Nghiên cứu và đánh giá hiệu quả của phƣơng pháp lạnh đông – vi sóng trong tách dịch quả thanh long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM – MÔI TRƯỜNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ SO SÁNH HIỆU QUẢ CỦA PHƯƠNG PHÁP LẠNH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM – MÔI TRƯỜNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU VÀ SO SÁNH HIỆU QUẢ CỦA PHƯƠNG PHÁP LẠNH ĐÔNG - VI SÓNG VỚI

PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ ENZYME PECTINASE TRONG

TÁCH DỊCH QUẢ THANH LONG

NGÀNH : CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Huỳnh Kim Phụng

Sinh viên thực hiện: Lê Hải Dương

TP.HCM, 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

1 Những nội dung trong đồ án này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của ThS Huỳnh Kim Phụng

2 Các kết quả phân tích trong đề tài này là kết quả thu được từ quá trình thực nghiệm, khách quan, không sao chép từ bất kỳ nguồn tài liệu nào

3 Những thông tin trích dẫn, bảng biểu số liệu tham khảo phục vụ cho việc nghiên cứu đều được ghi rõ nguồn trong phần tài liệu tham khảo

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung đồ án của mình Trường Đại học Công nghệ TP.HCM không liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình thực hiện (nếu có)

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017

Sinh viên thực hiện

LÊ HẢI DƯƠNG

LỜI CẢM ƠN

Đồ án này được hoàn thành nhờ sự giúp đỡ tận tình của nhà trường, thầy cô trong Khoa và bạn bè Tôi xin chân thành cám ơn các tập thể và cá nhân đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp

Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến ban giám hiệu trường Đại học Công nghệ Tp.HCM, quý thầy cô trong Khoa Công nghệ sinh học – Thực phẩm - Môi trường, đã tạo điều kiện học tập, tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong suốt thời gian theo học tại trường

Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giáo viên hướng dẫn của tôi ThS Huỳnh Kim Phụng, giảng viên Khoa Công nghệ Sinh học – Thực phẩm – Môi trường – Trường Đại học Công nghệ Tp.HCM người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và động viên tôi trong suốt quá trình làm đồ án

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Mặc dù đã cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất, song sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy tôi rất mong được sự góp ý của quý thầy cô để đồ án được hoàn chỉnh hơn

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

Mục lục

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 5

1.1 Giới thiệu chung về cây thanh long 5

1.1.1 Giới thiệu chung 5

1.1.2 Đặc điểm sinh học 5

1.1.3 Phân loại 6

1.1.4 Tình hình sản xuất thanh long 6

1.1.5 Cấu tạo tế bào của thanh long 8

1.1.6 Thành phần dinh dưỡng của trái thanh long 9

1.1.7 Thành phần chống oxy hóa 12

1.1.8 Công dụng nổi bật của thanh long 14

1.2 Giới thiệu về pectin 14

1.2.1 Giới thiệu 14

1.2.2 Cấu trúc pectin 15

1.2.3 Độ nhớt của dung dịch pectin 16

1.3 Giới thiệu về phương pháp lạnh đông - vi sóng 16

1.3.1 Lạnh đông 16

1.3.2 Vi sóng 24

1.4 Giới thiệu phương pháp xử lý enzyme pectinase 28

1.4.1 Giới thiệu enzyme pectinase 28

1.4.2 Phân loại 29

1.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme 31

1.4.5 Ứng dụng của enzyme pectinase lên dịch quả 32

1.5 Các nghiên cứu trong và ngoài nước 32

1.5.1 Phương pháp xử lý enzyme pectinase 33

CHƯƠNG 2 NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36

2.1 Nguyên vật liệu dùng trong nghiên cứu 36

2.1.1 Nguyên liệu chính 36

2.1.2 Nguyên liệu phụ 36

2.1.3 Dụng cụ dùng trong nghiên cứu 36

2.2 Phương pháp nghiên cứu 36

2.2.1 Quy trình công nghệ cho thí nghiệm thu hồi dịch quả thanh long bằng phương pháp lạnh đông – vi sóng 36

2.2.2 Quy trình thí nghiệm thu hồi dịch quả thanh long bằng phương pháp xử lý enzyme pectinase 40

2.2.3 Nghiên cứu và đánh giá hiệu quả thu hồi dịch quả thanh long bằng phương pháp lạnh đông – vi sóng 43

2.2.4 Thí nghiệm 1.1 xác định thời gian lạnh đông 44

2.2.5 Thí nghiệm 1.2 xác định công suất rã đông vi sóng 45

2.2.6 Thí nghiệm 1.3 xác định thời gian rã đông vi sóng 47

2.2.7 Thí nghiệm 1.4 xác định công suất – thời gian tối ưu phương pháp

lạnh đông vi sóng 49

2.2.8 Thí nghiệm xác định nồng độ 2.1 enzyme pectinase 51

2.2.9 Thí nghiệm 2.2 xác định thời gian ủ enzyme pectinase 52

2.2.10 Thí nghiệm 2.3 xác định nhiệt độ ủ enzyme pectinase 54

2.2.11 Thí nghiệm tối ưu hóa nhiệt độ và thời gian ủ enzyme pectinase 56 Các số liệu về quá trình thủy phân ở các nhiệt độ, nồng độ enzyme pectinase bổ sung, thời gian và nhiệt độ ủ thu được ở phần trên được xem xét và phân tích để lựa chọn khoảng biến thiên thích hợp sử dụng cho tối ưu hóa, sau đó dùng phần mêm JMP 10 thiết kế bề mặt đáp ứng thu được Kết quả tối ưu trong bảng bề mặt đáp ứng được thực nghiệm nhằm đảm bảo thống nhất giữa lý thuyết tối ưu và thực tế trước khi rút ra kết luận cuối cùng về các thông số của quá trình thủy phân 56

2.2.12 So sánh 2 phương pháp tách thịt quả thanh long bằng phương pháp lạnh đông – vi sóng và xử lý enzyme pectinase 58

2.3 Các phương pháp phân tích đã áp dụng 58

2.4 Phương pháp xử lý số liệu 58

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BIỆN LUẬN 59

3.1 Khảo sát nguyên liệu thanh long ruột trắng Bình Thuận 59

3.2 Kết quả thí nghiệm 1.1 xác định thời gian lạnh đông 62

3.3 Kết quả thí nghiệm 1.2 xác định công suất vi sóng 66

3.4 Kết quả thí nghiệm 1.3 xác định thời gian rã đông vi sóng 70

Từ bảng 3.7, chúng tôi nhận thấy khi khảo sát hàm lượng vitamin C, hàm lượng acid tổng và hiệu suất thu hồi ở các mức thời gian xử lý có sự khác biệt có ý

nghĩa về mặt thống kê (p<0.05) 70

3.5 Kết quả thí nghiệm 1.4 tối ưu hóa công suất và thời gian rã đông vi sóng 74 3.6 Kết quả thí nghiệm 2.1 xác định nồng độ xử lý enzyme pectinase 81 3.7 Kết quả thí nghiệm 2.2 xác định thời gian ủ enzyme 85

