Đồ án tốt nghiệp

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan toàn bộ nội dung đồ án tốt nghiệp là của riêng em. Các kết
quả nghiên cứu đƣa ra trong đồ án này do em tự tìm hiểu, phân tích một cách trung
thực, khách quan, không sao chép của bất kỳ kết quả nghiên cứu nào của các tác giả
khác. Nội dung của đồ án có tham khảo và sử dụng một số thông tin, tài liệu từ các
nguồn sách, tạp chí đƣợc liệt kê trong danh mục tài liệu tham khảo.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Linh Chi


Đồ án tốt nghiệp

LỜI CÁM ƠN
Qua hơn 3 tháng thực hiện đề tài “Nghiên cứu khả năng ứng dụng chitosan
hòa tan trong nước vào bảo quản đậu hũ được sản xuất theo phương pháp kết tủa
bằng nước chua” đến nay đã đƣợc hoàn thành.
Em xin cám ơn BGH trƣờng Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh
cùng tất cả quý Thầy Cô, bạn bè trong phòng thí nghiệm khoa Công nghệ sinh học –
Thực phẩm – Môi trƣờng đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành tốt
đề tài.
Đặc biệt em xin gửi lời cám ơn đến TS. Nguyễn Lệ Hà, Cô đã tận tình giúp
đỡ và hƣớng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đề tài này.
Bên cạnh những nỗ lực của bản thân thì đây vẫn là một lĩnh vực khá mới, đòi
hỏi chuyên môn sâu và kinh nghiệm thực tế. Song, do bản thân còn nhiều hạn chế
về kiến thức, kinh nghiệm cũng nhƣ gặp phải một số khó khăn trong việc sƣu tầm
tài liệu và những thông tin cần thiết có liên quan đến đề tài nên những thiếu sót
trong việc phân tích, trình bày đồ án là không thể tránh khỏi. Em rất mong nhận
đƣợc sự chỉ dẫn thêm từ quý Thầy Cô.

1.2.6. Ứng dụng của chitosan trong thực phẩm .................................................30
CHƢƠNG 2.NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...........34
2.1. Nguyên vật liệu ...............................................................................................34
2.1.1. Nguyên liệu ..............................................................................................34
2.1.2. Vật liệu .....................................................................................................34
2.2. Bố trí thí nghiệm .............................................................................................34
2.2.1. Chuẩn bị cho nghiên cứu ..........................................................................34
2.2.3. Tiến hành thí nghiệm................................................................................37

i


Đồ án tốt nghiệp

2.2.4. Phƣơng pháp sử dụng trong nghiên cứu...................................................38
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................39
3.1. Một số thông số cơ bản của đậu hũ dùng trong nghiên cứu ...........................39
3.2. Nghiên cứu quá trình biến đổi của đậu hũ trong thời gian bảo quản..............39
3.2.1. Khảo sát biến đổi pH của dung dịch ngâm đậu hũ bảo quản ở nhiệt độ
thƣờng và nhiệt độ lạnh ......................................................................................39
3.2.2. Khảo sát độ đục của dung dịch ngâm đậu hũ bảo quản ở nhiệt độ thƣờng
và nhiệt độ lạnh ..................................................................................................42
3.2.3. Khảo sát chỉ tiêu tổng vi sinh vật hiếu khí trong dung dịch ngâm đậu hũ
bảo quản ở nhiệt độ thƣờng và nhiệt độ lạnh .....................................................44
3.2.4. Khảo sát chỉ tiêu nấm men – nấm mốc trong dung dịch ngâm đậu hũ bảo
quản ở nhiệt độ thƣờng và nhiệt độ lạnh ............................................................46
3.2.5. Khảo sát chỉ tiêu E. coli trong dung dịch ngâm đậu hũ bảo quản ở nhiệt
độ thƣờng và nhiệt độ lạnh .................................................................................48
CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................51
4.1. Kết luận ...........................................................................................................51

