Rau quả đông lạnh

Rau quả đông lạnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

KHOA KĨ THUẬT HÓA HỌC

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BT MÔN DINH DƯỠNG

CÁC BIẾN ĐỔI DINH DƯỠNG TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN LẠNH ĐÔNG

RAU QUẢ

GVHD: TRẦN THỊ THU TRÀ

MỤC LỤC

Danh mục bảng

Bảng

Phần lớn các loại thực phẩm từ rau quả, thịt cá chứa nhiều hệ thống tổng hợp

và cấu trúc rất phức tạp Các thông số về chất lượng thực phẩm này thay đổi dưới tác dụng của các quá trình tự lên men trong thực phẩm, cũng như quá trình phát triển vi sinh vật, quá trình oxy hóa trong không khí Phát triển vi sinh vật có hại sẽ làm giảm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm do cấu trúc sinh học bị phá hủy và do giá trị cảm quan của thực phẩm Ở thực phẩm này có khả năng xuất hiện nhiều chất

có hại cho cơ thể người Có thể hạn chế những biến đổi không có lợi cho thực phẩm bằng cách hạ nhiệt độ bằng phương pháp làm lạnh nhân tạo Đó là phương pháp cho hiệu quả cao nhất trong các điều kiện nhiệt đới

Tùy thành phần hóa học, cấu trúc và tính chất vật lý cùa các loại thực phẩm

từ nguồn thực vật-rau quả, từ nguồn động vật, hay từ nguồn thủy sản tôm cá mực,

mà người ta xác định các thông số, chế độ, quy trình chế biến, cũng như xác định máy móc, hệ thống thiết bị phục vụ cho quá trình cung cấp lạnh nhân tạo trong công nghệ lạnh thực phẩm

I GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA THỰC PHẨM TỪ NGUỒN THỰC VẬT

1 Glucid

Các chất đường trong rau quả chứa với lượng rất khác nhau giừa các loại và theo độ già chín Đường tự do trong rau quả có chủ yếu ở dạng Glucose,

D-Fructose và saccharose Trong rau quả, glucose còn ở dạng liên kết của phân tử saccharose, tinh bột, cellulose, hemicellulose và các glucoside Fructose còn có trong thành phần của saccharose polysaccharide inulin Ở các loại, giống rau quả khác nhau hàm lượng và tỉ lệ các loại đường khác nhau nên rau quả có các khẩu vị

vế ngọt khác nhau Trong các loại quả nhân (nhiều hạt) và dưa hấu, lượng fructose thường cao hơn Ví dụ: trong táo có 6,4-11,8% frutose, 2,5-5,5% glucose, 1,5-5,3% saccharose Trong dưa hấu có 5,5-10,5% đường thì có 80% là fructose Trong các loại quả hạch (một hạt) ít saccharose, còn glucose và fructose thường bằng nhau Trong các loại quả họ citrus, chuối và dứa thì dường chủ yếu là saccharose Ví dụ: Trong chuối tiêu chín saccharose chứa tới 13-15%, trong khi glucose,fructose rất ít Trong xoài có 3,6% saccharose, và 2,8% đường khử

1.1 Tinh bột

Tinh bột có nhiều trong củ và hạt Nhiều nhất là trong khoai tây (12-15%), trong đậu Hà Lan và trong ngô Trong chuối xanh cũng chứa nhiều tinh bột, trong rau quả chỉ có ít khoảng 1% Tinh bột tạo thành hạt, vỏ hạt tinh bột gồm

amylopectin còn bên trong hạt là amylose

1.2 Cellulose

Đa số rau quả chứa từ 1-2% cellulose, rất ít trong bí, dưa chuột, dưa hấu, dưa gan (0,2-0,5%)

Trong các loại củ và quả có hạt có chứa nhiều cellulose hơn (1,5%)

