Công nghệ chế biến rau quả 4 nguyên tắc cấp Đông trái cây

Nhiệt độ chính xác để hình thành tinh thể băng đầu tiên phụ thuộc vào loại sản phẩm và là hệ quả của nồng độ các thành phần không phụ thuộc vào hàm lượng nước; ví dụ, trái cây có hàm lượ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG THƯƠNG TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

-   

-CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN RAU QUẢ

Trưởng nhóm: Ngô Hữu Kháng MSSV: 2041222032

Thành viên: Đặng Nhật Nam MSSV: 2005222757

Đào Thị Mỹ Phượng MSSV: 2041223898

Nguyễn Thị Phương Uyên MSSV: 2041225752

Ngô Thị Thanh Thảo MSSV: 2005224761

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng 9 năm 2024

4 NGUYÊN TẮC CẤP ĐÔNG TRÁI CÂY

Bego´ na De Ancos, Concepcio´n Sa´nchez-Moreno, Sonia De Pascual-Teresa, and M P Cano

Giới thiệu Nguyên tắc đóng băng;

Tính ổn định của việc rã đông trái cây đông lạnh;

Chất lượng vi sinh và an toàn của phương pháp đông lạnh trái cây đông lạnh;

Những quan điểm tương lai;

đích sử dụng cuối cùng trong công nghiệp Ảnh hưởng của đông lạnh, bảo quản đônglạnh và rã đông đến chất lượng trái cây đã được xem xét rộng rãi (Skrede, 1996; Reid,1996; Hui và cộng sự, 2004) Mục tiêu của chương này là mô tả các nguyên tắc chính củasản xuất và chế biến trái cây đông lạnh (lựa chọn nguyên liệu thô, tiền xử lý, đóng gói,quy trình cấp đông và bảo quản đông lạnh) và xem xét các chủ đề hiện tại về chất lượngcảm quan và dinh dưỡng và sự an toàn của trái cây đông lạnh.

NGUYÊN TẮC ĐÔNG LẠNH

Quá trình đông lạnh làm giảm nhiệt độ thực phẩm cho đến khi tâm nhiệt của nó (vịtrí thực phẩm có nhiệt độ cao nhất khi kết thúc đông lạnh) đạt 18◦C, sau đó là sự kết tinhcủa nước, thành phần chính của mô thực vật Nước trong trái cây và các sản phẩm từ tráicây chiếm 85–90% tổng thành phần của chúng Từ quan điểm vật lý, mô thực vật vàđộng vật có thể được coi là dung dịch nước loãng, là môi trường tự nhiên nơi diễn ra cácphản ứng hóa học và sinh hóa của tế bào và vi sinh vật phát triển Sự kết tinh của nướctrong quá trình đóng băng làm giảm hoạt độ nước ( aW ) trong các mô này

Hình 4.1 Đường cong đông lạnh điển hình của thực phẩm ở các tốc độ khác nhau: (a)

rất chậm; (b) nhanh; và (c) rất nhanh (Fennema, 1976)

và do đó tạo ra sự suy giảm các phản ứng hóa học, sinh hóa và sự phát triển của vi sinhvật Quá trình đông lạnh cũng liên quan đến việc sử dụng nhiệt độ thấp và các phản ứngdiễn ra với tốc độ chậm hơn khi nhiệt độ giảm Nghiên cứu về sự thay đổi nhiệt độ trongquá trình đông lạnh là cơ sở để hiểu biết về cách thức xử lý sản phẩm Hình 4.1 cho thấycác đường cong đóng băng điển hình ở các tốc độ đóng băng khác nhau Khi sản phẩmnguội xuống 0◦C, băng bắt đầu hình thành (xem phần A–S, Hình 4.1) Nhiệt độ chính xác

để hình thành tinh thể băng đầu tiên phụ thuộc vào loại sản phẩm và là hệ quả của nồng

độ các thành phần không phụ thuộc vào hàm lượng nước; ví dụ, trái cây có hàm lượngnước cao (90%) có điểm đóng băng dưới 2◦C hoặc 3◦C, trong khi thịt có hàm lượng nước

ít hơn (70%) có điểm đóng băng là 1◦C; sự khác biệt chính là nồng độ đường và axit hữu

cơ cao trong trái cây Sự hình thành băng diễn ra sau khi sản phẩm đạt đến nhiệt độ dướiđiểm đóng băng ( 5◦C đến 9◦C) chỉ trong vài giây Quá trình này được gọi là siêu làm mát(vị trí S trong Hình 4.1) Sau đó, do tỏa nhiệt trong quá trình hình thành băng đầu tiên,nhiệt độ tăng lên cho đến khi đạt điểm đóng băng (vị trí B trong Hình 4.1) Phần B–Ctrong Hình 4.1 tương ứng với sự đóng băng của hầu hết nước trong mô ở nhiệt độ gầnnhư không đổi, với độ dốc âm do sự suy giảm điểm đóng băng do nồng độ chất tan Sựgia tăng nồng độ chất tan khi quá trình đóng băng làm cho phần chưa đông lạnh trải quanhững thay đổi rõ rệt về các tính chất vật lý như cường độ ion, pH và độ nhớt Điều nàylàm tăng nguy cơ xảy ra các phản ứng enzym và hóa học, ví dụ như hiện tượng hóa nâu

do enzym hoặc oxy hóa-khử, với những ảnh hưởng bất lợi đến chất lượng trái cây đônglạnh Phần B–C ngắn làm tăng chất lượng của trái cây đông lạnh Điều này có nghĩa làđông lạnh tốc độ nhanh sẽ tạo ra trái cây đông lạnh có chất lượng tốt hơn (xem đườngcong b và c của Hình 4.1) Phần C–D tương ứng với quá trình làm lạnh sản phẩm cho đếnnhiệt độ bảo quản, với sự gia tăng đáng kể nồng độ chất tan trong phần chưa đông lạnh.Dưới 40◦C, băng mới hình thành không bị phát hiện Lên đến 10% nước có thể không bịđóng băng, chủ yếu liên kết với các cấu trúc đại phân tử protein hoặc polysaccharidetham gia vào các phản ứng vật lý và sinh hóa Trong thực phẩm đông lạnh, mối quan hệgiữa nước đông lạnh và dung dịch cặn phụ thuộc vào nhiệt độ và điểm hòa tan ban đầu donồng độ chất tan Sự gia tăng nồng độ chất tan khi quá trình đóng băng làm cho phầnchưa đông lạnh trải qua những thay đổi rõ rệt về các tính chất vật lý như cường độ ion,

pH và độ nhớt Điều này làm tăng sự tập trung Sự hiện diện của nước đá và sự gia tăngnồng độ chất tan có ảnh hưởng đáng kể đến các phản ứng và trạng thái của hỗn hợp tráicây Nồng độ của chất tan tăng lên khi quá trình đóng băng diễn ra; và do đó, nồng độchất tan của chất nền chưa đông lạnh có thể thoát ra khỏi cấu trúc tế bào gây mất sứctrương và tổn thương bên trong Thiệt hại do chất tan gây ra có thể xảy ra dù đông lạnhnhanh hay chậm, và các chất bảo vệ lạnh, chẳng hạn như đường, thường được thêm vàodung dịch nước để giảm tổn thương tế bào (Reid, 1996; Rahman, 1999)

Tốc độ đóng băng

Kiểm soát tốc độ đông lạnh là một khía cạnh quan trọng trong việc giảm tổnthương tế bào, nguyên nhân gây ra sự suy giảm nghiêm trọng về chất lượng của trái câyđông lạnh Ba loại tổn thương tế bào do đóng băng đã được xem xét:

thiệt hại do chất tan gây ra

tổn thương thẩm thấu

hư hỏng cấu trúc

Mặc dù thiệt hại do chất tan gây ra có thể xảy ra trong quá trình đông lạnh nhanh vàchậm, nhưng nó có thể được giảm thiểu bằng tốc độ chậm Thiệt hại về thẩm thấu và cấutrúc phụ thuộc vào tốc độ đóng băng

Tốc độ cấp đông là tốc độ mà mặt cấp đông đi từ bên ngoài vào bên trong sản phẩm vàphụ thuộc vào hệ thống cấp đông được sử dụng (cơ khí hoặc đông lạnh), nhiệt độ ban đầucủa sản phẩm, kích thước và hình dạng của sản phẩm bao bì và loại sản phẩm Quá trìnhđóng băng (như một hàm của tốc độ) có thể được định nghĩa như sau (IIR, 1986):

Chậm, 1 cm/giờ

Bán nhanh, 1–5 cm/h

Nhanh, 5–10 cm/giờ

Rất nhanh, 10cm/h

Nguyên tắc đóng băng trái cây

Hình 4.2 Sự hình thành tinh thể băng trong mô thực vật ở tốc độ chậm (Hình 4.2, trên) và

ở tốc độ nhanh (Hình 4.2, phía dưới)

Nói chung, đông lạnh nhanh sẽ tạo ra trái cây đông lạnh có chất lượng tốt hơn Tốc độ từ

5 đến 10 cm/h cho “đông lạnh nhanh từng quả” là một cách hiệu quả để thu được từngloại trái cây đông lạnh với chất lượng cao Tốc độ đóng băng rất quan trọng trong môthực vật vì nó quyết định kích thước, hình dạng và trạng thái của các tinh thể băng, nhữngyếu tố ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của thành tế bào Nếu tốc độ đóng băng rất chậm, cáctinh thể băng lớn được hình thành từ từ ở bên ngoài tế bào và nước từ tế bào di chuyển ra

Tế bào

Nồng độ chất tan Thành tế bào Tổn thất nước do áp suất

thẩm thấu

Sự hình thành tinh thể băng : tốc

Tế bào chất và các tinh thể

dung dịch Thành tế bào

Sự hình thành tinh thể băng : tốc độ

ngoài nhờ áp suất thẩm thấu (Hình 4.2, phía trên) Sau đó, màng tế bào bị hư hỏng trongquá trình rã đông và hậu quả của việc di chuyển là sự mất nước nhỏ giọt quan trọng.Ngoài ra, khi làm lạnh chậm, các tinh thể băng lớn sắc nhọn được hình thành và có thểgây tổn hại đến cấu trúc màng và cơ quan mỏng manh của tế bào Do đó, hệ thốngenzyme và cơ chất của chúng có thể được giải phóng, dẫn đến các tác động khác nhaunhư mùi vị, màu sắc và kết cấu thay đổi, v.v Những tác động này có thể được ngăn chặnbằng cách áp dụng các phương pháp xử lý đông lạnh trước như bổ sung hóa chất hoặcbằng cách chần, một phương pháp xử lý nhiệt làm biến tính enzym Trong quá trình đônglạnh tốc độ nhanh, các tinh thể băng hình tròn và kích thước nhỏ tăng lên cùng lúc, cả bêntrong và bên ngoài tế bào, đồng thời các hư hỏng về cấu trúc và thẩm thấu là tối thiểu(Hình 4.2, phía dưới) Mặc dù đông lạnh nhanh tốt hơn đông lạnh chậm trong các sảnphẩm rau quả nhưng tầm quan trọng của tốc độ đông lạnh đôi khi bị hiểu nhầm Lợi íchban đầu thu được từ việc đông lạnh nhanh có thể bị mất đi trong quá trình bảo quản do sựkết tinh lại do biến động nhiệt độ Ngoài ra, một số sản phẩm, chẳng hạn như trái câynguyên quả, sẽ bị nứt nếu tiếp xúc với nhiệt độ cực thấp Điều này là do sự giãn nở thểtích, ứng suất bên trong và hiện tượng co lại và giãn nở (Reid, 1996; Rahman, 1999).

NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG CHẤT LƯỢNG TRÁI CÂY ĐÔNG LẠNH

Quá trình đông lạnh trái cây làm chậm lại nhưng không dừng lại các phản ứng vật

lý, hóa học và sinh hóa làm chúng hư hỏng Có sự thay đổi dần dần về chất lượng cảmquan và dinh dưỡng trong quá trình bảo quản đông lạnh và trở nên đáng chú ý sau mộtthời gian Có thể sản xuất trái cây đông lạnh an toàn, chất lượng cao với giá trị dinhdưỡng tối đa nếu luôn duy trì các biện pháp kiểm soát chặt chẽ Chúng bao gồm kiểmsoát nhiệt độ, kéo dài thời hạn sử dụng chất lượng, an toàn vi sinh và duy trì chất dinhdưỡng

Hai nguyên tắc chi phối việc kiểm soát chất lượng và an toàn trong thực phẩm đông lạnh:yếu tố đóng gói quy trình sản phẩm (PPP) và yếu tố chịu nhiệt độ theo thời gian (TTT).Các yếu tố PPP cần được xem xét ở giai đoạn đầu trong quá trình sản xuất trái cây đônglạnh và chúng là cơ sở thành công về mặt thương mại của sản phẩm Các yếu tố PPP nhưsau:

Sản phẩm: Thực phẩm đông lạnh chất lượng cao đòi hỏi nguyên liệu và thành phần chấtlượng cao

Quá trình: Tốc độ và hiệu quả của

các hoạt động đông lạnh và sử dụng các quy trình bổ sung (chần, v.v.)

Bưu kiện: Bao bì cung cấp vật chất và

rào cản hóa học

Yếu tố TTT duy trì chất lượng và an toàn trong quá trình bảo quản Khái niệm TTT đềcập đến mối quan hệ giữa nhiệt độ bảo quản và thời gian bảo quản Đối với các loại thựcphẩm khác nhau, các cơ chế khác nhau chi phối tốc độ suy giảm chất lượng và cách thànhcông nhất để xác định thời hạn bảo quản thực tế là bảo quản thực phẩm lâu dài ở các nhiệt

độ khác nhau Mối quan hệ TTT dự đoán tác động của việc thay đổi hoặc dao động nhiệt

độ đến thời hạn sử dụng chất lượng (IIR, 1986)

Có thể sản xuất trái cây đông lạnh an toàn, chất lượng cao với giá trị dinh dưỡng tối đanếu tuân thủ các hướng dẫn dưới đây:

Lựa chọn sản phẩm phù hợp để đông lạnh

yếu tố PPP

kiến thức về tác dụng của sự đông đặc, đông lạnh

bảo quản và rã đông trên mô quả gây ra những thay đổi về vật lý, hóa học và sinh hóa độ ổn định của trái cây đông lạnh (yếu tố TTT)

tan băng

chất lượng vi sinh và an toàn của trái cây đông lạnh

Sự lựa chọn của những sản phẩm phù hợp cho đông lạnh

Trái cây đông lạnh chất lượng cao đòi hỏi nguyên liệu thô chất lượng cao Nóichung, chất lượng không thể đạt được qua quá trình xử lý nhưng chắc chắn có thể bị mất

đi Trái cây ngon nhất khi đông lạnh chín hoàn toàn nhưng vẫn cứng và đạt chất lượngcao nhất, với màu sắc, kết cấu, hương vị dễ chịu và giá trị dinh dưỡng tối đa Có sự khácbiệt lớn về chất lượng trái cây đông lạnh giữa các loại trái cây và giống cây trồng dựa trêncác đặc tính hóa học, sinh hóa và vật lý quyết định chất lượng cảm quan và dinh dưỡng

Sự khác biệt về cấu trúc thành tế bào, hoạt động của enzyme, lượng sắc tố, đường, axithữu cơ, hợp chất dễ bay hơi, vitamin C, A, E và các thành phần khác là những yếu tố ảnhhưởng đến sự khác biệt về chất lượng cảm quan và dinh dưỡng của quả tươi Khả năngđông lạnh của các loại trái cây hoặc giống cây trồng được đánh giá bằng các thử nghiệmthực tế sau khi đông lạnh, bảo quản đông lạnh và rã đông sản phẩm trái cây Sự thích hợpcủa các giống hoặc giống cây trồng để đông lạnh có thể được nghiên cứu trên cơ sở vật lý(kết cấu và màu sắc), vật lý-hóa học (pH, độ axit và chất rắn hòa tan), hóa học (dễ bayhơi, sắc tố và hợp chất polyphenol), dinh dưỡng ( vitamin và hàm lượng chất xơ), và cáckhía cạnh cảm quan (độ cứng, màu sắc và mùi vị) Những loại nghiên cứu này đã đượcthực hiện với các loại trái cây khác nhau như kiwi (Cano và Mar'ın, 1992; Cano và cộng

sự, 1993a), xoài (Mar'ın và cộng sự, 1992; Cano và Mar'ın, 1995), dứa (Bartolome' vàcộng sự, 1996a, b, c), đu đủ (Cano và cộng sự, 1996a; Lobo và Cano, 1998), quả mâmxôi (De Ancos và cộng sự, 1999, 2000a, b; Gonza'lez và cộng sự , 2002), dâu tây (Castro

và cộng sự, 2002), và các loại trái cây khác Một tiêu chí khác để lựa chọn giống hoặcgiống phù hợp có thể là hoạt động của hệ thống enzyme (polyphenoloxidase, peroxidase,lipoxygenase, v.v.), trong trái cây sống và trong quá trình đông lạnh và bảo quản đônglạnh Việc sử dụng các giống có hoạt tính enzym thấp có thể làm giảm sự phát triển củahiện tượng chuyển màu nâu, mất mùi vị cũng như thay đổi màu sắc và kết cấu (Cano vàcộng sự, 1990b, 1996b, 1998; Gonza'lez và cộng sự, 2000)

Thu hoạch trái cây ở mức tối ưu cho mục đích đông lạnh tư thế là khó khăn Nhu cầu sảnxuất hiệu quả thường đòi hỏi phải sử dụng máy thu hoạch vào thời điểm quả đã đạt đến

độ chín chấp nhận được để tránh hư hỏng cơ học Kỹ thuật sau thu hoạch cho phép lưutrữ khí hậu chưa chín

CHUẨN BỊ, TIỀN XỬ LÝ, VÀ CHẦN

Quá trình đông lạnh thành công phải giữ được chất lượng ban đầu có trong trái cây tươiđược chọn để chế biến đông lạnh tùy theo độ tươi, giống phù hợp để đông lạnh cũng nhưcác đặc tính cảm quan và dinh dưỡng Việc duy trì mức chất lượng này trước khi đônglạnh là yếu tố quan trọng nhất để có được trái cây đông lạnh chất lượng cao

Chuẩn bị.

Trái cây phải được chuẩn bị trước khi đông lạnh tùy theo mục đích sử dụng cuối cùng củatrái cây đông lạnh Rửa, tráng, phân loại, gọt vỏ và cắt trái cây không phải là các bước cụthể đối với trái cây đông lạnh; Đây là những thao tác chuẩn bị tương tự như các kiểu chếbiến khác nhưng phải được thực hiện nhanh chóng và hết sức cẩn thận để tránh làm hỏng

mô quả dễ vỡ Lột, loại bỏ đá và cắt thành khối, lát hoặc cắt đôi thường là các thao tác cơhọc Việc giảm kích thước của sản phẩm trước khi đông lạnh sẽ giúp đông lạnh nhanhhơn và do đó chất lượng trái cây đông lạnh tốt hơn Vì yếu tố kinh tế, một số loại trái câynhư đào, mơ, mận được đông lạnh nguyên quả ngay sau khi thu hoạch và gọt vỏ; việcloại bỏ và cắt đá được thực hiện sau khi rã đông một phần

Việc tiêu thụ nước ép trái cây và mật hoa đã tăng lên trên thế giới nhờ các khuyến nghị vềdinh dưỡng tốt hơn và chế độ ăn uống lành mạnh hơn Trái cây và nước ép trái cây đápứng những khuyến nghị này Mật hoa và nước ép trái cây có thể được sản xuất từ trái câytươi nhưng với trái cây đông lạnh thì năng suất thu được cao hơn

Hiện nay, nước trái cây đông lạnh là một phân khúc quan trọng của ngành đồ uống quốc

tế Chuẩn bị trái cây cho nước ép đông lạnh đòi hỏi các bước khác nhau: ép, lọc, xử lýnhiệt và cô đặc Ngoài ra, bột nhuyễn và bột giấy còn là một thành phần quan trọng chongành công nghiệp sản xuất các sản phẩm sữa, bánh ngọt, kem, thạch và mứt (Chen,1993)

Tiền xử lý.

Tầm quan trọng của hàm lượng enzyme đối với chất lượng trái cây đã được xem xét rộngrãi (Philippon và Rouet-Mayer, 1984; Browleader và cộng sự, 1999; Robinson và Eskin,1991; Friedman, 1996) Các enzyme, cụ thể là polyphenoloxidase (PPO), peroxidase(POD), lipoxygenase (LOX), catalase (CAT) và pectinmethylesterase (PME) có liênquan đến sự hư hỏng nhanh chóng của trái cây trong quá trình xử lý và chế biến sau thuhoạch Các enzym không bị bất hoạt trước khi đông lạnh có thể tạo ra mùi vị lạ, mùi lạ,thay đổi màu sắc, chuyển sang màu nâu, mất vitamin C và độ mềm trong quá trình bảoquản và rã đông đông lạnh Chần nước là phương pháp phổ biến nhất để vô hoạt cácenzyme thực vật (Fellows, 2000) Nó gây ra sự biến tính và do đó làm bất hoạt cácenzyme, đồng thời gây ra sự phá hủy các chất dinh dưỡng nhạy cảm với nhiệt độ và làmmất đi các hợp chất hòa tan trong nước như đường, khoáng chất và vitamin tan trongnước Chần hiếm khi được sử dụng cho trái cây vì chúng thường được tiêu thụ ở dạngtươi và xử lý nhiệt gây ra những thay đổi quan trọng về kết cấu Một giải pháp thay thế

cho việc chần trái cây là sử dụng các thành phần và hợp chất hóa học có tác dụng tương

tự như chần

Chần

Xử lý nhiệt để vô hoạt các enzym thực vật có thể được áp dụng bằng cách ngâm trongnước nóng, chần bằng hơi nước hoặc chần bằng lò vi sóng Chần bằng nước nóng thườngđược thực hiện trong khoảng 75◦C và 95◦C trong 1–10 phút, tùy thuộc vào kích thướccủa miếng rau Chần bằng nước nóng cũng loại bỏ không khí trong mô và làm giảm sựxuất hiện của các phản ứng oxy hóa không mong muốn trong quá trình đông lạnh và bảoquản đông lạnh Chần bằng hơi nước làm giảm thất thoát các hợp chất hòa tan trong nước

và tiết kiệm năng lượng hơn so với chần bằng nước Trong số tất cả các enzyme liên quanđến việc giảm chất lượng rau trong quá trình chế biến, POD và CAT dường như ổn địnhnhiệt hơn và do đó có thể được sử dụng như một chỉ số về việc chần thích hợp Nóichung, một sản phẩm rau chần có chất lượng sẽ cho phép một số hoạt động POD và CAT.Việc ngừng hoạt động hoàn toàn POD cho thấy hiện tượng chần quá mức Chần còn giúptiêu diệt vi sinh vật trên bề mặt rau Chần làm mất đi khả năng bán thấm của màng tế bào

và loại bỏ sức trương của tế bào Độ trương giảm được coi là độ mềm và thiếu độ giòn vàmọng nước Đây là một số đặc điểm cảm quan quan trọng nhất của việc ăn trái cây Mặc

dù sự mất độ cứng của mô trong các loại trái cây đông lạnh được chần sau khi rã đôngcho thấy rằng chần không phải là phương pháp xử lý sơ bộ tốt đối với trái cây đông lạnhphần lớn các kết quả, một số kết quả rất thú vị (Reid, 1996) Chần chuối đã bóc vỏ bằngnước nóng trước khi cắt lát, đông lạnh và bảo quản đông lạnh sẽ tạo ra sự bất hoạt hoàntoàn PPO và POD và tạo ra sản phẩm có chất lượng cảm quan chấp nhận được (Cano vàcộng sự, 1990a) Chần bằng lò vi sóng không phải là phương pháp xử lý sơ bộ hiệu quảđối với các lát chuối (Cano và cộng sự, 1990b) nhưng đã thu được những kết quả thú vịvới chuối xay nhuyễn đông lạnh (Cano và cộng sự, 1997)

Bổ sung các hợp chất hóa học.

