Nghiên cứu khả năng trích ly và ứng dụng của chất màu tự nhiên từ vỏ quả thanh long ruột đỏ trong sản xuất sữa chua

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NHÂN TỐ pH, NHIỆT ĐỘ VÀ BAO BÌ ĐỐI VỚI SỰ ỔN ĐỊNH CỦA CHẤT MÀU BETACYANIN TỪ VỎ THANH LONG RUỘT ĐỎ TRONG THỜI GIAN BẢO QUẢN .... Tuy nhiên, các chất màu tổng h

AN GIANG, 9-2015

AN GIANG, 9-2015

Đề tài nghiên cứu khoa học N cứ c và ứ dụ của

c ấ mà ự ừ vỏ q a o ộ đỏ o s x ấ sữa c a”

do tác giả Vũ Thị Thanh Đào, công tác tại Khoa Nông Nghiệp & Tài nguyên Thiên nhiên thực hiện Tác giả đã báo cáo kết quả nghiên cứu và được Hội đồng Khoa học và Đào tạo Trường Đại học An Giang thông qua ngày

………

T ư ý

Chủ tịch hộ đồng

LỜI CẢM TẠ

Tô x c â à c m ơ !

Ban Giám hiệu Trường Đại học An Giang, Ban chủ nhiệm Khoa Nông nghiệp

& Tài nguyên Thiên nhiên, Ban chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm và

các Phòng ban chức năng có liên quan thuộc trường Đại học An Giang đã tạo

mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Quý Thầy/Cô Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, các chuyên viên ở Khu thí

nghiệm Trung tâm Trường Đại học An Giang và các bạn sinh viên đã tận tình

hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện các thí nghiệm

Gia đình đã hỗ trợ về mọi mặt để tôi có thời gian và vững tâm thực hiện

nghiên cứu, nghiệm thu đề tài

Anh Nguyễn Thanh Phong, Giám đốc Công ty TNHH Thương mại Đức Thịnh

đã chấp nhận sử dụng kết quả nghiên cứu của đề tài để sản xuất thử ở dạng

pilot trước khi ứng dụng vào sản xuất thực tế

Giảng viên phản biện đã đọc và đóng góp ý kiến chuyên môn để công trình

nghiên cứu được hoàn thiện

An Giang, ngày 19 tháng 9 năm 2015

Người thực hiện

V T ị T a ào

C và 29,48 phút sẽ cho dịch trích có hàm lượng betacyanin và độ nhớt cao Đồng thời, qua thời gian 4 tuần bảo quản cho thấy dịch màu giữ được chất lượng tốt hơn khi đưa về pH thấp, giữ trong bao bì thủy tinh tối màu và nhiệt độ lạnh

Bên cạnh đó, dịch màu trích ly có tác dụng tốt khi thử nghiệm bổ sung vào sản phẩm sữa chua, cụ thể, mẫu sữa chua bổ sung 20% dịch màu và kết thúc sau 9 giờ lên men cho giá trị cảm quan tốt nhất cùng với hàm lượng vitamin C và betacyanin cao Sản phẩm ít bị biến đổi sau 4 tuần bảo quản lạnh

Kết quả bước đầu khảo sát mức độ chấp nhận của người tiêu dùng cho thấy 89% người tiêu dùng nhận thấy sản phẩm rất hấp dẫn sau khi được giới thiệu

và dùng thử sản phẩm, 79% người tiêu dùng rất thích hoặc tương đối thích về màu sắc sản phẩm, phần lớn người tiêu dùng đánh giá tốt về trạng thái (83%)

và mùi vị (82%) của sản phẩm Số người tiêu dùng đồng ý mua nếu sản phẩm xuất hiện trên thị trường đến 58% so với số không đồng ý là 5% Giá thành sản phẩm được đề nghị trong khoảng 5000 - 8000 đồng cho 100g sản phẩm

Từ óa: a o ộ đỏ, c , be ac a , b o q , sữa c a

ABSTRACT

This study was carried out in order to utilize dragon fruit peels which help to increase the use value of dragon fruit today

The study results showed that the red dragon fruit peel give the better ability

of betacyanin pigments extraction than white flesh dragon fruit Optimal value for extracted condition of solvent ratio, temperature and time was 14.06 v/ w; 56,510C and 29.48 minutes respectively which give the high betacyanin and viscosity of pigment solution The pigment solution was keeping better quality when preserved at low pH, cold temperatures and by dark glass

Moreover, betacyanin colorant extraction works better when added on yogurt products Results indicated that sample with 20% color extraction added after

9 hours fermentation gave the best sensory value and high in vitamin C and betacyanin Products was not much vary after 4 weeks of cold storage

Initial survey about acceptable level of consumers on the product was carried out There was 89% of consumers noticed that it was attractive product with 79% of consumers very like or relatively like its color The majority of consumers give good assessment to the state (83%) and taste (82%) of product The number of consumers willing buy if this product appears on the market was up to 58% compared to 5% disagree Product price was proposed

in about 5000 - 8000 VND per 100g of product

Keywords: red dragon fruit, extraction, betacyanin, storage, yogurt

V T ị T a ào

MỤC LỤC

C ươ 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Nội dung nghiên cứu của đề tài 2

C ươ 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 KHÁI QUÁT VỀ CÂY THANH LONG 3

2.1.1 Giới thiệu cây thanh long 3

2.1.2 Phân loại thanh long 4

2.1.3 Tình hình trồng cây thanh long ruột đỏ trên vùng núi An Giang 5

2.1.4 Nguyên liệu vỏ thanh long ruột đỏ 6

2.2 KHÁI QUÁT VỀ CHẤT MÀU THỰC PHẨM 7

2.2.1 Chất màu trong sản xuất thực phẩm 7

2.2.2 Chất màu betacyanin 8

2.3 KHÁI QUÁT VỀ QUÁ TRÌNH TRÍCH LY 10

2.3.1 Dung môi trích ly 10

2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly 11

2.3.3 Các phương pháp trích ly 11

2.4 KHÁI QUÁT VỀ QUÁ TRÌNH LÊN MEN SỮA CHUA 12

2.4.1 Nguyên liệu sữa 12

2.4.2 Vi sinh vật trong sản xuất sữa chua 14

2.4.3 Cơ sở khoa học của quá trình lên men sữa chua 14

2.4.4 Chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm sữa chua 17

2.4.5 Các sản phẩm sữa chua trên thị trường 18

2.5 PHỤ GIA 19

2.5.1 Acid ascorbic 19

2.5.2 Hương liệu 19

2.5.3 Gelatin 20

2.6 BAO BÌ 20

2.7 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN 21

2.7.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 21

2.7.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 22

C ươ 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 23

3.1.1 Địa điểm và thời gian 23

3.1.1 Nguyên vật liệu và thiết bị 23

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

3.2.1 Phương pháp thu thập và xử lý số liệu 23

3.2.2 Quy trình nghiên cứu 25

3.2.3 Bố trí thí nghiệm 27

C ươ 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33

4.1 SO SÁNH KHẢ NĂNG TRÍCH LY CHẤT MÀU TỪ VỎ QUẢ THANH LONG RUỘT ĐỎ VÀ VỎ QUẢ THANH LONG RUỘT TRẮNG 33

4.1.1 Tỷ lệ các thành phần của quả thanh long 33

4.1.2 Độ ẩm 33

4.1.3 Hàm lượng betacyanin tổng số 34

4.2 TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY CHẤT MÀU BETACYANIN TỪ VỎ THANH LONG RUỘT ĐỎ VỚI CÁC NHÂN TỐ TỶ LỆ DUNG MÔI, NHIỆT ĐỘ VÀ THỜI GIAN TRÍCH LY 35

4.2.1 Ảnh hưởng của điều kiện trích ly đến hàm lượng chất hòa tan tổng 36 4.2.2 Ảnh hưởng của điều kiện trích ly đến độ nhớt dung dịch 36

4.2.3 Ảnh hưởng của điều kiện trích ly đến hàm lượng betacyanin 37

4.2.4 Tối ưu hóa điều kiện trích ly chất màu từ vỏ thanh long ruột đỏ 38

4.3 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NHÂN TỐ pH, NHIỆT ĐỘ VÀ BAO BÌ ĐỐI VỚI SỰ ỔN ĐỊNH CỦA CHẤT MÀU BETACYANIN TỪ VỎ THANH LONG RUỘT ĐỎ TRONG THỜI GIAN BẢO QUẢN 42

4.3.1 Sự thay đổi chất lượng dịch màu betacyanin khi bảo quản ở nhiệt độ thường 43

4.3.2 Sự thay đổi chất lượng dịch màu betacyanin khi bảo quản lạnh 45

4.3.3 Sự thay đổi giá trị cảm quan dịch betacyanin khi bảo quản 48

4.4 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG BỔ SUNG CHẤT MÀU TỰ NHIÊN TỪ VỎ THANH LONG RUỘT ĐỎ VÀO SẢN PHẨM SỮA CHUA 48

4.4.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch màu bổ sung và thời gian lên men đến quá trình lên men sữa chua 49

4.4.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch màu bổ sung và thời gian lên men đến chất lượng sữa chua 50

4.4.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch màu bổ sung và thời gian lên men đến giá trị cảm quan của sữa chua 51

4.5 THEO DÕI KHẢ NĂNG BẢO QUẢN CỦA SẢN PHẨM 54

4.5.1 Sự biến đổi hóa lý của sản phẩm trong quá trình bảo quản 54

4.5.2 Sự biến đổi cảm quan của sản phẩm trong quá trình bảo quản 55

4.6 PHÂN TÍCH CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA SẢN PHẨM 56

4.7 BƯỚC ĐẦU KHẢO SÁT MỨC ĐỘ CHẤP NHẬN CỦA NGƯỜI TIÊU DÙNG 57

4.7.1 Thông tin chung về người tiêu dùng 57

4.7.2 Thông tin về chất lượng sản phẩm 59

C ươ 5 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 63

5.1 KẾT LUẬN 63

5.2 KHUYẾN NGHỊ 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

PHỤ CHƯƠNG A pc-1 PHỤ CHƯƠNG B pc-3 PHỤ CHƯƠNG C pc-9

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1: Hoa và trái thanh long 3

Hình 2: Thanh long ruột trắng và thanh long ruột đỏ Bình Thuận 4

Hình 3: Cây và quả thanh long ruột đỏ trên vùng đất núi An Giang 5

Hình 4: Công thức cấu tạo của betacyanin 9

Hình 5: Sơ đồ chuyển hóa các chất trong quá trình lên men lactic 15

Hình 6: Một số loại sữa chua trái cây trên thị trường 19

Hình 7: Quy trình trích ly chất màu dự kiến 25

Hình 8: Quy trình lên men sữa chua dự kiến 26

Hình 9: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 29

Hình 10: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 30

Hình 11: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4 31

Hình 12: Thanh long ruột đỏ và thanh long ruột trắng sử dụng thí nghiệm 34

Hình 13: Nguyên liệu vỏ thanh long ruột đỏ trước và sau trích ly 36

Hình 14: Dịch màu betacyanin trích ly ở các điều kiện bố trí thí nghiệm 38

Hình 15: Đồ thị bề mặt đáp ứng và đường viền giản đồ của độ nhớt 40

Hình 16: Đồ thị bề mặt đáp ứng và đường viền giản đồ của betacyanin 40

Hình 17: Đồ thị bề mặt đáp ứng và đường viền giản đồ của mô hình tối ưu 40

Hình 18: Dịch màu sau khi bảo quản ở nhiệt độ thường và nhiệt độ lạnh 42

Hình 19: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH dịch màu ở nhiệt độ thường 44

