Nghiên Cứu Quy Trình Chế Biến Mứt Cà Chua Bi

28 4.4 SỰ THAY ĐỔI HÀM LƯỢNG NƯỚC, HÀM LƯỢNG ĐƯỜNG VÀ KHỐI LƯỢNG CHẤT KHÔ THEO SỐ LỖ TRONG QUÁ TRÌNH THẨM THẤU 29 4.5 THÍ NGHIỆM 2: KHẢO SÁT NHIỆT ĐỘ SẤY VÀ NỒNG ĐỘ ĐƯỜNG ĐỂ ĐẠT ĐƯỢC CHẤ

KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG

…….oOo…….

ĐOÀN PHƯƠNG LINH

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHẾ BIẾN

KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG

Cần Thơ, 2010

Luận văn đính kèm theo đây, với đề tài “Nghiên cứu quy trình chế biến mứt cà chua bi” do sinh viên Đoàn Phương Linh thực hiện và báo cáo đã được hội đồng

chấm luận văn thông qua

Giáo viên hướng dẫn

Cần Thơ, ngày tháng năm 2010

Chủ tịch hội đồng

LỜI CẢM ƠN

Chân thành cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Công nghệ Thực phẩm thuộc khoa Nông nghiệp

và Sinh học Ứng dụng trường Đại học Cần Thơ đã sắp xếp thời gian và luôn tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em học tập và tìm hiểu.

Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy Văn Minh Nhựt đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em hoàn thành đề tài “Nghiên cứu quy trình chế biến mứt cà chua bi”.

Tôi xin chân thành cảm ơn cán bộ phòng thí nghiệm, tập thể lớp Công Nghệ Thực Phẩm

K32 đã giúp đỡ, đóng góp ý kiến và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian

thực hiện đề tài này.

Kính chúc quý thầy cô và các bạn luôn thành công trong công việc và trong cuộc sống Tôi xin chân thành cảm ơn!

Cần thơ, ngày tháng năm 2010

Sinh viên

Đoàn Phương Linh

TÓM LƯỢC

Cà chua là một loại rau màu được trồng phổ biến và rộng rãi trên thế giới, chiếm một sản lượng đáng kể trong cơ cấu rau quả Cà chua là nguồn cung cấp vitamin C và lycopene quan trọng Cà chua chứa hàm lượng nước tương đối lớn 92%, với hàm lượng nước cao như thế sẽ dễ dàng tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển Do đó cần phải có biện pháp bảo vệ hợp lý nhằm kéo dài thời gian bảo quản và sử dụng cà chua Thẩm thấu và sấy là những biện pháp rất phổ biến để bảo quản sản phẩm Cà chua sau khi thẩm thấu bằng đường khả năng bị hư hỏng vẫn còn do đó việc loại nước để bảo quản là điều cần thiết và quá trình thẩm thấu này được thực hiện trước quá trình sấy có tác dụng tạo cho sản phẩm

có cấu trúc mềm mại, ít nhăn nheo, màu sắc tự nhiên hơn Sấy là một hình thức bảo quản phổ biến cho phép thực phẩm được giữ trong thời gian dài hơn Ngoài ra thực phẩm sấy khô có thể được lưu trữ và vận chuyển với chi phí tương đối thấp.

Để cho ra một sản phẩm tốt cần khảo sát:

 Khảo sát hàm lượng đường thấm vào trong quá trình ngâm.

 Khảo sát nồng độ đường và nhiệt độ sấy để đạt được chất lượng cảm quan cao.

 Khảo sát sự thay đổi chất lượng sản phẩm theo thời gian bảo quản.

Qua ba tháng làm thí nghiệm tại phòng thí nghiệm thu nhận được kết quả sau:

 Quá trình thẩm thấu cà chua bi bằng dung dịch đường đạt cao nhất trong 28 giờ đầu và giảm đến khi đạt được nồng độ cân bằng.

 Sản phẩm mứt cà chua bi đạt chất lượng cảm quan khi sấy ở nhiệt độ 50 0 C và nồng độ đường 35 0 Bx, sản phẩm khô ráo và có màu đỏ đặc trưng cho sản phẩm mứt cà chua bi và có độ ẩm cuối là 21,7%.

 Chất lượng sản phẩm thay đổi không đáng kể sau 4 tuần bảo quản.

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM LƯỢC iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH BẢNG vi

DANH SÁCH HÌNH vii

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1 TỔNG QUAN 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG 2

2.2 NGUYÊN LIỆU 3

2.2.1 Cà chua bi 3

2.2.2 Đường Saccharose 6

2.3 QUÁ TRÌNH THẨM THẤU 7

2.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SẢN PHẨM MỨT CÀ CHUA BI THẨM THẤU BẰNG ĐƯỜNG 9

2.5 QUÁ TRÌNH SẤY 11

2.5.1 Biến đổi nguyên liệu trong quá trình sấy 12

2.5.2 Các biến đổi trong quá trình bảo quản 14

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16

3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 16

3.1.1 Địa điểm và thời gian thực hiện 16

3.1.2 Nguyên liệu và hóa chất cần dùng 16

3.2 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 16

3.3 NỘI DUNG VÀ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 18

3.3.1 Quy trình thí nghiệm 18

3.3.2 Bố trí thí nghiệm 18

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 21

4.1 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN NGUYÊN LIỆU 21

4.2 THÍ NGHỆM 1: KHẢ NĂNG THẨM THẤU ĐƯỜNG CỦA CÀ CHUA BI THEO SỐ LỖ TRONG QUÁ TRÌNH THẨM THẤU 22

4.2.1 Hàm lượng đường thấm vào theo thời gian ngâm 22

4.2.2 Hàm lượng nước còn lại cùng với sự tăng độ Brix theo thời gian ngâm

24

4.2.3 Sự thay đổi khối lượng theo thời gian ngâm 26

4.3 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ĐƯỜNG THẤM VÀO THEO THỜI GIAN NGÂM CÓ KHUẤY TRỘN VÀ KHÔNG CÓ KHUẤY TRỘN 28