Bảng 1.6. Chỉ tiêu vi sinh của đậu hũ (Lê Văn Việt Mẫn, 2011) .................................. 12
Bảng 1.7. Chỉ tiêu hóa lý của đậu hũ (TCVN 49 : 78)................................................... 12
Bảng 1.8. Tính chất chitosan sản xuất từ chitin chiết rút bằng phƣơng pháp hóa học
và sinh học ...................................................................................................................... 27
Bảng 1.9. Bảng so sánh các tính chất của chitosan tan trong acid và chitosan tan
trong nƣớc ...................................................................................................................... 29
Bảng 2.1. Các phƣơng pháp xác định một số chỉ tiêu vi sinh vật của dung dịch ngâm
đậu hũ ............................................................................................................................. 38
Bảng 3.1. Một số chỉ tiêu đƣợc xác định của đậu hũ dùng trong nghiên cứu ................ 39
Bảng 3.2. Giá trị pH của dung dịch ngâm đậu hũ bảo quản ở nhiệt độ thƣờng và
nhiệt độ lạnh ................................................................................................................... 39
Bảng 3.3. Giá trị độ đục của dung dịch ngâm đậu hũ bảo quản ở nhiệt độ thƣờng và
nhiệt độ lạnh ................................................................................................................... 42
Bảng 3.4. Mật độ tổng vi sinh vật hiếu khí trong dung dịch ngâm đậu hũ bảo quản ở
nhiệt độ thƣờng và nhiệt độ lạnh .................................................................................... 44
Bảng 3.5. Mật độ nấm men nấm mốc trong dung dịch ngâm đậu hũ bảo quản ở nhiệt
độ thƣờng và nhiệt độ lạnh ............................................................................................. 46
Bảng 3.6. Số lƣợng E. coli giả định trong dung dịch ngâm đậu hũ bảo quản ở nhiệt
độ thƣờng và nhiệt độ lạnh ............................................................................................. 48

iv


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ quy trình sản xuất đậu hũ ....................................................................... 7
Hình 1.2. Cấu tạo hóa học của chitin ............................................................................. 16
Hình 1.3. Cấu tạo hóa học của chitosan ......................................................................... 17
Hình 1.4. Sơ đồ sản xuất và thu nhận chitosan .............................................................. 27

tự nhiên, đã có nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng chitosan trong thực tế
nhƣ nông nghiệp, công nghiệp, y dƣợc, bảo vệ môi trƣờng, chất bảo vệ hoa quả,…
Một số nƣớc nhƣ Nhật Bản, Hàn Quốc đã có nghiên cứu khoa học về ứng
dụng chitosan vào bảo quản đậu hũ. Ở Việt Nam chƣa có báo cáo khoa học nào về
đề tài này, vì vậy, chúng tôi muốn thực hiện đề tài “Nghiên cứu khả năng ứng dụng
chitosan hòa tan trong nước vào bảo quản đậu hũ được sản xuất bằng phương pháp
kết tủa nước chua” trong điều kiện khí hậu cũng nhƣ nguồn nguyên liệu của Việt
Nam.
2. Mục đích và nội dung nghiên cứu
Mục đích chung của đồ án là nghiên cứu khả năng sử dụng chitosan hòa tan
trong nƣớc để kéo dài thời gian bảo quản đậu hũ sản xuất theo phƣơng pháp kết tủa
bằng nƣớc chua. Để đạt đƣợc mục đích này, nghiên cứu tập trung vào một số nội
dung sau:
-

Phân tích một số chỉ tiêu cơ bản của đậu hũ dùng trong nghiên cứu.

Trang 1


Đồ án tốt nghiệp

-

Theo dõi biến đổi chất lƣợng của đậu hũ thông qua dung dịch ngâm đậu hũ
trong quá trình bảo quản ở nhiệt độ thƣờng và nhiệt độ lạnh.