Hình 20: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ nhớt dịch màu ở nhiệt độ thường 44

Hình 21: Sự biến đổi hàm lượng betacyanin dịch trích khi bảo quản lạnh 45

Hình 22: Sự biến đổi giá trị pH của dịch trích ly khi bảo quản lạnh 46

Hình 23: Sự biến đổi độ nhớt của dịch trích ly khi bảo quản lạnh 47

Hình 24: Ảnh hưởng của thời gian lên men và tỷ lệ dịch màu bổ sung đến pH và hàm lượng acid tổng của sản phẩm 49

Hình 25: Sữa chua với các tỷ lệ dịch màu bổ sung khác nhau 51

Hình 26: Ảnh hưởng của thời gian lên men và tỷ lệ dịch màu bổ sung đến giá trị cảm quan của sản phẩm 52 Hình 27: Ảnh hưởng của thời gian lên men và tỷ lệ dịch màu bổ sung đến mức

độ ưa thích của sản phẩm 53 Hình 28: Sự thay đổi hàm lượng acid và vitamin C trong quá trình bảo quản 54 Hình 29: Sự thay đổi giá trị màu sắc sản phẩm trong quá trình bảo quản 55 Hình 30: Kết quả tần suất sử dụng sản phẩm sữa chua của người tiêu dùng 58 Hình 31: Yếu tố người tiêu dùng quan tâm nhất khi sử dụng sữa chua 58 Hình 32: Yếu tố được quan tâm nhất khi chọn mua sản phẩm sữa chua mới 59 Hình 33: Kết quả khảo sát về màu sắc, trạng thái và mùi, vị của sản phẩm 60 Hình 34: Kết quả về mức độ sẵn lòng mua sản phẩm của người tiêu dùng 61 Hình 35: Kết quả khảo sát về mức giá đề xuất của sản phẩm 62 Hình 36: Sản phẩm dịch màu trích ly từ vỏ thanh long ruột đỏ và sữa chua bổ sung dịch màu trích ly từ vỏ thanh long ruột đỏ 64 Hình 37: Một số thiết bị phân tích sử dụng trong nghiên cứu pc-1

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1: Thành phần hóa lý của vỏ quả thanh long ruột đỏ 7

Bảng 2: Thành phần dinh dưỡng sữa đặc có đường và sữa tươi Vinamilk 13

Bảng 3: Các biến đổi sinh hóa chủ yếu xảy ra trong quá trình lên men 16

Bảng 4: Chỉ tiêu hóa lý của sữa chua 17

Bảng 5: Chỉ tiêu hàm lượng kim loại nặng và độc tố vi nấm của sữa chua 18

Bảng 6: Chỉ tiêu về vi sinh vật của sữa chua 18

Bảng 7: Phương pháp phân tích, đánh giá các chỉ tiêu 24

Bảng 8: Mức độ của các nhân tố bố trí thí nghiệm 27

Bảng 9:Thiết kế thí nghiệm theo mô hình Box-Behnken 28

Bảng 10: Kết quả so sánh giữa vỏ thanh long ruột trắng và ruột đỏ 33

Bảng 11: Ảnh hưởng của điều kiện trích ly đến tính chất dịch trích 35

Bảng 12: Kết quả phân tích ảnh hưởng của các hệ số hồi quy đến độ nhớt 39

Bảng 13: Kết quả phân tích ảnh hưởng của các hệ số hồi quy đến betacyanin39 Bảng 14: Mục tiêu các chỉ tiêu trong quá trình trích ly và giá trị tối ưu 41

Bảng 15:Sự thay đổi của betacyanin khi bảo quản ở nhiệt độ thường 43

Bảng 16: Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch màu bổ sung và thời gian lên men đến hàm lượng vitamin C và chỉ số màu sắc của sản phẩm 41

Bảng 17: Kết quả đánh giá cảm quan của sản phẩm sau mỗi tuần bảo quản 55

Bảng 18: Chỉ tiêu chất lượng cơ bản của sản phẩm 56

Bảng 19: Số lượng người tiêu dùng được điều tra theo giới tính và nghề nghiệp 57

Chương 1 GIỚI THIỆU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Thanh long ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus) xuất xứ từ Colombia, được Viện nghiên

cứu cây ăn quả miền Nam lai tạo và được trồng phổ biến ở các tỉnh như Long An, Tiền Giang, Tây Ninh,… Hiện nay thanh long ruột đỏ bắt đầu được trồng thành công ở nhiều tỉnh, trong đó có An Giang và mang lại hiệu quả kinh tế rất khả quan Thanh long ruột đỏ là cây có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt trên vùng đất núi như Tri Tôn và Tịnh Biên, tỷ lệ sâu bệnh thấp, sản lượng cao và chất lượng trái ổn định không thua kém cây trồng tại Tiền Giang (Ngô Chuẩn, 2013) Đặc tính thanh long ruột đỏ nặng trung bình 400-450g, bên ngoài có vỏ cứng, màu đỏ đậm tươi sáng, bên trong màu đỏ thắm như son, hạt đen Bên cạnh đó, quả thanh long ruột đỏ có thành phần dinh dưỡng cao hơn thanh long ruột trắng nhất là hàm lượng vitamin (Thành Hiệp, 2012) Ngoài hàm lượng lớn chất xơ, vỏ và thịt quả thanh long ruột đỏ còn được quan tâm bởi chứa nhiều polyphenol – một loại chất chống oxy hoá tự nhiên và là tác nhân chống bệnh ung thư, lão hóa,… Do đó, loại trái cây này ngày càng được ưa chuộng và tiêu thụ ở nhiều tỉnh thành trong cả nước Không chỉ sử dụng ăn tươi, thanh long ruột đỏ còn được sử dụng

để chế biến các loại sản phẩm khác như nước quả, rượu trái cây, làm kẹo, mứt, (Trần Thị Oanh yến, kn) Điều này cho thấy tiềm năng sử dụng của thanh long ruột đỏ hiện nay là rất lớn

Phẩm màu là một phụ gia rất phổ biến trong chế biến thực phẩm hiện nay có tác dụng làm tăng chất lượng cảm quan của sản phẩm, kích thích sự thèm ăn và góp phần tăng cảm giác ngon miệng Tuy nhiên, các chất màu tổng hợp là những chất có bản chất hoá học không mang giá trị dinh dưỡng, khi sử dụng phải được phép của Bộ Y tế với liều lượng quy định nhưng trong thực tế sản xuất thì các qui định này thường ít được các nhà sản xuất cũng như người tiêu dùng chú ý (Trần Minh Tâm, 2010) Trong khi đó, chất màu tự nhiên là những chất màu sẵn có trong thực vật tự nhiên, dễ kiếm, không gây độc, đồng thời những chất màu có chứa các thành phần có hoạt tính sinh học khác như vitamin, axit hữu cơ, glycozit và các nguyên tố vi lượng… còn có tác dụng kích thích mạnh mẽ tế bào miễn dịch, giúp bảo vệ cơ thể chống nhiễm khuẩn và ung thư Sau những sự cố liên quan đến tác hại của một số chất màu hóa học đối với sức khỏe thì người tiêu dùng ngày càng quan tâm đến việc lựa chọn thực phẩm hơn Có tới 86% người được hỏi cho biết họ thích các thực phẩm sử dụng phẩm màu tự nhiên hơn phẩm màu nhân tạo trong một cuộc khảo sát tiến hành tại Việt Nam đầu năm 2009 (Tiên Hằng, 2010) Như vậy, việc sử dụng chất màu có nguồn gốc tự nhiên là xu hướng phát triển bền vững hiện nay, nhưng nguồn nguyên liệu quý giá này vẫn chưa được chú ý đúng mức để nghiên cứu và phát triển thành hàng hóa Trong khi đó, dịch chiết từ thịt hay vỏ

thanh long ruột đỏ được công nhận là nguồn chứa các chất hoạt tính sinh học, chất xơ hòa tan, prebiotic và các chất chống oxy hóa khác thích hợp để phát triển như chất màu thực phẩm thay thế các chất tổng hợp trong tương lai (Jamilah và cs, 2011; Kunnika

&Pranee, 2011)

Sữa chua (yaourt) là sản phẩm lên men truyền thống không chỉ cung cấp cho cơ thể các chất dinh dưỡng thiết yếu từ sữa như canxi, riboflavin, photpho, vitamin B12 mà còn có tác dụng tăng cường hệ miễn dịch, giảm nguy cơ mắc một số bệnh Đây là dạng sản phẩm có độ tiêu hoá cao, dễ hấp thu, đặc biệt tốt cho người già và trẻ em, ngoài ra còn được xem như một loại mỹ phẩm chăm sóc da hiệu quả (Đỗ Thị Ngọc Mai, 2008) Vì thế, việc “Nghiên cứu khả năng trích ly và ứng dụng của chất màu tự nhiên từ vỏ quả thanh long ruột đỏ trong sản xuất sữa chua” là rất cần thiết và thiết thực nhằm tận dụng nguồn phụ phẩm dồi dào của các nhà máy chế biến sản phẩm từ thanh long ruột đỏ, góp phần giải quyết đầu ra và tăng giá trị kinh tế cho nguồn nguyên liệu này, đồng thời tạo

ra sản phẩm mới có giá trị dinh dưỡng, đạt yêu cầu về mặt an toàn vệ sinh thực phẩm nhằm đảm bảo sức khỏe người tiêu dùng

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là nhằm tìm được điều kiện tối ưu với các thông số cụ thể để trích ly chất màu (chủ yếu là betacyanin) từ vỏ thanh long ruột đỏ và điều kiện thích hợp để ổn định chất màu này trong thời gian bảo quản

Đề tài cũng tìm ra được mức độ bổ sung và thời gian lên men phù hợp nhằm tạo ra sản phẩm sữa chua đạt yêu cầu về cảm quan, vệ sinh và nâng cao giá trị dinh dưỡng, đồng thời ghi nhận sự biến đổi của sản phẩm khi bảo quản

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Để đạt được các mục tiêu đã đề ra, đề tài dự kiến tiến hành nghiên cứu một số nội dung chính sau:

- So sánh khả năng trích ly chất màu từ nguyên liệu vỏ thanh long ruột đỏ và ruột trắng

