Tài liệu Hoàn thiện quy trình chế biến và bảo quản cà chua xanh muối chua

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG NGUYỄN HOÀNG PHÚC HOÀN THIỆN QUY TRÌNH CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN CÀ CHUA XANH MUỐI CHUA Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Cần Thơ, 2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP và SINH HỌC ỨNG DỤNG Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Tên đề tài: HOÀN THIỆN QUY TRÌNH CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN CÀ CHUA XANH MUỐI CHUA Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện PGS. TS. Nguyễn Văn Mười Nguyễn Hoàng Phúc MSSV: C1200653 Lớp: CNTP K38LT Cần Thơ, 2014 Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT-2014 Trường Đại học Cần Thơ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của sinh viên Nguyễn Hoàng Phúc với sự hướng dẫn của PGS. TS. Nguyễn Văn Mười. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và do chính tác giả thực hiện. Cần Thơ, ngày 20 tháng 5 năm 2014 Người hướng dẫn PGS. TS. Nguyễn Văn Mười Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng Người viết Nguyễn Hoàng Phúc -i- Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT-2014 Trường Đại học Cần Thơ LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và thực hiện đề tài nghiên cứu luận văn tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ thực phẩm, mặc dù gặp không ít khó khăn nhưng đến nay em đã hoàn thành quá trình nghiên cứu và có được những kết quả như mong muốn. Những thành quả có được là nhờ sự giúp đỡ của thầy cô, gia đình và bạn bè. Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy Nguyễn Văn Mười và cô Trần Thanh Trúc, giảng viên Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Cần Thơ. Mặc dù bận rộn với công việc giảng dạy nhưng thầy, cô vẫn thường xuyên theo dõi, hướng dẫn và giúp đỡ em rất tận tình. Thầy, cô đã truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu, quan tâm, động viên và giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình nghiên cứu, giúp em hoàn thành tốt đề tài luận văn. Qua đây, em cũng xin chân thành cảm ơn đến quý thầy cô Trường Đại học Cần Thơ, đặc biệt là quý thầy cô trong bộ môn Công nghệ thực phẩm đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức hữu ích và những kinh nghiệm thực tế trong suốt thời gian em học tập và rèn luyện tại trường. Con kính xin gửi lời biết ơn chân thành nhất đến ba mẹ, người đã nuôi dạy và luôn bên con những lúc khó khăn nhất. Sau cùng, xin chân thành cảm ơn đến các bạn lớp Công nghệ thực phẩm, những người đã khuyến khích, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và làm luận văn. Cuối lời, xin kính chúc quý Thầy Cô và tất cả các bạn lời chúc sức khỏe và thành công trong cuộc sống. Xin chân thành cảm ơn! Cần Thơ, ngày 20 tháng 5 năm 2014 Sinh viên thực hiện Nguyễn Hoàng Phúc Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -ii- Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT-2014 Trường Đại học Cần Thơ TÓM TẮT Đề tài được thực hiện với mục đích hoàn thiện quy trình chế biến và tìm phương pháp bảo quản cà chua xanh muối chua thích hợp nhằm duy trì, ổn định chất lượng sản phẩm sau quá trình lên men lactic. Bên cạnh đó, điều kiện và các thông số cơ bản trong quá trình bảo quản sản phẩm cũng được kiểm soát. Kết quả khảo sát cho thấy, quá trình lên men cà chua xanh muối chua đạt hiệu quả khi sử dụng tỷ lệ dịch lên men và nguyên liệu là 2: 1 (v/w). Hàm lượng acid đạt 0,645%, mật số vi khuẩn lactic hiện diện là 6,585 CFU/mL. Khi thay đổi khối lượng mẻ lên men từ 0,5 đến 5 kg, chỉ làm thay đổi thời gian lên men nhưng không ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng sản phẩm cà chua xanh muối chua. Chất lượng sản phẩm muối chua được duy trì khi bảo quản lạnh ở nhiệt độ 2 ÷ 4ºC trong bao bì PA kết hợp đóng gói chân không ở 85%, thời gian bảo quản kéo dài đến tuần thứ 6 và mật số vi khuẩn hiếu khí là 4,3.103 CFU/g. Bên cạnh đó, nếu bảo quản bằng dịch thanh trùng ở 75ºC trong 3 phút kết hợp bao bì PA ghép mí thì sau 3 tuần mật số vi khuẩn hiếu khí đạt 5,8.103. Từ khóa: bao bì PA, bảo quản, chân không, khối lượng mẻ, thanh trùng, tỷ lệ dịch lên men. Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -iii- Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT-2014 Trường Đại học Cần Thơ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN....................................................................................................................... ii TÓM TẮT ............................................................................................................................iii MỤC LỤC ........................................................................................................................... iv DANH SÁCH HÌNH ........................................................................................................... vi DANH SÁCH BẢNG ......................................................................................................... vii Chương 1 MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1 1.1 TỔNG QUAN.................................................................................................... 1 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ............................................................................... 