4.4 SỰ THAY ĐỔI HÀM LƯỢNG NƯỚC, HÀM LƯỢNG ĐƯỜNG VÀ KHỐI LƯỢNG CHẤT KHÔ THEO SỐ LỖ TRONG QUÁ TRÌNH THẨM THẤU 29 4.5 THÍ NGHIỆM 2: KHẢO SÁT NHIỆT ĐỘ SẤY VÀ NỒNG ĐỘ ĐƯỜNG ĐỂ ĐẠT ĐƯỢC CHẤT LƯỢNG CẢM QUAN CAO 31

4.5.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ đường đến cảm quan về màu sắc của mứt cà chua bi 31

4.5.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ đường đến cảm quan về mùi vị của mứt cà chua bi 32

4.5.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ đường đến cảm quan về cấu trúc của mứt cà chua bi 33

4.6 ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI CHẤT LƯỢNG MỨT CÀ CHUA BI THEO THỜI GIAN BẢO QUẢN 33

4.7 THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA MỨT CÀ CHUA BI SAU KHI SẤY 34

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 35

5.1 KẾT LUẬN 35

5.2 ĐỀ NGHỊ 35

TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

PHỤ LỤC 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH xxxvii PHỤ LỤC 2 KẾT QUẢ THỐNG KÊ xl

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1 Đặc tính hóa lý của cà chua bi 5

Bảng 2 Khả năng tạo áp suất thẩm thấu của dung dịch đường saccharose 6

Bảng 3 So sánh độ thẩm thấu của các chất tan khác nhau 10

Bảng 4 Độ hoạt động của nước ức chế các loại vi sinh vật 14

Bảng 5 Phương pháp phân tích 17

Bảng 6 Thành phần chính của nguyên liệu 21

Bảng 7 Hàm lượng đường thấm vào theo thời gian ngâm 22

Bảng 8 Hàm lượng nước còn lại cùng với sự tăng độ Brix trong nguyên liệu theo thời gian ngâm 24

Bảng 9 Sự thay đổi khối lượng theo thời gian ngâm 26

Bảng 10 Hàm lượng đường thấm vào trong khoảng thời gian khảo sát (Δm) 28

Bảng 11 Hàm lượng đường thấm vào theo thời gian ngâm 29

Bảng 12 Điểm đánh giá cảm quan về màu sắc của sản phẩm 31

Bảng 13 Điểm đánh giá cảm quan về mùi vị của sản phẩm 32

Bảng 14 Điểm đánh giá cảm quan về cấu trúc của sản phẩm 33

Bảng 15 Thay đổi chất lượng cảm quan của mứt cà chua bi theo thời gian bảo quản 34 Bảng 16 Thành phần chính của sản phẩm mứt cà chua bi 34

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1 Nguyên liệu Cà chua 3

Hình 2 Quá trình thẩm thấu bằng dung dịch đường 7

Hình 3 Quá trình thẩm thấu trong các điều kiện khác nhau 8

Hình 4 Thời kỳ quả chín đỏ và chín hồng 21

Hình 5 Sự thay đổi hàm lượng đường của mứt cà chua bi theo thời gian ở các mức độ lỗ đục khác nhau 23

Hình 6 Hàm lượng nước còn lại trong nguyên liệu với mức độ lỗ đục khác nhau 25

Hình 7 Độ brix trong cà chua bi theo thời gian ngâm với mức độ lỗ đục khác nhau 25

Hình 8 Sự thay đổi khối lượng theo thời gian ngâm 27

Hình 9 Sự thay đổi hàm lượng nước, hàm lượng đường và khối lượng chất khô trong quá trình thẩm thấu với số lỗ đục 3 lỗ/cm2 29

Hình 10 Sự thay đổi hàm lượng nước, hàm lượng đường và khối lượng chất khô trong quá trình thẩm thấu với số lỗ đục 5 lỗ/cm2 30

Hình 11 Sự thay đổi hàm lượng nước, hàm lượng đường và khối lượng chất khô trong quá trình thẩm thấu với số lỗ đục 7 lỗ/cm2 30

Hình 12 Sản phẩm mứt cà chua bi 34

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Những năm gần đây, ngành chế biến sản phẩm trái cây phát triển rất nhanh Tuyrằng sản lượng tính theo đầu người nước ta còn thấp, nhưng thị trường trái cây trongnước có xu hướng cung nhiều hơn cầu, do đó còn một lượng lớn trái cây và rau màutươi không sử dụng hết Bởi vậy, việc phát triển sản phẩm chế biến từ trái cây đểtìm thị trường thích hợp là con đường tất yếu để sử dụng tối đa sản lượng thu hoạch

từ diện tích cây ăn trái và rau màu rộng lớn, nhằm nâng cao sức cạnh tranh trên thịtrường trong và ngoài nước, cải thiện thu nhập của nhà nông

Trái cây ăn tươi có màu sắc, hương vị, giá trị dinh dưỡng ở mức độ tối đa được yêuthích nhất Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật có thể trồng nhiều loạitrái cây và rau màu thu hoạch không theo mùa vụ, do đó trái cây tươi theo mùa vàtrái mùa đang chiếm sản lượng lớn và rất dễ hư hỏng vật lý, khó vận chuyển Chếbiến trái cây là phương thức bảo quản lâu hơn để có thể phân phối và tiêu thụ ở xa,lâu dài Vì vậy, chế biến trái cây và rau màu trở thành một nhu cầu bức thiết, giúp

mở rộng thị trường cho người trồng rau quả, tiêu thụ quanh năm, góp phần làm chonghề vườn phát triển và ổn định

Cà chua bi là một loại rau màu được trồng phổ biến và rộng rãi trên Thế giới, chiếmmột sản lượng đáng kể trong cơ cấu rau quả Cà chua bi là nguồn cung cấp vitamin

