Tài liệu Khảo sát sự biến đổi độ sệt của xốt cà được chế biến bằng phương pháp thẩm thấu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG THÁI PHẠM DIỂM TRINH KHẢO SÁT SỰ BIẾN ĐỔI ĐỘ SỆT CỦA XỐT CÀ ĐƯỢC CHẾ BIẾN BẰNG PHƯƠNG PHÁP THẨM THẤU Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Cần Thơ, 2011 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Tên đề tài: KHẢO SÁT SỰ BIẾN ĐỔI ĐỘ SỆT CỦA XỐT CÀ ĐƯỢC CHẾ BIẾN BẰNG PHƯƠNG PHÁP THẨM THẤU Giáo viên hướng dẫn: TS. Bùi Hữu Thuận Sinh viên thực hiện: Thái Phạm Diểm Trinh MSSV: 2071849 Lớp: CNTP K33 Cần Thơ, 2011 Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ CẢM TẠ Trong thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp, tôi đã được sự hướng dẫn rất tận tình và chu đáo của Thầy Bùi Hữu Thuận. Thầy đã tạo những điều kiện thuận lợi, và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu để tôi có thể hoàn thành tốt quyển luận văn này. Xin gởi đến Thầy lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất. Xin cảm ơn các Thầy, Cô bộ môn Công nghệ thực phẩm- Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng đã giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi. Bên cạnh đó, xin cảm ơn toàn thể cán bộ phòng thí nghiệm và các bạn sinh viên lớp Công nghệ thực phẩm K33 đã giúp đỡ và tạo những điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian qua. Cần Thơ, ngày tháng năm 2011 Học viên thực hiện Thái Phạm Diểm Trinh Ngành: Công nghệ Thực phẩm i Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ TÓM LƯỢC Nguyên liệu chính cho quy trình chế biến xốt cà theo phương pháp tách nước thẩm thấu là cà chua Đà lạt chín đỏ, và đường saccarose. Qui trình chế biến được thực hiện là : cà chua được làm sạch, cắt thành lát dày 6 mm, tách nước ngâm thẩm thấu đến 23 oBx, chần ở thời gian 180 giây trong hơi nước sôi (ở áp suất thường), nghiền, bày khí, phối chế với các gia vị. Sản phẩm có thành phần giống công thức xốt chuẩn. Độ sệt là thông số chất lượng quan trọng cho các sản phẩm xốt cà chua phụ thuộc vào chế độ xử lý nhiệt của sản phẩm và chất phụ gia kiểm soát tính lưu biến. Tác động của xử lý nhiệt trên sự thay đổi độ sệt của xốt cà trong thời gian bảo quản, và xác định loại và tỷ lệ tinh bột bổ sung thích hợp vào xốt cà được khảo sát để tìm ra các thông số chế biến thích hợp. Độ sệt của xốt được đánh giá bằng dụng cụ chuyên Bostwick kế và cũng được đánh giá cảm quan. Kết quả cho thấy sản phẩm thanh trùng thời gian 10 phút ở 90 oC, sau đó rót nóng vào bao bì thủy tinh có đường kính 4,5cm và chiều cao 8cm, đủ để làm sản phẩm ổn định về độ sệt trong thời gian bảo quản. Tinh bột bắp được lựa chọn bổ sung vào xốt cà với tỷ lệ 0,5% làm tăng độ sệt của sản phẩm và đạt điểm cao nhất trong sản phẩm loại “A” theo tiêu chuẩn của USDA (1992). Giá trị cảm quan của sản phẩm tương đương với các mẫu trên thị trường. . Từ khóa: xốt cà, thẩm thấu, độ sệt Ngành: Công nghệ Thực phẩm ii Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ MỤC LỤC CẢM TẠ .....................................................................................................................................i TÓM LƯỢC...............................................................................................................................ii MỤC LỤC ............................................................................................................................... iii DANH SÁCH HÌNH .................................................................................................................v DANH SÁCH BẢNG ...............................................................................................................vi CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU........................................................................................................1 1.1. Đặt vấn đề ......................................................................................................................1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu .......................................................................................................2 CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU....................................................................................3 2.1. Cà chua và một số thành phần quan trọng có trong quả .................................................3 2.1.1. Khái quát về cà chua ................................................................................................3 2.1.2. Các thành phần chất khô và hợp chất mùi trong quả cà chua chín ..........................5 2.1.3 Lycopene...................................................................................................................5 2.1.4. Pectin và các enzyme pectinase ...............................................................................6 2.2. Các phẩm chất của xốt cà chua .......................................................................................8 2.2.1. Màu sắc và mùi vị ....................................................................................................8 2.2.2. Độ sệt .......................................................................................................................8 2.3. Quy trình chế biến xốt cà chua tách nước bằng phương pháp thẩm thấu .....................11 2.3.1. Quy trình ................................................................................................................11 2.3.2. Cách thực hiện .......................................................................................................12 2.4. Ảnh hưởng của các quá trình xử lý nhiệt trong chế biến xốt cà chua...........................13 2.5. Tách nước thẩm thấu.....................................................................................................13 2.6. Tinh bột biến tính..........................................................................................................14 CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................15 3.1. Phương tiện nghiên cứu ................................................................................................15 3.1.1. Địa điểm và thời gian.............................................................................................15 3.1.2. Hóa chất .................................................................................................................15 3.1.3. Dụng cụ, thiết bị.....................................................................................................15 3.2. Phương pháp nghiên cứu ..............................................................................................16 3.2.1. Nguyên liệu............................................................................................................16 3.2.2. Thí nghiệm 1: Khảo sát tác động xử lý nhiệt đến sự ổn định độ nhớt của sản phẩm xốt cà................................................................................................................................16 3.2.3. Thí nghiệm 2: Khảo sát tính chất của phụ gia (chất hỗ trợ cấu trúc).....................17 3.2.4. Thí nghiệm 3: Xác định nồng độ thích hợp của phụ gia cho xốt cà ......................17 3.2.5. Thí nghiệm 4: Khảo sát độ sệt của sản phẩm xốt cà chế biến từ cà chua tách nước bằng phương pháp tách nước thẩm thấu và một số sản phẩm xốt cà trên thị trường bằng phương pháp đánh giá cảm quan. ....................................................................................17 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ THẢO LUẬN..................................................................................19 4.1. Khảo sát tác động xử lý nhiệt đến sự ổn định độ nhớt của sản phẩm xốt cà ................19 4.2 Khảo sát tính chất của phụ gia (chất hỗ trợ cấu trúc) ....................................................20 4.3 Xác định nồng độ thích hợp của phụ gia cho sản phẩm xốt cà......................................21 4.4 Khảo sát độ sệt của sản phẩm sốt cà chế biến từ cà chua tách nước bằng phương pháp tách nước thẩm thấu và một số sản phẩm sốt cà trên thị trường bằng phương pháp đánh giá cảm quan. .............................................................................................................................22 CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...........................................................................24 5.1 Kết luận..........................................................................................................................24 Ngành: Công nghệ Thực phẩm iii Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ 5.2 Kiến nghị........................................................................................................................24 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................25 PHỤ LỤC A.............................................................................................................................26 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ......................................................................................26 PHỤ LỤC B.............................................................................................................................28 KẾT QUẢ XỬ LÝ THỐNG KÊ .............................................................................................28 Ngành: Công nghệ Thực phẩm iv Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ DANH SÁCH HÌNH Hình Tựa hình Trang 1 Quả cà chua chín…………………………………………………. 1 2 Cấu trúc phân tử lycopene……………………………………….. 6 3 Quy trình chế biến xốt cà chua tách nước bằng phương pháp thẩm thấu………………………………………………………………. 11 4 Bostwick kế ……………………………………………………... 15 5 Sự thay đổi giá trị Bostwick theo thời gian thanh trùng…………. 19 6 Giá trị Bostwick của tinh bột theo loại tinh bột và thời gian gia nhiệt………………………………………………………………. 20 7 Sự thay đổi giá trị Bostwich của xốt cà theo tỷ lệ bổ sung tinh bột 22 8 Điểm cảm quan của các loại xốt cà………………………………. 23 Ngành: Công nghệ Thực phẩm v Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ DANH SÁCH BẢNG Bảng Tựa bảng Trang 1 Thành phần hóa học của cà chua tươi………………………………... 4 2 Bảng điểm đánh giá cảm quan độ sệt………………………………… 18 3 Bảng phân tích ảnh hưởng của loại tinh bột và thời gian xử lý nhiệt.. 20 4 Độ Bostwick của các loại xốt cà…………………………………….. 23 Ngành: Công nghệ Thực phẩm vi Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU 1.1. Đặt vấn đề Trong đời sống hàng ngày rau quả là một trong những nguồn thức ăn thiết yếu của con người về mặt dinh dưỡng và sức khỏe. Vì vậy, việc sử dụng các loại trái cây, rau quả… rất quan trọng, góp phần tăng giá trị dinh dưỡng trong đời sống hàng ngày. Cà chua cung cấp nhiều chất chống oxy hóa rất tốt đặc biệt là cà chua chín đỏ, do hiện diện rất nhiều carotenoid đặc biệt là lycopene. Hình 1. Quả cà chua chín (Nguồn: http://nghethuatsong.) Xốt cà chua là sản phẩm được chế biến từ nguyên liệu cà chua tươi, từ puree hay từ paste cà chua. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại xốt cà được chế biến bởi các công ty lớn trong và ngoài nước, nhưng hầu hết đều được làm theo phương pháp cô đặc phải qua nhiều giai đoạn gây ảnh hưởng rất nhiều đến màu sắc và phẩm chất của xốt cà. Ứng dụng quá trình tách nước thẩm thấu, quy trình chế biến xốt cà chua bằng phương pháp tách nước thẩm thấu đã được thực hiện tạo ra xốt cà chua có giá trị cảm quan và tiết kiệm năng lượng tốt hơn nhiều so với phương pháp cô đặc. Trong đó, độ sệt là thông số chất lượng quan trọng cho các sản phẩm xốt cà chua. Độ sệt là trạng thái vật lý của xốt cà, chỉ khuynh hướng của sản phẩm giữ phần chất khô ở dạng lơ lửng trong thời hạn sử dụng của sản phẩm. Nguyên nhân chính 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 Ngành: Công nghệ Thực phẩm 1 Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ này. Thời gian gia nhiệt làm cho hoạt tính của enzyme pectinase giảm, tác động của chúng lên các hợp chất pectin càng ít do đó làm ổn định độ sệt của xốt cà. Ngoài ra, với việc bổ sung một lượng nhỏ tinh bột cũng có thể giúp cải thiện độ sệt tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm. Trên cơ sở tiếp nối quy trình chế biến xốt cà chua bằng công nghệ tách nước thẩm thấu, đề tài “Khảo sát sự biến đổi độ sệt của xốt cà chua được chế biến bằng phương pháp thẩm thấu” được thực hiện nhằm cải thiện độ sệt, tăng giá trị cảm quan sản phẩm. 1.2. Mục tiêu nghiên cứu Làm ổn định và cải thiện tính chất lưu biến của sản phẩm xốt cà chua trong bảo quản bằng cách khảo sát tác động của xử lý nhiệt thanh trùng và phụ gia tinh bột. Ngành: Công nghệ Thực phẩm 2 Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1. Cà chua và một số thành phần quan trọng có trong quả 2.1.1. Khái quát về cà chua Cây cà chua ( Lycopersicum esculentum), có nguồn gốc từ Nam Mỹ, là loại rau ăn quả, họ Cà (Solanaceae). Quả có chứa nhiều vitamin C nên có vị chua. Quả cà chua mọng, khi chín có màu vàng hoặc đỏ, có nhiều hình dạng: tròn, dẹt, có cạnh, có múi. Cà chua có nguồn gốc từ vùng Andean của Nam Mỹ dưới các điều kiện khí hậu rất thay đổi. Cây cà chua có thể sinh trưởng trên nhiều loại đất khác nhau như đất sét, đất cát, đất pha cát, có độ pH = 6 - 6,5. Đất có độ ẩm cao và ngập nước kéo dài sẽ làm giảm khả năng sinh trưởng của cây cà chua. Nhiệt độ thích hợp cho cà chua để đạt năng suất cao, chất lượng tốt là khoảng 21 – 24oC và thời tiết khô. Nhiệt độ dưới 12oC kéo dài sẽ gây thiệt hại nghiêm trọng, nhiệt độ trên 27oC kéo dài sẽ hạn chế ra hoa, đậu quả. 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 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. Các giống cà chua đang có thể chia cà chua thành 3 loại dựa vào hình dạng: - Cà chua hồng: quả có hình dạng quả hồng, không chia múi. Thịt quả đặc, nhiều bột, lượng đường trong quả cao. Các giống thường gặp: Ba Lan, hồng lan của Viện cây lương thực; giống 214; HP5; HP1 của Hải Phòng… - Cà chua múi: quả to, nhiều ngăn tạo thành múi, là giống cây sinh trưởng vô hạn, thời gian sinh trưởng dài, năng suất và khả năng chống chịu khá nhưng chất lượng không bằng cà chua hồng. - Cà chua bi: quả nhỏ, chua, giá trị thấp, thường dùng làm nguyên liệu tạo giống. Mùa hè cà chua có tỉ lệ đường/ độ chua cao nhất. Lượng vitamin C thấp nhất vào mùa xuân (12mg/100g) so với 15mg đầu hè và cao nhất vào cuối hè. Trái cà chua là một nguồn quan trọng các chất dinh dưỡng cho một phần lớn dân số thế giới vì được canh tác nhiều và được tiêu thụ rộng ở