Trang 2




đƣờng (%)

Đậu hạt

100,0

40,0

21

4,9

34

Tử diệp

90,3

43,0

23

5,0

29

Vỏ đậu

8,0

(%)

Thành phần

Phân

tử

lƣợng

(Da)

2

15

Chất ức chế trypsin

7

35

– conglicinine

150000

– amylase

62000


trình nảy mầm. Về mặt công nghệ thì enzyme quan trọng của đậu nành là
lipoxygenase. Enzyme này xúc tác cho phản ứng oxy hóa acid béo không bão hòa,
gây mùi hôi cho đậu nành.
Bảng 1.3. Hàm lƣợng acid amin không thay thế trong protein đậu nành
Các acid amin

Giá trị (%)

không thay thế
Tryptophan

1,28

Leucine

7,78

Isoleucine

4,54

Valine

4,80

Threonine

3,86

Lysine

thể phân cắt thành các thành phần nhỏ hơn và tan lại.
1.1.1.2.2. Khả năng hấp thụ và giữ nước
Khả năng hấp thụ và giữ nƣớc của protein dựa trên tƣơng tác giữa protein –
protein và protein – nƣớc. Khi nồng độ protein tăng, khả năng hấp thụ nƣớc tăng.
Khi pH thay đổi thì sự tích điện của protein cũng thay đổi. Do đó, ở điểm
đẳng điện, sự hút nƣớc là thấp nhất vì tƣơng tác giữa protein – protein rất chặt chẽ.
Ở pH cao hơn và thấp hơn pI, sự hấp thụ và giữ nƣớc của protein tăng.
Khi nhiệt độ tăng, khả năng hấp thụ nƣớc giảm vì giảm các liên kết hydro
nhƣng làm tăng các liên kết khác nhƣ liên kết disunfide…
1.1.1.2.3. Khả năng tạo gel
Protein đậu nành có khả năng tạo gel. Khi đó protein tạo mạng lƣới giữ các
phân tử nƣớc lại cho thực phẩm chứa nhiều nƣớc và có sự liên kết chặt chẽ nhƣ cấu
trúc của agar.
Khi protein bị biến tính, các cấu trúc bậc cao bị phá hủy, các mạch
polypeptide duỗi ra, tiến lại gần nhau, tiếp xúc và tạo nên mạng lƣới không gian
tƣơng đối chặt chẽ.
Các yếu tố gây tạo gel:
 Sử dụng nhiệt: khi dịch sữa protein đậu nành có nồng độ cao đƣợc
đun nóng ở pH trung tính thì sẽ tạo gel.
 Sử dụng pH đẳng điện: ở pH đẳng điện, protein có khả năng tạo gel.
 Sử dụng các muối của ion kim loại hóa trị 2: nhờ liên kết giữa Ca2+,
Mg2+ và nhóm carboxyl.
1.1.1.2.4. Khả năng tạo kết cấu
Protein đậu nành có khả năng tạo sợi tốt. Khi protein bị phân ly, chuỗi
polypeptide duỗi mạch và cho qua khuôn đúc sẽ định hƣớng đƣợc các phân tử
protein và các sợi hình thành.

Trang 5




Bã

Lọc

Sữa đậu

Gia nhiệt
Nƣớc chua
Kết tủa
Nƣớc

Ép

Đậu hũ

Hình 1.1. Sơ đồ quy trình sản xuất đậu hũ

Trang 7


Đồ án tốt nghiệp

1.1.2.2. Thuyết minh quy trình
1.1.2.2.1 Loại bỏ tạp chất
Mục đích: loại bỏ các tạp chất cơ học nhƣ hạt sâu mọt, rơm, hạt lép khô, đất,
đá,… có trong nguyên liệu.
1.1.2.2.2. Ngâm hạt
Mục đích: ngâm hạt nhằm mục đích làm hạt đậu hút nƣớc và trƣơng nở, làm
mềm cấu trúc hạt đậu, dễ dàng cho công đoạn xay đậu và trích lọc protein đậu nành.