C và lycopene quan trọng Vì vậy để nâng cao giá trị của cà chua bi, có thể sử dụngmọi lúc mọi nơi, chúng ta cần phải có biện pháp bảo quản và chế biến thích hợpnhằm tạo ra một sản phẩm đạt chất lượng tốt: Việc “Nghiên cứu quy trình chế biếnmứt cà chua bi” là cần thiết góp phần đa dạng hóa sản phẩm thực phẩm cho ngườitiêu dùng

Xây dựng quy trình chế biến mứt cà chua bi để tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt vàbảo quản lâu dài Với mục tiêu đó đề tài tiến hành khảo sát:

 Khảo sát hàm lượng đường thấm vào với mức độ lỗ đục khác nhau trongquá trình ngâm

 Khảo sát nồng độ đường và nhiệt độ sấy để đạt được chất lượng cảmquan cao

 Khảo sát sự thay đổi chất lượng sản phẩm theo thời gian bảo quản

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Mứt quả là các sản phẩm chế biến từ quả tươi hoặc từ quả bán chế phẩm (purê quả,

nước quả, quả sunfit hoá) nấu với đường đến độ khô 65-70% (Lê Mỹ Hồng, 2007).

Đường cho vào mứt quả không chỉ để tăng vị ngọt mà còn để bảo quản sản phẩm.Sau quá trình thẩm thấu, tế bào vi sinh vật ở trạng thái co nguyên sinh nên bị ngừnghoạt động Vì vậy nhiều loại mứt nấu xong có thể không cần thanh trùng Một sốloại mứt khác có độ khô thấp hơn cần phải thanh trùng với thời gian ngắn, chủ yếu

 Để quả khỏi bị nát, người ta chần quả trong dung dịch phèn chua

 Để mứt ngấm đường đều, người ta nấu mứt theo phương pháp gián đoạn:nấu 6-8 lần, mỗi lần nấu 4-6 phút

 Nấu xong, chắt xirô và đem quả sấy nhẹ

Sản phẩm mứt khô thành phẩm thường có lớp đường bao ngoài màu trắng đục Đểtrên bề mặt mứt có lớp màng trắng đục như trên, người ta nhúng mứt vào nướcđường quá bão hòa Khi nhúng quả nguội vào nước đường nóng sẽ xuất hiện mộtlớp mỏng đường kết tinh Chênh lệch nhiệt độ giữa quả và nước đường càng nhiềuthì màng càng mịn Cũng có thể tạo màng bằng cách khác Quả nấu xong ngâmtrong nước đường đặc 10-12 giờ ở nhiệt độ 35-400C, chắt xirô và đem sấy ở 45-

550C trong 4-8 giờ Khi sấy, nước trong xirô bao quanh quả bốc hơi, còn lại đườngkết tinh trên bề mặt mứt

Đối với sản phẩm mứt cà chua bi là sản phẩm mứt ở dạng khô Cà chua bi nguyêntrái được xử lý, thẩm thấu trong dung dịch đường và được đem đi sấy khô Sảnphẩm có mùi vị thơm ngon và giá trị dinh dưỡng cao.

2.2.1 Cà chua

i Nguồn gốc và phân loại cà chua

Hình 1 Nguyên liệu Cà chua

Cây cà chua có tên khoa học là Lycopericium esculentum Mill, là loại rau ăn quả, họ

Cà (Solanaceae) Cà chua thuộc cây thân thảo, thân cao 60-120 cm tùy theo giống.

Thân tròn hoặc có cạnh, màu xanh tối có lông tơ phủ dày Cây cà chua có 3 loạihình sinh trưởng: hữu hạn, vô hạn và bán hữu hạn Cà chua là cây dài ngày, tự thụphấn Quả cà chua mọng, quả có chứa nhiều vitamin C nên có vị chua, khi chín cómàu vàng hoặc đỏ, có nhiều hình dạng: tròn, dẹt, có cạnh, có múi,…

Ở Việt Nam, cây cà chua được xếp vào các loại rau có giá trị kinh tế cao, diện tíchtrồng cà chua lên đến chục ngàn ha, tập trung chủ yếu ở đồng bằng và trung du phíaBắc Hiện nay có một số giống chịu nhiệt mới lai tạo chọn lọc có thể trồng tại miềnTrung, Tây Nguyên và Nam Bộ nên diện tích ngày càng được mở rộng Nhiềugiống cà chua lai ghép chất lượng tốt được phát triển mạnh ở Đà Lạt, Lâm Đồng.Một số giống cà chua chất lượng đã được xuất khẩu ra thị trường thế giới

Các giống cà chua được trồng phổ biến ở nước ta như:

 Cà chua múi: quả to, nhiều ngăn tạo thành múi, nhiều hạt, cây mọc khỏe,khả năng cho nhiều quả, chống chịu sâu bệnh tốt, nhưng ăn kém ngon

 Cà chua bi: loại này có nhiều hạt, khả năng chống chịu tốt, thường được

sử dụng làm vật liệu để tạo giống Gần đây nhiều vùng trong nước đã có trồng cácloại quả cà chua nhập nội, những giống này cho năng suất và chất lượng tốt được sửdụng chủ yếu như một loại rau quả sau bữa ăn Màu sắc và hình dạng của các loại

cà này rất đa dạng Hiện nay, giống cà chua bi được trồng phổ biến nhất là Redcharry, Yellow…

Quả cà chua chín qua các giai đoạn:

 Thời kỳ quả xanh: quả và hạt phát triển chưa hoàn chỉnh Nếu thông quaphương pháp thúc chín thì quả chín không bình thường, quả không có hương vị vàkhông có màu sắc đặc trưng của giống

 Thời kỳ cà chua chín xanh: chất keo bao quanh hạt được hình thành, quảchưa xuất hiện màu hồng hoặc màu vàng