3.8 Kết quả thí nghiệm 2.3 xác định nhiệt độ thích hợp cho xử lý bằng enzyme pectinase 88 3.9 Kết quả thí nghiệm 2.4 tối ưu hóa nhiệt độ - thời gian xử lý enzyme pectinase 92 3.10 So sánh phương pháp lạnh đông – vi sóng với phương pháp xử lý enzyme pectinase 100 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 104

TÀI LIỆU THAM KHẢO 106

PHỤC LỤC A 1

PHỤ LỤC B 9

DANH MỤC HÌNH

Hình1.1 Sơ đồ của mô tế bào nhu mô (A) và (B) các tế bào loại I 9

Hình 1.2 Cấu trúc của acid phenolic 14

Hình 1.3 Cấu trúc phân tử D- glacturonic 15

Hình 1.4 Các nhóm chức của pectin 16

Hình 1.7 Cấu tạo phân tử nước đơn lẻ 26

Hình 1.8 Cơ chế tác động của vi sóng vào thịt quả 27

Hình 1.9a Sự đổi chiều liên tục của các phần tử phân cực 27

Hình 1.9b sự sinh nhiệt tác động đến thành tế bào 27

Hình 3.1 Bề mặt đáp ứng về hiệu suất thu hồi dịch khảo sát mức công suất – thời gian tối ưu 78

Hình 3.2 Bề mặt đáp ứng thu hồi vitamin C khảo sát mức công suất – thời gian tối ưu 79

Hình 3.3 Bề mặt đáp ứng về thu hồi acid tổng khảo sát mức công suất – thời gian tối ưu 80

Hình 3.4 Bề mặt đáp ứng về hiệu suất thu hồi dịch trong khảo sát mức nhiệt độ – thời gian tối ưu enzym 97

Hình 3.5 Bề mặt đáp ứng về lượng vitamin C trong khảo sát mức nhiệt độ – thời gian tối ưu enzyme 98

Hình 3.6 Bề mặt đáp ứng về lượng acid tổng trong khảo sát mức công suất – thời gian tối ưu enzyme 99

Hình 3.7a Bã thanh long trong phương pháp lạnh đông – vi sóng 102

Hình 3.7b Bã thanh long trong phương pháp xử lý enzyme pectinase 102

Hình 3.8a Dịch lọc thô thu được từ phương pháp lạnh đông – vi sóng 102Hình 3.8b Dịch lọc thô thu được từ phương pháp xử lý enzyme pectinase 102

Biểu đồ 3.6 Biểu đồ so sánh hàm lượng acid tổng thu được theo công suất vi sóng 69

Biểu đồ 3.7 Biểu đồ so sánh hàm lượng vitamin C thu được theo thời gian vi sóng 72

Biểu đồ 3.8 Biểu đồ so sánh hàm lường acid tổng thu hồi theo thời gian rã đông vi sóng 73

Biểu đồ 3.9 Biểu đồ so sánh hiệu suất dịch quả thu hồi theo thời gian rã đông

vi sóng 73

Biểu đồ 3.10 Biểu đồ hiệu sất (%) tối ưu công suất – thời gian vi sóng 75Biểu đồ 3.11 Biểu đồ hàm lượng vitamin C (mg/100g) tối ưu công suất – thời gian vi sóng 76

Biểu đồ 3.12 Biểu đồ hàm lượng acid tổng (mg/100g) tối ưu công suất – thời gian vi sóng 76

Biểu đồ 3.13 Biểu đồ so sánh hàm lượng vitamin C thu hồi theo nồng độ

enzyme pectinase bổ sung 82

Biểu đồ 3.14 Biểu đồ so sánh hàm lượng acid tổng thu hồi theo nồng độ

enzyme pectinase bổ sung 83

Biểu đồ 3.15 Biểu đồ so sánh hiệu suất thu hồi dịch quả theo nồng độ enzyme pectinase bổ sung 84

Biểu đồ 3.16 Biểu đồ so sánh hàm lường vitamin C thu hồi theo thời xử lý enzyme pectinase 86

Biểu đồ 3.17 Biểu đồ so sánh hàm lường acid tổng thu hồi theo thời xử lý enzyme 87

Biểu đồ 3.18 Biểu đồ so sánh hàm lường acid tổng thu hồi theo thời xử lý enzyme pectinase 87

Biểu đồ 3.19 Biểu đồ so sánh hàm lượng vitamin C thu hồi theo nhiệt độ xử lý enzyme pectinase 90

Biểu đồ 3.20 Biểu đồ so sánh hàm lượnng acid tổng thu hồi theo nhiệt độ xử lý enzyme pectinase 91

Biểu đồ 3.21 Biểu đồ so sánh hiệu suất thu hồi dịch theo nhiệt độ xử lý enzyme pectinase 91

Biểu đồ 3.22 Biểu đồ hiệu suất thu hồi dịch quả trong tối ưu nhiệt độ - thời gian

Bảng 3.1: Bảng thể hiện giá trị các thành phần hóa học trong thanh long Bình Thuận của khảo sát 59

Bảng 3.2: Thành phần sinh hóa quả thanh long phân tích tại Bộ môn Sinh lý - Sinh hóa và Bộ môn Thủy Nông thuộc Đại học Nông Lâm TP HCM 59

Bảng 3.3: Thành phần hóa học của trái thanh long từ các miền khác nhau của Trung tâm Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng tỉnh Bình Thuận 60

Bảng 3.4: Thành phần hóa học của thanh long theo nghiên cứu ảnh hưởng của enzyme pectinase lên tính chất cảm quan của thanh long, 61

Bảng 3.5 Bảng phân tích JMP của các thông số khảo sát về yếu tố thời gian lạnh đông 63

Bảng 3.6 Bảng phân tích JMP của các thông số khảo sát về yếu tố công suất xử

Bảng 3.9 Bảng phân tích JMP của các thông số khảo sát về yếu tố nồng độ thủy

phân 81

Bảng 3.10 Bảng phân tích JMP của các thông số khảo sát về yếu tố thời gian thủy phân 85

Bảng 3.11 Bảng giá trị thể hiện tỷ lệ thu hồi dịch thanh long qua các mốc nhiệt độ khảo sát 89

Bảng 3.12 Bảng thống kê nhiệt độ – thời gian tối ƣu thu hồi đối với các giá trị 100

Bảng 3.13 Bảng so sánh lƣợng thu hồi dịch và thành phần dinh dƣỡng 100

Bảng 4.1 Bảng thiết kế bề mặt đáp ứng khảo sát công suất – thời gian tối ƣu vi sóng trong tách dịch quả thanh long 7

Bảng 4.2 Bảng thiết kế bề mặt đáp ứng khảo sát nhiệt độ - thời gian tối ƣu xử lý enzyme pectinase trong tách dịch quả thanh long 8

