Nghiên cứu cải thiện tính chất cảm quan về độ sáng của cà phê lên men

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN TÍNH CHẤT CẢM QUAN VỀ ĐỘ SÁNG CỦA CÀ PHÊ LÊN MEN GVHD: TS... Tên khóa luận: Nghiên cứu cải thiện tính chất cảm quan về độ sáng của

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM

NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN TÍNH CHẤT CẢM QUAN

VỀ ĐỘ SÁNG CỦA CÀ PHÊ LÊN MEN

GVHD: TS LÊ HỒNG PHÚ SVTH: ĐINH TRỌNG THUẦN MSSV: 10116063

S K L 0 0 3 8 1 9

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page i

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

MÃ SỐ: 2015 – 10116063

Điện thoại: 01269953727 Email: dinhtrongthuan2210@gmail.com

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 07/2015

NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN TÍNH CHẤT CẢM QUAN VỀ ĐỘ SÁNG CỦA CÀ PHÊ LÊN MEN

GVHD: TS Lê Hồng Phú SVTH: Đinh Trọng Thuần MSSV: 10116063

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Đinh Trọng Thuần

Ngành: Công nghệ Thực phẩm

1 Tên khóa luận: Nghiên cứu cải thiện tính chất cảm quan về độ sáng của cà phê lên men

2 Nhiệm vụ của khóa luận:

- Khảo sát sự tác động của chất chống oxy hóa đến độ sáng của cà phê lên men

- Kháo sát sự tác động của nồng độ và khả năng tái sử dụng của chất chống oxy hóa đến

độ sáng của cà phê lên men

- Khảo sát sự tác động của nhiệt độ và thời gian sấy đến độ sáng của cà phê lên men

3 Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 20/01/2015

4 Ngày hoàn thành khóa luận: 15/07/2015

5 Họ tên người hướng dẫn 1: TS Lê Hồng Phú

- Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu và Chuyển giao Công nghệ trường Đại học Quốc Tế

- Giảng viên Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Công nghệ Sinh học, Đại học Quốc Tế

Phần hướng dẫn: toàn bộ khóa luận

Nội dung và yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đã được thông qua bởi

SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page iii

LỜI CẢM ƠN

Đồ án này được hoàn thành nhờ sự giúp đỡ tận tình của nhà trường, khoa, thầy cô giáo và bạn

bè Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến:

– Ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, quý thầy cô trong khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm đã tạo điều kiện học tập, tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian theo học ở trường.

– Thầy Lê Hồng Phú đã tận tình hướng dẫn, hỗ trợ và truyền đạt kiến thức giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

– Các thầy, cô quản lý phòng thí nghiệm đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ án.

– Sau cùng em xin chân thành cảm ơn mọi sự giúp đỡ, động viên, chia sẽ của gia đình và bạn bè xung quanh đã cho em sự hỗ trợ vững chắc về tinh thần trong suốt thời gian học tập

và thực hiện đồ án vừa qua

Xin gửi đến thầy cô, gia đình và bạn bè lời chúc sức khỏe và hạnh phúc

Tp Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 07 năm 2015

Sinh viên thực hiện

Đinh Trọng Thuần

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung được trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là của riêng tôi Tôi xin cam đoan các nội dung được tham khảo trong khóa luận tốt nghiệp đã được trích dẫn chính xác và đầy đủ theo qui định

Ngày 16 tháng 07 năm 2015

Ký tên

Đinh Trọng Thuần

SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page v

PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN

PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN

SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page vii

PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA HỘI ĐỒNG XÉT BẢO VỆ KHÓA

LUẬN

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ii

LỜI CAM ĐOAN iv

PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN v

PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN vi

PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA HỘI ĐỒNG XÉT BẢO VỆ KHÓA LUẬN vii

