Luận văn Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột rau má

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI -------
 ------- ðỖ THANH TÂM NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT RAU MÁ LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH Mã số : 60 54 10 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Trần Như Khuyên HÀ NỘI - 2011 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 19 tháng 11 năm 2011 Học viên ðỗ Thanh Tâm Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ii LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, bên cạnh sự cố gắng nỗ lực của bản thân, tôi ñã nhận ñược sự ñộng viên và giúp ñỡ rất lớn của nhiều cá nhân và tập thể. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trần Như Khuyên, Trưởng bộ môn Thiết bị bảo quản và chế biến nông sản - Khoa Cơ ñiện - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã tận tình giúp ñỡ, tạo mọi ñiều kiện tốt nhất cho tôi thực hiện và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp ñỡ của các thầy cô trong Khoa Công nghệ thực phẩm ñã tạo mọi ñiều kiện cho tôi thực hiện và hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn gia ñình và tất cả bạn bè ñã ñộng viên giúp ñỡ và tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện ñề tài và hoàn thành bản luận văn này. Hà Nội, ngày 19 tháng 11 năm 2011 Học viên ðỗ Thanh Tâm Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ðOAN .......................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................... ii MỤC LỤC.................................................................................................... iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................... vi DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................... vii DANH MỤC HÌNH, ðỒ THỊ....................................................................viii PHẦN 1: MỞ ðẦU....................................................................................... 1 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ðỀ TÀI .................................................... 1 1.2. MỤC ðÍCH NGHIÊN CỨU............................................................. 2 1.3. YÊU CẦU CỦA ðỀ TÀI ................................................................. 2 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................. 3 2.1. GIỚI THIỆU VỀ CÂY RAU MÁ .................................................... 3 2.2.1. Nguồn gốc, phân loại ........................................................................ 3 2.2.2. Thành phần hóa học .......................................................................... 9 2.2.3. Tác dụng dược lý và công dụng của cây rau má ............................ 10 2.2.4. Hoạt chất sinh học saponin trong rau má........................................ 16 2.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÔNG NGHÊ VÀ THIẾT BỊ SẤY RAU CỦ TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI ................ 20 2.2.1. Tình hình nghiên cứu công nghệ sấy rau củ ................................... 20 2.2.2. Thiết bị sấy rau củ........................................................................... 26 2.2.3. Một số kết quả nghiên cứu mới về công nghệ và thiết bị sấy rau củ ở Việt Nam........................................................................... 28 2.2.4. Một số yếu tố ảnh hưởng ñến chất lượng sản phẩm sấy................. 30 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp iv 2.2.5. Các phương pháp bảo quản sản phẩm sau sấy khô......................... 32 2.2.6. ðề xuất quy trình công nghệ........................................................... 33 PHẦN 3: ðỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................................ 36 3.1. ðỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ........................................................ 