cả dạng tươi và các sản phẩm chế biến. Cà chua là một nguồn giàu vitamins và chất chống oxy hóa tự nhiên như ascorbic acid , β-carotene, và lycopene. Hầu hết thành phần dinh dưỡng trong trái cà chua được ổn định bởi pH acid của mô trái và nhiều chất dinh dưỡng giữ được trong Ngành: Công nghệ Thực phẩm 3 Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ suốt quá trình chế biến tương đối ngắn và nhẹ nhàng được sử dụng trong sản xuất của hầu hết các sản phẩm cà chua. Cà chua được trồng ở quy mô công nghiệp trong nhiều vùng nhiệt độ, nhưng sự ổn định của sản phẩm chế biến cô đặc làm cho sản phẩm có thể vận chuyển xa và kéo dài sự tồn trữ sản phẩm. Bảng 1. Thành phần hóa học của cà chua tươi Thành phần Năng lượng (kJ) Thành phần tổng quát (g) Nước Protein Chất béo Chất xơ Carbonhydrate (g) Glucose Fructose Succrose Tinh bột Acid hữu cơ (g) Citric Malic Oxalic Acid khác Vitamin (mg) Vitamin C Thiamine Riboflavin Acid Nicotinic β - Carotene (đương lượng) Khoáng chất (mg) K Na Ca Mg Fe Zn Hàm lượng (trong 100g phần ăn được) 56 94.7 1.0 0.1 1.6 0.9 1.0 0 0 0.43 0.08 0 0 18 0.04 0.02 0.7 0.34 200 6 8 10 0.3 0.2 (Nguồn: Handbook of Vegetable Science and Technology 1998, tr. 183) Ngành: Công nghệ Thực phẩm 4 Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ 2.1.2. Các thành phần chất khô và hợp chất mùi trong quả cà chua chín Cà chua chín chứa 93 – 95% nước và có hàm lượng chất khô thấp. Cà chua chứa 5,5 – 9,5% chất khô tổng số, trong đó khoảng 1% là vỏ và hạt. 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. Chất khô hòa tan chiếm khoảng 75% chất khô tổng số trong cà chua chín. Các chất khô hòa tan được tạo thành bởi các đường tự do mà phần lớn là các đường khử, chủ yếu là glucose và fructose chiếm từ 50 – 65% chất khô cà chua. Khoảng 10% tổng lượng chất khô là acid hữu cơ, chủ yếu là acid citric và malic, khoảng 1% là vỏ và hạt, với phần còn lại là chất khô không tan trong alcohol, các khoáng, các sắc tố, vitamine và lipid. Trong cà chua chín, enzyme lypoxygenase đóng vai trò then chốt trong quá trình chuyển hóa các axit béo thành các hexan aldehyde và các loại rượu dễ bay hơi để tạo nên mùi. Có ít nhất ba gen lypoxygenase (LOX) được tìm thấy trong suốt quá trình chín của quả cà chua. Enzyme này hoạt động mạnh khi cà chua chín mềm hay bị dập do các dụng cơ học. Vì vậy, khi đó chúng ta mới thật sự nhận biết được mùi của cà chua (Ferrei, 1994 ). 2.1.3 Lycopene Màu sắc trái cà chua được xác định chủ yếu bởi hàm lượng của các carotenoid màu đỏ, chủ yếu là lycopene và các tiền chất của nó. Hàm lượng các sắc tố carotenoid này có một tầm quan trọng cho cả vẻ ngoài và giá trị dinh dưỡng của cà chua tươi và đã chế biến. Lycopene chiếm 83% tổng sắc tố có mặt trong cà chua. Lycopene là một carotenoid mạch mở acyclic 40 cacbon, có độ chưa bão hòa cao, gồm 11 liên kết đồng hóa trị liên hợp và 2 không liên hợp, điều này làm tăng ái lực của nó với các oxygen độc thân và khả năng lọc các gốc tự do của nó vượt trội hơn các carotenoid khác. Lycopene là một hợp chất ưa dầu không tan trong nước, nhưng tan trong các dung môi hữu cơ. Ngành: Công nghệ Thực phẩm 5 Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ Hình 2. Cấu trúc phân tử lycopene (Nguồn: www.uniregensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/ ) Caroteniod trong cà chua chịu sự phá hủy trong suốt quá trình chế biến, nguyên nhân chính là do sự oxy hóa. Có nhiều nhân tố khác ngoài nhiệt, như oxygen, sự phơi nắng, hàm lượng ẩm của sản phẩm, hàm lượng chất khô, sự hiện diện của chất tiền oxy hóa và các lipid, và loại kim loại được sử dụng, như nhôm, thép, đồng trong thùng chứa sản