 Hóa lý: đây là biến đổi quan trọng vì các chất dinh dƣỡng trong đậu
nành đƣợc trích ly vào nƣớc, đậu nành chuyển từ trạng thái hạt rời thành hỗn hợp
huyền phù gọi là sữa đậu nành thô.
 Hóa sinh: có thể xảy ra phản ứng oxy hóa do enzyme lipoxygenase
xúc tác. Enzyme này đƣợc giải phóng ra khi tế bào hạt đậu bị phá vỡ. Tuy nhiên,
phản ứng xảy ra không đáng kể vì quá trình xay đƣợc thực hiện trong nƣớc.
1.1.2.2.5. Lọc
Sau khi xay ta có một dung dịch huyền phù, gồm có dung dịch keo và
những chất rắn không tan trong nƣớc. Trong quá trình tách dung dịch keo khỏi
các chất rắn sẽ xảy ra hiện tƣợng các chất rắn sẽ giữ trên mặt nó những tiểu
phần keo, vì vậy phải dùng nƣớc rửa lại phần bã. Lƣợng nƣớc dùng để rửa
không nên quá nhiều.
1.1.2.2.6. Gia nhiệt
Mục đích gia nhiệt:
 Ức chế enzyme và tiêu diệt toàn bộ các hệ vi sinh vật có mặt trong sữa.
 Loại bỏ những hợp chất gây mùi khó chịu trong dịch sữa.
 Phá vỡ lớp solvat (lớp nƣớc bao quanh) tạo điều kiện cho các phần tử
sữa gần lại nhau hơn và dễ keo tụ hơn.
Các biến đổi:
 Độ nhớt của dịch sữa giảm khi nhiệt độ tăng.
 Một số phản ứng phân hủy xảy ra làm tổn thất các thành phần dinh
dƣỡng trong dịch sữa.
 Các thành phần đƣờng khử và acid amin tham gia phản ứng Maillard
làm cho dịch sữa bị sậm màu.
1.1.2.2.7. Kết tủa
Một số phƣơng pháp kết tủa protein đậu nành:
Trang 9


Đồ án tốt nghiệp

Đông tụ bằng acid thực phẩm

Thời gian bảo quản Sản phẩm có pH = 6 – 6,8 Sản phẩm có pH = 5 – 5,5, khả
nên thời gian bảo quản năng ức chế vi sinh vật cao nên
bảo quản lâu hơn.

ngắn.

Trang 10


Đồ án tốt nghiệp

Mùi vị

Không có mùi thơm đặc Có mùi thơm đặc trƣng của đậu
trƣng của đậu nành

Trạng thái bìa đậu

nành

Bìa đậu bị cứng, ngả màu Bìa đậu mềm, cầm dẻo tay, màu
vàng

trắng kem

Ảnh hƣởng đến sức Để lại dƣ lƣợng kim loại An toàn cho sức khỏe ngƣời
khỏe ngƣời dùng


Không có cát sạn, mảnh vụn của cháy đậu và các loại tạp chất
khác.

Trạng thái

Bề mặt đậu hũ mịn, sờ vào hơi ráp tay, không mủn bột. Khi
sản xuất xong, để nguội ở nhiệt độ phòng, đậu hũ phải dẻo,
khi cầm ở giữa miếng đậu không bị nứt. Mặt cắt của đậu hũ

Trang 11


Đồ án tốt nghiệp

mịn, nhẵn. trên mặt cắt ngang của đậu hũ có lỗ hổng không
quá 3. Ăn sống có cảm giác béo ngậy, dai. Miếng đậu khi ráng
phải nở đều.
Bảng 1.6. Chỉ tiêu vi sinh của đậu hũ (Lê Văn Việt Mẫn, 2011)
Vi sinh vật

Giới hạn cho phép trong 1g sản phẩm
(cfu/g)