Các chất thay thế cho phương pháp chần nhiệt đã được thử nghiệm bằng các chất ức chế

enzym khác nhau Chúng chủ yếu là các chất phụ gia chống hóa nâu như tác nhân sunfithóa (sulfur dioxide hoặc muối sulfit vô cơ) và axit ascorbic, được sử dụng bằng cáchnhúng hoặc ngâm trái cây trong các dung dịch khác nhau trước khi đông lạnh (Skrede,1996) Sự hóa nâu do enzyme liên quan đến enzyme PPO là nguyên nhân chính làm giảmchất lượng quả trong quá trình sau thu hoạch và chế biến PPO xúc tác quá trình oxy hóamono- và orthodiphenol thành quinone, có thể chu kỳ hóa, trải qua quá trình oxy hóa tiếptheo và trùng hợp để tạo thành sắc tố màu nâu hoặc phản ứng với các axit amin và proteinlàm tăng màu nâu được tạo ra (Hình 4.3)

Cơ chế đề xuất của các chất phụ gia chống hóa nâu có tác dụng ức chế quá trình hóa nâu

do enzym là (1) ức chế trực tiếp enzym; (2) tương tác với các chất trung gian trong quátrình hóa nâu để ngăn chặn phản ứng dẫn đến hình thành sắc tố màu nâu; hoặc (3) đóngvai trò là chất khử thúc đẩy phản ứng nghịch của quinone trở lại phenol ban đầu (Hình4.3) (Friedman, 1996; Ashie và cộng sự, 1996) Các phương pháp xử lý bằng axit khácnhư ngâm trong axit xitric hoặc dung dịch axit clohydric (1%) có thể là phương pháp tiền

xử lý thương mại để kiểm soát hiện tượng hóa nâu và duy trì chất lượng của quả vải đông

lạnh (Yueming-Jiang et al., 2004) Mặc dù tất cả các loại trái cây đều chứa hợp chấtpolyphenolic, nhưng một số loại trái cây như đào, mơ, mận, mận khô, anh đào, chuối, táo

và lê có xu hướng chuyển sang màu nâu rất nhanh trong quá trình chế biến Những nỗ lựcnghiên cứu đã được thực hiện để phát triển các chất chống nâu hóa tự nhiên mới nhằmthay thế sulfites, sản phẩm mạnh nhất và rẻ nhất cho đến nay, nhưng chúng gây ra nhữngảnh hưởng bất lợi đến sức khỏe ở một số bệnh nhân hen Trong khuôn khổ này, các sảnphẩm phản ứng maillard đã được công nhận là chất ức chế PPO táo mạnh (Billaud vàcộng sự, 2004) Ngoài ra, một số loại trái cây đông lạnh như táo và cherimoya được xử lýtrước bằng cách nhúng các lát hoa quả vào dung dịch natri clorua (0,1–0,5%) kết hợp vớiaxit ascorbic hoặc citric, để loại bỏ không khí nội bào và giảm phản ứng oxy hóa (Reid,1996; Mastrocola và cộng sự, 1998)

Kết cấu trái cây bị thay đổi rất nhiều khi đông lạnh, bảo quản đông lạnh và rã đông Quả

có tế bào thành mỏng giàu chất pectin, đặc biệt là ở lớp giữa giữa các tế bào và có một tỷ

lệ lớn nước nội bào, có thể đóng băng dẫn đến tổn thương tế bào Quá trình đông lạnh-rãđông cũng làm tăng tốc độ giải phóng pectin, tạo ra quá trình khử ester của pectin và làmmềm mô quả Tốc độ đông lạnh tối ưu làm giảm hiện tượng mềm mô và mất nước, đồngthời việc bổ sung các ion canxi trước khi đông lạnh sẽ làm tăng độ cứng của trái cây saukhi rã đông Những ion này củng cố trái cây bằng cách thay đổi cấu trúc pectin Canxiduy trì cấu trúc thành tế bào trong trái cây bằng cách tương tác với axit pectic trong thành

tế bào để tạo thành canxi pectate

Hình 4.3 Được xúc tác bởi enzyme sự bắt đầu hóa nâu của PPO cho thấy điểm bị tấn

công bởi các chất khử

Nhúng vào dung dịch canxi clorua (0,18% Ca) hoặc dung dịch pectin (0,3%) giúp cảithiện chất lượng dâu tây đông lạnh và rã đông (Suutarinen et al., 2000)

Mất nước thẩm thấu: Bổ sung đường và xi-rô.

Nhúng trái cây vào đường khô hoặc xi-rô là phương pháp tiền xử lý truyền thống để bảoquản màu sắc, hương vị, kết cấu và hàm lượng vitamin C, đồng thời ngăn ngừa hiện

Chất khử

Polymer màu nâu phức hợp

Protein acid amin

tượng hóa nâu của trái cây đông lạnh-rã đông Đường hoặc xi-rô được sử dụng làm chấtbảo vệ lạnh bằng cách loại bỏ nước tế bào trái cây bằng thẩm thấu và loại trừ oxy khỏicác mô Loại bỏ một phần nước trước khi đông lạnh có thể làm giảm hàm lượng nước cóthể đóng băng và giảm thiệt hại do tinh thể đá làm cho trái cây đông lạnh ổn định Do đó,tổn thương nhỏ xảy ra ở màng tế bào và các phản ứng oxy hóa và phân hủy enzyme đượcgiảm thiểu Quá trình khử nước trước khi đông lạnh được gọi là khử nước (Fito vàChiralt, 1995; Robbers và cộng sự, 1997; Bing và Da-Wen, 2002) Trong quá trình khửnước thẩm thấu, nước chảy từ trái cây sang dung dịch thẩm thấu, trong khi chất tan thẩmthấu được chuyển từ dung dịch vào sản phẩm, cung cấp một công cụ quan trọng để tẩmtrái cây bằng các chất hòa tan bảo vệ hoặc các chất phụ gia chức năng Xi-rô được coi làchất bảo vệ tốt hơn đường khô Đường khô được khuyên dùng cho các loại trái cây,chẳng hạn như đào thái lát, dâu tây, quả sung, nho, anh đào, v.v., tạo ra đủ nước ép tráicây để hòa tan đường Nhúng trái cây nguyên quả hoặc cắt miếng vào xi-rô sẽ bảo vệ tốthơn đường khô vì dung dịch đường được đưa vào bên trong trái cây Nồng độ xi-rôthường được sử dụng từ 20% đến 65%, mặc dù 40% xi-rô là đủ cho phần lớn các loại tráicây Sucrose là chất thẩm thấu thích hợp nhất cho trái cây mặc dù các chất khác, bao gồmsucrose, glucose, fructose, lactose, L-lysine, glycerol, polyol, maltodextrin, xi-rô tinhbột hoặc sự kết hợp của các chất hòa tan này có thể được sử dụng (Bing và Da- Ôn, 2002;Triệu và Xie, 2004) Quá trình khử nước thẩm thấu được thực hiện ở áp suất khí quyểnhoặc trong chân không Trong số những phát triển về phương pháp điều trị thẩm thấu,phương pháp ngâm tẩm chân không có thể là phương pháp mới nhất Việc trao đổi nước

có thể đóng băng một phần lấy dung dịch bên ngoài được thúc đẩy bởi áp suất, tạo ranhững thay đổi cấu trúc khác nhau và thời gian xử lý ngắn hơn so với khử nước thẩmthấu ở áp suất khí quyển Các ứng dụng thành công của quá trình khử nước và ngâm tẩmchân không trên trái cây gần đây đã được xem xét lại (Zhao và Xie, 2004) Màu sắc,hương vị và khả năng giữ vitamin C tuyệt vời đã đạt được trong dâu tây, quả mâm xôiđông lạnh-rã đông và các loại khác các loại quả mọng được xử lý với nồng độ xi-rô 20%hoặc 40% trước khi đông lạnh và bảo quản đông lạnh lâu dài từ 6 tháng đến 3 năm(Skrede, 1996) Ảnh hưởng của quá trình khử nước đến chất lượng của kiwi, dâu tây, dưa

và táo đã được báo cáo (Garrote và Bertone, 1989; Tregunno và Goff, 1996; Spiazzi vàcộng sự, 1998; Talens và cộng sự, 2002, 2003 ) Chất lượng và kết cấu của trái cây đônglạnh và rã đông đã được cải thiện bằng cách sử dụng dung dịch thẩm thấu kết hợp vớidung dịch axit ascorbic (xử lý chống hóa nâu) và/hoặc dung dịch canxi clorua hoặcpectin (Skrede, 1996; Suutarinen và cộng sự, 2000; Talens và cộng sự, 2002, 2003; Zhao

và Xie, 2004) Một yếu tố quan trọng khác góp phần cải thiện chất lượng trái cây là ngâmtẩm chân không, rất hữu ích trong việc đưa các thành phần chức năng vào cấu trúc môtrái cây, điều chỉnh thuận tiện thành phần ban đầu của chúng để phát triển các sản phẩmđông lạnh mới giàu khoáng chất, vitamin hoặc các thành phần dinh dưỡng có hoạt tínhsinh lý khác (Zhao và Xie, 2004)

tính rào cản của bao bì bảo vệ trái cây đông lạnh khỏi sự xâm nhập của oxy, ánh sáng vàhơi nước, mỗi yếu tố này có thể dẫn đến sự suy giảm màu sắc, quá trình oxy hóa lipid vàchất béo không bão hòa, biến tính protein, suy thoái axit ascorbic và sự mất đi chung cácđặc tính cảm quan và dinh dưỡng đặc trưng Tương tự, các đặc tính rào cản bảo vệ khỏi

sự mất độ ẩm từ thực phẩm đông lạnh ra môi trường bên ngoài để tránh tình trạng mấtnước hoặc mất nước bên ngoài “tủ đông đốt cháy” và giảm cân Chức năng chính củabao bì thực phẩm là bảo vệ thực phẩm khỏi các mối nguy hiểm bên ngoài Ngoài ra, vậtliệu đóng gói phải có tốc độ truyền nhiệt cao để tạo điều kiện cho việc đông lạnh nhanhchóng Ngoài ra, vật liệu đóng gói không được ảnh hưởng đến thực phẩm dưới bất kỳhình thức nào, như được nêu trong Chỉ thị Châu u về vật liệu tiếp xúc với thực phẩm, baogồm các giới hạn di chuyển (Chỉ thị EC 1990, 1997) và Bộ luật Quy định Liên bang tạiHoa Kỳ về các chất tiếp xúc với thực phẩm (CFR 2004) Một loạt các vật liệu đã được sửdụng để đóng gói trái cây đông lạnh, bao gồm nhựa, kim loại và giấy/bìa cứng hoặc túipolyetylen Tấm laminate có thể cung cấp sự kết hợp của "lý tưởng" thuộc tính gói.Bảng 4.1 Độ thấm oxy và hơi nước tương đối của một số vật liệu đóng gói thực phẩm(Giá trị tham chiếu được đo ở 23◦C và độ ẩm tương đối 85%)

Độ thấm tương đối

ATM−1)

Hơi nước (g·m−2 ngày−1)

Etylen vinyl axetat

(EVOH)

<50 (Rào cản rất cao) biến

Polycarbonate (PC) 200–5000 (Rào cản thấp) 100–200 (rào cản trung

Polypropylen (PP) 200–5000 (Rào cản thấp) 10–30 (rào cản cao)

Nguồn: Kiểm soát khí quyển 2000 (http://atmosphere-controle.fr/permeability.html)

Các gói bìa và giấy thường được ép bằng nhựa tổng hợp để cải thiện tính chất rào cản.Bảng 4.1 cho thấy một số so sánh về đặc tính rào cản đối với nhiều loại vật liệu đóng góithông thường Sản phẩm trái cây có thể được đóng gói trước khi đông lạnh (trái cây có

đường hoặc xi-rô, xay nhuyễn và nước ép cô đặc hoặc không) hoặc sau khi đông lạnh(trái cây nguyên quả hoặc cắt miếng) Tầm quan trọng của vật liệu đóng gói đối với độ ổnđịnh của trái cây đông lạnh đã được xem xét (Skrede, 1996) Nhìn chung, sự khác biệt vềchất lượng (hàm lượng sắc tố, khả năng giữ axit ascorbic, màu sắc và độ đặc) giữa cácsản phẩm đông lạnh được đóng gói trong các loại bao bì khác nhau chủ yếu được pháthiện sau một thời gian dài bảo quản đông lạnh (>3 tháng) và ở nhiệt độ trên −18◦C.

