Ngày nay, với xu hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa, chất lượng cuộc sống của con người cũng ngày càng được nâng cao kéo theo nhu cầu về dinh dưỡng, tính đa dạng cũng như chất lượng của thực phẩm cũng ngày càng cao. Một trong những loại thực phẩm được chú ý hiện nay đó là trái cây. Bởi lẽ trái cây là nguồn thức ăn cần thiết không thể thiếu của con người. Chúng cung cấp khá đầy đủ các thành phần hóa học có giá trị dinh dưỡng và sinh học cao, cần thiết cho sự phát triển và duy trì sự sống của cơ thể. Đó là glucid, protid, lipid, các vitamin, axit hữu cơ, chất khoáng, các hợp chất phenol, … trong dó có nhiều chất mà cơ thể con người không tổng hợp được. Hầu hết các vitamin cần thiết cho hoạt động sinh lý, sinh hóa của con người được cung cấp từ trái cây, nhất là vitamin C. Ngoài giá trị dinh dưỡng, một số loại quả còn có khả năng chữa một số bệnh về đường ruột, túi mật, gan… Người ta cho rằng nếu dùng liên tục hằng tháng với khối lượng khoảng 1kgngày các loại trái cây như táo, nho, mơ, … thì có thể chữa được bệnh viêm gan, xơ cứng động mạch, suy nhược… Do tính chất không thể thiếu trong khẩu phần ăn của con người nên hầu hết các nước trên thế giới đều rất chú ý đến việc phát triển, trồng trọt các loại quả 2.Tuy nhiên, trái cây sau khi thu hái rất dễ hư hỏng, thối rữa, do tác dụng của các yếu tố môi trường (không khí, độ ẩm, nhiệt độ, vi sinh vật, …). Vì vậy, song song với việc sản xuất, vấn đề bảo quản là rất cần thiết. Việc bảo quản thực phẩm nói chung và trái cây nói riêng sẽ giúp giữ được chất lượng ban đầu và kéo dài thời gian sử dụng của thực phẩm 2.Công nghiệp bảo quản trái cây đóng vai trò quan trọng trong đời sống kinh tế. Việc bảo quản sẽ giúp đảm bảo đủ lượng nguyên liệu để sản xuất quanh năm. Ngoài ra mỗi vùng, mỗi nước có từng loại trái cây đặc trưng, nếu có các biện pháp bảo quản phù hợp trái cây có thể trở thành mặt hàng có giá trị xuất khẩu. Vì vậy, hiện nay người ta đã nghiên cứu và phát triển nhiều phương pháp khác nhau để bảo quản trái cây. Để đi sâu hơn về nguyên lý và cách tiến hành các phương pháp này chúng em đã nghiên cứu, tìm hiểu và trình bày trong dự án lần này.
Trang 1MỤC LỤC
DANH SÁCH CÁC BẢNG 4
DANH MỤC HÌNH 4
LỜI MỞ ĐẦU 5
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 6
1.1 Các hệ thống phân loại trái cây 6
1.1.1 Dựa vào cường độ hô hấp của trái cây 6
1.1.2 Dựa vào lượng acid của các loại trái cây 8
1.1.3 Dựa vào cấu trúc vỏ 9
1.1.4 Trên cơ sở điểm phát triển 9
1.1.5 Dựa vào vai trò của hoa và sự nở hoa 9
1.1.6 Theo các khu vực đang phát triển trên thế giới 10
1.2 Các nguyên nhân gây hư hỏng trái cây 11
1.2.1 Nguyên nhân cơ học 11
1.2.2 Nguyên nhân vật lý 11
1.2.3 Nguyên nhân hóa sinh 12
1.2.4 Nguyên nhân hóa học 12
1.2.5 Nguyên nhân sinh vật 13
1.3 Nguyên nhân hư hỏng đặc trưng 18
Chương 2: BIẾN ĐỔI CỦA CÁC HỢP PHẦN THỰC PHẨM TRONG BẢO QUẢN 19
2.1 Các thành phần hóa học của trái cây 19
2.1.1 Nước 19
2.1.2 Gluxit 20
2.1.3 Các hợp chất chứa nitơ 23
2.1.4 Vitamin 24
2.1.5 Lipid 25
2.1.6 Các chất màu 25
2.1.7 Enzyme 26
2.1.8 Các chất khoáng 26
Trang 22.1.9 Các chất mùi 27
2.1.10 Acid hữu cơ 27
2.2 Các loại biến đổi của thành phần hóa học 28
2.2.1 Nước 28
2.2.2 Glucid 28
2.2.3 Protein 28
2.2.4 Khoáng chất 29
2.2.5 Enzyme 29
2.2.6 Vitamin 29
2.2.7 Lipid 29
2.2.8 Các chất màu 30
2.2.9 Mùi vị 31
2.3 Biến đổi đặc trưng của trái cây 33
2.3.1 Biến đổi về màu, mùi 33
2.3.2 Quá trình lên men 34
2.3.3 Sự tạo thành chất màu do phản ứng oxy hóa polyphenol 34
Chương 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN TRUYỀN THỐNG 38
3.1 Phương pháp hiệu chỉnh pH 38
3.1.1 Ảnh hưởng của pH đến thực phẩm và VSV 38
3.1.2 Phân loại và cơ chế kiểm soát pH của VSV 38
3.1.3 Các phương pháp hiệu chỉnh pH 39
3.2 Phương pháp điều chỉnh hoạt độ nước 43
3.2.1 Sự liên quan giữa hoạt độ nước và tính bảo quản của thực phẩm 43
3.2.2 Các phương pháp hiệu chỉnh aw 43
3.3 Phương pháp sử dụng nhiệt 45
3.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật .45 3.3.2 Các phương pháp bảo quản sử dụng nhiệt 45
3.4 Phương pháp lên men 54
3.4.1 Giới thiệu chung 54
3.4.2 Định nghĩa 54
3.4.3 Các tác nhân làm tăng tính bền và an toàn của trái cây lên men 55
3.4.4 Lợi ích của lên men trái cây 55
Trang 33.5 Phương pháp hóa học 55
3.5.1 Định nghĩa chất bảo quản 55
3.5.2 Phân loại chất bảo quản 56
Chương 4: PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN THỰC PHẨM HIỆN ĐẠI 57
4.1 Bảo quản trong điều kiện khí quyển điều chỉnh 57
4.1.1 Bảo quản bằng môi trường khí kiểm soát (Control atmosphere-CA) 57
4.1.2 Bảo quản bằng bao gói khí điều biến (ModifiedAtmosphere Packaging - MAP) 61
4.2 BQ bằng màng bọc bán thấm (Waxing/Coating) 66
4.2.1 Màng bán thấm ăn được 66
4.2.2 Màng bán thấm không ăn được 69
4.3 Phương pháp lọc màng 69
4.3.1 Phân loại 69
4.3.2 Mục đích sử dụng màng lọc trong kỹ thuật bảo quản trái cây 69
4.3.3 Ưu điểm 70
4.4 Phương pháp chiếu xạ 71
4.4.1 Định nghĩa 71
4.4.2 Mục đích chiếu xạ để bảo quản trái cây 71
4.4.3 Ảnh hưởng của chiếu xạ đến VSV 73
4.4.4 Ảnh hưởng của chiếu xạ đến chất lượng của trái cây 73
4.4.5 Yêu cầu của thực phẩm chiếu xạ 73
4.4.6 Ưu, nhược điểm của phương pháp chiếu xạ 74
4.5 Phương pháp cao áp 74
4.5.1 Ảnh hưởng của HPP đến vsv và hệ enzyme 75
4.5.2 Ứng dụng của HPP 76
4.5.3 Ưu điểm 76
4.6 Phương pháp siêu âm 77
4.6.1 Siêu âm công suất thấp 78
4.6.2 Siêu âm công suất cao 81
4.7 Phương pháp sinh học: 82
4.7.1 Phương pháp lên men 82
4.7.2 Phương pháp bổ sung bacteriosin 83
Trang 44.9 Phương pháp chiếu tia UV 84
4.10 Phương pháp plasma lạnh 85
4.11 Công nghệ rào cản 86
KẾT LUẬN 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO 88
Trang 5DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 3.1 Phân loại nhóm VSV dựa vào pH 37
tối ưu [10] 37
Bảng 3.2 Triệu chứng tổn thương lạnh của các loại quả khác nhau [29] 44
Bảng 3.3 Nhiệt độ, độ ẩm, thời gian bảo quan một số loại quả trong kho lạnh [31] 46
Bảng 3.4 Ví dụ một số sản phẩm trái cây lên men phổ biến [10] 53
Bảng 4.1 Nồng độ khí thích hợp cho một số trái cây [1] 56
Bảng 4.2 Liều lượng gây chết của một số vi sinh vật [44] 70
DANH MỤC HÌNHY Hình 1.1 Biểu đồ cường độ hô hấp của quả hô hấp đột biến [2] 7
Hình 1.2 Biểu đồ cường độ hô hấp của quả không hô hấp đột biến [2]……… 8
Hình 1.3 (a)Cam bị mốc xanh (b)Vải bị mốc sương [20] 15
Hình 1.4 Trái cây bị thối nâu [20] 16
Hình 1.5 Dâu tây bị nhiễm nấm mốc đen [20] 16
