Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật thẩm thấu trong chế biến sản phẩm pu rê cà chua

Có rất nhiều loại pu rê cà chua được chế biến bởi các công ty lớn trên thế giới, nhưng hầu hết chúng đều được sản xuất theo phương pháp bốc hơi cô đặc và bổ sung thêm gia vị như đường, g

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT THẨM THẤU TRONG CHẾ BIẾN SẢN PHẨM PU RÊ CÀ CHUA

Chủ nhiệm đề tài: ThS TRỊNH THANH DUY

AN GIANG, 12-2014

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT THẨM THẤU TRONG CHẾ BIẾN SẢN PHẨM PU RÊ CÀ CHUA

Chủ nhiệm đề tài: ThS TRỊNH THANH DUY

AN GIANG, 12-2014

MỤC LỤC

Chương 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

Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 Khái quát về cà chua 3

2.1.1 Các thành phần chính và tính chất cà chua 3

2.1.2 Các sản phẩm từ cà chua 7

2.1.3 Một số công thức phối chế xốt cà chua và pu rê cà chua 7

2.2 Kỹ thuật tách nước thẩm thấu 8

2.2.1 Khái quát về tách nước thẩm thấu trong lĩnh vực thực phẩm 8

2.2.2 Thuận lợi của tách nước thẩm thấu so với các phương pháp khác 9

2.3 Những biến đổi của pu rê cà chua trong thời gian bảo quản 9

2.3.1 Biến đổi về giá trị cảm quan 9

2.3.2 Biến đổi của hệ nhũ tương pu rê cà chua 10

2.3.3 Sự phát triển của vi sinh vật trong quá trình bảo quản pu rê cà chua 10

2.4 Vi sinh vật và sự chết nhiệt 11

2.4.1 Vi sinh vật và nhiệt độ 11

2.4.2 Vi sinh vật gây hại trong pu rê cà chua 11

2.4.3 Cách vô hoạt vi sinh vật bằng nhiệt độ 12

2.4.4 Tính chất chết nhiệt của vi sinh vật 12

2.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự chết nhiệt của vi sinh vật 14

2.5 Quá trình thanh trùng 15

2.5.1 Thanh trùng thực phẩm có bao bì 15

2.5.2 Điểm nguội của sản phẩm trong bao bì 16

2.5.3 Phương pháp thực hành thanh trùng 16

2.5.4 Cách tính toán giá trị thanh trùng F/PU và phương pháp đánh giá hiệu quả của quá trình thanh trùng 17

2.6 Ảnh hưởng của xử lý nhiệt trong quá trình chế biến đến pu rê cà chua 18

2.6.1 Ảnh hưởng của nhiệt đến enzyme 18

2.6.2 Vai trò bài khí 18

2.6.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ thanh trùng đến một số thành phần khác 19

2.7 Vai trò của bao bì trong bảo quản thực phẩm 19

2.8 Một số nghiên cứu liên quan 20

2.8.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 20

2.8.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 20

Chương 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 Qui trình chế biến dự kiến 23

3.2.2 Các phương pháp tính toán, phân tích 24

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30

4.1 Kết quả phân tích thành phần nguyên liệu 30

4.2 Kết quả ảnh hưởng của tỉ lệ dd/nl và thời gian TT đến chất lượng pu rê cà chua 31

4.2.1 Kết quả ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng dung dịch/nguyên liệu và thời gian TT đến độ mất nước, tăng đường, giảm khối lượng trong nguyên liệu 31

4.2.2 Kết quả ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng dung dịch/nguyên liệu và thời gian TT đến giá trị màu sắc (L, a) và độ nhớt của sản phẩm 32

4.3 Kết quả ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đường TT và độ dày lát cà chua đến chất lượng sản phẩm 35

4.3.1 Kết quả ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đường thẩm thấu và độ dày của lát cắt cà chua đến độ mất nước, độ tăng đường, độ giảm khối lượng nguyên liệu 35

4.3.2 Kết quả ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đường thẩm thấu và độ dày của lát cắt cà chua đến giá trị màu sắc (L, a) và độ nhớt của sản phẩm 36

4.4 Kết quả ảnh hưởng của thời gian chần và đường kính lỗ rây đến chất lượng sản phẩm 39

4.4.1 Kết quả ảnh hưởng của thời gian chần và đường kính lỗ rây đến các giá trị màu sắc của pu rê cà chua 39

4.4.2 Kết quả ảnh hưởng của thời gian chần và đường kính lỗ rây đến hàm lượng vitamin C, độ hấp thu Abs và độ nhớt của sản phẩm 41

4.5 Kết quả ảnh hưởng của pH và chế độ thanh trùng đến sản phẩm 44

4.5.1 Kết quả ảnh hưởng của pH và chế độ thanh trùng đến hàm lượng vitamin C và độ hấp thu lycopene của sản phẩm 44

4.5.2 Các đồ thị biểu hiện sự thay đổi nhiệt độ tâm theo thời gian thanh trùng ở các nhiệt độ khác nhau và giá trị F theo các chế độ thanh trùng 46

4.6 Kết quả nghiên cứu các biến đổi trong quá trình bảo quản pu rê cà chua ở các nhiệt độ khác nhau 50

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 55

5.1 Kết luận 55

5.1.1 Qui trình chế biến sản phẩm pu rê cà chua 55 5.1.2 Hàm lượng một số thành phần trong thành phẩm sau cùng 56

5.2 Khuyến nghị 56 PHỤ CHƯƠNG A pc-1 PHỤ CHƯƠNG B pc-3 PHỤ CHƯƠNG C pc-9

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1: Công thức cấu tạo của lycopene 3

Hình 2: Sự oxy hóa monophenol thành diphenol (a) và sự oxy hóa diphenol thành quinone (b) 7

Hình 3: Qui trình chế biến và bảo quản pu rê cà chua 23

Hình 4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 25

Hình 5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 26

Hình 6: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 26

Hình 7: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4 27

Hình 8: Cà chua chín đỏ sử dụng trong nghiên cứu 30

Hình 9: Ảnh hưởng của thời gian TT đến độ mất nước và độ giảm khối lượng nguyên liệu 32

Hình 10: Sự tương tác giữa tỉ lệ dd/nl và thời gian TT đến giá trị L 33

Hình 11: Sự tương tác giữa tỉ lệ dd/nl và thời gian TT đến giá trị a 34

Hình 12: Pu rê cà chua ở 4 mức thời gian chần 40

Hình 13: Ảnh hưởng thời gian chần đến độ hấp thu Abs 42

Hình 14: Ảnh hưởng của nhiệt độ thanh trùng đến hàm lượng vitamin C 45

Hình 15: Ảnh hưởng tương tác của nhiệt độ và thời gian thanh trùng đến hàm lượng vitamin C trong pu rê cà chua 45

Hình 16: Ảnh hưởng của nhiệt độ thanh trùng đến độ hấp thu lycopene 46

Hình 17: Biến đổi nhiệt độ tâm theo thời gian thanh trùng ở 70 o C 47

Hình 18: Biến đổi nhiệt độ tâm theo thời gian thanh trùng ở 75 o C 47

Hình 19: Biến đổi nhiệt độ tâm của theo thời gian thanh trùng ở 80 o C 48

Hình 20: Biến đổi nhiệt độ tâm theo thời gian thanh trùng ở 85 o C 48

Hình 21: Đồ thị biến đổi độ nhớt theo thời gian bảo quản ở bốn mứt nhiệt độ khác nhau 52

Hình 22: Đồ thị biến đổi giá trị L theo thời gian bảo quản ở bốn mứt nhiệt độ khác nhau 53

Hình 23: Đồ thị biến đổi giá trị a theo thời gian bảo quản ở bốn mứt nhiệt độ khác nhau 53

Hình 24: Qui trình chế biến tối ưu cho pu rê cà chua 55

Hình 25: Cà chua cắt lát pc-1 Hình 26: Ngâm thẩm thấu với bốn mức tỉ lệ dd/nl pc-1 Hình 27: Thanh trùng pu rê cà chua trong bể điều nhiệt pc-1 Hình 28: (1) Máy đo độ nhớt (2) Máy đo pH (3) Cân phân tích (4) Máy phân tích

ẩm (5) Máy spectrophotomecter (6) Máy đo màu L, a, b pc-2 Hình 29: Qui trình đỗ đĩa pc-4 Hình 30: Bảng màu L, a, b pc-6

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1: Hàm lượng lycopene trong một số loại thực phẩm 4

Bảng 2: Công thức pha chế 4 loại pu rê cà chua khác nhau 8

Bảng 3: Giá trị Z, D ở một số vi sinh vật khi được thanh trùng 14

Bảng 4: Kết quả phân tích thành phần nguyên liệu cà chua 30

Bảng 5: Kết quả ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng dung dịch/nguyên liệu đến độ mất nước, độ tăng đường, độ giảm khối lượng trong nguyên liệu 31

Bảng 6: Kết quả ảnh hưởng của thời gian TT đến độ mất nước, độ tăng đường, độ giảm khối lượng trong nguyên liệu 31

Bảng 7: Kết quả ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng dung dịch/nguyên liệu đến giá trị màu sắc (L, a) và độ nhớt của sản phẩm 32

Bảng 8: Kết quả ảnh hưởng của thời gian TT đến giá trị màu sắc (L, a) và độ nhớt của sản phẩm 33

Bảng 9: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đường TT đến độ mất nước, độ tăng đường, độ giảm khối lượng trong nguyên liệu 35

Bảng 10: Kết quả ảnh hưởng của độ dày lát cà chua đến độ mất nước, độ tăng đường, độ giảm khối lượng trong nguyên liệu 35

Bảng 11: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đường thẩm thấu đến giá trị màu sắc (L, a) và độ nhớt của sản phẩm 36

Bảng 12: Kết quả ảnh hưởng của độ dày lát cà chua đến giá trị màu sắc (L, a) và độ nhớt của sản phẩm 37

Bảng 13: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ dung dịch và độ dày lát cà chua đến giá trị màu sắc (L, a), độ khác màu delta E và độ nhớt của sản phẩm 37

Bảng 14: Kết quả ảnh hưởng của thời gian chần đến các giá trị màu sắc của pu rê cà chua 39

Bảng 15: Kết quả ảnh hưởng của đường kính lỗ rây đến các giá trị màu sắc của pu rê cà chua 40

Bảng 16: Kết quả ảnh hưởng của thời gian chần đến hàm lượng vitamin C, độ hấp thu abs và độ nhớt của sản phẩm 41

Bảng 17: Kết quả ảnh hưởng của đường kính lỗ rây đến đến hàm lượng vitamin C, độ hấp thu abs và độ nhớt của sản phẩm 42

Bảng 18: Giá trị F của các chế độ thanh trùng ở cả 3 mức pH khác nhau 49

Bảng 19: Kết quả phân tích vi sinh vật tổng số, nấm mốc và màu sắc 50

Bảng 20: Kết quả phân tích vitamin C, đường tổng và độ nhớt 51 Bảng 21: Giá trị k (tuần -1 ) của sự biến đổi độ nhớt, L và a 52 Bảng 22: Các thành phần trong pu rê cà chua 56

USDA: United States Department of Agriculture

UV: Ultra Violet

PCA: Plate Count Agar

Đề tài nghiên cứu khoa học “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật thẩm thấu trong chế biến sản phẩm pu rê cà chua”, do tác giả Trịnh Thanh Duy, 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 ………

Thƣ ký

Chủ tịch hội đồng

LỜI CẢM TẠ Tôi xin chân thành cảm ơn!