 Thời kỳ chín vàng: đỉnh quả xuất hiện màu vàng hoặc màu hồng, vớidiện tích bề mặt chiếm khoảng 10%

 Thời kỳ chuyển màu: diện tích bề mặt quả từ trên 10-30% có màu hồnghoặc đỏ Ở thời kỳ này có thể vận chuyển đến những nơi gần

 Thời kỳ chín hồng: diện tích bề mặt quả từ 30-60% có màu hồng hoặcvàng

 Thời kỳ quả hồng hoặc đỏ: diện tích bề mặt quả từ 60-90% có màu vànghoặc đỏ, thu hái quả ở thời kỳ này có thể để trong tự nhiên cho quả chín hoàn toàn

 Thời kỳ quả chín đỏ: diện tích bề mặt quả từ > 90% có màu đỏ Đây làthời kỳ quả thể hiện đầy đủ đặc trưng, màu sắc của giống, có thể dùng cho nhiềumục đích khác nhau ăn tươi, trộn salat, nấu, xào,…

Từ khi chín xanh đến chín tổng hợp thời gian khoảng 10-12 ngày Sau đó quả chínhoàn toàn và có màu đỏ thẩm nhưng quả còn chắc, cứng Nếu dùng làm thực phẩm

là thích hợp nhất và được người tiêu dùng ưa chuộng Khi quả mềm thì vẫn sử dụngđược, nhưng cắt lát sẽ khó khăn Quả chín mềm dùng để lấy hạt giống là thích hợp,

thịt quả dùng để chế biến cà chua cô đặc hoặc tương cà chua rất tốt (Tạ Thu Cúc,

2001).

ii Thành phần cấu tạo của cà chua

Quả cà chua thuộc loại quả mọng, hình dạng quả thay đổi từ tròn đến dài Quả gồm

có vỏ quả, thịt quả, vách ngăn, giá xoắn và hạt Thành quả càng dày thì quả càng

ít hạt Trong quả chia thành nhiều ngăn, các ngăn này được ngăn cách bởi các váchngăn, giữa các khoảng trống của các ngăn chứa đầy nước quả Quả cà chua có 80-93% cơm quả, 4-10% vỏ và lõi, 2-7% hạt Hạt cà chua chứa 30- 35% protein, 17-29% lipid Dầu cà chua rất thích hợp để ăn và dùng cho các mục đích kỹ thuật

Bảng 1 Đặc tính hóa lý của cà chua bi

(Peter Zeuthen and Leif Bùgh-Sùrensen, 2003)

iii Các sắc tố trong cà chua

Các chất màu chủ yếu của cà chua là carotenoid và chlorophyll Theo mức độ chín,lượng chlorophyll giảm dần, lượng carotenoid tăng dần Cà chua lúc chưa chín cómàu xanh của chlorophyll Sau khi chín có màu đỏ, chủ yếu là màu của lycopen,đây là một dạng đồng phân của caroten Ngoài ra trong cà chua còn có màu củaxantophyll Xantophyll là sản phẩm oxy hóa của caroten có màu vàng Khi cà chuachín thì Xantophyll tăng nhanh, quả có màu đỏ tươi

Ngoài ra trong cà chua còn có các carotenoid khác như:

Trong những năm gần đây, các nghiên cứu về cà chua cho thấy trong cà chua chín

có chất lycopen, tạo nên màu đỏ quả cà chua Lycopen tác động mạnh đến việcgiảm sự phát triển nhiều loại ung thư như: ung thư tiền liệt tuyến, ung thư ruột kết,ung thư trực tràng và nhồi máu cơ tim Lycopen ngăn chặn sự phá hủy của các gốc

tự do cùng các phân tử và gen khi chúng tuần hoàn trong máu Sự phá hủy này có

thể làm cholesterol đang lưu thông có thể bám vào các thành mạch làm nghẽnmạch, gây nhồi máu cơ tim Sự phá hủy đó làm biến đổi gen ung thư.

Tác dụng của đường trong bảo quản và chế biến mứt cà chua

i Ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật

Đường không có tác dụng ức chế vi sinh vật mà chính nồng độ đường tạo áp suấtthẩm thấu cao ức chế hoạt động sống của vi sinh vật, khiến cho vi sinh vật bám trênthực phẩm không có cách nào hấp thu chất dinh dưỡng trên thực phẩm chế biến, từ

đó mà không thể sống và sinh sôi nảy nở, thậm chí làm cho thành phần nước trong

tế bào của vi sinh vật thẩm thấu trở ra ngoài, khiến cho chất nguyên sinh của tế bào

bị mất nước sẽ cô đặc lại, phát sinh tình trạng khô hanh sinh lý, buộc nó phải rơivào trạng thái chết giả hoặc ngủ đông, điều đó làm cho thực phẩm có thể lưu giữđược Vì vậy đường thực phẩm không phải là một chất bảo quản thực phẩm, nó chỉ

có tác dụng ức chế mà không thể tiêu diệt vi sinh vật

Trong các loại đường, áp suất thẩm thấu của đường glucose là mạnh nhất Dungdịch đường glucose nồng độ 1% có áp suất thẩm thấu là 121,6 kPa, áp suất thẩmthấu của dung dịch đường mía nồng độ 1% là 70,9kPa, dung dịch 5% glucose cómột áp suất thẩm thấu 0,71MPa ở 200C Khi hàm lượng đường đạt đến mức 65% trởlên thì áp suất thẩm thấu của sản phẩm đạt đến 4610,3kPa (tính theo đường mía),còn áp suất thẩm thấu của tế bào vi sinh vật bình thường là khoảng 354,62 –1792,04 kPa, vì thế thường cho rằng khi nồng độ dung dịch đường đạt đến mức50% trở lên thì sự sinh trưởng của vi sinh vật bị trở ngại Nhưng bào tử nấm mốc cótính chịu áp suất thẩm thấu khá tốt Vì thế, sản phẩm mứt trái cây và trái cây đônglạnh nồng độ đường trên 72,5% thì áp suất thẩm thấu mới đủ để ức chế sự sinhtrưởng của các loại vi sinh vật