DANH MỤC HÌNH x

DANH MỤC BẢNG BIỂU xi

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT xii

TÓM TẮT KHÓA LUẬN xiii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 2

1.1 Quá trình lên men cà phê và những vấn đề kỹ thuật còn tồn tại 2

1.1.1 Quá trình lên men cà phê bằng phương pháp ướt 2

1.1.2 Những vấn đề kỹ thuật còn tồn tại 2

1.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến sự biến đổi màu sắc trong thực phẩm 3

1.2.1 Chất tẩy trắng NaHCO3 3

1.2.2 Các chất chống oxy hóa 3

1.2.1.1 Acid ascorbic (vitamin C) 3

1.2.1.2 Tocopherol (Vitamin E) 3

1.2.1.3 BHT (Butylated hydroxytoluen) 4

1.2.1.4 BHA (Butylated hydroxyanisole) 4

1.2.3 Nhiệt độ sấy 5

1.2.4 Thời gian sấy 5

CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 6

2.1 Vật liệu 6

2.1.1 Cà phê 6

2.1.2 Hóa chất 8

2.1.3 Chế phẩm enzim 8

2.1.4 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 9

SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page ix

2.2 Phương pháp nghiên cứu 9

2.2.1 Phương pháp sinh học 9

2.2.2 Phương pháp hóa học 9

2.2.3 Phương pháp vật lý 9

2.2.4 Phương pháp cảm quan 9

2.2.5 Phương pháp ANOVA 10

2.2.6 Cách đọc thiết bị đo độ sai lệch màu Cr-400 10

2.3 Tiến trình thực hiện đề tài 11

2.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm 12

2.4.1 Khảo sát nguyên liệu 12

2.4.2 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của chất chống oxy hóa đến độ sáng của cà phê lên men 12 2.4.3 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của nồng độ chất chống oxy hóa

đến độ sáng của cà phê 13

2.4.4 Thí nghiệm 3: Khảo sát khả năng sử dụng của dung dịch chứa

chất chống oxy hóa đến độ sáng hạt cà phê 13

2.4.5 Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của thời gian sấy đến độ sáng của cà phê lên men 14

2.4.6 Thí nghiệm 5: Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến độ sáng của cà phê lên men 14

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 16

3.1 Khảo sát nguyên liệu 16

3.1.1 Khảo sát tỉ lệ chế phẩm enzim cho quá trình xử lý tách nhớt 16

3.1.2 Khảo sát khả năng tái sử dụng của chế phẩm enzim 17

3.2 Kết quả thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của một số chất chống oxy hóa

đến độ sáng của cà phê 17

3.3 Kết quả thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của nồng độ chất chống oxy hóa

đến độ sáng của cà phê 18

3.4 Kết quả thí nghiệm 3: khảo sát khả năng tái sử dụng của dung dịch

chứa chất chống oxy hóa 20

3.5 Kết quả thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của thời gian sấy đến độ sáng của cà phê lên men 21

3.6 Kết quả thí nghiệm 5: Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến độ sáng của cà phê lên men 21

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 23

TÀI LIỆU THAM KHẢO 24

PHỤ LỤC 26

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Quy trình sản xuất cà phê lên men 2

Hình 2.1: Cấu tạo của hạt cà phê 6

Hình 2.2: Sơ đồ phản ứng giữa acid ascobir với chất màu 8

Hình 3.1: Hình ảnh cà phê sau lên men đã loại bỏ lớp nhớt hoàn toàn 16

Hình 3.2: Hình ảnh cà phê sau lên men vẫn còn lớp nhớt 16

Hình 3.3: Độ sáng hạt cà phê theo nồng độ chất chống oxy hóa 19

Đồ thị 3.1: Độ sáng hạt cà phê theo chất chống oxy hóa 18

Đồ thị 3.2: Độ sáng hạt cà phê theo nồng độ chất oxy hóa 19

Đồ thị 3.3: Độ sáng hạt cà phê theo khả năng tái sử dụng dung dịch chống oxy hóa 20

Đồ thị 3.4: Độ sáng hạt cà phê theo thời gian sấy 21

Đồ thị 3.5: Độ sáng hạt cà phê theo nhiệt độ sấy 22

SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page xi

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Số INS và chỉ số ADI của các chất chống oxy hóa 3