Tác dụng của Freezinc, Frozen Store và Thawinc đối với các mô trái cây: Cơ hội vật

lý, hóa học và sinh hóa

Cấu trúc tế bào thực vật

Để hiểu được ảnh hưởng của việc đông lạnh lên trái cây cần có một cái nhìn tổng quanngắn gọn về cấu trúc tế bào thực vật Mối quan hệ giữa đặc tính cấu trúc tế bào và tổnthương tế bào khi đóng băng đã được xem xét rộng rãi (Reid, 1996; Skrede, 1996) Tếbào thực vật được bao quanh bởi một màng và xen kẽ với các hệ thống màng rộng lớncấu trúc bên trong tế bào thành nhiều ngăn Plasmalemma hoặc màng sinh chất bao bọchuyết tương của tế bào và là bề mặt tiếp xúc giữa tế bào và môi trường ngoại bào Tráingược với tế bào động vật, tế bào thực vật hầu như luôn được bao quanh bởi thành tế bào

và nhiều tế bào trong số chúng chứa một nhóm bào quan đặc biệt bên trong:

Mạng lưới nội chất

Ti thể

Không bào Tế bào chất

Hạt nhân

Vách tế bào Màng tế bào

Lục lạp

Hình 4.4 Mặt cắt ngang của tế bào thực vật các lạp thể (lục lạp, bạch cầu, amyloplast

hoặc sắc lạp) (Hình 4.4)

Một đặc tính quan trọng của tế bào thực vật là không bào rộng rãi Nó nằm ở trung tâmcủa tế bào và chiếm phần lớn nhất trong thể tích tế bào và chịu trách nhiệm tạo ra sứctrương Nó giúp duy trì áp suất thẩm thấu cao của tế bào và hàm lượng các hợp chất khácnhau trong tế bào, trong đó có các ion vô cơ, axit hữu cơ, đường, axit amin, lipid,oligosaccharide, tannin, anthocyanin, flavonoid và hơn Không bào được bao quanh bởimột loại màng đặc biệt, tonoplast Thành tế bào của thực vật bao gồm một số vi sợicellulose xếp chồng lên nhau trong ma trận polysaccharide có khả năng lưu trữ nước do

đó làm tăng thể tích tế bào (hydrat hóa và hấp thụ) Theo họ khả năng liên kết hoặc lưutrữ nước, các polysaccharide liên quan đến chất nền có thể được phân loại như sau:

pectin>hemicellulose>xenluloza>lignin.

Pectin chủ yếu là các axit polygalacturonic với các mức độ khác nhau của dư lượng galactosyl, L-arabinosyl hoặc L-rhanmosyl và chiếm ưu thế ở lớp giữa, lớp giữa các tếbào Quá trình khử ester của pectin có liên quan đến độ mềm của mô quả trong quá trìnhchín và chế biến

G-Những thay đổi về thể chất và chất lượng

Mở rộng khối lượng Yếu tố đầu tiên gây ra tổn thương cơ học cho tế bào là sự giãn nở

thể tích do sự hình thành băng ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của màng tế bào

Kết tinh lại Tinh thể băng có thể làm thay đổi chất lượng của trái cây đông lạnh theo

nhiều cách khác nhau Đầu tiên, tốc độ đông lạnh ảnh hưởng đến chất lượng trái cây đônglạnh-rã đông Đông lạnh tốc độ chậm tạo ra các tinh thể băng lớn và sắc nhọn có thể gâytổn thương cơ học cho màng tế bào mỏng manh của thực vật, khiến các bào quan của tếbào bị xẹp xuống và mất đi chất chứa (đường, vitamin, sắc tố, hợp chất dễ bay hơi,phenol, enzyme, v.v.) .) và sự phân hủy phần pectin trong thành tế bào ảnh hưởng đếnkết cấu mô quả Trong quá trình bảo quản đông lạnh, trưng bày bán lẻ hoặc mang về nhà,

sự dao động về nhiệt độ của sản phẩm tạo ra sự kết tinh lại của đá ảnh hưởng đến sốlượng, kích thước, hình dạng và vị trí của tinh thể băng hình thành trong quá trình đônglạnh Sự dao động lớn thường xuyên tạo ra sự tan chảy một phần của băng và sự hìnhthành các tinh thể băng lớn và không đều có thể làm hỏng màng tế bào và tạo ra sản phẩmđông khô, cho phép nước thăng hoa hoặc nước bay hơi thoát ra ngoài

Thăng hoa: Tủ đông đốt cháy Sự thăng hoa của đá có thể xảy ra trong quá trình bảo

quản đông lạnh nếu sản phẩm đóng gói không phù hợp Sự mất độ ẩm do bay hơi từ bềmặt sản phẩm dẫn đến “tủ đông cháy”, được nhận biết là vùng sáng màu trên bề mặt sảnphẩm Có thể tránh tình trạng mất nước của sản phẩm bằng cách cải tiến loại bao bì, tăng

độ ẩm và giảm nhiệt độ bảo quản Quá trình kết tinh lại và mất nước do đốt đông lạnhtăng lên khi nhiệt độ dao động, nhưng tác động có hại của hai quá trình này đến chất

lượng trái cây đông lạnh có thể giảm đi bằng cách hạ nhiệt độ bảo quản xuống dưới −18

◦C (IIR, 1996)

Những thay đổi và chất lượng hóa học và sinh hóa

Các phản ứng hóa học và sinh hóa liên quan đến sự thay đổi chất lượng cảm quan và dinhdưỡng của trái cây bị trì hoãn nhưng không dừng lại hoàn toàn ở nhiệt độ dưới 0 Nhữngthay đổi về chất lượng, chẳng hạn như mất màu ban đầu của quả hoặc chuyển sang màunâu, phát triển mùi lạ, thay đổi kết cấu và quá trình oxy hóa axit ascorbic, là những thayđổi chính do cơ chế hóa học và sinh hóa ảnh hưởng đến chất lượng quả Ngoài ra, sự thayđổi độ pH trong mô trái cây được phát hiện trong quá trình đông lạnh và bảo quản đônglạnh có thể là hậu quả của những phản ứng phân hủy này

Thay đổi màu sắc Màu sắc là đặc tính chất lượng quan trọng nhất của trái cây vì nó làđặc tính đầu tiên được người tiêu dùng cảm nhận và là cơ sở để đánh giá khả năng chấpnhận sản phẩm Sự thay đổi màu sắc quan trọng nhất của trái cây có liên quan đến cơ chếhóa học, sinh hóa và hóa lý:

Thay đổi Hóa học Sinh hóa và Chất lượng

Các phản ứng hóa học và sinh hóa liên quan đến cảm quan Và dinh dưỡng chấtlượng thay đổi của trái cây bị trì hoãn Nhưng không hoàn toàn dừng lại Tại dướikhông nhiệt độ Chất lượng thay đổi, như là BẰNG sự mất mát của cái màu sắc banđầu của quả hoặc chuyển sang màu nâu, phát triển mùi hôi và vị lạ, kết cấu thay đổi, V

à sự oxy hóa của ascorbic axit, là những thay đổi chính gây ra bởi hóa học và sinh hóa

cơ chế cái đó ảnh hưởng hoa quả chất lượng Ngoài ra, pH thay đổi TRONG hoa quả

mô đã phát hiện trong lúc Việc đông lạnh và bảo quản đông lạnh có thể là hậu quảcủa những phản ứng phân hủy này

Màu sắc Thay đổi: Màu sắc là đặc điểm chất lượng quan trọng nhất của trái cây vì

đây là dấu hiệu đầu tiên mà người tiêu dùng cảm nhận được và là cơ sở để đánh giámức độ chấp nhận sản phẩm Những thay đổi màu sắc quan trọng nhất ở trái cây liênquan đến các cơ chế hóa học, sinh hóa và lý hóa:

(a) sự phân hủy lục lạp tế bào và sắc lạp, (b) những thay đổi trong sắc tố tự nhiên(diệp lục, carotenoid và anthocyanin), và (c) sự phát triển của quá trình hóa nâu doenzym

Tổn thương cơ học (tinh thể đá và giãn nở thể tích) do quá trình đông lạnh gây ra cóthể làm tan rã màng mỏng của lục lạp và sắc lạp, giải phóng diệp lục và carotenoid,đồng thời tạo điều kiện cho quá trình phân hủy oxy hóa hoặc enzym của chúng.Ngoài ra, giãn nở thể tích làm tăng sự mất anthocyanin do quá trình ly giải do phá vỡcác không bào của tế bào

(i) Diệp lục Diệp lục là sắc tố màu xanh của rau và trái cây, và cấu trúc của chúng

bao gồm tetrapyrrol với ion magie ở trung tâm Việc đông lạnh và bảo quản đônglạnh rau và trái cây xanh gây ra sự mất màu xanh do sự phân hủy của diệp lục (a vàb) và chuyển hóa thành pheophytin, chuyển màu nâu sang sản phẩm thực vật (Cano,1996) Một ví dụ là các lát quả kiwi cho thấy nồng độ diệp lục giảm từ 40% đến60%, tùy thuộc vào giống cây trồng, sau khi đông lạnh và bảo quản đông lạnh ở20◦C trong 300 ngày (Cano và cộng sự, 1993a) Các cơ chế khác nhau có thể gây ra

sự phân hủy diệp lục; mất Mg do nhiệt và/hoặc axit, chuyển hóa diệp lục thành

pheophytin; hoặc mất nhóm phytol thông qua hoạt động của enzyme chlorophyllase(EC 3.1.1.14), chuyển hóa chlorophyll thành pheophorbide, cái mà biến đổi chấtdiệp lục thành pheophorbide Sự mất nhóm carbomethoxy cũng có thể xảy ra vàpyropheophytin và pyropheophor-bide có thể được hình thành (Hình 4.5.) (Heaton vàcộng sự, 1996).