1 Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ........................................................................... 3 2.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU................................................................... 3 2.1.1 Cà chua ...................................................................................................... 3 2.1.2 Thành phần hóa học ................................................................................... 4 2.1.3 Thành phần dinh dưỡng .............................................................................. 4 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH MUỐI CHUA RAU QUẢ ................ 7 2.3 VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN RAU MUỐI CHUA............. 8 2.3.1 Vi khuẩn acid lactic .................................................................................... 8 2.3.2 Vi khuẩn butyric....................................................................................... 10 2.3.3 Vi khuẩn gây thối ..................................................................................... 10 2.3.4 Nấm men.................................................................................................. 10 2.3.5 Nấm mốc .................................................................................................. 11 2.4 CÁC YẾU ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN LACTIC................ 11 2.4.1 Muối NaCl ............................................................................................... 11 2.4.2 Đường ...................................................................................................... 12 2.4.3 Ảnh hưởng của pH, hàm lượng acid đến quá trình lên men ....................... 12 2.4.4 Nhiệt độ ................................................................................................... 13 2.4.5 Oxy .......................................................................................................... 13 2.5 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN .................................. 14 2.5.1 Nguyên lý bảo quản thực phẩm ................................................................ 14 Nguyên lý thứ nhất: Không cho thực phẩm tiếp xúc với tác nhân gây hư hỏng. ..... 14 2.5.2 Các phương pháp bảo quản rau quả muối chua ......................................... 14 2.5.2.1 Bảo quản lạnh .......................................................................................... 14 2.5.2.2 Bảo quản bằng biện pháp thanh trùng nhiệt ........................................... 15 2.5.2.3 Bảo quản bằng hóa chất .......................................................................... 15 2.5.2.4 Bảo quản bằng các chất gia vị................................................................. 16 2.5.2.5 Bảo quản bằng bao bì .............................................................................. 16 2.5.2.6 Bảo quản bằng nhiệt độ thấp kết hợp với đóng gói chân không ............. 17 2.6 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN ..................................................... 19 Chương 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 20 Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -iv- Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT-2014 Trường Đại học Cần Thơ 3.1 PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM ....................................................................... 20 3.1.1 Địa điểm, thời gian ................................................................................... 20 3.1.2 Dụng cụ thí nghiệm .................................................................................. 20 3.1.3 Hóa chất sử dụng ...................................................................................... 20 3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................... 21 3.2.1 Phương pháp chuẩn bị mẫu....................................................................... 21 3.2.2 Phương pháp phân tích và đo đạc kết quả ................................................. 22 3.2.3 Phương pháp xử lý số liệu ........................................................................ 23 3.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................................ 23 3.3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát.............................................................. 23 3.3.2 Xác định các thành phần hóa lý cơ bản của cà chua xanh ban đầu............. 24 3.3.3 Thí nghiệm 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ dịch lên men và nguyên liệu đến hiệu quả của quá trình lên men lactic cà chua xanh ........................................... 