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 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 10 tháng 12 năm 2014 Người thực hiện

Trịnh Thanh Duy

TÓM LƢỢC

Cà chua chín đỏ và saccharose là những nguyên liệu chính để chế biến cà chua thẩm thấu Sau khi tách nước thẩm thấu, bán thành phẩm này được dùng như một nguyên liệu chế biến

pu rê cà chua Ảnh hưởng của quá trình thẩm thấu và thanh trùng đến chất lượng sản phẩm

là những vấn đề cần được nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện trên cơ sở khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ dung dịch/nguyên liệu từ 7:1 đến 13:1, thời gian thẩm thấu từ 20-80 phút, nồng độ dung dịch sử dụng thẩm thấu từ 50-

65 o Brix, độ dày lát cà chua từ 2-10 mm và ảnh hưởng của thời gian chần cà chua bằng hơi nước từ 100-160 giây, kích thước lổ rây 0,5-2,5 mm được khảo sát để tìm ra các thông số thích hợp nhất, đạt yêu cầu phẩm chất về tính lưu biến và màu sắc đỏ của sản phẩm Tiếp theo, sự ảnh hưởng của các giá trị pH pu rê cà chua từ 3,8- 4,6, nhiệt độ và thời gian thanh trùng 70-85 o C trong 5-15 phút đến sản phẩm cũng được khảo sát Cuối cùng, sản phẩm được bảo quản ở các điều kiện nhiệt độ từ 30 45 o

C

Kết quả nghiên cứu đã cho thấy, các thông số tối ưu của qui trình chế biến pu rê cà chua theo phương pháp thẩm thấu như sau: tỉ lệ dung dịch/nguyên liệu = 11:1, thời gian thẩm thấu = 60 phút, nồng độ dung dịch = 55 o Brix, độ dày lát cà chua 8 mm, thời gian chần =

120 giây, kích thước lỗ rây = 2 mm Bên cạnh đó, pu rê cà chua có pH = 4,2 được thanh trùng ở 85 o C trong thời gian 15 phút với giá trị F = 20,09 là thích hợp cho quá trình bảo quản Ngoài ra, nghiên cứu cũng tìm được các giá trị Q 10 của độ nhớt, L và a của sản phẩm

pu rê cà chua lần lượt là 2,41, 1,87 và 2,54

Từ khóa: pu rê, thẩm thấu, cà chua

ABSTRACT

Fully ripe tomato and saccharose were main materials for processing the osmotically dehydrated tomato After the osmotic dehydration, the semi-product was used as raw material for processing the tomato puree Effects of osmotic process and pasteurization on the product quality are interested to study

The research was carried out by studying the effects of fluid/material ratio from 7:1 to 13:1, osmotic times from 20-80 minutes, concentration of osmotic solution from 50-65 o Brix, thickness of tomato slices from 2-10 mm and influences of steam blanching time from 100-

160 seconds, sieve hole sizes from 0,5-2,5 mm for the product with the most suitable operation parameters, rheological property and red color of the final product For the next experiment, effects of tomato puree’s pH from 3,8-4,6 and pasteurization conditions 70-85 o C

in 5-15 minutes on product were studied Final, the product was preservation at 30-45 o C The research results showed that optimum parameters of tomato puree process operation by osmotic method as follow: the rate of fluid/material = 11:1, osmotic times = 60 minutes, concentration of osmotic solution = 55 o Brix, thickness of tomato slices = 8 mm, steam blanching time = 120 seconds, sieve hole sizes = 2 mm In addition, tomato puree with pH = 4,2 was pasteurized at 85 o C – 15 minutes and F value = 20,09 is suitable to preservation The research also find out Q 10 values of tomato puree product’s viscosity, L and a of 2,41, 1,87 and 2,54, respectively

Keywords: puree, osmotic, tomato

LỜI CAM KẾT

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu trong công trình nghiên cứu này có xuất xứ rõ ràng Những kết luận mới về khoa học của công trình nghiên cứu này chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác

An Giang, ngày 25 tháng 01 năm 2014 Người thực hiện

Trịnh Thanh Duy

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Rau quả là một trong những nguồn thức ăn thiết yếu của con người về mặt dinh dưỡng và sức khỏe Cà chua cung cấp nhiều chất chống oxy hóa rất tốt, đặc biệt là cà chua chín đỏ, do hiện diện nhiều carotenoid quan trọng như carotene và lycopene Ở một số vùng của Việt Nam có khí hậu thích hợp để trồng cà chua và sản lượng hàng năm cũng tăng đáng kể Tuy nhiên, việc thu hoạch và bảo quản cà chua tươi không thể tránh khỏi những tổn thất Do đó, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu chế biến

và bảo quản loại rau quả này góp phần đa dạng hóa cũng như tạo thêm nhiều đầu ra

cho sản phẩm

Pu rê là một sản phẩm rất điển hình được chế biến từ cà chua Có rất nhiều loại pu rê

cà chua được chế biến bởi các công ty lớn trên thế giới, nhưng hầu hết chúng đều được sản xuất theo phương pháp bốc hơi cô đặc và bổ sung thêm gia vị như đường, giấm, quế, đại hồi, hành, tỏi…

Pu rê cà chua chế biến theo phương pháp truyền thống phải qua nhiều giai đoạn, trong đó giai đoạn bốc hơi cô đặc sử dụng nhiệt độ cao gây tốn năng lượng và có thể ảnh hưởng xấu đến các tính chất chất lượng của sản phẩm, chẳng hạn như các sản phẩm pu rê cà chua thương mại phải bổ sung thêm các hợp chất màu nhân tạo và tinh bột biến tính để chúng có được màu đỏ đẹp và độ sệt cao Tuy nhiên, thị hiếu hiện nay của người tiêu dùng là ưa chuộng các sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên, không chất bảo quản Do đó, cần có phương pháp chế biến pu rê cà chua hạn chế được những biến đổi xấu về cảm quan và chất lượng trong quá trình chế biến mà thời hạn

sử dụng cũng được kéo dài

Tách nước thẩm thấu là phương pháp dùng dung dịch đường thẩm thấu để làm giảm bớt hàm lượng nước và làm tăng hàm lượng chất khô hòa tan Tách nước thẩm thấu

có thể được dùng để thay thế một phần hay hoàn toàn các phương pháp tách nước khác để chế biến sản phẩm Nhiều loại nguyên liệu thực phẩm được sử dụng cho tách nước thẩm thấu như rau, quả, thịt, cá, trứng, sữa … Do phương pháp tách nước thẩm thấu làm giảm hàm lượng nước trong sản phẩm mà không cần sử dụng nhiệt độ cao, nên có nhiều thuận lợi như: lưu giữ được nhiều hợp chất bay hơi, hạn chế sự hóa nâu

do enzyme, giữ được màu tự nhiên cho thực phẩm, cải thiện chất lượng về màu sắc, mùi vị và cấu trúc

Sản phẩm pu rê cà chua tách nước thẩm thấu được chế biến theo phương pháp ngâm thẩm thấu các lát cà chua trong dung dịch đường saccharose, và sản phẩm này hầu

như cũng chưa có công trình nào nghiên cứu về nó Do đó, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật thẩm thấu trong chế biến sản phẩm pu rê cà chua” được thực

hiện Dựa trên những ưu điểm của quá trình tách nước thẩm thấu đã nêu ở trên, pu rê

cà chua chế biến theo phương pháp này hy vọng có được chất lượng tốt và có thể chuyển giao công nghệ cho các xí nghiệp và cơ sở chế biến sốt, pu rê cà chua ở qui

mô vừa và nhỏ

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

- Tìm ra các thông số kỹ thuật tối ưu trong quá trình thẩm thấu và chế biến pu rê cà chua

- Nghiên cứu biến đổi của sản phẩm trước và sau quá trình thanh trùng

- Nghiên cứu biến đổi của sản phẩm trong quá trình bảo quản

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

- Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng dung dịch/nguyên liệu và thời gian đến sự biến đổi cà chua và dung dịch thẩm thấu

- Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đường thẩm thấu và độ dày của lát cắt cà chua đến chất lượng sản phẩm

- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian chần và kích cỡ các lổ rây khi chà đến chất lượng của dịch nghiền cà chua

- Khảo sát biến đổi của vi sinh vật trong quá trình thanh trùng sản phẩm

- Nghiên cứu những biến đổi của sản phẩm trong quá trình bảo quản

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 KHÁI QUÁT VỀ CÀ CHUA

2.1.1 Các thành phần chính và tính chất cà chua

Cà chua (Lycopersicum esculentum) thuộc họ Cà (Solanaceae) có nguồn gốc ở vùng

Andean của Nam Mỹ Cà chua chín chứa 93 – 95% nước và có hàm lượng chất khô thấp, khoảng 1% là vỏ và hạt (Jongen, 2002) Có sự biến thiên lớn về khối lượng chất khô cà chua như vậy là do nhiều yếu tố gồm giống cà, đất đai, lượng mưa trong suốt mùa vụ trồng và thu hoạch (Gould, 1983)

2.1.1.1 Các thành phần chất khô

Các chất khô hòa tan trong trái cà chua chín được hợp thành bởi các đường tự do Các đường tự do của cà chua phần lớn là các đường khử Các đường khử, thường chiếm đến 50 – 65% chất khô cà chua, chủ yếu là glucose và fructose Lượng saccharose trong cà không đáng kể Saccharose ít khi vượt quá 0,1% trọng lượng tươi của cà (Gould, 1992)

Khoảng 10% tổng lượng chất khô là acid hữu cơ, chủ yếu là acid citric và malic, phần còn lại là chất khô không tan trong alcohol (cellulose, pectin, hemicellulose và protein), các khoáng (chủ yếu là potassium), các sắc tố, vitamine và lipid (Arthey and Ashurst, 1996) Hàm lượng acid hữu cơ đáp ứng cho pH khoảng 4,2 đến 4,6 (Lamb, 1977) Acid glutamic là amino acid chủ yếu được tìm thấy trong cà chua (Gould,

1983)

2.1.1.2 Lycopene và những lợi ích của nó đối với sức khỏe con người

Hình 1: Công thức cấu tạo của lycopene

Lycopene có công thức phân tử C40H56 là acyclic isomer của β-carotene, mở nhánh polyisoprenoid với 13 nối đôi Hàm lượng lycopene có thể đạt đến 80 – 100 mg/kg chất tươi cà chua ở giai đoạn chín đỏ, chiếm 85% tổng lượng carotenoid Các carotene khác có hàm lượng thấp hơn lycopene Đây chính là một trong những ưu thế của cà chua so với các loại rau quả khác vì lycopene là chất chống oxy hóa rất mạnh, chúng có khả năng kết hợp với các gốc tự do trong cơ thể gấp hai lần β-carotene và

gấp 10 lần vitamin E (DiMascio et al., 1989)

