một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế biến dưa lê non muối chua

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -iii- TÓM TẮT Đề tài được thực hiện nhằm mục đích xác định các thông số cơ bản trong quá trình chế biến dưa lê non muối

CHẾ BIẾN DƢA LÊ NON MUỐI CHUA

Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Cần Thơ, 2014

CHẾ BIẾN DƢA LÊ NON MUỐI CHUA

Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện

MSSV: 3092718

Lớp: CB0908A1

Cần Thơ, 2014

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -i-

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung và số liệu được trình bày trong luận văn là công

trình nghiên cứu của tôi theo sự hướng dẫn của Ts Trần Thanh Trúc Các số liệu và

kết quả trình bày trong luận văn là do chính tác giả thực hiện Luận văn đính kèm

theo đây, với đề tài “Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế biến dưa lê non

muối chua” đã được hội đồng chấm luận văn thông qua

Cần Thơ, ngày 20 tháng 5 năm 2014

Người hướng dẫn Người viết

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -ii-

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đề tài nghiên cứu này, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:

Cô Trần Thanh Trúc và thầy Nguyễn Văn Mười đã tận hướng dẫn truyền đạt kiến

thức, động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình nghiên cứu để tôi hoàn

thành tốt đề tài của mình

Tôi xin cảm ơn anh Huỳnh Ngọc Tâm, người thường xuyên giúp đỡ, hỗ trợ cho tôi

trong suốt thời gian làm đề tài

Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Thực phẩm đã tận

tình giúp đỡ cũng như tạo điều kiện thuận lợi cho việc nghiên cứu của tôi trong suốt

thời gian qua

Cuối cùng xin chân thành cảm ơn những lời động viên, chia sẽ, giúp đỡ của tập thể

sinh viên và học viên cao học làm việc tại PTN D006 trong suốt thời gian học tập

cũng như làm đề tài, và những ý kiến đóng góp để đề tài của em được hoàn thiện

hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Cần Thơ, ngày 20 tháng 5 năm 2014

Sinh viên thực hiện

Cao Ngọc Hà

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -iii-

TÓM TẮT

Đề tài được thực hiện nhằm mục đích xác định các thông số cơ bản trong quá trình chế

biến dưa lê non muối chua, bao gồm nồng độ muối ban đầu tối ưu trong dung dịch lên men

và kích cỡ nguyên liệu thích hợp để quá trình lên men lactic đạt hiệu quả Bên cạnh đó,

chế độ tiền xử lý nhiệt cũng được quan tâm nhằm cải thiện đặc tính cấu trúc và chất lượng

sản phẩm sau quá trình lên men

Kết quả nghiên cứu cho thấy, dưa lê được tiền xử nhiệt ở 75ºC trong thời gian 3 phút giúp

sản phẩm có đặc tính cấu trúc tốt, màu sắc lên men tự nhiên và hương vị đặc trưng Thêm

vào đó, sau 12 ngày lên men với kích cỡ nguyên liệu từ 80 ÷ 150 g/trái trong dung dịch có

nồng độ muối NaCl ban đầu là 4,0% cho sản phẩm có chất lượng tốt Hàm lượng acid

tương ứng là 0,54%, mật số vi khuẩn lactic đạt 7,75 CFU/mL

Từ khóa: cấu trúc, kích cỡ nguyên liệu, lên men, muối NaCl, tiền xử lý nhiệt

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -iv-

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH HÌNH vii

DANH SÁCH BẢNG viii

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 TỔNG QUAN 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 3

2.1.1 Dưa lê 3

2.1.2 Thành phần dinh dưỡng 4

2.2 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN LACTIC 4

2.2.1 Sơ lược về quá trình lên men lactic 4

2.2.2 Các giai đoạn hoạt động của các vi sinh vật trong lên men lactic 5

2.2.2.1 Giai đoạn đầu 6

2.2.2.2 Giai đoạn lên men chính 6

2.2.2.3 Giai đoạn sau của quá trình lên men 6

2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 6

2.2.3.1 Nồng độ muối NaCl 6

2.2.3.2 Hàm lượng đường 7

2.2.3.3 Ảnh hưởng của pH, hàm lượng acid đến quá trình lên men 7

2.2.3.4 Nhiệt độ 9

2.2.3.5 Oxy 9

2.2.4 Các hiện tượng hư hỏng trong quá trình muối chua 9

2.3 VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN LACTIC 10

2.3.1 Vi khuẩn 10

2.3.2 Nấm men 12

2.3.3 Nấm mốc 12

2.4 ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH TIỀN XỬ LÝ ĐẾN CHẤT LƯỢNG RAU QUẢ MUỐI CHUA 12

2.4.1 Tổng quan về cấu trúc tế bào thực vật 12

2.4.2 Vai trò của tiền xử lý nhiệt kết hợp với việc bổ sung Ca2+ đến đặc tính cấu trúc tế bào 14

2.5 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN 15

2.6 quy trình chế biến rau quả muối chua tham khảo 16

Chương 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

3.1 PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM 18

3.1.1 Địa điểm, thời gian 18

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -v-

3.1.2 Dụng cụ thí nghiệm 18

3.1.3 Hóa chất sử dụng 18

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

3.2.1 Phương pháp chuẩn bị mẫu 19

3.2.2 Phương pháp phân tích và đo đạc kết quả 20

3.2.3 Phương pháp xử lý số liệu 21

3.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 21

3.3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 21

3.3.2 Phân tích thành phần hóa lý của nguyên liệu dưa lê 21

3.3.3 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl bổ sung trong dịch lên men đến quá trình lên men lactic dưa lê 22

3.3.4 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của kích cỡ đến quá trình lên men lactic dưa lê 23

3.3.5 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian chần đến đặc tính cấu trúc và chất lượng sản phẩm dưa lê non muối chua 23

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25

4.1 THÀNH PHẦN HÓA LÝ NGUYÊN LIỆU DƯA LÊ 25

4.2 ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ MUỐI BỔ SUNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM DƯA LÊ MUỐI CHUA 26

4.2.1 Sự thay đổi pH của dịch lên men lactic dưa lê ở các nồng độ muối khác nhau 26

4.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ muối bổ sung trong dịch lên men đến hàm lượng acid của sản phẩm 27

4.2.3 Hàm lượng muối trong sản phẩm khi bổ sung nồng độ muối khác nhau 29

4.2.4 Xác định ảnh hưởng của nồng độ muối bổ sung trong dịch lên men đến hàm lượng vitamin C, đặc tính cấu trúc, mật số vi khuẩn acid lactic 30

4.2.5 Ảnh hưởng của nồng độ muối sử dụng đến giá trị cảm quan sản phẩm 32

4.3 ẢNH HƯỞNG CỦA KÍCH CỠ NGUYÊN LIỆU ĐẾN SẢN PHẨM DƯA LÊ MUỐI CHUA 33

4.3.1 Ảnh hưởng của kích cỡ nguyên liệu đến thời gian lên men, sự thay đổi pH của dịch lên men và hàm lượng acid của sản phẩm dưa lê muối chua 34

4.3.2 Ảnh hưởng của kích cỡ nguyên liệu đến hàm lượng muối, vitamin C và cấu trúc trong sản phẩm 35

4.3.3 Ảnh hưởng của kích cỡ nguyên liệu đến màu sắc sản phẩm 37

4.3.4 Mật số vi khuẩn lactic và giá trị cảm quan của sản phẩm ở các kích cỡ khác nhau 37

4.4 NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ TIỀN XỬ LÝ NHIỆT THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH MUỐI CHUA DƯA LÊ 39

4.4.1 Sự thay đổi pH của dịch lên men và hàm lượng acid của sản phẩm ở các chế độ tiền xử lý khác nhau 39

4.4.2 Biếm đổi độ cứng tương đối (H/Ho) của dưa lê muối chua và mật số vi khuẩn latic qua quá trình xử lý nhiệt 41

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -vi-

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 43

5.1 KẾT LUẬN 43

5.2 ĐỀ NGHỊ 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

PHỤ LỤC A PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 46

PHỤ LỤC B KẾT QUẢ THỐNG KÊ 55

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -vii-

DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1: Dưa lê kim cô nương 3

Hình 2.2: Sơ đồ quy trình chế biến rau quả lên men 16

Hình 3.1: Dưa lê nguyên liệu 19

Hình 3.2: Sơ đồ tổng quát của quá trình muối chua dưa lê 21

Hình 4.1: Ảnh hưởng nồng độ muối đến giá trị pH dịch lên men dưa lê 26

Hình 4.2: Hàm lượng acid lactic theo thời gian lên men dưa lê ở các nồng độ muối khác nhau 28

Hình 4.3: Sự thay đổi hàm lượng muối NaCl trong sản phẩm trong suốt quá trình lên men 29

Hình 4.4: Mật số vi khuẩn lactic ở các nồng độ muối khác nhau 31

Hình 4.5: Hàm lượng acid trong dưa lê muối chua ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau 40

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -viii-

DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1: Đặc điểm vi khuẩn acid latic trong muối chua rau quả 11

Bảng 3.1: Phương pháp phân tích và đo đạc các chỉ tiêu 20

Bảng 4.1: Thành phần của nguyên liệu trong 100 g phần ăn được 25

Bảng 4.2: Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl ban đầu đến thời gian kết thúc lên men và pH cuối của dịch 27

Bảng 4.3: Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl bổ sung đến hàm lượng vitamin C và độ cứng tương đối (H/Ho) của sản phẩm 30

Bảng 4.4: Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm dưa lê non muối chua 32

Bảng 4.5: Thành phần của dưa leo non ở các kích cỡ nguyên liệu khác nhau 33

Bảng 4.6: Ảnh hưởng của kích cỡ nguyên liệu đến thời gian lên men, giá trị pH dịch lên men và hàm lượng acid sản phẩm 34

Bảng 4.7: Ảnh hưởng của kích cỡ dưa lê đến hàm lượng muối, vitamin C và đặc tính cấu trúc của sản phẩm 36

Bảng 4.8: Ảnh hưởng của kích cỡ nguyên liệu đến màu sắc sản phẩm 37

Bảng 4.9: Mật số vi khuẩn lactic và cấu trúc tương đối của sản phẩm 38

Bảng 4.10: Ảnh hưởng kích cỡ nguyên liêu đến giá trị cảm quan 38

Bảng 4.11: Giá trị pH của dịch lên men lactic dưa lê ở nhiệt độ chần và thời gian khác nhau 39

Bảng 4.12: Độ cứng tương đối và mật độ vi kuẩn lactic trong quá trình xử lý nhiệt 41