Cellulose không tiêu hóa, nhưng với một lượng ít sẽ thuận lợi cho tiêu hóa

1.3 Pectin

Pectin có nhiều trong các loại quả (1-1,5%) Các vỏ, cùi cam, quýt, chanh, dứa có nhiều pectin Trong rau cũng có pectin: cà rốt, bắp cải, bí…Các chất pactin

có ảnh hưởng đến quá trình kỹ thuật chế biến Trong các quả xanh pectin ở dạng không hòa tan gọi là protopectin làm cho quả rất cứng khi quả chín, dưới tác dụng của men protopectinase cũng như acid hữu cơ có trong quả làm cho protopectin biến thành pectin hòa tan

Bảng 1: Hàm lượng hydro cacbua của một số rau quả

Tên rau

quả

Tinh bột

Đường Pectin Cellulos

e Saccharos

e

Glucos e

Fructos e

Cộng

Khoai tây 17,7 0,6 0,2 0,1 0,9 0,7 1

Cải bắp 0 0,1 2,6 1,6 4,3 0,3 1,2

Cà rốt 0 3,7 2 Vết 6,6 0,4 1

Cà chua 0,1 0,2 1,5 1 2,8 0,1 0,9 Hành 0 6,3 1,3 1,2 8,8 0,3 0,8 Chuối

xanh

20,6 0,32 0,12 1 1.44 -

-Chuối chín 0,91 3,7 2,4 8,4 14,5 -

-Cam 0 3,6 1,3 1,5 6,3 0,9 0,5 Quýt 0 4.9 1 1,5 7,4 0,7 0,3 Chanh 0 0,9 0,6 0,6 2,1 1,1 0,5 Mận 0 5,4 3,4 0,8 9,6 - 0,6

2 Chất đạm

Chất đạm trong rau quả là protid ở dạng acid amin và các amid Ngoài ra còn có các muối amoni và nitrat

Chất đạm kết hợp với đường tạo thành glucoside Protide rất quan trọng trong việc tạo mô của cơ thể người

Protid trong rau quả không nhiều (< 1%), trừ nhóm đậu và cải 3,5-5,5% Hàm lượng protid trong rau quả phụ thuộc từ dạng, loại, độ chín, điều kiện trồng trọt

Các loại rau chứa nhiều protid hơn quả

Bảng 2: Hàm lượng protid của một số rau quả

Tên rau quả Thành phần (%)

Đậu quả 4,5-5,5

Bắp cải 2,5-4,5

Khoai tây, hành, cà

rốt

2

Cà chua, bí 1

Đa số quả 1

Mặc dù hàm lượng nhỏ, nhưng protid trong rau quả có ảnh hưởng đến quá trình chế biến nguyên liệu

3 Chất béo

Chất béo là nguốn năng lượng có giá trị cao, do đó có ý nghĩa quan trọng trong dinh dưỡng Chất béo dư là nguồn dự trữ được tích lại trong các mô

Rau quả chứa rất ít chất béo (0,1-1%), trong hạt có nhiều hơn (15-25%) Trong mô rau quả tuy hàm lượng chất béo thấp nhưng quan trọng vì chúng chứa các chất nguyên sinh của tế bào thực vật và tham gia vào điều chỉnh biến đổi chất

Chất béo có trong tất cả các loại quả và hạt nhưng chủ yếu ở các hạt cây có dầu

Ví dụ: Ở lúa mì chiếm 1,7 ¸ 2,3%, lúa nước 1,8 ¸ 2,5%, ngô 3,5 ¸ 6,5%, đậu

tương 15 ¸ 25%, lạc 40 ¸ 57%, thầu dầu 57 ¸ 70%, quả bơ 23%

4 Các chất khoáng

Trong mô thực vật ngoài các hợp chất hữu cơ còn chứa các chất

khoáng.Hàm lượng chất khoáng xác định bằng lượng tro còn lại sau khi đột

nguyên liệu phần lớn rau quả có từ 0,25-1% tro Trong rau thơm, rau dền độ tro có thể đạt tới 2-2,5% Trong tro có chứa các oxit của kali, canxi, sắt, mangan,…