- Tối ưu hóa điều kiện trích ly chất màu betacyanin từ vỏ thanh long ruột đỏ với các nhân tố như tỉ lệ dung môi, nhiệt độ và thời gian trích ly

- Khảo sát ảnh hưởng của các nhân tố pH, nhiệt độ và bao bì đối với sự ổn định của chất màu betacyanin từ vỏ thanh long ruột đỏ trong bảo quản

- Nghiên cứu khả năng bổ sung chất màu tự nhiên từ vỏ thanh long ruột đỏ vào sản phẩm sữa chua

- Phân tích các chỉ tiêu chất lượng chủ yếu

- Theo dõi khả năng bảo quản của sản phẩm

- Khảo sát mức độ chấp nhận và ưa thích của người tiêu dùng

Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 KHÁI QUÁT VỀ CÂY THANH LONG

2.1.1 Giới thiệu cây thanh long

Cây thanh long thuộc họ xương rồng (Cactaceae), chi Hylocereus có nguồn gốc ở các

vùng sa mạc thuộc Mexicô và Colombia Đây là giống cây ưa nhiệt độ cao, chịu hạn giỏi nên được trồng ở các vùng nóng Thanh long không chịu được giá lạnh, nhiệt độ thích hợp là 25 - 350C, dưới 100

C và trên 380C cây ngừng sinh trưởng

Cây thanh long thích hợp trồng ở những nơi có cường độ ánh sáng mạnh, nếu bị che bớt nắng, thân cây sẽ gầy yếu và chậm cho quả Ở nơi nhiệt độ quá cao, mầm hoa khó hình thành, do đó không có quả Thanh long sinh trưởng được trên nhiều loại đất khác nhau như đất xám bạc màu (Bình Thuận), đất phèn (TP Hồ Chí Minh, Long An), đất đỏ latosol (Long Khánh)

Thân cành thường có 3 cánh, dẹp, xanh Trong thân chứa nhiều nước nên thanh long là cây rất chịu hạn Thiếu nước, gặp hạn trong một thời gian dài cây vẫn không chết, song

để cây sinh trưởng và phát triển bình thường thì cần phải có nước Thiếu nước sẽ gây nên hiện tượng rụng hoa và quả Nếu còn quả trên cây thì quả sẽ nhỏ, năng suất không cao và chất lượng quả kém

Hình 1: Hoa và trái thanh long

Thanh long thuộc nhóm cây dài ngày Mỗi năm cây mọc 3 - 4 đợt cành Trong mùa ra cành, khoảng thời gian giữa 2 đợt cành là từ 40 - 50 ngày Số lượng cành trên cây tăng dần theo tuổi Ở miền Nam, hoa thanh long ra sớm nhất vào giữa tháng 3 và kéo dài đến tháng 10, rộ nhất từ tháng 5 - 8, trung bình có khoảng 4 - 6 đợt hoa rộ mỗi năm Từ lúc hoa nở đến lúc hoa tàn khoảng 2 - 3 ngày

Quả to hình bầu dục, nặng trung bình 300g, có quả nặng 500 - 800g, cá biệt có quả nặng hơn 1kg Từ lúc kết trái xong đến lúc thu hoạch chỉ từ 22 - 25 ngày Khi quả còn non có màu xanh, khi chín quả chuyển sang màu đỏ tím rồi đỏ đậm, quả có nhiều tai lá xanh, đầu quả lõm sâu tạo thành hốc mũi Quả có rất nhiều hạt màu đen trong khối thịt quả Khi quả chín có màu đỏ tươi, quả chín hoàn toàn có màu đỏ thẫm Từ khi ra hoa đến khi quả chín khoảng 45 - 50 ngày Khi thu hoạch dùng lưỡi liềm hay dao để cắt Người thu hoạch đi dọc theo hàng, chọn quả đủ tiêu chuẩn cắt rồi xếp vào thùng chứa Khi đầy thùng thì chuyển ra đầu hàng để người khác cho vào sọt xếp theo từng lớp có lót giấy, rơm hoặc lá chuối sau đó vận chuyển đến nơi bao gói

Năng suất: cây trồng 1 năm đã cho khoảng 3kg quả/trụ Từ năm thứ 2 trở đi năng suất tăng dần đến 10 - 15kg quả/trụ Từ năm thứ 3 trở đi năng suất cao dần 30 - 45kg quả/trụ Nhiệm kỳ kinh tế cây thanh long 15 năm Nếu chăm bón tốt, gặp thời tiết thuận lợi sẽ cho năng suất cao và ổn định nhiều năm (Trần Thế Tục - Đoàn Văn Lư, 2007)

2.1.2 Phân loại thanh long

Nhằm cải tiến và đa dạng nguồn gen giống thanh long phục vụ trong nước và xuất khẩu,

từ năm 1994 đến nay Viện cây ăn quả miền Nam đã sưu tập được 19 giống thanh long trong nước và từ các quốc gia khác như Colombia, Đài Loan, Mỹ, Pháp, Thái Lan (Đào

Thị Bé Bảy, 2007)

Các giống thanh long sưu tập được phân biệt chủ yếu qua màu sắc của vỏ và ruột quả:

vỏ quả đỏ (ruột trắng, ruột đỏ, ruột đỏ phớt hồng và ruột tím hồng), vỏ quả xanh và vỏ quả vàng (ruột trắng) Trong đó, các giống thanh long ruột trắng (Bình Thuận và Chợ Gạo), thanh long ruột đỏ Long Định 1 là những giống được trồng phổ biến ở các tỉnh miền Nam (Trần Thế Tục - Đoàn Văn Lư, 2007)

Hình 2: Thanh long ruột trắng và thanh long ruột đỏ Bình Thuận

- Giống thanh long ruột trắng (Bình Thuận và Chợ Gạo) do người Pháp du nhập vào Việt Nam cách đây hơn 100 năm Giống thích nghi trên nhiều loại đất khác nhau: đất xám bạc màu, đất cát pha hoặc đất núi (Bình Thuận), đất đỏ (Long Khánh), đất thấp

và nhiễm phèn (Long An, TP Hồ Chí Minh), đất thịt pha sét và đất thấp (Tiền Giang)

- Giống thanh long ruột đỏ Long Định 1 do Viện cây ăn quả miền Nam lai tạo hữu tính giữa giống thanh long ruột trắng Bình Thuận và giống thanh long ruột đỏ từ năm

1998 và đã được khảo nghiệm tại 3 tỉnh: Tiền Giang, Long An và Bình Thuận từ năm

2002 - 2005 Giống thanh long này được bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cho phép đưa vào sản xuất tại các tỉnh miền Nam từ 11/2005 (Nguyễn Minh Châu, 2009) Sản lượng thanh long của Việt Nam cũng tăng lên qua từng năm, đặc biệt ước tính đạt cao nhất là 346.510 tấn năm 2010 Như vậy sau 7 năm (giai đoạn 2003-2010), sản lượng thanh long đã tăng 270% Thanh long được xem là một trong những chủng loại cây ăn quả chủ lực của Việt Nam

2.1.3 Tình hình trồng cây thanh long ruột đỏ trên vùng núi An Giang

Nắm bắt nhu cầu tiêu thụ sản phẩm thanh long ruột đỏ trong và ngoài nước cũng như tình hình sản xuất thực tiễn, An Giang đã triển khai đưa cây thanh long ruột đỏ Long Định 1 vào thay thế các cây trồng kém hiệu quả nhằm chuyển đổi cơ cấu cây trồng, gia tăng hiệu quả kinh tế cho nông dân Trong đó, Tri Tôn và Tịnh Biên là hai huyện miền núi, đất đồi gò, cát và bạc màu chiếm diện tích khá lớn nên rất phù hợp để phát triển cây chịu hạn Các chỉ tiêu theo dõi trong quá trình trồng như: thổ nhưỡng, thời tiết, đặc điểm hình thái, sinh trưởng và các giai đoạn ra hoa, tạo trái,… cũng tương tự như ở huyện Chợ Gạo, tỉnh Tiền Giang Qua đánh giá của các nhà khoa học, chất lượng độ ngọt của quả thanh long trồng tại vùng đất núi Tri Tôn tương đương với quả thanh long trồng ở Tiền Giang (Ngô chuẩn, 2012)

Hình 3: Cây và quả thanh long ruột đỏ trên vùng đất núi An Giang

Trước đây, thanh long ở Bảy Núi cũng đã được trồng từ lâu Nông dân làm vườn đồi, vườn rừng ít nhiều đều có trồng Tuy nhiên do là giống bản địa bị thoái hóa, chất lượng không ngon nên thị trường tiêu thụ không có Khi xuất hiện thanh long giống mới, thanh long ruột đỏ, giá cả cũng chấp nhận được nên thị trường đón nhận ngay Diện tích lúa ruộng trên (lúa nương) vùng Bảy Núi đa phần là đất pha cát, nông dân trồng lúa hiệu quả ngày càng thấp Trong khi đó, cùng một diện tích đất, thanh long đang hứa hẹn nhiều triển vọng tăng hiệu quả kinh tế (Trọng Ân, 2015)

Đây sẽ là điều kiện thuận lợi hình thành vùng sản xuất chuyên canh thanh long ruột đỏ, giúp tăng hiệu quả sử dụng đất, chuyển dịch cơ cấu cây trồng có hiệu quả kinh tế, góp phần thúc đẩy việc sản xuất với số lượng hàng hóa lớn cung cấp cho thị trường tiêu thụ trong nước và hướng tới xuất khẩu sắp tới Ngoài ra, trái thanh long sẽ góp phần đa dạng nguồn lợi đặc sản xứ núi, thu hút người hành hương và du khách tham quan

2.1.4 Nguyên liệu vỏ thanh long ruột đỏ

Quả thanh long có vị ngọt, mềm, hơi chua dùng để giải khát nên được tiêu thụ chủ yếu ở dạng trái tươi Ngoài ra, có nhiều sản phẩm thương mại khác được sản xuất từ trái thanh long dưới dạng phơi khô, nước ép, sản phẩm tinh luyện, bột, kẹo jelly, rượu hay các sản phẩm dinh dưỡng khác Với hàm lượng chất chống ôxy hóa và vitamin C cao, nhiều xơ, nhiều nước, thanh long được tin là có rất nhiều tác dụng tốt cho sức khỏe như giúp kiểm soát đường máu (đối với bệnh nhân tiểu đường), bổ gan, giảm nguy cơ cao huyết áp, chữa béo phì, chữa bệnh đường ruột,

Tại Việt Nam, thanh long hiện nayđược xuất khẩu dạng quả tươi sang các nước như: Hồng Kông, Singapore, Đài Loan, Trung Quốc, Nhật Bản, Việc xuất khẩu quả tươi vốn rủi ro cao, đặc biệt khi vận chuyển đến các thị trường xa về địa lý Do đó, ngày càng nhiều công ty thực phẩm đầu tư sản xuất các sản phẩm từ Thanh Long như công ty TNHH Rồng Xanh (Bình thuận), công ty công nghệ thực phẩm Nhật Hồng (TP Hồ Chí Minh),… với các sản phẩm như nước uống, kẹo jelly, mứt thanh long,… đã có mặt trong hệ thống của các siêu thị lớn và đang tiếp tục mở rộng xuất khẩu (Chương trình hỗ trợ kỹ thuật hậu gia nhập WTO, 2012)