Bảng 4.3 Bảng số liệu thô nguyên liệu 9

Bảng 4.4 Bảng số liệu thô thời gian lạnh đông TN1.1 10

Bảng 4.5 Bảng số liệu thô công suất vi sóng TN1.2 11

Bảng 4.6 Bảng số liệu thô thời gian vi sóng TN1.3 12

Bảng 4.7 Bảng số liệu thô tối ƣu công suất – thời gian vi sóng TN1.4 14

Bảng 4.8 Bảng số liệu thô khảo sát nồng độ enzyme TN2.1 15

Bảng 4.9 Bảng số liệu thô khảo sát thời gian enzyme TN2.2 17

Bảng 4.10 Bảng số liệu thô khảo sát nhiệt độ ủ enzy,e TN2.3 18

Bảng 4.11 Bảng thiết kế bề mặt đáp ứng tối ƣu hóa nhiệt độ - thời gian TN2.4 19

Bảng 4.12 Hàm lƣợng vitamin C trong nguyên liệu 22Bảng 4.13 Hàm lƣợng acid tổng trong nguyên liệu 23Bảng 4.14 Hàm lƣợng vitamin C thu đƣợc trong thí nghiệm khảo sát thời gian lạnh đông 24

Bảng 4.15 Hàm lƣợng acid tổng thu đƣợc trong thí nghiệm khảo sát thời gian lạnh đông 25

Bảng 4.16 Hiệu suất thu hồi dịch quả trong thí nghiệm khảo sát thời gian lạnh đông 26

Bảng 4.17 Hàm lƣợng vitamin C của dịch quả thanh long thu đƣợc trong khảo sát công suất vi sóng 27

Bảng 4.18 Hàm lƣợng acid tổng thu đƣợc trong khảo sát công suất vi sóng 28Bảng 4.19 Hiệu suất thu hồi dịch quả trong khảo sát công suất vi sóng 29Bảng 4.20 Hàm lƣợng vitamin C thu đƣợc trong khảo sát thời gian xử lý vi sóng 30

Bảng 4.21 Hàm lƣợng acid tổng của dịch quả thanh long thu đƣợc trong khảo sát thời gian xử lý vi sóng 31

Bảng 4.22 Hiệu suất thu hồi dịch quả trong thí nghiệm khảo sát thời gian xử lý

Bảng 4.25 Hiệu suất thu hồi dịch quả trong thí nghiệm tối ƣu hóa công suất – thời gian 37

Bảng 4.26 Hàm lƣợng vitamin C thu đƣợc trong thí nghiệm xử lý nồng độ enzyme pectinase 39

Bảng 4.27 Hàm lƣợng acid tổng thu đƣợc trong thí nghiệm xử lý nồng độ

Bảng 4.37 Hiệu suất thu hồi dịch quả trong thí nghiệm tối ƣu hóa nhiệt độ - thời gian 52

DANH MỤC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 2.1 Sơ đồ thí nghiệm thu hồi dịch quả bằng phương pháp lạnh đông – vi

sóng 37

Sơ đồ 2.2 Sơ đồ thí nghiệm thu hồi dịch quả thanh long bằng phương pháp xử lý enzyme pectinase 40

Sơ đồ 2.3 Sơ đồ trí thí nghiệm nghiên cứu và đánh giá hiệu quả thu hồi dịch quả thanh long bằng phương pháp lạnh đông – vi sóng 44

Sơ đồ 2.4 Sơ đồ xác định thời gian lạnh đông 45

Sơ đồ 2.5 Sơ đồ xác định công suất rã đông vi sóng 47

Sơ đồ 2.6 Sơ đồ xác định thời gian rã đông vi sóng 49

Sơ đồ 2.7 Sơ đồ xác định nồng độ enzyme pectinase thích hợp 52

Sơ đồ 2.8 Sơ đồ xác định thời gian ủ enzyme thích hợp 54

Sơ đồ 2.9 Sơ đồ xác định nhiệt độ ủ enzyme thích hợp 56

Tỏm tắt

Nghiên cứu nhằm tìm hiểu và đánh giá khả năng tách dịch của phương pháp xử

lý lạnh đông – vi sóng so với phương pháp xử lý enzyme pectinase nhằm đưa ra thông

số cụ thể nhằm đánh giá khả năng thu hồi hàm lượng vitamin C, hàm lượng acid tổng

và hiệu suất thu hồi dịch của phương pháp lạnh đông – vi sóng Kết quả thu được đối với khảo sát đơn các yếu tố thời gian lạnh đông, công suất – thời gian vi sóng thì có ảnh hưởng đáng kể, khi thực hiện thí nghiệm tối ưu hóa chúng tôi thu được giá trị xử lý công suất – thời gian vi sóng ở 128w – 132.5s với hàm lượng dịch thu được kém hơn 15.7% so với mức xử lý tối ưu của enzyme pectinase ở 46:C – 46 phút, tuy nhiên đề cao giá trị dinh dưỡng thu được phương pháp xử lý lạnh đông – vi sóng lại hiệu quả hơn so với xử lý enzyme, cụ thể hàm lượng vitamin C thu được nhiều hơn 3.5%, ở acid tổng hàm lượng thu hồi cao hơn 22.9%

LỜI MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Thanh long là một trong những loại trái cây xứ nhiệt đới có màu sắc đẹp, vị ngọt thanh được trồng từ lâu, trên vùng đất khô hạn, ít mưa của vùng Duyên Hải Nam Trung Bộ Theo Hiệp hội Rau quả Việt Nam, kim ngạch do xuất khẩu thanh long của Việt Nam có tốc độ tăng trưởng rất ấn tượng, từ 40 - 50%, thanh long sẽ là cây ăn quả xuất khẩu số một của Việt Nam Nhưng hình thức tiêu thụ hiện nay vẫn chỉ dừng ở dạng quả tươi, chưa có nhiều công nghệ nào chế biến các sản phẩm khác từ trái thanh long nên vẫn còn xảy ra tình trạng ―đụng hàng dội chợ‖ gây khó khăn cho người nông dân

Thanh long được coi là thứ quả lành đối với hầu hết mọi người, kể cả phụ nữ mang thai hoặc cho con bú Thanh long giàu vitamin C (30mg/100g) và cũng là một nguồn axit béo dồi dào Các chuyên gia cho rằng không chỉ vitamin có trong loại quả này đem lại những lợi ích cho sức khỏe, mà cả axít béo và phốt pho có trong đó Các chất dinh dưỡng trong thanh long đặc biệt là vitamin C và các acid có khả năng ngăn ngừa ung thư, chống lão hóa, ngừa bệnh tim mạch, tiểu đường, tăng khả năng tiêu hóa

và hơn hết là làm tăng sức đề kháng cho cơ thể

Hiện nay, cũng có khá nhiều phương pháp sử dụng để thu hồi dịch quả như: sử dụng enzyme pectinase, lạnh đông, xử lý cơ học, xử lý điện

Ở phương pháp thu hồi dịch bằng cơ học với các tác động trực tiếp lên thịt quả, làm dập các màng tế bào giúp nước bên trong chảy ra nhiều, tuy nhiên việc đó lại làm ảnh hưởng không nhỏ đến hàm lượng dinh dưỡng bởi các tác nhân oxi hóa