24 3.3.4 Thí nghiệm 2: Xác định ảnh hưởng của khối lượng mẻ lên men đến chất lượng sản phẩm ....................................................................................................... 25 3.3.5 Thí nghiệm 3: Khả năng bảo quản sản phẩm cà chua xanh muối chua bằng các phương pháp khác nhau .................................................................................... 26 Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................... 27 4.1 THÀNH PHẦN HÓA LÝ CƠ BẢN CỦA CÀ CHUA XANH ......................... 27 4.2 ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ DỊCH LÊN MEN VÀ NGUYÊN LIỆU ĐẾN HIỆU QUẢ CỦA QUÁ TRÌNH MUỐI CHUA CÀ CHUA XANH ....................................... 28 4.2.1 Sự thay đổi giá trị pH, muối, acid và vitamin C của sản phẩm khi thay đổi tỷ lệ dịch lên men và nguyên liệu ................................................................................ 28 4.2.2 Xác định ảnh hưởng của tỷ lệ dịch lên men và nguyên liệu đến đặc tính cấu trúc, mật số vi khuẩn lactic (LAB) và màu sắc sản phẩm ......................................... 30 4.2.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch lên men đến giá trị cảm quan của sản phẩm cà chua xanh muối chua............................................................................................... 32 4.3 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CỦA MẺ LÊN MEN ĐẾN CHẤT LƯỢNG CỦA SẢN PHẨM MUỐI CHUA ......................................................................................... 33 4.4 KHẢ NĂNG BẢO QUẢN CÀ CHUA XANH MUỐI CHUA BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÁC NHAU................................................................................. 36 4.4.1 Sự biến đổi chất lượng sản phẩm ở các phương pháp bảo quản ................. 36 4.4.2 Ảnh hưởng của phương thức bảo quản đến khả năng duy trì đặc tính cấu trúc và thời gian bảo quản sản phẩm........................................................................ 37 4.4.3 Thành phần hóa lý của sản phẩm ở các phương pháp bảo quản ................. 38 Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................... 41 5.1 KẾT LUẬN ..................................................................................................... 41 5.2 ĐỀ NGHỊ......................................................................................................... 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 42 PHỤ LỤC A. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ............................................................ 44 PHỤ LỤC B. KẾT QUẢ THỐNG KÊ ............................................................................ 53 Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -v- Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT-2014 Trường Đại học Cần Thơ DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1: Cà chua .............................................................................................................. 3 Hình 3.1: Nguyên liệu cà chua xanh ................................................................................ 21 Hình 3.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát ..................................................................... 23 Hình 4.1: Giá trị cảm quan của sản phẩm ở các mẻ lên men khác nhau ............................ 35 Hình 4.2: Sản phẩm được bảo quản bằng các phương pháp khác nhau ............................. 40 Hình 4.3: Một số hư hỏng thường gặp trong quá trình bảo quản....................................... 40 Hình PL1: Thiết bị đo cấu trúc Rheo Tex SD-305............................................................ 50 Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -vi- Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT-2014 Trường Đại học Cần Thơ DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1: Thành phần dinh dưỡng của cà chua (tính trên 100 g ăn được)........................... 5 Bảng 2.2: Đặc điểm vi khuẩn acid latic trong muối chua rau quả ....................................... 9 Bảng 2.3: Đặc tính thấm khí và thấm hơi một số loại bao bì plastic ................................. 18 Bảng 3.1: Phương pháp phân tích và đo đạc các chỉ tiêu .................................................. 22 Bảng 4.1: Thành phần hóa lý cơ bản của cà chua xanh..................................................... 27 Bảng 4.2: Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch lên men đến giá trị pH, hàm lượng muối, acid và vitamin C trong sản phẩm ................................................................................................ 29 Bảng 4.3: Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch lên men và nguyên liệu đến đặc tính cấu trúc, mật số vi khuẩn lactic (LAB) và màu sắc sản phẩm ........................................................................ 