Tuy nhiên, các sản phẩm này chủ yếu được chế biến từ nguyên liệu thịt quả, phần vỏ quả còn lại bị loại bỏ hoàn toàn và tạo ra một lượng chất thải rất lớn, gây ô nhiễm môi

trường Theo nghiên cứu của Jamilah và cộng sự (2011) cho thấy vỏ thanh long chiếm

22% khối lượng trái, đây là phần thích hợp sử dụng như nguồn cung cấp chất xơ, pectin

và chất màu tự nhiên Chưa thấy thông tin về các hợp chất độc hại trong vỏ quả

Ngoài ra, cả phần thịt và vỏ thanh long đều giàu polyphenol và là nguồn cung cấp nhiều chất chống oxy hóa Trong đó, hàm lượng phenolic tổng và flavonoid trong thịt quả và

vỏ không khác nhau nhiều, trong khi hàm lượng betacyanin dưới dạng betanin trong

100 g thịt quả và vỏ quả thanh long lần lượt là 10,3 ± 0,22mg và 13,8 ± 0,85 mg Đồng thời, các nghiên cứu trên tế bào khối u ác tính B16F10 đã phát hiện ra rằng thành phần

vỏ quả là chất ức chế mạnh sự tăng trưởng của tế bào ung thư ác tính B16F10 hơn thịt quả (Wu và cộng sự, 2006)

Bảng 1: Thành phần hóa lý của vỏ quả thanh long ruột đỏ

2.2 KHÁI QUÁT VỀ CHẤT MÀU THỰC PHẨM

2.2.1 Chất màu trong sản xuất thực phẩm

Chất lượng của các sản phẩm thực phẩm không những bao hàm giá trị dinh dưỡng mà còn bao gồm cả giá trị cảm quan của chúng Màu sắc là một chỉ tiêu quan trọng của giá trị cảm quan Màu sắc của các sản phẩm thực phẩm không chỉ có giá trị về mặt hình thức mà còn có tác dụng sinh lý rất rõ rệt Vì vậy, trong sản xuất thực phẩm người ta không những chỉ bảo vệ màu sắc tự nhiên mà còn cho thêm chất màu mới, tạo ra những màu sắc thích hợp với tính chất và trạng thái của từng sản phẩm (Lê Ngọc Tú, 2000) Chất màu thực phẩm được chia làm 3 nhóm chính:

- Chất màu vô cơ: vào trước thế kỷ XX, phần lớn chất màu thực phẩm đều có nguồn gốc từ các loại khoáng vật tự nhiên độc hại Tuy nhiên, cùng với việc ban hành những quy định về an toàn thực phẩm của Hoa Kỳ năm 1960, ngành công nghiệp thực phẩm dần dần chuyển sang sử dụng các loại chất màu hữu cơ tổng hợp

- Chất màu hữu cơ tổng hợp: là các chất màu được tổng hợp bằng phương pháp hóa học, chúng có ưu điểm là tạo ra nhiều màu sắc phong phú, rẻ tiền và tiện lợi trong việc chế biến thực phẩm Tuy nhiên, hiện nay một số chất màu hữu cơ tổng hợp bị hạn chế sử dụng do những nghi ngại về các ảnh hưởng không tốt của nó đối với sức khỏe con người Do đó, việc sử dụng chúng cần phải được tuân thủ những quy định hết sức chặt chẽ và nghiêm ngặt

- Chất màu tự nhiên: là các loại chất màu hữu cơ được tách chiết từ động vật hay thực vật Những chất màu tự nhiên đã được con người biết đến và sử dụng từ lâu để tạo màu cho thực phẩm Ưu điểm của chúng là tạo ra màu rất đẹp cho thực phẩm, đồng thời

có mùi, vị gần giống như tự nhiên của chúng Tuy nhiên, so với chất màu tổng hợp, chất màu tự nhiên thường kém bền và giá thành cao do việc thu hồi tách chiết từ các nguồn

tự nhiên khá tốn kém nên việc sử dụng chúng hiện nay chưa rộng rãi Tuy vậy, nhờ có

độ an toàn cao và một số chất màu tự nhiên còn có tác dụng tốt đối với sức khỏe (như

có khả năng chống oxy hóa, tăng cường sức đề kháng của cơ thể,…) nên người tiêu dùng ngày càng có xu hướng ưa chuộng những loại thực phẩm dùng chất màu tự nhiên Trước khi quyết định sử dụng chất màu thực phẩm bổ sung vào một sản phẩm thực phẩm nào đó, chúng ta cần quan tâm các yếu tố sau:

- Trạng thái của chất màu: người tiêu dùng vẫn ưa dùng chất màu ở dạng lỏng hơn

- pH: sự ổn định cũng như sự chuyển màu của chất màu đều có thể bị ảnh hưởng

từ pH của môi trường thực phẩm

- Điều kiện chế biến: đặc biệt là thời gian và nhiệt độ sẽ ảnh hưởng tới chất lượng chất màu phối trộn vào

- Điều kiện bao gói: quyết định đến mức độ xâm nhập của không khí và ánh sáng vào thực phẩm, do đó có thể làm biến đổi chất màu

- Điều kiện bảo quản và thời gian sử dụng: chất màu chỉ bền dưới những điều kiện bảo quản thích hợp và trong một thời gian nhất định

(Nguyễn Thị Dâu, 2010)

2.2.2 Chất màu betacyanin

Betacyanin là nhóm sắc tố thuộc họ sắc tố betalain có màu đỏ- đỏ tím Betalain bao gồm

2 nhóm sắc tố betaxanthin màu vàng và betacyanin màu đỏ, là các sắc tố tan trong nước tạo ra màu sắc cho hoa và trái của những cây thuộc họ xương rồng

Betacyanin đơn giản nhất là betanidin được cấu tạo từ một đơn vị phân tử acid betalamic liên kết với một phân tử cyclo-DOPA Đa số các betacyanin khác được tạo thành do phản ứng glucosyl hóa một trong hai nhóm chức -OH tự do của vòng cyclo-DOPA của betanidin, trong đó thường gặp nhất là ở vị trí 5 Dẫn xuất betacyanin quan trọng và thường gặp nhất trong tự nhiên là betacyanin (tức betanidin-5-O--glycosidase, chất này có công thức phân tử C24H26N2O13 và khối lượng mol M = 551,48)

Hình 4: Công thức cấu tạo của betacyanin

Sự tồn tại của hệ thống 6 nối đôi liên hợp trong betacyanin dẫn đến những tính chất lý hóa đặc trưng của hợp chất này:

- Phân tử betacyanin có khả năng hấp thụ bức xạ khả kiến trong vùng từ 554nm, tạo nên màu đỏ đến đỏ tím

534 Do phân tử chứa nhiều nhóm chức phân cực (534 OH, 534 COOH, 534 NH), các sắc tố betacyanin đều dễ tan trong nước hay dung dịch etanol - nước,…

- Các betacyanin kém bền trong môi trường kiềm hay môi trường có hoạt độ của nước cao do bị thủy phân thành acid betalamic (có màu vàng) và amin (không màu) Môi trường kiềm mạnh có thể làm betacyanin bị thủy phân thành betanidin (màu đỏ) hay thành betaxanthin (màu vàng) Tuy nhiên, phản ứng thủy phân betacyanin có tính thuận nghịch Khi thêm acid ascorbic, isoascorbic, metaphosphoric hoặc acid gluconic vào dung dịch betanin bị thủy phân thì betacyanin được tái tạo trở lại và dung dịch sẽ có màu sắc như ban đầu

- Betacyanin bị phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng Nhiệt độ càng cao thì tốc độ phân hủy càng mạnh Do đó, betacyanin thường chỉ dùng để tạo màu cho các thực phẩm bảo quản lạnh như: kem, sữa chua, thức uống từ sữa,…

- Betacyanin cũng rất dễ bị oxy hóa khi có mặt trong các sản phẩm có hàm lượng nước cao hoặc chứa các ion kim loại như Fe hay Cu Các chất chống oxy hóa như acid ascorbic và việc bao gói các sản phẩm có chứa betacyanin một cách thích hợp có thể làm chậm quá trình này lại Tuy nhiên, betacyanin không bị biến đổi khi thanh trùng sản phẩm có chứa hàm lượng đường cao

Nhờ có màu sắc rất đẹp, các betalain được dụng làm chất màu trong công nghiệp thực phẩm Ngoài ra, betacyanin có tác dụng như một chất chống oxy hóa nhờ khả năng bắt giữ các gốc tự do có thể làm đột biến tế bào và gây ra những rối loạn trong sự trao đổi chất (Nguyễn Thị Dâu, 2010)

2.3 KHÁI QUÁT VỀ QUÁ TRÌNH TRÍCH LY

Trích ly là sự rút chất hòa tan trong chất lỏng hay chất rắn bằng một chất hòa tan khác (gọi là dung môi) nhờ quá trình khuếch tán giữa các chất có nồng độ khác nhau Trích ly chất hòa tan trong chất lỏng được gọi là trích ly lỏng, còn trích ly chất hòa tan trong chất rắn là trích ly chất rắn

Mục đích quá trình trích ly là khai thác và thu hồi sản phẩm, trong đó khai thác là mục đích chủ yếu Phổ biến là trích ly các nguyên liệu dạng rắn như hạt dầu, các nguyên liệu tinh dầu hay chất màu như lá, rễ, cây, hoa hoặc quả; trích ly các loại củ như củ cải đường, trích ly mía (một phần), có thể phối hợp với các quá trình khác để nâng cao hiệu suất thu hồi sản phẩm Với mục đích thu sản phẩm như tách penicilin từ dung dịch lên men, sản xuất nước chấm bằng phương pháp ủ ẩm trích ly; hoặc trích ly trong quá trình sản xuất cà phê hòa tan, trích ly khi ngâm quả, ngâm tẩm các loại thuốc bổ và thuốc chữa bệnh…

Vật liệu trích ly là hỗn hợp lỏng - lỏng hoặc hỗn hợp rắn - lỏng cộng với một dung môi hoặc tập hợp của một số dung môi Chúng có độ hòa tan khác nhau, nồng độ các chất khác nhau và có tác dụng tương hỗ, khuếch tán vào nhau, dung môi là pha có nồng độ thấp Trong thực tế, trích ly là thực hiện quá trình hòa tan các chất nằm trong vật liệu vào dung môi, quá trình hòa tan đó xảy ra cho đến khi đạt đến sự cân bằng nồng độ dịch trích ly các lớp bên trong và lớp mặt ngoài của nguyên liệu