Hình 1.6 Xoài bị bệnh thán hư và thanh long bị bệnh đốm quả [20] 17
Hình 3.1 Dưa chuột ngâm dấm [24] 39
Hình 3.2 Cà chua ngâm dấm [25] 39
Hình 3.3 Axit sorbic [21] 39
Hình 3.4 Kali sorbat [22] 40
Hình 4.1.Thành phần không khí tồn trữ trái cây [42] 63
Hình 4.2 Nước trái cây cô đặc [43] 68
Hình 4.3 Ký hiệu thực phẩm chiếu xạ [45] 69
Hình 4.4 Thực phẩm chiếu xạ [46] 69
Hình 4.5 Biểu đồ thể hiện áp lực của chế biến cao áp so với các vùng có áp lực lớn [47] 73
Trang 6LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, với xu hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa, chất lượng cuộc sống củacon người cũng ngày càng được nâng cao kéo theo nhu cầu về dinh dưỡng, tính đadạng cũng như chất lượng của thực phẩm cũng ngày càng cao Một trong những loạithực phẩm được chú ý hiện nay đó là trái cây Bởi lẽ trái cây là nguồn thức ăn cần thiếtkhông thể thiếu của con người Chúng cung cấp khá đầy đủ các thành phần hóa học cógiá trị dinh dưỡng và sinh học cao, cần thiết cho sự phát triển và duy trì sự sống của cơthể Đó là glucid, protid, lipid, các vitamin, axit hữu cơ, chất khoáng, các hợp chấtphenol, … trong dó có nhiều chất mà cơ thể con người không tổng hợp được Hầu hếtcác vitamin cần thiết cho hoạt động sinh lý, sinh hóa của con người được cung cấp từtrái cây, nhất là vitamin C Ngoài giá trị dinh dưỡng, một số loại quả còn có khả năngchữa một số bệnh về đường ruột, túi mật, gan… Người ta cho rằng nếu dùng liên tụchằng tháng với khối lượng khoảng 1kg/ngày các loại trái cây như táo, nho, mơ, … thì
có thể chữa được bệnh viêm gan, xơ cứng động mạch, suy nhược… Do tính chấtkhông thể thiếu trong khẩu phần ăn của con người nên hầu hết các nước trên thế giớiđều rất chú ý đến việc phát triển, trồng trọt các loại quả [2]
Tuy nhiên, trái cây sau khi thu hái rất dễ hư hỏng, thối rữa, do tác dụng của cácyếu tố môi trường (không khí, độ ẩm, nhiệt độ, vi sinh vật, …) Vì vậy, song song vớiviệc sản xuất, vấn đề bảo quản là rất cần thiết Việc bảo quản thực phẩm nói chung vàtrái cây nói riêng sẽ giúp giữ được chất lượng ban đầu và kéo dài thời gian sử dụng củathực phẩm [2]
Trang 7Công nghiệp bảo quản trái cây đóng vai trò quan trọng trong đời sống kinh tế.Việc bảo quản sẽ giúp đảm bảo đủ lượng nguyên liệu để sản xuất quanh năm Ngoài ramỗi vùng, mỗi nước có từng loại trái cây đặc trưng, nếu có các biện pháp bảo quảnphù hợp trái cây có thể trở thành mặt hàng có giá trị xuất khẩu Vì vậy, hiện nay người
ta đã nghiên cứu và phát triển nhiều phương pháp khác nhau để bảo quản trái cây Để
đi sâu hơn về nguyên lý và cách tiến hành các phương pháp này chúng em đã nghiêncứu, tìm hiểu và trình bày trong dự án lần này
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU
1.1 Các hệ thống phân loại trái cây
1.1.1 Dựa vào cường độ hô hấp của trái cây
Dựa vào bản chất quá trình hô hấp người ta phân chia thành các loại hô hấp sau:
Hô hấp đột biến:
- Trong quá trình chín của quả, có sự biến đổi rất rõ rệt về cường độ hô hấp của quả
mà đặc trưng là sự tăng nhanh cường độ hô hấp và sau đó lại giảm nhanh tạo nên mộtđỉnh hô hấp gọi là sự hô hấp đột biến [1]
Hình 1.1 Biểu đồ cường độ hô hấp của quả hô hấp đột biến [2]
Trang 8- Điểm đột biến (Điểm M trên sơ đồ) như là dấu hiệu sự bắt đầu của cuối quá trìnhsống của quả ở mức độ tế bào và cũng là mối quan tâm đặc biệt của các nhà nghiêncứu sinh học và người tiêu dùng [1].
- Đỉnh đột biến cao hay thấp phụ thuộc vào loại giống của quả Thông thường, quả
ở giai đoạn chín ăn được hoặc mềm ở sau đỉnh đột biến Đặc tính của quả là thu háiquả lúc chưa chín sinh lý, quả vẫn chín ăn được Vì vậy, đối với quả có đột biến hôhấp, thu hái quả khi quả xanh già sẽ bảo quản được lâu hơn mà không ảnh hưởng đếnchất lượng ăn uống vì quả vẫn có thể tiếp tục chín được sau khi hái khỏi cây trong quátrình bảo quản [1]
- Một số loại quả hô hấp đột biến như: chuối, đu đủ, xoài, ổi, măng cụt, sầu riêng,đào, mận, chôm chôm [2] …
Hô hấp không đột biến:
- Khác với hô hấp đột biến, hô hấp không đột biến là cường độ hô hấp thấp và giảmdần rất chậm trong quá trình chín ăn được theo thời gian [1]
- Đặc tính của quả là thu hái quả lúc chưa chín sinh lý, quả sẽ không chín ăn được
Vì vậy, đối với quả không hô hấp đột biến, không được thu hái quả khi quả chưa chín
ăn được vì quả không thể tiếp tục chín được sau khi hái khỏi cây trong quá trình bảoquản [1]
- Một số loại quả hô hấp không đột biến như: nhãn, vải, dứa, bưởi, cam, chanh,quýt, nho, khế, [2]
Hình 1.2 Biểu đồ cường độ hô hấp của quả không hô hấp đột biến [2]
- Ngoài ra, cũng có thể dựa vào lượng ethylene sản sinh ra trong quá trình chín, hoặcphản ứng của quả khi xử lý ethylene để phân biệt loại quả cây hô hấp đột biến và hôhấp thường Tất cả các loại quả đều sản sinh ethylene trong quá trình phát triển Tuynhiên, loại quả hô hấp đột biến sản sinh lượng ethylene lớn hơn nhiều so với loại quả
Trang 9hô hấp thường Tác động của ethylene (nội sinh hoặc ngoại sinh) tạo nên sự tăng độtngột về cường độ hô hấp của nhóm quả hô hấp đột biến, nhưng gần như không có ýnghĩa với quả hô hấp thường ở nồng độ thấp [2].
- Mục đích phân loại: Để biết được thời điểm thu hoạch thích hợp với từng loại tráicây, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình bảo quản [2]
<> Sự khác nhau về thành phần hóa học giữa trái cây có hô hấp đột biến và không
hô hấp đột biến (hô hấp thường)
- Trái cây hô hấp thường: hàm lượng đường cao hơn, hàm lượng đường cao lànguyên liệu cho quá trình lên men, quá trình lên men sẽ xảy ra mãnh liệt hơn quá trìnhthủy phân tinh bột thành đường nên trái cây hô hấp thường ít ngọt hơn, không chín khihái non (hái trước khi chín sinh lý)
- Trái cây hô hấp đột biến: hàm lượng đường tại thu hoạch thấp, hàm lượng tinh bộtcao nên quá trình thủy phân tinh bột thành đường xảy ra mạnh hơn quá trình lên mennên trái cây hô hấp đột biến vị ngọt tăng, quả có thể chín trong quá trình bảo quản khihái trước quá trình sinh lý
1.1.2 Dựa vào lượng acid của các loại trái cây
Ví dụ: Vải, chuối, táo,
+ Dưa: Có vị ngọt và chứa hàm lượng nước cao [3]
1.1.3 Dựa vào cấu trúc vỏ
- Quả khô:
+ Vỏ của những loại trái cây này mỏng, không có nước và trở nên khô [5]
+ Ví dụ như hạnh nhân, quả mơ, quả me, v.v [5]
- Quả thịt: Vỏ dày, nhiều nước, chứa đầy thịt quả và dễ hỏng [4] Nhóm này chialàm 5 loại:
+ Quả hạch: Bao gồm vỏ bên ngoài mềm, thịt quả bọc quanh hạt cứng [5]
Trang 10Ví dụ: mận, đào, xoài, … [5].