Bảng 2 Khả năng tạo áp suất thẩm thấu của dung dịch đường saccharose

Áp suất thẩm thấu ở 200C (Mpa) 0,4 2,02 15,1

( Nguyễn Ngộ, 1994)

ii Tác dụng chống oxy hóa thực phẩm

Tác dụng chống oxy hóa là một tác dụng bảo quản khác của đường thực phẩm.Dung dịch đường ngăn chặn sự hấp thu oxy, sự gia tăng của nồng độ dung dịchđường tỷ lệ nghịch với độ hòa tan của oxy trong dung dịch đường, tức là nồng độcủa dung dịch đường càng cao thì độ hòa tan của oxy càng thấp Lượng hòa tan củaoxy trong dung dịch đường mía nồng độ 60% ở nhiệt độ 200C chỉ bằng 1/6 lượngoxy trong nước Do đó nguyên liệu trái cây khi ngâm ướp hoặc nấu mứt khả năng bịoxy hóa rất thấp nên mùi vị và màu sắc của sản phẩm mứt ít biến đổi đồng thời có

thể giảm thiểu sự tổn thất vitamin C (Nguyễn Ngộ, 1994).

Hình 2 Quá trình thẩm thấu bằng dung dịch đường

( Hosahalli Ramaswamy và Michèle Marcotte, 2006)

Thẩm thấu là sự chuyển dịch của dung môi từ dung dịch có nồng độ thấp sang dungdịch có nồng độ cao hơn qua màng Nếu dung dịch đường trong nước có nồng độcao được ngăn cách với dung dịch đường có nồng độ thấp hơn bằng một màng thởcác phân tử nước sẽ di chuyển từ dung dịch có nồng độ thấp sang dung dịch cónồng độ cao qua màng Màng loại này, tức là màng chỉ cho nước đi qua mà khôngcho các phân tử khác đi qua, gọi là màng bán thấm

Áp suất thẩm thấu là một đại lượng vật lý quan trọng trong quá trình thẩm thấu Ápsuất thẩm thấu là lực đẩy của các phân tử dung môi từ dung dịch có nồng độ thấpđến dung dịch có nồng độ cao qua màng Trong vật lý áp suất thẩm thấu được tínhbằng công thức:

P = R.T.CP: áp suất thẩm thấu thường tính theo đơn vị atmôtphe-atm

R: hằng số = 0,082.

T: nhiệt độ tuyệt đối (0K) = 273 + t0C

C: nồng độ dung dịch tính theo nồng độ phân tử gam/lít

Trong quá trình thẩm thấu sự chuyển dịch của dung môi qua màng sẽ dừng lại khihai dung dịch đạt được sự cân bằng nồng độ, tức là cân bằng áp suất thẩm thấu Tuynhiên hiện tượng này thường không xảy ra ở tế bào thực vật Trong quá trình thẩmthấu tế bào thực vật chỉ nhận nước đến mức bão hoà, vì khi đó thành tế bào thực vậtsinh ra một lực chống lại sức trương nước gọi là áp suất trương nước có chiềungược với áp suất thẩm thấu và khi hai áp suất này cân bằng thì nước dừng lại và tếbào chỉ ở mức bão hoà nước chứ không bị phá vỡ

(http://dictionary.bachkhoatoanthu.gov.vn)

Khi để một nguyên liệu sinh học vào môi trường có áp suất thẩm thấu cao, nước sẽ

di chuyển từ nguyên liệu ra môi trường ưu trương gọi là sự co nguyên sinh Ngượclại nếu đặt trong môi trường nhược trương nước từ môi trường sẽ đi vào tế bào làmtrương nguyên sinh

Hình 3 Quá trình thẩm thấu trong các điều kiện khác nhau

(http://en.wikipedia.org/wiki/Osmosis)

Môi trường có áp suất thẩm thấu càng cao sẽ hút nước vào càng mạnh Quá trìnhthẩm thấu có thể được sử dụng nhằm tăng thời gian bảo quản sản phẩm thực phẩm,đặc biệt là bảo quản các sản phẩm rau quả như sản xuất các loại mứt rau quả.Thường hàm lượng ẩm trong rau quả rất lớn chiếm khoảng 90%, vì vậy sau khi chếbiến thành dạng sản phẩm như là mứt thì hàm ẩm sẽ giảm xuống giúp quá trình bảoquản dễ dàng hơn và tăng giá trị cảm quan cũng như giá trị dinh dưỡng cho sảnphẩm mứt cà chua bi

2.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SẢN PHẨM MỨT CÀ CHUA BI THẨM THẤU BẰNG ĐƯỜNG

Việc sử dụng quá trình thẩm thấu trong ngành công nghiệp thực phẩm có ưu thếnhư: cải thiện chất lượng về màu sắc, mùi vị và kết cấu, giảm chi phí về nănglượng, bao bì và giảm chi phí phân phối, không có tiền xử lý hóa chất, sản phẩm ổn

định, và giữ các chất dinh dưỡng trong thời gian bảo quản (El-Aouar và cộng sự 2006).

Quá trình thẩm thấu được thực hiện bằng cách ngâm một loại thực phẩm nguyêntrái, xắt lát hay xay nhuyễn trong dung dịch thẩm thấu như: saccharose, NaCl,glycerol, sorbitol, hỗn hợp NaCl và saccharose Đối với sản phẩm mứt cà chua bithì quá trình thẩm thấu được thực hiện trên cà chua bi nguyên trái, do cà chua bi cólớp sáp trên bề mặt bên ngoài được xem như là rào cản của quá trình trao đổi khốilượng, do đó quả được rửa sạch và đục lỗ với kim (đường kính lỗ 1,5mm), mật độ là

3, 5, 7lỗ/cm2để tăng tốc độ thẩm thấu Trong quá trình thẩm thấu thì cà chua bi

được ngâm trong dung dịch đường saccharose (Jorge Welti – Chanes và cộng sự, 2003).