Biến đổi khi trích ly: ngoài sự thay đổi thành phần các cấu tử trong hệ thống còn có sự thay đổi cấu trúc và hóa học của vật liệu, chủ yếu là cấu trúc bên ngoài Một số phản ứng hóa học không có lợi cũng có thể xảy ra vì vậy không nên kéo dài thời gian sau trích ly mà nên xử lý ngay Một số biến đổi khác như sự trích ly của các cấu tử khác ngoài cấu tử chính, có một số biến đổi sinh hóa và sinh học làm thay đổi tính chất vật liệu sau trích ly tạo mùi vị, hương thơm

2.3.1 Dung môi trích ly

Trong thực tế không tồn tại dung môi lý tưởng Do đó, tùy trường hợp trích ly cụ thể mà chọn dung môi thích hợp Dung môi trích ly cần thỏa mãn các điều kiện sau:

- Hòa tan chất cần trích ly ở bất kỳ tỷ lệ nào

- Có nhiệt độ sôi thấp để dễ dàng tách dung môi ra khỏi dịch trích ly

- Có thành phần hóa học ổn định, không phản ứng với nguyên liệu

- Không độc hại, không ảnh hưởng đến sức khỏe và chất lượng sản phẩm

- Khó cháy nổ, an toàn trong quá trình sản xuất

- Không ăn mòn thiết bị

- Rẻ tiền, dễ kiếm, có khả năng sử dụng trong sản xuất

Nước là dung môi phổ biến sử dụng trong nhiều quá trình trích ly Nước dùng trích ly phải đảm bảo chất lượng, việc kiểm tra chất lượng nước rất quan trọng

Đối với nước dùng để ăn uống, nước dùng cho các cơ sở để chế biến thực phẩm (gọi tắt

là nước ăn uống) phải đảm bảo quy định mức giới hạn các chỉ tiêu chất lượng theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống (QCVN 01:2009/BYT) do Cục Y

tế dự phòng và Môi trường biên soạn và được Bộ trưởng Bộ Y tế ban hành theo Thông

tư số: 04/2009/TT - BYT ngày 17 tháng 6 năm 2009 Quy chuẩn này quy định các chỉ tiêu về cảm quan, thành phần vô cơ, hàm lượng các chất hữu cơ, hóa chất bảo vệ thực vật, hóa chất khử trùng và sản phẩm, mức nhiễm xạ và vi sinh vật

2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly

- Sự chênh lệch nồng độ giữa 2 pha Khi sự chênh lệch nồng độ lớn, lượng chất trích ly thay đổi theo, thời gian trích ly giảm ta có thể thực hiện bằng cách tăng tỷ lệ dung môi

so với nguyên liệu

- Diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và dung môi: diện tích tiếp xúc càng lớn, dung môi

dễ len lõi vào trong nguyên liệu, khả năng trích ly chất hòa tan càng lớn

- Tính chất của nguyên liệu đem trích ly, ví dụ như khi trích ly dầu nếu ẩm nguyên liệu giảm thì tốc độ trích ly tăng, vì độ ẩm có tác dụng với protein và các chất háo nước khác ngăn cản sự di chuyển của dung môi thấm vào trong nguyên liệu, làm chậm quá trình khuếch tán

- Nhiệt độ trích ly: nhiệt độ có tác dụng tăng tốc độ khuếch tán và giảm độ nhớt, phần tử chất tan chuyển động dễ dàng khi khuếch tán giữa các phân tử dung môi, tuy nhiên nhiệt độ là yếu tố có giới hạn, vì khi nhiệt độ quá cao có thể xảy ra các phản ứng khác không cần thiết gây khó khăn cho quá trình công nghệ

- Thời gian trích ly: khi thời gian tăng lên lượng chất khuếch tán tăng nhưng thời gian phải có giới hạn, khi đã được mức độ trích ly cao nhất nếu kéo dài thời gian sẽ không mang lại hiệu quả kinh tế

(Lê Thị Bạch Tuyết, 1994)

2.3.3 Các phương pháp trích ly

- Trích ly gián đoạn: nguyên liệu được ngâm vào dung môi, sau một thời gian nhất định, khi giữa dung môi và nguyên liệu đạt nồng độ chất cần thiết ở mức độ cân bằng, tiến hành đổ dung môi cũ ra, thay dung môi mới vào Cứ như thế cho đến khi trích ly hết chất cần thiết

+ Ưu điểm: đơn giản, dễ thực hiện

+ Nhược điểm: tốn công sức và thời gian cũng như tốn dung môi chiết nên không kinh tế, không phù hợp với quy mô sản xuất lớn

- Trích ly bán liên tục: dùng nhiều thiết bị trích ly gián đoạn bố trí thành hệ thống liên hợp tuần hoàn nhằm mục đích giảm thời gian trích ly, ít tốn công hơn, tiết kiệm được nhiều dung môi hơn Đối với phương pháp này, quá trình trích ly thực hiện theo nguyên tắc dung môi đi từ nơi có nồng độ chất trích ly cao đến nồng độ chất trích ly thấp

- Trích ly liên tục: nguyên lý là ngâm dung môi trong dòng chuyển động cùng chiều quay hay ngược chiều quay của dung môi Ưu điểm của phương pháp này là cho hiệu quả kinh tế cao, thích hợp cho quá trình sản xuất có công suất lớn, áp dụng cho quy mô công nghiệp Tuy nhiên, nhược điểm là thiết bị khá phức tạp, chi phí đầu tư lớn

(Nguyễn Thị Dâu, 2010) Ngoài ra, quá trình trích ly có thể tiến hành ở nhiệt độ thường hay được gia nhiệt, trong

đó dung môi được đun nóng đến nhiệt độ yêu cầu, sau đó cho nguyên liệu vào dung môi

và giữ trong thời gian cần thiết Trong quá trình trích ly này việc cần thiết là phải duy trì được nhiệt độ của dung môi luôn ổn định, để quá trình trích ly đạt hiệu quả

2.4 KHÁI QUÁT VỀ QUÁ TRÌNH LÊN MEN SỮA CHUA

Sữa chua là một trong những sản phẩm rất phổ biến trên thế giới và có nguồn gốc lâu đời nhất từ miền Trung – Tây Âu Ngày nay, sữa chua được biết đến và tiêu thụ ở nhiều quốc gia Các sản phẩm lên men tuy có nhiều tên gọi khác nhau nhưng có thể chia thành vài nhóm chính, sự khác nhau của các nhóm này phụ thuộc vào loại sữa sử dụng, loại vi

sinh vật và phương pháp chế biến sữa trước và sau khi lên men

2.4.1 Nguyên liệu sữa

Sữa là sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, không chỉ thể hiện qua hàm lượng các chất dinh dưỡng và tỷ lệ giữa chúng mà còn được thể hiện qua tính đặc hiệu của các thành phần dinh dưỡng đó Sữa đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của cơ thể về các acid amin không thay thế, acid béo không no, khoáng (đặc biệt là Canxi, Photpho) và vitamin (Trần Văn Chương, 2001)

- Nước là thành phần chính của sữa, nó là môi trường để phân tán các thành phần khác của sữa Nước giúp gia tăng khả năng tiêu hoá của các thành phần trong sữa

- Protein trong sữa chiếm từ 2,9 ÷ 4%, gồm 3 loại chính là albumin, globulin và casein Trong đó, casein chiếm khoảng 80% protein sữa và là thành phần quan trọng nhất trong chế biến sữa chua vì dưới tác dụng của enzym đông tụ sữa hoặc acid, casein

sẽ bị đông lại thành cục Hầu hết casein hiện diện trong một thể hạt keo gọi là micell casein Mỗi micell chứa 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (gồm calci, magie, phosphat) Trên bề mặt micell có k-casein có vai trò ổn định hệ keo casein Nếu tách k-casein ra khỏi micell hoặc lấy đi phần ưa nước của nó, cấu trúc micell trở nên không ổn định Trong trường hợp này nếu như có mặt của Ca2+ trong sữa, các micell sẽ liên kết lại với nhau và tạo nên hiện tượng đông tụ casein (Lê Văn Việt Mẫn, 2004)

- Glucid chủ yếu của sữa là đường lactose hay còn gọi là đường sữa Các carbohydrat khác chỉ tìm thấy ở dạng vết và một ít monosaccharid cũng hiện diện trong sữa Đường lactose có thể lên men dưới tác dụng của vi sinh vật tạo thành các sản phẩm khác nhau có lợi Một trong những biến đổi thường gặp nhất và quan trọng nhất là sự tạo thành acid lactic và một số các sản phẩm phụ khác… gây nên bởi phần lớn các vi khuẩn Lượng acid sinh ra đến đến một lúc nào đó sẽ ngăn chặn sự lên men tiếp theo cũng như ngăn chặn khả năng hoạt động của vi khuẩn Acid lactic còn có thể tạo thành acid propionic và khí CO2 bởi vi khuẩn propionic, acid butyric bởi các loại kỵ khí

Clostridium, lên men rượu…

(Dương Thị Phượng Liên, 2003) và (Lê Thị Liên Thanh - Lê Văn Hoàng, 2005) Sữa đặc có đường là loại sữa được cô đặc để giảm bớt lượng nước, tăng lượng chất khô Đây là sản phẩm vừa bổ dưỡng, thơm ngon vừa tiện lợi trong sử dụng, bảo quản và là nguồn nguyên liệu phong phú, giá thành rẻ Tác dụng chủ yếu của việc sử dụng sữa đặc

có đường trong sản xuất sữa chua là cung cấp các thành phần chính của sữa, đặc biệt là đường lactose dùng làm cơ chất cho quá trình lên men tạo acid cho sản phẩm

Tuy nhiên, quy trình sản xuất sữa đặc có đường cần trải qua khá nhiều công đoạn, trong

đó không thể tránh khỏi làm biến đổi, tổn thất một phần nào đó chất dinh dưỡng của sữa như các protien, vitamin, mùi, màu vì vậy việc bổ sung sữa tươi vào quy trình sản xuất sữa chua nhằm bổ sung dinh dưỡng và tăng hương vị cho sản phẩm

Bảng 2 : Thành phần dinh dưỡng của sữa đặc có đường và sữa tươi Vinamilk

Thành phần Sữa đặc có đường

(trong 100g sản phẩm)

Sữa tươi

(trong 100ml sản phẩm) Năng lượng

75,9 kcal 8,0 g / 3,5g 3,1g

250 I.U

165 I.U 6,25 I.U

110 mg

90 mg

10 mg 7,6 mg

“Nguồn: Nhà sản xuất Vinamilk cung cấp”

2.4.2 Vi sinh vật trong sản xuất sữa chua

Chất lượng sữa chua chịu ảnh hưởng lớn bởi từng chủng giống vi sinh vật Chủng giống

vi sinh vật khác nhau thì cho loại sữa chua khác nhau và chất lượng khác nhau Vi

khuẩn thường dùng cho sản xuất sữa chua là loại vi khuẩn đồng hình Streptococcus

thermophilus và Lactobacillus bulgaricus với tỉ lệ tối ưu nhất là 1:1 Chúng sống cộng

sinh với nhau nhưng có thể thay đổi tùy theo hoạt tính giống và yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng sản phẩm