+ Quả mọng: Quả nhỏ, vỏ mỏng, cấu trúc tế bào mảnh [5]
Ví dụ: Nho, dâu, việt quất, [5]
+ Quả có dạng quả táo: Vỏ trơn, nhẵn với trung tâm chứa lõi và hạt, lớp thịt dày[5]
Ví dụ: táo, lê, … [5]
+ Quả có múi: Vỏ dày và bên trong có màng mỏng để phân chia thịt quả thành cácmúi
Ví dụ: cam, quýt, chanh, bưởi, … [5]
+ Quả bầu nậm: Vỏ cứng, thịt quả mọng, hoặc mịn màng, nhiều nước, có nhiều hạt,hạt ở giữa hoặc trong thịt [5]
Ví dụ: Dưa đỏ, dưa hấu, dưa lê, dưa gan, … [4]
1.1.4 Trên cơ sở điểm phát triển
- Quả thực: Trái cây phát triển từ bầu nhụy ngay sau quá trình thụ tinh được gọi làquả thực [4]
Ví dụ: Xoài, vải thiều, chanh, đu đủ, [4]
- Trái cây giả: Trái cây phát triển từ các bộ phận khác sau khi thụ tinh như đế hoa,
vỏ hoặc toàn bộ hoa được chuyển thành trái cây [4]
Ví dụ như táo, lê, mít, hạt điều, Chalta, dứa, [4]
1.1.5 Dựa vào vai trò của hoa và sự nở hoa
- Quả đơn:
Quả đơn có thể là quả thịt hoặc quả khô, và do một bầu nhụy đơn hoặc phức đãchín chỉ với một nhụy hoa Quả khô có thể là dạng quả nẻ (tự nứt để phân tán hạtgiống) hoặc quả không nẻ (không tự nứt để phân tán hạt giống) [6]
Ví dụ: xoài, dừa, [4]
- Quả tụ:
Quả được hình thành từ những hoa đơn có nhiều lá noãn không ghép lại với nhau,
ví dụ: mỗi nhụy hoa có chứa một lá noãn Mỗi nhụy hoa hình thành một quả con Vànhóm các quả con được gọi là "etaerio" [7]
Bốn loại quả tụ có chứa "etaerio" là quả bế, quả đại, quả hạch con và quả mọng.Các loại thực vật họ Mao lương, gồm cây ông lão và cây mao lương, quả đều có
"etaerio" của quả bế Chi Bồng Bồng thì quả có "etaerio" của quả đại Các loại thựcvật thuộc chi mâm xôi thì quả có "etaerio" của quả hạch con Quả của thực vật chi Nathì có "etaerio" của quả mọng [7]
Trang 11Cây mâm xôi có các nhụy hoa được gọi "quả hạch con" vì mỗi nhụy hoa đềugiống như một quả hạch nhỏ, gắn liền với đế hoa Với quả của một số loại cây bụi(như cây mâm xôi), phần đế hoa được kéo dài ra và là một phần của quả khi chín, do
đó mâm xôi là quả tụ giả [8] Quả dâu tây cũng là một loại quả tụ giả, loại duy nhất cóchứa hạt giống trong quả bế [9]
1.1.6 Theo các khu vực đang phát triển trên thế giới
- Trái cây nhiệt đới:
Trái cây phát triển ở vùng nhiệt đới [4]
Ví dụ như quả bơ, xoài, chà là , chuối , dừa, v.v [4]
- Trái cây cận nhiệt đới:
Trái cây mọc ở các vùng giữa vùng nhiệt đới và vùng ôn đới là trái cây cận nhiệtđới [4]
Ví dụ như ổi, lựu, táo tàu, ô liu, cam, v.v [4]
- Trái cây ôn đới:
Trái cây mọc ở vùng ôn đới trên thế giới Chúng phát triển mạnh trong điều kiệnlạnh [4]
Ví dụ: táo, lê, đào, nho, dâu tây, v.v [4]
1.2 Các nguyên nhân gây hư hỏng trái cây
1.2.1 Nguyên nhân cơ học
- Các tác động cơ học tác động lên thực phẩm trong quá trình thu hoạch, bao gói,vận chuyển và bảo quản thực phẩm Nó làm biến dạng thực phẩm, bao bì bao gói dẫnđến thực phẩm bị hư hỏng [10]
- Thu hoạch: do sự cắt cuống không đúng, rơi, vỡ, những vết cắn của côn trùng,chuột bọ, cọ xát làm trầy xước làm mất lớp cutin trên vỏ trái cây Hư hỏng cơ học xảy
ra nhiều hơn đối với việc thu hoạch bằng thủ công [2]
- Vận chuyển: đựng trái cây trong các vật bẩn, cứng, góc cạnh, thô ráp dễ gây ra vếtthâm dập bên trong hoặc bị nứt bể, trầy xước ở lớp vỏ bên ngoài, phương tiện vậnchuyển tạo độ rung; gây va đập mạnh, bốc dỡ hàng hóa không cẩn thận…dẫn đến sựdập vỡ, trầy xước của các loại trái cây [11] Các vết dập vỡ, trầy xước này sẽ làm tăng
Trang 12sự mất nước, tăng độ hô hấp, đẩy mạnh sự sinh tổng hợp khí etylen, thúc đẩy quá trìnhchín của trái cây trong quá trình bảo quản trái cây [2].
Đồng thời, hoạt động của các vi sinh vật gây hại đặc biệt là nấm dễ bị ức chế khibảo quản dưới 10oC
Do đó, nhiệt độ càng thấp thì thời thời gian bảo quản càng lâu [13]
- Độ ẩm:
Là một trong những nguyên nhân chủ yếu gây hư hỏng khi bảo quản trái cây
Độ ẩm cao thúc đẩy sự phát triển của vi sinh vật nhanh chóng, đặc biệt là nấm mốc,làm trái cây bị hư hại nhanh [15]
Quả tươi có hàm lượng nước rất cao, nên nếu độ ẩm thấp, quá trình mất nước xảy ramạnh, làm quả bị nhăn, héo, làm mất giá trị cảm quan Đặc biệt làm rối loạn sinh lý,tăng quá trình hô hấp dẫn đến trái cây bị hỏng nhanh [13]
Tỷ lệ hư hỏng do độ ẩm có thể lên tới 22% các nguyên nhân gây hư hỏng trong quátrình bảo quản trái cây [15]
- Oxy: Trong điều kiện môi trường ít oxy, nhiều CO2, không có chất kích thích chín
Ethylene… thì cường độ hô hấp giảm, làm giảm khả năng đề kháng, nên quả dễ bị thốihỏng nếu môi trường nhiều oxy, thúc đẩy hô hấp xảy ra nhanh, làm giảm khối lượngtrái cây, và đối với những loại trái cây giàu polyphenol và tannin, sẽ xảy ra quá trìnhoxy hóa, sinh ra polyme có màu nâu làm giảm chất lượng trái cây Do đó cần duy trìnồng độ oxy ở mức thích hợp [14]
- Ánh sáng:
Ánh sáng chiếu vào quả làm cho quá trình hô hấp xảy ra mạnh hơn, nhiệt độ quảtăng lên, quá trình bay hơi nước nhanh hơn, … làm cho trái cây nhanh chóng bị hưhỏng [15]
1.2.3 Nguyên nhân hóa sinh
Trong trái cây có chứa nhiều loại enzyme khác nhau và chính chúng tham gia vàocác quá trình phân hủy các chất khi bảo quản [1]
Trang 13- Quá trình thủy phân tinh bột thành đường bởi sự xúc tác của enzyme amylase,khiến cho nồng độ đường bên ngoài tế bào tăng lên Sự chênh lệch nồng độ đườngtrong và ngoài tế bào tạo nên một áp suất thẩm thấu, nước trong tế bào sẽ đi ra ngoài,làm cho quả chín có nhiều nước hơn, đồng thời các tế bào quả ở trạng thái nhượctrương, quả sẽ mềm hơn [17]
E.amylase
(C6H10O5)n +H2O → C6H12O6 (glucose)
- Quá trình thủy phân protopectin thành pectin hòa tan bởi sự xúc tác của enzymeprotopectinase làm giảm cường lực liên kết giữa các tế bào, vỏ tế bào trở nên mỏng, tếbào và vỏ mềm dần ra [3]
+ Protopectin là phức chất của pectin và cellulose, hemicellulose, không tan trongnước, làm nên cấu trúc vách tế bào Khi quả xanh, hàm lượng protopectin rất cao, tậptrung chủ yếu ở thành tế bào, giúp gắn kết với các tế bào thực vật với nhau và hìnhthành vách tế bào, làm cho trái cây có độ cứng nhất định [5]
Sự thay đổi hàm lượng các hợp chất pectin có tác dụng rất lớn đến độ cứng của tráicây Khi trái chín, các protopectin có xu hướng bị thủy phân thành các pectin hòa tanlàm giảm liên kết các tế bào trong mô thực vật, dẫn đến trái mềm dần Khi trái quáchín, protopectin bị thủy phân thành acid pectic và rượu methylic làm cho trái bị nhũn
