BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHỤ GIA ĐỂ ỔN ĐỊNH NECTAR DỨA

Kết quả thu được như sau: - So với pectin, carrageenan, agar, maltodextrin thì CMC, guar gum và xanthan gum có thể thay đổi độ nhớt của mẫu thí nghiệm.. - Khảo sát vùng nồng độ phụ gia đ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG

PHỤ GIA ĐỂ ỔN ĐỊNH NECTAR DỨA

Họ và tên sinh viên: PHAN THỊ TRÚC PHƯƠNG Ngành: BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN THỰC PHẨM Niên khóa: 2006 - 2010

Tháng 08/2010

ii

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG

PHỤ GIA ĐỂ ỔN ĐỊNH NECTAR DỨA

Tác giả

PHAN THỊ TRÚC PHƯƠNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu

cấp bằng Kỹ sư ngành Bảo quản và chế biến nông sản thực phẩm

Giáo viên hướng dẫn:

TS Phan Tại Huân

Tháng 8 năm 2010

iii

CẢM TẠ

Con xin chân thành cám ơn sâu sắc công ơn cha mẹ đã sinh thành, dưỡng dục

và nuôi dạy con ăn học nên người

Xin chân thành biết ơn

- Ban giám hiệu Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh

- Ban chủ nhiệm khoa Công Nghệ Thực Phẩm, toàn thể quý thầy cô đã tận tâm dạy dỗ, truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong suốt những năm học qua

- Đặc biệt, xin chân thành cám ơn thầy Phan Tại Huân đã tận tình chỉ bảo và giúp

đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Cuối cùng, xin chân thành cám ơn các bạn đã giúp đỡ, động viên tôi vượt qua những khó khăn trong suốt những năm qua và trong suốt thời gian thực hiện luận văn

Phan Thị Trúc Phương

iv

TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu “Bước đầu nghiên cứu sử dụng phụ gia để ổn định nectar dứa” được tiến hành tại phòng thực hành Kỹ thuật thực phẩm và phòng thí nghiệm Hóa sinh khoa Công Nghệ Thực Phẩm trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng 4/2010 đến tháng 7/2010

Kết quả thu được như sau:

- So với pectin, carrageenan, agar, maltodextrin thì CMC, guar gum và xanthan gum có thể thay đổi độ nhớt của mẫu thí nghiệm

- Pectin và xanthan gum có thể làm giảm độ lắng của thịt quả

- Sự thay đổi của pH (3,6; 4,6; 5,6) không ảnh hưởng đến độ nhớt của pectin nhưng sự thay đổi của nồng độ pectin (0,4 %; 1,2 %; 2 %) ảnh hưởng rõ rệt đến sự thay đổi độ nhớt

- Vùng nồng độ pectin 0,4 - 1,2 % là vùng thích hợp cho ổn định thịt quả dứa trong 2 - 3 giờ

- Tỷ lệ pha loãng (nước dứa cô đặc : nước cất) phù hợp nhất là 1 : 6

- Độ Brix phù hợp nhất là 15

- Hàm lượng purê dứa 5 % và nồng độ pectin 0,8 % là thích hợp cho nectar dứa

v

MỤC LỤC

Trang TRANG TỰA Error! Bookmark not defined CẢM TẠ Error! Bookmark not defined TÓM TẮT Error! Bookmark not defined

MỤC LỤC v

DANH SÁCH CÁC HÌNH Error! Bookmark not defined DANH SÁCH CÁC BẢNG Error! Bookmark not defined Chương 1 MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined 1.1 Đặt vấn đề Error! Bookmark not defined 1.2 Mục đích và yêu cầu đề tài Error! Bookmark not defined 1.2.1 Mục đích Error! Bookmark not defined 1.2.2 Yêu cầu Error! Bookmark not defined Chương 2 TỔNG QUAN Error! Bookmark not defined 2.1 Tổng quan về nguyên liệu dứa Error! Bookmark not defined 2.1.1 Nguồn gốc và đặc điểm thực vật Error! Bookmark not defined 2.1.2 Phân loại Error! Bookmark not defined

2.1.3 Giá trị dinh dưỡng và giá trị sử dụng của dứa 5

2.1.4 Thu hoạch và bảo quản Error! Bookmark not defined 2.1.4.1 Thu hoạch Error! Bookmark not defined 2.1.4.2 Bảo quản Error! Bookmark not defined

2.1.5 Tình hình sản xuất dứa 8 2.1.5.1 Trên thế giới 8

2.1.5.2 Tại Việt Nam Error! Bookmark not defined

2.2 Khái quát Pectin 9 2.2.1 Nguồn gốc 9 2.2.2 Cấu tạo phân tử pectin 9

2.2.3 Tính chất của pectin Error! Bookmark not defined

vi

2.2.4 Phân loại pectin Error! Bookmark not defined 2.2.4.1 Theo phần trăm nhóm methoxyl có trong phân tử Error! Bookmark not defined

2.2.4.2 Theo khả năng hòa tan trong nước Error! Bookmark not defined 2.2.5 Cơ chế tạo gel của pectin Error! Bookmark not defined 2.2.5.1 Loại pectin HMP Error! Bookmark not defined 2.2.5.2 Loại pectin LMP Error! Bookmark not defined 2.2.6 Ứng dụng Error! Bookmark not defined 2.3 Khái quát về nước quả có thịt quả Error! Bookmark not defined 2.3.1 Khái niệm nectar quả Error! Bookmark not defined 2.3.2 Quy trình chế biến nectar quả Error! Bookmark not defined 2.3.3 Thuyết minh quy trình chế biến nectar quả Error! Bookmark not defined

2.4 Giới thiệu về thiết kế thí nghiệm Plackett Burman 18

Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Error! Bookmark not defined

3.1 Thời gian và địa điểm Error! Bookmark not defined 3.2 Vật liệu Error! Bookmark not defined 3.2.1 Nguyên vật liệu Error! Bookmark not defined 3.2.2 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm Error! Bookmark not defined 3.3 Phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined 3.3.1 Khảo sát sơ bộ (trên nền nước cất) Error! Bookmark not defined