Bảng 1: Hàm lƣợng lycopene trong một số loại thực phẩm

(Nguồn: Rao & Rao, 2007)

Vì tác dụng chống oxy hóa mạnh, lycopene có khả năng chống lão hóa và ngăn ngừa một số bệnh mãn tính hiệu quả Khi cơ thể hấp thụ lycopene, chúng hiện diện ở các

mô của cơ quan bên trong cơ thể và tấn công các gốc tự do, phá hủy những tác nhân

có hại Nhiều nghiên cứu khoa học chỉ ra rằng, càng tiêu thụ nhiều lycopene thì đồng thời làm giảm đi nguy cơ ung thư trong cơ thể vì nó ức chế các loại bướu lành cũng như bướu dữ tốt hơn bất kỳ loại carotenoid nào khác Tuy nhiên, lycopene được hấp thu trong cơ thể tốt thông qua việc ăn quả cà chua chín hay các sản phẩm chế biến từ

nó hơn là uống trực tiếp các viên lycopene được chiết xuất hay tổng hợp Có nhiều nguyên nhân đã được các nhà khoa học đưa ra gần đây để giải thích vấn đề này Trong đó, có vài lý do chính như trong quả cà chua có một số chất nằm ở mô tế bào, chúng giúp tăng cường khả năng hấp thu lycopene Mặt khác, trong quả cà chua chín

còn chứa một loại nấm thiên nhiên gọi là Lycopersicon pimpinellifolium, chính loại

nấm này làm tăng thêm phẩm chất của lycopene và giúp bảo vệ các nhiễm sắc thể khác của cà chua khi chín (Stahl & Sies, 1996)

2.1.1.3 Pectin và các enzyme pectinase trong cà chua

Pectin là một nhóm polysaccharide rất phức tạp của vách tế bào thực vật, phân bố rộng rãi trong nhiều loại thực vật Pectin là polymer của α-D-galacturonic acid nối với nhau nhờ liên kết α-1,4, trong thành phần mạch chính của pectin có các gốc đường rhamnose nằm xen kẽ hay liền kề nhau Pectin cũng chứa một lượng nhỏ D-galactan, arabinan (trong những đoạn mạch mở rộng), và một lượng ít hơn fucose và xylose ở những đoạn mạch ngắn (thường chỉ từ 1-3 gốc đường) Các gốc carboxyl của acid galacturonic trong mạch pectin bị ester hóa (ở nhiều mức độ khác nhau) với methanol, còn các gốc -OH ở C-2 và C-3 có thể bị acetyl hóa với tỷ lệ thấp Độ bền của pectin cao nhất tại pH 3 – 4 So với các liên kết ester, liên kết glycoside bị thủy phân trong môi trường acid mạnh hơn; còn trong môi trường kiềm, cả hai dạng liên

kết này đều bị cắt đứt với các mức độ như nhau (Hoàng Kim Anh, 2005; Ridley et

al., 2001)

Pectin rất quan trọng trong nhiều phương diện về chất lượng của sản phẩm cà chua Trong các sản phẩm dạng lỏng hay bán rắn như pu rê, số lượng, tính tan và kích

thước phân tử của pectin ảnh hưởng lớn đến độ sệt (Anthon et al., 2008)

Pectin trong thực phẩm có nguồn gốc thực vật bị tấn công bởi các enzyme sau đây:

- Pectinmethylesterase (PME): là một loại enzyme liên kết với vách tế bào, thủy phân lần lượt các liên kết ester giữa nhóm methanol và nhóm carboxyl của acid galacturonic trong phân tử pectin, sinh ra methanol, pectin với mức độ ester hóa thấp,

và acid tự do Khi đạt đến một mức độ ester hóa, các cation hóa trị hai như calcium

có thể liên kết ngang các acid tự do này với các acid tự do khác trên các phân tử pectin gần kề Các liên kết ngang như vậy làm tăng khối lượng phân tử khả kiến của khối kết tụ, dẫn đến sự kết tủa các cấu tử và sự tách lớp sau đó của dịch PME thúc đẩy hoạt động của PG vì nó có hoạt tính xúc tác lớn hơn chống lại các cơ chất demethyl hóa Enzyme PME trong thực vật có pHtối ưu 7,5-8, nhiệt độ tối ưu 55-60

o

C (Baker and Cameron, 1999; Hoàng Kim Anh, 2005; Pressey and Avants, 1982) PME là enzyme phân hủy pectin kháng nhiệt nhất của cà chua Ma và Barret (2001) tìm thấy rằng trong suốt quá trình xử lý nhiệt cà chua xắt lát ở 88 và 92 o

C, PME không bị vô hoạt sau 45 giây trong khi 5% hoạt tính polygalacturonase vẫn còn sau 3 phút Quá trình chần nguyên trái cà chua có thể gây nên sự vô hoạt enzyme đáng kể

do phần chính của các enzyme thủy phân pectin nằm ở gần khu vực bề mặt cà chua

(McColloch et al., 1952) Một vài thời gian và nhiệt độ vô hoạt PME theo các kết

quả nghiên cứu khác nhau gồm: 40 giây ở 80 oC (Jacobs, 1951) và 15 giây ở 82 o

C (Garces and Luh, 1972)

- Polygalacturonase (PG): xúc tác thủy phân các liên kết glycosidic α-D (1-4) giữa các gốc acid galactutonic trong phân tử pectin dẫn đến sự giảm tính nhớt của dịch do

sự hòa tan pectin (Pressey and Avants, 1982) Có hai loại enzyme polygalacturonase, gồm loại tác động lên acid pectic (không chứa nhóm methyl) và loại tác động lên pectin (methyl hóa) Tương tự như amylase, các polygalacturonase cũng có loại dịch hóa Chúng phân cắt các phân tử polymer và làm giảm nhanh chóng độ nhớt của dung dịch pectin Các sản phẩm cuối của sự thủy phân pecin là các acid penta-, tetra-, di-, và trigalacturonic Polygalacturonase có pH tối ưu trong vùng acid yếu, nhiệt độ tối ưu 40 – 45 oC Chúng được hoạt hóa bởi Ca2+

hoặc NaCl (Hoàng Kim Anh, 2005)

- Protopectinase: là enzyme phân tách các phần như araban và galactan khỏi protopectin để tạo thành pectin hòa tan Đây là một trong những enzyme có vai trò quan trọng trong quá trình chín của quả (Hoàng Kim Anh, 2005)

- Transeliminase: là enzyme phân hủy pectin không theo con đường thủy phân Chúng có khả năng làm đứt các liên kết α-1,4-galactoside để tạo ra các đơn phân là acid galacturonic có chứa nối đôi (4-deoxy-5-ketogalacturonic acid) (Hoàng Kim Anh, 2005)

Sự chuyển hóa pectin không do enzyme:

Pectin rất bền vững ở pH 3,5, giá trị pKa của nó Tuy nhiên, một lượng phản ứng có thể xảy ra cho sự phá hủy không do enzyme Quan trọng nhất là sự phân cắt do xúc tác base của chuỗi pectin bằng phản ứng khử β, một quá trình xảy ra song song với quá trình loại ester hóa và bắt đầu khi pectin được gia nhiệt ở pH kiềm hay acid yếu

(Keijbets and Pilnik, 1974) Những thay đổi liên quan đến sự chế biến nhiệt trong tính tan của pectin trong các thực phẩm thực vật liên kết với sự cắt mạch polymer do

sự khử β của pectin (Thakur et al., 1997b) Hầu hết thực phẩm từ thực vật có pH trên

4,5 và được chế biến ở 80 oC hay cao hơn làm chúng nhạy cảm với phản ứng khử β

(Sila et al., 2005) Cơ chế thứ hai dẫn đến sự phá hủy pectin do chế biến nhiệt là sự

thủy phân do acid (pH < 3,0) Trong các điều kiện acid, phản ứng thủy phân pectin tăng lên bởi sự demethoxy hóa hóa học đồng thời của polymer (Van Buren, 1979)

Sự thủy phân do acid ít quan trọng trong các quá trình chế biến thực phẩm thông

thường (Sila et al., 2009)

2.1.1.4 Các hợp chất phenol và enzyme polyphenol oxidase trong cà chua

Các hợp chất phenol được phân loại thành các nhóm khác nhau như flavonoid, tannin, acid phenolic và coumarin Các acid phenolic có thể được phân loại thành hai nhóm là các dẫn xuất acid cinnamic và các dẫn xuất acid benzoic dựa trên bộ khung

carbon cơ bản của chúng (Luthria et al., 2006)

Polyphenol oxidase là một nhóm các enzyme xúc tác cho sự oxy hóa các hợp chất phenol tạo ra các sắc tố màu nâu ở bề mặt bị cắt hay bị tổn thương của rau quả Trong thực vật, polyphenol oxidase chủ yếu nằm trong các màng thylakoid của lục

lạp (Sherman et al., 1991; Hind et al., 1995)

Hoạt động của polyphenol oxidase thường dẫn đến sự tạo thành các quinone rất hoạt động và sau đó có thể phản ứng với các nhóm amino và sulfhydryl của các protein, enzyme cũng như các cơ chất khác, như các dẫn xuất của acid chlorogenic và các flavonoid (catechin, anthocyanin, leucoanthocyanidin, flavonol và các dẫn xuất acid cinnamic) Các phản ứng thứ cấp có thể gây ra các thay đổi trong các tính chất vật lý, hóa học và dinh dưỡng, cảm quan của rau quả Các quinone cũng có thể tạo thành các sắc tố nâu bằng cách tham gia vào các phản ứng polymer hóa và ngưng tụ với

protein (Mayer and Harel, 1979; Mathew and Parpia, 1971; Vamos-Vigyazo et al.,

1981)

Các enzyme polyphenol oxidase được phân loại dựa trên tính đặc hiệu với cơ chất Các enzyme polyphenol oxidase gồm monophenol monooxygenase, cresolase hay tyrosinase, diphenol oxidase, catechol oxidase hay diphenol oxygen oxireductase và

laccase hay p-diphenol oxygen oxireductase Sự tạo thành các o-quinone từ các

monophenol, ví dụ, sự thủy phân được xúc tác bởi monophenolase (creolase) thành

o-diphenol, tiếp theo là sự oxy hóa các o-phenol được xúc tác bởi diphenolase

(catecholase) thành các o-quinone (Hình 3) BH2 là kí hiệu đại diện cho một hợp

chất o-diphenol (Whitaker and Lee, 1995)

Hình 2: Sự oxy hóa monophenol thành diphenol (a) và sự oxy hóa diphenol

thành quinone (b)

Ức chế các phản ứng hóa nâu được xúc tác bởi polyphenol oxidase có thể được thực hiện bằng cách kết hợp các chuỗi phản ứng Một vài hợp chất có khả năng ngăn ngừa các hắc tố bằng cách làm giảm trực tiếp hoạt tính của polyphenol oxidase (Kahn and

Andrawis, 1986), bằng cách khử o-quinone thành diphenol (Richard-Forget et al.,

1992) hay bằng cách giảm lượng O2 lấy vào cho phản ứng (Chen et al., 1991)