và cấu trúc trái bị phá hủy [5]
- Dưới tác dụng của enzyme pectinase, pectin bị thủy phân và tạo thành các sảnphẩm như acid galacturonic, glucose, galactose, arabinose, methanol [6]
1.2.4 Nguyên nhân hóa học
Do phản ứng giữa các thành phần của trái cây với nhau hay giữa các thành phầncủa trái cây với môi trường vật lí xung quanh [10]
1.2.4.1 Quá trình thủy phân:
Quá trình phân cắt các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn dưới sựtác dụng của axit (có trong trái cây) và có sự tham gia của nước
1.2.4.2 Phản ứng thay đổi màu:
Phản ứng của Chlorophyll (chất diệp lục)
Trang 14a Dưới tác dụng của Fe, Sn, Al, Cu, thì Mg2+ trong chlorophyll sẽ bị thay thế vàcho ra các màu khác:
+ Với Fe cho màu nâu [19]
+ Với Sn, Al cho màu xám [19]
+ Với Cu cho màu xanh đậm- đặc biệt bền được ứng dụng làm phụ gia thực phẩm[19]
b Dưới tác dụng của nhiệt độ và acid chứa trong dịch bào của trái cây hoặc acid
có trong dung dịch, các acid chiếm lấy ion Mg2+ trong phân tử chlorophyll và thay thếbằng 2 ion H2+ làm cho chúng chuyển hóa thành pheophytin có màu xanh olive sẫm
Và sự sẫm màu này xảy ra mạnh hơn nữa đối với các loại rau quả có hàm lượng acidcao [19]
Chlorophyll + HX -> Pheophytin (màu sẫm olive) + MgX2
c Khi chlorophyll tác dụng với kiềm nhẹ thì acid và muối acid của dịch bào sẽ bịtrung hòa, tạo thành các muối phức tạp có chứa Mg gọi là Chlorophilinic acid làm sảnphẩm có màu xanh đậm [19]
C55H72O5N4Mg + NaOH => C32H30ON4Mg(COONa)2 + CH3OH + C20H39OHChlorophyll a chlorophilinic acid metanol rượu phytol
C55H72O5N4Mg + NaOH => C32H30ON4Mg(COONa)2 + CH3OH + C20H39OHChlorophyll b chlorophilinic acid metanol rượu phytol
1.2.5 Nguyên nhân sinh vật
Các nguyên nhân sinh vật gây hư hỏng trái cây bao gồm:
- Trái cây có thể bị nhiễm vi sinh vật do lây nhiễm qua các con đường [16]
+Tự nhiên: không khí, đất, nước, động vật
+Do vật trung gian chứa đựng, bao gói trái cây khi vận chuyển, chế biến, bảoquản
+Do tiếp xúc lẫn nhau trong quá trình thu hái, vận chuyển, chế biến, bảo quản
Trang 15- Các loại vi sinh vật này hoặc gây bệnh ngay cho trái cây hoặc tồn tại trong các môbào, mao quản ở dạng nha bào, và sẽ phát triển gây thối hỏng trái cây đặc biệt đối vớicác loại trái cây đã bị hư hỏng do cơ học thì nguy cơ lây nhiễm càng tăng [16].
- Trái cây bị nhiễm vi sinh vật sẽ bị thay đổi hương vị, màu sắc, độ tươi, hình thái
bề ngoài và màu sắc của thịt trái cây bên trong Lâu dài, trái cây sẽ xuất hiện mùi vị lạ,thay đổi hoặc phá vỡ cấu trúc của thịt trái cây, trái cây sẽ bị mềm nhũn và thối rữa.Thậm chí, những vi sinh vật có thể gây ra các độc tố ảnh hưởng tới giá trị dinh dưỡng
và làm mất an toàn thực phẩm khi được sử dụng [16]
- Các vi sinh vật chủ yếu gây hư hỏng trái cây:
Nấm mốc sinh trưởng sinh ra một số enzyme như pectinase làm phân hủy và khiếncác khuẩn ty của nấm mốc ăn sâu vào mô thực vật khiến cho dịch bào chảy ra, trongquá trình phát triển cũng tạo ra các độc tố làm trái cây bị thối [20]
Một số loại nấm mốc gây hư hỏng trái cây:
Xuất hiện vết màu xanh đậm như úng nước, khi bệnh lớn chuyển nâu đen, độ
ẩm cao có lớp tơ trắng bao phủ bên ngoài, nặng sẽ thối nhũn
Thối nâu: đốm nâu lớn rồi lan khắp quả, thịt quả trở nên rắn
+ Sự gây hư hỏng:
Trang 16 Thối nâu ở quả có múi
Botrytis:
+ Phát triển trong môi trường nhiều hơi ẩm, nhiệt độ từ 18 – 240C
+ Biểu hiện:
Những đốm nâu sáng xuất hiện, sau đó lan rộng phủ lớp mốc xám
+ Sự gây hư hỏng: Thối xám
Trang 17 Đốm vòng: vết hình tròn màu nâu sẫm, hơi lõm xuống và cũng có vòng đồngtâm màu đen.
Gây nấm mốc đen ở các loại quả tươi
Hình 1.5 Dâu tây bị nhiễm nấm mốc đen [20]
+ Thích hợp với ẩm độ và nhiệt độ cao
+ Biểu hiện: Lúc đầu chỉ là những vết lõm màu trắng, bệnh nổi thành những đốmmàu nâu, trái sần sùi, nặng thì thối nát
+Sự gây hư hỏng: Bệnh đốm quả [20]
Trang 19 Trên quả vết bệnh là những đốm nhỏ, màu nâu đen, ướt, hơi nhô lên mặt quảcòn xanh.
+ Gây hư hỏng trái cây chín như trái nho khi sinh cồn, CO2
+Loài điển hình: Saccharomyces cerevisiae, S Uvarum, S.rousenii, …
+ Làm hỏng các trái cây chua
+ Loài điển hình: Torulopsis stellate (trên vỏ nho chín), Torulopsis holmli, …[20]
1.2.5.2 Côn trùng và nhện
- Gây hư hỏng trực tiếp bằng cách ăn uống [10]
- Gián tiếp bằng cách lây lan bệnh (ruồi giấm, ruồi) [10]
1.2.5.3 Các loài gặm nhấm:
- Trực tiếp bằng cách tiêu thụ thực phẩm [10].
- Gián tiếp bằng cách lây lan bệnh [10]
1.3 Nguyên nhân hư hỏng đặc trưng
Quả sau thu hoạch vẫn xảy ra quá trình sinh lý, sinh hóa (hô hấp, quá trình chín,
…) =>Các thành phần bị phân hủy dưới xúc tác enzyme trong quả kết hợp vớicác tác nhân môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng ,… ) sau đo thối hỏng
Nhiệt độ càng cao thì tốc độ các phản ứng càng nhanh làm quá trình hư hỏngnhanh hơn
Nếu có mặt oxi thì các hợp hất polyphenol, lipid trong quả sẽ bị oxi hóa làmbiến màu, mùi của quả
Trang 20 Ngoài ra với nhiệt độ, độ ẩm thích hợp một số loại VSV phát triển làm hư hỏngquả
=> Kết luận: Nguyên nhân hư hỏng đặc tưng của trái cây là nguyên nhân vật lý và hóa
sinh
Trang 21Chương 2: BIẾN ĐỔI CỦA CÁC HỢP PHẦN THỰC PHẨM TRONG
BẢO QUẢN
2.1 Các thành phần hóa học của trái cây
2.1.1 Nước
- Nước gồm các loại sau:
+ Nước tự do: nước trong trái cây chủ yếu ở dạng này, trong đó có chứa các chấthòa tan [12]
+ Nước liên kết: chiếm một phần nhỏ, liên kết với protopectin, hemicellulose vàcellulose, có mặt trong các hệ keo của tế bào [12]
- Trong trái cây hàm lượng nước rất cao, trung bình 80-90% (có khi đến 93-97%).80-90% hàm lượng nước ở trái cây nằm trong dịch bào, phần còn lại trong chất nguyênsinh và gian bào Ở thành tế bào, nước liên kết với protopectin, hemicelluloza [12]
- Lượng nước phân bố không đều trong các mô Nước trong mô bao che ít hơn trongnhu mô
Ví dụ: trong cam, quýt, hàm lượng nước của vỏ là 74,7%, còn trong múi tới87,2%
- Đứng đầu về hàm lượng nước trong các loại trái cây là dưa hấu (92% trọng lượng
là nước), tiếp theo là dưa chuột và các loại dưa khác [12]
- Vai trò: đóng vai trò quan trọng cho sự phát triển của quả, là dung môi hòa tan cácchất khô hòa tan như đường, vitamin, chất màu, acid hữu cơ [18]
Trang 22đường Fructose là loại gluxit có vị ngọt nhất, độ ngọt của đường Glucose thì bằng 0,6lần so với đường saccarose) [12].