3.3.1.1 Khảo sát sơ bộ 1: Bước đầu so sánh mức độ ảnh hưởng của các loại phụ gia

đến độ nhớt và độ lắng thịt quả Error! Bookmark not defined

3.3.1.2 Khảo sát sơ bộ 2: Khảo sát ảnh hưởng của pH và nồng độ lên độ nhớt của

pectin Error! Bookmark not defined 3.3.2 Thí nghiệm chính (trên nước dứa cô đặc) Error! Bookmark not defined 3.3.2.1 Thí nghiệm chính 1: Xác định tỷ lệ pha loãng nước dứa cô đặc thích hợpError! Bookmark not defined

3.3.2.2 Thí nghiệm chính 2: Xác định độ Brix ưa thích Error! Bookmark not defined

3.3.2.3 Thí nghiệm chính 3: Thăm dò vùng nồng độ pectin thích hợp cho nước nectar

dứa Error! Bookmark not defined

vii

3.3.2.4 Thí nghiệm chính 4: Xác định hàm lượng purê dứa và nồng độ pectin thích hợp cho nectar dứa 28 3.4 Phương pháp xử lý số liệu 30

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined 4.1 Khảo sát sơ bộ Error! Bookmark not defined

4.1.1 Khảo sát sơ bộ 1: Bước đầu so sánh mức độ ảnh hưởng của các loại phụ gia đến

độ nhớt và độ lắng thịt quả Error! Bookmark not defined

4.1.2 Khảo sát sơ bộ 2: Khảo sát ảnh hưởng của pH và nồng độ lên độ nhớt của pectin

Error! Bookmark not defined 4.2 Thí nghiệm chính Error! Bookmark not defined 4.2.1 Thí nghiệm chính 1: Xác định tỷ lệ pha loãng nước dứa cô đặc thích hợp Error! Bookmark not defined

4.2.2 Thí nghiệm chính 2: Xác định độ Brix ưa thích 38 4.2.3 Thí nghiệm chính 3: Thăm dò vùng nồng độ pectin thích hợp cho nước nectar dứa 39 4.2.4 Thí nghiệm chính 4: Xác định hàm lượng purê dứa và nồng độ pectin thích hợp

cho nectar dứa Error! Bookmark not defined Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Error! Bookmark not defined 5.1 Kết luận Error! Bookmark not defined 5.2 Đề nghị Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

vii

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Trang

Hình 2.1: High Methoxyl Pectin 11

Hình 2.2: Low Methoxyl Pectin 11

Hình 2.3: Quy trình chế biến nectar quả tham khảo 15

Hình 4.1: Biểu đồ so sánh mức độ ảnh hưởng đến độ nhớt của 7 chất phụ gia 31

Hình 4.2: Biểu đồ so sánh độ nhớt của 7 chất phụ gia 32

Hình 4.3: Biểu đồ so sánh mức độ ảnh hưởng đến độ lắng thịt quả của 7 chất phụ gia 33

Hình 4.4: Biểu đồ so sánh độ lắng thịt quả của 7 chất phụ gia 33

Hình 4.5: Ảnh hưởng của pH và nồng độ lên độ nhớt pectin 36

viii

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Trang

Bảng 2.1: Đặc tính chung của các giống dứa trồng chủ yếu ở Việt Nam 5

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của dứa 6

Bảng 2.3: Thành phần dinh dưỡng của 100 gram dứa 6

Bảng 2.4: Tóm tắt ứng dụng của pectin 13

Bảng 2.5: Thiết kế thí nghiệm Plackett Burman cho 11 yếu tố 18

Bảng 2.6: Thiết kế thí nghiệm Plackett Burman cho 19 yếu tố 20

Bảng 3.1: Các nghiệm thức của thí nghiệm Plackett Burman 23

Bảng 3.2: Các nghiệm thức của thí nghiệm khảo sát sơ bộ 2 24

Bảng 3.3: Các nghiệm thức của thí nghiệm chính 1 25

Bảng 3.4: Các nghiệm thức của thí nghiệm chính 2 26

Bảng 3.5: Các nghiệm thức của thí nghiệm chính 3 27

Bảng 3.6: Các nghiệm thức của thí nghiệm chính 4 28

Bảng 3.7: Bố trí cảm quan trong thí nghiệm chính 4 30

Bảng 4.1: Kết quả đo độ nhớt trong khảo sát sơ bộ 2 35

Bảng 4.2: Kết quả xác định tỷ lệ pha loãng nước dứa cô đặc thích hợp 37

Bảng 4.3: Kết quả xác định độ Brix ưa thích 38

Bảng 4.4: Kết quả thăm dò vùng nồng độ pectin thích hợp cho nước nectar dứa 39

Bảng 4.5: Kết quả xác định hàm lượng purê dứa và nồng độ pectin được ưa thích 41

Bảng 4.6: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng purê dứa và nồng độ pectin đến độ nhớt 42

Bảng 4.7: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng purê dứa và nồng độ pectin đến lượng lớp lắng sau 2 giờ 44

Nước ta có khí hậu nóng ẩm rất thích hợp cho sự phát triển của nhiều loại trái cây Tuy nhiên trái cây nước ta phụ thuộc rất nhiều vào mùa vụ, khó vận chuyển và bảo quản trong thời gian dài Đối với một số trái cây như dứa, dâu, cam,…thì cô đặc là phương pháp hữu hiệu để giữ lại hương vị, các tính chất của nước trái cây đồng thời giải quyết tốt các vấn đề về mùa vụ, vận chuyển và bảo quản Vì vậy, việc chế biến các sản phẩm nước trái cây từ nước trái cây cô đặc đang trở nên phổ biến hiện nay

Hầu hết các loại nước trái cây có chứa phần thịt quả đều có hiện tượng lắng, tách lớp Trên thị trường có nhiều loại phụ gia, mỗi loại phụ gia có tính chất và công dụng khác nhau Vì vậy, làm thế nào để chọn được loại phụ gia

1.2 Mục đích và yêu cầu đề tài

gum, xanthan gum đến độ nhớt và độ lắng của thịt quả

- Khảo sát ảnh hưởng của pH và nồng độ lên độ nhớt của phụ gia được chọn

từ khảo sát sơ bộ 1

- Xác định tỷ lệ pha loãng nước dứa cô đặc được ưa thích

- Xác định độ brix được ưa thích

- Khảo sát vùng nồng độ phụ gia (được chọn từ khảo sát sơ bộ 1) thích hợp để

ổn định thịt quả trong nectar dứa

- Xác định hàm lượng purê dứa và nồng độ pectin thích hợp cho sản xuất nectar dứa

3

Chương 2 TỔNG QUAN

2.1 Tổng quan về nguyên liệu dứa

2.1.1 Nguồn gốc và đặc điểm thực vật

Dứa là một loại cây ăn trái nhiệt đới có tên khoa học là Ananas comosus, thuộc họ tầm gửi Bromeliaceae, rất được ưa chuộng ở phương Tây, được mệnh danh là “vua hoa trái” Dứa có đủ đặc tính của một loại trái ngon: mùi dứa

mạnh, hấp dẫn, độ ngọt cao và luôn đi đôi với độ chua không bao giờ thiếu Nguồn gốc cây dứa là từ Nam Mỹ, trong khu vực tứ giác bao gồm vùng phía nam Brazil và bắc Argentina, Paraguay, nơi người da đỏ bản xứ đã tuyển chọn và trồng trọt dứa lâu đời

Ngày nay, dứa được trồng phổ biến ở tất cả các nước nhiệt đới và một số nước á nhiệt đới có mùa đông ấm, tập trung nhất là ở Hawai (33 % sản lượng thế giới), Thái Lan (16 %), Brazil (10 %) và Mehico (9 %)

Cây dứa thuộc loại cây sống lâu năm, sau khi thu hoạch trái thì chồi nách trên cây mẹ lại tiếp tục phát triển thành một cây mới và có trái, thường bé hơn

vụ trước Chỉ nên thu hoạch 2 - 3 vụ trái, kéo dài hơn nữa thì năng suất thấp, trái nhỏ dần, chất lượng kém, sâu bệnh phát triển nặng

Khi trái chín, vỏ trái từ màu tím thẫm trở sang tím xanh, dần dần một vài hàng nhỏ ở phía dưới biến vàng và sau cùng cả trái đều màu vàng hay màu vàng đỏ Dứa là cây nhiệt đới nên thích hợp nhất với nhiệt độ bình quân hàng năm là 21 - 27 oC, nhiệt độ bình quân tháng là 15 - 35 oC

4

Cây dứa không kén đất, đất tơi xốp và thoát nước nhanh đều có thể trồng dứa Ở sườn đồi, đồng ruộng hay những nơi có các loài cỏ tạp, nhiều cây cỏ mọc, rừng non đều có thể trồng dứa (Tôn Nữ Minh Nguyệt và ctv, 2008)

- Queen: quả nhỏ, trọng lượng bình quân 500 – 700 g, mắt lồi, dạng trụ tròn khá đều, thịt quả màu vàng đậm, giòn, ít nước, mùi dễ chịu, vị chua ngọt rất hòa hợp Nhóm này có chất lượng tốt, thường dùng để ăn tươi và xuất khẩu

- Spanish: quả to hơn dứa nhóm Queen nhưng bé hơn dứa nhóm Cayenne, trọng lượng quả trung bình xấp xỉ 1 kg, mắt to và sâu, thịt quả màu vàng nhạt,

vị hơi chua, giòn hơn dứa Queen Nhóm này có chất lượng không tốt nên không phổ biến

Ngoài ra còn có nhóm Abacaxi với quả hình thoi, màu sáng, thịt quả màu trắng Kích thước và màu sắc không phù hợp cho chế biến (Trần Thế Tục

và ctv, 2000)

5

Bảng 2.1: Đặc tính chung của các giống dứa trồng chủ yếu ở Việt Nam

Nhóm Cayenne (1) Nhóm Spanish (2) Nhóm Queen (3) Trái

To và bẹt Vàng da cam Hơi trong, không xơ, màu vàng nhạt

Thấp hơn Cayenne Hình tiểu cầu

To hơn Cayenne Vàng hơi đỏ Hơi trong, xơ, màu hơi trắng

Thấp Ống, chóp cụt

Bé hơn Cayenne và lồi

Vàng

Mờ đục, dòn, màu vàng

Vị Ngọt và chua Không ngọt bằng 1 Không chua bằng 1

Đường kính lõi Trung bình To hơn Cayenne Bé hơn cayenne

Cách sử dụng

trái

Làm đồ hộp Xuất tươi Tiêu thụ nội địa

Chủ yếu để xuất tươi Tiêu thụ nội địa

Xuất tươi Tiêu thụ nội địa

2.1.3 Giá trị dinh dưỡng và giá trị sử dụng của dứa

Về thành phần hóa học, dứa có 72 88 % nước , 8 18,5 % đường, 0,3 0,8 % acid, 0,25 – 0,5 % protein, khoảng 0,25 % muối khoáng Đường dứa chủ yếu (70 %) là sacarose, còn lại là glucose Acid chủ yếu của dứa là acid citric (65 %), còn lại là acid malic (20 %), acid tatric (10 %), acid sucinic (3 %) Họ dứa nói chung, dứa quả nói riêng có enzyme thủy phân protein gọi là bromeline Từ lâu, nhân dân ta đã biết dùng dứa để làm mắm chóng ngấu, làm mềm thịt Khi ăn dứa tươi ta thấy rát lưỡi, đó là do tác dụng của bromeline Trong dứa có vitamin C 15 - 55 mg%, vitamin A 0,06 mg%, vitamin B1 0,09 mg%, vitamin B2 0,04 mg%,…

-Cũng như các loại trái cây khác, thành phần hóa học của dứa tùy thuộc vào giống, độ chín, môi trường, mùa và điều kiện canh tác, địa bàn phát triển (Hà Văn Thuyết và ctv, 2000)