Tổng số vi sinh vật hiếu khí

3.105

Coliforms

50

Hàm lƣợng nƣớc

83%

Hàm lƣợng protein

10%

Hàm lƣợng lipid

4.5%

Hàm lƣợng chất xơ

0.7%

Độ chua tính theo % trọng lƣợng (tính 0,9

0,1

theo acid acetic)
Tạp chất và bã cháy

Không có

Trang 12


Đồ án tốt nghiệp




Đồ án tốt nghiệp

1.1.4.2. Những biến đổi của đậu hũ trong quá trình hư hỏng
- Biến đổi protein:
Từ các chất đạm tạo ra các chất nhƣ: amoniac, phenol, indol…và các amin
nhƣ: putresin, tyramin, histamin,…
Yếu tố quyết định tốc độ quá trình hƣ hỏng là nhiệt độ, độ ẩm tƣơng đối của
không khí và mức độ nhiễm vi sinh vật ban đầu. Quá trình biến đổi protein thể hiện
qua các dạng thối rữa, lên mốc, đổi màu, hóa nhầy…
- Sự lên men thối: quá trình lên men thối đƣợc chia làm 3 giai đoạn:
 Quá trình thủy phân protein dƣới tác dụng của enzyme protease do vi sinh
vật tiết ra tạo thành nhiều sản phẩm trung gian và cuối cùng là acid amin.
 Quá trình khử acid amin thành amoniac, acid (acetic, propyonic, butyric),
rƣợu (propyolic, butylic, amylic), H2S, indol, skatol.
 Các chất hữu cơ đƣợc tạo thành do sự phân hủy sơ bộ acid amin lại tiếp
tục chuyển hóa. Tùy theo loại vi sinh vật và điều kiện môi trƣờng mà các hợp chất
đó bị oxy hóa hoàn toàn cho ra các hợp chất vô cơ nhƣ CO2, H2O, NH3, H2S. Trong
điều kiện kỵ khí sẽ cho ra các acid hữu cơ, rƣợu, amin, trong đó có nhiều chất độc
và mùi hôi thối.
Các vi khuẩn hiếu khí hoạt động mạnh nhƣ Bacterium Vulgaris, Bacterium
Paecalis, Pseudomonas Fiuoresen,… vi khuẩn yếm khí nhƣ Bacillus Spectogennes,
Bacillus Putripicus, Bacillus Putripiciens, Bacillus Postamus, Clostridium
Butulinum, Clostridium Sporogenes…
- Sự lên men chua:
Trong quá trình lên men chua xảy ra hàng loạt các quá trình: quá trình tăng
sinh khối của vi sinh vật tạo ra acid lactic, quá trình ức chế sự phát triển của vi
khuẩn gây thối bởi acid lactic và muối. Quá trình này xảy ra 3 giai đoạn:
 Giai đoạn 1: đƣờng và các chất hòa tan có trong dịch bào của mô thực vật

Chitin lần đầu tiên đƣợc tìm thấy trong nấm bởi nhà khoa học ngƣời Pháp
Braconnot vào năm 1811, nó cũng đƣợc tách ra từ biểu bì của sâu bọ và đƣợc đặt
tên là chitin, có nghĩa là bao bọc, tức là vỏ bọc của cuộc sống trong tiếng Hy Lạp,
bởi nhà khoa học ngƣời Pháp Odier vào năm 1823.
Và chất đƣợc khử acetyl từ chitin đã đƣợc khám phá bởi Roughet vào năm
1859, nó đƣợc đặt tên là chitosan bởi nhà khoa học ngƣời Ðức Hoppe Seyler vào
năm 1894. Chitosan (đƣợc chuyển hoá từ chitin) rất độc đáo, là polymer hữu cơ tự