Còn ở phương pháp xử lý nhiệt sẽ tác dụng nhiệt độ cao protid của chất nguyên sinh bị biến tính, tính thấm của tế bào sẽ tăng lên do đó dễ ép lấy nước, việc này cũng

sẽ gây ảnh hưởng không nhỏ đến thành phần dinh dưỡng khi nhiệt độ và thời gian xử lý cao

Đối với phương pháp xử lý enzyme là phương pháp xứ lý thường gặp nhất hiện nay, tuy nhiên phương pháp lại mang nhiều trở ngại khi phải xử lý qua nhiều công đoạn, trong đó có cả công đoạn gia nhiệt và cơ học sẽ gây ảnh hưởng không nhỏ đến hàm lượng chất dinh dưỡng Ngoài ra việc xử lý enzyme còn gặp phải là việc bị tắc nghẽn màng lọc Các phân tử chưa được thủy phân hòan toàn, dưới dạng đơn phân còn chứa hàm lượng chất khô không hòa tan lớn, dẫn đến việc tăng độ nhớt ảnh hưởng đến việc lọc thu hồi dịch

Phương pháp lạnh đông là phương pháp sử dụng nhiệt độ thấp để quả lạnh đông, làm cho tế bào quả bị vỡ, protid trong chất nguyên sinh sẽ biến tính dịch chảy ra

và thu hồi dễ dàng.Ở phương pháp này có thể không làm ảnh hưởng nhiều đến dịch bởi không xử lý ở nhiệt độ cao, không để dinh dưỡng bị ảnh hưởng bởi các tác nhân oxi hóa, nhưng thời gian để xử lý khi chỉ lạnh đông sẽ rất dài Là phương pháp có khả năng giữ lại thành phần dinh dưỡng cao hơn so với các phương pháp khác, tuy nhiên nhược điểm của phương pháp là thời gian xử lý để thu hồi dịch khá lâu Nhược điểm có thể khắc phục, bằng cách làm giảm ngắn thời gian xử lý ở công đoạn rã đông Rã đông với phương pháp nhiệt sẽ được loại bỏ bởi có khả năng ảnh hưởng đến thành phần dinh dưỡng khá cao, với phương pháp sử dụng điện sẽ cho dòng điện xoay chiều chạy qua thịt quả, hoặc xử dụng các sóng viba, siêu âm để làm cho các chất nguyên sinh bị biến tính, tăng tính thấm của tế bào Chính vì thế, phương pháp sử dụng sóng điện, cụ thể là sóng viba được chọn để làm hạn chế nhược điểm này

Việc sử dụng phương pháp lạnh đông – vi sóng: nhằm mục đích nghiên cứu khả năng thu hồi dịch quả với hàm lượng dinh dưỡng đạt chất lượng tốt hơn Bởi nguyên tắc của phương pháp là làm giảm nhiệt độ của dung dịch chưa bão hòa xuống dưới nhiệt độ chưa đóng băng của nó thì lúc này dung môi sẽ đóng băng trước, các chất

hòa tan vẫn ở dạng dung dịch Sau đó sử dụng các biện pháp lọc, chiết, ly tâm để thu nhận dịch quả đảm bảo hàm lượng dinh dưỡng tốt

―Nghiên cứu và đánh giá hiệu quả của phương pháp lạnh đông – vi sóng trong tách dịch quả thanh long‖ nhằm so sánh hiệu quả thu hồi dịch của phương pháp lạnh đông – vi sóng so với phương pháp khác, mà ở đây phương pháp xử lý bằng enzyme pectinase sẽ được chọn để làm phương pháp so sánh

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Trong đề tài này chúng tôi tiến hành khảo sát đề tìm ra:

Thời gian lạnh đông của nguyên liệu, công suất và thời gian rã đông vi sóng thích hợp cho nguyên liệu thanh long

Khảo sát tối ưu hóa công suất và thời gian rã đông vi sóng

So sánh hiệu quả phương pháp lạnh đông – vi sóng so với phương pháp xử lý enzyme pectinase

3 Nội dung nghiên cứu

Xác định thành phần vitamin C, acid tổng có trong nguyên liệu đầu

Xác định thời gian lạnh đông, công suất vi sóng, thời gian vi sóng hiệu quả thông qua khảo sát hàm lượng vitamin C, hàm lượng acid tổng, hàm lượng dịch quả thu được

Xác định công suất và thời gian vi sóng tối ưu cho phương pháp lạnh đông vi sóng thông qua thiết kế bề mặt đáp ứng và thực nghiệm khảo sát hàm lượng vitamin

C, hàm lượng acid tổng và hàm lượng dịch quả thu hồi

Xác định nồng độ, nhiệt độ, thời gian ủ enzyme thông qua khảo sát hàm lượng vitamin C, acid tổng, lượng dịch quả thu hồi

Xác định nhiệt độ và thời gian tối ưu cho phương pháp xử lý enzyme pectinase thông qua thiết kế bề mặt đáp ứng và thực nghiệm khảo sát hàm lượng vitamin C, hàm lượng acid tổng và hàm lượng dịch quả thu hồi

So sánh và đánh giá phương pháp lạnh đông-vi sóng so với phương pháp xử lý enzyme pectinase

Mở hướng nghiên cứu mới đối với các loại quả chứa nhiều pectin

Tận dụng nguồn nguyên liệu thanh long chất lượng thấp giá rẻ khi sản lượng thanh long nhiều đề chế biến sản phẩm mới ít thay đổi chất dinh dưỡng

Đưa ra phương pháp lạnh đông – vi sóng để tách dịch từ các loại quả có thành phần pectin và thủy phân cap

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung về cây thanh long

1.1.1 Giới thiệu chung

Thanh long có tên khoa học là Hylocereus undutalus thuộc họ xương rồng

Cactaceau Nhiều người cho rằng, cây thanh long có nguồn gốc từ Nam Mỹ, ở các vùng

sa mạc từ Mehico đến Colombia

Theo Fonque (tạp chí Fruits của Viện nghiên cứu trái cây hải ngoại Pháp), thanh

long được trồng ở Việt Nam thuộc loài Hylocereus undatus Brittet Rose Ngoài ra, thanh

long còn được biết đến với các tên gọi khác nhau như: dragon fruit, cactus apple, pitaya, pitahaya Thanh long được người Pháp đem trồng ở Việt Nam trên 100 năm nay, trên vùng đất cát khô hạn, ít mưa của vùng duyên hải Nam Trung Bộ Diện tích tập trung chủ yếu ở Long An, Tiền Giang và Bình Thuận, nhưng mới được đưa lên thành hàng hóa từ thập niên 1980 Việt Nam là nước duy nhất Đông Nam Á trồng thanh long ở quy mô thương mại

Hiện nay nước ta đã xuất khẩu thanh long qua nhiều nước nhưng chủ yếu ở dạng quả tươi vì ít công nghệ chế biến các sản phẩm khác từ trái thanh long Riêng thị trường Nhật rất ưa chuộng loại quả này nhưng do sự kiểm dịch thực vật khắt khe nên những năm gần đây chỉ nhập thanh long ở dạng lạnh Vài năm gần đây, các nước có nền nông nghiệp phát triển như Thái Lan, Taiwan và cả Trung Quốc cũng đã bắt đầu nghiên cứu cây trồng này.

