Tóm tắt Luận án Nghiên cứu sấy khô rong nho (Caulerpa lentillifera J. Agardh) bằng phương pháp sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ------------ HOÀNG THÁI HÀ NGHIÊN CỨU SẤY KHÔ RONG NHO (Caulerpa lentillifera J. AGARDH) BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY LẠNH KẾT HỢP BỨC XẠ HỒNG NGOẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHÁNH HÒA- 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ------------ HOÀNG THÁI HÀ NGHIÊN CỨU SẤY KHÔ RONG NHO (Caulerpa lentillifera J. AGARDH) BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY LẠNH KẾT HỢP BỨC XẠ HỒNG NGOẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành : Công nghệ chế biến thủy sản Mã số : 9540105 Người hướng dẫn khoa học: TS. Đỗ Văn Ninh PGS. TS. Vũ Ngọc Bội KHÁNH HÒA- 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu được thực hiện từ kinh phí của Đề tài Cấp Nhà nước KC07.08/11-15: “Nghiên cứu công nghệ và thiết bị bảo quản, chế biến rong nho (Caulerpa lentillifera) quy mô công nghiệp” do ThS. Nguyễn Thị Mỹ Trang chủ trì và đã được chủ nhiệm đề tài cho phép sử dụng trong Luận án. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nghiên cứu nào trước đó. Khánh Hòa, năm 2018 Tác giả luận án Hoàng Thái Hà LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành Luận án này, trước hết, tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Lãnh đạo Khoa Sau đại học và Ban Chủ nhiệm khoa Công nghệ Thực phẩm lòng biết ơn và niềm tự hào được học tập tại Trường trong những năm qua. Lòng biết ơn sâu sắc nhất xin được gửi tới TS. Đỗ Văn Ninh - Phó Hiệu trưởng Trường Đại học Thái Bình Dương và PGS.TS Vũ Ngọc Bội - Trưởng khoa Công nghệ Thực phẩm -Trường Đại học Nha Trang đã hết lòng hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện Luận án này. Xin chân thành cám ơn ThS. Nguyễn Thị Mỹ Trang - Chủ nhiệm đề tài Cấp Nhà nước KC07.08/11-15: “Nghiên cứu công nghệ và thiết bị bảo quản, chế biến rong nho (Caulerpa lentillifera) quy mô công nghiệp” đã tạo điều kiện về kinh phí để Luận án hoàn thành có chất lượng. Đặc biệt, xin chân thành cám ơn TS. Lê Thanh Bình - nguyên Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Công thương Tp.HCM, TS. Bùi Mạnh Tuân - Hiệu trưởng trường Cao đẳng Công thương Tp.HCM đã cho phép và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi được đi học và trong quá trình học tập, nghiên cứu vừa qua. Xin chân thành cám ơn PGS. TS. Trang Sĩ Trung - Hiệu trưởng - Trường Đại học Nha Trang, PGS. TS. Nguyễn Anh Tuấn - Bộ môn Công nghệ Chế biến - Khoa Công nghệ Thực phẩm, PGS. TS. Ngô Đăng Nghĩa - Giám đốc - Viện Công nghệ Sinh học và Môi Trường, PGS. TS. Nguyễn Hữu Đại - Giám đốc Công ty TNHH Đại phát B Plus - Nha Trang và các thầy cô phản biện đã cho tôi lời khuyên quý báu để Luận án hoàn thành có chất lượng. Xin chân thành cám ơn: ThS. Nguyễn Thị Hương đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện thí nghiệm của Luận án. Xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo tại các phòng thí nghiệm - Trung tâm Thực hành Thí nghiệm và các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ Thực phẩm -Trường Đại học Nha Trang đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện Luận án. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn bè đã quan tâm, chia sẻ khó khăn và động viên tôi để tôi hoàn thành Luận án này. i MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................ iv DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................. v DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................... x MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................................... 3 1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN RONG NHO TRÊN THẾ GIỚI ..................... 3 1.1.1. Giới thiệu về rong nho ........................................................................................... 3 1.1.2. Công nghệ bảo quản rong và rong nho ................................................................ 11 1.1.3. Công nghệ sơ chế rong và rong nho .................................................................... 13 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU RONG NHO Ở VIỆT NAM ............................................. 14 1.3. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ KỸ THUẬT SẤY RAU QUẢ VÀ THỦY SẢN ............ 22 1.3.1. Nguyên lý sấy ...................................................................................................... 22 1.3.2. Một số nghiên cứu về sấy rau quả và sản phẩm thủy sản ................................... 23 1.3.3. Một số biến đổi của nguyên liệu trong quá trình sấy và bảo quản sản phẩm sấy 29 1.3.4. Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình sấy ........................................................... 31 CHƯƠNG II - NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............ 38 2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU ...................................................................................................... 38 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................................... 