Quá trình thẩm thấu phụ thuộc vào nồng độ chất tan, thời gian ngâm, nhiệt độ, tỷ lệtrái cây: chất tan, diện tích bề mặt tiếp xúc của thực phẩm,

 Loại và tính chất vật lý của nguyên liệu

Các thông số quan trọng như: kích thước, hình dáng và tính xốp của nguyên liệuthực phẩm sẽ ảnh hưởng đến quá trình thẩm thấu Sự khác biệt trong cấu trúc vàtính rắn chắc của mô sẽ ảnh hưởng đến sự mất nước và đạt được nồng độ đường.Trái cây có cấu trúc xốp thì phù hợp hơn cho xử lý chân không trong suốt quá trìnhthẩm thấu Nguyên liệu có bề mặt tiếp xúc lớn thì tốc độ thẩm thấu giữa nước vàđường sẽ cao hơn Độ dày của nguyên liệu cũng là một yếu tố quan trọng trong quátrình thẩm thấu, nếu giảm độ dày và khuấy đảo tăng sẽ đẩy nhanh quá trình thẩm

thấu (Bùi Hữu Thuận, 2009).

 Loại và nồng độ của đường

Áp suất thẩm thấu của dung dịch (đường) như là chức năng của một loại chất tan vànồng độ là một yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình thẩm thấu Nồng độchất tan cao sẽ ưu tiên những quá trình với một giới hạn cao hơn của hòa tan nước

và độ nhớt Nói chung hỗn hợp của đường saccharose hoặc fructose (40 - 700Brix)với các chất phụ gia (acid citric, acid ascorbic, lactose,…) được sử dụng cho quátrình thẩm thấu các loại trái cây Tốc độ thẩm thấu tăng khi ta sử dụng chất tan cókhối lượng phân tử nhỏ, khi thẩm thấu với saccharose thì tốc độ thẩm thấu sẽ chậm

hơn NaCl do saccharose có khối lượng phân tử lớn hơn (Jorge Welti – Chanes và cộng sự, 2003).

Bảng 3 So sánh độ thẩm thấu của các chất tan khác nhau

Chất tan Độ thẩm thấu

(10% khối lượng)

Độ thẩm thấu (25% khối lượng)

Độ thẩm thấu (ở các nồng độ khác)

( Hosahalli Ramaswamy và Michèle Marcotte, 2006)

 Các thông số trong quá trình chế biến: nhiệt độ, thời gian, khuấy trộn, tiền

xử lý

Nhiệt độ trong quá trình thẩm thấu không nên quá cao bởi vì có thể gây hại đến cấutrúc thực phẩm Nhiệt độ thấp hơn sẽ tăng thời gian xử lý, thông thường thẩm thấuhiệu quả trong khoảng nhiệt độ 40 – 700C Trong suốt quá trình thẩm thấu, nướctrong cà chua mất đi và đường được thấm vào Các thành phần và trọng lượng của

cà chua thay đổi liên tục trong suốt quá trình thẩm thấu Thống kê phân tích đượcthực hiện trên dữ liệu thực nghiệm thu được trong thẩm thấu cà chua xắt lát của tácgiả Bùi Hữu Thuận cho thấy tác động của nhiệt độ và nồng độ đường rất quan trọng

về giảm khối lượng, hàm lượng nước và chất khô hòa tan Việc giảm khối lượngcao nhất là 73% và hàm lượng nước thấp nhất là 39%, với nồng độ dung dịch caonhất là 700Bx và ở nhiệt độ 45-550C và thời gian xử lý dài nhất là 320 phút (Bùi

Hữu Thuận, 2009).

Hầu hết những nghiên cứu về sự thẩm thấu mất nước được tiến hành trong các hệthống với nồng độ dung dịch cao Giữ nồng độ liên tục và tăng thời gian tiếp xúc sẽlàm việc giảm khối lượng tăng lên và sự loại nước hiệu quả hơn Trong vài giờ đầucủa quá trình thẩm thấu là ở mức độ cao nhất, nước thoát ra nhanh Tốc độ tách

50% trong cách xử lý này Phần nước còn lại được chuyển đi bởi một phương pháp

sấy truyền thống ( Ths Lê Mỹ Hồng, 2007).

Rau màu sau khi thu hoạch thì các enzyme trong nguyên liệu vẫn còn hoạt động nêncần công đoạn tiền xử lý để vô hoạt enzyme, tùy thuộc vào loại nguyên liệu mà cóphương pháp xử lý khác nhau Tiền xử lý không được áp dụng trong quá trình thẩmthấu thịt và cá tuy nhiên đối với sản phẩm rau quả chần và cấp đông sẽ ảnh hưởngđến quá trình thẩm thấu Có nhiều phương pháp tiền xử lý được sử dụng đối với chếbiến: vật lý, hóa học, sinh hóa

 Xử lý bằng vật lý (ví dụ: thủng, mài mòn, xắt lát, xay nhuyễn,…) tại bềmặt của trái cây và rau quả được thực hiện để cải thiện quá trình thẩm thấu, chophép các dung dịch di chuyển vào trong cấu trúc nguyên liệu

 Xử lý bằng hóa học theo truyền thống thường được sử dụng trước khi sấy(vôi, natri oleate,…) cũng được dùng để nâng cao hiệu quả thẩm thấu

 Xử lý bằng sinh hóa như việc sử dụng enzyme cũng có thể được sử dụng

để phá vỡ da hay vỏ của cấu trúc thực vật

( Hosahalli Ramaswamy và Michèle Marcotte, 2006)

 Quá trình thẩm thấu phụ thuộc vào rất nhiều các yếu tố như: nồng độdung dịch, nhiệt độ, kích thước nguyên liệu, tốc độ khuấy đảo,…Theo nghiên cứucủa tác giả Bùi Hữu Thuận (2009), quá trình thẩm thấu đối với loại cà chua

Lycopersicum esculentum, xắt lát cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố trên.