Trang 15


Đồ án tốt nghiệp

nhiên duy nhất mang điện tích dƣơng do có những nhóm amino tự do tích điện
dƣơng, điều này khiến cho chitosan có những thuộc tính đặc biệt hơn nhóm amide
của chitin.
Cho đến hôm nay, việc sử dụng hợp chất thiên nhiên này vẫn còn rất ít, vì
chitin/chitosan dù dồi dào nhƣng lại ở các nguồn phân tán quá rộng, đặc biệt hàm
lƣợng chứa trong các nguồn ấy thƣờng nhỏ, không đạt hiệu quả kinh tế (giá thành
điều chế chitosan còn rất đắt). Hơn nữa, cả chitin và chitosan đều rất khó tan trong
các dung môi thông thƣờng và các phản ứng hoá học nhằm biến tính chúng đều tốn
kém và có hiệu suất thấp.
1.2.2. Cấu trúc hóa học của chitin – chitosan
1.2.2.1. Cấu trúc hóa học của chitin
Chitin là polysaccharide mạch thẳng, có thể xem nhƣ là dẫn xuất của
cellulose, trong đó nhóm (-OH) ở nguyên tử C(2) đƣợc thay thế bằng nhóm acetyl
amino (-NHCOCH3) (cấu trúc I). Nhƣ vậy chitin là poly-(N-acety-2-amino-2deoxy-β-D-glucopyranose) liên kết với nhau bởi các liên kết β-(C-1-4) glycoside.
Trong đó các mắt xích của chitin cũng đƣợc đánh số nhƣ của glucose.

Hình 1.2. Cấu tạo hóa học của chitin


biến tính chitin cũng nhƣ việc sử dụng và lựa chọn các ứng dụng của chitin gặp
nhiều khó khăn.
Mặt khác, khả năng ứng dụng của chitin thƣờng thấp hơn so với các dẫn xuất
của nó nhƣ chitosan, glucosamine, vì vậy chitin thƣờng đƣợc sử dụng để điều chế
các dẫn xuất của nó. Chitosan là một chất có nhiều đặc tính hóa học thích hợp nên
đƣợc nghiên cứu sử dụng trong nhiều ngành lĩnh vực.
1.2.3. Tính chất của chitosan
1.2.3.1. Mức độ deacetyl hóa
Quá trình deacetyl hóa bao gồm quá trình loại nhóm acetyl khỏi chuỗi phân
tử chitin và hình thành phân tử chitosan với nhóm amin hoạt động hóa học cao.
Mức độ deacetyl hóa là một đặc tính quan trọng của quá trình sản xuất chitosan bởi
vì nó ảnh hƣởng đến tính chất hóa lý và khả năng ứng dụng của chitosan sau này.
Mức độ deacetyl hóa của chitosan vào khoảng 56% - 99% (nhìn chung là 80%)
phụ thuộc vào loài giáp xác và phƣơng pháp sử dụng. Chitin có mức độ deacetyl
hóa khoảng 75% trở lên thƣờng đƣợc gọi là chitosan.
Phƣơng pháp để xác định mức độ deacetyl hóa của chitosan bao gồm thử
ninhydrin, chuẩn độ theo điện thế, quang phổ hồng ngoại, chuẩn độ bằng HI…
1.2.3.2. Trọng lượng phân tử
Chitosan là polymer sinh học có khối lƣợng phân tử cao. Giống nhƣ cấu tạo,
khối lƣợng nguồn nguyên liệu và phƣơng pháp chế biến. Khối lƣợng chitin thƣờng
lớn hơn 1 triệu Da trong khi các sản phẩm chitosan thƣơng phẩm có khối lƣợng
khoảng 100,000 – 1,200,000 Da, phụ thuộc quá trình chế biến và loại sản phẩm.
Thông thƣờng, ở nhiệt độ cao, sự có mặt của oxy và sức kéo có thể dẫn đến phân
hủy chitosan. Giới hạn nhiệt độ là 280°C, sự phân hủy do nhiệt xảy ra và mạch
polymer nhanh chóng bị phá vỡ, do đó khối lƣợng phân tử giảm.
1.2.3.3. Độ nhớt
Độ nhớt là một nhân tố quan trọng để xác định khối lƣợng phân tử của
chitosan. Chitosan phân tử lƣợng cao thƣờng làm cho dung dịch có độ nhớt cao,
điều này có thể không mong muốn trong đóng gói công nghiệp.