Gần 50% chất tro là kali oxit, ngoài ra trong tro của rau quả còn có chứa những nguyên tố vi lượng: Pb, Cu, Zn, As, …Trong đó, Pb,Cu, As có nhiều trong thuốc trừ sâu,nên rau quả cần được rửa sạch để tránh ngộ độc

5 Vitamin

Thực vất có khả năng tổng hợp được các vitamin, nên nó là nguồn cung cấp vitamin cực kỳ quan trọng cho cơ thể con người Thức ăn thiếu vitamin dẫn đến sự phá hủy thành trao đổi chất, làm giảm thể lực và khả năng lao động

Hàm lượng vitamin trong các loại rau quả được tính bằng mg% (mg vitamin trong 100g sản phẩm hoặc tính bằng μg hay μg%:g hay μg hay μg%:g%:

 Vitamin A: Trong rau quả không có vitamin A mà chỉ có tiền vitamin A Có nhiều trong rau muống, rau ngót, rau cải xanh, bí đỏ, cà rốt, xoài…

 Vitamin B1: Phần lớn rau quả tươi có 0,1-0,2 mg%, bầu có đến 0,5mg%

 Vitamin B2: Có trong cà rốt 20 μg hay μg%:g% ; bắp cải, hành, cà chua 50 μg hay μg%:g% ; rau quả khác 5-10 μg hay μg%:g%

 Vitamin B6: Trong bí ngô 0,31 μg hay μg%:g%, củ cải 0,13 μg hay μg%:g%

 Vitamin PP: Có trong rau quả khoảng 0,1-1mg%

 Vitamin B3: Có ở những quả có hạt, củ cải đỏ, măng tây 0,005-0,01mg%; trong bắp cải, khoai tây, cà rốt, cà chua 0,1-0,3mg%

 Vitamin C: Có nhiều trong họ có múi, cà chua, vãi, nhãn,táo…20-60 mg% Phần lớn các quả có hạch,quả nhân,cà tím, bầu, bí, cà rốt 5-10mg%; nho có gần 3mg%

 Vitamin D: Cũng giống vitamin A, vitamin D không có trong rau quả mà chỉ

có ở dạng tiền vitamin D là sterol

 Vitamin E: Là yếu tố sinh sản, có trong hạt nảy mầm và phần xanh của thực vật

 Vitamin H: Trong cà chua, cà rốt, đào…từ 400-1000 μg hay μg%:g%

II KỸ THUẬT LẠNH ĐÔNG

Các ngành công nghiệp thực phẩm đông lạnh hiện đại được bắt đầu bởi Clarence Birdseye ở Mỹ năm 1925 Birdseye đã biết được tốc độ đông lạnh là rất quan trọng để giữ lại chất lượng và ông là người đầu tiên phát triển máy móc mà thực phẩm có thể đông lạnh nhanh chóng trên một quy mô công nghiệp Lạnh đông nhanh cho phép bảo quản các sản phẩm một thời gian dài và tiêu thụ quanh năm, thay thế cho các phương pháp như đóng hộp và sấy khô Mặc dù Birdseye có lẽ không biết lợi thế đặc biệt này, đông lạnh nhanh nếu kết hợp với phương pháp xử

lý thích hợp trước khi đóng băng, cũng có khả năng bảo quản được dinh dưỡng tuyệt vời cho một loạt các loại thực phẩm Quá trình đông lạnh lần đầu tiên được

áp dụng cho một phạm tương đối hẹp: cá, thịt, hoa quả và rau và hiện nay đã được

mở rộng Ở Mỹ và ở châu Âu khoảng 13 kg và 10 kg của thực phẩm đông lạnh được tiêu thụ bình quân đầu người / năm, ở châu Phi và châu Á số tiêu thụ chỉ 0,3

kg và 0,9 kg tương ứng Trong trong tương lai, người ta dự đoán rằng số lượng này

sẽ tăng lên đáng kể

Rau quả lạnh đông là sản phẩm chế biến được ưa thích, dùng trong đời sống hằng ngày như: táo, lê, dứa, chuối, đậu hạt, cà chua, khoai tây, bí…