38 2.2.1. Phương pháp phân tích hóa học .......................................................................... 38 2.2.3. Phương pháp phân tích chỉ tiêu vi sinh ............................................................... 40 2.2.2. Một số phương pháp phân tích chất lượng rong nho........................................... 40 2.3. PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM ....................................................................... 41 2.3.1. PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN CÁC NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: .............................. 41 2.4. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ ............................................................................................. 53 CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................... 55 3.1. XÁC ĐỊNH THỜI GIAN THU HOẠCH RONG NHO .................................................. 55 3.1.1. Sự thay đổi chất lượng cảm quan rong nho theo độ tuổi thu hoạch .................... 55 ii 3.1.2. Sự thay đổi một số thành phần hóa học của rong nho theo độ tuổi thu hoạch ................. 56 3.2. NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ XỬ LÝ RONG NHO TIỀN SẤY ................... 70 3.2.1. Xác định lượng nước tách ra trong quá trình ly tâm ........................................... 70 3.2.2. Xác định nồng độ và thời gian xử lý sorbitol ...................................................... 73 3.2.3. Xác định thời gian và nhiệt độ chần rong nho ..................................................... 77 3.3. NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẤY RONG NHO KHÔ .......................... 83 3.3.1. Xác định cường độ chiếu sáng của đèn hồng ngoại ............................................ 83 3.3.2. Xác định miền tối ưu cho các thông số của quá trình sấy ................................... 86 3.3.2.1. Xác định miền tối ưu về nhiệt độ sấy ............................................................... 86 3.1.2.2. Xác định miền tối ưu về vận tốc gió ................................................................. 88 3.1.2.3. Xác định miền tối ưu về chiều dày nguyên liệu sấy ......................................... 89 3.1.2.4. Xác định khoảng cách bức xạ từ đèn hồng ngoại đến bề mặt rong nho .................. 90 3.3.3. Biến đổi chất lượng của rong nho trong quá trình sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại 91 3.3.4. Tối ưu hóa công đoạn sấy rong nho bằng kỹ thuật sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại .................................................................................................................... 119 3.4. NGHIÊN CỨU BẢO QUẢN RONG NHO KHÔ ......................................................... 124 3.4.1. Ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng bằng đèn cực tím đến chất lượng và thời gian bảo quản rong nho ....................................................................................................... 124 3.4.1.1. Ảnh hưởng của thời gian khử trùng bằng đèn cực tím đến chất lượng rong nho khô.. ..................................................................................................................... 124 3.4.1.2. Ảnh hưởng của chiều dày lớp rong đến khả năng khử khuẩn bằng tia tử ngoại . 130 3.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng vật liệu bao gói và nhiệt độ đến thời gian bảo quản rong nho khô .................................................................................................................... 131 3.4.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm đến chất lượng và thời gian bảo quản rong nho khô .................................................................................................................... 136 3.4.3.1. Sự thay đổi chất lượng cảm quan của sản phẩm rong nho khô theo thời gian bảo quản ở điều kiện nhiệt độ lạnh và nhiệt độ thường .............................................. 136 3.4.3.2. Ảnh hưởng của độ ẩm ban đầu của rong khô đến chất lượng và thời gian bảo quản rong nho khô ....................................................................................................... 140 iii 3.4.3.3.Ảnh hưởng của chế độ hút chân không đến chất lượng và thời gian bảo quản rong nho khô ................................................................................................................ 145 3.5. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐA YẾU TỐ BẢO QUẢN ĐẾN CHẤT LƯỢNG VÀ THỜI GIAN BẢO QUẢN RONG NHO KHÔ .............................................................. 149 3.5.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của đa yếu tố bảo quản đến chất lượng cảm quan của rong nho khô ................................................................................................................ 149 3.5.2. Ảnh hưởng của các yếu tố đến hoạt tính chống oxy hóa tổng của rong nho khô ... 152 3.5.3. Ảnh hưởng của đa yếu tố đến hàm lượng vitamin C của rong nho khô theo thời gian bảo quản ............................................................................................................... 