1.1.2 Đặc điểm sinh học

Cây thanh long thuộc họ xương rồng, có nguồn gốc nhiệt đới nên có khả năng chịu hạn hán cao Trên thực tế, nó có thể chống chịu được nhiệt độ từ 38oC đến 40o

C, thích hợp trồng ở những vùng có cường độ ánh sáng mạnh

Cây thanh long có nhánh thân dài từ 6m đến 12m, có thể sống từ 15 đến 20 năm,

nở hoa vào từ tháng 3 đến tháng 11 Hoa thanh long to, hình ống dài 25 – 30 cm, nở về chiều và ban đêm, ngày héo Các bộ phận ngoài cùng của bao hoa màu vàng cong ra phía ngoài Các bộ phận ở trong nhụy và đầu nhụy màu trắng sữa Vỏ quả có vảy xanh, khi chín có màu tím đỏ, mặt vỏ quả nhẵn bóng Thịt quả trắng trong có nhiều hạt đen như hạt vừng, mềm, có thể cùng ăn cả thịt quả lẫn hạt

1.1.3 Phân loại

Quả thanh long gồm có 3 loại:

Thanh long vỏ đỏ ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus): các tai trái có màu đỏ của

rượu vang Ruột trái màu đỏ và có các hạt màu đen Vị của trái ngọt dịu Độ dày trung bình vỏ trái khoảng 3.5 – 5 mm

Thanh long vỏ đỏ ruột trắng (Hylocereus undatus): ruột có màu trắng nhưng tai

trái có màu xanh đến đỏ Mùi vị thơm diu, ngọt thanh

Thanh long vỏ vàng ruột trắng (Hylocereus megalanthus): giống thanh long này

có kích thước trung bình, thịt màu trắng ngà, hạt nhiều và to, mùi thơm dịu

Trong số đó, Hylocereus undatus (vỏ đỏ, ruột màu trắng) đã được trồng rộng rãi

(6000 ha tại Việt Nam và 2000 ha ở miền nam Mexico), trong khi những loài khác như

Hylocereus Polyrhizus (vỏ đỏ và ruột màu đỏ tím) và H costaricensis (vỏ màu đỏ và ruột

đỏ) được trồng trên một quy mô nhỏ hơn (Barbeau, 1990; Feng-Ru và Chung-Ruey, 1997a; Mizrahi và Nerd, 1999; Ortiz, 1999)

1.1.4 Tình hình sản xuất thanh long

Theo số liệu của Cục trồng trọt, Bộ NN&PTNT, hiện nay, diện tích thanh long

cả nước đạt hơn 42.010 ha, trong đó diện tích cho thu hoạch là 30.220 ha Sản lượng ước 707.566 tấn/năm Bình Thuận là tỉnh sản xuất thanh long lớn nhất với diện tích trên 26.000 Trong khi quy hoạch phát triển thanh long đến năm 2015 được tỉnh phê duyệt chỉ

là 15.000 ha Trong số 26.000 ha hiện nay có khoảng 21.000 ha đang cho trái Số còn lại

là thanh long mới trồng Điều đó cho thấy cây thanh long Bình Thuận đang phát triển

―phi mã‖

Chủ tịch Uỷ ban nhân dân huyện Hàm Thuận Bắc Nguyễn Thanh Đạt cho biết:

―Nông dân trồng ồ ạt dù địa phương đã cảnh báo nhiều nguy cơ Trong mấy tháng đầu năm huyện Hàm Thuận Bắc trồng mới gần 200 ha Thậm chí trồng ngay trên đất lúa Dù chúng tôi khuyến cáo, thậm chí xử phạt nhưng dân vẫn trồng‖ Theo ông Nguyễn Thanh Đạt, do thanh long bán được giá, có lãi nhiều lần so với trồng lúa nên dù có cấm, bà con vẫn trồng

Tương tự, tại huyện Hàm Thuận Nam, nơi được coi là ―thủ đô thanh long Việt Nam‖ cũng có diện tích phát triển ―khủng‖ Trưởng phòng Nông nghiệp huyện Hàm Thuận Nam Nguyễn Văn Phúc cho biết cả huyện có trên 11.000 ha Từ đầu năm tới nay trồng mới tới trên 350 ha (nhiều nhất tỉnh) Theo ông Phúc, mỗi ha thanh long cho sản lượng từ 26-30 tấn/năm Nếu thắp điện cho thanh long ra trái mùa thì sản lượng còn có thể cao hơn

Mỗi năm sản lượng thanh long của Bình Thuận là trên 500.000 tấn Tuy nhiên,

có khoảng 75% sản lượng trên được xuất sang Trung Quốc bằng đường tiểu ngạch Tức

là các doanh nghiệp chở đến chợ biên giới Pò Chài (thuộc tỉnh Quảng Tây-Trung Quốc) bán tự do mà không có bất cứ hợp đồng mua bán nào giữa hai bên

Ngay khi vừa bắt đầu vào mùa thu hoạch từ giữa tháng 4 đến nay, giá thanh long

đã trượt dốc không phanh, từ 15.000 đồng/kg loại ruột trắng rớt còn 3.000 đồng/kg, thậm chí có lúc tại Long An còn có 1.000 đồng/kg Thông thường giá thanh long ruột đỏ luôn cao hơn thanh long ruột trắng gấp 3, thậm chí gấp 5 lần do khó trồng hơn, năng suất lại thấp (vì sâu bệnh nhiều) nhưng vị ngon ngọt hơn Nhưng hiện tại giá hai loại thanh long này lại bằng nhau, khiến cho người trồng thanh long thua lỗ nặng

Sản lượng thanh long và diện tích trồng thì quá nhiều nhưng nơi tiêu thụ lại ít, dẫn đến thanh long rớt giá và trở thành sản lượng phế phẩm Nếu không tìm hướng đi mới cho thanh long thì sẽ rất lãng phí loại trái cây dinh dưỡng này

1.1.5 Cấu tạo tế bào của thanh long

Cấu trúc tổng thể của các tế bào cây một lá mầm và cây hai lá mầm tương tự nhau bởi vì chúng bao gồm một chuỗi các polysaccharides phức tạp Chuỗi polysaccharide bao gồm các polysaccharit cellulose bao quanh bởi các polysaccharides không cellulose, ví dụ: hemicellulosic và pectic Thành tế bào thực vật có sự khác biệt đáng kể về hình dáng và sự đa dạng tương đối của các polysaccharides không cellulose, liên kết chéo polysaccharide, sự phong phú của các protein và hợp chất phenolic và sự hiện diện của lignin (Cosgrove, 2005; Harris và Smith, 2006 , Vogel, 2008) Chúng bao gồm ba lớp thành tế bào: phiến lớp giữa, thành tế bào nguyên sinh và thành tế bào thứ phát Thêm vào đó, bức thành tế bào gốc của cây có hoa có thể được chia thành hai loại rộng: các thành tế bào loại I được tìm thấy trong cây hai lá mầm, bao gồm thanh long