Axit, nhiệt độ, ánh sáng, oxy và enzyme dễ dàng phá hủy diệp lục Do đó, chần (nhiệtđộ/thời gian), bảo quản (nhiệt độ/thời gian) và độ axit là những yếu tố quan trọng cầnkiểm soát trong quá trình chế biến để bảo quản diệp lục Cơ chế phân hủy diệp lục khác

có thể gây ra sự phân hủy do tác động của các peroxide, hình thành trong mô quả do phảnứng oxy hóa của các axit béo không bão hòa đa do enzyme LOX xúc tác Một thông sốchất lượng quan trọng được sử dụng để xác định thời hạn sử dụng của trái cây xanh đônglạnh là sự hình thành pheophytin từ diệp lục Vì các loại enzyme khác nhau có thể thamgia vào quá trình phân hủy diệp lục (LOX, POD và chlorophyllase), chần và thêm cácmuối vô cơ như natri hoặc kali clorua và natri hoặc kali sunfat là những phương pháp xử

lý hiệu quả để bảo quản màu xanh (IIR, 1986; Cano và Mar´ın, 1992; Cano và cộng sự,1993a, b)

(ii) Carotenoid Carotenoid là một trong những sắc tố phong phú nhất trong các sản

phẩm thực vật và chịu trách nhiệm cho màu vàng, cam và đỏ của hầu hết các loại trái cây.Tất cả chúng đều là tetraterpen và chứa 40 nguyên tử cacbon trong tám gốc isopren β-carotene và lutein là carotenoid có trong hầu hết các loại trái cây Các nguồn quan trọngcủa các sắc tố này như sau (Hình 4.6):

β-cryptoxanthin: cam

lycopene: cà chua, dưa hấu, đu đủ và hồng

α-carotene: chuối và bơ

zeaxanthin: cam và đào

Carotenoid bị ảnh hưởng bởi độ pH, hoạt động của enzym, ánh sáng và quá trình oxy hóaliên quan đến hệ thống liên kết đôi liên hợp Những thay đổi hóa học xảy ra trongcarotenoid trong quá trình chế biến đã được một số tác giả xem xét (Simpson, 1986;Rodriguez-Amaya, 1997) Phản ứng phân hủy chính gây hại cho hợp chất carotenoid làđồng phân hóa Hầu hết các loại thực vật dường như chủ yếu tạo ra các dạng trans củacarotenoid nhưng khi nhiệt độ tăng, có ánh sáng và chất xúc tác như axit, quá trình đồngphân hóa thành dạng cis tăng lên và hoạt tính sinh học giảm đáng kể Tuy nhiên, xử lýnhiệt các sản phẩm giàu carotenoid làm giảm sự phân hủy carotenoid do bất hoạt cácenzyme LOX và POD Chần trái cây trước khi đông lạnh có thể hiệu quả trong việc bảoquản carotenoid do enzyme bất hoạt Mặc dù hầu hết các carotenoid đều chịu nhiệt, một

số carotenoid, chẳng hạn như epoxycarotenoid, có thể bị ảnh hưởng Carotenoid là sắc tốtan trong chất béo và sự phân hủy của lạp thể, thông qua xử lý nhiệt hoặc hư hỏng cơ học,cải thiện quá trình chiết xuất bằng dung môi hữu cơ và khả dụng sinh học nhưng khôngcải thiện quá trình mất mát do quá trình ly giải (Hof và cộng sự, 2000) Đông lạnh màkhông có tiền xử lý bảo vệ làm giảm nhẹ nồng độ carotenoid tổng số (20%) của một sốloại trái cây giàu carotenoid, chẳng hạn như xoài và đu đủ Nhưng sau 12 tháng bảo quảnđông lạnh ở 18◦C, nồng độ carotenoid tổng số giảm đáng kể (từ 40% đến 65%), mặc dùhàm lượng carotenoid không thay đổi (Cano và De Ancos, 1994; Cano và cộng sự,1996b) Người ta cũng thấy kết quả tương tự với khối cà chua đông lạnh Người ta ghinhận được tính ổn định rõ rệt của tổng carotenoid, β-carotene và lycopene cho đến thángthứ 3 bảo quản Nhưng sau 12 tháng bảo quản ở 20◦C, lượng carotenoid bị mất đạt 36%,

β-carotene 51% và lycopene 48% (Lisiewska và Kmiecik, 2000) Việc đông lạnh và bảoquản đông lạnh có thể ảnh hưởng đến cấu trúc và nồng độ carotenoid tùy thuộc vào loạiquả và giống cây trồng (pH, chất béo, chất chống oxy hóa, v.v.) và điều kiện chế biến(nhiệt độ, thời gian, ánh sáng, oxy, v.v.) (Simpson, 1986; Rodriguez-Amaya, 1997).

(iii) Anthocyanin Anthocyanin là một loại hợp chất flavonoid, là polyphenol thực vật

được phân phối rộng rãi và chịu trách nhiệm cho màu hồng, đỏ, tím hoặc xanh lam củarất nhiều loại trái cây (nho, mận, dâu tây, mâm xôi, mâm xôi đen, anh đào và các loại quảmọng khác) Chúng là các dẫn xuất flavonoid hòa tan trong nước, có thể được glycosylhóa và axyl hóa Tác động của quá trình đông lạnh, bảo quản đông lạnh và rã đông ở cácloại trái cây khác nhau giàu sắc tố anthocyanin đã được Skrede (1996) xem xét lại.Anthocyanin trong quả anh đào bị phân hủy rõ rệt trong quá trình bảo quản ở 23◦C (87%sau 6 tháng), nhưng chúng tương đối ổn định ở nhiệt độ bảo quản 70◦C (Chaovanalikt vàWrolstad, 2004) Nhưng trong quả mâm xôi, tính ổn định của anthocyanin khi bảo quảnđông lạnh và đông lạnh phụ thuộc vào thời vụ thu hoạch Các giống mùa xuân hầu nhưkhông bị ảnh hưởng bởi quá trình đông lạnh và bảo quản đông lạnh trong 1 năm ở 20◦C,nhưng các giống mùa thu cho thấy xu hướng giảm về hàm lượng anthocyanin tổng số (4–17%) (De Ancos và cộng sự, 2000b) Nhìn chung, quá trình đông lạnh không ảnh hưởngđến mức độ anthocyanin trong quả mâm xôi (De Ancos, 2000; Mullen và cộng sự, 2002).Các tác giả giải thích sự phân hủy anthocyanin trong quá trình bảo quản đông lạnh bằngcác cơ chế hóa học hoặc sinh hóa khác nhau Anthocyanin là các sắc tố hòa tan trongnước nằm trong không bào của tế bào và dễ bị mất đi do quá trình ly giải khi màng tế bào

bị phá vỡ Quá trình oxy hóa cũng có thể đóng vai trò quan trọng trong quá trình phânhủy anthocyanin do ánh sáng xúc tác Hoạt động của enzym PPO và POD có liên quanđến quá trình phân hủy anthocyanin Do đó, sự đổi màu của quả anh đào đông lạnh-rãđông không còn nữa khi quả được chần qua nước trước khi đông lạnh Sự thay đổi pHtrong quá trình chế biến có thể ảnh hưởng đến độ ổn định của anthocyanin Việc duy trìquả đỏ đòi hỏi môi trường axit (pH < 3,5) Cấu trúc cation flavylium của anthocyaninchuyển màu đỏ sang quả Nhưng khi giá trị pH tăng lên sẽ tạo ra sự thay đổi từ đỏ sangxanh cho đến khi sản phẩm không màu, hậu quả của việc chuyển cation flavylium thànhcấu trúc trung tính (Hình 4.7)

Sự mất màu đỏ đặc trưng cũng có thể được tạo ra do sự hình thành phức hợpanthocyanin với các sản phẩm khác nhau có trong chất nền của quả: axit ascorbic,acetaldehyde, protein, leucoanthocyanin, phenol, quinon, kim loại (Fe3+ và Al3+),hydrogen peroxide, v.v (Escribano-Bailon và cộng sự, 1996).

(iv) Sự hóa nâu do enzym Sự hóa nâu thường xảy ra ở một số loại quả trong quá trình

xử lý, chế biến và bảo quản Sự hóa nâu ở quả là do quá trình oxy hóa hợp chấtphenolic bằng enzym bởi PPO (EC 1.10 3.1) (Mart´ınez-Whitaker, 1995) PPO xúctác một hoặc hai phản ứng liên quan đến oxy phân tử Loại phản ứng đầu tiên làhydroxyl hóa các monophenol, dẫn đến sự hình thành các hợp chất o-hydroxy Loạiphản ứng thứ hai là quá trình oxy hóa các hợp chất o-hydroxy thành quinon đượcchuyển thành sắc tố nâu polyme (Hình 4.3) Việc đông lạnh, bảo quản đông lạnh và rãđông các loại trái cây như xoài, đào, chuối, táo, mơ, v.v., nhanh chóng tạo ra nhữngthay đổi màu sắc dẫn đến các mô bị nâu hoặc sẫm màu không thể đảo ngược Việcđông lạnh không làm bất hoạt các enzyme; tuy nhiên, một số hoạt động của enzyme bịchậm lại trong quá trình bảo quản đông lạnh (Cano et al., 1998) Có thể ngăn ngừahiện tượng nâu hóa do PPO bằng cách bổ sung sulfit, axit ascorbic, axit citric,cysteine và các chất khác Việc bổ sung các tác nhân chống nâu hóa đã được thảo luậntrong phần xử lý trước Việc lựa chọn các giống có hoạt tính PPO thấp có thể giúpkiểm soát hiện tượng nâu hóa trong các loại trái cây đông lạnh-rã đông (Cano et al.,1996b; Cano et al., 1998)

Hương vị và mùi thơm thay đổi Các hợp chất dễ bay hơi tạo nên hương vị trái cây

(rượu, este, aldehyde, ketone, axit, furan, terpene, v.v.) được tạo ra thông qua các conđường chuyển hóa trong quá trình thu hoạch, sau thu hoạch và bảo quản và phụ thuộcvào nhiều yếu tố liên quan đến loài, giống và loại chế biến Mặc dù đông lạnh là cáchtốt nhất để bảo quản hương thơm của trái cây (Skrede, 1996), nhưng việc bảo quản và

rã đông đông lạnh có thể làm thay đổi hương thơm tươi tự nhiên của một số loại trái

cây như dâu tây (Larsen và Poll, 1995), nhưng các loại trái cây khác như kiwi (Talens

và cộng sự, 2003) hoặc quả mâm xôi (De Ancos, 2000) không làm thay đổi đáng kểhương thơm Đông lạnh, bảo quản đông lạnh và rã đông ảnh hưởng đến hương vị dễbay hơi của trái cây theo những cách khác nhau tùy thuộc vào loại trái cây và giống.Thay vì bị phá hủy trong quá trình đông lạnh, một số enzyme được giải phóng Điềunày có thể gây ra sự phá vỡ tế bào và là một yếu tố trong sự phát triển của mùi vị lạ vàmùi khó chịu trong các sản phẩm thực vật trong quá trình bảo quản đông lạnh Chần làcông cụ chính được sử dụng để vô hiệu hóa các enzyme trước khi đông lạnh, nhưnghầu hết các loại trái cây đều bị thay đổi kết cấu quan trọng khi chần Hoạt động củaenzyme POD có liên quan đến sự hiện diện của các hợp chất dễ bay hơi khác nhaunhư hexanal, được tạo ra trong quá trình oxy hóa lipid và tạo ra mùi khó chịu cho sảnphẩm đông lạnh-rã đông Sự phá vỡ cấu trúc tế bào trong quá trình đông lạnh và bảoquản đông lạnh có lợi cho việc tăng hoặc bảo quản mức hoạt động POD của enzymequan trọng trong các loại trái cây rã đông khác nhau [xoài (Mar´ın và cộng sự, 1992)

và đu đủ (Cano và cộng sự, 1998)] Điều quan trọng là phải lựa chọn các loại trái câyphù hợp để đông lạnh, dựa trên nồng độ hợp chất dễ bay hơi cao và hoạt động củaenzyme thấp, để có được trái cây đông lạnh chất lượng cao

Thay đổi về kết cấu Kết cấu của trái cây đông lạnh phụ thuộc vào các biến đổi hóa

học và sinh hóa của thành tế bào và các thành phần phiến giữa (pectin, hemicellulose

và cellulose) Đông lạnh gây mất kết cấu nghiêm trọng do hiện tượng cô đặc lạnh, cóthể gây ra sự phân hủy thành tế bào và giảm khả năng giữ nước Kích thước và vị trícủa tinh thể băng gây ra vỡ màng tế bào thúc đẩy hoạt động của enzyme và/hoặc hóahọc và góp phần gây ra thiệt hại cơ học cho vật liệu thành tế bào Ảnh hưởng của tốc

độ đông lạnh đến tính toàn vẹn của mô, kết cấu và mất nước đã được nhiều tác giảkhác nhau xem xét (Skrede, 1996; Cano, 1996; Reid, 1996) Sự kết tinh lại của băngcũng dẫn đến thiệt hại lớn hơn trong quá trình bảo quản đông lạnh (Reid, 1996).Pectin là một thành phần quan trọng của thành tế bào trái cây Trên thực tế, việc giảmthành phần pectin trong quá trình đông lạnh và bảo quản đông lạnh có liên quan đếnviệc giảm độ cứng ở các loại trái cây khác nhau (Lisiewska và Kmiecik, 2000)

Thay đổi tình trạng dinh dưỡng và chống oxy hóa.