154 3.5.4. Ảnh hưởng của đa yếu tố đến khả năng hoàn nguyên của rong nho theo thời gian bảo quản.. ..................................................................................................................... 157 3.5.5. Tối ưu hóa quá trình bảo quản rong nho khô .................................................... 159 3.6. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SẤY RONG NHO KHÔ BẰNG KỸ THUẬT SẤY LẠNH KẾT HỢP BỨC XẠ HỒNG NGOẠI .................................................................................... 161 3.6.1. Quy trình sấy rong nho khô ............................................................................... 161 3.6.2. Sản xuất thử và tính toán chi phí nguyên vật liệu ............................................. 163 3.7. SO SÁNH CHẤT LƯỢNG RONG NHO LÀM KHÔ BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÁC NHAU ........................................................................................................................ 167 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 173 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 175 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ................................................................................................................... 182 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ANOVA (Analysis of Variance) : Phân tích phương sai BXHN DW : Bức xạ hồng ngoại : Khối lượng chất khô Chế độ sấy : Bao gồm các thông số kỹ thuật trong công đoạn sấy: Nhiệt độ sấy; Khoảng cách chiếu bức xạ; chiều dày lớp nguyên liệu và vận tốc gió CLCQ : Chất lượng cảm quan CS : Cộng sự F : Giá trị F (kiểm định Fisher), có độ tin cậy 95% FA Fatty Acid : Axit béo KKN : Không khí nóng Mg/100g : Số mg chất trong 100 gam mẫu thử MUFA (Mono – Unsaturated Fatty Acid) : Axit béo có một nối đôi N : Số thí nghiệm P (Giá trị P) : Xác xuất để t> t-star, dùng để kiểm định độ tin cậy về mặt khoa học (thống kê) PN : Phơi nắng R2(Hệ số xác định) : Trong 100% sự biến động của biến phụ thuộc Y thì có bao nhiêu % sự biến động là do biến độc lập X ảnh hưởng, còn lại là do sai số ngẫu nhiên Regression : Sai số do hồi quy Residual : Sai số do ngẫu nhiên SFA Axit béo (Saturated Fatty Acid) Axit béo no (bão hòa) SS( Sum of Square) : Tổng bình phương của mức động (sai lệch) giữa các giá trị quan sát của Y (ký hiệu là Yi) và giá trị bình quân của chúng TCVN : Tiêu chuẩn quốc gia Việt Nam TN : Thí nghiệm VKHK : Vi khuẩn hiếu khí VSV : Vi sinh vật TSBTNM-NM v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Tốc độ tăng trưởng của rong nho ở các điều kiện nuôi khác nhau tại Nhật Bản .... 5 Bảng 1.2. Thành phần hóa học của các chất có trong Caulerpa lentillifera và Ultra reticulate .......................................................................................................................... 9 Bảng 1.3. Hàm lượng khoáng của rong nho và so sánh với DRI .................................... 9 Bảng 1.4. Hàm lượng các vitamin của rong nho ............................................................ 9 Bảng 1.5. Hàm lượng acid amin của rong nho (g/100g mẫu khô) ................................ 10 Bảng 1.6. So sánh tốc độ tăng trưởng của rong nho ở các chế độ nuôi khác nhau ....... 15 Bảng 2.1. Điều kiện thí nghiệm được chọn ................................................................... 47 Bảng 2.2. Ma trận quy hoạch thực nghiệm và số lượng thí nghiệm sấy rong nho bằng phương pháp sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại ........................................................ 48 Bảng 2.3. Các điều kiện thí nghiệm được chọn............................................................. 52 Bảng 2.4. Ma trận quy hoạch thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của đa yếu tố bảo quản đến chất lượng và thời gian bảo quản rong nho khô ............................................ 53 Bảng 3.1. Kết quả đánh giá chất lượng cảm quan của rong nho theo độ tuổi thu hoạch .......... 55 Bảng 3.2. Hàm lượng protein, chất xơ tổng số, tro tổng số, đường tổng số và pectin của rong nho theo độ tuổi nuôi trồng ................................................................................... 57 Bảng 3.3. Hàm lượng protein, chất xơ tổng số, tro tổng số, đường tổng số và pectin theo mùa vụ và chiều dài thân đứng của rong nho ........................................................ 57 Bảng 3.4. Hàm lượng vitamin A, B1, C của rong nho theo độ tuổi nuôi trồng ............. 59 Bảng 3.5.Hàm lượng Vitamin A, B1, C của rong nho theo mùa vụ nuôi trồng và chiều dài thân .......................................................................................................................... 60 Bảng 3.6. Sự thay đổi hàm lượng khoáng chất của rong nho theo độ tuổi nuôi trồng .............. 61 Bảng 3. 7. Thành phần khoáng chất của rong nho theo mùa vụ nuôi trồng và chiều dài thân rong ........................................................................................................................ 61 Bảng 3.8. Thành phần kim loại nặng trong rong nho theo mùa vụ và chiều dài thân rong nho ......................................................................................................................... 