(Hylocereus spp.), Và các tế bào loại II chỉ được tìm thấy trong cây một lá mầm (ví dụ

như cỏ, cá vây, súc vật và cây gừng) Chúng bao gồm các sợi cellulose được bao bọc trong glucuronoarabinoxylans, cao hydroxycinnamates, và mức độ pectin và protein cấu trúc rất thấp (Carpita, 1996, Vogel, 2008)

Trong quá trình phân chia tế bào của cây hai lá, các phiến trung gian được hình thành đầu tiên mà chủ yếu bao gồm các thành phần pectic và protein để liên kết các tế bào với nhau Trong khi các tế bào đang mở rộng, thành tế bào chính được xây dựng Trong lớp này, các thành tế bào loại I được hình thành chủ yếu gồm cellulose (một carbohydrate phức tạp dưới dạng các sợi nhỏ được tổ chức) và hai nhóm polysaccharides gồm: các pectin và các glycans liên kết chéo như xyloglucan Các polysaccharide này được lắp ráp thành một mạng lưới với các sợi nhỏ xenlulô (hình 1.1) Số lượng thấp các este phenol, khoáng chất và enzyme có thể có trong thành tế bào gốc (O`Neil và York, 2003) Các glycans liên kết chéo tăng độ bền kéo, trong khi mạng lưới đồng trục pectin cung cấp khả năng chống lại sự nén vào thành tế bào (Buggenhout et al, 2009 Cosgrove,

2005, Harris và Smith, 2006) Tuy nhiên, apoplast thường nằm giữa thành tế bào nguyên sinh và lớp mỏng giữa (Buggenhout et al., 2009)

Sau khi hoàn thành việc phân chia tế bào và mở rộng tế bào, thành tế bào thứ phát triển bao gồm cellulose, hemicellulose và lignin, trong một số cây cấy trên thành tế bào nguyên sinh Quá trình này làm cho thành tế bào mạnh hơn và thường dày hơn nhiều

so với thành tế bào gốc (Cosgrove, 2005, Harris và Smith, 2006) Vách tế bào thứ phát có thể được phân thành hai loại: những chất có chứa lignin (các bức ảnh được đánh dấu) phổ biến hơn trong thành tế bào thực vật và những tế bào không chứa lignin (các tế bào không

bị làm nhăn) (Harris và Smith, 2006) Sơ đồ của mô tế bào nhu mô (A) và (B) các tế bào loại I theo Buggenhout et al., 2009

Hình1.1 Sơ đồ của mô tế bào nhu mô (A) và (B) các tế bào loại I

Trong nhóm quả ăn được, thành tế bào nguyên sinh (một lớp mỏng tương đối) được quan tâm trung tâm, trong khi tế bào thứ sinh hầu như không có trong quả trưởng thành (Brummell, 2006) Thành tế bào thực vật, là ma trận phức tạp với cấu trúc đa dạng,

có thể được phân lập thành các phân đoạn polysaccharide khác nhau Polysaccharide pectic được hòa tan bằng dung dịch nước, dung dịch axit và chất chelat canxi Chúng thường có nhiều GalA, rhamnose (Rha), arabinose (Ara) và galactose (Gal) Tuy nhiên, polysaccharide hemicellulosic còn cần kiềm mạnh để hòa tan (sau khi loại bỏ pectin) vì hemicellulose là một nhóm các polysaccharides phức tạp kết hợp chặt chẽ với xenlulo để tạo thành mạng lưới sản phẩm hemicellulose-cellulose mạnh mẽ và bền bỉ (Brett và Waldron, 1996 , Cosgrove, 2005)

1.1.6 Thành phần dinh dưỡng của trái thanh long

Thành phần dinh dưỡng trong trái thanh long khá cao, nhờ những thành phần dinh dưỡng thiết yếu đó đã mang lại cho loại trái thuộc họ xương rồng nhiều tính năng và công dụng đặc biệt có ích đối với sức khỏe con người Bảng 1.1 cho thấy thành phần hoá học trên 100 g thanh long so với một số loại trái cây nhiệt đới khác.Trái thanh long có chứa một lượng đáng kể các khoáng chất như kali, phốt pho,natri và magiê Số lượng các khoáng chất này trong thanh long rõ ràng là cao hơn măng cụt, xoài và dứa (Gunasena và cộng sự, 2007, Stintzing et al., 2003; Et al, 1999) Vitamin như vitamin C (33 mg / 100 g) (Choo và Yong, 2011) và vitamin B3 (0,2-2,8 mg / 100 g), cũng được tìm thấy trong thanh long ở nồng độ cao, trong khi hàm lượng vitamin B1, B2 và A (<0,05 mg / 100 g) (Stintzing et al., 2003; To et.Al., 1999) Giá trị năng lượng ước tính của quả thanh long là tương đối thấp so với thanh long đỏ (130 kJ / 100 g so với 283 kJ / 100 g) và các trái cây nhiệt đới khác Tuy nhiên, giá trị năng lượng của quả thanh long đỏ thấp hơn trái cây và quả chuối (410 và 356 kJ / 100 g, tương ứng), nhưng nó là giá trị so sánh với măng cụt, xoài và dứa (238-283 kJ / 100 g) (To et al, 1999) Thành phần hoá học của thanh long có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào loài, nguồn gốc và điều kiện thu hoạch Các loại đường chủ yếu trong thanh long là glucose (Glc), tiếp theo là fructose Những loại đường này chiếm từ 2-6 g / 100 g (Nomura và cộng sự, 2005, Stintzing và cộng sự, 2003) Sorbitol cũng có mặt (0,3 g / 100 g) (To et al, 1999), trong khi bảng 1.1 không có sô liệu của sucrose và maltose nhưng vẫn được quan sát thấy trong thanh long (Stintzing và cộng

sự, 2003, To et al, 1999).Thanh long là loại trái cây có axit thấp Giá trị pH của nó dao động từ 4,4 đến 5,1 (Gunasena và cộng sự, năm 2007; Stintzing và cộng sự, 2003) với acid malic là axit chính trong quả (Nomura và cộng sự, 2005) Tương tự như hầu hết các loại trái cây, độ ẩm của thanh long tương đối cao (83-89 g / 100 g trọng lượng tươi), góp phần tạo nên đặc tính ngon ngọt cho thanh long (Mahattanatawee et al, 2006; To et al, 1999)

Bảng 1.1 Thành phần hoá học (trên 100 g phần ăn được, trọng lượng tươi) của thanh long, măng cụt, xoài và dứa