30 Bảng 4.4: Giá trị cảm quan của sản phẩm ở các tỷ lệ dịch lên men khác nhau .................. 32 Bảng 4.5: Kết quả ảnh hưởng của khối lượng mẻ đến thời gian kết thúc quá trình lên men, hàm lượng acid lactic và hàm lượng muối trong sản phẩm ............................................... 33 Bảng 4.6: Ảnh hưởng của khối lượng mẽ đến hàm lượng vitamin C, mật số vi khuẩn lactic và màu sắc sản phẩm. ...................................................................................................... 34 Bảng 4.7: Sự thay đổi mật số vi khuẩn hiếu khí ở các phương thức bảo quản ................... 36 Bảng 4.8: Đặc tính cấu trúc và TVSVHK của sản phẩm ở các phương pháp bảo quản ..... 37 Bảng 4.9: Thành phần hóa lý của sản phẩm ở các phương pháp bảo quản* ...................... 38 Bảng PL1. Bảng tra lượng đường nghịch chuyển ............................................................. 49 Bảng PL2: Mô tả chỉ tiêu cảm quan về mùi vị của cà chua xanh muối chua ..................... 51 Bảng PL3: Mô tả chỉ tiêu cảm quan về cấu trúc của cà chua xanh muối chua ................... 52 Bảng PL4: Mô tả chỉ tiêu cảm quan về màu sắc của cà chua xanh muối chua .................. 52 Bảng PL5: Mô tả chỉ tiêu đánh giá cảm quan về mức độ ưa thích sản phẩm ..................... 52 Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng -vii- Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT-2014 CHƯƠNG 1 1.1 Trường Đại học Cần Thơ MỞ ĐẦU TỔNG QUAN Rau quả là loại thực phẩm không thể thiếu trong khẩu phần ăn hàng ngày của con người, rau quả không chỉ cung cấp các chất dinh dưỡng, chất khoáng, vitamin thiết yếu,... Khoa học dinh dưỡng còn kết luận rằng rau còn cung cấp nhiều chất xơ, có tác dụng giải các độc tố phát sinh trong quá trình tiêu hoá thức ăn và có tác dụng kích thích tiêu hoá (Viện dinh dưỡng quốc gia, 2009). Ở nước ta, sản phẩm rau muối chua được xem là các sản phẩm truyền thống, tuy nhiên cà chua muối chua vẫn là sản phẩm lên men mới lạ. Các nghiên cứu về quy trình chế biến sản phẩm cà chua muối chua hoàn chỉnh cũng như xác lập điều kiện thích hợp cho quá trình lên men nhằm đem lại sản phẩm có chất lượng ổn định chỉ mới ở bước khởi đầu. Vì vậy, nghiên cứu xây dựng quy trình lên men lactic cà chua xanh và bảo quản sản phẩm là vấn đề cần thiết nhằm xác định và kiểm soát tốt các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng cà chua muối chua, góp phần đa dạng hóa sản phẩm rau muối chua và giải quyết vấn đề nguồn nguyên liệu ở địa phương và trong nước. Quá trình muối chua hay lên men lactic là một trong các phương pháp cổ điển để kéo dài thời gian bảo quản rau quả đã được nghiên cứu ở nhiều nơi trên thế giới, góp phần đa dạng hóa sản phẩm từ rau quả. Sản phẩm sau khi muối chua có hương vị đặc trưng, có màu sáng, cấu trúc giòn, nhưng thời gian sử dụng là không lâu nên các phương pháp bảo quản đối với sản phẩm sau lên men là rất quan trọng nhằm kéo dài thời gian sử dụng cũng như ổn định chất lượng sản phẩm (Nguyễn Thị Hiền, 2004). Vì vậy, nghiên cứu hoàn thiện quy trình chế biến và bảo quản cà chua xanh muối chua là hết sức cần thiết nhằm xác định và kiểm soát tốt các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng cà chua muối chua sau quá trình lên men latic, góp phần kéo dài thời gian sử dụng và ổn định chất lượng sản phẩm sau khi muối chua. Việc nghiên cứu tìm ra điều kiện bảo quản sản phẩm thích hợp sau khi muối chua cà chua cũng nhằm góp phần cùng các nghiên cứu tiếp theo hoàn chỉnh quá trình bảo quản cà chua muối chua ở nông hộ hoặc quy mô sản xuất công nghiệp. 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Đề tài được thực hiện nhằm hoàn thiện quy trình lên men lactic cà chua xanh và xác định phương pháp bảo quản sản phẩm thích hợp giúp duy trì chất lượng ổn định và kéo dài thời gian sử dụng sản phẩm. Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 1- Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT-2014 Trường Đại học Cần Thơ Từ mục tiêu nghiên cứu trên, đề tài được tiến hành với những nội dung sau: - Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ dịch lên men và nguyên liệu đến hiệu quả của quá trình muối chua. - Xác định khối lượng mẻ lên men đến chất lượng sản phẩm sau quá trình lên men. - Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và phương pháp bảo quản cà chua xanh muối chua đến giúp duy trì chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm cà chua xanh muối chua. Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 2- Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT-2014 CHƯƠNG 2 2.1 Trường Đại học Cần Thơ LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 2.1.1 Cà chua Cà chua (Solanum lycopersicum L.) là loại rau ăn quả thuộc họ cà (Solanaceae), có nguồn gốc ở Châu Mỹ. Theo nghiên cứu của De Cvàole (1884), Miulerơ (1940), Lacơvin, Jenkin (1948) thì cà chua trồng hiện nay có nguồn gốc từ Peru, Equado, Bolivia, quần đảo Tây Ấn Độ và Philippines. Cà chua thuộc cây thân hòa thảo, thân cao 60 ÷ 120 cm tùy theo giống, thân tròn hoặc có cạnh, màu xanh tối có long tơ phủ dày. Cà chua là cây dài ngày, tự thụ phấn. Quả cà chua mọng, có vị chua, khi chín có màu vàng hoặc đỏ, có nhiều hình dạng: tròn, dẹt, có cạnh, có múi (Lưu Mai Hương et al., 2011). Hình 2.1: Cà chua (http://www.khoahoc.com.vn/print/15850.aspx) Hệ thống phân loại thực vật của cà chua: Giới (regnum): Plantae (không phân hạng): Angiospermae (không phân hạng): Eudicots (không phân hạng): Asterids Bộ (ordo): Solanales Họ (familia): Solanaceae Chi (genus): Solanum Loài (species): S. lycopersicum Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 3- Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT-2014 Trường Đại học Cần Thơ Ở Việt Nam, cây cà chua được xếp vào các loại rau có giá trị kinh tế cao, diện tích trồng cà chua lên đến hàng chục ngàn ha, tập trung chủ yếu ở đồng bằng và trung du phía Bắc. Hiện nay có một số giống chịu nhiệt mới lai tạo chọn lọc có thể trồng tại miền Trung, Tây Nguyên và Nam Bộ nên diện tích ngày càng được mở rộng. Nhiều giống cà chua lai ghép chất lượng tốt được phát triển mạnh ở Đà Lạt, Lâm Đồng. Một số giống cà chua chất lượng đã được xuất khẩu ra thị trường thế giới (Lưu Mai Hương et al., 2011). Các giống cà chua được trồng phổ biến ở nước ta như: - Cà chua múi: quả to, nhiều ngăn tạo thành múi, nhiều hạt, cây mọc khỏe, khả năng cho nhiều quả, chống chịu sâu bệnh tốt, nhưng ăn kém ngon. - Cà chua bi: loại cà chua này có hàm lượng acid cao, nhiều hạt, khả năng chống chịu tốt, thường được sử dụng làm vật liệu để tạo giống. Gần đây nhiều vùng trong nước đã có trồng các loại quả cà chua nhập nội, những giống này cho năng suất và chất lượng tốt được sử dụng chủ yếu như một loại rau quả sau bữa ăn. Màu sắc và hình dạng của các loại cà này rất đa dạng. Hiện nay được trồng phổ biến nhất là các giống Red, Charry, Yellow,… Ngoài các loại giống cà chua kể trên còn nhiều giống cà chua được lai tạo bằng phương pháp chọn lọc cá thể từ các giống cà chua Nhật Bản, Ba Lan, Đài Loan, Mondavi,… như cà chua HP5, cà chua Hồng Lan, cà chua P375, cà chua VR2,…(Dương Thị Trang Nhung, 1997). 2.1.2 Thành phần hóa học Quả cà chua thuộc loại quả mọng, hình dạng quả thay đổi từ tròn đến dài. Quả gồm có vỏ quả, thịt quả, vách ngăn, giá xoắn và hạt. Thành quả càng dày thì quả càng ít hạt. Trong quả chia thành nhiều ngăn, các ngăn này được ngăn cách bởi các vách ngăn, giữa các khoảng trống của các ngăn chứa đầy nước quả. Quả cà chua có 80 ÷ 93% thịt quả và nước quả, 4 ÷ 10% vỏ và lõi, 2 ÷ 7% hạt. Trong hạt cà chua có chứa một số acid béo no và không no như acid palmitic, acid stearic, acid oleic, acid linoleic, dầu và dịch chiết được sử dụng trong công nghệ đồ hộp, dầu khô dùng như dầm giấm trong công nghiệp chế biến bơ (Mai Thị Phương Anh, 1996). 2.1.3 Thành phần dinh dưỡng Trong cà chua có chứa rất nhiều chất dinh dưỡng có lợi cho cơ thể như carotene, lycopene, vitamin và kali. Tất cả những chất này đều rất có lợi cho sức khỏe con người. Thành phần dinh dưỡng của cà chua gồm: Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 4- Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT-2014 Trường Đại học Cần Thơ Bảng 2.1: Thành phần dinh dưỡng của cà chua (tính trên 100 g ăn được) Thành phần Đơn vị Cà chua chín Cà chua xanh Nước Năng lượng Đạm Chất béo tổng số Carbohydrate Tro Đường tổng số g kcal g g g g g 94,34 18 0,95 0,11 4,01 0,7 2,49 93 23 1,2 0,1 5,1 1,1 4 mg mg mg mg mg mg mg 11 0,68 9 28 218 247 0,14 13 0,51 10 28 204 13 0,07 mg mg g mg mg μg IU mg μg 22,8 0,036 0,022 0,532 0,079 13 489 0,56 2,8 23,4 0,06 0,04 0,5 0,081 9 642 0,38 10,1 Khoáng Ca Fe Mg P K Na Zn Vitamin Vitamin C Thiamin Riboflavin Niacin Vitamin B6 Folate Vitamin A Vitamin E Vitamin K (Nguồn: http://ndb.nal.usda.gov/ndb/foods/list) - Hồng tố cà chua: ưu điểm lớn nhất của cà chua là có nhiều hồng tố, có tác dụng diệt vi khuẩn, kích thích ăn uống và có hiệu quả tốt kiềm chế ung thư. - Chất kiềm cà chua: có tác dụng kiềm chế vi khuẩn gây bệnh, hình thành những tổ chức nha bào. - Cellulose thực phẩm: đề phòng táo bón và ung thư đại tràng, giúp những vi khuẩn có ích ở trong ruột sinh sôi nảy nở. Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 5- Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT-2014 Trường Đại học Cần Thơ - P – Coumarin và diệp lục tố: nhà khoa học của trường đại học Kansai công bố kết quả nghiên cứu gần đây cho biết, chất P – Coumarin và diệp lục tố của cà chua có tác dụng phòng chống ung thư. - Acid malic: thúc đẩy dịch vị phân giải mỡ, loại trừ những khó chịu khi ăn nhiều thịt và chứng đầy bụng để đạt được mục đích giảm béo, có tác dụng giảm cholesterol trong máu và chống xơ cứng động mạch. - Acid citric: có tác dụng làm ăn ngon miệng, giúp việc đốt cháy mỡ, loại trừ mệt mỏi, thúc đẩy hấp thu chất sắt. Cà chua có acid hữu cơ có tác dụng làm mềm mạch máu thúc đẩy hấp thu canxi, photpho. - Tiền vitamin A: tăng cường khả năng chuyển hóa của da và màng niêm mạc, cải thiện vết nhăn và đốm tàn nhang ở da. - Vitamin A (β - caroten): Vitamin A là chất hòa tan trong mỡ nên được xem là chất không thể thiếu để bảo vệ sức khỏe của thị lực, duy trì sức khỏe của da, tóc, răng và bề ngoài của nội tạng. - Vitamin B1: như những loại vitamin nhóm B khác đều là chất hòa tan trong nước, nên không thể lưu trữ được ở trong cơ thể, vì thế hàng ngày phải ăn vitamin B1. - Vitamin B2: không thể thiếu để giữ cho màng niêm mạc được mạnh khỏe, nó có quan hệ tới sự chuyển hóa đường, mỡ, protein, nếu thiếu sẽ làm cho màng niêm mạc bị viêm. - Vitamin C: Vitamin C trong cà chua tương đối ổn định. Vitamin C có tác dụng đề phòng bệnh hoại huyết và ung thư, nâng cao khả năng miễn dịch, giải độc. Loại trừ những chất gây ung thư, thúc đẩy hấp thu chất sắt. - Vitamin E: chống oxy hóa, làm chậm lão hóa, giúp hình thành những kháng thể. - Vitamin H: giúp cho tác dụng chống oxy hóa của cà chua mạnh hơn. - Vitamin K: có thể làm giảm liều lượng phóng xạ của người bị nhiễm ung thư gan. - Vitamin P: có tác dụng lợi tiểu và chống ung thư, có lợi với người bị huyết áp cao và hoại huyết não. - Vitamin PP: có tác dụng bảo vệ da được khỏe mạnh, duy trì dịch tiết ra một cách bình thường, thúc đẩy hình thành hồng cầu. - Sắt: hình thành protein của tế bào hồng cầu, đề phòng bệnh thiếu máu. - Calcium: duy trì cho xương và răng khỏe mạnh đề phòng bệnh loãng xương. - Magiê: giúp công năng của hệ thống tuần hoàn, thúc đẩy phát triển tế bào miễn dịch. Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 6- Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT-2014 Trường Đại học Cần Thơ - Kẽm: có liên quan tới việc hợp thành của DNA, sự bình thường hóa của cơ năng miễn dịch và sự hợp thành protein, khiến tế bào hình thành một cách bình thường. - Selenium: có tác dụng chống ung thư đề phòng oxy hóa hợp thành ở trong cơ thể. - Photpho: thúc đẩy chuyển hóa chất đường, mỡ, protein. - Kali: có tác dụng giúp bài tiết natri thừa ra ngoài. - Natri: giúp cơ thể cân bằng thủy phần và ổn định thẩm thấu (Thế Mậu, 2004). 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH MUỐI CHUA RAU QUẢ Muối chua rau quả là quá trình lên men lactic phức tạp được thực hiện bởi các loài vi sinh vật sẵn có trên nguyên liệu ban đầu, trong dung dịch nước muối ngâm và ở đây chủ yếu là hoạt động của vi khuẩn acid lactic. Như vậy, cơ sở khoa học của quá trình lên men rau quả muối chua là quá trình lên men lactic dưới tác dụng của muối ăn (NaCl). Muối có tác dụng chủ yếu là gây ra hiện tượng co nguyên sinh ở tế bào rau, làm dịch bào (chứa nước, đường và một số chất dinh dưỡng khác) tiết ra. Trong quá trình lên men xảy ra hàng loạt quá trình: quá trình trích ly hay thẩm thấu các chất từ mô bào thực vật, quá trình tăng sinh khối của vi sinh vật, quá trình tạo acid lactic, quá trình ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây thối bởi acid lactic và muối, quá trình tạo hương của sản phẩm. Vi khuẩn lactic phát triển trong điều kiện yếm khí với nồng độ muối là 1,2 ÷ 2,5% (đối với rau cải) và 3 ÷ 5% (đối với dưa chuột và cà chua), chuyển hóa các chất dinh dưỡng có trong dịch bào thành acid lactic. Khi acid lactic đạt đến nồng độ 0,6 ÷ 1,2% có tác dụng kiềm hãm sự hoạt động của các vi sinh vật không mong muốn gây hư hỏng rau quả, do đó rau quả muối chua có thời hạn sử dụng khá lâu. Rau quả muối chua có vị khác rau quả tươi, cơ thể sử dụng ngay không cần nấu nướng (Trần Minh Tâm, 2002). Vì vậy, theo Nguyễn Đức Lượng (1996), muối chua rau quả vừa mang tính chất bảo quản vừa mang tính chất chế biến thực phẩm (làm tăng giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan sản phẩm). Mặc dù vậy, không phải tất cả các loại rau đều có thể muối chua được, vì hàm lượng đường trong các loại rau là khác nhau, để quá trình muối chua rau đạt yêu cầu rau phải có hàm lượng đường tối thiểu nào đó. Tuy nhiên, người ta có thể bổ sung thêm đường nếu lượng đường trong rau củ quá thấp. Dưới tác dụng của vi khuẩn lactic (có sẵn trong nguyên liệu hoặc có thể bổ sung vào), đường sẽ được chuyển hóa thành acid lactic, tạo vị cho sản phẩm. Có thể chia quá trình lên men thành ba giai đoạn cơ bản: - Giai đoạn thứ nhất: đặc trưng của giai đoạn này là quá trình thẩm thấu muối vào tế bào mô thực vật, đồng thời các chất hòa tan trong dịch bào chuyển vào dung dịch Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 7- Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT-2014 Trường Đại học Cần Thơ nước muối lên men. Kết quả là nồng độ nước muối giảm dần, đồng thời hàm lượng đường và một số chất dinh dưỡng khác tăng tạo điều kiện cho các vi khuẩn acid lactic và một số vi sinh vật khác phát triển. Trong giai đoạn này lượng acid lactic sản sinh ra trong sản phẩm rất ít (Nguyễn Đức Lượng, 2004). - Giai đoạn thứ hai: trong giai đoạn