- Vị ngọt: tùy thuộc loại đường và hàm lượng đường
Ví dụ: + Quả hạch (mơ, mận, đào): ít saccharose,
+ Quả có múi (cam, quýt, bưởi): saccharose
+ Quả nhân, dưa hấu: fructose
+ Nho, bom, chuối: glucose
- Vai trò:
+ Cung cấp năng lượng cho quả trong quá trình bảo quản
+ Là cơ chất cho quá trình lên men
- Tính chất:
+ Dễ tan trong nước, nhất là nước nóng
+ Có khả năng sử dụng như chất bảo quản khi ở nồng độ cao
+ Tính hút ẩm mạnh, tính kết tinh
+ Tham gia phản ứng Mailard, phản ứng Caramen
+ Dễ lên men rượu, acid lactic do vi sinh vật
+ Kết hợp acid amin cho màu nâu [18]
2.1.2.2 Tinh bột
- Khái niệm: Là hỗn hợp 2 polysaccharide amilose và amilosepectin Là mộtcacbohiđrat cao phân tử bao gồm các đơn vị D-glucoze nối với nhau bởi liên kết α-glucozit Công thức phân tử gần đúng là (C6H10O5)n trong đó n có giá trị từ vài trămđến khoảng mười nghìn Tinh bột có dạng hạt màu trắng tạo bởi hai loại polime làamiloza (amylose) chiếm khoảng 10-30% khối lượng tinh bột và dạng amylopectin(amylosepectin) chiếm khoảng 70-90% khối lượng tinh bột [17]
- Trong quả, amilosepectin không có hoặc có rất ít, riêng tinh bột chuối có 83% làamilosepectin
- Trong các loại quả khác nhau, tinh bột đều có nhưng hàm lượng rất thấp và thayđổi theo quy luật riêng
- Với các loại quả khi xanh tinh bột nhiều hơn khi chín Ví dụ, chuối tiêu xanh khigià chứa 20,6% tinh bột, nhưng khi chín chỉ còn 1,95%, trong khi hàm luợng đuờngtăng từ 1,44-16,48% [18]
- Tính chất:
+ Kích thước hạt tinh bột: > 20 µm => bở, xốp
+ Khối lượng riêng: 1,5-1,6
+ Nhiệt độ hồ hóa: 62-73
Trang 23+ Tinh bột không tan trong nước lạnh (nguội), nhưng trương phồng trong nước nóng(trên 65˚C) thành hồ tinh bột có dạng nhão, nhớt [18].
- Thủy phân: glucose, sản phẩm trung gian: amilodextrin, dextrin, maltose
- Vai trò:
+ Là chất dự trữ, cung cấp năng lượng
+ Chuyển hóa thành đường [18]
- Thường nằm ở phần vỏ quả, vỏ hạt và trong màng tế bào Cenlulose trong quả là0,5 - 2,7%, có khi chiếm tới 6%
- Ngăn cản quá trình truyền nhiệt, quá trình đối lưu bên trong, nhất là trong sản xuất
đồ hộp
- Bền trong môi trường nhiệt độ, kiềm loãng, axit loãng Xenlulozơ cũng không bịhòa tan trong các dung môi hữu cơ thông thường như benzen, ruợu, ete, axeton(aceton)
- Khi rau quả chín, hàm lượng xenluloza không bị đổi
- Kích thích quá trình tiêu hoá
- Các phân tử cellulose liên kết hydro => bó sợi, liên kết với hemicellulose,protopectin => tạo mô vỏ cứng, vững, ít thoát nước cho rau quả [18]
Trang 24- Tham gia vào thành phần cấu trúc, tạo sự vững chắc cho rau quả
- Khi rau quả già chín: Hemixenluloz sẽ phân giải thành xenlulose và pentozan,Hemicellulose → pentozan → pentoze, các bị đường galactose, manose, arabinose,tham gia vào quá trình hô hấp Khi đó sẽ làm mềm cấu trúc tế bào, giảm khả năng tự
vệ của nông sản [12]
- Tính chất:
+ Không bị thủy phân trong đường tiêu hóa
+ Không tan, khi quả chín sẽ bị thủy phân thành đường
+ Không bền, có thể bị thủy phân bởi dung dịch acid yếu, kiềm yếu [18]
- Các loại rau quả khác nhau có hàm lượng pectin khác nhau: táo 1,5 – 3,5%, chanh2,5 -4%, cam 3,5 – 12,4%, cà rốt, bí ngô 2,5%, cùi bưởi 3,1%, vỏ múi bưởi 5,8%, vỏhạt 5,3%, bã tép 5,2% [12]
- Phân loại:
+ Dựa vào chỉ số DE: mức độ ester hóa chia thành 2 dạng:
HMP (high methoxyl pectin): DE > 50%
LMP (low methoxyl pectin): DE < 50%
+ Dựa vào khả năng hòa tan:
Pectin hòa tan: methoxyl polygalacturonic
Pectin không hòa tan: protopectin [17]
- Tính chất:
+ Kết tủa với kim loại tạo pectat: nhờ nhóm COO- tự do
+ Kết hợp với tannin tạo hợp chất không tan
+ Khi tan trong nước tạo dd pectin có độ nhớt cao
+ Có khả năng tạo gel: acid, đường [18]
VD: (đường ≥ 50%; pH 3- 3,4; pectin 0,5-1,5%) [17]
2.1.3 Các hợp chất chứa nitơ
Khái niệm: bao gồm protein và sản phẩm thủy phân protein hoặc cấu tử tổng hợpprotein: acid amin, amit (asparigin, glutamin), acid nucleic, amoniac, nitrat, glucosidechứa N, enzyme…Hàm lượng chiếm từ 0,5 – 2% tổng lượng chất khô [12]
Trang 252.1.3.1 Protein
- Gồm 2 loại: protein đơn giản và protein phức tạp
- Các nito protein chiếm thành phần chủ yếu Ví dụ: cà chua có 30%, chuối có 50%.Một đặc tính quan trọng của protein là sự biến tính, tức là sự phá vở liên kết nướctrong phân tử protein, làm cho nó bị đông tụ không thuận nghịch [12]
- Tính chất:
+ Protein tan trong nước cho dung dịch keo, làm tăng độ nhớt, độ ổn định trong cácsản phẩm
+ Protein cố định các chất thơm và giữ mùi cho thực phẩm
+ Ở nhiệt độ cao, protein bị biến tính không thuận nghịch tạo thành các kết tủa, làmgiảm độ nhớt và tính keo của sản phẩm
+ Trong môi trường có tanin, protein sẽ kết hợp với tanin tạo thành hợp chất khôngtan
+ Khi bảo quản ở nhiệt độ cao và trong thời gian dài, protein sẽ bị biến tính nhưngkhông đông vón lại mà chỉ bị già cỗi, tính háo nước và trương nước của chúng bị giảm[18]
2.1.3.2 Axit amin, amit (asparain, glutamine)
Tuy ít nhưng có vai trò quan trọng hơn nitơ protein trong sản xuất rượu vang, vìnấm men cần sử dụng dạng nitơ này để phát triển Cho nên trong sản xuất rượu quả lênmen, đối với các loại quả nghèo các hợp chất nitơ này (cam, bưởi, ) phải bổ sungmuối amon vào dịch lên men Trong quả hầu hết acid amin tự do, đặc biệt có đủ támacid amin không thể thay thế được Tỉ lệ thành phần các acid amin trong một số loạiquả khá cân đối như trong chuối tiêu (1,5 – 1,6%) [17]
2.1.4 Vitamin
- Vitamin là những hợp chất hữu cơ có hàm lượng rất nhỏ trong cơ thể nhưng rất cầnthiết cho hoạt động sống Nhiều vitamin chỉ có thể tổng hợp được trong thực vật, dovậy quả là nguồn cung cấp vitamin rất quan trọng và rất cần thiết đối với con người.Hàm lượng vitamin trong sản phẩm nhiều hay ít đều phụ thuộc vào loại nông sản, độchín, … [12]
- Có 2 nhóm: hoà tan trong nước và hoà tan trong dầu
- Có nhiều loại vitamin: A, B, C, D, E, P, PP Trong rau quả có nhiều nhất làvitamin C và A
- Hàm lượng vitamin thay đổi tuỳ theo loại vitamin, thời gian và điều kiện bảo quản
- Các loại quả trái cây rất giàu vitamin A, C, PP, B1, B2, K
Trang 26- Các vitamin hoà tan trong nước quan trọng là: vitamin C, vitamin P, axit folic,vitamin PP, vitamin nhóm B và axit pantotenic.