Bảng PL1: Bảng tra lượng đường nghịch chuyển 51

Bảng PL2: Mô tả chỉ tiêu cảm quan về mùi vị của dưa lê 53

Bảng PL3: Mô tả chỉ tiêu cảm quan về cấu trúc của dưa lê 54

Bảng PL4: Mô tả chỉ tiêu cảm quan về màu sắc của dưa lê 54

Bảng PL5: Mô tả chỉ tiêu đánh giá cảm quan về mức độ ưa thích sản phẩm 54

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 1-

1.1 TỔNG QUAN

Rau quả là nguồn thức ăn quan trọng cung cấp vitamin và các khoáng chất cần thiết cho các hoạt động chuyển hóa các chất dinh dưỡng trong cơ thể con người Hiện nay, rau quả thường được sử dụng ở dạng tươi sống Tuy nhiên, do tính chất mùa vụ

và công nghệ bảo quản rau quả tươi ở nước ta chưa phát triển đạt được hiệu quả như mong muốn, vì thế chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng rau, quả tươi của người tiêu dùng Do đó công tác bảo quản và chế biến được nghiên cứu và khai thác tối đa trên nhiều loại rau, quả Muối chua là một phương pháp chế biến thông dụng nhằm kéo dài thời gian bảo quản, đồng thời rau quả sau quá trình muối chua còn gia tăng đáng

kể giá trị dinh dưỡng và cảm quan Sản phẩm muối chua có hương vị đặc trưng trên từng nguồn nguyên liệu khác nhau và tùy thuộc vào khẩu vị của mỗi quốc gia, vùng miền Một số sản phẩm muối chua truyền thống ở nước ta như dưa cải muối chua,

củ cải trắng muối chua, dưa leo muối chua…Thời gian gần gần đây dưa lê được biết đến là một loại rau ăn trái người tiêu dùng có thể ăn trái non hoặc trái chín Trái non dưa lê là một nguồn nguyên liệu mới thích hợp muối chua Sản phẩm dưa lê muối chua là sản phẩm mới lạ có tiềm năng phát triển trên thị trường đang cần được nghiên cứu

Đặc biệt, quá trình muối chua rau quả với sự hoạt động của vi khuẩn acid lactic sản sinh ra một lượng lớn những chất bảo quản sinh học rất tốt cho thực phẩm Trong quá trình lên men, vi khuẩn acid lactic sử dụng đường có sẵn trong nguyên liệu lên men tạo acid lactic, làm giảm pH môi trường, ức chế đa số các vi sinh vật hoại sinh

Vi khuẩn acid lactic trong quá trình lên men sản sinh ra nhiều thành phần kháng vi sinh vật như acid lactic, acid acetic, hydrogen peroxyde, acid formic, acid propionic

và diacetyl (Lindgren et al., 2006)

Nhiều nghiên cứu tương tự cũng khẳng định thực phẩm lên men an toàn về mặt vi sinh vì có sự tạo thành các hợp chất acid hữu cơ, CO2, ethanol,… (Atrih et al., 2001; De Vuyst et al., 1994) các chất kháng khuẩn như acid béo (Corsett et al., 1998) hoặc acid phenyllactic Lavermicocca et al., 2000 và nhất là các chất kháng sinh như bacteriocine và reutericycline (Corsett et al., 1998) Tuy vậy, cơ chế hoạt

động của các chất này rất khó giải thích chính xác vì đa số các phản ứng xảy ra phức tạp và có sự phối hợp hoạt động giữa các thành phần với nhau Bên cạnh đó, thành phần muối trong dung dịch lên men ban đầu khá cao nên cũng góp phần ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây hại trong giai đoạn đầu lên men rau quả

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 2-

Để đáp ứng nhu cầu đó, việc nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng quá trình chế biến dưa lê non muối chua được thực hiện, nhằm xác định một số thông số cơ bản trong quá trình muối chua dưa lê và tìm ra chế độ tiền xử lý thích hợp cho nguyên liệu trước khi lên men lactic, tạo ra các sản phẩm chất lượng

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Mục tiêu chính của đề tài nhằm xác định một số thông số cơ bản trong quá trình muối chua dưa lê Bên cạnh đó, các chế độ tiền xử lý nguyên liệu trước khi lên men lactic cũng được đề nghị

Xuất phát từ mục tiêu nghiên cứu đã đề ra, đề tài tiến hành thực hiện một số nội dung sau:

- Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl bổ sung đến quá trình lên men lactic dưa lê

- Xác định ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến quá trình lên men nhằm chọn

ra kích thước thích hợp nhất cho quá trình lên men dưa lê

- Nghiên cứu tác động của chế độ tiền xử lý nhiệt và thời gian chần nhằm cải thiện đặc tính cấu trúc và giá trị cảm quan của dưa lê muối chua

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 3-

2.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU

2.1.1 Dưa lê

Dưa lê có tên khoa học là Cucumis melo L là một loại cây trồng ngắn ngày thuộc

họ bầu bí Cucurbitaceae Dưa lê có nguồn gốc ở Đông Phi và Nam sa mạc Sahara

(Dakker et al., 1998) Từ Châu Phi dưa lê được giới thiệu vào Châu Á và xuất hiện đầu tiên ở Ấn Độ (Purseglove, 1986) Theo Dakker et al (1998) Ấn Độ, Trung

Quốc, Persia và phía đông nước Nga là nguồn gốc thứ hai của dưa lê

Hình 2.1: Dưa lê kim cô nương

Nguồn: Nguyên liệu được trồng tại khu nhà lưới, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng,

Trường Đại học Cần Thơ

George et al (1991) và Lewis et al (1999) đã phân dưa lê thành 7 loại: dưa đỏ, dưa

lưới, dưa không mùi, dưa quả dài, dưa Conomon, dưa Chito, dưa Dudaim Các giống phân biệt chủ yếu dựa trên:

- Dưa lưới: trái trung bình, vỏ có dạng mạng lưới bao quanh, thịt trái thường có màu xanh hay hồng cam, khi chín có mùi thơm dễ chịu được trồng nhiều ở Bắc Mỹ

- Dưa không mùi (Inodorus): bề mặt vỏ thường trơn láng hay có nếp gấp, vỏ thường

có màu vàng hay xanh nhạt, thịt trái thường có màu trắng hay xanh, khi chín trái không nứt, thường được trồng phổ biến ở Châu Âu

- Dưa đỏ (Cantaloupe): cỡ trái trung bình, vỏ có nhiều mụn cơm, có vảy hay có màu

xanh lục, thịt trái có màu vàng cam, đôi lúc cũng có màu xanh, khi chín trái có hương vị dễ chịu và có mùi xạ hương

- Dưa quả dài: có hình dạng mảnh khảnh giống con rắn

- Dưa conomon: được tìm thấy ở Phương Đông

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 4-

- Dưa chito: thường có màu vàng chanh

- Dưa Dudaim: có dạng quả lựu

Dưa lê nhập vào Việt Nam vào đầu những năm 70, được người dân trồng nhiều trên vùng đất bãi ven sông ở các tỉnh trên khắp cả nước (Đường Hồng Dật, 2000) Theo Tôn Thất Trình (1998), các chuyên viên Đài Loan đã nhập các giống dưa Hoàng Kim vào Đồng Bằng Sông Cửu Long năm 1996 Theo thông tin từ trung tâm khuyến nông tỉnh Tiền Giang, Tiền Giang đi đầu trong sản xuất dưa lê ở đồng bằng sông Cửu Long từ năm 2006, chủ yếu là giống dưa Kim Cô Nương tập trung tại huyện Gò Công Tây

2.1.2 Thành phần dinh dưỡng

Thời gian gần gần đây dưa lê được biết đến là một loại rau ăn trái nên người tiêu dùng có thể ăn trái non hoặc trái chín Dưa lê là nguồn cung cấp vitamin C, beta-carotene và các chất khoáng rất tốt cho cơ thể, quả có vị ngọt có tác dụng giải khát, trừ nhiệt, thông khí, lợi tiểu, hạt có tính mát, thanh phế, nhuận tràng,…(Đường Hồng Dật, 2000) Trong 100 g quả tươi có chứa 0,6% protein, 0,1% chất béo, 3,5% carbohydrate, 16 mg vitamin C, hàm lượng chất rắn hòa tan 8  17% (Dakker et al.,

1998) Theo Tindall (1998) trong 100 g quả tươi còn có 0,03 mg thiamin, 0,03 mg riboflavin, 30 mg ascorbic acid

2.2 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN LACTIC

2.2.1 Sơ lược về quá trình lên men lactic

Lên men lactic là quá trình chuyển hóa kỵ khí đường tạo acid lactic dưới tác dụng

của một số vi khuẩn lactic như Lactobacillus, Leuconostoc và Pediococcus

(Ken-Yuon, 2004) Trong quá trình lên men xảy ra hàng loạt các quá trình: quá trình trích

ly hay thẩm thấu của các chất từ mô bào thực vật, quá trình tăng sinh khối của vi sinh vật mà chủ yếu là vi khuẩn lactic, quá trình tạo acid lactic, quá trình ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây thối, quá trình tạo hương vị cho sản phẩm Theo Nguyễn Đức Lượng (1996), muối chua rau quả vừa mang tính chất bảo quản vừa mang tính chất chế biến thực phẩm (làm tăng giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan sản phẩm) Nhưng không phải tất cả các loại rau quả đều muối chua được, vì hàm lượng đường trong các loại rau quả là khác nhau Lượng đường lên men lactic tốt nhất là 1,5 ÷ 3% Nếu lượng đường trong nguyên liệu muối chua không đủ, có thể

bổ sung thêm đường hoặc thêm vào các nguyên liệu phụ chứa nhiều đường như: củ hành, cà rốt,… (Trần Minh Tâm, 2002) Để tạo điều kiện thích hợp cho lên men lactic và bảo quản cần chú ý:

- Nguyên liệu chọn đúng yêu cầu không dập nát thối rữa, phải rữa sạch loại bỏ tạp chất Có chế độ thích hợp xử lí nguyên liệu đối với từng nguyên liệu trước khi muối

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 5-

chua Có thể tiến hành chần nguyên liệu hay sử dụng các chất tạo độ giòn cho sản phẩm như CaCl2, Ca(OH)2,…

- Tạo điều kiện yếm khí, do vi khuẩn lên men lactic là vi khuẩn hô hấp yếm khí

- Nồng độ muối ăn khoảng 5  6%, nếu tính theo trọng lượng rau quả khoảng 2 

3% Muối có tác dụng tạo vị mặn, đồng thời muối làm tế bào bị co nguyên chất, đường và các chất hòa tan có trong dịch bào thẩm thấu ra ngoài làm nguồn cơ chất cho vi khuẩn lactic lên men tốt

Bên cạnh giá trị bảo quản, rau quả muối chua còn mang đến cho người tiêu dùng nhiều giá trị dinh dưỡng quan trọng Thành phần dinh dưỡng chủ yếu có trong sản phẩm rau quả muối chua là hàm lượng vitamin có trong sản phẩm, bao gồm một lượng lớn β-carotene, vitamin C, acid folic, một lượng nhỏ riboflavine và một ít

vitamin nhóm B (Davidson et al., 1979) Gần đây, nhiều nghiên cứu cũng cho thấy

hứa hẹn của việc sử dụng hàm lượng vitamin B12 trong các sản phẩm rau quả muối chua mặc dù trước đó trong thành phần nguyên liệu không có sự hiện diện của

vitamin này (Fleming và Feeters, 1981) Đồng thời, sản phẩm rau muối chua đã

được nghiên cứu có khả năng chống ung thư, đột biến gen, giảm cholesterol và nhiều chức năng khác