Việc tiêu thụ trái cây có liên quan đến tình trạng dinh dưỡng tốt và góp phần ngănngừa các quá trình thoái hóa, đặc biệt là làm giảm tỷ lệ mắc và tỷ lệ tử vong do ung thư

và bệnh tim mạch (Steinmetz và Potter, 1996; Tibble và cộng sự, 1998; Willcox vàcộng sự, 2003) Các hợp chất dinh dưỡng có trong trái cây là vitamin, đường, khoángchất, protein và chất béo Trái cây là nguồn cung cấp vitamin C, A và E chính trongchế độ ăn uống, là những chất không thể thiếu đối với sự sống của con người Tácdụng bảo vệ của chế độ ăn nhiều trái cây được cho là nhờ một số hợp chất hoạt tínhsinh học có đặc tính chống oxy hóa và chống đột biến Vitamin A, C, carotenoid vàphenol là những hợp chất hoạt tính sinh học chính góp phần tạo nên đặc tính chốngoxy hóa của trái cây (Rice-Evans và cộng sự, 1996; Miller và Rice-Evans 1997;Boileau và cộng sự, 1999; Gardner và cộng sự, 2000) Giữ lại giá trị dinh dưỡng vàchống oxy hóa của trái cây là mục tiêu chính của tất cả các phương pháp chế biến và

đông lạnh và bảo quản đông lạnh có thể là một trong những phương pháp ít gây hạinhất về thời gian bảo quản dài.

* Vitamin C Các quá trình đông lạnh chỉ có tác động nhỏ đến hàm lượng vitamin C

ban đầu của trái cây (Cano và Mar´ın, 1992; Mar´ın và cộng sự, 1992; De Ancos,2000) Vitamin C (axit ascorbic) bị phá hủy trong quá trình đông lạnh và bảo quảnđông lạnh, và thông số này đã được sử dụng để hạn chế thời gian bảo quản đông lạnhcủa trái cây đông lạnh Nguyên nhân chính gây mất vitamin C là do tác động củaenzyme ascorbate oxidase Nếu quá trình xử lý trước hoặc đông lạnh không phá hủyenzyme này, thì nó vẫn tiếp tục hoạt động trong quá trình bảo quản đông lạnh Sựphân hủy vitamin C phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, chẳng hạn như điều kiệnthời gian-nhiệt độ, loại trái cây, giống, phương pháp xử lý trước, loại bao bì, quy trìnhđông lạnh, v.v (Skrede, 1996) Do đó, khi nhiệt độ bảo quản đông lạnh giảm, khảnăng giữ lại vitamin C cao hơn đối với các loại trái cây khác nhau như quả mọng, camquýt, cà chua, v.v (Skrede, 1996; Lisiewska và Kmiecik, 2000) Ngoài ra, các giá trịgiữ lại vitamin C khác nhau đáng kể đã đạt được giữa các loại trái cây như quả mâmxôi (De Ancos, 2000), xoài (Mar´ın và cộng sự, 1992) và kiwi (Cano và Mar´ın,1992), được đông lạnh và bảo quản trong cùng điều kiện Độ ổn định của vitamin Ctrong quá trình đông lạnh và bảo quản đông lạnh dâu tây có vẻ phụ thuộc nhiều hơnvào nhiệt độ bảo quản hơn là loại quy trình đông lạnh Có sự khác biệt không thống

kê giữa dâu tây được chế biến bằng phương pháp đông lạnh tốc độ nhanh (ở 20◦C) vàđông lạnh tốc độ nhanh (ở 50◦C đến –100◦C), nhưng có sự mất mát lớn giữa dâu tâyđược bảo quản ở 18◦C và 24◦C (Sahari et al., 2004)

* Provitamin A và Carotenoid chống oxy hóa Một số carotenoid, như β-carotene,

α-carotene và β-cryptoxanthin, được công nhận là tiền chất của vitamin A Cáccarotenoid provitamin A này, ngoài lycopene và lutein, tạo nên nhóm carotenoidchống oxy hóa Quan điểm phổ biến là đông lạnh và bảo quản đông lạnh không ngănchặn được sự phân hủy của carotenoid Hàm lượng β-carotene, và do đó giá trịprovitamin A, đã giảm trong quá trình bảo quản đông lạnh xoài (Mar´ın et al., 1992),kiwi (Cano và Mar´ın, 1992), đu đủ (Cano, 1996) và cà chua (Lisiewska và Kmiecik,2000) Sự mất mát chủ yếu là do hoạt động của các enzyme (POD, LOX và CAT), đặcbiệt là trong quá trình bảo quản đông lạnh trong môi trường oxy Lycopene, mộtcarotenoid đặc trưng trong quả cà chua, đã được công nhận là một chất chống oxy hóamạnh (Rao và Agar- wal, 1999; Lavelli và cộng sự, 2000) Sau 3 tháng bảo quản đônglạnh (20◦C và 30◦C), người ta ghi nhận được độ ổn định tuyệt vời của lycopene Saugiai đoạn này, sự mất mát xảy ra chậm, tốc độ nhanh hơn ở nhiệt độ bảo quản cao hơn.Sau 12 tháng ở 20◦C và 30◦C, hàm lượng lycopene lần lượt là 48% và 26%, thấp hơn

so với hàm lượng trong nguyên liệu thô (Lisiewska và Kmiecik, 2000) Các tác giảkhác đã báo cáo rằng việc chiết xuất lycopene tăng lên sau 1 tháng bảo quản đônglạnh, mặc dù sau 3 và 6 tháng, nồng độ lycopene bị mất cao hơn đáng kể so với 40%(Urbanyi và Horti, 1989) Quả đu đủ có thể là nguồn lycopene quan trọng, nhưng việcđông lạnh và bảo quản đông lạnh ở 20◦C trong 12 tháng đã làm mất đáng kể nồng độlycopene (34%) trong các lát đu đủ đông lạnh (Cano, 1996)

Thảo luận thêm về tác động của việc đông lạnh, bảo quản đông lạnh và rã đông đốivới độ ổn định của carotenoid được đưa vào phần thay đổi màu sắc.

* Hợp chất Phenolic Quá trình đông lạnh không làm thay đổi hàm lượng phenolic

tổng thể hoặc nồng độ axit el-lagic trong quả mâm xôi Người ta ngày càng quan tâmđến axit ellagic, một dẫn xuất dimeric của axit gallic, do tác dụng chống ung thư vàchống oxy hóa của nó Mặc dù bảo quản đông lạnh làm giảm nhẹ hàm lượng axitellagic do hoạt động của enzyme PPO, nhưng bảo quản đông lạnh là một phươngpháp tốt để bảo quản các hợp chất phenolic trong thời gian dài (De Ancos, 2000)

* Khả năng chống oxy hóa Khả năng dọn gốc tự do, một thước đo khả năng chống

oxy hóa của chiết xuất trái cây, không bị ảnh hưởng bởi quá trình đông lạnh và bảoquản đông lạnh dài hạn (De Ancos, 2000)

* Chất xơ trong chế độ ăn uống Các nghiên cứu so sánh về hàm lượng chất xơ trong

chế độ ăn uống giữa phần cùi trái cây tươi và phần cùi trái cây đông lạnh tương ứng

đã chỉ ra rằng phần cùi trái cây đông lạnh có hàm lượng chất xơ thấp hơn phần cùi tráicây tươi Quá trình đông lạnh và bảo quản đông lạnh gây ra tình trạng mất chất xơtrong chế độ ăn uống đáng kể, từ 18% đối với xoài đến 50% đối với các loại trái câykhác như ổi (Salgado và cộng sự, 1999)

ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA TRÁI CÂY ĐÔNG LẠNH

Những thay đổi về mặt vật lý, lý hóa, hóa học và sinh hóa xảy ra trong trái cây đông lạnhtrong thời gian bảo quản dẫn đến tình trạng mất chất lượng dần dần, tích lũy và không thểđảo ngược, làm hạn chế thời hạn bảo quản của trái cây đông lạnh Nhiệt độ và thời gianbảo quản là những yếu tố chính hạn chế thời hạn bảo quản đông lạnh của trái cây và đượcgọi là các yếu tố TTT Nhìn chung, nhiệt độ bảo quản thấp hơn dẫn đến thời hạn bảo quảndài hơn Dữ liệu TTT cho từng loại trái cây được xác định bằng cách phân tích chất lượngkhác nhau của các mẫu cùng một sản phẩm, được chế biến giống hệt nhau và được bảoquản ở các nhiệt độ khác nhau trong khoảng từ 10◦C đến 40◦C Sau một khoảng thời gianbảo quản đông lạnh nhất định, chất lượng mẫu được phân tích Phân tích cảm quan, mấtvitamin C và sự thay đổi của diệp lục thành pheophytin hoặc các loại phân hủy sắc tốkhác là các phân tích chất lượng được sử dụng để xác định thời hạn bảo quản của trái câyđông lạnh Dựa trên dữ liệu TTT, các thuật ngữ khác nhau đã được thiết lập để xác địnhthời hạn bảo quản đông lạnh phù hợp “Thời hạn bảo quản chất lượng cao” được địnhnghĩa là chất lượng thời gian bảo quản của sản phẩm đông lạnh so với chất lượng tương

tự của sản phẩm vừa mới đông lạnh Sau thời gian này, trái cây đông lạnh vẫn thích hợp

để tiêu thụ và thuật ngữ thứ hai được định nghĩa là “Thời hạn bảo quản thực tế” hoặc thờihạn bảo quản cung cấp thực phẩm đông lạnh phù hợp để tiêu thụ cho con người

+ +

Bảng 4.2 “Tuổi thọ lưu trữ thực tế” ở các nhiệt độ lưu trữ đông lạnh khác nhau (theo tháng)

Bảng 4.2 cho thấy “Tuổi thọ lưu trữ thực tế” đối với các loại trái cây đông lạnh khác nhauđược bảo quản ở 12◦C, 18◦C và 24◦C Trái cây đông lạnh có thêm đường hoặc xi-rô nhạycảm hơn với sự gia tăng nhiệt độ bảo quản đông lạnh vì chúng đông lạnh ở nhiệt độ thấphơn so với trái cây đông lạnh không có đường Do đó, dâu tây không có đường được bảoquản ở 12◦C có “Tuổi thọ lưu trữ thực tế” dài hơn (5 tháng) so với trái cây có đường (3tháng) Những thời gian này để bảo quản phù hợp được xác định dựa trên các sản phẩmthô chất lượng cao, chế biến trong điều kiện phù hợp và không có biến động nhiệt độtrong quá trình bảo quản đông lạnh Nhiệt độ tăng và dao động có thể xảy ra trong quátrình vận chuyển và trưng bày bán lẻ Biến động nhiệt độ làm giảm thời gian bảo quảnthực phẩm đông lạnh do phản ứng phân hủy tăng tốc và mất chất lượng tăng (IIR, 1986;Cano, 1996)

