma trận quy hoạch thực nghiệm xác định thời gian và nhiệt độ trích ly, nồng độ của acid Số TN Biến chuẩn Biến thực Hiệu suất thu hồi pectin thô (%)X 1 X 2 X 3 Thời gian, phút Nhiệt độ, oC Nồng độ acid, % 1 -1 -1 -1 70,00 80,00 5,00 6,20 2 1 -1 -1 90,00 80,00 5,00 9,80 3 -1 1 -1 70,00 100,00 5,00 10,70 4 1 1 -1 90,00 100,00 5,00 11,60 5 -1 -1 1 70,00 80,00 9,00 8,10 6 1 -1 1 90,00 80,00 9,00 11,20 7 -1 1 1 70,00 100,00 9,00 11,00 8 1 1 1 90,00 100,00 9,00 12,50 9 2− 0 0 65,85 90,00 7,00 10,00 10 2 0 0 94,14 90,00 7,00 13,00 11 0 2− 0 80,00 75,85 7,00 8,90 12 0 2 0 80,00 104,14 7,00 13,20 13 0 0 2− 80,00 90,00 4,17 5,60 14 0 0 2 80,00 90,00 9,82 8,70 15 0 0 0 80,00 90,00 7,00 10,50 16 0 0 0 80,00 90,00 7,00 10,40 Hiệ u s uấ t th u h ồi pe ctin th ô ( %) 10 8 6 4 2 0 Tỷ lệ vỏ bưởi/dung môi acid (w/v) 1/5 1/10 1/15 1/20 1/25 LIÊN NGÀNH HÓA HỌC - CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM 105Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 2(65).2019 1 1 2 3 2 2 2 1 2 1 2 3 2 10, 24 1,11 1,38 0,7403 - 0,5375 0,7302 0,5051 - 1, 45 ; 0,9718 Y X X X X X X X X R = + + + + + = Dựa vào đồ thị hình 2 và phương trình hồi quy ta thấy, thời gian, nhiệt độ, nồng độ acid đều ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi pectin. Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến quá trình chiết tách pectin, vì hệ số trong phương trình hồi quy là lớn nhất. Kết quả này cũng đúng với lý thuyết và có thể được giải thích như sau: Khi tĕng nhiệt độ thì khả nĕng hòa tan pectin sẽ tĕng lên, do đó hàm lượng pectin thu nhận được sẽ tĕng. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu chiết tách pectin từ chanh của các tác giả Masmoudi và đồng tác giả [6]. Thời gian cũng ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi pectin. Thời gian tĕng thì lượng pectin thu được sẽ tĕng, tuy nhiên thời gian không ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất thu hồi pectin. Để tối ưu hóa hàm lượng pectin, nhóm tác giả sử dụng phương pháp kỳ vọng trên phần mềm quy hoạch thực nghiệm Design expert 11.0. Kết quả là đã tìm được điều kiện tối ưu để chiết tách pectin là thời gian 89 phút; nhiệt độ 98,7oC; nồng độ acid 7,5% và hàm lượng pectin thu nhận được là 13,26%. Để kiểm chứng sự chính xác của mô hình xây dựng so với thực nghiệm, các thí nghiệm kiểm chứng sự phù hợp của mô hình được tiến hành tại một số điểm trong vùng qui hoạch. Kết quả thể hiện trên hình 3 cho thấy có một sự tương quan khá cao giữa mô hình xác định được so với số liệu thực nghiệm với hệ số tương quan của hàm lượng pectin thu được R2 = 0,9858. Kết quả này cho thấy sự phù hợp cao giữa mô hình xây dựng với thực nghiệm. Điều đó cho phép có thể sử dụng mô hình này để đánh giá ảnh hưởng của thời gian, nhiệt độ, nồng độ acid đến hiệu suất thu hồi pectin thô. Hình 3. Mối tương quan giữa mô hình lý thuyết và thực nghiệm mô tả ảnh hưởng của thời gian, nhiệt độ, nồng độ acid đến hiệu suất thu hồi pectin thô 3.3. Kết quả xác định tỷ lệ pectin, đường saccharose và tỷ lệ men cái trong sản xuất sữa chua Kết quả xác định tỷ lệ pectin, đường saccharose và tỷ lệ men cái trong sản xuất sữa chua được trình bày ở bảng 8. Hàm lượng pectin thu được theo mô hình, % 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5Hà m lượ ng pe ctin th u đ ượ c the o t hự c n gh iệm , % y = 0,9071x + 0,901 R2 = 0,9858 Giá trị hàm mục tiêu hiệu suất thu hồi pectin thô Nhập số liệu thí nghiệm ở bảng 7 vào phần mềm Design-Experts 11.0 (mục Central Composite). Design-Experts hiển thị các phương trình hồi quy thực nghiệm biểu diễn ảnh hưởng đồng thời của ba yếu tố: thời gian, nhiệt độ trích ly và nồng độ của acid. Hình 2. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của từng cặp yếu tố đến hiệu suất thu hồi pectin thô B: Nhiệt độ (oC) 14 12 10 8 6 4 Hiệ u s uấ t th u h ồi pe ctin (% ) A: Thời gian (phút) 1 0 0 9 5 9 0 8 5 8 0 9 08 58 07570 A: Thời gian (phút) B: Nhiệt độ (oC) Hiệ