Bảng 2.1: Thành phần của quả cà phê 6

Bảng 2.2: Thành phần hóa học hạt cà phê 7

Bảng 2.3: Cách bố trí thí nghiệm khảo sát khả năng tái sử dụng của chế phẩm enzim

nhằm loại bỏ lớp nhớt .12

Bảng 2.4: Cách bố trí thí nghiệm khảo sát khả năng tái sử dụng

dung dịch chống oxy hóa và độ sáng hạt cà phê 14

Bảng 3.1: Số liệu thí nghiệm khảo sát tỉ lệ chế phẩm enzim cho quá trình xử lý tách nhớt 16

Bảng 3.2: Số liệu thí nghiệm khả năng tái sử dụng của chế phẩm enzim với độ nhớt hạt cà phê 17

Bảng 3.3: Mối tương quan giữa chất chống oxy hóa và độ sáng hạt cà phê 17

Bảng 3.4: Mối tương quan giữa nồng độ chất chống oxy hóa và độ sáng của cà phê 18

Bảng 3.5: Mối tương quan giữa khả năng tái sử dụng dung dịch chống oxi hóa

và độ sáng của hạt cà phê 20

Bảng 3.6: Mối tương quan giữa thời gian sấy và độ sáng của hạt cả phê 21

Bảng 3.7: Mối tương quan giữa nhiệt độ sấy và độ sáng của hạt cà phê 21

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Nội dung đầy đủ Ý nghĩa

INS International Numbering System

(Hệ thống đánh số quốc tế)

Là ký hiệu được Ủy ban Codex về thực phẩm xác định cho mỗi chất phụ gia khi xếp chúng vào danh mục các chất phụ gia thực phẩm ADI Acceptable Daily Intake

(Lượng ăn vào hàng ngày chấp nhận được)

Là lượng xác định của mỗi chất phụ gia thực phẩm được cơ thể ăn vào hàng ngày thông qua thực phẩm hoặc nước uống mà không gây ảnh hưởng có hại tới sức khoẻ

TN Thí nghiệm

SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page xiii

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Hiện nay, lên men cà phê bằng phương pháp sinh học đang được phát triển Tuy nhiên, hạt cà phê sau khi lên men có chất lượng cảm quan về màu sắc còn chưa tốt Mục đích của đề tài là nghiên cứu cải thiện tính chất cảm quan về màu sắc của cà phê lên men Chúng tôi sử dụng dung dịch vitamin C để ngâm hạt cà phê trước khi lên men và thay đổi thời gian sấy để tác động đến màu sắc của hạt cà phê Kết quả cho thấy, dung dịch vitamin C có nồng độ 0,8% đã cải thiện về độ sáng (chỉ số L* = 43,50 so với mẫu đối chứng L* = 36,69) Ngoài ra, ở nồng độ 0,8% thì dung dịch vitamin C còn có khả năng tái sử dụng được lần 2 (chỉ số L* = 45,25) Tuy nhiên, khi tăng thời gian sấy từ 8 giờ lên 12 giờ và 16 giờ thì màu sắc của hạt cà phê chỉ bị ảnh hưởng rất ít (chỉ

số L* tăng từ 43,50 lên 45,46 và 46,73)

Từ khóa: Cà phê, cảm quan, độ sáng, lên men, màu sắc

MỞ ĐẦU

Hiện nay, Việt Nam là nước có sản lượng cà phê xuất khẩu lớn thứ hai trên thế giới (sau Brazil) Tuy nhiên, giá xuất khẩu của nước ta thấp hơn của các nước khác rất nhiều Nguyên nhân là do hạt cà phê bị sẫm màu sau khi lên men và sấy gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng cảm quan về mặt màu sắc của sản phẩm xuất khấu Vấn đề về màu sắc của hạt cà phê có thể do sự oxy hóa trong quá trình lên men tác động đến Ngoài ra, nhiệt độ và thời gian sấy có thể gây ảnh hưởng đến màu sắc của hạt cà phê Do đó, chúng tôi đã thực hiện nghiên cứu đề tài :