Ngoài ra, rau muối chua có chứa hàm lượng chất xơ cao giúp tăng cường khả năng

tiêu hóa (Shi et al, 2005) Hơn nữa, sản phẩm rau quả muối chua còn chứa hàm

lượng protein và năng lượng rất thấp nên rất tốt cho chế độ dinh dưỡng của những người giảm cân Bên cạnh đó, quá trình lên men cũng làm giảm một số chất kháng dinh dưỡng có trong nguyên liệu ban đầu Chính vì vậy, việc sử dụng các sản phẩm rau quả muối chua với những tác dụng tích cực về mặt sức khỏe hứa hẹn sẽ thay thế các sản phẩm sử dụng hóa chất bảo quản và các phương pháp bảo quản khác

2.2.2 Các giai đoạn hoạt động của các vi sinh vật trong lên men lactic

Bảo quản rau quả bằng phương pháp lên men lactic chủ yếu dựa vào sự hình thành acid hữu cơ dẫn đến hạ thấp pH dịch lên men Sản phẩm acid hữu cơ và pH thấp kết hợp với việc bổ sung NaCl trong dịch lên men sẽ ức chế sự tăng trưởng của vi sinh vật không mong muốn

Bên cạnh đó, vi khuẩn acid lactic có khả năng sinh tổng hợp các chất kháng khuẩn diacetyl, H2O2 và bacteriocin sẽ góp phần tiêu diệt vi khuẩn gây hư hỏng thực phẩm (Maki, 2004) Quá trình lên men lactic tự nhiên trong rau quả phụ thuộc chủ yếu

vào ba giống vi khuẩn acid lactic Lactobacillus, Leuconostoc và Pediococcus

(Ken-Yuon, 2004) Quá trình lên men thường được chia thành ba giai đoạn cơ bản

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 6-

2.2.2.1 Giai đoạn đầu

Do muối có tác dụng nâng cao áp suất thẩm thấu nên đường và các chất hòa tan có trong dịch bào của mô thực vật được thẩm thấu ra ngoài tạo điều kiện cho vi khuẩn lactic và một số vi khuẩn khác phát triển Trên bề mặt khối dịch lên men có nhiều bọt khí Khí sinh ra là do một số vi sinh vật có khả năng sinh khí và vi khuẩn lactic

Vi khuẩn lactic trong giai đoạn này chủ yếu là chủng Leuconostoc mensenteroides

chuyển hóa đường thành acid lactic và sinh khí Giá trị pH giai đoạn này giảm dần

sẽ ức chế một số vi khuẩn gây thối

2.2.2.2 Giai đoạn lên men chính

Trong giai đoạn này số lượng vi khuẩn acid lactic đạt cao nhất, đồng thời acid lactic tích tụ rất nhiều, pH dịch lên men giảm nhanh Vi khuẩn acid lactic và các loại nấm men có thể lên men được chiếm ưu thế nên phát triển mạnh mẽ và acid lactic được tích tụ nhiều Hàm lượng acid lactic trong dưa chua thường vào khoảng 0,8 ÷ 2% Mùi vị dưa tốt nhất khi nồng độ acid từ 0,8 ÷ 1,2% Vi khuẩn acid lactic phát triển trong nước muối cho đến khi carbohydrate có thể lên men được không còn nữa hoặc cho đến khi vi khuẩn acid lactic bị kìm hãm do pH của môi trường giảm Chính sự hình thành acid lactic dẫn đến sự hạ thấp pH (3 ÷ 3,5) nên phần lớn vi khuẩn gây thối bị ức chế, giúp sự hình thành hương vị đặc trưng của sản phẩm lên men, chất lượng sản phẩm cuối cùng phụ thuộc nhiều ở giai đoạn này Cuối giai đoạn hai, lượng acid lactic đạt cực đại và tác động ngược lại với vi khuẩn acid lactic, quá

trình lên men chuyển sang giai đoạn thứ ba (Pederson và Albury, 1969)

2.2.2.3 Giai đoạn sau của quá trình lên men

ở giai đoạn này vi khuẩn acid lactic chết dần trong khi nấm sợi và nấm men tăng dần số lượng Do sự phát triển mạnh của nấm sợi, acid lactic bắt đầu giảm dẫn tới

sự hư hỏng nhanh chóng của sản phẩm Rau quả lên men bắt đầu bị các vi khuẩn gây thối xâm nhập và phát triển Chính vì vậy, các biện pháp ngừng quá trình lên men thường được áp dụng ngay khi quá trình lên men ở giai đoạn 2 kết thúc, điển hình như sử dụng nhiệt độ thấp (2 ÷ 4oC) hay dùng hóa chất bảo quản, hạn chế sự phát triển của nấm men, nấm mốc và vi khuẩn gây thối, phổ biến là acid sorbic, potassium sorbate và sodium benzoate (Nguyễn Thị Hiền, 2004)

2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

2.2.3.1 Nồng độ muối NaCl

Nồng độ muối trong dịch lên men không những quyết định hiệu quả của quá trình lên men mà còn ảnh hưởng đến hương vị của dưa chua Muối có hai tác dụng chính trong quá trình lên men rau quả: giới hạn loại, phạm vi hoạt động của vi sinh vật và

ngăn chặn sự mềm cấu trúc trong mô tế bào (Fleming et al., 2002)

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 7-

Việc sử dụng nồng độ muối cao để lên men với tác dụng ức chế vi sinh vật không mong muốn và góp phần tích cực trong việc cải thiện cấu trúc rau muối chua Tuy nhiên, nồng độ muối NaCl từ 5 ÷ 6% có khả năng làm giảm hoạt độ của vi khuẩn acid lactic khoảng 30%, ở nồng độ muối quá cao (lớn hơn 8%), hoạt động của vi

khuẩn acid lactic sẽ bị ức chế hoàn toàn (Jones et al., 1940) Ở nồng độ muối thấp

có thể dẫn đến sự tăng trưởng của các vi sinh vật không mong muốn và làm chậm

sự tăng trưởng của vi khuẩn acid dẫn đến giảm cấu trúc, sản phẩm kém chất lượng, thời gian bảo quản ngắn (Jones, 1975) Vì vậy trong quá trình muối chua tùy thuộc vào đặc tính của từng loại nguyên liệu cần lựa chọn nồng độ muối thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn acid lactic và ức chế sự phát triển của vi sinh vật lạ

Nồng độ muối thường được sử dụng trong quá trình lên men rau quả là khoảng 2 ÷ 10% Sử dụng nước muối với nồng độ muối khác nhau đã dẫn đến sự khác nhau về lượng acid hình thành Hàm lượng acid sinh ra nhiều hơn khi lên men rau cải ở

nồng độ muối thấp và ngược lại khi sử dụng nồng độ muối cao (Jones et al., 1940)

Đối với sản phẩm dưa cải nồng độ muối thấp 3 ÷ 6% có hàm lượng acid lactic tăng cao, kéo theo sự gia tăng chất lượng cảm quan của sản phẩm khi so sánh với trường

hợp muối dưa ở nồng độ muối cao (Bomrungnok et al., 2007) Muối sử dụng trong

lên men rau quả phải là muối tinh khiết, các tạp chất hoặc các phụ gia có thể tạo sản phẩm không tốt Muối có lẫn tạp chất vôi sẽ làm giảm độ chua và sản phẩm mau hư, tạp chất sắt sẽ làm dưa sẫm màu, sự hiện diện của magie là nguyên nhân sản phẩm

có vị đắng, trong khi carbonate có thể dẫn đến sự muối chua với cấu trúc mềm (Battcock và Azam-Ali, 2001)

2.2.3.3 Ảnh hưởng của pH, hàm lượng acid đến quá trình lên men

Quá trình muối chua rau quả là quá trình lên men yếm khí trong dung dịch muối, chủ yếu là hoạt động của nhóm vi khuẩn acid lactic, kết quả cuối cùng sẽ tạo ra acid

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 8-

lactic và nhiều sản phẩm phụ khác Hàm lượng acid, nồng độ muối, nhiệt độ lên men, sự yếm khí được xác định là những nhân tố ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của vi sinh vật và chất lượng sản phẩm muối chua Giá trị pH là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển của vi sinh vật Mỗi loài vi sinh vật đều có một khoảng pH thích hợp với sinh lý cũng như có một khoảng pH tối ưu để phát triển cực đại hoặc theo đúng hướng tạo sản phẩm theo yêu cầu Ở các giá trị pH khác nhau của môi trường lên men có thể thu nhận các sản phẩm khác nhau (Đồng Thị Thanh Thu, 2003).Trong quá trình muối chua rau quả, acid lactic sinh ra sẽ làm giảm giá trị pH môi trường lên men, hàm lượng acid sinh

ra phụ thuộc vào lượng đường ban đầu, nồng độ của muối dung dịch và các điều kiện tiến hành quá trình lên men Chính vì vậy, dựa vào giá trị pH của dịch lên men

có thể theo dõi tiến trình lên men và khống chế nhằm đạt chất lượng sản phẩm cao

nhất (Etchells et al., 1975)

Vi khuẩn acid lactic (LAB) là nhóm vi sinh vật lên men có khả năng tăng trưởng trên một phạm vi pH rộng với sự hiện diện của acid hữu cơ Cơ chế chịu acid của nhóm vi sinh vật này vẫn chưa được tìm hiểu rõ Trong quá trình lên men tự nhiên

của rau quả, thông thường, Leuconostoc mesenteroides phát triển sớm trong quá trình lên men và Lactobacillus plantarum chấm dứt quá trình lên men [105] riêng

đối với quá trình lên men dưa leo muối chua, Lactobacillus plantarum (L plantarum) hoạt động chủ yếu (Pederson et al., 1960) Quá trình lên men diễn ra

song song với việc sản sinh các acid hữu cơ, từ đó làm giảm độ pH và làm cho môi trường có khả năng chọn lọc chống lại vi sinh vật ít chịu acid Sau giai đoạn lên men chính, acid lactic tích tụ nhiều làm cho độ pH giảm xuống 3 ÷ 4, khi hàm lượng acid lactic đạt khoảng 1 ÷ 2% trong sản phẩm sẽ ức chế ngược trở lại hoạt động vi khuẩn acid lactic, lúc này quá trình lên men lactic ngừng lại Tuy nhiên, ở giai đoạn đầu của quá trình lên men, với sự hoạt động của nhiều nhóm vi sinh vật gram âm lẫn gram dương có khả năng gây hư hỏng sản phẩm nếu không có biện pháp ức chế sự hoạt động của các vi sinh vật gây hại Chính vì thế, sử dụng acid acetic ngay giai đoạn đầu của quá trình lên men được lựa chọn (Herrero, 1983) Acid acetic được thêm vào giai đoạn đầu quá trình lên men với liều lượng nhỏ nhằm acid hóa nhẹ môi trường nhằm ức chế một số vi sinh vật không mong muốn như vi

khuẩn gây thối, Clostridia, một vài loài nấm men và nấm mốc (Karoviová và

Kohajdová, 2005), tuy nhiên không thể ức chế sự phát triển của các vi khuẩn và

nấm men chịu acid (Daeschel et al., 1987) Cơ chế ức chế sự phát triển của các loài

vi sinh vật được giải thích là do sự phân ly hoặc không phân ly acid trong và ngoài thành tế bào, làm thay đổi gradient điện tích trên màng tế bào, ảnh hưởng đến quá

trình trao đổi chất dinh dưỡng của vi sinh vật (Herrero, 1983) Tuy nhiên, do L plantarum có khả năng chịu được acid cao do số lượng và hoạt động của ion H+-