36 3.1.1. ðối tượng nghiên cứu ..................................................................... 36 3.1.2. Vật liệu và dụng cụ thí nghiệm....................................................... 36 3.1.3. Thiết bị thí nghiệm.......................................................................... 37 3.2. ðỊA ðIỂM NGHIÊN CỨU ............................................................ 37 3.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU........................................................... 37 3.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................. 38 3.4.1. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ........................................... 38 3.4.2. Phương pháp xác ñịnh một số thông số công nghệ của quá trình sấy........................................................................................... 47 PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .......................... 51 4.1. NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN NGUỒN NGUYÊN LIỆU .............. 51 4.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHẾ ðỘ XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU TRƯỚC SẤY........................................................................ 53 4.2.1. Kết quả nghiên cứu xử lý nguyên liệu bằng phương pháp chần ........................................................................................ 53 4.2.2. Kết quả nghiên cứu xử lý nguyên liệu bằng phương pháp hấp ...... 54 4.2.3. Kết quả so sánh 2 phương pháp xử lý nhiệt.................................... 55 4.3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHỆM ðƠN YẾU TỐ........ 56 4.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ tác nhân sấy T (oC).................................. 57 4.4.2. Ảnh hưởng của tốc ñộ tác nhân sấy v (m/s).................................... 59 4.2.3. Ảnh hưởng của mật ñộ nguyên liệu trên các khay sấy M (kg/m2) ............................................................................................ 60 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp v 4.5. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ðA YẾU TỐ ......... 62 4.6. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ỨNG VỚI GIÁ TRỊ TỐI ƯU CỦA CÁC YẾU TỐ VÀO.............................................................. 68 4.7. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TỒN TRỮ CỦA SẢN PHẨM .................................................................................... 70 4.8. HOÀN THIỆN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT RAU MÁ................................................................................ 71 5. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ..................................................................... 74 5.1. KẾT LUẬN..................................................................................... 74 5.2. ðỀ NGHỊ ........................................................................................ 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................... 76 PHỤ LỤC.................................................................................................... 80 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TB : Trung bình TDS : Hàm lượng chất tan TN1 : Thí nghiệm 1 TN2 : Thí nghiệm 2 TN3 : Thí nghiệm 3 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp vii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1. Thành phần hóa học của cây rau má ........................................ 9 Bảng 4.1. Hàm lượng chất tan và hàm lượng saponin trong 2 loại rau má tại xã ðông Cương............................................................ 51 Bảng 4.2. Hàm lượng chất tan và hàm lượng saponin trong các bộ phận của rau má thìa .............................................................. 