phẩm, ảnh hưởng hàm lượng lycopene của các sản phẩm cà chua. Các tác nhân này kết hợp với thời gian và nhiệt độ làm cho glycopene bền nhiệt hoặc nhạy cảm với nhiệt hơn. Có nhiều nghiên cứu liên quan đến ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ nấu lên hàm lượng lycopene trong quá trình chế biến cà chua. Một vài nghiên cứu báo cáo vai trò có lợi của xử lý nhiệt trong việc phóng thích lycopene có hoạt tính sinh học, nhưng một vài nghiên cứu báo cáo phát hiện ngược lại về ảnh hưởng của xử lý nhiệt trên hàm lượng lycopene của cà chua. 2.1.4. Pectin và các enzyme pectinase 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, ngoài ra trong thành phần mạch chính của pectin còn 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 xốt, số lượng, tính tan và kích thước phân tử của pectin ảnh hưởng lớn đến độ sệt. Pectin trong thực phẩm có nguồn gốc thực vật bị tấn công bởi các enzyme sau đây: Ngành: Công nghệ Thực phẩm 6 Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ - 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 đơn vị 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 này trong thực vật có pH tối ưu 7,5-8, nhiệt độ tối ưu 55-60oC. 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 92oC, 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. Một vài thời gian và nhiệt độ vô hoạt PME theo các kết quả nghiên cứu khác nhau gồm: 40 giây ở 80oC và 15 giây ở 82oC. - 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. Có hai loại polygalacturonase và polymethyl-galacturonase tác động lên acid pectic (không chứa nhóm methyl) và 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. Enzyme đường hóa thủy phân pectin cho các sản phẩm cuối là các acid penta-, tetra-, di-, và trigalacturonic. Polygalacturonase có pH tối ưu trong vùng acid yếu, nhiệt độ tối ưu 40 – 45oC. Chúng được hoạt hóa bởi Ca2+ hoặc NaCl. - 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. - 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). 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. 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 Ngành: Công nghệ Thực phẩm 7 Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ polymer do sự khử β của pectin. Hầu hết thực phẩm từ thực vật có pH trên 4,5 và được chế biến ở 80oC hay cao hơn làm chúng nhạy cảm với phản ứng khử β. 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, pectin với DM thấp thủy phân nhanh hơn và phản ứng tăng lên bởi sự demethoxy hóa hóa học đồng thời của polymer dưới các điều kiện như vậy. Sự thủy phân do acid ít quan trọng hơn trong các quá trình chế biến thực phẩm thông thường. 2.2. Các phẩm chất của xốt cà chua 2.2.1. Màu sắc và mùi vị Màu của xốt cà được tạo thành chủ yếu do màu của lycopene. Màu sắc của xốt cà biến đổi do các sản phẩm của phản ứng hóa hóa nâu, sự biến đổi, phá hủy lycopene, và nguyên nhân quan trọng là sự phá hủy cấu trúc các carotenoid. Hydroxymethyl furfural (HMF), một hợp chất trung gian của phản ứng Maillard, được sử dụng như một chất chỉ thị sự phá hủy do nhiệt và sự tạo thành các sản phẩm hóa nâu không mong muốn. Mùi trong thực phẩm là một hỗn hợp phức tạp bao gồm những chất như axit, aldehyde, ketone, rượu dễ bay hơi… Thành phần các chất bay hơi của các sản phẩm cà chua thay đổi trong suốt quá trình chế biến, khi một vài hợp chất bị mất trong khi những chất khác được tạo thành do các phản ứng như sự phá hủy và oxy hóa lipid và carotenoid. Dimethyl sulfide là một trong những hợp chất quan trọng nhất liên quan đến “mùi nấu” của xốt cà. Chất này không có mặt trong cà chua nguyên liệu nhưng có nhiều trong các sản phẩm cà chua đã chế