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 9-

ATPase trên màng tế bào (Bescheur et al., 1979) nên việc sử dụng acid acetic trong

giai đoạn đầu của quá trình lên men dưa leo muối chua không ảnh hưởng đến hoạt động của loài vi khuẩn này Tuy nhiên, hàm lượng acid trong sản phẩm sau cùng nếu quá cao cũng sẽ ảnh hưởng đến đặc tính cấu trúc của sản phẩm Khi hàm lượng acid lactic khoảng 0,8 ÷ 1% trong sản phẩm được xem là có liên quan đến quá trình mềm của mô rau quả Vì vậy, cần nghiên cứu những ảnh hưởng của hàm lượng acid hay pH trong tiến trình lên men để có biện pháp điều chỉnh thích hợp đảm bảo chất lượng sản phẩm

2.2.3.4 Nhiệt độ

Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của vi khuẩn acid lactic Nhiệt độ lên men có tác dụng rõ rệt đến tốc độ lên men và chất lượng của sản phẩm Đối với sản phẩm kim chi nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men 20 ÷ 25oC, đối với sản phẩm bắp cải muối chua là 21o

C Hầu hết các vi khuẩn acid lactic hoạt động

tốt nhất ở nhiệt độ từ 18 ÷ 22ºC.Các loài Leuconostoc có nhiệt độ tối ưu từ 18 ÷

22ºC Nhiệt độ trên 22ºC được xác định là điều kiện thích hợp cho sự phát triển của

các loài Lactobacillus (Battcock và Azam-Ali, 2001). Nhìn chung, ở nhiệt độ lên men thấp vi khuẩn acid lactic hoạt động kém, khi tăng nhiệt độ sẽ làm tăng tốc độ của quá trình lên men Tuy nhiên, nhiệt độ quá cao sẽ ức chế sự phát triển của vi khuẩn acid lactic, đồng thời kích thích sự phát triển của vi khuẩn khác như vi khuẩn butyric (ở 30oC) ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Nhiệt độ không những ảnh hưởng đến cường độ lên men, tốc độ sinh sản của vi khuẩn mà còn đến mùi vị, màu sắc, đặc tính của sản phẩm Do đó, tùy thuộc vào đặc tính từng loại sản phẩm, cần

phải có một nhiệt độ lên men thích hợp (Acedo et al., 2010)

2.2.3.5 Oxy

Vi khuẩn lên men lactic là vi khuẩn hô hấp yếm khí, chỉ hoạt động tốt trong môi trường yếm khí (không có sự hiện diện của oxy) hoặc có thể có một ít oxy Trong khi đó các vi sinh vật gây hư hỏng như: vi khuẩn acetic, nấm men, nấm mốc và một

số vi sinh vật lạ lại phát triển tốt trong điều kiện hiếu khí Những vi sinh vật lạ này

có khả năng làm ảnh hướng xấu đến chất lượng sản phẩm muối chua Do đó, trong quá trình muối chua ta phải hạn chế đến mức thấp nhất sự có mặt của oxy

2.2.4 Các hiện tượng hư hỏng trong quá trình muối chua

Quá trình lên men nhằm kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm, tuy nhiên sau khi lên men đạt yêu cầu cần phải có phương pháp bảo quản thích hợp nhằm ức chế sự lên men tiếp theo, ngăn cản sự phân hủy acid lactic, sự phát triển của vi sinh vật gây

hư hỏng, duy trì chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm (Joshi và

Sharma, 2009) Sự hư hỏng chủ yếu trong quá trình lên men dưa cải là do sự tăng

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 10-

trưởng của vi sinh vật và hoạt động của enzyme Trong quá trình lên men, sự tăng trưởng của một số vi sinh vật có thể là nguyên nhân làm tăng độ nhớt sản phẩm

Hiện tượng dưa bị nhớt có thể là do sự phát triển quá nhanh của vi khuẩn L cucumeris và L plantarum, tốc độ hư hỏng sẽ gia tăng khi nhiệt độ lên men càng

cao (Pundir và Jain, 2010) Theo Fabian và Switzer (1941) đã nhận thấy rằng dưa bị nhớt là do sự phát triển của vi khuẩn khi lên men với nồng độ muối thấp Đối với sản phẩm bắp cải lên men hiện tượng cải bị nhớt có thể là do hoạt động của hệ enzyme pectinolytic (Maki, 2004)

Sau khi quá trình lên men kết thúc, sự tăng trưởng của nấm men oxy hóa, nấm mốc

và vi khuẩn có thể xuất hiện trên bề mặt dịch lên men Sự hiện diện của nấm men oxy hóa sẽ làm thay đổi màu sắc sản phẩm Màu vàng olive đặc trưng cho sản phẩm rau quả lên men lactic sẽ chuyển thành tối sậm Ngoài ra, sự thay đổi màu sắc sản phẩm là do phản ứng oxy hóa xảy ra trong quá trình lên men, sự tiếp xúc trực tiếp của sản phẩm với oxy trong trường hợp dưa không ngập hoàn toàn trong dịch lên

men (Fleming et al., 1992) Bên cạnh hoạt động của vi sinh vật gây hư hỏng thực

phẩm, hoạt động của enzyme là nguyên nhân làm giảm chất lượng sản phẩm Quá trình thủy phân protopectin dưới tác dụng của protopetinase tạo thành pectin hòa tan

và sự hiện diện của hệ enzyme pectinolytic thủy phân cấu trúc pectin sẽ làm mềm cấu trúc sản phẩm (Van Buren, 1979; Ken-Yuon, 2004) Sự hiện diện của các enzyme này là do sự phát triển vi sinh vật trong điều kiện nồng độ muối thấp hoặc

có sẵn trong nguyên liệu

2.3 VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN LACTIC

Sự phát triển của các nhóm vi sinh vật trong quá trình lên men gồm 4 giai đoạn liên tục nhau: khởi đầu là sự hoạt động của nhiều nhóm vi khuẩn gram âm và gram dương khác nhau trên rau quả; giai đoạn lên men chủ yếu với sự phát triển của vi khuẩn acid lactic, có hoặc không có sự phát triển của nấm men; giai đoạn lên men phụ, nấm men phát triển sau khi acid lactic bị ức chế bởi pH thấp, nấm men lên men phần đường còn sót lại trong nguyên liệu; giai đoạn sau lên men, khi hàm lượng đường lên men đã cạn kiệt và không có sự hiện diện của vi khuẩn yếm khí, các vi sinh vật oxy hóa sản phẩm hoạt động tích cực gây hư hỏng sản phẩm (Fleming, 1982)

2.3.1 Vi khuẩn

- Nhóm vi khuẩn lactic: Vi khuẩn lên men lactic có trong nhiều môi trường tự nhiên

(thực vật, động vật và con người) và được Pasteur tìm ra từ sữa bị chua

Hiện nay, vi khuẩn lactic được nghiên cứu khá nhiều và các dạng lên men của chủng này được ứng dụng trong thực tiễn đời sống Vi khuẩn acid lactic là những

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 11-

trực khuẩn hoặc cầu khuẩn gram dương, không tạo bào tử, ưa ấm (một số loài có thể sinh trưởng ở nhiệt độ thấp hơn 5°C hoặc cao hơn 45°C), tăng trưởng ở pH 4 ÷ 4,5, thuộc loài yếm khí hay kỵ khí tùy tiện Chúng có thể lên men được các đường monosaccharid, đường disaccharide, protein tan, pepton và acid Nhưng không lên men được tinh bột và các polysaccharide khác (Halász, 2006)

Vi khuẩn acid lactic được chia thành 2 nhóm chính: lên men đồng hình và lên men

dị hình

Vi khuẩn lactic đồng hình gồm chủ yếu Pediococcus, Streptococcus, Lactococcus

và một số khác Vi khuẩn lactic dị hình gồm Weisella và Leuconostoc

Bảng 2.1: Đặc điểm vi khuẩn acid latic trong muối chua rau quả

Leuconostoc mesenteroides

Hình thái Dạng đơn,

hình que ngắn hoặc trung bình

Dạng đơn, hình que ngắn hoặc dạng chuỗi ngắn

Hình cầu, dạng đơn hay dạng đôi hay nhóm bốn

Hình que hay hình cầu, dạng đôi

Nhiệt độ tối ưu (°C) 30  35 30 35 20  30

Phát triển ở 45°C Không Không Có Không

Phát triển ở 8% NaCl Có Không Có Không

Chuyển hóa glucose Đồng hình Dị hình Đồng hình Dị hình

Sản phẩm

tạo thành

Acid lactic Acid lactic,

acid acetic, ethanol, CO2

Acid lactic Acid lactic, acid

H2, rượu ethylic, rượu butylic, aceton, acid acetic, acid capronic và acid caprilic Acid butyric làm sản phẩm muối chua có mùi hôi thối khó chịu Ngoài ra vi khuẩn butyric còn gây cản trở sự phát triển của nấm men, làm dưa bị hư hỏng, có mùi lạ (dưa bị khú) khi muối dưa chưa kịp chua Vi khuẩn này ở thực phẩm, chỉ cần thay đổi pH sang môi trường acid là có thể ức chế được chúng Nhưng diệt vi khuẩn này rất khó vì chúng hiện diện rất nhiều trong tự nhiên, ở bất kì nguyên liệu thực phẩm nào, tham gia vào vòng tuần hoàn vật chất và sinh bào tử, khả năng chịu nhiệt cao

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 12-

- Vi khuẩn gây thối: Các vi sinh vật phân hủy các hợp chất hữu cơ có chứa nitơ

thường được gọi là các vi sinh vật thối rữa, trong số này vi khuẩn đóng vai trò rất

quan trọng Ngoài ra còn có loài Proteus vulgaris là thể kỵ khí tùy tiện, trực khuẩn

nhỏ, gram âm, không sinh bào tử, hoạt động phân hủy các sản phẩm protein thành các chất H2S, NH3, indol,… làm cho dưa bị thối Đa số nhóm vi khuẩn này rất nhạy cảm với độ acid và hàm lượng NaCl (Trần Minh Tâm, 2002)

2.3.2 Nấm men

Nấm men có thể hoạt động trong hầu hết quá trình lên men rau cải Nấm men có thể hiện diện với số lượng rất ít trong nước muối dưa trong những ngày đầu của quá

trình lên men (Etchell et al., 1973) Nấm men thường hoạt động ở giai đoạn lên men

chính của quá trình muối dưa và sẽ ngừng hoạt động khi môi trường hết chất dinh dưỡng Đặc biệt, khi hàm lượng đường ban đầu trong mẻ lên men cao sẽ tạo điều kiện cho nấm men hoạt động, ức chế hoạt động của vi khuẩn lactic, dẫn đến quá trình lên men thất bại Chính vì vậy, cần điều chỉnh nồng độ đường trong dung dịch

lên men cho phù hợp Bên cạnh đó, các loài nấm men Debaryomyces memdarnaefcien, Saccharomyces rouxii,… có thể sử dụng acid lactic và hạ thấp độ

acid của nước muối, tạo điều khiện cho các vi khuẩn gây hư hỏng phát triển Acid sorbic được sử dụng để làm giảm sự phát triển của nấm men oxy hóa