Dịch nhầy trong mô da thịt bao quanh hạt bao gồm các chất polysaccharide (Wichienchot et al., 2010) Quả thanh long chứa oligosaccharides ( 90g / kg) được cho

là bao gồm một số fructooligosaccharides, tức là 1-kestose, 6-kestose và neokestose (1 Glucose và 2 fructose), hoặc nystose, bifurcose và neobifurcose (1 Glucose và 3 fructose), hoặc stachyose (3 Glucose và 1 fructose) Những fructooligosaccharides có tính chất prebiotic và có lợi cho đường tiêu hóa, hệ thống bao gồm kháng acid điều kiện

Thành phần Thanh long ruột

trắng

Thanh long ruột

trong dạ dày người, kháng một phần a-amylase của người và có thể tăng cường khả năng kích thích sự phát triển của lactobacillus và bifidobacteria (Wichienchot và cộng sự 2010) Fructooligosacchrides có thể là một phần được thủy phân bởi acid dạ dày, nhưng chúng được cho là được tiêu hóa hoàn toàn trong ruột thừa của người và được lên men bởi vi khuẩn đại tráng (CUMMings and Englyst, 1995)

1.1.7 Thành phần chống oxy hóa

Việc ăn kiêng các thành phần chống oxy hoá đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ màng tế bào ở người chống lại oxy hóa (lipid peroxidation) bằng cách loại bỏ các loài oxy hoạt tính Oxy hóa có thể góp phần vào sự lão hóa của con người và bệnh tật (Tesoriere et al, 2009) Nói chung, các hợp chất phenolic, bao gồm một nhóm hydroxyl trực tiếp gắn vào một vòng thơm, là các thành phần chống oxy hoá phong phú nhất trong hầu hết các thực phẩm từ thực vật Chúng có nhiều cấu trúc: phenolic đơn giản (một vòng phenolic có chứa một nhóm hydroxyl liên kết với một vòng thơm), axit phenolic (nhóm carboxyl gắn với một vòng phenolic) và polyphenolic (hai hoặc nhiều vòng phenolic) Bằng cách đó, chúng có thể có các chức năng khác nhau, ví dụ: màu sắc, các chức năng cảm quan và các chức năng sinh học như các thành phần sinh học có lợi cho sức khoẻ (Ignat et al., 2011, Jaiswal và cộng sự, 2011, Maestri và cộng sự, 2006 Nagasaka và cộng

sự, 2007, Parr và Bolwell, 2000)

Các hợp chất phenol trong thanh long bao gồm chủ yếu là acid gallic (GA) (Kim

và cộng sự, 2011) và acid ferulic với một lượng nhỏ axit hydroxycinnam khác (Mahattanatawee và cộng sự, 2006) Hình 1.2 cho biết cấu trúc hóa học của GA, đó là axit phenolic chính, và các axit phenolic thông thường khác Hầu hết các axit hydroxycinnamic như axit caffeic, ferulic, pcoumaric và sinapic, thường có ở các cây cao hơn (Ignat et al., 2011), ví dụ như trong nho tím, lựu và táo (Mullen et al., 2007) Ngoài các axit phenolic, trái thanh long còn có chứa một số hợp chất flavonoid (các hợp chất polyphenolic),ví dụ phloretin-2-O glucoside và myricetin-3-O galactopyranoside, có nhiều nồng độ trong vỏ hơn nhiều so với thịt quả (Kim và cộng sự, 2011)

Hoạt tính chống oxi hóa của acid phenolic chủ yếu là làm giảm chất oxy hóa Điều này cho phép chúng hoạt động như các tác nhân khử, cung cấp hydro (cho các gốc

tự do là các nguyên tử hoặc các phân tử có ít nhất một điện tử chưa ghép) Chúng cũng có một khả năng chelation kim loại tương tự như chức năng của hợp chất polyphenolic (Karadag và cộng sự, 2009, Maestri và cộng sự, 2006, Stevenson và Hurst, 2007) Điều này giải thích tại sao thanh long có hoạt tính chống oxy hoá cao (Mahattanatawee và cộng sự, 2006, Vaillant và cộng sự, 2005, Wu và cộng sự, 2006) Hoạt động chống oxy hóa của thanh long thậm chí còn cao hơn một số loại trái cây nhiệt đới khác như xoài, vải thạch, nhãn và đu đủ Những quả này chủ yếu chứa các hợp chất polyphenolic như flavone glycosides, gallotannin và các hợp chất catechin (Mahattanatawee et al, 2006) Axit phenolic có thể được hấp thụ trực tiếp qua đại tràng và có sinh khả dụng tương đối cao (Stevenson và Hurst, 2007) Mặt khác, flavonoid bị hấp thu không tốt bởi cơ thể con người, và do đó, chúng có thể có ít giá trị chống oxy hóa ở người (Suzuki, 2009)

Bên cạnh sự hiện diện của axit phenolic, flavonoid và betacyanin, trái thanh long cũng giàu các chất chống oxy hoá tự nhiên có triển vọng khác như tocopherol (Chemah et al., 2010; Lim et al, 2010a) và acid ascorbic (vitamin C) (Choo và Yong, 2011) Tocopherol phản ứng với các gốc tự do peroxyl có hoạt tính chống oxy hóa Phản ứng này liên quan đến chức năng sinh hóa chủ yếu của nó Tocopherol có thể bảo vệ mô mở khỏi sự tấn công của các gốc tự do Các gốc tự do này có thể bắt nguồn từ các acid béo không bão hòa (PUFA) trong các phospholipid màng hoặc trong lipoprotein sau khi loại

bỏ hydro trong quá trình bắt đầu quá trình oxy hóa Mặt khác, các gốc tự do cũng có thể bắt nguồn từ sự bổ sung của một phân tử oxy (Choe và Min, 2009, Sarin và cộng sự,

2007, Sies và cộng sự, 1992) Acid ascorbic được coi là chất chống oxy hoá tế bào quan trọng nhất Nó có thể bảo vệ màng sinh học chống lại sự hủy hoại peroxidative bằng cách nhặt superoxide, hydroperoxide, hypochlorite, gốc hydroxyl, gốc peroxyl và singlet oxygen Nó có hiệu quả hơn trong việc ức chế sự peroxid hóa lipid bắt đầu bởi một chất khởi tạo gốc peroxyl so với các thành phần huyết tương khác Vitamin C cũng có thể bảo

vệ màng chống lại peroxidation bằng cách tăng cường hoạt tính của tocopherol, chất chống oxy hóa phá vỡ chuỗi tan trong lipid chính (Sies et al., 1992)

Hình 1.2 Cấu trúc của acid phenolic

1.1.8 Công dụng nổi bật của thanh long

Quả thanh long có vị ngọt, mềm, hơi chua dùng để giải khát, ngon mát Theo Y học cổ truyền, ăn thanh long giúp cơ thể khỏe mạnh, da được cải thiện, giảm huyết áp, giảm béo phì, nhuận tràng và giải nhiệt

Ngoài ra, quả thanh long còn có tác dụng chống táo bón, bổ mắt, tăng chất canxi trong xương, tăng trưởng tế bào, chống thiếu máu, tăng thêm tiêu hóa, tính ngon miệng Thanh long quả vàng còn có chất captin dùng làm thuốc trợ tim