Giống sau khi được hoạt hóa, được cấy vào nguyên liệu với tỷ lệ giống tối thiểu là 0,5 ÷

7% Streptococcus thermophilus phát triển nhanh hơn Lactobacillus bulgaricus và nhiệt

độ thích hợp cao hơn một ít Đến khi sự phát triển của Streptococcus thermophilus chậm lại do acid sinh ra, lúc này Lactobacillus bulgaricus sẽ phát triển và làm độ acid tăng lên

đến khi đạt cân bằng giữa 2 loài Khi đó sản phẩm được ổn định Nhiệt độ thích hợp cho lên men là 40 - 420C Trong quá trình lên men, các chủng vi sinh vật này không chỉ sản sinh ra acid lactic mà còn các acid bay hơi, khí CO2, este, diacetyl,… kết quả tạo cho

sản phẩm có mùi thơm đặc trưng (Lê Thị Liên Thanh- Lê văn Hoàng, 2005)

2.4.3 Cơ sở khoa học của quá trình lên men sữa chua

Quá trình lên men sữa chua chủ yếu là lên men lactic Đây là quá trình yếm khí chuyển glucid thành acid lactic diễn ra trong tế bào chất của vi khuẩn Đầu tiên, đường lactose trong sữa được vi khuẩn đưa vào trong tế bào nhờ cơ chế vận chuyển đặc trưng của màng tế bào chất Tiếp theo lactose sẽ được phân thành 2 monosaccharide rồi đi vào các chu trình chuyển hóa khác nhau

Đối với nhóm vi khuẩn lactic lên men đồng hình như giống Lactococcus, các loài

Streptococcus thermophylus, Lactobacilus bulgaricus, Lactobacilus heveticus, Lactobacilus lactic,… thì chu trình đường phân là con đường chính chuyển hóa glucose

thành acid lactic

Có hai dạng lên men của vi khuẩn lactic:

- Lên men lactic đồng hình là quá trình lên men mà trong đó sản phẩm acid lactic tạo ra chiếm 90% tổng số các sản phẩm lên men và một lượng nhỏ acid acetic, acetone, di-acetyl,…

- Lên men dị hình là quá trình lên men, trong đó ngoài sản phẩm chính là acid lactic thì còn có một lượng đáng kể các sản phẩm phụ khác được tạo ra như: acid acetic, ethanol, acid succinic, CO2 Các sản phẩm phụ tương tác với nhau tạo thành ester có mùi thơm

Quá trình lên men diễn ra trong tế bào chất của vi khuẩn Đầu tiên, đường lactose trong sữa được vi khuẩn lactic nhờ cơ chế đặc trưng của màng tế bào chất Tiếp theo lactose

sẽ được phân thành hai monosaccharide rồi đi vào các chu trình chuyển hóa khác nhau

Trong quá trình lên men lactic, ngoài sản phẩm acid lactic (lên men đồng hình), acid acetic, ethanol, CO2 (lên men dị hình), trong hợp chất lên men còn xuất hiện cả trăm hợp chất hóa học mới khác Chúng là các sản phẩm trung gian hoặc các sản phẩm phụ của quá trình lên men Hàm lượng của chúng thường rất thấp (vài ppm hoặc ít hơn) Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành nên mùi vị đặc trưng cho những sản phẩm lên men lactic, đáng chú ý nhất là diacetyl và acetaldehyd Quá trình sinh tổng hợp dicetyl liên quan đến sự chuyển hoá citrat Hàm lượng diacetyl và acetaldehyd phụ thuộc vào thành phần các vi sinh vật sử dụng, nhiệt độ, pH đầu, lượng giống cấy…

CH3CHOCOOH CH3CHOCOH CO2 + CH3COOH CH3COCOCH3

Acid lactic Acid lactic Acid acetic Diacetyl

Lên men đồng thể Lên men dị thể

Hình 5: Sơ đồ chuyển hóa các chất trong quá trình lên men lactic

Lên men lactic là một quá trình trao đổi năng lượng Các phân tử ATP được hình thành trong quá trình chuyển hoá cơ chất (lactose) sẽ được vi khuẩn giữ lại trong tế bào phục

vụ cho quá trình trao đổi chất và sinh trưởng Ngược lại, các sản phẩm như acid lactic, ethanol, CO2 được các vi khuẩn thải vào môi trường lên men Kết quả là hàm lượng acid lactic tích lũy ngày càng tăng, làm giảm pH môi trường và kéo theo những biến đổi hoá lý khác Khi pH của môi trường giảm đến điểm đẳng điện (pH = 4,6-4,7) sẽ xảy ra quá trình casein kết tụ để tạo gel gây nên hiện tượng đông tụ sữa Ngoài ra, do casein hiện diện trong sữa dưới dạng calcium caseinat, chất này tác dụng với acid lactic được sinh ra tạo thành acid caseinic và lactat calcium Acid caseinic tự do không hòa tan do

đó tạo thành khối đông

Quá trình đông tụ lactic này chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố như: lượng giống vi sinh vật, nhiệt độ, hoạt độ enzym, sự có mặt các chất kháng sinh và các chất sinh học,…

Bảng 3: Các biến đổi sinh hóa chủ yếu xảy ra trong quá trình lên men

Chất tham gia Các biến đổi

Trao đổi chất

Carbohydrate

1 Lactose bị thủy phân bên trong tế bào vi khuẩn bằng enzym β-Galactosidase tạo thành galactose và glucose Glucose được

sử dụng chủ yếu để chuyển hóa thành acid lactic

2 Phức hệ canxi- caseinat- photphat bị mất ổn định do sự hình thành acid lactic dẫn đến sự tạo thành khối đông yaourt

3 Sự tạo thành mùi trong sữa chua do quá trình lên men của đường như:

Acetaldehyd : 2,4 ÷ 4,1 ppm Aceton : 1 ÷ 4 ppm Acetoin : 2,5 ÷ 4 ppm Diacetyl : 0,4÷ 13 ppm

Thủy phân protid

1 Giống vi khuẩn trong sản xuất yaourt có khả năng thủy phân protid ở mức độ thấp tạo thành các peptid và acid amin, các chất này tham gia vào chuỗi phản ứng hóa học và phản ứng enzym tạo thành các hợp chất mùi

2 Cả Streptococcus thermophilus và Lactobacilus bulgaricus

đều tạo được enzym peptidase phân giải protid thành các peptid đắng Kết quả của quá trình thủy phân protid là tạo thành nhiều acid amin tự do

“Nguồn: Dương Thị Phượng Liên 2003”

Quá trình lên men kết thúc khi pH dịch sữa giảm còn 4,0 ÷ 4,6 tùy từng loại sản phẩm Sau quá trình lên men, sữa chua có chứa sinh khối vi khuẩn lactic và một số enzym ngoại bào do chúng tiết ra Do đó sản phẩm phải được bảo quản ở nhiệt độ thấp (2 - 4oC)

để hạn chế những biến đổi bất lợi có thể làm thay đổi mùi, vị và các chỉ tiêu chất lượng khác trong sản xuất sữa chua

Tuy được bảo quản ở nhiệt độ lạnh, nhưng những biến đổi vẫn xảy ra với tốc độ chậm:

- Quá trình lên men lactic: đường lactose sẽ được vi khuẩn chuyển thành acid lactic, với tốc độ thấp Tuy nhiên vẫn làm thay đổi các giá trị cảm quan như mùi, vị, cấu trúc của sản phẩm

- Quá trình thuỷ phân protid, quá trình xảy ra với tốc độ rất chậm, protease do một

số vi khuẩn lactic sinh ra sẽ xúc tác thủy phân protid thành các polypeptid, peptid Điều này có ảnh hưởng đến cấu trúc gel, một số peptid gây vị đắng cho sản phẩm

Hiện tượng tách nước của khối đông tụ: dạng gel được tạo thành từ sự kết tụ và từ quá trình hydrat hóa các micell casein hay paracasein là một trạng thái rất ổn định Đồng thời với quá trình này là tính co rút của micell có liên quan đến sự tách nước từ khối đông tụ, thường xảy ra khi hàm lượng chất khô (casein) thấp, khối keo rời rạc không bền vững

2.4.4 Chỉ tiêu chất lƣợng của sản phẩm sữa chua

Đối với nhóm sản phẩm sữa chua lên men lactic phải đảm bảo chất lượng theo tiêu chuẩn TCVN 7030 : 2002 và TCVN 7030 : 2009 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/TC/F12 Sữa và sản phẩm sữa biên soạn trên cơ sở dự thảo đề nghị của Cục quản

lý Chất lượng và Vệ sinh an toàn thực phẩm – Bộ Y tế, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành

- Các chỉ tiêu cảm quan của sữa chua:

+ Màu sắc: Màu trắng sữa hoặc màu đặc trưng của phụ liệu bổ sung

+ Mùi, vị: Đặc trưng cho từng loại sản phẩm

+ Trạng thái: Mịn, đặc sệt

- Các chỉ tiêu lý hóa của sữa chua:

Bảng 4: Các chỉ tiêu hóa lý của sữa chua

Tên chỉ tiêu

Mức yêu cầu

Sữa chua

Sữa chua đã tách một phần chất béo

Sữa chua gầy

1 Hàm lượng chất khô không chứa

chất béo, % khối lượng, không nhỏ hơn 8,2 8,2 8,2

2 Hàm lượng chất béo, % khối lượng > 2,0 0,5 – 2 < 0,5

3 Độ axit, 0

Nguồn: “TCVN 7030:2002”

- Các chỉ tiêu về hàm lượng kim loại nặng và độc tố vi nấm của sữa chua:

Bảng 5: Các chỉ tiêu về hàm lượng kim loại nặng và độc tố vi nấm của sữa chua

TT Tên chỉ tiêu Yêu cầu

- Các chỉ tiêu về vi sinh vật của sữa chua:

Bảng 6: Các chỉ tiêu về vi sinh vật của sữa chua

1 Tổng số VSV hiếu khí, số khuẩn lạc trong 1 g sản phẩm 104 10

2 Nhóm coliform, số vi khuẩn 1 g sản phẩm 10 0

6 Nấm men và nấm mốc, số khuẩn lạc trong 1 g sản phẩm 10 0

Nguồn: “TCVN 7030:2002” 2.4.5 Các sản phẩm sữa chua trên thị trường

Sản phẩm sữa chua rất đa dạng về chủng loại Cấu trúc và mùi vị thay đổi tùy theo thị hiếu và thói quen của khách hàng ở các nước khác nhau

Theo Tổ chức thế giới WHO, và Tổ chức Nông lương FAO, sản phẩm yaourt còn có thể chia thành 3 nhóm sau:

- Sữa chua béo: hàm lượng béo không thấp hơn 3%

- Sữa chua “bán gầy”: hàm lượng béo nằm trong khoảng 0,5 ÷ 3%

- Sữa chua gầy: hàm lượng béo không lớn hơn 0,5%

Ngoài ra, có thể phân thành các loại như sau: sữa chua truyền thống, sữa chua khuấy, sữa chua uống hay sữa chua dạng lỏng, sữa chua lạnh đông, sữa chua cô đặc,… Ngày

nay, để đa dạng hoá sản phẩm yaourt trên thị trường, người ta còn bổ sung thêm hương liệu, chất màu thực phẩm, hoặc pure trái cây vào sản phẩm

Công thức hóa học là C6H8O6 Tồn tại được ở 1000C trong môi trường trung tính và acid,

bị oxy hóa bởi oxy không khí và bị oxy hóa càng nhanh khi có sự hiện diện Cu và Fe Vai trò của acid ascorbic trong thực phẩm:

- Cải thiện mùi vị sản phẩm

- Chống oxy hóa các sản phẩm cá, sữa và các sản phẩm nhiều chất béo

- Chống hóa nâu do enzyme đối với các sản phẩm từ rau quả

- Acid ascorbic khi thêm vào bột nhào bánh mì sẽ cải thiện được liên kết protein, tính đàn hồi và duy trì khí trong bột nhào làm mềm ruột bánh mì

(Dương Thị Phượng Liên, 2003) Liều lượng sử dụng cho người: không hạn chế 0-25 mg/kg thể trọng, có điều kiện 2,5-7,5 mg/kg thể trọng (Lương Đức Phẩm, 2002)

2.6.2 Hương liệu

Các chất tạo mùi (hương liệu) cho vào thực phẩm để cải thiện mùi, tăng độ hấp dẫn Có hai loại hương liệu: hương liệu tự nhiên (tinh dầu) chiết tách từ các loại quả, từ thân, lá một số cây Một số hương liệu tự nhiên được pha thêm hương liệu tổng hợp; hương liệu tổng hợp là các ester cho mùi thơm các loại hoa hoặc quả có trong tự nhiên như amyl acetat: mùi chuối chín, etyl butyrat: mùi dứa, γ-undeca lacton: mùi đào … (Lương Đức Phẩm, 2002)

Những điều cần lưu ý khi sử dụng phụ gia tạo mùi:

+ Chọn chất mùi: thích hợp với sản phẩm, chất mùi phải tương thích với các mùi

đã có sẵn trong thực phẩm và có khả năng làm cho thực phẩm trở nên hấp đẫn hơn đối với người tiêu dùng Chất mùi được lựa chọn phải có cường độ mùi cao và bền

+ Liều lượng sử dụng: các cơ quan nhận cảm của con người đều có giới hạn nhận cảm riêng Khi vượt quá ngưỡng cảm nhận tới hạn thì giác quan của con người không thể cảm nhận thêm nữa

+ Thời điểm sử dụng: khi cho một chất mùi vào sản phẩm phải nghiên cứu xem cho vào lúc nào là thích hợp nhất, làm sao cho chất mùi đạt được hiệu quả cao nhất, đồng thời không bị biến đổi tạo thành những sản phẩm gây bất lợi đối với con người Cần lưu ý đến mức độ tinh khiết của chất mùi cũng như hàm lượng được phép sử dụng

và các quy định cho việc sử dụng chất mùi

(Đàm Sao Mai và cộng sự, 2012)

2.6.3 Gelatin

Gelatin là một loại albumin thu được từ chất keo sống của xương, da, gân hoặc móng của các động vật, có nhiều axit amin cần thiết cho cơ thể người như tyroxin, xystinin, glixin, histidin, glutamin, tryptophan,…

Gelatin khô khi gia nhiệt sẽ mềm, trương nở và hóa than nhưng không cháy Gelatin không tan trong dung môi hữu cơ Đây là một loại keo ưa nước điển hình Nếu gia nhiệt trong thời gian dài, gelatin sẽ phân giải thành peptin, phân giải càng nhiều, nhiệt độ đông tụ và cường độ đông tụ càng giảm Nếu làm nguội đến 10-15oc dung dịch của gelatin sẽ đông tụ Trong sản xuất kẹo lợi dụng tính chất này của gelatin để sản xuất kẹo mềm, kẹo sữa,…làm cho khối kẹo mềm mại, ổn định và đàn hồi, có thể chịu được tải trọng tương đối lớn mà không biến dạng (Hồ Hữu Long, 1982)

- Bền đối với các tác dụng của thực phẩm

- Dễ gia công, rẻ tiền

- Bền đối với tác động của các yếu tố môi trường

- Hình thức hấp dẫn, thích hợp với sản phẩm

- Sử dụng vận chuyển, bảo quản thuận lợi

(Đống Thị Anh Đào, 2004)

Đối với các hợp chất dễ bị phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng, cần phải bao gói và bảo quản trong bao bì nhựa hay thủy tinh tối màu để hạn chế sự tiếp xúc với ánh sáng Việc bao gói không đúng cách sẽ làm cho các hợp chất đó biến đổi hay có thể phân hủy nhanh chóng

2.7 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN

2.7.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Phebe, D.; Chew, M K.; Suraini, A A.; Lai, O M and Janna, O A (2009) đã thực hiện nghiên cứu “Màu sắc và hàm lượng betacyanin của quả thanh long ruột đỏ

(Hylocereus polyrhizus) theo độ chín” Kết quả cho thấy: Màu sắc của vỏ và thịt quả

thanh long ruột đỏ thay đổi sau khi hoa nở đi cùng với việc tăng hàm lượng protein, hàm lượng betacyanins tổng số và loại betacyanins bị tách Phần vỏ loại trái cây này cũng chứa betacyanin và có thể phát triển thành các sản phẩm tốt cho sức khỏe, làm đẹp hay màu tự nhiên thực phẩm như phần thịt của nó Điều này giúp làm giảm lượng chất thải thực phẩm

Lim, S D.; Yusof , Y A.; Chin, N L.; Talib, R A.; Endan, J và Aziz, M G.(2011) đã thực hiện nghiên cứu “ Ảnh hưởng của các nhân tố trích ly lên lượng betacyanin thu

được của thịt quả thanh long (Hylocereus polyrhizus)” Kết quả cho thấy: qua nghiên

cứu ảnh hưởng riêng lẻ của từng nhân tố trong quá trình trích ly như nhiệt độ, pH và thời gian trích ly cho thấy các nhân tố này đều ảnh hưởng đến nồng độ và màu sắc của betacyanin thu được, tuy nhiên sự tác động qua lại giữa các nhân tố chưa được nghiên cứu Hàm lượng betacyanin cao nhất trích ly được từ thịt quả thanh long ruột đỏ với dung môi nước trong điều kiện 700

C, pH = 6 trong thời gian 5 phút Tóm lại, các tiềm năng to lớn của màu thực phẩm tự nhiên trong việc cải thiện sắc tố về chất lượng và số lượng chỉ mới được thực hiện gần đây và khi điều tra họ vẫn chưa áp dụng đầy đủ trong hoạt động chế biến thực phẩm tại Malaysia

Kunnika, S and Pranee, A (2011) đã thực hiện nghiên cứu “Ảnh hưởng của biện pháp

xử lý enzym lên các hợp chất có hoạt tính sinh học và độ bền màu của betacyanin trong

vỏ và thịt quả thanh long ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus) (Weber) Britton and Rose”

Kết quả cho thấy: enzyme pectinase thương phẩm được sử dụng để phân giải cấu trúc polysaccharide trong thịt và vỏ quả thanh long ruột đỏ Kết quả cho thấy ngoại trừ chất

xơ hòa tan thì phần thịt quả chứa nhiều các hợp chất sinh học hơn phần vỏ, tuy nhiên hoạt tính prebiotic của cả hai phần này đều như nhau Trong đó, hàm lượng betacyanin trong vỏ nhiều gấp 1,35 lần phần thịt quả Nghiên cứu cũng cho thấy rằng điều kiện tốt nhất để giữ màu đỏ là ở nhiệt độ thấp hơn 250C, pH trong khoảng 4-6 và thời gian tiếp xúc ánh sáng không quá 2 ngày Hơn nữa, các mẫu được phân tích bởi enzyme có hàm betacyanin nhiều hơn, có được màu đỏ ổn định với tất cả các yếu tố nghiên cứu hơn Vì vậy, phần thịt quả thanh long ruột đỏ và phần vỏ được tách ra bởi enzyme có thể xem là một nguồn nguyên liệu tốt để phát triển chất màu thực phẩm với các hợp chất có hoạt tính sinh học và sẽ được sử dụng thay cho các chất tổng hợp trong tương lai

Woo, K.K.; Ngou, F.H.; Ngo, L.S.; Soong, W.K and Tang, P.Y (2011) đã thực hiện nghiên cứu “Độ bền của chất màu betalain từ thanh long ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus)” Kết quả cho thấy: Màu đỏ của nước quả thanh long ruột đỏ với dung môi ethanol bị ảnh hưởng nhiều bởi pH, nhiệt độ và ánh sáng trong quá trình bảo quản Trong đó, việc tiếp xúc với ánh sáng có thể làm mất 50% màu sau 1 tuần trữ ở nhiệt độ phòng Việc xử lý nhiệt trước khi bảo quản hoặc thêm acid ascorbic không có hiệu quả giữ màu như mong muốn Đồng thời điều kiện tối ưu để giữ màu cho betalain nước quả

là ở 400C, pH bằng 5 và tránh hoàn toàn ánh sáng

2.7.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Nguyễn Thị Dâu (2010) đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu chiết xuất chất màu betacyanin

từ vỏ quả thanh long Hylocereus spp” Kết quả nghiên cứu cho thấy: Phần vỏ thanh long ruột trắng chứa lượng betacyanin khá lớn (gần 25% trọng lượng quả) Lượng betacyanin trong phần vỏ này khoảng 109mg/kg Phương pháp thích hợp để chiết betacyanin ở quy mô nhỏ là phương pháp siêu âm (35 phút/lần chiết ở 450C) và phương pháp ngâm chiết (6 giờ/lần chiết ở nhiệt độ phòng) với dung môi sử dụng là etanol 40% (v/v) trộn với vitamin C 0,01% (w/v), tỷ lệ dung môi trên nguyên liệu là 20/1 (w/v), số lần chiết là 3 lần Dịch chiết thu được có hàm lượng betacyanin khoảng 948mg/kg và khá bền khi bảo quản ở nhiệt độ thấp (40C)

Trần Cẩm Tú (2007) đã thực hiện đề tài “Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sữa chua lô hội” Kết quả nghiên cứu cho thấy: Ở tỷ lệ pha loãng nước:sữa là 2,5:1 và 5% yaourt cái, quá trình lên men diễn ra rất tốt cho sản phẩm có cấu trúc mịn, mùi vị hài hòa đặc trưng Đồng thời, sản phẩm lên men trong 9 giờ và bổ sung 0,25% gelatin thì chất lượng sản phẩm được nâng lên đáng kể