2.3.3 Nấm mốc

Nấm mốc là loại vi sinh vật hiếu khí, có thể phát triển trong môi trường có áp suất thẩm thấu cao, có độ acid lớn và môi trường có độ ẩm thấp Trong và sau quá trình

lên men lactic thường gặp các loại mốc Aspergillus, Penicillium, Cidium lactic,…có

khả năng sinh tổng hợp đồng thời các enzyme thủy phân pectin, có thể gây hư hỏng quan trọng do enzyme này làm mềm cấu trúc mô rau cải (Trần Minh Tâm, 2002)

2.4 ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH TIỀN XỬ LÝ ĐẾN CHẤT LƯỢNG RAU QUẢ MUỐI CHUA

2.4.1 Tổng quan về cấu trúc tế bào thực vật

Cấu trúc là một trong những thuộc tính chất lượng quan trọng đối với thực phẩm có nguồn gốc thực vật Có nhiều khái niệm được dùng để miêu tả tính chất cảm quan

về cấu trúc của rau và trái như cứng, mềm, giòn, dai, giống bột, khô, mọng nước Sự thay đổi cấu trúc phụ thuộc những biến đổi hóa học và sinh hóa học ở các cấp độ

khác nhau trong tổ chức của vách tế bào (Waldron et al., 1997) Cấp độ thấp nhất,

cơ bản nhất của cấu trúc chính là các polymer tham gia vào tạo nên vách tế bào, bao gồm cellulose, hemicellulose và pectin Cách mà chúng sắp xếp (ví dụ như kiểu ma trận polysaccharide hay các vi sợi phức tạp của cellulose) và liên kết với nhau, cả về

lý học và hóa học, quyết định lớn đối với đặc tính bền cơ học của vách tế bào Các

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 13-

liên kết có thể bị ảnh hưởng bởi độ dày của vách tế bào và cấu tạo của các chất chứa trong đó Độ cứng của mỗi tế bào chịu ảnh hưởng bởi độ đàn hồi của vách tế bào,

có liên quan đến áp lực thẩm thấu Áp lực thẩm thấu là kết quả của sự thấm các thành phần từ dung dịch có nồng độ chất tan cao vào trong tế bào bởi tính bán thấm của màng tế bào Áp lực thẩm thấu là yếu tố quan trọng đối với sự giãn nở của tế bào, như là một kết quả của sự trượt lên nhau của các polymer ở trong vách tế bào (Duvetter, 2007)

Cấp độ thứ hai của cấu trúc khác nhau ở hình dạng, kích cỡ và thành phần của tế bào, tùy thuộc vào chức năng của chúng Các tế bào có thể liên kết với nhau qua

phiến giữa với phạm vi và mức độ gắn chặt khác nhau (Jarvis et al., 2003) tạo nên

các mô Các tế bào và các khoảng gian bào (nước hoặc không khí) được sắp xếp vào trong các mô và chính hình dạng, sự sắp xếp của các mô tạo nên cấp độ kế tiếp của cấu trúc

- Đặc tính cơ học: nhận diện cấu trúc thực phẩm bằng cách làm biến dạng thực phẩm

- Đặc tính hình học: đánh giá chủ yếu bằng xúc giác và cảm nhận của mắt thông qua việc quan sát các thao tác trên thực phẩm và cắn

- Đặc tính khác: cảm nhận thực phẩm không qua đặc tính hình học mà bằng cách làm ướt thực phẩm

Cấu trúc tế bào thực vật: vách ở phía ngoài của màng có thể dày 0,1 đến vài μm, cấu tạo chính của vách là các phân tử cellulose có dạng sợi được kết dính với nhau nhờ chất nền gồm các đường đa khác và protein Trên vách của tế bào thực vật có những

lỗ nhỏ giúp các chất thông thương với nhau, các lỗ này được gọi là cầu liên bào (plasmodesmata), ở vị trí này tế bào chất của hai tế bào liền kề liên tục nhau (Bùi Tấn Anh, 2002)

Đặc tính cấu trúc của tế bào thực vật chịu ảnh hưởng rất lớn bởi vách tế bào và áp

lực thẩm thấu qua màng tế bào (Brett và Waldron, 1996) Trong đó, pectin là thành

phần quan trọng nhất, chiếm đến phân nửa trong các hợp chất polymer ở vách tế bào Có nhiều bằng chứng chỉ ra rằng ở trái cây sống, các tế bào được dính chặt với nhau thông qua cấu trúc không gian 3 chiều của mạng lưới pectin ở phiến giữa và

vách sơ cấp (Jarvis et al., 2003)

Pectin là hợp chất cao phân tử mạch thẳng có cấu tạo từ sự kết hợp của các acid galacturonic bằng các liên kết -1,4 glucoside Độ hòa tan của pectin trong nước tăng khi mức độ ester hóa trong phân tử pectin tăng và khi khối lượng phân tử pectin giảm Trong dịch bào pectin ở dạng hòa tan, trong màng tế bào và gian bào, chúng nằm ở dạng không hòa tan gọi là protopectin Protopectin ở màng gian bào

có chứa kim loại khá cao và một lượng nhóm methyl đủ để làm protopectin bền

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 14-

vững Còn protopectin ở màng tế bào chứa kim loại không nhiều có độ methoxyl hóa cao vì thế tế bào thực vật có khả năng trương nở tốt

Ở rau quả còn sống, protopectin (protein không hòa tan) phân tán trong thành tế bào làm cho rau quả có độ cứng nhất định Nhưng khi rau quả chín, hàm lượng pectin hòa tan tăng lên nhờ hoạt động của enzyme protopectinase làm độ rắn chắc của chúng giảm xuống Ngoài ra cấu trúc của rau quả còn bị thay đổi bởi tác dụng của nhiệt độ Vì thế, việc nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xử lí nhiệt đến sự thay đổi cấu trúc của rau quả trong các loại sản phẩm cần được quan tâm

cấu trúc tế bào

Những đặc tính của mô tế bào thực vật còn sống phụ thuộc lớn vào sự sắp xếp cấu trúc và thành phần hóa học của tế bào và khoảng gian bào chứa pectin Quá trình gia

nhiệt khi chế biến (Van Buren, 1979) hay các quá trình lên men lactic (Bell et al.,

1951) đều có ảnh hưởng rất lớn đến cấu trúc của tế bào, pectin bị phá vỡ và những đặc tính vật lý của tế bào cũng thay đổi theo Các quá trình chế biến thường áp dụng chế độ chần ở nhiệt độ cao (75 ÷ 100C) trong thời gian ngắn với mục tiêu chính là đình chỉ các hoạt động của enzyme, ngăn cản các biến đổi sinh hóa làm giảm chất lượng sản phẩm (Fellows, 2002) Trong chế biến rau muối chua, chần còn là một biện pháp trợ giúp cho quá trình thẩm thấu xảy ra, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men Tuy nhiên, trong một số trường hợp, quá trình tiền xử lý ở nhiệt độ

ôn hòa (từ 45 ÷ 75C) được áp dụng khi nguyên liệu dễ bị tổn thương nhiệt (Micheli, 2001) hay cần tạo điều kiện thích hợp cho các enzyme có tác động đến

vách tế bào, điển hình như pectin methylesterase hoạt động (Bell et al., 1951; Van

Buren, 1979)

Nhìn chung, tiến trình tiền xử lý nhiệt giúp quá trình thẩm thấu xảy ra tốt hơn, đường trong nguyên liệu thẩm thấu ra môi trường, nước muối ngấm vào trong nguyên liệu tạo điều kiện cho quá trình lên men tốt hơn Bên cạnh đó, chần sẽ làm giảm lượng vi sinh vật không mong muốn bám trên bề mặt nguyên liệu, thay đổi trọng lượng và thể tích của nguyên liệu giúp quá trình chế biến tiếp theo được thuận

lợi (Sinha et al., 2011) Ngoài ra, quá trình chần sẽ cải thiện màu sắc của sản phẩm,

làm cho sản phẩm có màu xanh sáng hơn và làm giảm hợp chất tạo mùi khó chịu trong sản phẩm Đối với sản phẩm kim chi, chần làm tăng giá trị cảm quan của sản

phẩm khi so sánh với mẫu không chần (Park et al., 1993) Trong môi trường nước

CaCl2 hòa tan thành ion Ca2+ và ion Cl- Khi ngâm nguyên liệu vào trong dung dịch thì ion Ca2+

sẽ khuếch tán vào trong nguyên liệu, tạo sự ổn định cho hệ thống màng

tế bào và hình thành pectate calcium làm phiến giữa và vách tế bào trở nên cứng hơn (Van Buren, 1979) Mặc khác muối calcium có thể tác động lên mô tế bào góp

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 15-

phần làm tăng tính nguyên vẹn của tế bào và kết quả là giữ vững hay tăng lực cứng

của tế bào (Luna-Guzmán et al., 2000)

Ảnh hưởng đến sự demethoxyl hóa pectin đối với mô thực vật, bao gồm 2 hiện tượng: ở mô chưa xử lý, sự hiện diện các nhóm carboxyl tự do làm tăng khả năng tạo thành và độ bền của phức calcium giữa 2 mạch pectin; ở mô đã xử lý nhiệt sẽ có

sự tăng cường liên kết với calcium và làm giảm nguy cơ bị phân giải (Sajjaanatukal

và Van Buren, 1989) Đối với thực vật, việc tiền xử lý (chần) ở nhiệt độ 50 ÷ 60C trong 30 phút hoặc hơn có thể hoạt hóa enzyme PME nội bào (Van Buren, 1979) Việc ngâm chung với dung dịch chứa ion calcium trong bước tiền xử lý này giúp cải

thiện độ cứng (Sila et al., 2005)

2.5 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN

Việc nghiên cứu các chế độ tiền xử lý, giúp cải thiện đặc tính cấu trúc tế bào rau quả đã được sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới Nghiên cứu của Fasina

và Fleming (2001) đã xác định chế độ tiền xử lý thích hợp nhằm cải thiện đặc tính

cấu trúc của dưa leo nguyên trái ở nhiệt độ 75oC trong 15 phút Dưa leo miếng được chần ở 55o

C, 65oC hoặc 75oC trong 15 phút hoặc ở 65oC hoặc 85oC trong 6 phút theo sau bởi quá trình làm mát bằng nước lạnh (5 ÷10oC) lần lượt trong 15 phút hoặc 6 phút Hiệu quả kết hợp quá trình chần và bổ sung CaCl2 đã được nghiên cứu

ở nhiều nơi trên thế giới nhằm cải thiện đặc tính cấu trúc của rau quả muối chua

Bescheur et al (1979) đã khuyến cáo khả năng bổ sung CaCl2 ở nồng độ 0,4% giúp

cải thiện cấu trúc dưa leo muối chua Voldřich et al (2009) cũng đã xác nhận hiệu

quả của việc bổ sung Ca2+

trong cải thiện đáng kể cấu trúc của dưa leo muối chua Đồng thời, tác giả cũng khẳng định vai trò của việc bổ sung Ca2+

trong duy trì độ cứng chắc sản phẩm trong suốt thời gian bảo quản Đối với sản phẩm bắp cải muối chua, thời gian lên men là 10 ngày ở 20oC, quá trình lên men ngừng lại khi lượng acid lactic đạt 1,5 ÷ 2,4%, mùi vị tốt nhất khi nồng độ acid đạt 0,8 ÷ 1,2% [14] Các nghiên cứu chế biến bắp cải lên men, cho thấy nồng độ muối thuận lợi cho quá trình lên men là 2,0 ÷ 2,5% ở nhiệt độ lên men là 30oC trong thời gian 6 ÷ 7 ngày [3] Hàm lượng acid lactic sinh ra để mùi vị dưa tốt nhất khoảng 10,60 ÷ 12,70% (tính

theo căn bản khô), mật số Lactobacillus sp tương đương 7 ÷ 8 (log CFU/mL) Việc

bổ sung chế phẩm vi khuẩn lactic đã được tiến hành nhằm rút ngắn thời gian lên men của bắp cải để giảm chi phí và tăng sản lượng