(Nguồn: Theo Tôn Nữ Minh Nguyệt và ctv, 2008)

6

Một phần sản lượng dứa được dùng để ăn tươi, còn phần lớn dùng để chế biến đồ hộp, đông lạnh, nước giải khát, rượu quả, mứt, kẹo, cồn, giấm, citrate, chế phẩm bromeline, thức ăn gia súc và phân bón Trên thị trường thế giới, dứa được trao đổi 90 % ở dạng đồ hộp làm từ nhóm dứa Cayenne (Nguyễn Vân Tiếp và ctv, 1996)

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của dứa

(Nguồn: Theo Hà Văn Thuyết và ctv, 2000)

Bảng 2.3: Thành phần dinh dưỡng của 100 gram dứa

Chất xơ 0,3 - 0,6 g Nitrogen 0,038 - 0,098 g

Calcium 6,2 - 37,2 mg Phosphorus 6,6 - 11,9 mg Carotene 0,003 - 0,055 mg Thiamine 0,048 - 0,138 mg Riboflavin 0,011 - 0,04 mg

Ascorbic Acid 27,0 - 165,2 mg (Nguồn: Theo Nguyễn Ý Đức, 2010)

- Độ chín 4: 100 % vỏ trái có màu vàng sẫm, trên năm hàng mắt mở

- Độ chín 3: khoảng bốn hàng mắt mở, 75 - 100 % vỏ trái có màu vàng tươi

- Độ chín 2: ba hàng mắt mở, 25 - 75 % vỏ trái có màu vàng tươi

- Độ chín 1: trái vẫn còn xanh (bóng), một hàng mắt mở

- Độ chín 0: trái vẫn còn xanh (sẫm), mắt chưa mở

Tại các nông trường, dứa thường được thu hoạch khi độ chín tại ruộng là

1 và 2, sẽ có màu sáng đẹp, khoảng 4 - 8 ngày sau dùng để ăn tươi hay chế biến đều tốt Trái có độ chín 3 - 4 tại ruộng sẽ dễ dàng bị hỏng sau khi thu hoạch Tùy theo vĩ độ ở nơi trồng, dứa hoa thu hoạch tự nhiên vào tháng 3, 4, 5

và 6; dứa Cayenne thu hoạch vào tháng 6, 7, 8; dứa ta thu hoạch vào tháng 6, 7 Trong những năm gần đây do có tiến hành xử lý dứa hoa bằng đất đèn, người ta

có thể cho dứa hoa kết trái vào bất kỳ lúc nào, có nghĩa là có thể thu hoạch quanh năm

Dứa là loại trái không có đỉnh hô hấp nên không thể thu hoạch khi còn xanh như các loại trái khác mà phải thu hoạch lúc trái chín Do đó, dứa sau khi thu hoạch rất dễ bị dập, gãy cuống, làm ảnh hưởng đến chất lượng

Thu hoạch dứa bằng cách dùng dao cắt cuống, thực hiện thu hoạch nhẹ nhàng, tránh làm bầm dập, gãy ngọn hoặc gãy cuống Cắt trái kèm theo một đoạn cuống dài 2 - 3 cm, vết cắt phẳng, nhẵn, không được dập cuốn Thu hoạch vào ngày tạnh, ráo, không thu họach lúc đang mưa Sau khi hái để từng trái nhẹ nhàng vào bao bì hay giỏ, thúng tre và chuyển sang thùng gỗ chở đi Giữa các trái nên độn vật mềm để tránh cọ sát (Tôn Nữ Minh Nguyệt và ctv, 2008)

“cảm lạnh” do tác dụng của nhiệt độ thấp, mức độ cảm lạnh tùy theo nhiệt độ,

độ chín của trái, giống dứa,… Dứa xanh bị cảm lạnh ở 9 - 10 oC, dứa chín ở 4 -

6 oC, triệu chứng là dứa bị nâu đen ở lõi và lan dần ra phía ngoài Dứa rất chóng

hư hỏng do hô hấp yếm khí, nếu bảo quản dứa trong kho kín, ẩm nước thì rất dễ làm thối dứa

Bảo quản quả tươi xuất khẩu: chọn quả lành, không bị dập, không có rệp sáp, bỏ lá ở gốc quả, cắt bằng cuống cách gốc 2 cm Phân loại, đóng gói, đưa vào kho mát, vận chuyển bằng xe lạnh có nhiệt độ 7 - 8 0C, ẩm độ 85 - 90 % Thời gian từ khi thu hoạch đến khi đưa vào kho mát không quá 24 giờ vào mùa

hè và 36 giờ vào mùa xuân

Bảo quản dứa chế biến công nghiệp: thu hoạch xong, phân loại sơ bộ, chọn quả lành lặn đưa vào kho mát có nhiệt độ 10 - 12 0C đối với dứa còn xanh,

7 - 8 0C với dứa bắt đầu chín, ẩm độ trong kho 85 - 90 % có thể bảo quản được

2 - 3 tuần (Nông Thôn Đổi Mới, 2006)

2.1.5 Tình hình sản xuất dứa

2.1.5.1 Trên thế giới

Hiện nay mức sản xuất dứa trên thế giới khoảng 10 triệu tấn Châu Á có sản lượng dứa hàng năm cao nhất, chiếm 60 % sản lượng dứa trên thế giới Tuy nhiên so với 10 năm trước đây thì sản lượng hơi sụt giảm do mức sản xuất giảm, trong khi sản xuất ở châu Mỹ tăng mạnh và châu Phi hơi tăng Mười nước có sản lượng dứa lớn nhất thế giới bao gồm Thái Lan, Phillippins, Ấn Độ, Hồng Kông, Trung Quốc, Việt Nam, Indonesia, Mexico, Kenya