“Nghiên cứu cải thiện tính chất cảm quan về độ sáng của cà phê lên men”

Nội dung nghiên cứu bao gồm:

- Khảo sát sự tác động của chất chống oxy hóa đến độ sáng của cà phê lên men

- Khảo sát sự tác động của nồng độ và khả năng tái sử dụng của chất chống oxy hóa đến độ sáng của cà phê lên men

- Khảo sát sự tác động của nhiệt độ và thời gian sấy đến độ sáng của cà phê lên men

- Góp phần cải thiện màu sắc của hạt cà phê nhằm tăng giá xuất khẩu cà phê của nước ta

- Giảm chi phí sản xuất của hạt cà phê trong công nghiệp thông qua việc tái sử dụng các nguyên liệu sản xuất

SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page 2

CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN

1.1 Quá trình lên men cà phê và những vấn đề kỹ thuật còn tồn tại

1.1.1 Quá trình lên men cà phê bằng phương pháp ướt

Hình 1.1: Quy trình sản xuất cà phê lên men

Lên men cà phê là phương pháp sinh học, để tách phần nhớt khỏi vỏ thóc để chuẩn bị cho việc sấy cà phê sau này Trong quá trình chế biến bằng phương pháp ướt, cà phê tách vỏ xong được đưa vào bể lên men Và ngâm trong đó khoảng 12 – 36 tiếng Trong thời gian này, các enzim của các vi sinh vật phân hủy pectin sẽ phát triển điều kiện ẩm ướt và nóng ẩm của cà phê thóc được ủ đống và chuyển hóa đường đơn chất thành axit Sự loại bỏ lớp nhớt xung quanh hạt liên quan chặt chẽ với sự tăng lên của độ axit của môi trường trong quá trình lên men Do đó, trong bể lên men cần có axit nhẹ (với độ pH khoảng 4,5-5) để hoàn toàn có thể tách được nhớt trong thời gian lên men Tuy nhiên, cũng cần tránh để độ axit quá nhiều

1.1.2 Những vấn đề kỹ thuật còn tồn tại

Quá trình lên men cà phê tạo ra được rất nhiều ưu điểm như tăng tỉ lệ làm sạch lớp nhớt, giảm tỷ

lệ bóc tách và vỡ nhân, giảm thời gian ủ cà phê…Tuy nhiên, cà phê sau khi lên men còn gặp rất nhiều vấn đề khó khăn về mặt tính chất cảm quan (màu sắc, cấu trúc…) Trong đó, tính chất cảm

quan về màu sắc là quan trọng nhất Hiện nay, cà phê xuất khẩu ở Việt Nam có giá xuất khẩu thấp hơn các nước khác, nguyên nhân là do hạt cà phê xuất khẩu có màu sắc màu nâu sẫm, Do

đó, cần phải cải thiện tính chất cảm quan về màu sắc của cà phê lên men

1.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến sự biến đổi màu sắc trong thực phẩm

1.2.1 Chất tẩy trắng NaHCO 3

Trong ngành thực phẩm còn được biết đến với tênbaking soda.Nó có công thức hóa học NaHCO3 Thường ở dạng bột mịn, trắng, dễ hút ẩm, tan nhanh trong nước, khi có sự hiện diện của ion H+khí CO2sẽ phát sinh và thoát ra NaHCO3 vừa có tác dung ức chế vi sinh vật vừa có tác dụng chống oxy hóa tạo màu

Bảng 1.1: Số INS và chỉ số ADI của các chất chống oxy hóa STT Chất chống oxy hóa INS ADI

1 Vitamin C 300 Chưa xác định

2 Vitamin E 307 0,15 – 2

1.2.1.1 Acid ascorbic (vitamin C)

Vitamin C hay ascorbic acid là chất dinh dưỡng chủ yếu cho động vật bậc cao và các loài khác