Muối chua và ngâm chua là phương pháp cổ điển để bảo quản thực phẩm, làm tăng giá trị cảm quan, dinh dưỡng của sản phẩm và rất có lợi cho sức khỏe Phương pháp muối chua đã được nghiên cứu ở Việt Nam và nhiều nơi trên thế giới Theo nghiên

cứu của Trần Minh Tâm và ctv (2002), thời gian lên men bắp cải muối chua là 10

ngày ở 20oC, quá trình lên men ngừng lại khi lượng acid lactic đạt 1,5 ÷ 2,4%, mùi

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 16-

vị tốt nhất khi nồng độ acid đạt 0,8 ÷ 1,2% Mheen (1998) đã xác định ở nồng độ muối tối ưu cho quá trình lên men kim chi từ 2 ÷ 3% sẽ cho chất lượng cảm quan

sản phẩm tốt nhất Kết quả nghiên cứu của Bomrungnok et al., (2007) cho thấy

nồng độ muối thấp 3% đến 6% sẽ cho hàm lượng acid lactic, chất lượng cảm quan của sản phẩm dưa cải cao hơn khi muối chua ở nồng độ NaCl cao Kết quả nghiên

cứu quá trình lên men củ hành tím của Nguyễn Văn Mười và cộng sự (2006) cho

thấy, sử dụng dung dịch muối ngâm 3,5% ở nhiệt độ 30oC trong thời gian 15 ngày cho sản phẩm đạt giá trị cảm quan tốt nhất Đồng thời, sản phẩm có thể duy trì chất lượng và không có dấu hiệu hư hỏng sau 8 tuần khi bảo quản ở 30o

C

2.6 QUY TRÌNH CHế BIếN RAU QUả MUốI CHUA THAM KHảO

Hiện nay, rau quả và trái cây lên men được tiêu thụ khá phổ biến ở một số nước Châu Âu bao gồm các sản phẩm olive, bắp cải, dưa leo, các loại hạt… olive, bắp cải

và dưa leo được chế biến muối chua bằng cách bổ sung muối, trong điều kiện không

có oxy và sinh ra acid lactic bởi vi khuẩn acid lactic (Nout và Rombouts, 2000) Sơ

đồ quy trình chế biến ngó sen muối chua tham khảo theo sơ đồ quy trình chế biến

rau quả muối chua của Nout và Rombouts (2000) được thể hiện ở Hình 2.2

Nguyên liệu (rau quả và trái cây)

↓ Lên men trong điều kiện yếm khí

↓ Bao gói

↓

↓ ↓ Bảo quản lạnh Xử lý nhiệt

↓ Bảo quản nhiệt độ phòng

Hình 2.2: Sơ đồ quy trình chế biến rau quả lên men

(Nout và Rombouts, 2000)

Thuyết minh quy trình: Các bước tiền xử lý ban đầu được thực hiện trước khi lên

men như: loại bỏ hư hỏng, phân loại… Muối có thể bổ sung dưới dạng tinh thể hoặc dung dịch có bổ sung đường lên men Muối có tác dụng tạo áp suất thẩm thấu, dịch

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 17-

bào thoát ra bên ngoài dịch lên men đồng thời cung cấp dinh dƣỡng cho sự phát triển của vi khuẩn acid lactic hiện diện trên bề mặt của nguyên liệu Quá trình lên men đƣợc tiến hành trong điều kiện yếm khí trong dụng cụ lên men ở nhiệt độ phòng (30 ±2o

C) Giá trị pH đạt đƣợc vào khoảng 3,0÷3,5 (Battcock và Azam-Ali,

1998)

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 18-

3.1 PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM

3.1.1 Địa điểm, thời gian

Đi ̣a điểm: Thực hiện bố trí thí nghiệm, đo đạc kết quả, xử lý số liệu tại phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp & Sinh học ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ

Thời gian thực hiện đề tài từ ngày 05/12/2014 đến 15/05/2014

3.1.2 Dụng cụ thí nghiệm

- Cân điện tử Vibra, model DJ - 1000TW, độ chính xác 0,01 g, Nhật

- pH kế HANNA, model TOA pH meter HM - 12P, độ chính xác 0,01, Ý

- Lò sấy Sanaky, model VH-50HP, nhiệt độ 100 ÷ 250C, Trung Quốc

- Bể điều nhiệt Memmert, model WB-10, công suất 1.250 W, Đức

- Nhiệt kế Hanna, model M-7860, -50 ÷ 150°C, độ chính xác 0,1°C, Ý

- Máy lắc ống nghiệm, model IKA, Đức

- Micropipet 1.000 µL (Isolab, Đức) và 5 (Hirschoman, Đức)

- Máy xay mẫu Kalux, model AK-76, công suất 300 W, Trung Quốc

- Máy đo cấu trúc Rheotex, model SD – 305, Nhật

- Thiết bị thanh trùng, model YMSII – 280B, Trung Quốc

- Một số dụng cụ khác trong phòng thí nghiệm

3.1.3 Hóa chất sử dụng

- Calcium chloride anhydrous (CaCl2), Trung Quốc, độ tinh khiết 96%

- Sodium chloride (NaCl), Trung Quốc, độ tinh khiết 99,5%

- Sodium dihydrogen phosphate dehydrate (NaH2PO4.2H2O), Trung Quốc, độ tinh khiết 99%

- Disodium hydrogen photphate dodecahydrate (Na2HPO4.12H2O), Trung Quốc, độ tinh khiết 99%

- Copper (II) sulfate pentahydrate (CuSO4.5H2O), Trung Quốc, độ tinh khiết 99%

- Chất chuẩn 2,6 – dichlorophenolindophenol (DCIP, C12H7Cl2NO2), Merck

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 19-

- Kalinatritartrate, độ tinh khiết 99%, Trung Quốc

- AgNO3 0,1 N, Merck

- NaOH tinh thể, độ tinh khiết, Trung Quốc

- K2CrO4, độ tinh khiết, Trung Quốc

- Chất chuẩn 2,6 diclophenol – indophenol, Merck

- HCl đậm đặc, độ tinh khiết, Trung Quốc

- Pb(CH3COO)2, độ tinh khiết, Trung Quốc

- Na2SO4, độ tinh khiết, PA, Việt Nam

- Xanh metylen, Merck

- Dung dịch phenolphtalein, Merck

- Môi trường nuôi cấy vi khuẩn lactic: Lactobacillus MRS Agar, India

- Oxalic acid, PA, Việt Nam

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.2.1 Phương pháp chuẩn bị mẫu

Mẫu dưa lê được thu hoạch vào buối sáng sớm hoặc chiều mát từ nhà lưới Bộ môn Trồng Trọt, trường Đại học Cần Thơ Độ tuổi thu hoạch trung bình từ 6  10 ngày tính từ khi được thụ phấn Nguyên liệu sau quá trình thu hoạch được bao gói bằng bao bì PE và mang về phòng thí nghiệm, tiến hành xử lý sơ bộ và phân tích các chỉ tiêu ban đầu

Cách chọn mẫu: nguyên liệu phải đáp ứng một số chỉ tiêu cơ bản trong quá trình chế biến: không dập nát, khuyến tật, không sâu bệnh

Hình 3.1: Dưa lê nguyên liệu

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 20-

3.2.2 Phương pháp phân tích và đo đạc kết quả

Các chỉ tiêu cơ bản được phân tích và đo đạc theo các phương pháp được trình bày

hết các acid có trong thực phẩm với phenoltalein làm chất chỉ thị màu (Phạm Văn Sổ và Bùi Thị Như Thuận, 1991) Hàm lượng muối (%) Dùng phương pháp Mohr, sử dụng dung dịch chuẩn

AgNO3 (0,1 N) để phản ứng hết với muối có trong dung dịch trung tính với chất chỉ thị K2CrO4 (AOAC 971.27) Hàm lượng đường tổng số

(độ DE, %)

Phương pháp chuẩn độ acid – bazơ (Food Chemical

Codex, FCC, 1981; trích dẫn bởi Singthong et al., 2005)

Màu sắc Sử dụng máy đo màu colorimeter NH300 để đo các giá trị

L * , a * , b *

Cấu trúc (g lực) Sử dụng máy đo cấu trúc Rheotex Dưa lê được cắt thành

các mẫu hình chữ nhật kích thước 10 x 6 x 10 mm, đo lực cắt ở 3 vị trí theo chiều dày của miếng cắt (cố định đường

đi 4 mm) Xác định kích cỡ chiều dài

Đánh giá cảm quan Đánh giá cảm quan dưa lê muối chua bằng phương pháp

cho điểm dựa trên bảng đánh giá cảm quan mô tả theo TCVN 3215-79

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 21-

3.2.3 Phương pháp xử lý số liệu

Thí nghiệm được tiến hành trên cơ sở thay đổi một nhân tố và cố định các nhân tố

còn lại Kết quả của thí nghiệm trước được sử dụng làm thông số cố định cho thí

nghiệm kế tiếp Các thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại

Số liệu được thu thập và xử lý bằng phần mềm thống kê Statgraphics Centrution

15.2, Copyright (C) PP, USA và phần mềm Excel Phân tích phương sai (ANOVA)

và kiểm định LSD để kết luận về sự sai khác giữa trung bình các nghiệm thức

3.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

3.3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát

Trên cơ sở tham khảo các quy trình chế biến rau muối chua bằng phương pháp lên

men tự nhiên, các thí nghiệm được tiến hành theo quy trình sau:

Nguyên liệu (Dưa lê)

Thí nghiệm 1: Xác định ảnh hưởng ↓

của nồng độ muối NaCl trong dịch lên men Xử lý

↓ Thí nghiệm 3: Tác động của việc tiền xử lý nhiệt

Thanh trùng đến sự thay đổi độ cứng của dưa lê muối chua

↓ Bảo quản

Hình 3.2: Sơ đồ tổng quát của quá trình muối chua dưa lê 3.3.2 Phân tích thành phần hóa lý của nguyên liệu dưa lê

* Mục đích: Xác định các thành phần hóa lý cơ bản có trong nguyên liệu trước làm

cơ sở cho việc tiến hành các thí nghiệm tiếp theo

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 22-

* Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được tiến hành ngẫu nhiên với các nguồn nguyên

liệu được thu hoạch ở từng thời điểm Quá trình phân tích được thực hiện 3 lần lặp lại ứng với một chỉ tiêu khảo sát

* Cách tiến hành: Đối với nguyên liệu tươi, tiến hành rửa rạch, cắt bỏ cuống và

phân tích các thành phần có trong nguyên liệu ban đầu Các thao tác trong quá trình

xử lý và phân tích phải tiến hành thật nhanh để tránh các biến đổi xảy ra làm thay đổi thành phần hóa học, gây ảnh hưởng đến kết quả trong quá trình thí nghiệm