Các nước Nhật, Pháp, Hoa Kỳ, Ý, Đức, Tây Ban Nha, Anh, Hà Lan, Bỉ

và Canada hàng năm phải nhập khẩu nhiều dứa

9

Về xuất khẩu dứa: 10 quốc gia xuất khẩu dứa nhiều nhất là Phillippins, Ivory Coast, Costa Rica, Cộng Hòa Dominic, Honduras, Malaysia, Brazil, Mexico, Hà Lan và Bỉ Mặc dù Việt Nam là nước có sản lượng dứa cao trên thế giới nhưng không được xếp hạng trong xuất khẩu, do phẩm chất trái, khả năng chế biến kém,… (Nguyễn Bảo Vệ và ctv, 2003)

2.1.5.2 Tại Việt Nam

Dứa được trồng rất phổ biến tại nước ta, diện tích trồng của cả nước hiện nay khoảng 40.000 ha với sản lượng khoảng 500.000 tấn/năm (phía Nam chiếm khoảng 90 %) Các tỉnh trồng dứa ở phía Nam chủ yếu là Kiên Giang, Tiền Giang, Cà Mau, Cần Thơ, Long An,…ở miền Bắc là Ninh Bình, Tuyên Quang, Phú Thọ,…miền Trung là các tỉnh Nghệ An, Thanh Hóa, Quảng Nam, Bình Định,…

Năng suất trung bình phía Bắc là 10 tấn/ha, phía Nam là 15 tấn/ha Cây dứa ra hoa nhiều vụ trong năm Ở phía Bắc vụ chính ra khoảng tháng 2 - 3 thu hoạch tháng 6 - 7 , vụ trái ra hoa tháng 6 - 8 thu hoạch tháng 10 - 12 Ở miền Nam dứa có thể ra hoa quanh năm, song thường tập trung vào tháng 4 - 5 hoặc tháng 9 - 10 Từ khi ra hoa đến khi thu hoạch trung bình khoảng 4 - 5 tháng (Rau Hoa Quả Việt Nam, 2007)

2.2 Khái quát Pectin

2.2.1 Nguồn gốc

Pectin là polysaccharide có ở quả, củ hoặc thân cây Pectin lấy từ các nguồn khác nhau sẽ khác nhau về khả năng tạo gel và khác nhau ít nhiều về số nhóm CH3O- (methoxyl) trong phân tử (Tôn Nữ Minh Nguyệt, 2008)

2.2.2 Cấu tạo phân tử pectin

Các chất pectin là các polysaccharide, mạch thẳng, cấu tạo từ sự liên kết giữa các mạch của phân tử acid D-galacturonic C6H10O7, liên kết với nhau bằng liên kết 1,4-glucoside (Hình 2.1)

Phân tử lượng của các loại pectin tách từ các nguồn quả khác nhau thay đổi trong giới hạn rộng tùy theo số phân tử acid galacturonic và thường thay đổi trong phạm vi 10.000 - 100.000 Trong các hợp chất dạng glucid so về chiều dài phân tử thì pectin cao hơn tinh bột nhưng thấp hơn cellulose

10

2.2.3 Tính chất của pectin

Pectin thuộc nhóm các chất làm đông tụ

Mã hiệu của pectin là E440 Pectin tinh chế có dạng chất bột trắng màu xám nhạt

Là một chất keo hút nước và rất dễ hòa tan trong nước, không tan trong ethanol

Dung dịch pectin có độ nhớt cao, để giảm độ nhớt người ta thường dùng enzym pectinase để thủy phân pectin

Pectin hòa tan khi bị tác dụng của chất kiềm loãng sẽ giải phóng nhóm methoxyl dưới dạng rượu methylic, polysaccharide còn lại khi đó gọi là acid pectic tự do, nghĩa là chứa nhóm acid polygalacturonic Acid pectic có thể tạo nên dạng muối canxi pectat, chất này chuyển thành kết tủa dễ dàng, do đó được dùng để định lượng pectin

Pectin được đặc trưng bởi các chỉ số sau:

+ Chỉ số methoxyl (MI): biểu thị tỷ lệ methyl hóa, là phần trăm khối lượng nhóm methoxyl (- OCH3) trên tổng khối lượng phân tử

+ Chỉ số ester hóa (DE): Thể hiện mức độ ester hóa của pectin, là phần trăm về số lượng của các gốc acid galacturonic được ester hóa trên tổng

số lượng gốc acid galacturonic có trong phân tử

11

2.2.4 Phân loại pectin

2.2.4.1 Theo phần trăm nhóm methoxyl có trong phân tử

Loại HMP (High Methoxyl Pectin): nhóm có chỉ số methoxyl cao (DE > 50% hay MI > 7%)

Hình 2.1: High Methoxyl Pectin

Loại LMP (Low Methoxyl Pectin): nhóm có chỉ số methoxyl thấp (DE ≤ 50% hay MI < 7%)

Hình 2.2: Low Methoxyl Pectin

2.2.4.2 Theo khả năng hòa tan trong nước

Pectin hòa tan (methoxyl polygalacturonic): pectin hòa tan là polysaccharide cấu tạo bởi các gốc acid galacturonic, trong đó một số gốc acid

có chứa nhóm methoxyl

Pectin không hòa tan (protopectin): là dạng kết hợp của pectin với araban (polysaccharide ở thành tế bào)

12

2.2.5 Cơ chế tạo gel của pectin

Tùy loại pectin có mức độ methoxyl hóa khác nhau mà cơ chế tạo gel khác nhau

2.2.5.1 Loại pectin HMP

Tạo gel bằng liên kết hydro

Điều kiện tạo gel: Gel tạo thành khi có hàm lượng chất khô cao (lớn hơn 50%) ở pH thấp trong khoảng 3 – 3,5 với nồng độ pectin trong khoảng 0,5 – 1% Nguyên nhân: đường có khả năng hút ẩm, vì vậy nó làm giảm mức độ hydrat hóa của phân tử pectin trong dung dịch; pH acid trung hòa bớt các gốc COO-, làm giảm độ tích điện của các phân tử làm cho các phân tử có thể tiến lại gần nhau để tạo thành liên kết nội phân tử và tạo gel (Tôn Nữ Minh Nguyệt, 2008)