Nước cà chua: cũng được chế biến từ cà chua chín và dùng nhiệt để tránh hư hỏng nhưng sản phẩm ở dạng lỏng không chứa hạt và da Nước cà chua chứa đường, muối

và có hàm lượng axit ascorbic không dưới 180 mg/lít thành phẩm

Pu rê cà chua: được chế biến từ cà chua cô đặc và có pH < 4,5 Sản phẩm phải chứa không dưới 8 % muối cùng với chất rắn tự do và có độ nhớt rất cao

Paste cà chua: tương tự như pu rê nhưng sản phẩm phải chứa không dưới 25 % các chất rắn tomate (Wilbur, 1992)

2.1.3 Một số công thức phối chế xốt cà chua và pu rê cà chua

Theo Anderson (1984) thì xốt cà chua phải chứa hơn 6 % chất rắn tomate và không chứa những trái khác ngoại trừ hành tỏi gia vị Công thức phối chế của xốt cà chua đóng hộp như sau:

- Củ hành 2 % sản phẩm cuối

- Dấm khoảng 0,8 % sản phẩm cuối

- Muối 2-3 % sản phẩm cuối

- Đường 25 % sản phẩm cuối

- Gia vị được nghiền hoặc dịch trích trong muối hay đường Các gia vị này gồm có quế, đinh hương,

Khi được sản xuất trên qui mô công nghiệp sản phẩm pu rê cà chua được phân thành

4 loại và có các thành phần như sau:

Bảng 2: Công thức pha chế 4 loại pu rê cà chua khác nhau

2.2.1 Khái quát về tách nước thẩm thấu trong lĩnh vực thực phẩm

Theo Raoult (1994), tách nước thẩm thấu là quá trình mà các sản phẩm dạng rắn chứa nhiều nước được ngâm trong dung dịch có chứa các chất tan (đường hoặc hỗn hợp muối và đường) ở nồng độ cao với dung môi là nước Có các dòng truyền khối trái chiều nhau trong suốt quá trình:

Sự di chuyển của nước từ sản phẩm ra dung dịch Dòng nước có lượng truyền quan trọng nhất trong tiến trình

Sự di chuyển của chất tan từ dung dịch vào nguyên liệu Nguồn chất tan thấm vào này có thể sử dụng như là tác nhân bảo quản, nâng cao thành phần dinh duỡng và cải thiện giá trị cảm quan của sản phẩm

Ngoài hai dòng trên còn có dòng chất tan có trong nguyên liệu (khoáng chất, đường, axit hữu cơ,…) di chuyển ra dung dịch, dù không đáng kể nhưng nó ảnh hưởng đến thành phần hóa học sau cùng của sản phẩm

Tách nuớc thẩm thấu giúp loại nước khỏi nguyên liệu ở mức đáng kể (40-70 g nuớc mất đi so với 100 g sản phẩm ban đầu), và kiểm soát lượng chất tan từ dung dịch thấm vào ở mức giới hạn (5-25 g chất tan thấm vào so với 100 g sản phẩm ban đầu) Điều này đạt đuợc chủ yếu bằng cách sử dụng dung dịch nồng độ cao (50-75 g chất tan trên 100 g dung dịch), nhiệt độ khoảng 30-50 oC, ở áp suất khí quyển và nguyên liệu sử dụng là những mẫu rau quả có thể tích 1 hoặc 2 cm3, quá trình truyền khối xảy ra trong suốt hai giờ Sau đó, tốc độ truyền khối trở nên chậm dần cho đến khi sự

mất nuớc từ nguyên liệu ngưng lại, nhưng luợng chất tan thấm vào vẫn còn tăng dần một cách ổn định Vì vậy, khi đó sản phẩm có khuynh huớng tăng khối lượng trở lại, nếu kéo dài quá trình lâu thêm, sản phẩm sẽ trở nên giàu chất tan (Raoult, 1994)

2.2.2 Thuận lợi của tách nước thẩm thấu so với các phương pháp khác

Theo Colignan et al., (1992) quá trình thẩm thấu chỉ xảy ra ở nhiệt độ vừa phải, thậm

chí có thể thực hiện ở mức nhiệt độ - 5 oC Nuớc được tách ra khỏi sản phẩm mà không có sự chuyển pha, các hệ số truyền khối và nhiệt độ sử dụng cũng ở mức vừa phải Vì vậy, hệ thống sinh học cũng như cấu trúc tự nhiên của tế bào rau quả đuợc bảo toàn, mức tiêu hao năng lượng của quá trình cũng ít hơn các phương pháp khác Ngoài ra, sử dụng tách nước thẩm thấu trong công nghiệp thực phẩm còn có nhiều thuận lợi so với các quá trình khác như: lưu giữ được nhiều các hợp chất bay hơi, hạn chế sự hóa nâu do enzyme, giữ được màu tự nhiên, cải thiện chất lượng về màu sắc, mùi vị và cấu trúc, không xử lý hóa học, giúp ổn định sản phẩm và giữ được chất

dinh dưỡng trong suốt quá trình tồn trữ (Beristain et al., 1990; Bùi et al., 2009)

Hơn nữa, phương pháp tách nước thẩm thấu có thể giúp tách nước ra khỏi sản phẩm đạt hiệu quả cao so với các phương pháp khác, trong đó bao gồm cả nước tự do và nước liên kết Tuy nhiên, sản phẩm thu được sau giai đoạn này thường chưa ổn định

và chưa đủ để ngăn chặn sự thâm nhập, phát triển của vi sinh vật nên cần được xử lý

ở các bước tiếp theo để làm sản phẩm ổn định tốt hơn như thanh trùng, tiệt trùng, đông lạnh, đóng hộp…(Raoult, 1994)

2.3 NHỮNG BIẾN ĐỔI PU RÊ CÀ CHUA TRONG THỜI GIAN BẢO QUẢN 2.3.1 Biến đổi về giá trị cảm quan

Các giá trị cảm quan bao gồm màu sắc, mùi và vị của sản phẩm

Trong pu rê cà chua, mùi chủ yếu được tạo thành từ mùi của axit bay hơi, quế, hồi, hành, tỏi và có vị chua ngọt của axit (chủ yếu là axit axetic) kết hợp với đường Nếu điều kiện tồn trữ và phân phối không tốt, các yếu tố cảm quan này có thể bị biến đổi làm giảm phẩm chất của sản phẩm

Những biến đổi của giá trị cảm quan có thể được xác định bằng cách đánh giá cảm quan Nhưng trong hầu hết các trường hợp, các nhà sản xuất pu rê cà chua trên thế giới đều quan tâm nhiều đến màu sắc của sản phẩm vì nó hấp dẫn tiêu thụ và phần nào đại diện cho thành phần quan trọng nhất trong pu rê đó là hàm lượng lycopene Khi màu sắc biến đổi đồng nghĩa với lượng lycopene cũng thay đổi theo

Màu sắc có thể được phân tích bằng máy đo màu Do màu sắc là yếu tố cảm quan có tầm quan trọng rất lớn trong chế biến và bảo quản pu rê cà chua nên đã có nhiều công trình nghiên cứu về biến đổi của nó và thiết lập nên những công thức để đánh giá Trong đó, nhà sản xuất máy đo màu Hunter đã đưa ra những công thức xác định điểm cảm quan của màu sắc pu rê cà chua và một số sản phẩm được chế biến từ cà chua thông qua hệ màu L, a, b:

Đối với nước cà chua, điểm cảm quan = 29.6000 + 0.88354a - 1.8553b

Đối với paste cà chua, điểm cảm quan = -46.383 + 1.0211a + 10.607b - 0.42198(b)2

Đối với pu rê cà chua, điểm cảm quan = -154.39 + 1.1142a + 22.596b - 0.86736(b)2

Pu rê cà chua dạng đậm đặc, điểm cảm quan = -74.937 + 7.5172a - 0.1278(a)2 - 0.8051b

Đối với cà chua nguyên liệu, điểm cảm quan = 100 (21,6/L – 7,5b/La)

Giá trị L, a, b trong các công thức trên được xác định bằng máy đo màu có nguồn sáng D25A Ngoài ra, để so sánh các mẫu pu rê cà khác nhau, người ta thường chỉ sử dụng tỉ lệ a/b (tỉ lệ đỏ/vàng) (USDA, 1994)

2.3.2 Biến đổi của hệ nhũ tương pu rê cà chua hay độ ổn định của sản phẩm

Trong quá trình bảo quản, hệ nhũ tương của pu rê cà chua có thể xuất hiện những biến đổi khác nhau Bằng cách quan sát qua kính hiển vi, ta có thể xác định những

thay đổi chính như trong các hình tượng trưng sau

Khi nhũ tương bị biến đổi độ nhớt của sản phẩm thay đổi theo Đối với sản phẩm pu

rê cà chua, các nhà sản xuất trên thế giới thường xác định thông số độ sệt thay cho độ nhớt bằng dụng cụ Boskwick kế Độ sệt Bostwick của chất lỏng được đo bằng đoạn đường chảy dưới những điều kiện đặc trưng, và trong một khoảng thời gian nhất định Bostwick được dùng để đo tốc độ dòng chảy và độ sệt của mẫu Dựa vào các

mô hình thể hiện mối liên quan giữa độ nhớt và độ sệt, ta có thể xác định độ nhớt cũng như độ ổn định của sản phẩm thông qua độ sệt Các mô hình này đã được nhiều nghiên cứu xác định với độ chính xác cao cho nhiều sản phẩm khác nhau nhưng chủ yếu là sản phẩm pu rê cà chua (Rodgiro, 1990)

2.3.3 Sự phát triển của vi sinh vật trong quá trình bảo quản pu rê cà chua

Sản phẩm pu rê cà chua có độ pH thấp nhưng cũng có một số chủng vi sinh vật chịu axit phát triển được như các vi sinh vật hiếu khí và nấm mốc Quá trình thanh trùng

sẽ tiêu diệt được các chủng vi sinh vật này Tuy nhiên, nếu thanh trùng chưa đạt hoặc thanh trùng đạt yêu cầu nhưng bao gói không tốt sẽ làm vi sinh vật nhiễm từ bên ngoài vào và sinh trưởng, phát triển gây hư hỏng pu rê cà chua

Giới hạn tối thiểu về vi sinh đối với các sản phẩm pu rê như sau :

- Vi sinh vật tổng số < 102 cfu/gam

- Bacillus spp < 200 cfu/gram

- Clostridia < 200 cfu/gam

- Coliforms/E coli < 20 cfu/gram

- Salmonella spp: không được phép có

- S aureus < 20 cfu/gram

- Nhiệt độ tối ưu: nhiệt độ ở đó vi sinh vật phát triển thuận lợi nhất

- Nhiệt độ tối thiểu: nhiệt độ thấp nhất mà vi sinh vật vẫn tồn tại Dưới nhiệt độ này,

vi sinh vật không phát triển

- Nhiệt độ tối đa: là nhiệt độ giới hạn tối đa, nếu quá nhiệt độ giới hạn đó thì vi sinh vật sẽ không thể phát triển