* Chỉ tiêu đánh giá: Độ ẩm, giá trị pH, vitamin C, cấu trúc, màu sắc, muối gốc Cl

-,

acid, DE và đường tổng số

* Kết quả thu nhận: Xác định các thành phần hóa học cơ bản có trong nguyên liệu ban đầu làm cơ sở cho các thí nghiệm kế tiếp

3.3.3 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl bổ sung trong dịch

lên men đến quá trình lên men lactic dưa lê

* Mục đích: Xác định nồng độ muối NaCl thích hợp cho quá trình lên men lactic

dưa lê đạt hiệu quả

* Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với một nhân tố, nồng độ

muối NaCl, thay đổi ở bốn mức độ:

Tổng số nghiệm thức: 4 nghiệm thức

Tổng số mẫu thí nghiệm: 4 x 3 lần lặp lại = 12 mẫu

Tổng khối lượng mẫu thí nghiệm: 12 mẫu x 0,5 kg/mẫu = 6,0 (kg)

* Tiến hành thí nghiệm: Nguyên liệu sau thu hoạch được xử lý sơ bộ, xác định các

tính chất hóa lý ban đầu nhằm làm cơ sở cho việc điều chỉnh điều kiện lên men Dưa lê được chần ở nhiệt độ 65ºC trong 5 phút, làm nguội bằng nước đá (0 ÷ 4ºC),

để ráo và cho vào dụng cụ lên men Dịch lên men được bổ sung ở các nồng độ muối NaCl từ 3% đến 6% và 0,3% CaCl2; tỉ lệ dịch ngâm/nguyên liệu là 1,5: 1 v/w, tiến hành lên men ở nhiệt độ phòng (30 ± 2o

C) và theo dõi quá trình lên men Dừng quá trình lên men khi sản phẩm đạt đến độ pH và acid cần thiết

* Chỉ tiêu theo dõi: Ngày kết thúc quá trình lên men, giá trị pH, acid tổng số, muối,

vitamin C, màu sắc, cấu trúc (lực cắt) và mật số vi khuẩn lactic

* Kết quả thu nhận: Xác định được nồng độ muối thích hợp cho quá trình lên men

lactic dưa lê dựa trên các chỉ tiêu đánh giá

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 23-

3.3.4 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của kích cỡ đến quá trình lên men

lactic dưa lê

* Mục đích: Chọn ra kích cỡ thích hợp cho quá trình lên men dưa lê muối chua đạt

hiệu quả

* Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với 1 nhân tố:

Nhân tố B: Khối lượng trái, thay đổi ở 3 mức độ

B1: < 80 g/trái B3: 80 ÷ 150 g/trái B3: > 150 g/trái

Tổng số nghiệm thức: 3 nghiệm thức

Tổng số mẫu thí nghiệm: 3 x 3 lần lặp lại = 9 mẫu

Tổng khối lượng mẫu thí nghiệm: 9 mẫu x 0,5 kg/mẫu = 4,5 (kg)

* Cách tiến hành: Việc xử lý nguyên liệu được tiến hành tương tự như thí nghiệm 1

Sau đó, dưa lê được phân loại theo khối lượng với 3 kích cỡ (<80 g/trái, 80 ÷ 150 g/trái, >150 g/trái Sau đó, dưa lê được chần ở nhiệt độ 65°C thời gian chần 5 phút Cho vào dụng cụ lên men, bổ sung dung dịch muối thanh trùng để nguội với nồng

độ muối thích hợp được lựa chọn từ thí nghiệm 1 (với tỷ lệ dung dịch lên men/nguyên liệu dưa lê là 1,5: 1, v/w Tiến hành lên men ở nhiệt độ phòng (30 ± 2°C) Dừng quá trình lên men khi sản phẩm đạt đến độ pH và acid cần thiết

* Chỉ tiêu theo dõi:

- Thời gian kết thúc quá trình lên men, ngày

- Sự thay đổi hàm lượng acid lactic, hàm lượng đường khử, hàm lượng NaCl trong dưa lê qua quá trình lên men

- Sự thay đổi pH của dung dịch nước muối khi lên men

- Đặc tính cấu trúc của sản phẩm

- Giá trị cảm quan: màu sắc, mùi vị, cấu trúc (độ cứng), mức độ ưa thích

* Kết quả thu nhận: Sự thay đổi tính chất hóa lý của nguyên liệu theo kích cỡ và

kích cỡ thích hợp cho quá trình lên men dưa lê muối chua

3.3.5 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian chần đến đặc tính

cấu trúc và chất lượng sản phẩm dưa lê non muối chua

* Mục đích: Xác định nhiệt độ và thời gian chần thích hợp cho quá trình lên men

dưa lê đạt hiệu quả (đặc tính cấu trúc cải thiện, giá trị cảm quan cao)

* Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí với 2 nhân tố và 3 lần lặp lại

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 24-

Số nghiệm thức khảo sát: 4 x 5 = 20 nghiệm thức

Tổng khối lượng mẫu thí nghiệm: 20 NT x 3 lần lặp lại x 0,5 kg/mẫu = 30 (kg)

* Cách tiến hành: Dưa lê sau khi xử lý sơ bộ, lựa chọn kích thước lên men phù hợp

ở thí nghiệm 2, tiến hành chần ở các chế độ nhiệt độ từ 65 đến 80ºC và thời gian chần khác nhau từ 1 đến 5 phút (với tỉ lệ khối lượng nguyên liệu và nước chần là 1

kg nguyên liệu/10 lít nước chần) Sau đó, cho dưa lê vào dụng cụ lên men, bổ sung dung dịch nước muối đã thanh trùng để nguội sử dụng nồng độ muối tối ưu từ thí nghiệm 1, 0,3% CaCl2, tỷ lệ dưa lê và nước muối là 1,5: 1 Tiến hành lên men ở nhiệt độ phòng (30 ± 2o

C) Dừng quá trình lên men khi sản phẩm đạt đến độ pH và acid cần thiết

* Chỉ tiêu theo dõi:

- Thời gian kết thúc quá trình lên men, ngày

- Sự thay đổi hàm lượng acid lactic, hàm lượng đường khử, hàm lượng NaCl trong dưa lê qua quá trình lên men

- Sự thay đổi pH của dung dịch nước muối khi lên men

- Cấu trúc của sản phẩm

- Giá trị cảm quan: màu sắc, mùi vị, cấu trúc (độ cứng), mức độ ưa thích

* Kết quả thu nhận: Nhiệt độ và thời gian chần thích hợp cho quá trình lên men

lactic dưa lê có chất lượng tốt

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 25-

4.1 THÀNH PHẦN HÓA LÝ NGUYÊN LIỆU DƯA LÊ

Thành phần nguyên liệu là một trong những yếu tố quan trọng quyết định đến chất lượng sản phẩm muối chua Vì vậy, việc xác định thành phần hóa học cơ bản nguyên liệu là vấn đề đầu tiên, cần phải quan tâm trước khi tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men Kết quả phân tích thành phần nguyên liệu được trình bày ở Bảng 4.1

Bảng 4.1: Thành phần của nguyên liệu trong 100 g phần ăn được

Acid toàn phần (%, theo acid citric) 0,12 ± 0,01

Độ ester hóa của pectin, DE (%) 41,51 ± 2,12

Hàm lượng muối chứa ion Cl

-,% 0,12 ± 0,01 Hàm lượng đường tổng số, % 1,74 ± 0,06

Vitamin C, (mg%) 4,46 ± 0,57

Từ kết quả phân tích Bảng 4.1 cho thấy, hàm lượng acid toàn phần của dưa lê đạt 0,12% ± 0,01, với hàm lượng acid này phù hợp cho sự phát triển ban đầu của nhóm

vi khuẩn lactic (Battcock và Azam-Ali, 2001) Độ ester hóa pectin (DE) của nguyên

liệu có ý nghĩa rất quan trọng đối với sự thay đổi đặc tính cấu trúc sản phẩm (Bell et al., 1951) Sự thay đổi đặc tính cấu trúc của nguyên liệu sau quá trình chế biến, xử

lý phụ thuộc rất lớn và hàm lượng pectin và độ ester hóa của pectin có trong nguyên

liệu ban đầu (Bell et al., 1951; Van Buren, 1979) Kết quả phân tích độ methoxyl

hóa (độ DE của pectin) đạt 41,51% ± 2,12, thuộc nhóm nguyên liệu có độ methoxyl thấp Điều này cho thấy, đặc tính cấu trúc của dưa lê sẽ không đạt được giá trị cảm quan khi lên men trực tiếp nguyên liệu không qua các bước xử lý thích hợp cho sự

hình thành pectate calcium (Bell et al., 1951; Mcfeeters et al., 1985) Khi đó, Ca2+

sẽ dễ dàng gắn vào mạch tạo pectate – calci tạo độ rắn chắc cho nguyên liệu Ngoài

ra, hàm lượng muối NaCl trong nguyên liệu không cao (0,12% ± 0,01), do đó quá trình muối chua hoàn toàn phụ thuộc vào lượng muối bổ sung từ bên ngoài Hàm lượng đường trong dưa lê 1,74% ± 0,06, với lượng đường có trong nguyên liệu đủ cho sự hoạt động của nhóm vi khuần latic Theo Trần Minh Tâm (1998) lượng đường thích hợp cho muối chua rau quả vào khoảng 1,5 ÷ 3% Hàm lượng vitaminC trong dưa lê là 4,46 mg% ± 0,57, vitamin C là chất rất dễ bị phân hủy khi tiếp xúc với oxy trong quá trình chế biến hay tồn trữ Tuy nhiên, quá trình muối chua trong

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 26-

điều kiện yếm khí và môi trường acid do đó vitamin C được duy trì tốt hơn (Battcock và Azam-Ali, 2001) Ngoài ra, trong quá trình lên men khí sinh ra làm nguyên liệu nổi lên mặt dụng cụ lên men, vì vậy, cần theo dõi xả khí tránh oxy tiếp xúc nguyên liệu một cách tối đa Nhìn chung, thành phần hóa học của dưa lê tương đối thích hợp cho quá trình muối chua Mặc dù vậy, để sản phẩm có giá trị cảm quan cao, chất lượng tốt, thành phần dinh dưỡng được duy trì và đặc tính cấu trúc

ổn định,… các thông số trong quá trình lên men, điều kiện lên men và các yếu tố khác cần được quan tâm phân tích và kiểm soát

4.2 ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ MUỐI BỔ SUNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM DƯA LÊ MUỐI CHUA

Nồng độ muối trong dịch lên men không những quyết định hiệu quả của quá trình lên men mà còn ảnh hưởng đến hương vị của sản phẩm muối chua Muối có hai tác dụng chính trong quá trình lên men rau quả: giới hạn loại và phạm vi hoạt động của

vi sinh vật và ngăn chặn sự mềm cấu trúc trong mô tế bào (Fleming et al., 1992)

Nhìn chung, nồng độ muối từ 2 ÷ 2,5% khá thích hợp trong quá trình lên men rau quả (Adam và Moss, 1995) Tuy nhiên, nồng độ muối thấp hơn hay cao hơn đã được ứng dụng tùy thuộc vào đặc tính của từng loại rau quả tuy nhiên không được vượt quá giới hạn nhất định Vì vậy, việc tìm ra nồng độ muối thích hợp cho quá trình lên men sẽ góp phần cải thiện và ổn định chất lượng sản phẩm