Đỗ Thị Ngọc Mai (2008) đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu Yaourt mật ong từ sữa đặc có đường “ Kết quả nghiên cứu cho thấy: hàm lượng mật ong cần phối chế là 3% và tỷ lệ men giống 5%, lên men là 42oC cho thời gian lên men nhanh nhất và sản phẩm đạt chất lượng cao Quá trình lên men kết thúc ở pH = 4,2 cho giá trị cảm quan tốt nhất Sản phẩm bảo quản lạnh (0 ÷ 5oC) trong 35 ngày mà không có dấu hiệu hư hỏng

Tóm lại, đa số các đề tài nghiên cứu liên quan được thực hiện ngoài nước, việc nghiên cứu trong nước rất ít công bố Mặc dù đã có một số đề tài nghiên cứu về quả thanh long, trong đó có thanh long ruột đỏ nhưng việc nghiên cứu về dịch chiết từ vỏ quả chưa nhiều, đặc biệt là nghiên cứu về sự ổn định của chất màu betacyanin khi bổ sung vào một thực phẩm cụ thể là hoàn toàn chưa có Từ những nghiên cứu trên sẽ làm cơ sở để chúng tôi học hỏi, rút kinh nghiệm và lấy đó làm cơ sở để nghiên cứu đề tài trích ly và

ổn định chất màu tự nhiên từ vỏ quả thanh long

Chương 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU

3.1.1 Địa điểm nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện tại Khu thí nghiệm trung tâm, Trường Đại học An Giang

3.1.2 Thời gian thực hiện

Thời gian nghiên cứu: 24 tháng, từ tháng 6/2013 đến tháng 6/2015

3.1.2 Nguyên vật liệu thí nghiệm

- Nguyên liệu chính: thanh long ruột đỏ (vườn tại Tịnh Biên), thanh long ruột trắng

- Nguyên liệu phụ: nước, sữa đặc, sữa tươi,đường, acid ascorbic, gelatin, hương dâu,

- Hóa chất sử dụng để phân tích hóa lý và vi sinh: Iod, NaOH, HCl, PCA,

3.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.2.1 Phương pháp thu thập và xử lý số liệu

Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với các nhân tố và ba lần lặp lại; lấy thông

số tối ưu của thí nghiệm trước làm cơ sở cho các thí nghiệm sau Ứng dụng phương pháp thí nghiệm mới - phương pháp bề mặt đáp ứng vào trong nghiên cứu nhằm làm giảm nghiệm thức và tối ưu hóa các nhân tố thí nghiệm

Các số liệu thu thập được xử lý bằng chương trình Microsoft Excel và thống kê bằng chương trình Statgraphics Centurion XV

Phương pháp phân tích các chỉ tiêu được nêu cụ thể trong bảng 7

Bảng 7: Phương pháp phân tích, đánh giá các chỉ tiêu

TT Chỉ tiêu Phương pháp

1 Độ ẩm Sấy ở 1050C đến khối lượng không đổi

2 Hàm lượng betacyanin Đo độ hấp thu của dịch màu ở bước sóng 538nm

bằng máy UV-Vis Spectrophotometer Sử dụng công thức để tính hàm lượng betacyanin:

A * MW * DF * V * 100 Betacyanin (mg/100g) = -

 * L * m

● A: Độ hấp thu đo ở bước sóng 538nm

● MW = 550: phân tử lượng của betacyanin

● DF: độ pha loãng

● V: thể tích dịch chiết (ml)

● L=1cm: bề dày cuvet

● m: khối lượng mẫu (g)

● =65000l/molcm: hệ số hấp thu của betacyanin trong nước

3 Chất hòa tan tổng Sử dụng Brix kế

4 Giá trị L*, a*, b* Sử dụng máy đo màu Colorimeter

5 Độ nhớt Sử dụng máy đo độ nhớt (DV-E Viscometer)

6 Hàm lượng viatmin C Phương pháp chuẩn độ Iod

8 Hàm lượng acid tổng Phương pháp chuẩn độ với dung dịch kiềm chuẩn

9 Tổng số VSV hiếu khí Phương pháp đếm khuẩn lạc

10 Đánh giá cảm quan Phương pháp mô tả cho điểm theo TCVN

11 Mức độ ưa thích Theo thang điểm Hedonic

Tối ưu hóa quá trình trích ly để xây dựng mô hình thích hợp nhằm thu được hàm lượng betacyanin, độ nhớt, hiệu suất phù hợp và cao nhất cùng với màu sắc phù hợp với thị trường Một phương pháp thực hiện hiệu quả, chi phí thấp, cho phép nghiên cứu tương tác và đồng thời tiên đoán được giá trị tối ưu của các yếu tố theo thiết kế Box - Behnker

Thông thường các mô hình toán học đơn giản như mô hình tuyến tính và bậc hai là đủ

mô tả, phù hợp với những dữ liệu thực nghiệm đơn giản Tuy nhiên, nếu mối quan hệ giữa các biến trở nên phức tạp hơn, các mô hình bình thường không đủ để mô tả dự đoán phản ứng Vì vậy, một đa thức với mức độ cao hơn nên được áp dụng

Với phương pháp bế mặt đáp ứng (RSM) mô hình trên được sử dụng rộng rãi với một

số lý do như: mô hình trên rất linh hoạt có thể đưa vào một loạt các chức năng, với mô hình bề mặt rất chính xác Nó rất dễ dàng ước tính các thông số trong mô hình bậc hai

và phương pháp tối ưu hóa các yếu tố có thể sử dụng cho mục đích này

3.2.2 Quy trình nghiên cứu

Dựa trên một số tài liệu tham khảo, quy trình nghiên cứu dự kiến như sau:

 Giải thích quy trình

Nguyên liệu: chọn mua những quả thanh long đủ độ chín, tươi, lớp vỏ còn bóng, chọn những quả có màu đỏ sậm, cầm lên thấy chắc, nặng, vỏ dầy để việc trích ly đạt hiệu quả cao Không chọn những quả có màu nhạt hay quả đã cũ, tai vàng

Tách vỏ: quả thanh long được rửa bằng nước sạch nhằm loại bỏ đất, cát bám trên bề mặt

vỏ Cắt bỏ các phần không có màu đỏ (cuống, đầu, tai) rồi cắt làm 4 phần theo chiều dài của quả và tách riêng phần vỏ và thịt quả, lấy phần vỏ để chuẩn bị cho quá trình trích ly

Thanh long ruột đỏ

Làm nhỏ kích thước: vỏ thanh long được cắt thành từng miếng nhỏ (2 - 3mm) nhằm tăng diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và dung môi trong quá trình trích ly

Trích ly: nhằm thu dịch màu betacyanin từ vỏ quả thanh long Sau khi vỏ thanh long cắt nhỏ được cho vào cốc chứa dung môi đã đun tới nhiệt độ cần thiết trong một thời gian thích hợp ta thu được dịch trích ly từ vỏ quả thanh long

Lọc: nhằm tách riêng phần bã và phần dịch bào, giúp cho các quá trình xử lý về sau được dễ dàng hơn đồng thời làm tăng giá trị cảm quan của sản phẩm Sau khi trích ly được dịch màu từ vỏ quả thanh long, tiến hành lọc qua vải lọc để loại bỏ hết phần bã, ta thu dịch trong

Bao gói: dịch màu sau khi lọc được đựng trong bao bì nhựa hay bao bì thủy tinh tối màu Bảo quản: ở điều kiện nhiệt độ phòng hoặc ở nhiệt độ lạnh

 Giải thích quy trình

Nguyên liệu: sữa đặc có đường và sữa tươi tiệt trùng được phối chế với tỷ lệ 1:1, sau đó

bổ sung dịch màu trích ly, nước sôi, nước lạnh (nếu có) theo tỷ lệ thích hợp

Khuấy: nhằm giúp cho hỗn hợp đồng nhất, tránh hiện tượng tách nước

Cấy giống: hỗn hợp để nguội đến 40-50oC, bổ sung 5% sữa chua Vinamilk và khuấy trước khi rót hủ cho vi sinh vật phân bố đều để quá trình lên men đồng đều hơn

Lên men: sản phẩm được cho vào tủ ủ ở 42oC nhằm tạo điều kiện cho vi sinh vật lactic lên men và ổn định nhiệt độ lên men Quá trình lên men kết thúc khi hàm lượng acid trong sản phẩm dừng lại ở nồng độ thích hợp

Bảo quản lạnh: nhằm làm chậm lại quá trình lên men, hạn chế những biến đổi bất lợi và

ổn định chất lượng sản phẩm trong thời gian bảo quản

3.2.3 Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm 1: So sánh khả năng trích ly chất màu từ vỏ quả thanh long ruột đỏ và thanh long ruột trắng

- Mục đích: nhằm so sánh và tìm ra nguồn nguyên liệu thích hợp đưa vào quy trình trích

ly chất màu betacyanin nhằm đạt hiệu suất thu hồi cao nhất

- Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với một nhân tố là loại nguyên liệu và ba lần lặp lại

Tổng số mẫu thí nghiệm: 2 * 3 = 6 mẫu

- Tiến hành thí nghiệm: vỏ quả thanh long ruột đỏ và ruột trắng được tách riêng khỏi phần thịt, cắt bỏ các phần không có màu đỏ (cuống, đầu, tai) và nạo bỏ phần trắng bên trong (đối với thanh long ruột trắng), sau đó cắt thành miếng nhỏ (2 - 3mm) và cân chính xác thành nhiều mẫu nhỏ Phần dung môi (nước) được cho vào cốc với tỷ lệ cố định được đun nóng tới nhiệt độ cần thiết, sau đó cho nguyên liệu vào cốc chứa dung môi và tiếp tục giữ nhiệt dung dịch này trên bếp trong một thời gian nhất định Sau đó, đem lọc loại bỏ bã và thu lấy dịch màu trong Tiến hành phân tích các chỉ tiêu, thu thập

số liệu

- Chỉ tiêu phân tích:

+ Tỷ lệ các thành phần của trái thanh long

+ Độ ẩm

+ Hàm lượng betacyanin tổng số trích ly

Thí nghiệm 2: Tối ưu hóa điều kiện trích ly chất màu betacyanin từ vỏ thanh long ruột đỏ với các nhân tố tỉ lệ dung môi, nhiệt độ và thời gian trích ly

- Mục đích: nhằm tìm ra các thông số tối ưu về tỉ lệ dung môi, nhiệt độ và thời gian trích ly sao cho dịch trích thu được có chất lương tốt và hàm lượng betacyanin cao nhất

- Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí theo thiết kế Box-Behnken với 3 nhân tố độc lập gồm tỉ lệ dung môi, nhiệt độ và thời gian trích ly, mỗi nhân tố bố trí ở 3 mức độ

và được mã hóa với các giá trị -1; 0 và 1 Số nghiệm thức bố trí là 17 nghiệm thức với 5 điểm trung tâm

Bảng 8: Mức độ của các nhân tố bố trí thí nghiệm