Theo mối quan hệ giữa vi sinh vật và nhiệt độ như trên thì vi sinh vật được phân làm

như Samonella, Staphylococcus, Clostridium…

- Nhóm vi sinh vật ưa lạnh: bao gồm nhóm ưa lạnh bắt buộc và nhóm ưa lạnh không

bắt buộc Chúng gây hư hỏng thực phẩm, sản phẩm đóng hộp đông lạnh như Yersinia enterocolitica, Listeria monocytogenes, Clostridium botulinum E…

(Lương Đức Phẩm, 2005)

2.4.2 Vi sinh vật gây hại trong pu rê cà chua

Vi sinh vật gây hư hỏng: nấm men và Lactobacili là hai loài vi sinh vật chủ yếu gây

hư hỏng pu rê cà chua Một số nghiên cứu cho thấy nấm mốc cũng là nguyên nhân gây hư hỏng sản phẩm này Tuy nhiên, khả năng chịu đựng axit axetic của nấm mốc rất kém nên sự hoạt động của chúng cũng không mạnh (Smittle & Flowers, 1982) Nấm men có thể chịu được độ axit axetic đến 3 % tính trên sản phẩm cuối nên chúng

có thể phát triển được, trong đó phải kể đến một số loài nấm men hoạt động mạnh

trong pu rê như Zygosaccharomyces bailii và Pichia membranaefaciens Các loại

nấm men này hoạt động trên bề mặt và chúng cần oxy để phát triển Ngoài ra, còn có

một số loài nấm khác có thể phát triển và làm hư hỏng pu rê cà chua như Z rouxii, Saccharomyces cerevisiae và Candida magnoli Trong quá trình sinh sản và phát

triển, các loài nấm sinh khí và tạo những đốm màu nâu sáng trên bề mặt sản phẩm và

đây cũng chính là đặc điểm để nhận diện sự hư hỏng của pu rê cà chua do vi sinh vật

(Thomas & Davenport, 1985)

Vi sinh vật tạo độc tố và gây mầm bệnh trong pu rê: có 4 loài vi sinh vật chủ yếu có

liên quan trực tiếp hay gián tiếp đến mầm bệnh và độc tố có trong pu rê cà chua đó là

Salmonella, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes và Escherichia coli

O157 Những loài vi sinh tạo độc tố khác không thể phát triển được trong các sản

phẩm pu rê cà chua Samonella được chú ý nhiều nhất trong những năm gần đây

Loài vi sinh này gây lây nhiễm mầm bệnh thương hàn khi chỉ hiện diện một số lượng

ích Chúng thường lây nhiễm từ đất canh tác vào sản phẩm thông qua đường nguyên

liệu cà chua thô Nếu sản phẩm có xuất hiện Samonella thì hạn sử dụng đã không còn

nữa vì các tiêu chuẩn không cho phép sự xuất hiện của chúng trong các loại thực

phẩm Staphylococcus không lây nhiễm bệnh nhưng nó tạo ra độc tố làm ngộ độc

cho người sử dụng Khi đạt mật số 105 cfu/gram, Staphylococcus bắt đầu tạo độc tố

trong suốt quá trình sinh trưởng của chúng Escherichia coli O157 là nguồn lây

nhiễm mầm bệnh rất nguy hiểm Tương tự như Salmonella và L monocytogenes,

Escherichia coli O157 phải không được xuất hiện trong sản phẩm sau cùng Loài vi

sinh vật này thường có khả năng chịu axit tốt hơn những loài gây mầm bệnh khác

(ICMSF, 1996)

2.4.3 Cách vô hoạt vi sinh vật bằng nhiệt độ

Đối với nhiệt độ thấp thường không làm chết vi sinh vật ngay mà nó tác dụng lên khả

năng chuyển hóa các hợp chất, làm ức chế hoạt động của enzyme và thay đổi khả

năng trao đổi chất của chúng Vì thế nhiệt độ thấp làm mất đi khả năng sinh sản và

phát triển của vi sinh vật, nhiều trường hợp vi sinh vật sẽ bị chết Tuy nhiên, chúng

chết từ từ chứ không đột ngột như ở nhiệt độ cao

Khi xử lý thực phẩm ở nhiệt độ cao, vi sinh vật bị chết một cách nhanh chóng và

nhiệt độ khi bắt đầu chết của nó thường vào khoảng 60 – 80 oC Một số loài khác có

thể bắt đầu chết ở nhiệt độ cao hơn, đặc biệt bào tử vẫn có thể chịu được nhiệt độ ở

100 oC Nhiệt độ cao làm protit của chất nguyên sinh của vi sinh vật bị đông tụ lại và

bị biến tính, các enzyme cũng không hoạt động nên vi sinh vật bị tiêu diệt Quá trình

đông tụ, biến tính của protit trong tế bào vi sinh là không thuận nghịch nên chúng sẽ

không thể phục hồi hay sống sót trở lại sau khi hạ nhiệt Lợi dụng tính chất này, một

số phương pháp gia nhiệt để vô hoạt vi sinh giúp bảo quản thực phẩm được đề nghị

như thanh trùng Pasteur, thanh trùng Tydan (Lương Đức Phẩm, 2005)

2.4.4 Tính chất chết nhiệt của vi sinh vật

Phương trình tổng quát của tiến trình vô hoạt vi sinh vật (do tác động của nhiệt độ)

được viết như sau:

n

T N k dt

dN

N: số lượng vi sinh vật ban đầu

t: thời gian xử lý nhiệt

kT: hằng số tốc độ vô hoạt ở nhiệt độ T

n: bậc phản ứng

Trong hầu hết các trường hợp phản ứng có bậc là 1 (n = 10), nên ta có thể viết phương trình (1) dưới dạng:

N k dt

N: số lượng vi sinh vật hiện diện ở bất kỳ thời điểm nào

N0: số lượng vi sinh vật ban đầu

kT: hằng số tốc độ vô hoạt (phút-1) ở nhiệt độ T

t: thời gian gia nhiệt

Sự kháng nhiệt của vi sinh vật là khả năng chịu được nhiệt của vi sinh vật (khả năng chống chịu lại nhiệt) Điểm chết nhiệt chậm nhất là điểm có nhiệt độ thấp nhất cần

vô hoạt vi sinh vật Thời gian chết nhiệt của vi sinh vật là thời gian cần thiết để tiêu diệt vi sinh vật hiện diện ở nhiệt độ đã cho

Sự kháng nhiệt của vi sinh vật: được mô tả bởi 2 giá trị D (phút) và Z (oC)

- D là thời gian cần thiết để tiêu diệt 90% vi sinh vật (tại nhiệt độ nhất định)

Do đó giá trị D có thể tính từ giá trị k theo công thức (8) hoặc tính trực tiếp thông

qua biến đổi của vi sinh vật theo thời gian giữ đẳng nhiệt như công thức (9)

- Z là khoảng nhiệt độ cần thiết cho thời gian chết nhiệt sai biệt 1 chu trình logarit

hay số nhiệt độ tăng thêm để giảm giá trị D mười lần Đối với mỗi loại vi sinh vật và

thực phẩm khác nhau có giá trị D và Z khác nhau Trị số D và Z càng lớn thì khả

năng kháng nhiệt càng cao

Bảng 3: Giá trị Z, D ở một số vi sinh vật khi được thanh trùng ở các sản phẩm

Loại vi sinh vật Môi trường Nhiệt độ ( o

C) Z ( o C) D (phút)

2.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự chết nhiệt của vi sinh vật

Tính chất chết nhiệt của vi sinh vật hay khả năng chống chịu lại nhiệt độ của chúng

phụ thuộc vào nhiều yếu tố Trong đó, một số yếu tố có thể làm thay đổi tính chất

chết nhiệt của vi sinh vật như: nhiệt độ thanh trùng, pH, thành phần hóa học thực

phẩm, loại và số lượng vi sinh vật Nếu những yếu tố này thay đổi thì kiểu chết nhiệt

của vi sinh cũng thay đổi theo

Nhiệt độ thanh trùng: ở nhiệt độ 60 oC thì các loại vi sinh vật đã có thể bắt đầu bị tiêu

diệt Nhưng nếu nhiệt độ thanh trùng thấp thì phải kéo dài thời gian tiêu diệt Ngược

lại, nhiệt độ thanh trùng càng cao thì thời gian tiêu diệt càng ngắn Giữa thời gian

tiêu diệt vi sinh vật và nhiệt độ thanh trùng có mối quan hệ logarit Người ta đã xác

định được mối liên hệ đó theo phương trình sau:

t1: thời gian tiêu diệt vi sinh vật tương ứng với nhiệt độ T1 (phút)

t2: thời gian tiêu diệt vi sinh vật tương ứng với nhiệt độ T2 (phút)

Z: hệ số nhiệt độ, tùy theo tính chất của mỗi loại vi sinh vật mà có trị số Z khác

nhau (loại tiêu biểu nhất, trong chế độ thanh trùng đồ hộp thực phẩm cần phải loại

trừ là Clostridium botulinum có trị số Z = 10 o

C)

Vi sinh vật sống trong môi trường của sản phẩm thực phẩm khác nhau, thì nhiệt độ

tiêu diệt các loại vi sinh vật đó không giống nhau Vì vậy cần khảo sát các thành

phần hóa học của môi trường thực phẩm đến khả năng tiêu diệt bằng nhiệt các vi sinh

vật trong sản phẩm đó

- Ảnh hưởng của độ axit: chỉ số pH là yếu tố quan trọng có ảnh hưởng đến khả năng

chịu nhiệt của vi sinh vật Nếu môi trường có độ axit hoạt động càng cao (chỉ số pH

nhỏ) thì ở nhiệt độ thanh trùng nhất định, thời gian tiêu diệt vi sinh vật càng ngắn Tuy nhiên vẫn có những trường hợp cá biệt chỉ số pH hầu như không có ảnh hưởng đến thời gian tiêu diệt vi sinh vật

- Ảnh hưởng của nồng độ đường và muối: đường và muối là những chất có khả năng tạo ra áp suất thẩm thấu cao nên ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật Dung dịch đường có tác dụng bảo vệ vi sinh vật làm cho chúng khó bị tiêu diệt hơn khi đun nóng Nếu thành phần thực phẩm có nhiều đường thì thời gian tiêu diệt càng kéo dài Nếu tăng nồng độ muối thì độ bền nhiệt của vi sinh vật càng giảm, chúng dễ bị tiêu diệt hơn Nhưng nếu nồng độ đường hay muối quá cao thì do tác dụng của hiện tượng tiêu nguyên sinh, các vi sinh vật đó yếu đi nhiều và dễ bị tiêu diệt

- Ảnh hưởng của protid và lipid: trong các sản phẩm thực phẩm chứa nhiều protid, lipid thì thời gian tiêu diệt phải kéo dài Vì các chất này làm cản trở sự truyền nhiệt