Trong trường hợp này liên kết giữa các phân tử pectin với nhau chủ yếu nhờ cầu nối hydro giữa các nhóm hydroxyl Liên kết hydro được hình thành giữa các phân tử pectin có thể hydroxyl – hydroxyl, carboxyl – carboxyl, hoặc hydroxyl – carboxyl Kiểu liên kết này không bền do đó các gel tạo thành sẽ mềm dẻo do tính di động của các phân tử trong khối gel, loại gel này khác biệt với gel thạch hoặc gelatin Khi dùng lượng pectin vượt quá lượng thích hợp sẽ gây ra gel quá cứng do đó khi dùng một nguyên liệu có chứa nhiều pectin cần tiến hành phân giải bớt chúng bằng cách đun lâu hơn Khi sử dụng một lượng

cố định bất cứ một loại pectin nào, pH, nhiệt độ càng giảm và hàm lượng đường càng cao thì gel tạo thành càng nhanh Ứng dụng: mứt quả nghiền, nước quả đông,…(Tô Thị Mỹ Chinh và ctv, 2006)

2.2.5.2 Loại pectin LMP

Tạo gel bằng liên kết với ion Ca2+ Điều kiện tạo gel: khi có mặt Ca2+ ở pH thấp, ngay cả ở nồng độ thấp hơn 0,1 % không cần đường và acid Nguyên nhân: các phân tử tạo liên kết chéo thông qua các ion Khi chỉ số methoxyl của pectin thấp, cũng có nghĩa là

tỷ lệ các nhóm –COO- cao thì các liên kết giữa những phân tử pectin sẽ là liên kết ion qua các ion hóa trị II đặc biệt là Ca2+ Cấu trúc của gel phụ thuộc vào nồng độ Ca2+ và chỉ số methoxyl (Tô Thị Mỹ Chinh và ctv, 2006)

13

2.2.6 Ứng dụng

Pectin là tác nhân tạo gel quan trọng nhất được sử dụng để tạo ra cấu trúc gel cho thực phẩm, chủ yếu là những thực phẩm có nguồn gốc từ rau quả Tác dụng tạo đặc của pectin được sử dụng chủ yếu ở những loại thực phẩm mà quy định không cho phép sử dụng những loại gum có giá thành rẻ hơn hay ở những loại thực phẩm có một hình dáng thật tự nhiên

Bảng 2.4: Tóm tắt ứng dụng của pectin

Tính chất của pectin Khả năng ứng dụng

Phân tử pectin dài và dễ vướng vào

nhau  dung dịch có độ nhớt 

pectin có khả năng tạo đặc

Pectin có thể cải thiện cấu trúc nước uống có hàm lượng đường thấp

Nếu hàm lượng đường đủ lớn được bổ

sung vào để giảm độ hydrate hóa của

các phân tử pectin, các phân tử sẽ lại

hình thành mạng lưới gel

Mứt trái cây có đường cao phụ thuộc vào pectin để tạo hình

Vì nhóm acid khá yếu, sự thay đổi pH

sẽ thay đổi khả năng tích điện của

chuỗi pectin Pectin có thể liên kết với

nhau ở điều kiện acid

Cần có cả đường và acid trong sản xuất mứt đông

Nhóm acid của pectin có thể phản ứng

với ion Ca2+, tạo liên kết với 2 nhóm

COO- hình thành gel không cần

đường

LMP được sử dụng để làm mứt trái cây có hàm lượng đường thấp và nhiều sản phẩm chế biến từ trái cây

Phân tử pectin có thể liên kết với 1

protein tích điện (+), chúng không bị

đông lại khi gia nhiệt

Giúp protein sữa trong yoghurt không

bị đông tụ vì nhiệt độ  có thể tiệt trùng UHT

(Nguồn: Theo Tôn Nữ Minh Nguyệt, 2008)

14

2.3 Khái quát về nước quả có thịt quả (nectar quả)

2.3.1 Khái niệm nectar quả

Nectar được sản xuất bằng pha chế purê quả (dịch quả nghiền cùng với

mô quả) với nước đường theo những tỷ lệ nhất định Để tăng hương vị và giữ màu sắc tự nhiên cho sản phẩm, có thể pha thêm acid citric và acid ascorbic (vitamin C) Hàm lượng purê quả có trong sản phẩm dao động từ 35 đến 70 %, tùy theo tính chất nguyên liệu và dạng sản phẩm Nectar thường được chế biến

từ các loại quả khó tách dịch quả bằng phương pháp ép như chuối, xoài, mơ, mận, ổi, mãng cầu, đu đủ Cũng chế biến một số dạng nectar từ rau, củ như nectar cà chua, cà rốt, dưa hấu Có thể sản xuất nectar từ một loại quả hoặc hỗn hợp nhiều loại quả Có thể chế biến từ quả tươi hoặc từ bán phế phẩm quả (Quách Đĩnh và ctv, 2008)

15

2.3.2 Quy trình chế biến nectar quả

Hình 2.3: Quy trình chế biến nectar quả tham khảo

Nguyên liệu

Lựa chọn Rửa Kiểm tra Chần Gọt sửa Chà Phối chế Đồng hóa Bài khí Đun nóng Rót hộp Ghép nắp Thanh trùng

Sản phẩm

16

2.3.3 Thuyết minh quy trình chế biến nectar quả

- Lựa chọn nguyên liệu

Nguyên liệu dùng chế biến nước quả có hàm lượng cao các chất đường, acid hữu cơ, chất thơm, chất màu; dịch quả có màu sắc và hương vị hấp dẫn Quả dùng để chế biến nước quả tươi tốt, không bầm dập, sâu thối, có độ chín đúng mức (Quách Đĩnh và ctv, 2008)