 Quá trình thẩm thấu thường được áp dụng cho các loại trái cây, rau quả,thịt và cá Quá trình này không mang lại độ ẩm thấp đủ để làm cho sản phẩm ổnđịnh theo thời gian bảo quản, nên nó cần thêm một bước nữa như: sấy, đông lạnh,sấy chân không,…

2.5 QUÁ TRÌNH SẤY

Sấy là một bước quan trọng trong hóa học và các ngành công nghiệp chế biến thựcphẩm Mục tiêu cơ bản trong sấy sản phẩm thực phẩm là việc loại bỏ nước đến mộtmức độ mà vi sinh vật gây hư hỏng được giảm thiểu

Cà chua bi sau khi thẩm thấu bằng đường khả năng bị hư hỏng vẫn còn do đó việcloại nước để bảo quản là điều cần thiết và quá trình thẩm thấu này được thực hiệntrước quá trình sấy có tác dụng tạo cho sản phẩm có cấu trúc mềm mại, ít nhănnheo, màu sắc tự nhiên hơn Sấy là một hình thức bảo quản phổ biến cho phép thựcphẩm được giữ trong thời gian dài hơn Ngoài ra thực phẩm sấy khô có thể được lưutrữ và vận chuyển với chi phí tương đối thấp Tuy nhiên, việc loại bỏ nước dẫn đến

sự sụt giảm khối lượng nghiêm trọng trong thực phẩm, ảnh hưởng đến giá trị dinh

dưỡng và giá trị cảm quan như: cấu trúc bị rổ, mất tính tươi của trái cây và rau, màusắc và mùi vị bị ảnh hưởng một cách tiêu cực Do đó quá trình thẩm thấu được xemnhư là công đoạn tiền xử lý cho quá trình sấy để cải thiện chất lượng cho sản phẩmsấy khô( Jorge Welti – Chanes và cộng sự, 2003).

2.5.1 Biến đổi nguyên liệu trong quá trình sấy

 Biến đổi vật lý:

 Có hiện tượng thay đổi thể tích, khối lượng riêng tăng lên

 Giảm khối lượng do nước bay hơi

 Xuất hiện các tính chất cơ lý của sự biến dạng, hiện tượng co, hiện tượngtăng độ giòn

 Biến đổi hóa lý

Trong giai đoạn đầu ẩm khuếch tán từ ngoài vào trong vật liệu Sau một thời giansấy ẩm từ bề mặt sẽ bay hơi, ẩm bên trong vật liệu sẽ di chuyển ra ngoài Nếu quátrình này diễn ra chậm, bề mặt vật liệu sẽ khô làm ngăn cản quá trình chuyển ẩm từtrong ra ngoài Sẽ kéo theo các phản ứng hóa học tạo màu không do enzyme

 Phản ứng caramen hóa:

Phản ứng này có ảnh hưởng lớn đến màu sắc của sản phẩm Đây là phản ứng hóanâu không do enzyme, nó thường là các phản ứng tách nước và phản ứng polymehóa để tạo các sản phẩm có phân tử lớn, có màu nâu sậm, có vị đắng Phản ứng nàyxảy ra chủ yếu do nhiệt độ sấy quá cao và thời gian sấy dài

 Phản ứng Maillard:

Đây là phản ứng giữa đường khử và acid amin có thể dẫn đến hệ quả sau:

 Tạo hợp chất dễ bay hơi

 Tạo vị đắng

 Mất các acid amin không thay thế (Cystein, Methionin)

 Tạo các hợp chất có khả năng gây ra ung thư

Điều kiện để phản ứng xảy ra: là chất tham gia phản ứng phải có nhóm carbonyl(-C=O) và nhóm amin hoặc amoniac

 Biến đổi sinh hóa:

Trong giai đoạn đầu nhiệt độ của vật liệu tăng chậm tạo ra sự hoạt động mạnh mẽ

Giai đoạn sau khi sấy một số enzyme không hoàn toàn bị đình chỉ còn tiếp tục hoạtđộng yếu trong thời gian bảo quản và tới một giai đoạn có thể phục hồi khả nănghoạt động.

Trong thực tế cho thấy nếu các enzyme không mất hoạt tính do xử lý sơ bộ hoặc dotác dụng của nhiệt độ trong quá trình sấy có thể dẫn đến hiệu quả tạo màu hoặcthủy phân lipid

 Biến đổi cảm quan:

 Mùi:

Một số chất thơm bay hơi theo ẩm và do nhiệt độ bị phân hủy gây tổn thất chấtthơm Đặc biệt là các chất thơm của các sản phẩm thực phẩm có nguồn gốc sinhhọc Khả năng bay hơi của các chất thơm trong quá trình sấy cùng với sự bay hơicủa nước Một số mùi mới hình thành như mùi nấu, mùi cháy khét (caramel)

 Vị:

Do độ ẩm giảm nên nồng độ chất vị tăng lên, cường vị tăng nhất là vị ngọt và vịmặn Vị chua đôi khi giảm đi một cách tương đối do lượng acid bay hơi trong sảnphẩm sấy

 Biến đổi trạng thái:

Kích thước trong quá trình sấy có thể bị co Sự co không đều của vật liệu là dolượng ẩm phân bố không đều trong vật liệu, ở bề mặt độ ẩm nhỏ co nhiều hơn sovới phía bên trong có độ ẩm cao hơn Sự co không đều của vật liệu trong quá trìnhsấy là nguyên nhân làm cho sản phẩm bị cong méo và nứt nẻ dẫn đến thay đổi hìnhdạng của vật liệu Vật liệu bị cong về phía độ ẩm thấp hơn, tức bề mặt có độ ẩmnhỏ thường bị cong lõm xuống vì nó co nhiều hơn so với bề mặt đối diện có độ ẩmlớn Nguyên nhân méo cong còn do không khí đi xung quanh vật liệu sấy không

đều (Lê Thị Bạch Tuyết, 1996).