để tiêu diệt các tế bào vi sinh vật Hiện tượng này là do dung dịch keo (tế bào vi sinh vật) tiếp xúc với chất béo tạo thành màng Tế bào vi sinh vật được màng này bảo vệ nên sự dịch chuyển nước từ môi trường xung quanh vào tế bào để làm đông tụ phần protid của tế bào ấy sẽ bị cản trở Vì vậy trong môi trường càng nhiều chất béo, các

vi sinh vật càng chịu được nhiệt độ cao, thời gian tiêu diệt càng kéo dài

Thời gian tiêu diệt của một chế độ thanh trùng phụ thuộc rất nhiều vào đặc điểm của các loại vi sinh vật có thể phát triển trong đồ hộp, vì khả năng chịu nhiệt của các loại

vi sinh vật rất khác nhau

- Trong cùng một môi trường có cùng độ axit hoạt động, các loại vi khuẩn không nha bào bị tiêu diệt nhanh hơn loại vi khuẩn có nha bào Thời gian tiêu diệt của phần lớn các vi sinh vật không nha bào chỉ cần trong vài phút Còn các loại vi sinh vật có nha bào phải đòi hỏi thời gian kéo dài hơn nhiều và có thể hơn hàng giờ Lượng vi sinh vật nhiễm vào càng nhiều thì thời gian tiêu diệt càng kéo dài (Donald & Ricardo, 2008)

2.5 QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG

2.5.1 Thanh trùng thực phẩm có bao bì

Quá trình thanh trùng các loại thực thực phẩm có bao bì chỉ thành công khi vô hoạt được toàn bộ hệ vi sinh vật trong sản phẩm, trong đó bao gồm cả vi sinh vật gây nhiễm bệnh và vi sinh vật tạo độc tố Để đạt được mục đích này, chế độ thanh trùng cần được thiết lập nhiệt độ và thời gian phù hợp Ngoài ra, cần tìm ra điểm có nhiệt

độ thấp nhất trong bao bì để kiểm soát vì khi vi sinh vật tại vị trí chậm chết nhất bị tiêu diệt, tất cả vi sinh vật trong sản phẩm cũng bị tiêu diệt Chế độ thanh trùng áp dụng cho các thực phẩm có bao bì cần được hạn chế mùi nấu và mất đi giá trị dinh dưỡng, cảm quan của sản phẩm bên trong Một vấn đề khác cũng được quan tâm là mức độ vệ sinh của bao bì Nếu bao bì sử dụng cũng là một nguồn lây nhiễm vi sinh thì sẽ ảnh hưởng đến chế độ thanh trùng vì chúng làm gia tăng thêm lượng vi sinh vật

hiện diện trong sản phẩm Do vậy, bao bì cần phải bảo đảm sạch trước khi đem sử dụng (Donald & Ricardo, 2008)

2.5.2 Điểm nguội của sản phẩm trong bao bì

Nhiệt kế đặt tại vị trí được gọi là điểm nguội nhất của thực phẩm chứa trong bao bì khi nhiệt độ tại tất cả những điểm khác đều cao hơn nhiệt độ tại vị trí này Có nhiều cách xác định điểm nguội nhất của sản phẩm trong bao bì khi được gia nhiệt Trong

đó, phương pháp thử sai thường được đề xuất để xác định vị trí này Bởi vì tùy vào điều kiện gia nhiệt, thiết bị, kích cỡ bao bì, loại thực phẩm khác nhau mà vị trí điểm nguội của sản phẩm là khác nhau Một số vị trí được đề xuất là điểm nguội nhất của thực phẩm trong bao bì như sau:

- Đối với bao bì và thực phẩm chỉ xảy ra truyền nhiệt là dẫn nhiệt, điểm nguội nhất là điểm trung tâm của đồ hộp

- Đối với thực phẩm có xảy ra truyền nhiệt là dẫn nhiệt và đối lưu nhiệt và được chứa trong bao bì hình trụ, điểm nguội nhất thường là vị trí tại trục tâm và nằm cách đáy 2/3 chiều cao hình trụ Tuy nhiên, cần đo nhiều lần dọc theo trục tâm để xác định chắc chắn rằng những vị trí khác trên trục tâm có nhiệt độ cao hơn

- Trong quá trình thanh trùng thực phẩm trong bao bì nhưng thực phẩm được đảo trộn và khuấy đều trong suốt thời gian thanh trùng thì nhiệt độ có thể được xem là đồng nhất tại mọi vị trí (Donald & Ricardo, 2008)

2.5.3 Phương pháp thực hành thanh trùng

Xác định nhiệt độ thanh trùng: tất cả các loại thực phẩm đem đóng hộp đều là môi trường sống của các loại vi sinh vật Mặc dù có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của vi sinh vật, trong đó độ axit ảnh hưởng rất lớn, nên độ axit là yếu

tố quan trọng trong việc chọn nhiệt độ thanh trùng Người ta chia sản phẩm đồ hộp thành 2 nhóm theo độ axit hoạt động của sản phẩm, để làm cơ sở cho việc chọn nhiệt

độ thanh trùng :

- Nhóm sản phẩm đồ hộp không chua và ít chua có pH > 4,6

- Nhóm sản phẩm đồ hộp chua có pH < 4,6

+ Đối với các loại đồ hộp thuộc nhóm không chua hay ít chua, tức là có môi trường

pH > 4,5 ( như đồ hộp thịt, cá, một số đồ hộp rau.): vi sinh vật phát triển mạnh trong môi trường này đều là các vi sinh vật chịu nhiệt Trong đó loại nguy hiểm hơn cả, có

hại đến sức khỏe người sử dụng là những bào tử của loại vi khuẩn Clostridium botulinum có khả năng phân giải protein, là loại vi sinh vật chịu nhiệt nguy hiểm

nhất, được các nước trên thế giới coi là đối tượng chủ yếu phải loại trừ, và tiêu diệt nha bào của nó được coi là tiêu chuẩn tiệt trùng tối thiểu Mặc dù nó không phải là đại diện ưa nóng nhất của nhóm vi sinh vật lên men thối Trong đồ hộp thịt, cá, ta

còn có thể gặp các loại vi khuẩn yếm khí gây thối hỏng đồ hộp như Clostridium sporogenes bền với nhiệt hơn cả Clostridium botulinum Ngoài ra ở các loại đồ hộp

có độ axit hoạt động không cao lắm, cũng thường có các loại vi khuẩn bền với nhiệt

như Clostridium thermosaccharolyticum thuộc nhóm yếm khí ưa nhiệt, có tác dụng phân hủy glucid Loại hiếu khí ưa nhiệt như loại Bacillus stearothermophillus, là

loại vi sinh vật làm hỏng đồ hộp Do đó đối với các loại đồ hộp có môi trường pH > 4,6 cần phải có nhiệt độ thanh trùng cao mới tiêu diệt được các loại vi sinh vật ưa nhiệt gây hư hỏng đồ hộp Nhiệt độ đó vào khoảng trên dưới 121 oC, được gọi là quá trình tiệt trùng

+ Đối với các loại đồ hộp thuộc nhóm chua, tức là có môi trường pH < 4,6 (như đồ hộp quả, cà chua, rau muối chua): các vi khuẩn chịu nhiệt không những không phát triển được mà tính chịu nhiệt của chúng cũng giảm đi, nên nó dễ dàng bị tiêu diệt khi nâng cao nhiệt độ Các loại nấm men, nấm mốc tuy có thể phát triển mạnh được trong môi trường axit, nhưng hầu hết là kém bền đối với nhiệt Nên có thể thanh trùng các loại đồ hộp có độ axit cao ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tiệt trùng các loại

đồ hộp ít chua Nhiệt độ đó thường ở nhiệt độ 100 oC hoặc thấp hơn, khoảng 80 o

C (Donald & Ricardo, 2008)

Xác định thời gian thanh trùng: ở một nhiệt độ thanh trùng nhất định, vi sinh vật trong đồ hộp thường không bị tiêu diệt ngay tức thời, mà cần phải có một thời gian nhất định gọi là thời gian thanh trùng hay thời gian tác dụng nhiệt, ký hiệu là t (phút) Trong quá trình thanh trùng, sản phẩm đựng trong đồ hộp, không được đun nóng tức thời tới nhiệt độ thanh trùng cần đạt được, mà nhiệt lượng phải truyền dần từ môi trường đun nóng, qua bao bì vào lớp sản phẩm bên ngoài, rồi vào tới khu vực trung tâm của đồ hộp Quá trình này phải mất một thời gian, gọi là thời gian truyền nhiệt (ký hiệu là t1)

Khi khu vực trung tâm của đồ hộp đạt tới nhiệt độ thanh trùng, thì giữ ở nhiệt độ đó trong một thời gian nhất định, gọi là thời tiêu diệt (ký hiệu là t2) Như vậy thời gian thanh trùng tổng quát của đồ hộp (hay thời gian đồ hộp chịu tác dụng nhiệt) bao gồm thời gian truyền nhiệt (t1) và thời gian tiêu diệt (t2)

(Nguyễn Văn Tiếp et al., 2000)

2.5.4 Cách tính toán giá trị thanh trùng F/PU và phương pháp đánh giá hiệu quả của quá trình thanh trùng

Để xác định hiệu quả của quá trình thanh trùng, giá trị thanh trùng PU thường được xem xét và là tiêu chuẩn để kết thúc quá trình thanh trùng (nếu quá trình tiệt trùng thì giá trị F được sử dụng thay cho giá trị PU) Ngoài ra, một giá trị quan trọng khác cũng cần được xét đến là xác suất của một vi sinh vật còn sống sót (PNSU) vì trên thực tế không thể xác định được sự hiện diện của vi sinh vật trong toàn bộ khối sản phẩm hay toàn bộ các mẫu đồ hộp được

Giá trị PU theo tiêu chuẩn có thể xác định dễ dàng bằng công thức:

PU = D log (N0/N) (13) Với N0 là mật số vi sinh vật lúc ban đầu và N là xác suất của một vi sinh vật còn sống sót Theo tiêu chuẩn an toàn cho sức khỏe cộng đồng, nếu vi sinh vật mục tiêu

là Clostridium botulinum và có N0 = 103 thì giá trị N phải bằng 10-9

Giá trị PU thực trong quá trình thanh trùng được xác định bằng cách theo dõi diễn biến của nhiệt độ trong suốt thời gian thanh trùng và tính toán theo công thức sau:

Gillespy (1962) đã thiết lập được nguyên tắc tiệt trùng cho các sản phẩm ít chua với

vi sinh vật mục tiêu Clostridium botulinum có D121,1 độ C = 0,3 phút và giá trị F tối

thiểu 3,6 phút Trong quá trình thanh trùng bia, Horn et al., (1997) xác định giá trị Z

= 6,94 oC và giá trị thanh trùng PU tối thiểu phải bằng 20 phút Giá trị Z = 6,94 cũng thường được kiến nghị để tính toán giá trị PU khi thanh trùng các sản phẩm chua có

pH < 4,5

2.6 ẢNH HƯỞNG CỦA XỬ LÝ NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN ĐẾN PU RÊ CÀ CHUA