1 Khái quát lạnh đông rau quả

Định nghĩa:Lạnh đông tức là làm cho nhiệt độ của thực phẩm được hạ thấp

hơn nhiệt độ đóng băng của các dung dịch nước trong thực phẩm, nước trong nguyên vật liệu kết tinh, làm khối vật liệu mềm chuyển sang cứng

Phần lớn nước trong thực phẩm bị đóng băng

Màng tế bào của vi sinh vật bị nén mạnh

 Các quá trình sống của vi sinh vật và hoạt động của các hệ thống men bị kiềm chế rõ rệt Nhiệt độ làm lạnh đông tốt nhất khi lượng nước còn lại trong thực phẩm bị đóng băng chiếm không quá l5%

* Ưu điểm:

• Nhiều vi sinh vật không kịp thích nghi với nhiệt độ lạnh đột ngột à mức độ nhiễm trùng ít hơn

• Làm lạnh đông nhanh à tinh thể nước tạo ra nhỏ à khi làm tan đá, nước trong tế bào ít chảy ra à không hao tổn nhiều chất dinh dưỡng

à phẩm chất ít bị biến đổi

• bảo quản lâu với số lượng lớn nhất và khả năng tiện lợi

• tăng khả năng điều hòa, cung cấp thực phẩm tươi sống cho các thành phố lớn, khu đông dân

• phục vụ tốt cho việc giao lưu hàng hoá thực phẩm trong nước và ngoài nước,

* Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là đắt tiền vì chi phí năng

lượng và đầu tư thiết bị cao

Nguyên liệu: Quả được đóng trong gói nhỏ từ 0,3-1 kg và được làm lạnh đông nhanh ở nhiệt độ <-35oC trong những thiết bị lạnh đông kiểu Tunen, hoặc tiếp xúc trực tiếp trong các thiết bị nhiều bản (contact freezer) Sau khi kết thúc lạnh đông, chúng được đóng trong bao bì lớn hơn từ 10-20 kg

Chế độ nhiệt thích hợp thích hợp để bảo quản lạnh đông rau quả là -18oC đến -25oC

Để làm lạnh đông rau quả ta có các phương phương pháp sau:

- Lạnh đông chậm: Thời gian kéo dài từ 15-20 giờ ở nhiệt độ không khí -25oC với tốc độ đối lưu không khí nhỏ hơn 1m/s

Phương pháp này chỉ đạt hiệu quả tốt trong trường hợp vừa bảo quản nguyên liệu hoặc bán thành phẩm với thời gian lâu để kéo dài thời vụ chế biến, vừa cần tăng chất lượng của một số sản phẩm sau này

- Phương pháp lạnh đông nhanh (còn gọi là lạnh đông đột ngột): Môi trường lạnh đông nhanh thường là không khí hoặc các chất lỏng, hỗn hợp của nhiều muối Môi trường lỏng có nước muối thường dễ gây bẩn và ghỉ lỏng thiết bị Nhiệt độ của không khí lạnh là <-35oC với tốc độ đối lưu không khí từ 3-4 m/s Thời gian làm lạnh đông nhanh từ 20 phút đến 3 giờ tùy thuộc vào chủng loại và kích thước sản phẩm

- Phương pháp lạnh đông cực nhanh (siêu nhanh hay siêu đông) với thời gian lạnh đông cực nhanh chỉ trong vòng 5-10 phút, nên năng suất tăng 40-50 lần

và giảm được hao hụt sản phẩm 3-4 lần, sản phẩm làm lạnh cực nhanh đảm bảo nguyên vẹn phẩm chất thực phẩm tươi sống của nguyên liệu ban đầu Phương pháp lạnh đông cực nhanh tiến hành trong môi trường nitơ hóa lỏng, bay hơi ở áp suất thường và nhiệt độ rất thấp khoảng -196oC

 Với phương pháp lạnh đông thì sau khi lấy ra khỏi môi trường lạnh rau quả phải được sử dụng ngay