- Các vitamin hoà tan trong chất béo thường gặp là vitamin A và vitamin K
- Trong rau quả, vitamin C phân bố không đồng đều, thường tập trung gần vỏ haylớp gần vỏ, có khi 3-4 lần cao hơn trong mẫu trung bình [18]
<> Vitamin C (acid ascorbic):
- Bản chất: acid L-ascorbic, có nhiều nhất trong rau quả
- Các dạng tồn tại: L-ascorbic, acid dehydro ascorbic, ascorbigen
-Phân bố: Có nhiều trong rau xanh, trái cây có pH thấp Có nhiều trong các loại quảnhư: cam, quýt, chanh, dâu, [12]
- Tính chất:
+ Dễ bị oxi hóa khi gia nhiệt, không khí, ánh sáng
+ Hàm lượng giảm dần theo độ chín
+ Bền trong môi trường acid
+ Được bảo vệ tốt trong dung dịch có độ đường cao
+ Muối sắt và đồng có tính phá hủy vitamin C [18]
- Phân bố: phổ biến trong quả, nhiều nhất ở gấc (90mg%)
- Vai trò: khả năng chống oxy hóa
- Tính chất:
+ Thường đi kèm với chlorophyll
+ Tan trong chất béo, dầu
+ Khá bền khi gia nhiệt, dễ bị oxy hóa (50%) [18]
2.1.5 Lipid
- Chất béo trong quả tập trung nhiều ở hạt, một vài loại quả như (gấc, bơ) là cả ởthịt quả Chất béo thường đi kèm với sáp, tạo thành màng mỏng bảo vệ ngoài vỏ, ngănchặn sự bay hơi nước và vi sinh vật xâm nhập Hàm lượng chất béo lạc là 44,5%; cơmdừa già 35,1%; quả bơ 23%; quả gấc 8% [12]
Trang 27- Chất béo của quả thường chứa hai acid béo no là acid panmitic 31% và acid stearic4,5% và ba acid béo không no là acid oleic 4,5%, acid linolenic 7% Trong đó acidlinoleic và acid linoleonic là các acid béo không thể thay thế được.
- Là chất dự trữ năng lượng Chất béo trong quả vừa dễ tiêu hóa, cung cấp cho cơthể các acid béo không no, vừa là thành phần rất cần trong khẩu phần ăn hằng ngàynên có vai trò rất quan trọng [18]
2.1.6 Các chất màu
- Chất màu (sắc tố) tạo cho quả có màu sắc khác nhau Các chất màu trong quả cóthể chia thành 4 nhóm: chlorophyl, carotenoit hoà tan trong chất béo, antoxian và chấtmàu flavon tan trong nước [10]
Clorophyl
- Có màu xanh lục, vì thế còn gọi là diệp lục, đóng vai trò quan trọng trong quátrình quang hợp- nguồn chủ yếu tạo ra các hợp chất hữu cơ clorophyl trong lục lạpnằm trong nguyên sinh của phần xanh trong quả, hàm lượng clorophyl của thực vậtxanh khoảng 1% khối lượng chất khô, và thường đi kèm với chất màu khác nhưcarotinoid
-Clorophyl là sắc tố chủ lực trong vỏ trái cây màu xanh Trong quá trình chínclorophyl mất dần và sắc tố khác tăng lên Tuy nhiên, ví dụ như cam, có loại khi chínvẫn còn màu xanh hoặc màu xanh lá chính làm giảm giá trị thương phẩm [18]
Trang 28hơn Còn các hệ enzyme ở dịch quả lại thủy phân ra các chất đơn giản hơn Enzymetrong rau quả có hoạt lực cao và rất khác nhau [12].
- Đặc điểm chung:
+ Các enzyme trong dịch quả chủ yếu là enzyme phân hủy các chất phức tạp thànhđơn giản
+ Nhiệt độ tối ưu phần lớn enzyme 40°C, pH tối ưu thay đổi tùy loại
- Trong mô thực vật có các lớp enzyme sau:
Lớp enzyme oxi hóa- khử (oxidaza): nếu chỉ ức chế tạm thời thì nó sẽ hoạt động trởlại, vì vậy muốn vô hoạt hoàn toàn nên kéo dài thời gian gia nhiệt bằng 5-6 lần thờigian ức chế nó (peroxidaza, polyphenoloxidaza, catalaza…)
Lớp enzyme thủy phân (hydrolaza) xúc tác quá trình thủy phân: cacbonhydraza(amilaza, invectaza…); enzyme pectolitic (pectaza, pectine steraza.)
Lớp enzyme tổng hợp xúc tác các quá trình tổng hợp chất đơn giản thành chất phứctạp: photphotaza [17]
2.1.8 Các chất khoáng
- Trong quả, một phần nhỏ chất khoáng ở dạng nguyên tố kim loại liên kết với cáchợp chất hữu cơ cao phân tử như magie trong clorofin; lưu huỳnh, photpho trong thànhphần của protein, enzyme và lipoit; sắt, đồng trong enzyme Phần chủ yếu các chấtkhoáng ở trong thành phần các acid hữu cơ và vô vơ như axit photphoric, acidsunfuric, acid silixic, acid boric… Cơ thể nguời rất dễ hấp thu các chất khoáng ở dạngliên kết như vậy [10]
- Trong quả có khoảng 50-60 loại khoáng Tuỳ theo hàm luợng, các chất khoángtrong rau quả chia ra các loại: đa lượng (Ca, K, Na, P), vi lượng (Fe, Mg, Mn, I, B, Zn,Cu) và siêu vi lượng (µg% U, Ra) [12]
Muối của acid hữu cơ và vô cơ: dễ hấp thu
+ Phosphoric, sunfuric, chlohydric, boric… [18]
2.1.9 Các chất mùi
- Chất thơm hay tinh dầu, là chất bay hơi, tạo ra mùi đặc trưng cho từng loại quả.Trong rau quả chất thơm tập trung ngoài vỏ nhiều hơn trong thịt quả Chất thơm đuợctổng hợp trong quá trình chín, từ protein, glucid và chất béo, vitamin [10]
Trang 29- Trong các loại quả, citrus là loại có nhiều tinh dầu, vỏ cam chanh 2.4%, vỏ quýt1.3%, vỏ chanh 2.0% Hàm lượng tinh dầu trong các loại quả khác rất thấp, không quá0.001%.
- Các hợp chất mùi của nước ép rất dễ bay hơi khi tác dụng nhiệt và dễ bị phân hủy bởicác ảnh hưởng hóa học nên trong thực tế để khắc phục mất mùi ở nước ép trái câyngười ta có thể dùng hệ thống cô đặc hiện đại để bẫy hơi thoát ra, sau đó đưa nó trở lạisản phẩm cuối dưới dạng tinh dầu [10]
2.1.10 Acid hữu cơ
Acid hữu cơ tạo cho quả có mùi vị đặc trưng hơn bất cứ thành phần nào khác Acid hữu cơ tham gia vào quá trình oxi hoá khử trong quả như glucid và trong quá trình hô hấp Vì vậy trong quá trình tồn trữ lâu dài, giá trị cảm quan về mùi vị của một số quả giảm đi rõ rệt [11]
Acid hữu cơ có trong quả duới dạng tự do, dạng muối và este Một số acid bay hơi kết hợp với este tạo ra mùi thơm [11]
Hàm lượng acid của quả thường không quá 1% Tuy nhiên một số quả thuộc họ citrus có độ acid cao: bưởi chua 1,2%, mận chua 1,5%, mơ 1,3%, chanh 6-8% [11]
2.2 Các loại biến đổi của thành phần hóa học
2.2.1 Nước
Do hàm ẩm cao chứa phần lớn là nước tự do nên các quá trình trong trái cây tươixảy ra mãnh liệt làm tăng hô hấp, tiêu hao chất dinh dưỡng, sinh nhiệt và bốc hơi nướckhi tồn trữ Do đó làm giảm khối lượng trái cây, héo nhanh, chóng hư hỏng và làm cho
+ Đường lên men tạo thành rượu, thành axit (axit lactic, axit propionic) dưới tácdụng của vi sinh vật gây mùi khó chịu [18]
- Tinh bột:
Tinh bột trong quá trình thủy phân chuyển hóa thành đường, tạo cho cơ chất choquá trình lên men, phản ứng Caramen, Mailard làm thay đổi màu sắc, mùi vị và độcứng (mềm hơn) của trái cây [18]
- Hemicellolose
Trang 30Khi rau quả già chín: Hemicellolose sẽ bị phân giải thành cellulose và pentozan,Hemicellulose → pentozan → pentose, các đường galactose, manose, arabinose, thamgia vào quá trình hô hấp Khi đó sẽ làm mềm cấu trúc tế bào, giảm khả năng tự vệ củanông sản [18].