52 Bảng 4.3. Thành phần hóa học có trong rau má ðông Cương................ 53 Bảng 4.4. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ chần ñến cảm quan của nguyên liệu .. 54 Bảng 4.5. Ảnh hưởng của thời gian hấp ñến cảm quan của nguyên liệu ... 55 Bảng 4.6. Ảnh hưởng của phương pháp xử lý trước sấy ñến hàm lượng chất tan, thời gian sấy và cảm quan của sản phẩm....... 55 Bảng 4.7. Kết quả khảo sát nhiệt ñộ sấy ................................................. 57 Bảng 4.8. Kết quả khảo sát tốc ñộ tác nhân sấy:..................................... 59 Bảng 4.9. Kết quả khảo sát ñộ dày lớp vật liệu trên các khay sấy.......... 60 Bảng 4.10. Mức biến thiên và khoảng biến thiên của các yếu tố vào....... 62 Bảng 4.11. Ma trận thí nghiệm theo phương án quy hoạch thực nghiệm bậc 2 Box-Wilson ...................................................... 63 Bảng 4.12. Các hệ số hồi quy có nghĩa của các hàm Y1, Y2..................... 64 Bảng 4.13. Kiểm tra tính thích ứng của mô hình toán .............................. 65 Bảng 4.14. Giá trị tối ưu của các yếu tố vào xi và các hàm Yj.................. 65 Bảng 4.15. Các hệ số hồi quy dạng thực................................................... 66 Bảng 4.16. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật................................................. 68 Bảng 4.17. Thành phần hóa học của sản phẩm bột rau má....................... 68 Bảng 4.18. Chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm bột rau má............................... 69 Bảng 4.19. Sự biến ñổi của bột rau má trong thời gian tồn trữ:................ 70 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp viii DANH MỤC HÌNH, ðỒ THỊ Trang Hình 2.1. Rau má thìa ................................................................................. 4 Hình 2.2. Rau má lông ................................................................................ 5 Hình 2.3. Rau má lá to ................................................................................ 5 Hình 2.4. Rau má mỡ.................................................................................. 6 Hình 2.5. Rau má lá rau muống .................................................................. 6 Hình 2.6. Rau má lá sen.............................................................................. 7 Hình 2.7. Rau má núi .................................................................................. 7 Hình 2.8. Rau má nước ............................................................................... 8 Hình 2.9. Rau má ngọ ................................................................................. 8 Hình 2.10. Rau má họ ................................................................................... 9 Hình 2.11. Một số thực phẩm chế biến từ rau má ...................................... 15 Hình 2.12. Cấu tạo hóa học của saponin trong rau má............................... 19 Hình 2.13. Quy trình công nghệ sấy rau củ ................................................ 22 Hình 3.1. Dụng cụ thí nghiệm................................................................... 36 Hình 3.2. Tủ sấy vạn năng ........................................................................ 37 ðồ thị 3.1. ðồ thị hàm mong muốn thành phần dj khi Yj bị chặn một phía .................................................................................. 46 ðồ thị 4.1. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ sấy ñến TDS và thời gian sấy ......... 58 ðồ thị 4.2. Ảnh hưởng của tốc ñộ tác nhân sấy ñến TDS và thời gian sấy ................................................................................... 