- Rửa

Đây là một trong những công đoạn quan trọng quyết định đến chất lượng

và bảo quản sản phẩm Hầu hết các loại hoa quả đều bị nhiễm bẩn, trên bề mặt nguyên liệu có thể còn sót lại các loại thuốc trừ sâu hoặc hóa chất, đáng quan tâm nhất là các loại vi sinh vật theo bùn đất bám vào quả Yêu cầu cơ bản của quá trình rửa: nguyên liệu sau khi rửa thì sạch, không dập nát, các chất dinh dưỡng ít bị tổn thất, thời gian rửa ngắn Tùy thuộc vào loại quả và mức độ bẩn

mà nguyên liệu có thể ngâm một thời gian trước khi rửa Ngoài ra, có thể sử dụng một số chất tẩy rửa, các thiết bị khuấy đảo, chà sát như hệ thống sục khí, bàn chải,…

17

bằng thủy lực) Với quả hạch (mơ, mận, đào), người ta dùng máy chà kiểu roi thép, với các loại quả mềm (chuối, đu đủ, ổi), người ta dùng máy chà kiểu cánh đập

vị Trong quá trình chế biến, để tránh hiện tượng oxi hóa tạo màu không mong muốn người ta thêm vào chất chống oxi hóa, thường là vitamin C (Quách Đĩnh

và ctv, 2008)

- Đồng hóa

Trong sản phẩm nectar, dịch quả được tách bằng máy chà, các phân tử thịt quả có kích thức tương đối lớn (khoảng 500 µm) Trong quá trình tồn trữ sản phẩm, các phân tử này lắng xuống làm sản phẩm bị phân lớp Do vậy, tiến hành đồng hóa để khắc phục hiện tượng trên

- Bài khí, nâng nhiệt và rót hộp

Mục đích của bài khí là giữ hương vị, màu sắc và các vitamin Nước quả

có thể bài khí bằng nhiệt hay bằng cách hút chân không Người ta chỉ bài khí nhiệt tương đối với nước thanh trùng, vì nếu đun nóng quá nhiều thì nước quả

bị biến màu và có vị nấu do xảy ra phản ứng melanoidin

Sản phẩm vào hộp được thanh trùng để sau khi ghép kín có thể tạo ra độ chân không cần thiết Độ chân không càng cao thì áp suất nội tại trong hộp càng giảm, nhờ đó tránh được hiện tượng nứt, hở bao bì, bật nắp trong quá trình thanh trùng

- Ghép nắp

Ngay sau khi rót hộp thì ghép nắp, mí ghép đúng yêu cầu, không bị hở

2.4 Giới thiệu về thiết kế thí nghiệm Plackett Burman

Năm 1946, R.L Plackett và J.P Burman đã xuất bản bài báo nổi tiếng

"The Design of Optimal Multifactorial Experiments" trong Biometrika (vol

33) Bài báo này mô tả cấu trúc của những thiết kế rất kinh tế với số nghiệm thức là bội của 4 (thay vì là lũy thừa của 2) Thiết kế Plackett Burman là thiết

kế sàng lọc rất hiệu quả khi chỉ những kết quả chính được quan tâm (Trutna Ledi, 2010)

Bảng 2.5: Thiết kế thí nghiệm Plackett Burman cho 11 yếu tố

(Nguồn: Theo Trutna Ledi, 2010)

19

Plackett Burman được dùng cho các thí nghiệm sàng lọc, bởi vì trong thiết kế Plackett Burman kết quả chính nói chung trùng với tương tác 2 yếu tố Thiết kế Plackett Burman 12 nghiệm thức có thể dùng cho thí nghiệm có tới 11 yếu tố (Trutna Ledi, 2010) Trong trường hợp 2 mức độ, Plackett và Burman đã

sử dụng phương pháp được tìm ra năm 1933 bởi Raymond Paley cho những ma trận trực giao nói chung, nguyên lý cơ bản là hoặc là 1 hoặc là -1 (Hadamard matrices) Phương pháp của Paley có thể được dùng để tìm những ma trận có cỡ

N (N hầu như là bội số của 4) Tuy nhiên, nếu N là lũy thừa của 2 thì kết quả giống hệt thiết kế yếu tố gián đoạn, vì vậy thiết kế Plackett Burman hầu như chỉ

sử dụng khi N là bội của 4 nhưng không là lũy thừa của 2 Trong trường hợp hơn 2 mức độ, Plackett và Burman đã tìm ra lại những thiết kế trước đó của Raj Chandra Bose và K Kishen Plackett và Burman đã đưa ra những đặc trưng riêng cho thiết kế có số lượng thí nghiệm bằng với số lượng của mức độ L Khi tương quan giữa các yếu tố là không đáng kể, họ thường lầm lẫn giữa thiết kế Plackett Burman với những kết quả chính, nghĩa là các thiết kế không cho phép phân biệt giữa kết quả chính và sự tương quan Trường hợp này gọi là sai số hay sự trùng hợp (wikipedia, 2010)

Thiết kế Plackett Burman có những thiết kế 20, 24 và 28 nghiệm thức (và cao hơn) Với thiết kế 20 nghiệm thức có thể sử dụng cho thí nghiệm sàng lọc có tới 19 yếu tố thí nghiệm, tới 23 yếu tố trong thiết kế 24 nghiệm thức, và tới 27 yếu tố trong thiết kế 28 nghiệm thức Những thiết kế Resolution III được biết như những thiết kế kết quả chính đã bão hòa bởi vì tất cả mức độ tự do là

đã được dùng để ước lượng kết quả chính Những thiết kế này rất hữu ích cho việc tìm ra những kết quả chính một cách kinh tế, giả sử tất cả những sự tác động là không đáng kể khi so sánh với một số kết quả chính quan trọng Thiết

kế cho 20 nghiệm thức được trình bày phía dưới (Trutna Ledi, 2010)

20

Bảng 2.6: Thiết kế thí nghiệm Plackett Burman cho 19 yếu tố

(Nguồn: Theo Trutna Ledi, 2010)

3.2 Vật liệu

3.2.1 Nguyên vật liệu

Dứa tươi nguyên trái mua ở chợ nông sản Tam Bình, Thủ Đức

Nước dứa cô đặc sản xuất bởi công ty Cổ phần Rau quả Tiền Giang, km

1977, quốc lộ 1, Long Định, Châu Thành, Tiền Giang

Các chất phụ gia: pectin, carrageenan, agar, maltodextrin, CMC, guar gum, xanthan gum lấy từ công ty TNHH Path