Sự hiện diện của ascorbic có vai trò quan trọng cho những phản ứng trao đổi chất cho động vật, cây trồng và hoạt động bên trong của cơ quan con người Vitamin C ở dạng tinh thể trắng, rất dễ tan trong nước, khó tan trong rượu, không tan trong các dung môi hữu cơ, tồn tại được ở 100 °C Trong môi trường trung tính và acid, vitamin C bị oxi hóa bởi oxi trong không khí và càng bị oxi hóa nhanh khi có sự hiện diện của Fe và Cu Vitamin C có hoạt chất chống oxy hóa khi nó làm

giảm oxy hóa chất như hydrogen peroxide

1.2.1.2 Tocopherol (Vitamin E)

Vitamin E là tên gọi chung cho một bộ tám tocopherols liên quan và tocotrienols, đó là vitamin tan trong chất béo có tính chất chống oxy hóa Trong đó, Hình thức δ-tocopherol là các chất

SVTH: Đinh Trọng Thuần – 10116063 Page 4

chống oxy hóa quan trọng nhất hòa tan trong chất béo, Nó có khả năng bảo vệ màng tế bào khỏi quá trình oxy hóa bằng cách phản ứng với các gốc lipid được sản sinh trong phản ứng dây truyền

Từ đó, loại bỏ các gốc tự do trung gian và ngăn ngừa cácphản ứng lan truyền liên tục diễn ra

Vitamin E được tách ra trong quá trình tinh luyện dầu Vitanim E có nhiều trong dầu đậu nành,

ngũ cốc, và các loại thực phẩm khác có chứa chất béo và dầu

1.2.1.4 BHA (Butylated hydroxyanisole)

BHA là một hỗn hợp của các đồng phân 3-tert-butyl-4-hydroxyanisole và hydroxyanisole

2-tert-butyl-4-Công thức phân tử C11H16O2

Công thức cấu tạo:

Màu trắng hoặc hơi vàng Có mùi thơm đặc trưng

BHA thường được sử dụng để giữ chất béo khỏi bị oxy hóa

BHA được tìm thấy trong bơ, thịt, ngũ cốc, kẹo cao su, đồ nướng, thực phẩm snack, khoai tây khử nước, và bia BHA cũng được tìm thấy trong thức ăn động vật, bao bì thực phẩm, mỹ phẩm, sản phẩm cao su, và các sản phẩm dầu khí

1.2.3 Nhiệt độ sấy

Phản ứng maillard là phản ứng có vai trò đặc biệt quan trọng trong kỹ thuật sản xuất thực phẩm, phản ứng này bắt đầu ở nhiệt độ 300C, tăng nhanh khi nhiệt độ 600C và phản ứng rất nhanh khi nhiệt độ lên đến 100 – 1200C Phản ứng xảy ra trong cả môi trường kiềm và acid Đây là phản ứng thường gặp trong chế biến thực phẩm dưới tác dụng của nhiệt Phản ứng maillard là nguyên nhân chính tạo màu nâu cho thực phẩm

1.2.4 Thời gian sấy

Dưới tác dụng của nhiệt độ, cường độ màu tăng lên làm sản phẩm sấy có màu nâu thẫm Màu nâu

là do phản ứng maillard và oxy hóa các polyphenol Vì vậy, khi tăng thời gian sấy thì các phản ứng maillard xảy ra càng lâu càng ảnh hưởng đến màu sắc, mùi vị của thực phẩm Các phản ứng maillard xảy ra:

- Phản ứng Maillard: Hợp chất đường aldose + acid amin→ glycosylamine →…→các hợp chất hương vị (pyruvaldehude, 2,3-butanedione,…)

- Sự phân hủy các axit phenolic:

Axit phenolic → hợp chất phenol đơn giản (p-coumaric ferulic, sinapic, caffeic)

- Sự phân hủy lipid:

Lipid → aldehyde dễ bay hơi + hợp chất khác (→ phản ứng maillard)

- Sự phân hủy đường: bao gồm các phản ứng caramel hóa và các phản ứng với acid amin của đường khử - phản ứng maillard