- Các hợp chất pectin:
Chuyển hóa protopectin thành pectin hòa tan do enzyme pectinase xúc tác làm giảmkhả năng liên kết giữa tế bào và mô, làm trái cây mềm, dễ bị vi sinh vật tấn công gâythối rửa [18]
2.2.3 Protein
- Dưới tác dụng của enzim protein bị thủy phân thành các axit amin [18]
+ Tác dụng của vi khuẩn hiếu khí axit amin bị phân huỷ thành các axit hữu cơ
và amoniac
+ Tác dụng của vi khuẩn kỵ khí axit amin bị phân huỷ thành amin và CO2 Nếuaxit amin mạch hở thì amin hình thành ít độc hại, axit amin mạch kín thì khi phân huỷamin hình thành rất độc hại Người ta gọi chung các amin này là Promain [18]
Nếu phối hợp tác dụng của cả vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí quá trình phân huỷprotein phức tạp hơn, tạo nhiều chất như: phenol, indon scaton … [12]
Kết hợp với các phản ứng nêu trên, thường có thêm các phản ứng phụ, như hìnhthành các amin có thêm một hoặc nhiều gốc metyl gọi là betain (chất độc gây bài tiếtnước dãi và co giật) Nếu axit amin là các chất có chứa lưu huỳnh thì hình thành mộtdãy các chất có mùi khó chịu thioacol, mercaptan, hydrrosunfua, hydrocarbua [12]
- Ở nhiệt độ cao, protein bị biến tính không thuận nghịch tạo thành các kết tủa, làmgiảm độ nhớt và tính keo của sản phẩm
- Trong môi trường có tanin, protein sẽ kết hợp với tanin tạo thành hợp chất khôngtan
- Khi bảo quản ở nhiệt độ cao và trong thời gian dài, protein sẽ bị biến tính nhưngkhông đông vón lại mà chỉ bị già cỗi, tính háo nước và trương nước của chúng bị giảm[18]
Trang 31Trong quá trình chín và bảo quản trái cây, hàm lượng vitamin có khuynh hướnggiảm và làm giảm giá trị dinh dưỡng của quả [10].
Hàm lượng vitamin C giảm mạnh trong quá trình bảo quản đặc biệt những quả bảoquản lâu Sự giảm vitamin C do quá trình khử xảy ra trong tế bào [10]
Khi làm đông và tan giá, gây 1 số bất lợi cho trái cây như giảm hàm lượng chất khô,hàm lượng vitamin, giảm tính tươi
Vitamin C dễ bị oxy hóa và bị chuyển thành dạng dehydroascorbic không có hoạttính sinh học, dễ bị phân hủy dưới tác dụng của nhiệt [10]
Dạng lipid phổ biến trong quả là dạng dự trữ [12]
Nhìn chung, lipid ít ảnh hưởng do hàm lượng của nó trong trái cây khá thấp và nókhông phải là nguồn cơ chất sử dụng trong quá trình hô hấp của quả, ngoại trừ 1 sốloại quả có nhiều chất béo là bơ, gấc, [12]
Lipid thường có các biến đổi không mong muốn trong bảo quản và chế biến thựcphẩm
- Sự xà phòng hóa chất béo thường dẫn đến mùi vị lạ
- Sự oxy hóa tạo thành các chất như aldehit, xeton, peroxit, … làm thực phẩm bị ôi,khét
- Sự tạo thành phức chất lipoprotein làm giảm giá trị dinh dưỡng của lipit vàprotein [12]
2.2.8 Các chất màu
Chất màu được hình thành hoặc biến đổi từ dạng này sang dạng khác Ví dụ:clorophyl chuyển thành caroten … tạo nên màu sắc của quả chín
Trong quá trình bảo quản, Chlorophyl giảm và carotenoid tăng [10]
Sự thay đổi về thành phần sắc tố bao gồm cả sự phân hủy các sắc tố vốn có sẵncũng như sự tổng hợp các sắc tố mới Sự phân hủy các sắc tố có thể chia thành 2 dạng:+ Phân hủy sắc tố làm tăng chất lượng quả: ví dụ như sự phân hủy chlorophyll đồngthời với sự hình thành sắc tố mới (quả cam) hoặc sự phân hủy chlorophyll làm cho cácsắc tố sẵn có được thể hiện (quả chuối xuất hiện các màu mới như lycopen,xanthophyl, …)
Trang 32+ Phân hủy các sắc tố làm giảm chất lượng quả: ví dụ như sự chuyển hóa các sắc tốlàm màu sắc quả nhợt nhạt [10].
Tannin hòa tan trong nước: nước kiềm có ion tạo phức nâu đậm, khi bổ sung acid,chuyển sang nâu nhạt [12]
+ Antoxian
Màu sắc của antoxian luôn thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ, các chất màu có mặt vànhiều yếu tố khác, Khi tăng số lượng nhóm OH trong vòng benzen thì màu càngxanh đậm [18]
Antoxian cũng có khả năng tạo phức với kim loại cho màu sắc khác nhau: chẳnghạn muối kali sẽ cho với antoxian màu đỏ máu, còn muối canxi và magie sẽ cho vớiantoxian phức có màu xanh ve Các antoxian của nho chỉ thay đổi đáng kể khi có mặt
Fe, Sn, hoặc Cu [18]
Khi đun nóng lâu dài các antoxian có thể phá hủy và mất màu, đặc biệt là cácantoxian của dâu tây, anh đào, củ cải Ngược lại, các antoxian của phúc bồn tử đencũng trong điều kiện đó lại không bị thay đổi Nhìn chung khi gia nhiệt, các chất màu
đỏ dễ dàng bị phá hủy, còn chất màu vàng thì khó hơn [18]
Bảo quản bằng anhydrit sunfurơ: acid sunfurơ dễ dàng kết hợp với các sắc tố thựcvật, nhất là các chất màu antoxian của rau quả để tạo thành các phức chất mới khôngmàu Vì vậy khi sunfit hóa các quả có màu đỏ, xanh và các màu khác, thường làm choquả mất màu Phản ứng này xảy ra theo chiều thuận nghịch và sau khi tách SO2 màucủa sản phẩm quả lại được khôi phục [12]
- Chlorophyll
Trong quá trình hô hấp yếm khí của nguyên liệu nông sản làm cho màu xanhchlorophyll mất đi chỉ còn lại màu vàng, đỏ, tím của carotenoit, xantophyl và antoxyan[17]
Trang 33Chlorophyl khi được giải phóng ra khỏi phức chất với protein thường không bềnvững sẽ chuyển thành hợp chất pheophytin có màu xanh olive hoặc nâu [17].
Dưới tác dụng của Fe, Sn, Al, Cu thì Mg trong chlorofill sẽ bị thay thế và sẽ cho cácmàu khác nhau sau:
+ Với Fe sẽ cho màu nâu
+ Với Sn và Al cho màu xám
+ Với Cu sẽ cho màu xanh sáng [17]
và khả năng chuyển thành axit acetic cũng tăng lên gây hư hỏng nguyên liệu [12].C6H12O6 -> 2 CO2 + 2C2H5OH + 28 Kcal
Xử lý nhiệt có thể làm giảm mùi, màu, vị tự nhiên của rau quả [12]
Sự sụt giảm lượng acid tổng số là do tiêu hao trong quá trình hô hấp và quá trìnhdecacboxyl hóa Hàm lượng acid giảm cùng với sự giảm tinh bột và sự gia tăng lượngđường làm tăng trị số pH và độ ngọt của quả [12]
Hương thơm được sản sinh gồm: aldehyd, rượu, este, lacton, tecpen và hợp chất lưuhuỳnh…[18]
Trang 34+ Ester mùi của quả.