Đường RE của nhà máy đường Biên Hòa

3.2.2 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm

- Nhớt kế mao quản Ostwald

- Máy đo độ nhớt Brookfield LVDV-IP (USA)

- Máy đồng hóa IKA – T25 Basic

- Khúc xạ kế Atago 0 – 32 %

- Máy đo pH

- Cân kỹ thuật với độ chính xác 0,01 g

- Một số dụng cụ cần thiết khác

22

3.3 Phương pháp nghiên cứu

3.3.1 Khảo sát sơ bộ (trên nền nước cất)

3.3.1.1 Khảo sát sơ bộ 1: Bước đầu so sánh mức độ ảnh hưởng của các loại phụ gia đến độ nhớt và độ lắng thịt quả

- Mục đích

So sánh mức độ ảnh hưởng của 7 loại phụ gia: pectin, carrageenan, agar, maltodextrin, CMC, guar gum, xanthan gum đến độ nhớt và độ lắng thịt quả Lựa chọn chất phụ gia thích hợp cho quá trình sản xuất nectar dứa đồng thời cố định cho các thí nghiệm tiếp theo

Guar gum

Xanthan gum

o Đối với chỉ tiêu độ nhớt: mẫu được đem đi đồng hóa để dung dịch đồng nhất Sau đó, mẫu được để lạnh đến 25 oC và tiến hành đo độ nhớt bằng máy đo độ nhớt Brookfield (phụ lục C.1)

o Đối với độ lắng thịt quả: cho thịt quả dứa vào dung dịch, tiến hành đồng hóa mẫu để thịt quả phân bố đều Để yên mẫu trong 2 giờ, sau đó đo lượng thịt quả đã lắng

Yếu tố cố định:

o Gia nhiệt ở 80 oC

o Đo độ nhớt với tốc độ 100 vòng / phút, đầu đo S61

 Yếu tố thí nghiệm 1 là pH của dung dịch, gồm 3 mức độ: A1 = 3,6; A2 = 4,6 và A3 = 5,6

 Yếu tố thí nghiệm 2 là nồng độ pectin (%), gồm 3 mức độ: B1 = 0,4; B2 = 1,2 và B3 = 2

Bảng 3.2: Các nghiệm thức của thí nghiệm khảo sát sơ bộ 2

pH dung dịch

Nồng độ pectin (%)

A1 A2 A3

3.3.2 Thí nghiệm chính (trên nước dứa cô đặc)

3.3.2.1 Thí nghiệm chính 1: Xác định tỷ lệ pha loãng nước dứa cô đặc thích hợp

26

- Phương pháp tiến hành

Lần lượt pha loãng nước dứa cô đặc theo các tỷ lệ đã cho, sau đó tiến hành cho cảm quan bằng phương pháp cho điểm, chọn ra nghiệm thức tối ưu Phiếu cảm quan được trình bày trong phụ lục E.1

Chỉ tiêu theo dõi: điểm cảm quan về hương và vị đặc trưng của dứa

3.3.2.2 Thí nghiệm chính 2: Xác định độ Brix thích hợp

- Mục đích

Khảo sát mức độ ưa thích đối với độ ngọt của nectar dứa

Xác định độ Brix thích hợp để tiến hành các thí nghiệm chính tiếp theo

- Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên, 1 yếu tố, 3 nghiệm thức với 3 lần lặp lại, tổng số đơn vị thí nghiệm là 9 Các đơn vị thí nghiệm được tiến hành đồng nhất về thao tác và chất lượng nguyên liệu thí nghiệm Yếu tố thí nghiệm là độ Brix, gồm 3 mức độ D1 = 13, D2 = 15 và D3 = 17

Bảng 3.4: Các nghiệm thức của thí nghiệm chính 2

Nước dứa cô đặc được pha loãng, sau đó bổ sung đường để đạt độ Brix

lần lượt là 13, 15, 17 rồi tiến hành cho cảm quan bằng phương pháp so hàng

chọn ra nghiệm thức tối ưu Phiếu cảm quan được trình bày trong phụ lục E.2 Yếu tố cố định: tỷ lệ pha loãng chọn ra từ thí nghiệm chính 1

Chỉ tiêu theo dõi: mức độ ưa thích về độ ngọt thông qua điểm đánh giá cảm quan

Bảng 3.5: Các nghiệm thức của thí nghiệm chính 3

Bảng 3.6: Các nghiệm thức của thí nghiệm chính 4

Hàm lượng purê dứa (%)

Nồng độ

pectin (%)

E1 E2 E3

F1 E1F1 (1) E2F1 (2) E3F1 (3)

F2 E1F2 (4) E2F2 (5) E3F2 (6)

F3 E1F3 (7) E2F3 (8) E3F3 (9)

ưa thích về độ nhớt và ưa thích chung Phiếu cảm quan được trình bày trong phụ lục E.3 và phụ lục E.4

o Về khảo sát khả năng ổn định thịt quả: để yên mẫu thí nghiệm trong 2 giờ, sau đó quan sát lượng thịt quả lắng của từng mẫu

Yếu tố cố định:

o Tỷ lệ pha loãng chọn ra từ thí nghiệm chính 1

o Brix được chọn từ thí nghiệm chính 2

o Đồng hóa với tốc độ 11.000 vòng / phút, thời gian 30 giây Chỉ tiêu theo dõi: mức độ ưa thích về độ nhớt và ưa thích chung, lượng thịt quả lắng

30

Bảng 3.7: Bố trí cảm quan trong thí nghiệm chính 4

Lần lặp lại (ứng với mỗi

o Về ảnh hưởng của phụ gia đến độ nhớt Kết quả được thể hiện trong hình 4.1 và 4.2

Hình 4.1: Biểu đồ so sánh mức độ ảnh hưởng đến độ nhớt của 7 chất phụ gia