Ta thấy tốc độ làm lạnh càng nhanh thì chất lượng thực phẩm càng được bảo toàn, làm lạnh đông cực nhanh có thể tạo ra một lượng lớn các tinh thể đá có kích thước nhỏ và đồng đều, vì thế có thể hạn chế mất mát nhỏ giọt trong xả đông Tuy nhiên đông lạnh cực nhanh với nhiệt độ cực thấp có thể dẫn đến cấu trúc bị phá vỡ khi sức căng nội bào lớn hơn mức chịu đựng đông lạnh của vật chất tế bào

Bảng 3: So sánh đông lạnh và cấp đông

Tinh thể nước đá:

Vị trí

Kích thước

Số lượng

Luôn ở ngoài tế bào To

Ít

Ngoài hoặc thường trong tế bào Nhỏ

Nhiều Chỗ vở màng tế bào Nhiều Ít

Sức kháng cơ học Lớn Nhỏ

Thời gian tạo tinh thể

ban đầu

Dài Ngắn Biến tính protein Nhiều Ít

Hư hỏng hệ thống

màng (thành tế bào và

màng tế bào)

Nhiều Ít

Phóng thích phần bên

trong các bào quan

(DNA-enzym)

Nhiều Ít

Rỉ nước khi rã đông Nhiều Rất ít

Chất lượng sản phẩm Làm giảm giá trị sản

phẩm

Giữ nguyên tính chất của sản phẩm tươi

Bảng 4: Thời gian bảo quản của một số loại rau quả lạnh đông

Sản phẩm Nhiệt độ (oC) Thời gian (tháng)

Khóm, chuối, đu đủ -18 5

Đậu hà lan -18 4

Quýt không đường -18 9

2 Các biến đổi trong lạnh đông rau quả

2.1Biến đổi vật lý

Tùy theo mức độ làm lạnh lượng ẩm trong sản phẩm có thể thay đổi ít hay nhiều: Dẫn đến sự tổn hao khối lượng tự nhiên và sự khô bề mặt do thất thoát lượng ẩm trong rau quả, để hạn chế việc này ta cần kiểm soát nhiệt độ hợp lý,bao gói sản phẩm khi đông lạnh

Bảng 5: Tỷ lệ thất thoát khối lượng vì bay hơi nước của một số loại rau quả

Loại rau quả Tỷ lệ thất thoát

khối lượng (%)

Loại rau quả

Tỷ lệ thất thoát khối lượng (%) Rau bina 3 Tiêu xanh 8

Cà chua 4 Nho 5

Rau diếp 3-5 Lê 6

Bắp cải 6 Táo 7

Cà rốt 8 Đào 11

Dẫn dến sự biến đổi về trạng thái do cấu trúc tế bào bị rạn nứt khi nước ở trong rau quả bị đóng băng, tế bào bị phá hủy do các tinh thể nước đá bị chèn ép, làm mất khả năng hoạt động sống của tế tào thực vật:

- Mất tính bán thẩm thấu

- Mất khả năng trao đổi chất

Để giảm thiểu điều này ta sử dùng phương pháp làm mát trước khi đông lạnh Vì làm mát trước sẽ giảm thay đổi đột ngột của nhiệt độ, chênh lệch nhiệt độ của mô

tế bào và môi trường và nhiệt độ từ biên đến tâm làm lạnh

Dẫn đến mất mát rĩ nước trong rã đông ,các yếu tố ảnh hưởng đến sự rĩ nước: kích

cỡ và vị trí các tinh thể đá, tốc độ rả đông, mức độ tái hấp thu nước, tình trạng mô trước khi đông lạnh và khả năng giữ nước của mô Trong quá trình làm lạnh đông, một phần nước trong nguyên sinh chất bị tách ra khỏi tế bào.Khi làm rã đông các chất keo trong chất nguyên sinh hút nước làm cho nguyên liệu trở lại trạng thái ban đầu, hiện tượng thuận ngịch này xảy ra ở thịt cá thuận lợi hơn ở rau quả Quá trình