này mật số vi khuẩn acid lactic đạt được cao nhất, tương ứng lượng acid lactic sản sinh ra rất nhiều làm pH dịch lên men giảm nhanh. Dưới điều kiện pH thấp, hoạt động của các vi khuẩn gây thối bị ức chế và giảm mạnh. Đồng thời, các hợp chất mùi vị đặc trưng của sản phẩm lên men bắt đầu được hình thành, chất lượng sản phẩm cuối cùng phụ thuộc nhiều ở giai đoạn này. Cuối giai đoạn hai, lượng acid lactic đạt cực đại và tác động ức chế ngược lại với sự phát triển của vi khuẩn acid lactic, quá trình lên men chuyể sang giai đoạn thứ ba. - Giai đoạn thứ ba: ở giai đoạn này vi khuẩn acid lactic chết dần trong khi mật số nấm sợi và nấm men tăng dần. Do sự phát triển mạnh của nấm sợi, acid lactic bắt đầu giảm, pH của sản phẩm gia tăng dẫn tới sự hư hỏng nhanh chóng của sản phẩm. Sản phẩm rau quả lên men bắt đầu bị các vi khuẩn gây thối xâm nhập và phát triển. Để kéo dài giai đoạn ba nên đưa sản phẩm kết thúc ở giai đoạn 2 vào điều kiện lạnh (2 ÷ 4oC) hay dùng hóa chất chống nấm sợi, nấm men và vi khuẩn gây thối, thường sử dụng acid sorbic và natri benzoate (Nguyễn Thị Hiền, 2004). 2.3 VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN RAU MUỐI CHUA Quá trình lên men rau quả muối chua là quá trình hoàn toàn tự nhiên do hoạt động của nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau, trong đó chủ yếu là hoạt động của vi khuẩn acid lactic. Theo Fleming (1982), sự phát triển của các nhóm vi sinh vật trong quá trình lên men gồm 4 giai đoạn liên tục nhau: khởi đầu là sự hoạt động của nhiều nhóm vi khuẩn gram âm và gram dương khác nhau trên rau quả; giai đoạn lên men chủ yếu với sự phát triển của vi khuẩn acid lactic, có hoặc không có sự phát triển của nấm men; giai đoạn lên men phụ, nấm men phát triển sau khi acid lactic bị ức chế bởi pH thấp, nấm men lên men phần đường còn sót lại trong nguyên liệu; giai đoạn sau lên men, khi hàm lượng đường lên men đã cạn kiệt và không có sự hiện diện của vi khuẩn yếm khí, các vi sinh vật oxi hóa sản phẩm hoạt động tích cực gây hư hỏng sản phẩm. 2.3.1 Vi khuẩn acid lactic Vi khuẩn acid lactic thường được tìm thấy trên nguyên liệu, điều kiện chế biến và các chất bổ sung trong dung dịch nước lên men ban đầu. Đây là những vi khuẩn gram dương, oxydase và catalase âm tính có dạng hình cầu hay hình que và không có khả năng tạo bào tử (Venema et al., 1996). Vi khuẩn acid lactic là những vi khuẩn kỵ khí tùy nghi, vi hiếu khí, có khả năng lên men hiếu khí cũng như kỵ khí. Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 8- Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT-2014 Trường Đại học Cần Thơ Vi khuẩn acid lactic thường là loài ưa ấm nhưng có thể phát triển ở 5°C hoặc cao hơn ở 45°C, pH thích hợp cho sự phát triển thường là 4,0 ÷ 4,5 nhưng một số khác có thể phát triển ở pH 9,6 và một số loài có thể phát triển ở pH 3,2. Nhóm vi khuẩn này hoạt động phân giải protein và lipid rất yếu, vì vậy môi trường lên men cần có sẵn các acid amin, bazơ purine, pyrimidine và vitamin B (Stamer, 1976; Cogan và Hill, 1993; Jay, 1996). Cũng theo Đồng Thị Thanh Thu (2003), môi trường sinh trưởng của vi khuẩn acid lactic ngoài glucose, khoáng, muối amoni, còn có vitamin nhóm B, vitamin H, acid folic, acid nicotinic và các acid amin khác. Cơ chất chính cho vi khuẩn acid lactic hoạt động sản sinh acid lactic là đường hexose (chủ yếu là glucose và fructose), quá trình chuyển hóa theo phương trình sau: C6H12O6 CH3-CHOH-COOH + Q Bảng 2.2: Đặc điểm vi khuẩn acid latic trong muối chua rau quả Đặc điểm Lactobacillus Lactobacillus. Pediococcus Hình thái Nhiệt độ tối ưu (°C) Phát triển ở 45°C Phát triển ở 8% NaCl Chuyển hóa glucose Sản phẩm tạo thành plantarum Brevis pentosaceus Dạng đơn, hình que ngắn hoặc trung bình Dạng đơn, hình Hình cầu, dạng que ngắn hoặc đơn hay dạng dạng chuỗi ngắn đôi hay nhóm Leuconostoc mesenteroides Hình que hay hình cầu, dạng đôi 30 ÷ 35 30 bốn 35 Không Không Có Không Có Không Có Không Đồng hình Dị hình Đồng hình Dị hình Acid lactic Acid lactic, acid acetic, ethanol, CO2 Acid lactic Acid lactic, acid acetic, ethanol, CO2 20 ÷ 30 (Nguồn: Fleming et al., 1984) Chính những yêu cầu dinh dưỡng khác nhau của vi khuẩn acid lactic đã hình thành nên các nhóm vi khuẩn acid lactic có đặc điểm phân loại, tính chất sinh hóa, sinh lý, hình thái học và có ứng dụng khác nhau trong công nghiệp (Wood và Holzapfel, 1996, Salminen và von Wright, 1998). Theo đó, vi khuẩn acid lactic được chia thành 2 nhóm chính: lên men đồng hình và lên men dị hình. Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 9- Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT-2014 Trường Đại học Cần Thơ - Vi khuẩn lactic đồng hình gồm chủ yếu Pediococcus, Streptococcus, Lactococcus và một số khác, đây là những vi khuẩn trong tế bào của chúng có chứa enzyme fructose diphosphate aldolase và enzyme triosephosphate izomerase. Ở vi khuẩn lên men lactic đồng hình, sự chuyển hóa thành acid lactic chủ yếu theo con đường lên men rượu đến giai đoạn tạo acid pyruvic rồi sau đó tạo thành acid lactic (90 ÷ 98%) (Nguyễn Đức Thạch, 2000, Nguyễn Đức Lượng, 2004). - Vi khuẩn lactic dị hình gồm Weisella và Leuconostoc,... do thiếu các enzyme thủy phân đường nên chuyển hóa cơ chất đường theo đường hướng khác, kết quả ngoài acid lactic còn có hàng loạt các sản phẩm khác như acid acetic, acid propionic, ethanol, CO2 (Nguyễn Đức Lượng, 2004). Trong quá trình lên men rau muối chua, các vi khuẩn lên men lactic dị hình rất cần thiết cho sự hình thành các hợp chất mùi vị ưa thích cho sản phẩm. 2.3.2 Vi khuẩn butyric Vi khuẩn butyric thuộc giống Clostridium, trực khuẩn lớn, chuyển động, sinh bào tử có khả năng chịu nhiệt cao, kỵ khí bắt buộc, vi khuẩn này xâm nhập vào sản phẩm, có khả năng lên men được các loại đường, tinh bột, dextrin, glycerin và các muối lactat. Dưới tác dụng của vi khuẩn butyric, đường và acid lactic bị phân giải thành acid butyric, CO2, H2, rượu ethylic, rượu butylic, aceton, acid acetic, acid capronic và acid caprilic. Acid butyric làm sản phẩm rau có mùi hôi thối khó chịu. Vi khuẩn butyric rất có hại đối với rau muối chua, cản trở sự phát triển của nấm men, làm dưa bị khú khi muối dưa chưa kịp chua. Tuy nhiên, vi khuẩn này rất nhạy cảm với môi trường acid, pH tối thích của chúng là 6,9 ÷ 7,3 và ngừng sinh trưởng ở pH <4,9. Nhiệt độ tối thích của vi khuẩn butyric là 30 ÷ 40ºC (Nguyễn Quốc Huy, 2007). 2.3.3 Vi khuẩn gây thối Đa số thuộc nhóm vi khuẩn sinh bào tử. Vi khuẩn gây thối chia làm 2 loại: - Loại hiếu khí: Bacillus mesentericus, Bacillus subtilis. - Loại yếm khí: Bacillus botulinus. Ngoài ra còn có loài Proteus hoạt động phân hủy các sản phẩm protein thành các chất H2S, NH3, indol,… làm cho dưa bị thối. Đa số nhóm vi khuẩn này rất nhạy cảm với độ acid và hàm lượng NaCl (Nguyễn Quốc Huy, 2007) 2.3.4 Nấm men Nấm men thường hiện diện trong quá trình muối chua rau quả trong giai đoạn lên men chính và giai đoạn sau đó, đến khi hàm lượng đường không còn nữa. Đặc biệt, khi hàm lượng đường ban đầu trong mẻ lên men cao sẽ tạo điều kiện cho nấm men hoạt động, ức chế hoạt động của vi khuẩn lactic, dẫn đến quá trình lên men thất bại. Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 10- Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 38LT-2014 Trường Đại học Cần Thơ Chính vì vậy, cần điều chỉnh nồng độ đường trong dung dịch lên men cho phù hợp. Bên cạnh đó, khi nguyên liệu không ngập hoàn toàn trong nước lên men sẽ tạo điều kiện cho nấm men oxy hóa hoạt động. Loài nấm men này có thể sử dụng acid lactic và hạ thấp độ acid của nước muối tạo điều kiện cho các vi khuẩn gây hư hỏng khác phát triển. Nhiều giống nấm men được phân lập trong suốt giai đoạn đầu quá trình lên men. Nấm men lên men được phân lập gồm Hansenula anomala, H. subpelliculosa, Saccharomyces bailli, S.delbruckii, S. rosei, Torulopsis holmli, T. lactis- condensii và T. verstilis (Etchells và Bell, 1950a). Acid sorbic thường được sử dụng để ức chế sự phát triển của nấm men oxy hóa. 2.3.5 Nấm mốc Nấm mốc được phân bố rộng rãi trong thiên nhiên (Nguyễn Đức Lượng, 2004). Nếu điều kiện vệ sinh trong quá trình chế biến không đạt yêu cầu rất dễ nhiễm các loài nấm mốc gây hại như Aspergillus, Penicillium, Cidium lactic,… Đặc biệt nhất là loài sinh enzyme thủy phân pectin, có thể gây hư hỏng, làm mềm cấu trúc mô rau quả. Một số hóa chất chống mốc như kali sorbate, natri benzoate cũng được hướng dẫn sử dụng để phòng tránh hiện tượng này. 2.4 CÁC YẾU ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN LACTIC 2.4.1 Muối NaCl Nồng độ muối trong dịch lên men không những quyết định hiệu quả của quá trình lên men mà còn ảnh hưởng đến hương vị của sản phẩm muối chua. Muối có hai tác dụng chính trong quá trình lên men rau quả: giới hạn loại, phạm vi hoạt động của vi sinh vật và ngăn chặn sự mềm cấu trúc trong mô tế bào (Fleming et al., 2002). Nồng độ muối trong dịch lên men giữ vai trò rất quan trọng trong việc khởi đầu của quá trình lên men đồng thời có tác động đáng kể đến chất lượng sản phẩm cuối (Battcock và Azam-Ali, 2001). Việc sử dụng nồng độ muối cao để lên men với tác dụng ức chế vi sinh vật không mong muốn và góp phần tích cực trong việc cải thiện cấu trúc rau muối chua. Tuy nhiên, nồng độ muối NaCl từ 5 ÷ 6% có khả năng làm giảm hoạt độ của vi khuẩn acid lactic khoảng 30%, ở nồng độ muối quá cao (lớn hơn 8%), hoạt động của vi khuẩn acid lactic sẽ bị ức chế hoàn toàn (Jones et al, 1940). Ở nồng độ muối thấp có thể dẫn đến sự tăng trưởng của các vi sinh vật không mong muốn và làm chậm sự tăng trưởng của vi khuẩn acid dẫn đến giảm cấu trúc, sản phẩm kém chất lượng, thời gian bảo quản ngắn (Jones, 1975). Vì vậy trong quá trình muối chua tùy thuộc vào đặc tính của từng loại nguyên liệu cần lựa chọn nồng độ muối thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn acid lactic và ức chế sự phát triển của vi sinh vật lạ. Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - 11-