THAWINC

Chất lượng của trái cây ban đầu, được bảo quản bằng cách đông lạnh, được giữ lại bằngcách rã đông nhanh ở nhiệt độ thấp trong điều kiện được kiểm soát Trong quá trình rãđông không đúng cách, thiệt hại về mặt hóa học và vật lý cũng như ô nhiễm vi sinh vậtcũng có thể xảy ra Các sản phẩm trái cây bị mất nhiều axit ascorbic (lên đến 40%) và đổimàu khi rã đông trong thời gian dài bất thường, ví dụ, 24 giờ ở nhiệt độ phòng Kết quảtốt về khả năng giữ lại vitamin C và anthocyanin (90%) đạt được bằng cách rã đông cácloại trái cây đông lạnh nhỏ như việt quất, mâm xôi, nho đen, nho đỏ và dâu tây ở nhiệt độphòng (18–20◦C/6–7 giờ), trong tủ lạnh (2–4◦C/18 giờ) hoặc trong lò vi sóng Màu sắc

và khả năng giữ lại axit ascorbic của trái cây bị ảnh hưởng như nhau bởi nhiệt độ và thờigian rã đông Phải xác định quá trình rã đông kỹ lưỡng bằng cách tính đến kích thước củatrái cây và/hoặc loại bao bì (Kmiecik và cộng sự, 1995)

CHẤT LƯỢNG VI SINH VẬT VÀ AN TOÀN CỦA TRÁI CÂY ĐÔNG LẠNH

Hệ vi sinh vật trong trái cây chủ yếu là nấm men, nấm mốc và vi khuẩn gây hư hỏng,nhưng đôi khi sự hiện diện của vi khuẩn gây bệnh, ký sinh trùng và vi-rút có khả nănggây nhiễm trùng cho con người cũng đã được ghi nhận Trái cây có thể bị nhiễm vi sinhvật gây bệnh trong khi trồng trên đồng ruộng, vườn cây ăn quả, vườn nho hoặc nhà kính,hoặc trong quá trình thu hoạch, xử lý sau thu hoạch, chế biến, phân phối và chế biến thựcphẩm (Beuchat, 2002) Đông lạnh ngăn chặn hoạt động của vi sinh vật gây hư hỏng trongthực phẩm nhưng cũng có thể bảo quản một số vi sinh vật trong thời gian dài Trong quátrình đông lạnh, sự phát triển của vi khuẩn có thể xảy ra khi quá trình đông lạnh khôngdiễn ra nhanh chóng do nhiệt độ tăng hoặc dao động trong quá trình bảo quản đông lạnh,

vận chuyển hoặc trưng bày bán lẻ (lớn hơn 18◦C) và trong quá trình rã đông chậm Thựcphẩm đông lạnh có hồ sơ an toàn tổng thể tuyệt vời Tuy nhiên, một số ít vụ bùng phátbệnh do thực phẩm liên quan đến thực phẩm đông lạnh chỉ ra rằng một số, nhưng khôngphải tất cả, các vi sinh vật gây bệnh cho người đều bị tiêu diệt bởi các quá trình đônglạnh Các vụ bùng phát liên quan đến thực phẩm đông lạnh đã được Lund (2000) xemxét Đông lạnh không tiêu diệt được Clostridium botulinum, vi sinh vật gây hư hỏng gây

ra những vấn đề lớn nhất trong quá trình chế biến thực phẩm từ thực vật Tuy nhiên, C.botulinum sẽ không phát triển và sản sinh ra độc tố botulin (một chất độc) ở nhiệt độ bảoquản đông lạnh dưới 18◦C hoặc độ pH thấp của trái cây Môi trường axit của trái cây làyếu tố bảo vệ chống lại sự phát triển của vi sinh vật Tác động của đông lạnh và bảo quảnđông lạnh đối với hệ vi sinh vật của một số sản phẩm trái cây đông lạnh đã được xem xét(Skrede, 1996) Mặc dù vi sinh vật gây hư hỏng không phải là vấn đề lớn trong trái cây vànước ép trái cây đông lạnh, nhưng một số vụ bùng phát và bệnh tật liên quan đến việc tiêuthụ thực phẩm đông lạnh lại là do các sản phẩm trái cây Các trường hợp viêm gan A doquả mâm xôi đông lạnh ở Vương quốc Anh (Reid và Robinson, 1987) và dâu tây đônglạnh ở Hoa Kỳ (DHHS, 1997) đã được tham khảo Khi rã đông thực phẩm đông lạnh,điều quan trọng cần nhớ là nếu sản phẩm thô bị nhiễm bẩn và quá trình đông lạnh khôngtiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật gây hư hỏng và gây bệnh, khi nhiệt độ của thực phẩm tănglên, có thể có sự phát triển của vi sinh vật, chủ yếu trên bề mặt sản phẩm Để bảo quản antoàn cho trái cây đông lạnh, có các yêu cầu về nhiệt độ được khuyến nghị cho từng giaiđoạn của chuỗi lạnh Nên bảo quản trái cây đông lạnh ở nhiệt độ 18◦C hoặc lạnh hơn,mặc dù có ngoại lệ trong thời gian ngắn như trong quá trình vận chuyển hoặc phân phốitại địa phương (−15◦C) Tủ trưng bày bán lẻ phải ở nhiệt độ 18◦C và không bao giờ ấmhơn 12◦C (IIR, 1986)

Tác động của quá trình đông lạnh lên các loại vi sinh vật khác nhau đã được nghiên cứugần đây (Archer, 2004) Nấm men, nấm mốc, vi-rút, vi khuẩn và động vật nguyên sinh bịảnh hưởng theo những cách khác nhau bởi quá trình đông lạnh, bảo quản đông lạnh vàchu kỳ rã đông Mặc dù vi khuẩn Gram âm (Salmonella spp Escherichia coli, v.v.) dễ bịđông lạnh hơn vi khuẩn Gram dương (Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus,v.v.), nhưng bản chất của thực phẩm có thể thay đổi khả năng sống sót của một số sinhvật trước đó Đông lạnh tiêu diệt vi sinh vật bằng các cơ chế vật lý và hóa học, và các yếu

tố liên quan đến các thông số đông lạnh (hình thành đá, tốc độ làm lạnh, nhiệt độ/thờigian bảo quản, v.v.), hoặc thành phần ma trận thực phẩm và tình trạng dinh dưỡng, hoặcgiai đoạn tăng trưởng quyết định khả năng sống sót của vi sinh vật (Lund, 2000) Một số

cơ chế đã được đề xuất để giải thích thiệt hại gây ra cho vi sinh vật do đông lạnh Tổnthương tế bào do các tinh thể băng lớn bên trong hoặc bên ngoài và sự gia tăng nồng độchất tan bên trong hoặc bên ngoài là một số cơ chế được đề xuất Hiểu biết tốt hơn về sựtương tác giữa các thay đổi vật lý và hóa học trong tế bào vi sinh vật và ma trận thựcphẩm trong quá trình đông lạnh, bảo quản đông lạnh và rã đông có thể dẫn đến việc thiết

kế các quy trình đông lạnh an toàn, trong đó các vi sinh vật, nếu có, sẽ không sống sót.Đối với các vi sinh vật gây hư hỏng và gây bệnh, quá trình đông lạnh trở thành một ràocản quan trọng cần vượt qua (Archer, 2004)

PHÁP LUẬT

Các quy định đặc biệt về quy định an toàn thực phẩm đông lạnh chưa được Hoa Kỳ hoặccác cơ quan "Cộng đồng Châu Âu (EC)" thông qua Thực phẩm đông lạnh được quản lýtheo các quy định chung về an toàn chế biến thực phẩm Ủy ban Codex Alimentarius đãthông qua các quy định đặc biệt về thực phẩm đông lạnh - Bộ quy tắc thực hành quốc tếđược khuyến nghị để chế biến và xử lý thực phẩm đông lạnh nhanh Ủy ban không chỉcông nhận nhiệt độ là yếu tố chính cần xem xét để duy trì chất lượng thực phẩm đônglạnh (Codex Alimentarius, 1976) mà còn các yếu tố khác Việc sản xuất thực phẩm đônglạnh an toàn đòi hỏi phải chú ý tối đa đến các nguyên tắc GMP và HACCP trong toàn bộchuỗi sản xuất, từ nguyên liệu thô (trang trại) đến tủ đông tiêu dùng (bàn ăn) và đến tất cảcác bước ở giữa Tại Hoa Kỳ, các yêu cầu vệ sinh và chế biến tối thiểu để sản xuất thựcphẩm an toàn và lành mạnh là một phần quan trọng của hoạt động kiểm soát theo quyđịnh đối với sự an toàn của nguồn cung cấp thực phẩm của quốc gia và được điều chỉnhbởi GMP (FDA, 2004) HACCP và Hướng dẫn ứng dụng lần đầu tiên được Ủy ban cốvấn quốc gia về tiêu chuẩn vi sinh cho thực phẩm (NACMCF) áp dụng cho các phi hànhgia (1970), hải sản (1995), ngành thực phẩm đóng hộp và nước ép có hàm lượng axit thấp(2002–2004) Các công ty thực phẩm khác, bao gồm thực phẩm đông lạnh, đã sử dụng hệthống HACCP trong quy trình sản xuất của họ (NACMCF, 1997) Codex Alimentariuscũng khuyến nghị một phương pháp tiếp cận dựa trên HACCP để tăng cường an toànthực phẩm (Codex Alimentarius, 1999)

Mục tiêu cốt lõi của Ủy ban châu Âu về chính sách an toàn thực phẩm là đảm bảo mức độbảo vệ cao cho sức khỏe con người và quyền lợi của người tiêu dùng liên quan đến thựcphẩm Nguyên tắc chỉ đạo của Ủy ban, chủ yếu được nêu trong Sách trắng về An toànthực phẩm, là áp dụng phương pháp tiếp cận tích hợp từ trang trại đến bàn ăn bao gồm tất

cả các lĩnh vực của chuỗi thực phẩm, sản xuất thức ăn chăn nuôi, sản xuất chính, chế biếnthực phẩm, bảo quản, vận chuyển và bán lẻ Việc thành lập Cơ quan An toàn Thực phẩmChâu Âu (EFSA) là một trong những biện pháp chính được nêu trong Sách Trắng về Antoàn Thực phẩm của Ủy ban EFSA là nền tảng của đánh giá rủi ro của Cộng đồng Châu

Âu (EC, 2002) liên quan đến thực phẩm

1 Đông lạnh bằng cách tiếp xúc với bề mặt rắn hoặc đông lạnh bằng tấm: Sản phẩmđược đặt giữa các tấm kim loại và sau đó điều chỉnh bằng áp lực Phương pháp nàyđược sử dụng cho các sản phẩm dạng khối hoặc có hình dạng đều

2 Đông lạnh bằng cách tiếp xúc với chất lỏng lạnh hoặc đông lạnh ngâm: Các dungdịch thường được sử dụng là dung dịch natri clorua, dung dịch glycol và glycerol, vàdung dịch cồn.