63 Bảng 3.9. Thành phần kim loại nặng trong rong nho theo ngày tuổi ............................ 63 vi Bảng 3.10. Thành phần ion kim loại trong nước biển tại Vịnh Cam Ranh - Khánh Hòa ....... 64 Bảng 3.11. Thành phần một số amino acid trong rong nho theo ngày tuổi .................. 64 Bảng 3.12. Thành phần một số amino acid trong rong nho theo mùa vụ và chiều dài thân rong ........................................................................................................................ 65 Bảng 3.13. Thành phần một số acid béo của rong nho theo ngày tuổi ......................... 66 Bảng 3.14. Thành phần một số acid béo trong rong nho theo mùa vụ và chiều dài thân rong .... 67 Bảng 3.15. Một số chỉ tiêu vi sinh vật của rong nho theo ngày tuổi ............................. 68 Bảng 3.16. Thành phần một số vi sinh vật trong rong nho theo mùa và chiều dài thân rong ..... 68 Bảng 3.17. Chất lượng cảm quan và tỷ lệ hoàn nguyên của rong nho sấy lạnh ở nhiệt độ và thời gian sấy khác nhau ....................................................................................... 87 Bảng 3.18. Chất lượng cảm quan và tỷ lệ hoàn nguyên của rong nho sấy lạnh với vận tốc gió và thời gian sấy khác nhau ................................................................................ 88 Bảng 3.19. Chất lượng cảm quan và khả năng hoàn nguyên của rong nho sấy lạnh với chiều dày nguyên liệu và thời gian sấy khác nhau ........................................................ 89 Bảng 3.20. Chất lượng cảm quan và khả năng hoàn nguyên của rong nho sấy lạnh với khoảng cách chiếu bức xạ hồng ngoại và thời gian sấy khác nhau ............................... 90 Bảng 3.21. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến tỷ lệ hoàn nguyên của rong nho sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại ..................................................................................... 92 Bảng 3.22. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến khả năng hoàn nguyên của rong nho sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại .............................................................................. 93 Bảng 3.23. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến chất lượng cảm quan của rong nho sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại ..................................................................................... 95 Bảng 3.24. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến chất lượng cảm quan rong nho sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại ..................................................................................... 96 Bảng 3.25. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến cường độ màu xanh lục của rong nho sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại .............................................................................. 99 Bảng 3.26. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến cường độ màu xanh lục của rong nho sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại ............................................................................ 100 vii Bảng 3.27. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến hàm lượng vitamin C của rong nho sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại ............................................................................ 102 Bảng 3.28. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến hàm lượng vitamin C của sản phẩm rong nho sấy lạnh kết hợp BXHN ............................................................................... 103 Bảng 3.29. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến hàm lượng vitamin B1 của rong nho sấy bằng sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại ............................................................. 106 Bảng 3.30. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến hàm lượng vitamin B1 của rong nho sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại ............................................................................ 107 Bảng 3.31. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến chỉ tiêu vi sinh vật của rong nho sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại ................................................................................... 109 Bảng 3.32. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến chỉ tiêu vi sinh vật hiếu khí của rong nho sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại ..................................................................... 109 Bảng 3.33. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến hoạt độ nước của rong nho sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại........................................................................................... 111 Bảng 3.34. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến hoạt độ nước của rong nho sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại........................................................................................... 112 Bảng 3.35. Tổng hợp kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ sấy lạnh kết hợp B