1.2 Giới thiệu về pectin

1.2.1 Giới thiệu

Pectin là một hợp chất tự nhiên có nhiều trong màng tế bào của các loài thực vật bậc cao, phân bố chủ yếu ở các bộ phận như quả, củ, than Trong màng tế bào, pectin có mặt ở phiến giữa (với hàm lượng cao nhất) và vách tế bào sơ cấp

Pectin là một thuật ngữ để chỉ một nhóm gồm các protopectin, acid pectinic và acid pectic, trong đó protopectin là pectin ở trạng thái tự nhiên ( trong vách tế bào thực vật va phiến giữa), mức độ methyl hóa rất cao, không hòa tan Protopectin có nhiều trong quả xanh Acid pectinic: mức độ methyl hóa trung bình, tan, bản chất là chất keo nên có khả năng tạo gel, tạo nhũ, tạo đặc và ổn định Đặc tính acid pectic cso mức độ methyl hóa rất thấp, dễ tan

Người ta rất hay lẫn lộn giữa pectin và acid pectinic nên thật ra trong thực tế

―pectin‖ là tên gọi chung của cả 2 chất này

Pectin đặc trưng bởi chỉ số methoxyl (MI) và chỉ số ester hóa Chỉ số methoxyl biểu hiện tỷ lệ methyl hóa, là % khối lượng nhóm methyl (-OCH3) trên tổng khối lượng

Sự methyl hóa hoàn toàn ứng với chỉ số methoxyl bằng 16,3% các pectin tách từ thực vật thường có chỉ số methoxyl từ 10% - 12% Chỉ số ester hóa (DE): thể hiện mức độ ester hóa của pectin , là % về số lượng của các gốc acid galacturonic được ester hóa trên tổng

số lượng gốc acid galacturonic có trong phân tử

1.2.2 Cấu trúc pectin

Pectin có cấu trúc phức tạp, dạng mạch thẳng, mỗi phân tử chứa từ vài trăm đến

1000 đơn vị, có phân tử lượng trung bình khoảng 50000—150000 ĐvC

Pectin thương phẩm không có khối lượng phân tử xác định mà phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu, phương pháp trích ly và loại sản phẩm

Phần tử đơn vị của pectin là acid D-galacturonic, ngài ra còn có một số đường trung tính như rhammose, galactose, arabijmose và một số đường khác với hàm lượng ít hơn

Các nhóm carboxyl (-COOH) có thể tồn tại tự do hoặc ở dạng liên kết ester với methanol, acid acetic, acid phenolic hoặc ở dạng muối của Na+,K+,NH4+,

Hình 1.3 Cấu trúc phân tử D- glacturonic

Ở pectin amid hóa, một phần các gốc carboxyl trong phân tử pectin bị amid hóa tạo thành các nhóm amid (-CO=NH2)

Ngoài ra pectin cũng có thể chứa các gốc acetyl

Hình 1.4 Các nhóm chức của pectin

1.2.3 Độ nhớt của dung dịch pectin

So với các gum thực vật và các chất tạo đặc khác, dung dịch pectin có độ nhớt tương đối thấp

Ca2+ và các ion đa hóa trị khác làm tăng độ nhớt của dung dịch pectin Do đó độ nhớt của dung dịch pectin phụ thuộc vào độ cứng của nước

pH cũng ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch pectin, trong dung dịch không chứa Ca2+, độ nhớt dung dịch pectin sẽ giảm khi pH tăng từ pH<3.5 lên pH>3.5

1.3 Giới thiệu về phương pháp lạnh đông - vi sóng

1.3.1 Lạnh đông

1.3.1.1 Giới thiệu lạnh đông

Lạnh đông là quá trình bảo quản thực phẩm bằng cách giảm nhiệt độ của sản phẩm xuống thấp hơn nhiệt độ mà tại đó, nước có trong sản phẩm sẽ kết tinh, những phản ứng ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm sẽ bị đình chỉ hoặc diễn ra ở cường độ rất thấp Tại nhiệt độ đó, hầu như tất cả vi sinh vật đều bị ức chế, không hoạt động nữa Khi

đó, chất lượng của sản phẩm sẽ được giữ ổn định Có thể xem thời hạn sử dụng của sản

phẩm (shelf-life) là một hàm số của nhiệt độ lạnh đông: nhiệt độ càng thấp thời hạn sử dụng càng dài

Lạnh đông: to

đóng băng > to > -100 oC

Đông lạnh là một phương pháp bảo quản nổi tiếng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm Quá trình đóng băng kết hợp các hiệu ứng thuận lợi của nhiệt độ thấp với việc chuyển đổi nước thành băng Sự chuyển đổi nước có ưu điểm là cố định cấu trúc mô và phân tách phần nước dưới dạng các tinh thể băng để nước không có trong dung môi, như là một thành phần phản ứng (Delgado và Sun, 2001) hoặc cho sự phát triển của vi sinh vật Tuy nhiên, kỹ thuật bảo quản này có thể dẫn đến những thay đổi về mặt văn bản dẫn tới việc làm mềm thực phẩm Chất lượng quả lạnh đông lạnh-tan giá có thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm quá trình đông lạnh tối ưu và chuỗi phân phối thích hợp Để xây dựng, tốc độ đóng băng có ảnh hưởng trực tiếp đến kết cấu sản phẩm cuối cùng Kích thước và vị trí của các tinh thể băng hình thành trong quá trình đông có thể làm hỏng màng tế bào và phá vỡ cấu trúc vật lý của quả Nguyên nhân của những thay đổi hóa lý không mong muốn trong quá trình đóng băng có thể là do quá trình kết tinh và hòa tan (Delgado và Sun, 2001) Người ta biết rằng sự kết tinh của băng có hai bước: sự hình thành hạt nhân và sự phát triển của hạt nhân đến kích thước tinh thể cụ thể Kích thước tinh thể băng cuối cùng được biết đến là một hàm số của tốc độ tăng trưởng hạt nhân và tinh thể, cũng như nhiệt độ cuối cùng (Martino và cộng sự, 1998)

Sự đóng băng chậm (SF) thường dẫn đến các tinh thể băng lớn được hình thành độc lập ở các khu vực ngoài tế bào có thể phá huỷ cấu trúc tế bào và có ảnh hưởng đến hoạt động làm tan cũng như tính chất cảm quan và giá trị dinh dưỡng của thực phẩm Tỷ

lệ đóng băng cao (HF) được biết là tạo ra những tinh thể nhỏ phân bố đều khắp mô Do

đó, tỷ lệ đóng băng thấp có thể thích hợp sử dụng trong nghiên cứu hơn vì nó có thể làm tăng thiệt hại cho màng tế bào quả và làm phá vỡ cấu trúc tế bào để thu được lượng dịch, lượng dinh dưỡng cao hơn

1.3.1.2 Quá trình làm lạnh đông với rau quả