+ Amilaxetat Chuối
+ Octilaxetat Cam
+ Metilbutirat Đào
+ Izoamilbutirat Lê [12]
Khi có hàm lượng Cu cao trong trái cây sẽ gây vị đắng và có tính độc [10]
Naringin là một flananon, nó là diholozit (với glucoza và ramnoza) thường gây ra vịđắng của bưởi, nhất là ở bưởi trước khi chín Nhưng khi quả chín, enzym naringinazaphân cắt liên kết glucoza - ramnoza do đó mất vị đắng [12]
Một số ví dụ khi nhiệt độ thấp ảnh hưởng đến trái cây
Trái bơ: vỏ bị chấm đen và những bó mạch ngả màu sang nâu
Chuối: Vỏ ngả sang nâu
Xoài: Vỏ bị cháy xám, những vết nâu như chín
Cam: vỏ ngoài ngả nâu, chấm đen
Đu đủ: vỏ chấm đen, không chín, mùi biến đổi
Cà chua xanh: không chín
Cà chua chín: mềm nhũng, mô chứa đầy nước [12]
2.3 Biến đổi đặc trưng của trái cây
2.3.1 Biến đổi về màu, mùi
- Lên mốc:
Trái cây là môi trường giàu ẩm, đa số là môi trường axit nên thích hợp cho nấmmốc phát triển Nấm mốc phát triển sẽ tiết ra enzym cenllulase, pectinase phân hủythành tế bào của quả, tạo những đốm nâu thẫm [6]
- Phản ứng tạo màu, mùi
Trong chế biến
- Phản ứng caramen hóa đường:
+ Với saccharose, phản ứng caramen hóa xảy ra theo sơ đồ phản ứng sau:
C12H22O11 – H2O C6H10O5 + C6H10O5 [17]
Saccharose Glucozan levulozan
+ Đến nhiệt độ 185 - 1900C sẽ tạo thành izosaccharozan
Glucozan + Levulozan izosaccharozan
C6H10O5 + C6H10O5 C12H20O10 [17]
+ Khi nhiệt độ cao hơn sẽ mất đi 10% nước và tạo thành caramelan (C12H18O9hoặc C24H36O18) có màu vàng:
2 C12H20O10 – 2H2O C12H18O9 hoặc C24H36O18 [17]
Trang 35+ Khi mất 14% nước sẽ tạo thành caramelen:
C12H20O10 + C24H36O18 – 3 H2O C36H48O24.H2O [17]
+ Và khi mất đi 25% nước sẽ tạo thành caramelin có màu nâu đen Hầu hết tất
a cá sản phẩm caramel hóa đều có vị đắng [17]
Chuyển vị Amdori, không màu, không hấp thụ ánh sáng cực tím
=>Chất tạo thành là melanoidn, sản phẩm có màu đậm [17]
+ Phản ứng phụ thuộc vào nồng độ chất tham gia phản ứng, nhiệt độ, pH,lượng nước [17]
+ Phụ thuộc các loại đường chứa trong trái cây Nếu chứa saccharide sẽkhông có phản ứng (Không có nhóm cacbonyl) [17]
+ Phụ thuộc vào acid amin:
Alanin, valin cho màu đậm, vị chua, mùi bia [17]
Phenylalanin cho màu nâu sẫm, mùi hoa hồng [17]
Lơxin ho mùi bánh mì [17]
Lượng nước: Trái cây càng chứa ít nước sản phẩm tạo thành càng nhanh [17] Nhiệt độ: 90 – 950C sản phẩm tạo thành có tính cảm quan tốt Nhiệt độ cao có
vị đắng, mùi khét [17]
*Trong bảo quản:
Trong quá trình bảo quản, do thành phần có trong từng loại trái cây nên với điềukiện nhất định về nhiệt độ, độ ẩm và dưới sự tác dụng của vi sinh vật và mà dẫn đếncác quá trình lên men có thể kể đến như lên men rượu, lên men lactic, …
2.3.2 Quá trình lên men
Do trái cây đa số có đặc tính là giàu carbohydrate nên dạng hư hỏng chủ yếu là lênmen chua [10]
- Lên men rượu:
Trong điều kiện không có oxy của không khí và dưới tác dụng của enzym củaVSV, đặc biệt là nấm men, đường đơn sẽ chuyển hóa thành rượu, axit lactic, glixrin, [18]
Trang 36- Lên men lactic:
Vi khuẩn lên men lactic đồng hình: chứa enzym trisophosphatizomerase, tạo chủyếu là axit lactic (90%) [18]
C6H12O6 2 CH3CHOHCOOH [18]
Glucoza Axit lactic
Vi khuẩn lên men lactic dị hình: thiếu 2 loại enzym trên, hình thành acid acetic kèmtheo sự tổng hợp ATP Acid xucxinic khoảng 20%, rượu etylic và acid acetic 10%, cácloại khí 20% Đôi khi không có khí mà thay vào đó là sự tích lũy một lượng ít acidfoocmic [18]
Nấm men lên men đường trong quả tạo rượu làm mùi vị của quả thay đổi [18]
Vi khuẩn gây lên men acetic và lactic tạo acid làm chua nước quả [18]
2.3.3 Sự tạo thành chất màu do phản ứng oxy hóa polyphenol
Phản ứng tạo màu do oxy hóa các polyphenol có thể có enzym hoặc không cóenzym tham dự [18]
2.3.3.1 Các cơ chất phenol
Các cơ chất phenol chủ yếu tạo màu do enzim xúc tác như sau:
- Pirocatechol và các dẫn xuất (ngoại trừ gaiacol hay 0-metoxyphenol)
- 3, 4 – Dihydroxylphenylalanin (DOPA)
Được tạo ra từ tyrozin và dẽ bị oxy hóa thành dopa-quinon
- 3, 4 – Dihydroxylphenyletylamin hay dopamin là chất chính làm cho chuối bị sẫmmàu
- Axit clorogenic, có trong táo, lê, là chất có khả năng tạo ra chất màu xanh đen khiphản ứng với sắt
- Axit garlic là axit có nhân thơm, khi bị oxy hóa thì cho màu đỏ sẫm
- Tannin không những là cơ chất của phản ứng sẫm màu do enzim xúc tác mà còngóp phần tạo ra kết cấu và tạo vị cho các tổ chức thực vật
+ Tannin thủy phân (tannin pyrogalic) là este của đường glucoza với các axitpolyphenolic khác nhau Dưới tác dụng của axit, kiềm hoặc enzim chúng bị thủy phânthành các chất ban đầu
+ Tannin ngưng tụ (tannin catechin) không bị phân giải bởi axit vô cơ cững nhưenzim
2.3.2.2 Tính chất chung của các hợp chất polyphenol
- Phản ứng oxy hóa – khử
Dưới tác dụng của polyphenoloxydaza, các polyphenol bị oxy hóa để tạo thành cácquinon [18]
Trang 37Bản thân các octoquinon cũng là những chất oxy hóa, nếu có chất khử khác nhưvitamin C, glucoza, chúng sẽ ngưng tụ với nhau và sẽ oxy hóa các chất đó [18].
2.3.2.3 Cơ chế của phản ứng tạo màu do enzim
Các chất màu được tạo thành do phản ứng kiểu này thường có tên gọi chung làmelanin Các chất màu của phản ứng sẩm màu enzim còn có tên nữa là flobafen
Trang 38Sản phẩm cuối cùng thường thường có màu nâu, màu đen hoặc các gam màu trunggian như: hồng, đỏ, nâu, xanh đen, … [20].
Đầu tiên, quinon phản ứng với nước tạo ra trihydroxybenzen, tiếp đó cáctrihydrobenzen phản ứng với các quinon khác để hình thành các hydroxyquinon vàcuối cùng chính là các hydroxyquinon này lại là nơi để ngưng tụ oxy hóa (giai đoạnnày còn tiêu thụ oxy) tạo thành các polyme [20]
Các quinon cũng có thể tác dụng với nhóm SH và NH2 của protein, axitamin vàamin theo cơ chế sau:
Quinonimin là phức giữa quinon và axitamin thường có màu nâu đỏ Màu đỏ đượctạo thành mạnh mẽ khi hợp chất nitơ tham gia vào phức có chứa nhóm amin bậc 2(prolin), nếu chỉ có nhóm amin bậc 1 thì phức tạo thành có màu da cam, ít đậm hơn[18]
Trang 39Chương 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN TRUYỀN THỐNG
- Hoạt tính của hệ enzym của VSV
- Tính ổn định của các đại phân tử của tế bào [10]
Hơn nữa, độ pH
cũng ảnh hưởng đến cảm quan của nhiều thực phẩm, pH
không chỉ ảnh hưởng đến mùi vị, mà còn đến cấu trúc của thực phẩm [10]
Độ pH
của một thực phẩm chủ yếu được xác định bởi nhóm carboxyl và amin tự do tronghợp chất có trọng lượng phân tử thấp, và đại phân tử trong tế bào (protein, axit nucleic,polysaccharides) [10]
Nó có thể dược kiểm soát bởi sự lựa chọn của nguyên liệu (ví dụ, giống cây trồng,các mô động vật) và bởi sự bổ sung hoặc sự hình thành các hợp chất có tính axit hoặckiềm
Tăng trưởng của VSV có thể bị ức chế bởi pH
thấp hoặc cao [10]
Trang 40Do đó, các axit hữu cơ là quan trọng nhất trong bảo quản thực phẩm Tác dụng củaaxit hữu cơ trên VSV trong thực phẩm phụ thuộc vào hằng số phân ly và khả năngxâm nhập vào màng tế bào chất [10].
Một số axit hữu cơ hoạt động hầu như chỉ bằng cơ chế thứ hai, và theo đó đượcphân loại là “chất bảo quản” trong luật thực phẩm Điều này áp dụng cho axit sorbic,benzoic và axit propionic [10]
3.1.2 Phân loại và cơ chế kiểm soát pH của VSV
3-4 (vi khuẩn acetic, Oenococus, Lactobacillus)
- Nhóm 3: không sinh trưởng được ở pH