60 ðồ thị 4.3. Ảnh hưởng của mật ñộ nguyên liệu trên khay sấy ñến TDS và thời gian sấy............................................................... 61 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ix Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp 1 PHẦN 1: MỞ ðẦU 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ðỀ TÀI Rau má là cây thuộc họ thảo, mọc hoang ở những nơi ñất ẩm. Rau má ñược coi như một loại rau thông dụng trong các bữa ăn hàng ngày: có thể ăn dưới dạng sống ñể khai vị, trước bữa ăn, có thể ăn luộc hoặc nấu canh,.... Trong ngành y học người ta sử dụng nước chiết ra từ rau má ñể giải nhiệt, hạ sốt. ðối với những người thừa cân (béo phì), xơ vữa ñộng mạch máu nếu ăn rau má lâu dài sẽ có tác dụng làm giảm lượng cholesterol trong máu và do ñó làm cho các mạch máu mềm mại trở lại, hạn chế ñược những tai biến do xơ vữa ñộng mạch máu gây ra (như co thắt ñộng mạch vành tim hay nhồi máu cơ tim, co thắt mạch máu não hay vỡ mạch máu não). Trong ngành dược học, người ta ñã chiết xuất lấy hoạt chất từ rau má ñể sản xuất thuốc chống sẹo lồi, giúp cho vết thương mau lành và giảm bớt chứng giãn tĩnh mạch chi dưới,.... Trong lĩnh vực thực phẩm, rau má ñược coi là loại rau thanh nhiệt. Rau má ñược sử dụng làm nước ép rau má, làm rau ăn tươi hoặc phơi khô sắc lấy nước uống ở các hộ gia ñình. Tuy vậy, các thực phẩm chế biến từ rau má chủ yếu mang tính thủ công và không ñược kiểm duyệt về vấn ñề vệ sinh và an toàn thưc phẩm. Vì vậy, cần chế biến rau má thành sản phẩm bột khô theo phương pháp công nghiệp vừa ñảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm vừa tiện lợi trong trong việc phối chế ñể sản xuất các loại thực phẩm chức năng (cho những người mắc bệnh cao huyết áp, xơ cứng ñộng mạch,...), sản xuất nước giải khát, trà, rau má và các loại thực phẩm khác. Do ñó, việc nghiên cứu ñề xuất quy trình công nghệ sản xuất bột rau má nhằm ña dạng hóa các sản phẩm và ñưa rau má thành nguồn nguyên Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp 2 liệu cho công nghiệp. ðiều này sẽ góp phần gia tăng giá trị sử dụng của rau má và gia tăng hiệu quả kinh tế của ngành rau củ Việt Nam, bước ñầu chúng tôi thực hiện ñề tài: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột rau má”. 1.2. MỤC ðÍCH NGHIÊN CỨU Xác ñịnh một số thông số công nghệ tối ưu của quá trình sấy rau má làm cơ sở cho việc hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất bột rau má, tận dụng ñược nguồn nguyên liệu rau má cho các ngành công nghiệp khác. 1.3. YÊU CẦU CỦA ðỀ TÀI - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết xác ñịnh ñược một số thông số cơ bản của quá trình sản xuất bột rau má nhằm ñịnh hướng cho nghiên cứu thực nghiệm. - Nghiên cứu thực nghiệm xác ñịnh ñược giá trị tối ưu của một số thông số làm cơ sở cho việc hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất bột rau má. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp 3 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. GIỚI THIỆU VỀ CÂY RAU MÁ 2.2.1. Nguồn gốc, phân loại 2.2.1.1. Nguồn gốc Giới: Plantae Bộ: Apiales Họ: Apiaceae Phân họ: Mackinlayoideae Rau má là loại rau dại mọc tương ñối phổ biến ở các vùng ñất nhiệt ñới ñặc biệt là Châu Á. Nó ñược biết ñến với nhiều tên gọi khác nhau như: tích tuyết Thảo (Trung Quốc), phanok (Lào), Trachiek-kranh (Myanma), Gotu-kola (Srilanka, Ấn ðộ) [12], [25]. Việc trồng rau má không ñòi hỏi ñầu tư nhiều và việc chăm sóc tương ñối nhẹ nhàng. Người ta thường chỉ trồng rau má một lần là có thể thu hoạch trung bình trong 10 năm. Ở chân ñất bùn, rau má có thể ñạt năng suất 1 – 1,2 tấn/500m2/lứa thu hoạch, ở chân ñất cao thì năng suất khoảng 500kg/500m2/lứa thu hoạch. Mỗi năm có thể thu hoạch 7 – 10 lứa, với giá bán 20.000 – 30.000ñ/kg. [26]. 