4.2.1 Sự thay đổi pH của dịch lên men lactic dưa lê ở các nồng độ muối khác

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 27-

Từ kết quả ở Hình 4.1 cho thấy, giá trị pH sau cùng ở tất cả các mẫu dao động từ

3,3 ÷ 3,4 đây là pH an toàn (Breidt et al., 2007, trích dẫn bởi Melazzini, 2011) Ở

giá trị pH thấp sẽ ức chế các vi sinh vật gây hư hỏng phát triển, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn lactic phát triển Đồ thị Hình 4.1 có độ dốc không lớn chứng

tỏ rằng quá trình lên men xảy ra với tốc độ chậm Theo Lê Nguyễn Đoan Duy và Lê

Mỹ Hồng (2012) sự lên men lactic cho sản phẩm có chất lượng cao khi sự lên men xảy ra với tốc độ chậm Tuy nhiên, pH giảm nhanh sau 2 ngày lên men và giảm chậm dần ở các ngày lên men tiếp theo Điều đó được giải thích là do lúc đầu vi khuẩn acid lactic chiếm ưu thế, phát triển mạnh tạo acid lactic làm pH môi trường giảm xuống nhanh, khi acid lactic trong môi trường quá nhiều, đồng thời lượng chất dinh dưỡng trong môi trường đã cạn thì hoạt động của vi khuẩn acid lactic yếu dần nên giá trị pH giảm chậm trong các ngày tiếp theo (Trần Minh Tâm, 2002) Ở mẫu

có nồng độ muối 3% và 4% có giá trị pH cao hơn so với mẫu nồng độ muối 5%, 6% Giá trị pH cao nhất ở mẫu nồng độ muối 3% (3,39) và thấp nhất ở mẫu nồng độ 5% (3,34) Bên cạnh đó, nồng độ muối trong dịch lên men còn ảnh hưởng đến thời gian lên men, kết quả được thể hiện ở Bảng 4.2

Bảng 4.2: Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl ban đầu đến thời gian kết thúc lên men và pH cuối của dịch

ở nồng độ muối NaCl cao khả năng làm giảm hoạt độ của vi khuẩn lactic, quá trình lên men lactic diễn ra chậm, ở nồng độ muối quá cao (lớn hơn 8%), hoạt động của

vi khuẩn lactic sẽ bị ức chế hoàn toàn (Jones, 1940) Kết quả này cũng phù hợp với nghiên cứu của Pederson (1960) đã cho rằng nồng độ muối càng cao thì càng ức chế

sự phát triển của các vi khuẩn không mong muốn và cũng ức chế một phần vi khuẩn acid latic, do đó nồng độ muối càng cao thời gian lên men càng dài

4.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ muối bổ sung trong dịch lên men đến hàm

lượng acid của sản phẩm

Trong sản phẩm rau quả muối chua, muối có tác dụng tạo áp suất thẩm thấu, gây ra hiện tượng co nguyên sinh ở tế bào rau quả, làm khuếch tán các chất dinh dưỡng tạo điều kiện cho sự phát triển của vi khuẩn lactic (Wood, 1988) Kết quả khảo sát sự

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 28-

thay đổi hàm lượng acid lactic trong dưa lê theo thời gian được trình bày ở đồ thị (Hình 4.2)

Hình 4.2: Hàm lượng acid lactic theo thời gian lên men dưa lê ở các nồng độ muối khác nhau

Ứng với sự giảm pH hàm lượng acid lactic trong sản phẩm tăng theo thời gian lên men Hàm lượng acid trong sản phẩm cao nhất ở nồng độ 5% muối (0,45% ± 0,02)

và thấp nhất ở nồng độ 6% muối (0,36% ± 0,01), mẫu 3 và 4% muối NaCl có hàm lượng acid tương ứng là 0,39 và 0,39

Từ đồ thị (Hình 4.2) cho thấy, hàm lượng acid lactic trong dưa lê có khuynh hướng tăng dần theo thời gian lên men Hầu hết ở các nghiệm thức, hàm lượng acid lactic tăng nhanh trong thời gian đầu của quá trình lên men Điều này có thể giải thích là

do quá trình chần làm thay đổi tính chất màng tế bào thực vật, kết hợp với việc sử dụng muối làm tăng hiệu quả quá trình thẩm thấu, giúp tăng sự khuếch tán các thành phần chất tan trong tế bào (đường, acid, muối,…) ra môi trường lên men, nhờ

đó cung cấp nguồn dưỡng chất giúp cho vi khuẩn acid lactic sử dụng để phát triển

sinh khối và sản sinh ra acid lactic nhiều Etchells et al (1964) cũng cho rằng trong

thời gian đầu của quá trình muối chua, mật số vi khuẩn acid lactic gia tăng nhanh nhất và tương ứng với sự gia tăng này thì acid lactic cũng sinh ra nhiều Từ khoảng ngày thứ 6 cho đến khi kết thúc quá trình lên men, hàm lượng acid lactic được sinh

ra ít hơn do hàm lượng đường trong môi trường lên men cạn dần và acid lactic hiện diện trong môi trường lên men có tác dụng kìm hãm ngược lại hoạt động vi khuẩn acid lactic (Trần Minh Tâm, 2002)

Theo kết quả thống kê các mẫu bổ sung 3 và 6% muối có hàm lượng acid lactic sinh

ra trong sản phẩm thấp hơn và khác biệt có ý nghĩa thống kê với mẫu 4 và 5% muối NaCl Điều này cho thấy ở nồng độ muối thấp 3% không đủ để ức chế sự phát triển của vi sinh vật có hại, mặt khác ở nồng độ muối thấp gây áp suất thẩm thấu nhỏ nên

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 29-

chất dinh dưỡng khuếch tán vào dung dịch lên men ít vì vậy hàm lượng acid sinh ra thấp Còn khi lên men lactic sản phẩm có nồng độ muối cao (mẫu 6% muối) gây kìm hãm hoạt động của vi khuẩn lactic vì vậy hàm lượng acid lactic hình thành thấp Ở nồng độ muối 4 và 5% lượng acid lactic sinh ra nhiều, từ đó có thể nhận thấy nồng độ muối sử dụng cho quá trình lên men là 4 và 5% vừa đủ để gây ức chế

vi sinh vật không mong muốn vừa tạo môi trường thuận lợi cho vi khuẩn acid lactic phát triển Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Jones (1940) đã xác nhận ảnh hưởng của nồng độ muối đến sự hình thành acid trong sản phẩm, hàm lượng acid thu được càng giảm khi nồng độ muối sử dụng càng cao

4.2.3 Hàm lượng muối trong sản phẩm khi bổ sung nồng độ muối khác nhau

Trong khi muối chua dưa lê có quá trình di chuyển chất tan từ trong nguyên liệu ra ngoài dịch lên men xảy ra đồng thời với sự di chuyển muối vào trong dưa lê Nồng

độ muối NaCl sử dụng trong dung dịch lên men khác nhau được cho là sẽ ảnh hưởng đến hàm lượng muối ngấm vào nguyên liệu và thời gian cân bằng nồng độ muối giữa trong và ngoài nguyên liệu

Muối có hai tác dụng chính trong quá trình lên men rau quả: giới hạn loại và phạm

vi hoạt động của vi sinh vật và ngăn chặn sự mềm cấu trúc trong mô tế bào

(Fleming et al., 1992) Muối nâng cao áp suất thẩm thấu làm đường và các chất hòa

tan có trong dịch bào thẩm thấu ra ngoài tạo điều kiện cho vi khuẩn lactic và một số

vi khuẩn khác phát triển Sự thay đổi hàm lượng muối theo thời gian lên men ứng với các nồng độ muối khác nhau được thể hiện Hình 4.3

Hình 4.3: Sự thay đổi hàm lượng muối NaCl trong sản phẩm trong suốt quá trình lên men

Từ đồ thị Hình 4.3 cho thấy, nồng độ muối NaCl trong dưa lê tăng dần trong quá trình lên men, hàm lượng muối trong dưa lê tăng nhanh ở 4 ngày đầu và tăng chậm trong những ngày tiếp theo, đến cuối giai đoạn lên men hàm lượng muối trong dưa

lê gần như ổn định Điều này có thể giải thích là do ở giai đoạn đầu của quá trình

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 30-

lên men, sự chênh lệch giữa nồng độ muối ban đầu trong dịch lên men và trong dưa

lê lớn tạo nên áp suất thẩm thấu lớn vì vậy tốc độ thẩm thấu vào sản phẩm nhanh, khi gần kết thúc quá trình lên men sự chênh lệch nồng độ giữa bên trong và bên ngoài tế bào càng ít do đó tốc độ thẩm thấu càng giảm và ở giai đoạn kết thúc lên

men nồng độ muối trong sản phẩm gần như ổn định (Bomrungnok et al., 2007)

Hàm lượng muối trong dưa lê cao nhất ở nồng độ 6% muối (2,79% ± 0,11) và thấp nhất ở nồng độ 3% muối (1,40% ± 0,16), ở mẫu 4 và 5% muối hàm lượng muối trong sản phẩm là 1,67% ± 0,06 và 2,25% ± 0,16 Điều này cho thấy, hàm lượng muối trong sản phẩm sẽ tăng dần khi tăng nồng độ dung dịch NaCl ban đầu trong dịch lên men Sự chênh lệch nồng độ muối giữa môi trường bên trong và bên ngoài dưa lê sẽ tạo nên áp suất thẩm thấu, nồng độ muối trong dịch lên men càng tăng, áp suất thẩm thấu càng lớn, các phân tử NaCl sẽ thẩm thấu qua màng tế bào càng nhiều Do đó, hàm lượng muối trong sản phẩm càng cao (Lewicki và Lenart, 2006) Theo kết quả thống kê cho thấy khi tăng nồng độ muối bổ sung vào dịch lên men từ

3 ÷ 6% thì giữa các mẫu có sự khác biệt thống kê

4.2.4 Xác định ảnh hưởng của nồng độ muối bổ sung trong dịch lên men đến

hàm lượng vitamin C, đặc tính cấu trúc, mật số vi khuẩn acid lactic

Dưa lê là nguồn nguyên liệu có chứa hàm lượng vitamin C khá cao, tuy nhiên trong quá trình chế biến do trải qua nhiều giai đoạn xử lý có thể làm giảm hàm lượng vitamin C trong sản phẩm Bên cạnh đó, nồng độ muối sử dụng không chỉ ảnh hưởng đến sự tăng trưởng vi khuẩn, hàm lượng acid mà còn quyết định đến cấu trúc

sản phẩm (Bomrungnok et al., 2007) Ảnh hưởng của nồng độ muối bổ sung vào

dịch lên men đến hàm lượng vitamin C và đặc tính cấu trúc của sản phẩm được trình bày ở Bảng 4.3

Bảng 4.3: Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl bổ sung đến hàm lượng vitamin C và độ cứng tương đối (H/Ho) của sản phẩm

Nồng độ muối (%) Hàm lượng vitamin C (mg%) Độ cứng tương đối (H/Ho) 3,0 2,89a ± 0,19 0,64a ± 0,04