3 Đông lạnh bằng khí lạnh trong tủ hoặc đông lạnh bằng luồng không khí: Phươngpháp đông lạnh bằng luồng không khí cho phép làm đông nhanh bằng cách thổi luồngkhông khí lạnh (-40°C) với tốc độ tương đối cao, từ 2.5 đến 5 m/s

4 Đông lạnh bằng phương pháp cryogenic: Thực phẩm được đông lạnh nhờ tiếp xúctrực tiếp với các khí hóa lỏng như nitơ và carbon dioxide Nitơ sôi ở nhiệt độ -195,8°C

và nhiệt độ xung quanh thực phẩm đạt dưới -60°C Đây là một phương pháp đông lạnhrất nhanh và sự hình thành tinh thể băng nhanh chóng giúp giảm thiểu tổn thương do vỡ

tế bào, bảo toàn các đặc tính cảm quan và dinh dưỡng Phương pháp đông lạnhcryogenic được khuyến nghị cho các khối, lát, hoặc các loại trái cây vừa và nhỏ cònnguyên quả, nhưng không phù hợp cho các loại trái cây vừa và lớn như mận khô, đào,

do nguy cơ bị nát

TRIỂN VỌNG TRONG TƯƠNG LAI

Chiếu xạ Bức xạ ion hóa đã được sử dụng như một phương pháp an toàn và hiệu quả đểloại bỏ các mầm bệnh vi khuẩn khỏi nhiều loại thực phẩm khác nhau, cũng như khửtrùng trái cây, rau quả, và nước ép Việc áp dụng chiếu xạ liều thấp (<3 kGy) cho nhiềuloại thực phẩm thực vật đông lạnh nhằm loại bỏ các mầm bệnh gây hại cho con người

đã được nghiên cứu Lượng bức xạ ion hóa cần thiết để giảm quần thể vi khuẩn sẽ tănglên khi nhiệt độ giảm Sự mềm hóa đáng kể đã được quan sát ở nhiệt độ 20°C, nhưngkhông có sự thay đổi kết cấu khi liều chiếu xạ thấp hơn được sử dụng ở nhiệt độ cao hơn(-5°C) (Sommers và cộng sự, 2004)

Áp suất cao: Chất lượng của sản phẩm đông lạnh/rã đông có liên quan chặt chẽ đến cácquá trình đông lạnh và rã đông (Cano, 1996) Tốc độ đông lạnh và sự hình thành cáctinh thể băng nhỏ trong quá trình đông lạnh rất quan trọng để giảm thiểu tổn thương mô

và hiện tượng mất nước trong quá trình rã đông Một số nghiên cứu đã xem xét việc sửdụng áp suất cao ở nhiệt độ dưới không (Bing và Da-Wen, 2002; LeBail và cộng sự,2002) Đặc tính vật lý của thực phẩm có thể được thay đổi nhờ việc điều chỉnh áp suất

và nhiệt độ theo biểu đồ pha nước Lợi ích chính của đông lạnh bằng áp suất cao là khi

áp suất được giảm, có thể đạt được sự làm lạnh cao, từ đó tốc độ hình thành tinh thểbăng tăng lên đáng kể và sự hình thành băng ban đầu xảy ra ngay lập tức và đồng đềutrên toàn bộ thể tích Việc sử dụng áp suất cao giúp dễ dàng đạt được siêu làm lạnh,thúc đẩy sự hình thành và phát triển tinh thể băng đồng đều và nhanh chóng, và tạo racác tinh thể nhỏ, dẫn đến sự cải thiện đáng kể về chất lượng sản phẩm (LeBail et al.,2002; Bing và Da-Wen, 2002) Từ góc độ cấu trúc, tổn thương tế bào trong quá trình xử

lý giảm bớt nhờ kích thước nhỏ của các tinh thể băng, dẫn đến sự cải thiện chất lượngsản phẩm đáng kể Những lợi ích này đã được kiểm tra với các mô trái cây khác nhau.Các mô trái cây được đông lạnh dưới áp suất Đào và xoài cũng được làm lạnh dưới ápsuất (200 MPa) đến 20°C mà không hình thành băng, sau đó áp suất được giảm xuống0,1 MPa Bằng cách sử dụng kính hiển vi điện tử quét, người ta quan sát thấy rằng các

tế bào của trái cây đông lạnh dưới áp suất ít bị tổn thương hơn so với những tế bào đông

lạnh bằng phương pháp truyền thống, bao gồm cả đông lạnh cryogenic (Otero et al.,2000).

Rã đông bằng áp suất cao: Quá trình rã đông xảy ra chậm hơn so với đông lạnh Trongquá trình rã đông, có thể xảy ra hư hại hóa học và vật lý, cũng như ô nhiễm vi sinh vật,điều này có thể làm giảm chất lượng của sản phẩm đông lạnh/rã đông Từ góc độ kếtcấu, việc rã đông không đúng cách có thể dẫn đến sự mềm hóa quá mức của mô thựcvật Rã đông nhanh ở nhiệt độ thấp để tránh tăng nhiệt độ có thể giúp đảm bảo chấtlượng thực phẩm Rã đông bằng áp suất cao sẽ là một ứng dụng mới của đông lạnh bằng

áp suất cao Các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng rã đông bằng áp suất cao có thể bảotồn chất lượng thực phẩm và giảm thời gian rã đông cần thiết Rã đông bằng áp suất caohiệu quả hơn trong việc cải thiện kết cấu so với rã đông bằng áp suất khí quyển (Bing vàDa-Wen, 2002)

LỜI CẢM ƠN

Công trình này được tài trợ bởi các dự án nghiên cứu quốc gia của Tây Ban Nha, 2002-04059-C02-02 và AGL-2003-09138-C04-01, từ Bộ Khoa học và Công nghệ,cũng như dự án Tây Ban Nha 07G/0053/2003 từ Consejería de Educación, ComunidadAutónoma de Madrid

AGL-TÀI LIỆU THAM KHẢO

Archer, L.D 2004 Freezing: an underutilized food safety technology? InternationalJournal of Food Microbiology 90:127–138

Ashie, I.N.A., Simpson, B.K., Smith, J.P 1996 Mechanisms for controlling enzymaticreactions in foods Critical Reviews in Food Science and Nutrition 36(1):1–30

Bartolome´, A.P., Ruperez, P., Fu´ster, C 1996a Freezing rate and frozen storageeffects on color and sensory characteristics of pineapple fruit slices

Journal of Food Science 61:154

Bartolome´, A.P., Ruperez, P., Fu´ster, C 1996b Changes in soluble sugars of twopineapple fruit cultivars during frozen storage Food Chemistry 56:163

Bartolome´, A.P., Ruperez, P., Fu´ster, C 1996c

Non-volatile organic acids, pH and tritable acidity changes in pineapple fruit slicesduring frozen storage Journal of Science of Food and Agriculture 70:475

Beuchat, R.L 2002 Ecological factors influencing survival and growth of humanpathogens on raw fruits and vegetables Microbes and Infection 4:413–423

Billaud, C., Brum-Me´rime´e, S., Louarme, L 2004 Effect of glutathione and maillardreaction products prepared from glucose or fructose with gluthathione onpolyphenoloxidase from apple-II Kinetic study and mechanism of inhibition FoodChemistry 84:223–233

Bing, L., Da-Wen, S 2002 Novel methods for rapid freezing and thawing of foods: areview Journal of Food Engineering 54(3):175–182.

Boileau, T.W.M., Moore, A.C., Erdman, J.W 1999 “Carotenoids and vitamin A.” InAntioxidant Status, Diet, Nutrition and Health, edited by Papas, M pp 133–158 NewYork: CRC Press

Browleader, M.D., Jackson, P.D., Mobasheri, A.T., Pantelides, S.T., Sumar, S.T.,Trevan, M.T., Dey,

P.M 1999 Molecular aspects of cell wall modifications during fruit ripening CriticalReviews in Food Science and Nutrition 39(2):149–164

Cano, M.P 1996 “Vegetables” In Freezing Effects on Food Quality, edited by Lester

E Jeremiah, pp

247–297 New York: Marcel Dekker Inc

Cano, M.P., De Ancos, B 1994 Carotenoids and carotenoid esters composition inmango fruit as influenced by processing method Journal of Agricultural and FoodChemistry 42:2737–2742

Cano, M.P., De Ancos, B, Lobo, M.G 1996a Effects of freezing and canning ofpapaya slices on their carotenoid composition Zeistchirft fuer Lebensmittel-Untersuchung und Forchung 202:270–284

Cano, M.P., Lobo, M.G., De Ancos, B., Galeazzi,

M.A 1996b Polyphenol oxidase from Spanish hermaphrodite and female papayafruits (Carica papaya cv Sunrise, Solo group) Journal of Agricultural Food andChemistry 44:3075–3079

Cano, M.P., De Ancos, B., Lobo, M.G., Santos, M 1997 Improvement of frozenbanana (Musa cavendishii, cv Enana) color by blanching: relationship amongbrowning, phenols and polyphenol oxidase and peroxidase activities

Zeistchirft fuer Lebensmittel Untersuchung und Forschung 204:60–65

Cano, M.P., Fu´ster, C., Mar´ın, M.A 1993a Freezing preservation of four Spanishkiwi fruit cultivars (Actinidia chinensis, Planch): chemical aspects

Zeitschirift fuer Lebensmittel-Untersuchung und Forschung 195:142–146

Cano, M.P., Mar´ın, M.A., De Ancos, B 1993b Pigment and color stability of frozenkiwi-fruit slices during prolonged storage Zeistchirft fuer Lebensmittel Untersuchungund Forschung 197:346–352

Cano, M.P., Lobo, M.G., De Ancos, B 1998 Peroxidase and polyphenol oxidase inlong-term frozen stored papaya slices Differences among hermaphrodite and femalefruits Journal of Food Science and Agriculture 76:135–141

Cano, M.P., Mar´ın, M.A 1992 Pigment composition and color of frozen and cannedkiwi fruit slices.

Journal of the Agricultural and Food Chemistry 40:2121–2146

Cano, M.P., Mar´ın, M.A 1995 Effects of freezing preservation on dietary fibrecontent of mango (Mangifera indica L.) fruit European Journal of Clinical Nutrition49(suppl 3):S257-S260

Cano, M.P., Mar´ın, M.A., Fu´ster, C 1990a Freezing of banana slices Influence ofmaturity level and thermal treatment prior to freezing Journal of Food Science55(4):1070–1072

Cano, M.P., Mar´ın, M.A., Fu´ster, C 1990b Effects of some thermal treatments onpolyphenoloxidase and peroxidase activities of banana (Musa cavendishii, var enana).Journal of Science of Food and Agriculture 51:223–231

Castro, I., Goncalves, O., Teixera, J.A., Vicente, A.A 2002 Comparative study ofSelva and Camarosa strawberries for the commerical market Journal of Food Science67(6):2132–2137

Chaovanalikt A., Wrolstad, R.E 2004 Anthocyanins and polyphenolic composition offresh and processed cherries Journal of Food Science 69:FCT73-FCT83

Chen, C.S 1993 “Physicochemical principles for the concentration and freezing offruit juices.” In Fruit Juice Processing Technology, edited by Steven Nagy, Chin ShuChen, Philip E Shaw Auburndale, FL: Agscience, Inc

Code Federal Regulation (CFR) 2004 Threshold of Regulation for substance Used inFood contact Articles Code Federal Regulation, 21 CFR 170.39(http://gpoaccess.gov/cfr.index.html)

Codex Alimentarius 1976 Recommended International Code of Practice For TheProcessing and Handling of Quick Frozen Foods (CAC/RCP 8–1976)(http://www.codexalimentarius.net/search/ searchindex.do)

Codex Alimentarius 1999 Recommended Internatio- nal Code of Practice GeneralPrinciples of Food Hygiene (CAC/RCP 1–1969, Rev.–1997

4 Fruit Freezing Principles 77

Amd–1999) (http://www.codexalimentarius.net/ search/searchindex.do)

De Ancos, B., Gonza´lez, E.M., Cano, M.P 1999 Differentiation of raspberryvarieties according to anthocyanin composition Zeistchirft fuer LebensmittelUntersuchung und Forschung 208:33–38