2.6.1 Ảnh hưởng của nhiệt đến enzyme

Độ nhớt là một trong những chỉ tiêu chất lượng quan trọng của sản phẩm pu rê cà chua Nguyên nhân của việc giảm độ nhớt trong các sản phẩm từ cà chua là kết quả của quá trình phá hủy các hợp chất pectic gây ra do các enzyme nội bào Trong đó quan trọng nhất là hai enzyme pectinmethylesterase (PME) và endo-polygalacturonase (PG) Kết quả của sự mất cấu trúc và độ nhớt là sự phá vỡ các phân tử pectin gây ra bởi PG, trong khi PME dẫn đến quá trình lắng trong dịch ép rau quả Nhiệt độ là yếu tố hữu hiệu vô hoạt các enzyme này Do đó, quá trình thanh

trùng cũng có tác dụng hạn chế quá trình lắng cho sản phẩm (Hernandez et al., 2005; Fachin et al., 2002)

2.6.2 Vai trò bài khí

Sản phẩm pu rê cà chua được thanh trùng hở để tiêu diệt vi sinh vật sinh trưởng, tiến trình này cũng có tác dụng bài khí Trong quá trình chế biến làm cho một số không khí xâm nhập và hòa lẫn vào sản phẩm Ngoài ra, trong gian bào của thực phẩm cũng còn tồn tại các chất khí như hơi nước, carbonic, oxy… Vì vậy, xử lí nhiệt có thể giúp bài khí, góp phần giảm quá trình oxy hóa làm cho chất dinh dưỡng ít bị tổn thất và

hương vị, màu sắc của sản phẩm không bị thay đổi Hơn nữa, sự phát triển của các vi khuẩn hiếu khí tồn tại trong sản phẩm sau khi thanh trùng cũng được hạn chế

(Nguyễn Văn Tiếp et al., 2000)

2.6.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ thanh trùng đến một số thành phần khác

Ảnh hưởng đến vitamin C: ngoài tác nhân ánh sáng và các chất oxy hóa, nhiệt độ cũng là một nguyên nhân gây phá hủy vitamin C Trong suốt quá trình thanh trùng hay chế biến nhiệt vitamin C giảm mạnh và tốc độ giảm tỉ lệ thuận với sự tăng nhiệt

độ thanh trùng Để hạn chế sự thất thoát thành phần này phương pháp gia nhiệt ở

nhiệt độ cao trong thời gian ngắn là thích hợp để sử dụng (Jiri et al., 1990)

Ảnh hưởng đến lycopene: Lee & Chen (2002) nghiên cứu sự ổn định của lycopene ở

50, 100 và 150 oC đã kết luận không có sự thay đổi ý nghĩa all-trans lycopene ở cả ba mức nhiệt độ sau 8 giờ Tuy nhiên, hàm lượng lycopene lại có sự giảm đáng kể ở 100

và 150 oC và sự giảm này là do sự biến đổi của mono-cis lycopene Trong một

nghiên cứu khác, Shi et al., (2003) theo dõi sự biến đổi của lycopene trong pu rê cà

chua ở nhiệt độ 50, 100 và 120 oC trong khoảng thời gian 6 giờ đã kết luận lycopene giảm ổn định theo thời gian nhưng tác giả cũng cho rằng chỉ có dạng cis lycopene bị phá hủy

Ảnh hưởng của nhiệt thanh trùng đến đường, axit amin và phản ứng nâu hóa Maillard: trong cà chua hiện diện một số axit amin và khi chế biến thành pu rê nó vẫn còn hiện diện Các axit amin với sự có mặt của đường khử khi được gia nhiệt sẽ xuất hiện phản ứng Maillard Quá trình xử lý nhiệt thanh trùng có thể làm cho pu rê

cà chua chuyển sang màu nâu do phản ứng này Đây là biến đổi không mong muốn

trong sản xuất pu rê cà chua (Jiri et al., 1990)

Ngoài những ảnh hưởng trên, chế độ gia nhiệt khi thanh trùng cũng có thể làm tinh bột trong cà chua bị biến tính Điều này làm cho sản phẩm bị tách nước và làm giảm giá trị cảm quan của pu rê cà

2.7 VAI TRÒ CỦA BAO BÌ TRONG BẢO QUẢN THỰC PHẨM

Bao bì làm nhiệm vụ chứa đựng một số lượng nhất định và bảo quản thực phẩm từ sau quá trình chế biến cho đến khi được tiêu thụ bởi người tiêu dùng Một chức năng quan trọng của bao bì là đảm bảo nguyên vẹn về số lượng, trạng thái, cấu trúc, màu, mùi vị, thành phần dinh dưỡng cho thực phẩm được chứa đựng bên trong Vì vậy, thực phẩm sau khi được xử lý chế biến phải được đóng bao bì kín nhằm tránh hay ngăn cản hoàn toàn tác động của các yếu tố môi trường có hại bên ngoài đến thực phẩm trong suốt thời hạn sử dụng

Tác nhân từ môi trường bên ngoài có thể xâm nhập vào bên trong bao bì gây hư hỏng thực phẩm gồm: nước, hơi nước, không khí, vi sinh vật, đất cát bụi, côn trùng và tác động của lực cơ học, ánh sáng bao gồm ánh sáng thấy được và tia cực tím, sự chiếu

xạ, nhiệt độ…Nếu bao bì không tốt và kĩ thuật đóng gói không được bảo đảm thì vi sinh vật có thể xâm nhập vào thực phẩm thông qua sự thâm nhập của nước, hơi nước,

không khí… Ngoài ra, ánh sáng là tác nhân xúc tác cho một số phản ứng oxy hóa khử, các phản ứng sinh hóa tạo ra các gốc tự do có thể gây độc cho cơ thể, các gốc tự

do này tạo phản ứng dây chuyền và phân cắt mạch polyme gây biến đổi thành phần dinh dưỡng và các chất màu, mùi

Nói chung, bao bì chứa đựng thực phẩm, thực hiện nhiệm vụ phòng chống các tác động có hại từ môi trường ngoài Sự phòng chống này phụ thuộc vào vật liệu làm bao bì, phương pháp đóng bao bì và mối hàn ghép mí, hoặc mối ghép giữa các bộ phận như thân và nắp, độ bền vững của bao bì ngoài (Đống Thị Anh Đào, 2005)

2.8 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN

2.8.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

- Nguyễn Việt Thúy (1998) đã nghiên cứu chế biến và bảo quản pu rê cà chua theo phương pháp cô đặc và cho ra được công thức chế biến pu rê cà chua với các thành phần như sau: đường: 25 %, muối: 3%, củ hành: 2%, tỏi: 1 %, quế: 0,3 %, đại hồi: 0,2 % Biện pháp thanh trùng nhiệt ở 100 oC cùng với các chất phụ gia như benzoate, sorbate natri được đề nghị để bảo quản sản phẩm Tuy nhiên, những biến đổi phẩm chất của pu rê trong thời gian bảo quản đã không được tác giả quan tâm đến

- Nguyễn Việt Khánh (2009) đã nghiên cứu về quá trình tách nước thẩm thấu các lát

cà chua bằng dung dịch thẩm thấu là đường saccharose Quá trình được thực hiện ở nhiệt độ phòng và không khuấy Tác giả báo cáo các nhân tố bề dày lát cà và nồng độ dung dịch đường ảnh hưởng rất có ý nghĩa đến sự biến đổi trọng lượng, nồng độ đường, độ ẩm, độ mất nước, độ tăng đường trong các thời gian thẩm thấu 0 – 480 phút Sản phẩm có độ Brix cao nhất tìm thấy là 64%, độ ẩm thấp nhất 30%, độ mất nước cao nhất 88 g nước/100 g nguyên liệu tương ứng với độ tăng đường 7 g đường/

100 g nguyên liệu

- Trịnh Thanh Duy (2010) đã nghiên cứu bảo quản xốt cà chua bằng biện pháp thanh trùng nhiệt và đóng gói vô trùng mà không cần sử dụng các chất phụ gia đã đưa ra kết luận như sau: Bao bì sử dụng có thể được vô trùng bằng phun hơi nước 100 o

C trong 20 giây Phương pháp rót nóng sản phẩm trong điều kiện vô trùng có thể ngăn cản sự nhiễm lại của vi sinh vật từ bên ngoài Sau sáu tuần bảo quản ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau, pu rê cà chua có hàm lượng axit tổng thay đổi không đáng kể và

an toàn về mặt vi sinh Ngoài ra, giá trị độ Bostwick, các yếu tố màu sắc L*

, a*, a*/b*vẫn đạt tiêu chuẩn pu rê cà chua thương mại trên thế giới

2.8.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Đối với vấn đề tách nước thẩm thẩu thực phẩm:

- Raoult (1994) đã nghiên cứu quá trình tách nước thẩm thấu một số loại thực phẩm bằng các loại dung dịch thẩm thấu khác nhau và nhận thấy rằng tách nuớc thẩm thấu giúp loại nước khỏi nguyên liệu ở mức đáng kể (40-70 g nuớc mất đi so với 100 g sản phẩm ban đầu), và kiểm soát lượng chất tan từ dung dịch thấm vào ở mức giới hạn (5-25 g chất tan thấm vào so với 100 g sản phẩm ban đầu) Điều này đạt đuợc

chủ yếu bằng cách sử dụng dung dịch nồng độ cao (50-75 g chất tan trên 100 g dung dịch), nhiệt độ khoảng 30-50 oC, ở áp suất khí quyển và nguyên liệu sử dụng là những mẫu rau quả có thể tích 1 hoặc 2 cm3, quá trình truyền khối xảy ra trong suốt hai giờ Sau đó, tốc độ truyền khối trở nên chậm dần cho đến khi sự mất nuớc từ nguyên liệu ngưng lại, nhưng luợng chất tan thấm vào vẫn còn tăng dần một cách ổn định

- Bui và cộng sự (2009) đã nghiên cứu về nhiều phương diện trong quá trình tách nước thẩm thấu các lát cà chua có chiều dày 8 mm, đường kính 10 ± 0,5 cm và đã kết luận rằng sự mất nước tối đa đạt được sau 320 phút tách nước thẩm thấu là 83% ± 1% trong trường hợp dung dịch 70 o

Brix và 55 oC Lượng nước của sản phẩm trong các điều kiện này giảm từ 94% ± 0,1% xuống 39% ± 0,1% Ảnh hưởng của nhiệt độ

và nồng độ dung dịch có mức ý nghĩa cao (< 1%), nhưng sự tương tác nhiệt độ, nồng

độ thì không (mức 5%) Mức thấm đường vào cà giảm khi nồng độ của dung dịch đường tăng, mặc dù động lực cho sự thấm đường giống như trong trường hợp của sự mất nước Kết quả cho thấy sự thấm đường vào cà dễ dàng hơn khi nồng độ dung dịch là 50% và chỉ ra rằng các trở lực khác đối với sự thấm đường trở nên đáng kể ở các nồng độ cao

Đối với vấn để biến đổi chất lượng cà chua trong quá trình chế biến:

- Abushita và cộng sự (2000) nghiên cứu các ảnh hưởng của quá trình chế biến đến hàm lượng carotenoid và các vitamine chống oxy hóa của cà chua Cà chua, sau khi rửa, thái nhỏ, trích ly nóng, rây, bốc hơi chân không, rót chai, tiệt trùng, và tồn trữ, được phân tích Quá trình trích ly nóng được thực hiện ở 90 °C trong 5 – 10 phút Nhiệt độ rây là 70 – 80 °C và nhiệt độ bốc hơi chân không là 60 – 70°C trong 4 giờ Bước tiệt trùng cuối cùng ở 100 °C trong 30 phút Nghiên cứu kết luận rằng, có sự tăng đáng kể hàm lượng lycopene trong suốt quá trình chế biến từ nguyên liệu cà

chua thành paste Lycopene dạng trans tăng từ 1189 μg/g trong cà chua nguyên liệu

lên 1628 μg/g trong paste (tính trên khối lượng khô của cà chua) Tuy nhiên, không

có sự tăng đáng kể ở cis-lycopene Cis-lycopene tăng từ 20 μg/g trong cà chua

nguyên liệu lên 25 μg/g trong paste (phân tích khối lượng khô)

- Quá trình chần cà chua trong sản xuất kỹ nghệ thường được thực hiện trong nước nóng hay hơi nước Trong quá trình chần bằng nước, sản phẩm được ngâm trong nước ở 85 – 100 °C trong 1 – 10 phút Chần bằng hơi nước được thực hiện trong hệ thống liên tục với các băng chuyền vận chuyển được làm từ các sàng kim loại Chần bằng nước tốn ít thời gian hơn chần bằng hơi nhưng thường dẫn đến sự tổn thất chất dinh dưỡng nhiều hơn (như các muối khoáng, vitamine, đường ) Làm lạnh cà chua sau khi chần được thực hiện để tránh sự mềm mô quá mức bằng cách làm lạnh trong

nước hay sử dụng không khí lạnh thổi qua mẫu (Bahceci et al., 2004)

Đối với vấn đề nghiên cứu quá trình thanh trùng và bảo quản Có rất nhiều công trình nghiên cứu về động học chết nhiệt của các chủng vi sinh vật trong các sản phẩm chế biến từ cà chua Một số công trình tiêu biểu như sau:

- Yuoland & Stumbo (1993) nghiên cứu về Bacillus coaguluns (ATCC 8038) trong

cà chua cô đặc đã kết luận sau 1,72 phút gia nhiệt ở 104 o

C thì 99 % loài vi sinh này

sẽ bị tiêu diệt Theo Knock et al., (1959), Bacillus coaguluns trong nước cà chua có

giá trị D tính toán được ở 93,3, 96,1, 98,9 và 106 oC lần lượt là 13,4, 6,3, 3,1 và 0,51 phút với Z = 16,1 oC

- Sandoval et al., 1992 nghiên cứu Bacillus coaguluns trong ketchup và kết luận giá

trị D ở 90 oC là 3,2 phút, Z = 9,5 oC Trong một nghiên cứu gần đây về pu rê cà chua, Tiziana (2005) có sử dụng áp suất khi gia nhiệt đã kết luận ở áp suất 90 bar, nhiệt độ

45 oC, sau 45 phút toàn bộ Bacillus subtilis mới bị tiêu diệt hoàn toàn

- Nghiên cứu về việc sử dụng nhiệt độ để tiêu diệt bào tử của Bacillus trong pu rê cà

chua được điều chỉnh ở 2 pH khác nhau là 4 và 7 Shahidul (2005) đưa ra nhận định

rằng, xốt cà chua ở pH = 4 thì bào tử của Bacillus bị tiêu diệt sau 4 đến 5 chu trình

chết nhiệt logarit ở nhiệt độ 85 oC Nếu pH = 7, thời gian chết nhiệt sẽ lâu hơn rất nhiều trong cùng một nhiệt độ khảo sát

- Tiziana et al., (2005) đã thành công trong việc bảo quản pu rê cà chua bằng biện

pháp thanh trùng nhiệt kết hợp với khí CO2 ở áp suất cao, bằng cách này tác giả đã

vô hoạt được hệ vi sinh vật trong sản phẩm, trong đó tiêu biểu là Bacillus subtilis mà

không cần sử dụng phụ gia Nghiên cứu này gặp phải vấn đề khá quan trọng đó là chỉ thanh trùng ở nhiệt độ dưới 70 oC thì hai enzyme PME va PG vẫn không bị vô hoạt hoàn toàn dù tác giả đã chứng minh được khả năng kìm hãm hoạt động của CO2 đối với chúng

- Phẩm chất xốt cà chua ổn định trong suốt quá trình tồn trữ là rất quan trọng, nhưng trong thời gian tiêu thụ nếu nhà phân phối không bảo đảm được điều kiện bảo quản theo yêu cầu của nhà sản xuất thì có thể làm xuất hiện những biển đổi nhất định và

giảm thời hạn sử dụng của sản phẩm Lehkoživová et al., (2009) đã theo dõi những

thay đổi về mặt phẩm chất của pu rê cà chua khi được tiêu thụ trên thị trường, tác giả

đã tập trung nghiên cứu hàm lượng carotenoid cũng như màu sắc của sản phẩm cùng với các chất khoáng K, Mg, Ca biến đổi theo thời gian và ở các điều kiện bảo quản khác nhau Kết quả nghiên cứu cho thấy có sự khác biệt ý nghĩa của các thành phần trên theo điều kiện bảo quản

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU

3.1.1 Địa điểm và thời gian

Địa điểm: phòng thí nghiệm trung tâm – Trường Đại học An Giang

Thời gian: từ tháng 4 năm 2013 đến tháng 4 năm 2014

3.1.1 Nguyên vật liệu và thiết bị

Nguyên vật liệu sử dụng: cà chua nguyên vẹn và chín đỏ, đường saccharose tinh khiết loại RE, muối, axit citric và các loại gia vị bao gồm hành, tỏi, quế, đinh hương

Thiết bị sử dụng: cân phân tích, bể điều nhiệt, máy cắt lát, tủ ủ vi sinh, máy tiệt trùng

và một số dụng cụ phục vụ quá trình phân tích khác

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.2.1 Qui trình chế biến dự kiến

Cà chua

Rửa sạch và lau khô

Cắt lát

Ngâm trong dung dịch thẩm thấu

Rửa đường mặt ngoài

Loại nước bề mặt bằng máy quay rau ly tâm

Nghiền và chà qua rây

Phối chế gia vị theo công thức tham khảo

Axit citric Điều chỉnh pH

Thanh trùng

Bảo quản

Hình 3: Qui trình chế biến và bảo quản pu rê cà chua

Đề tài nghiên cứu tìm ra phương pháp thẩm thấu thích hợp để tách nước trong quả cà chua và chế biến thành sản phẩm pu rê dựa trên thông số phối chế gia vị tham khảo của Wilbur (1992): đường 68 g/kg, muối 11g/kg, bột quế 0,74 g/kg, bột đinh hương 0,6 g/kg, bột hành 11,5 g/kg, bột tỏi 0,12 g/kg Sản phẩm này tiếp tục được dùng để theo dõi biến đổi chất lượng trong quá trình bảo quản, bằng cách xử lý nhiệt thanh trùng và đưa vào bao gói vô trùng , tồn trữ ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau

3.2.2 Các phương pháp tính toán, phân tích

0

0 0

P

PW W P

NM

0

0 0

P

S P PS

W0 : độ ẩm ban đầu của nguyên liệu (g nước/g nguyên liệu)

W : độ ẩm của sản phẩm ở thời gian xử lý t (g nước/g sản phẩm)

S0 : nồng độ đường trong nguyên liệu ban đầu (g đường/g nguyên liệu)

S : nồng độ đường trong sản phẩm ở thời gian xử lý t (g đường/g sản phẩm)

P0: trọng lượng ban đầu của nguyên liệu (g)

P: trọng lượng của sản phẩm ở thời gian xử lý t (g)

- Đo màu sắc L, a, b: máy đo màu Konica Minolta

- Đo độ nhớt: máy Viscositymeter

- Độ độ hấp thu lycopene: máy hấp thu quang phổ UV-Vis ở bước sóng 505 nm

- Đo độ ẩm: sấy 105 oC đến khối lượng không đổi

- Đo đường tổng số: phương pháp Bertrand

- Đo oBrix: chiết quang kế

- Đo vitamin C: phương pháp chuẩn độ 2, 4, 6 diclorophenol

- Phân tích tổng số vi sinh hiếu khí: phương pháp đếm khuẩn lạc NF V08-051

- Phân tích nấm mốc: phương pháp đếm khuẩn lạc trên môi trường MRS

Tất cả các thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên theo kiểu thừa số với 3 lần lặp lại Kết quả thu nhận sẽ được phân tích thống kê bằng phần mềm Statgraphics 15.0 và so sánh sự khác biệt bằng phép thử LSD

Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng dd/nl và thời gian đến chất lượng

pu rê cà chua

- Mục đích: xác định tỉ lệ hợp lý của khối lượng dd/nguyên liệu và thời gian ngâm trong quá trình TT cà chua để sản phẩm pu rê cà chua có chất lượng tốt nhất

- Bố trí thí nghiệm:

Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên hai nhân tố với ba lần lặp lại

Nhân tố A: tỉ lệ khối lượng dd/nguyên liệu

A1 = 7 : 1 A2 = 9 : 1 A3 = 11 : 1 A4 = 13 : 1

A2 A3 A4 B0 B1 B2 B3 B4

Cà chua được rửa sạch, lau khô và cắt lát có kích thước dày 5 cm được ngâm trong

dung dịch đường saccharose 60 oBrix Thí nghiệm được nghiên cứu thẩm thấu ở bốn

mức tỉ lệ 5:1, 7:1, 11:1 và 13:1

Ở mỗi tỉ lệ khối lượng dd/nguyên liệu, sự thay đổi của khối lượng, độ ẩm và hàm

lượng chất khô hòa tan (oBrix) theo thời gian ngâm lần lượt là 0, 20, 40, 60, và 80

phút được ghi nhận Độ giảm khối lượng, hàm lượng mất nước và hàm lượng tăng

đường của cà chua nguyên liệu sau mỗi mức thời gian được tính

- Chỉ tiêu theo dõi: Đường tổng, hàm lượng mất nước, hàm lượng tăng đường, độ

giảm khối lượng, màu sắc (L, a, b), độ nhớt

Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đường thẩm thấu và độ dày

của lát cắt cà chua đến chất lượng sản phẩm

- Mục đích: Xác định nồng độ dung dịch đường thẩm thấu và độ dày của lát cắt cà

chua thích hợp để sản phẩm pu rê sau cùng được chế biến ra có chất lượng tốt nhất

- Tiến hành thí nghiệm: Sau khi tìm ra được tỉ lệ dd/nguyên liệu và thời gian ngâm

thẩm thấu phù hợp, cà chua được cắt thành những lát có bề dày và ngâm trong dung

dịch đường với các nồng độ Brix khác nhau như sơ đồ bố trí dưới đây Tiếp theo,

những lát cà chua đã tách nước thẩm thấu sẽ được đem chế biến thành dạng pu rê cà

chua để đánh giá tiếp các chỉ tiêu có liên quan đến hai nhân tố khảo sát

- Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với 2 nhân tố, 3 lần lặp lại

Nhân tố C: Nồng độ dung dịch đường thẩm thấu

C1 : 50 oBrix, C2 : 55 oBrix, C3 : 60 oBrix, C4 : 65 oBrix

Nhân tố D: Độ dày của lát cắt cà chua