2.5.2 Các biến đổi trong quá trình bảo quản

 a w và ảnh hưởng của nó đến hoạt động của vi sinh vật

Để ổn định sản phẩm trong thời gian bảo quản, hàm ẩm tuyệt đối của các sản phẩmkhông phải là yếu tố quyết định Chỉ số hoạt độ nước mới là chỉ tiêu đặc trưng chomức độ tiếp nhận của sản phẩm đối với tác động của khí quyển xung quanh:

aw=

0

P P

Với: P: áp suất hơi bão hòa của dung dịch

P0: áp suất hơi bão hòa của dung môi nguyên chất cùng nhiệt độ

aw: độ hoạt động của nước

Hoạt độ nước của dung dịch hay một thực phẩm luôn luôn nhỏ hơn hoặc bằng 1 (aw

≤ 1) Ở điều kiện cân bằng có sự bằng nhau giữa hoạt độ nước của một dung dịchhay một thực phẩm và áp suất hơi tương đối do dung dịch hay thực phẩm đó tạo ratrong vùng khí quyển kín bao quanh nó

aw= Độ ẩm tương đối bách phân/100

Khi độ ẩm tương đối tăng, hoạt độ nước sẽ tăng

Sản phẩm có hàm ẩm cao thường chứa nhiều nước tự do, do đó hoạt độ nước sẽ cao

aw có thể bị giảm không chỉ bằng cách thêm các chất hòa tan khác nhau vào sảnphẩm để làm cho lượng nước liên kết tăng lên aw không chỉ phụ thuộc vào thànhphần hóa học mà còn phụ thuộc vào trạng thái vật lý của sản phẩm

aw có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của vi sinh vật Mỗi loại vi sinh vật có một awtối thiểu khác nhau cho phép vi sinh vật phát triển tối ưu

Bảng 4 Độ hoạt động của nước ức chế các loại vi sinh vật

 Nấm mốc, nấm men và vi khuẩn phát triển trên sản phẩm

Nấm mốc, nấm men và vi khuẩn có thể sống được ở nhiệt độ khá cao Vì vậy,saccharose có thể bị lên men nhưng giai đoạn đầu là giai đoạn thủy phân bởienzyme invertaza của nấm men để tạo nên glucose và fructose Sau đó dưới tácdụng của phức hệ enzyme, glucose và fructose chuyển thành alcol và CO2

 Hiện tượng sẫm màu

Các sắc tố có màu sẫm sẽ được tạo ra ở trong các sản phẩm có hàm ẩm thấp haytrung bình khi aw >0,5

Theo thời gian bảo quản, sản phẩm sẫm màu là do sự tương tác của các chất tạophản ứng hóa nâu và hóa chất ức chế sự sẫm màu được sử dụng Hóa chất kết hợpvới gốc hóa học gây phản ứng (-CHO) hạn chế hiện tượng sẫm màu trong quá trìnhchế biến Theo thời gian, SO2 bay hơi và hiện tượng sẫm màu phát sinh gây màuxấu cho sản phẩm

 Hiện tượng chảy nước

Đường có thể ảnh hưởng đến tính chất vật lý cũng như tính chất lưu biến của thựcphẩm Khi các đường đi qua từ trạng thái vô định hình hút ẩm sang trạng thái kếttinh Nếu tới một hàm lượng nước nhất định, dạng vô định hình không bền sẽ kếttinh lại và nhả nước ra Nước giải phóng ra bởi sự biến đổi này có thể hòa tan các

phân tử saccharose bên ngoài và làm kết tinh các phân tử sâu bên trong (Hoàng

Diễn Châu, 2007).

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1.1 Địa điểm và thời gian thực hiện

 Địa điểm: thực hiện nghiên cứu tại phòng thí nghiệm của Bộ môn CôngNghệ Thực Phẩm thuộc khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, trườngĐại học Cần Thơ

 Thời gian thực hiện: từ ngày 04/01/2010 đến 17/04/2010

3.1.2 Nguyên liệu và hóa chất cần dùng

 Nguyên liệu: Cà chua bi, đường saccharose

 Hóa chất sử dụng: kalisorbate, chì acetat, sulfat natri, phenolphtalein, fehling

A, fehling B, để chuẩn đường

 Các dụng cụ cần thiết: cân phân tích chính xác đến 0,0001g; cốc; muỗng;bình tam giác; bình định mức; cân;

 Phương pháp thí nghiệm

Thí nghiệm được tiến hành trên cơ sở thay đổi một nhân tố, các nhân tố còn lạiđược cố định trong suốt tiến trình thực hiện thí nghiệm

Nội dung thí nghiệm được thực hiện:

 Khảo sát khả năng thấm đường của cà chua bi trong quá trình thẩm thấu,nhiệt độ sấy và nồng độ đường đến chất lượng cảm quan và đánh giá sự thayđổi chất lượng mứt cà chua bi theo thời gian bảo quản

 Các kết quả thu thập được tính toán thống kê bằng phương pháp ANOVA(Analysis of variance) từ chương trình STAGRAPHIC 4.0 với sự kiểm tramức độ ý nghĩa của các nghiệm thức qua LSD (Least SignificantDifference)

 Phương pháp phân tích

Bảng 5 Phương pháp phân tích

1 Xác định hàm lượng đường tổng số Sử dụng phương pháp Bertrand

2 Xác định hàm lượng acid tổng số Phương pháp định phân thể tích

3 Đánh giá cảm quan Phương pháp cho điểm theo thang điểm

Hedonic

4 Xác định độ ẩm Sử dụng phương pháp sấy khô đến khối

lượng không đổi