rã đông, gây ra hiện tượng rĩ nước, dẫn đến mất mát chất dinh dưỡng, cấu trúc, độ mọng nước và diện mạo của sản phẩm Làm lạnh đông nhanh tinh thể nước đá tạo thành nhỏ, ít chèn ép tế bào rã đông nước trong tế bào chạy ra ít, không làm tổn hao chất dinh dưỡng.Mặt khác nhiều vi sinh vật không kịp thích nghi với sự thay đổi nhiệt độ đột ngột nên mức độ nhiễm trùng sẽ ít hơn làm lạnh đông chậm Để khắc phục rĩ nước khi rã đông ta cần thực hiện rã đông theo đúng hướng dẫn, đúng

kỹ thuật Có hai phương pháp rã đông:

- Bằng Lò vi sóng

- Bằng nước lạnh

2.2Biến đổi hóa học

Làm lạnh đông rau quả giúp tốc độ phản ứng hóa học, sinh học sẽ giảm dần

và tiến tới không đổi

Tuy nhiên cũng còn những biến đổi đáng kể về chất lượng sản phẩm:

Oxy hóa chất béo (chủ yếu các sản phầm từ động vật) diễn ra trong thực

phẩm đông lạnh dẫn đến suy giảm chất lượng: mùi vị, vẻ bên ngoài, giá trị dinh dưỡng và biến tính protein Suy giảm mùi vị do oxy hóa xảy ra ở cả động vật lẫn thực vật Để khắc phục, rau thường được chần trước khi đông lạnh nên các yếu tố gây oxy hóa bị loại bỏ hoặc ức chế Sự thoái hóa các sắc tố cũng như biến đổi màu sắc liên quan mật thiết đến sự oxy hóa chất béo

Biến tính protein: hoạt tính protein được đánh giá bởi khả năng giữ nước,

độ nhớt, khả năng tạo gel, tạo bọt, nhũ hóa, tạo sợi Phản ứng oxy hóa và peroxy hóa lipid cũng là nguyên nhân dẫn đến thoái hóa protein trong bảo quản lạnh đông

Sự tách nước ra khỏi tế bào và hình thành tinh thể đá là nguyên nhân quan trọng gây ra biến tính protein

Hoạt động của enzym: Đông lạnh có thể ức chế phần lớn hoạt đông của

enzym nhưng không bất hoạt được hoàn toàn, phản ứng enzym vẫn diễn ra ở mức

độ giới hạn nào đó trong thực phẩm Trong nguyên liêu và sản phẩm chưa qua xử

lí nhiệt, các enzym thủy phân (phospholipase, protease, lipase …) vẫn còn hoạt động trong suốt quá trình bảo quản lạnh Trần rau trước đông lạnh có thể bất hoạt enzym Các enzym thủy phân như: chlorophylase và anthocynase có sẵn trong thực vật, xúc tác phá hủy các sắc tố, ảnh hưởng xấu đến màu sắc rau nếu như chúng không được bất hoạt trong quá trình trần

Sự thay đổi màu sắc, việc giảm mùi vị sự giảm hàm lượng các vitamin

đặc biệt có sự mất mát các vitamin tan trong nước (vitamin C, acid pantothenic) tại nhiệt độ tiền lạnh đông Hoạt động của các enzym như oxydoreductase,

lipoxygenase dẫn đến giảm hương vị và mất sắc tố trong rau, và nâu hóa trong trái cây

2.3Biến đổi sinh hóa-vi sinh

Quá trình làm lạnh đông làm cho sự sống của của vi sinh vật và hoạt động của enzyme bị kiềm chế rất rõ.Do lạnh đông nước chuyển thành pha rắn, sự di chuyển của vi sinh vật kém đi , đồng thời chất nguyên sinh bị mất nước, màng tế bào vi sinh vật bị nén mạnh Nhiệt độ càng thấp hoạt động sinh hóa của sản phẩm càng