2.2.1.2. Phân loại Căn cứ ñặc ñiểm thực vật học, rau má ñược phân thành các loại như sau: - Rau má thìa (Centella asiatica L) thuộc họ Hoa tán (Umbelliferae), là loại thực vật mọc bò lan trên mặt ñất, Lá hơi tròn, có mép khía tai bèo. Phiến lá có gân dạng lưới hình chân vịt. hoa mọc ở kẽ lá. Cánh hoa màu ñỏ hoặc tía., thích hợp mọc ở những nơi ẩm ướt như thung lũng, bờ mương, Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp 4 ruộng thuộc những vùng ñất nhiệt ñới. [7] (hình 2.1). Có tác dụng dưỡng âm, thanh nhiệt, giải ñộc, nhuận gan, lợi tiểu. Toàn bộ cây ñều có thể sử dụng ñược [37]. Hình 2.1. Rau má thìa - Rau má lông (Glechoma hederacea L), họ bạc hà (Lamiaceae), mọc hoang ở vùng núi Tam ðảo, Lào Cai, Lạng Sơn Cây có thân vuông, cao ñộ 10-30 cm. Lá tròn, có răng cưa, khi vò có mùi thơm (hình 2.2). Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp 5 Hình 2.2. Rau má lông Rau má lông ñược dùng chủ yếu ñể chữa sỏi niệu quản, sỏi mật, sỏi ống dẫn mật, viêm thận, phù thũng, hoặc các trường hợp khí hư bạch ñới, chữa kinh nguyệt không ñều, ngày 12- 16g, dưới dạng thuốc sắc. [36]. - Rau má lá to (Hydrocotyle nepalensis Hook) Thuộc họ hoa tán (Apiaceae). Cây có lá giống lá rau má C.asiatica, cao ñộ 20-30 cm, hoa nhỏ, mầu trắng. Cây dùng làm dược liệu trị ho, hen, khí hư bạch ñới, viêm gan. [31] (hình 2.3). Hình 2.3. Rau má lá to - Rau má mỡ (Hydrocotyle sibthorpioides Lam). Thuộc họ hoa tán (Apiaceae). Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp 6 Hình 2.4. Rau má mỡ Lá giống lá rau má C.asiatica, song có kích thước nhỏ hơn. Mặt trên lá nhẵn bóng, giống như láng một lớp mỡ. Hiện ñược sử dụng toàn cây ñể trị viêm gan vàng da, viêm gan virut, xơ gan, viêm họng, cảm sốt, ngày 20 – 40g, dưới dạng nước sắc. [29]. - Cây rau má lá rau muống: Tên khoa học: Emilia sonchifolia (Linn) DC Thuộc họ Cúc (Asteraceae). Hình 2.5. Rau má lá rau muống Cây nhỏ, thân mọc ñứng, cao chừng 20 - 40 cm trị ngứa lở, ung nhọt, ñau mắt ñỏ, ñau họng [30]. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp 7 - Cây rau má lá sen: Tên khoa học: Hydrocotyle bonariensis, xuất xứ ở Nam Mĩ, gần ñây thấy ở Việt Nam. Hình 2.6. Rau má lá sen Sống dễ trong nước nhưng cũng chịu ñược môi trường khô. Có rất nhiều loại, ở Việt Nam hiện chưa ñược nghiên cứu về tác dụng. [33]. - Rau má núi: (hình 2.7) Hình 2.7. Rau má núi Tên khoa học: Geophila reniformis Don, thuộc họ Cà phê (Rubiaceae) trị tiêu thũng, hút mủ. [31]. - Rau má nước: Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp 8 Hình 2.8. Rau má nước Tên khoa học: Gymnotheca involucrata Péi thuộc họ lá giấp (Saururaceae) trị ñau bụng, tê thấp. [34]. - Rau má ngọ : (Polygonum perfoliatum L), thuộc họ Rau răm – Polygonaceae (hình 2.9). Hình 2.9. Rau má ngọ Cây sống lâu năm có thân mọc bò hay leo, có nhánh nhẵn mang gai quặp xuống. Lá hình tam giác ñều hoặc hình khiên, dài 4-6cm, rộng 5-8cm, mép lá nguyên hay có gai, cuống lá dài 1-2cm, phía dưới làm thành bẹ rộng bao quanh thân. Hoa mọc thành bông ngắn ở ngọn, cũng có bẹ chìa như lá; Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp 9 cuống dài và có gai nhọn; hoa nhỏ màu trắng hoặc xanh nhạt. Quả có 3 rãnh dọc, khi chín màu ñen. Vị chua, tính hơi hàn; có tác dụng thanh nhiệt giải ñộc, lợi thủy tiêu thũng, chỉ khái. [28]. - Rau má họ (còn gọi là rau má mơ) Tên khoa học: Hydrocotyle rotondifolia Roxb, họ hoa tán Apiaceae. Hình 2.10. Rau má họ ðược dùng làm rau ăn có tác dụng hoạt huyết, hóa ứ, chữa bế kinh. [25]. 2.2.2. Thành phần hóa học Nhiều nghiên cứu ñã cho thấy, thành phần hóa học của rau má rất phong phú (Bảng 2.1). Ngoài ra, rau má còn chứa sterol, saponin, alkaloid, flavnol, saccharide, magnesium, manganese, potassium, zinc, các loại vitamin B2, B3, B6 và K. Tùy theo khu vực trồng và mùa vụ thu hoạch mà tỷ lệ các hoạt chất trong rau má có thể sai khác nhau. Bảng 2.1. Thành phần hóa học của cây rau má [14]. Stt Thành phần hóa học ðơn vị Hàm lượng 1 Nước % khối lượng 88,2 2 Protein % chất khô 3,20 3 Cacbohydrat % chất khô 1,80 4 Cellulose % chất khô 4,50 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp 10 5 Vitamin C mg% 3,70 6 Vitamin B1 mg% 0,15 7 Calci mg% 2,29 8 Phosphor mg% 2,00 9 Sắt mg% 3,