biến. 2.2.2. Độ sệt Độ sệt của dịch cà được xác định chủ yếu bởi số lượng và tính chất của các chất khô không tan trong nước. Độ sệt phụ thuộc vào thể tích bên trong dịch phần bị chiếm bởi các chất khô không tan trong nước. Ngoài ra Marsh et al (1980) nhận thấy rằng độ sệt còn phụ thuộc vào tỷ lệ chất khô không tan so với chất khô tổng cộng. Phần chất khô không tan của trái cà chua chiếm khoảng 15-20% chất khô tổng cộng, và các hợp chất pectic, cellulose, hemicellulose, lignin và các polysaccharide khác chiếm phần lớn. Các hợp chất pectic là các đại phân tử glycosidic tồn tại duy nhất trong thực vật như các polymer phức hợp của acid galacturonic và methyl ester của chúng, liên quan mật thiết với các vật chất tế bào không tan. Các thành phần không tan của các sản phẩm này có thể bao gồm các tế bào nguyên vẹn hay bị vỡ, bị nghiền và các mảnh vỡ của tế bào bao gồm các polymer chuỗi dài ligenin, cellulose, hemicellulose và các thành phần pectin không tan. Thakur, Singh và Nelson (1996) tìm thấy rằng pectolytic enzyme được phóng thích trong giai đoạn Ngành: Công nghệ Thực phẩm 8 Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ nghiền và hoạt động ngay lập tức. Vì vậy, các hợp chất pectic không thể được duy trì toàn bộ thậm chí ở điều kiện chế biến tốt nhất. Các cấu tử lơ lửng hydrate hóa cao và chiếm một thể tích tương đối lớn, nhưng chứa chất khô rất thấp. Độ sệt của các sản phẩm cà chua bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện đồng thời của các tế bào nguyên vẹn, các mảnh vỡ của tế bào và pectin hòa tan trong phần nước. Tuy nhiên, độ nhớt của dịch ép cà chua không chỉ được xác định bởi các hợp chất pectic. Các hợp chất cao phân tử liên kết với các chất rắn không tan trong cồn góp phần tạo nên tính nhớt. Các phần carbonhydrate cao phân tử hơn của vách tế bào cà chua sinh ra các hợp chất pectic, hemicellulose và cellulose theo tỷ lệ 11:6:3. Độ nhớt của phần nước (phần hòa tan của dịch cà sau khi tách bỏ các nguyên liệu không tan bằng ly tâm) có thể xác định bằng cách sử dụng loại nhớt kế kiểu CannonFenske. Độ nhớt dịch lỏng này là kết quả của sự có mặt các chất tan, đặc biệt là các hợp chất polymer, tồn tại trong cà chua hầu hết ở dạng pectin. Cả độ nhớt dịch lỏng và giá trị Bostwick thường được xác định trong các đánh giá kiểm soát chất lượng trong quá trình sản xuất paste cà. Tuy nhiên, trong công nghiệp cà chua, dụng cụ đo độ sệt Bostwick là chuẩn cho sự đo lường một thông số có liên quan, độ sệt, thông số có tương quan tốt hơn đến vị giác của người tiêu dùng hơn là độ nhớt. Catsup loại A không chảy hơn 9 cm trong 30 s và loại B không chảy hơn 14 cm. Các nhân tố chính ảnh hưởng đến độ sệt gồm - Sự khác nhau về thành phần giữa các cây trồng - Sự thay đổi về thành phần ở cùng một cây ở các giai đoạn trưởng thành khác nhau - Hàm lượng chất khô tổng cộng và hàm lượng chất khô không tan - Sự phân bố kích thước cấu tử và hình dạng cấu tử của chất khô không tan; - Nhiệt độ nghiền. Các nguyên nhân gây tổn thất độ sệt Trong công nghiệp chế biến cà chua, sự duy trì độ nhớt là một trong các chỉ tiêu chất lượng quan trọng nhất. Có nhiều giải thích cho sự tổn thất độ sệt bao gồm sự tổn thất độ nhớt một kết quả trực tiếp của sự phá hủy các hợp chất pectic do các enzyme nội bào, đặc biệt là pectinmethylesterase (PME) và endo- polygalacturonase (PG); hoạt tính của các enzyme có thể bị phá vỡ hoàn toàn bởi các quá trình nhiệt thông thường. Sự thủy phân hóa học các pectin do nhiệt độ cao trong quá trình, sự tách nước polymer không thuận nghịch do nồng độ chất tan cao trong paste. Pectin trong dịch cà Ngành: Công nghệ Thực phẩm 9 Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ nhạy cảm với sự phá hủy do thủy phân bằng acid ở các nhiệt độ cao, mặc dù các nghiên cứu mới đây pectin trên citrus cho thấy, ở nhiệt độ và pH này của dịch cà, tốc độ phá hủy pectin khá chậm (Diaz et al., 2007). Theo Hurtado et al. (2002) trong suốt quá trình cô đặc có cả sự chuyển pectin từ dạng không tan trong nước sang các phần hòa tan trong nước và có sự tổn thất khối lượng tịnh pectin trong suốt quá trình. Trong nghiên cứu này, các chất khô không tan trong cồn (AIS) được tách ra từ dịch chưa cô đặc, các bán thành phẩm, và paste đã cô đặc. Hàm lượng pectin của AIS được tách từ paste chỉ bằng 1/2 AIS thu được từ dịch ban đầu. thêm vào đó, sự giảm kích thước polymer pectin cũng quan sát được giữa các phần hòa tan từ AIS dịch và AIS paste. Các tác giả kết luận rằng nhiệt lấy vào trong suốt quá trình cô đặc dẫn đến sự hòa tan lớn và sự thủy phân pectin do nhiệt. Vì tổn thất này của pectin gây nên sự giảm độ sệt, các tác giả đề nghị rằng giảm lượng nhiệt lấy vào sẽ cải thiện chất lượng sản phẩm. Ngành: Công nghệ Thực phẩm 10 Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ 2.3. Quy trình chế biến xốt cà chua tách nước bằng phương pháp thẩm thấu 2.3.1. Quy trình Nguyên liệu Làm sạch Cắt lát dày 6 mm Tách nước thẩm thấu đến 23 ºBx Rửa Ly tâm Chần trong hơi nước Nghiền 2 phút Rây qua lỗ rây 1,5 mm Bài khí 2% muối 18,94 % saccharose 1,56% dung dịch acid acetic 45% Phối trộn phụ gia 9,987‰ hành 0,005‰ tỏi 0,005‰ quế 0,003‰ đinh hương Thanh trùng 90ºC, 10 phút Sản phẩm Hình 3. Quy trình chế biến xốt cà chua tách nước bằng phương pháp thẩm thấu (Nguồn: Võ Minh Châu., 2010) Ngành: Công nghệ Thực phẩm 11 Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại học Cần Thơ 2.3.2. Cách thực hiện Nguyên liệu: trái cà chua được chọn là trái nguyên vẹn, không sâu bệnh, chín đỏ hoàn toàn, nhằm bảo đảm cho sản phẩm có giá trị cảm quan cao (màu sắc đỏ đẹp) và chất lượng tốt (như mùi, vị, độ sệt…). Làm sạch: trái cà chua được rửa sạch trong nước thường để loại bớt các tạp chất và vi sinh vật, trứng ruồi và ấu trùng bám trên bề mặt trái. Sau đó, trái được để ráo. Cắt lát: trái cà chua được cắt thành các lát dày 6 mm bằng máy cắt lát. Cắt các lát mỏng hơn gây tổn thất nhiều chất dinh dưỡng trong cà, cắt các lát dày hơn làm tốn nhiều thời gian tách nước thẩm thấu cà. Tách nước thẩm thấu: các lát cà được ngâm vào dung dịch thẩm thấu (khối lượng saccharose/nước = 70/30) ở nhiệt độ phòng, tỷ lệ khối lượng cà chua/dung dịch thẩm thấu là 1/10. Bảo đảm các lát cà ngập hoàn toàn trong dung dịch. Giai đoạn này được thực hiện đến khi cà chua đạt 23 ºBrix. Có thể dùng Brix kế để kiểm tra độ Brix của mẫu. Thời gian để các lát cà đạt 23 ºBrix thường là 2 giờ 35 phút. Một số biến đổi của cà chua trong giai đoạn tách nước thẩm thấu gồm có sự giảm khối lượng, tăng độ Brix và giảm hàm lượng nước trong cà. Ly tâm: sau khi đạt độ Brix yêu cầu, các lát cà được vớt ra, rửa trong nước thường để tách bỏ dung dịch đường thừa bám trên bề mặt cà. Tiếp theo, sử dụng dụng cụ ly tâm rau để tách lượng nước rửa còn thừa bám trên cà. Chần: Các lát cà được chần trong hơi nước sôi (ở áp suất thường) trong 180 giây. Mục đích của quá trình chần là vô hoạt các enzyme như pectinase, polyphenol oxidase…, giúp hạn chế sự hóa nâu và tăng tính ổn định cho sản phẩm. Khi cà không được chần, có thể xảy ra một số hiện tượng không mong muốn sau khi thanh trùng, như hiện tượng tách lớp. Tuy nhiên, giai đoạn chần cũng làm cho màu vàng của sản phẩm gia tăng (xảy ra sự đồng phân hóa trans-lycopene sang dạng cis) và giảm độ hấp thu của lycopene trong dịch nghiền (Võ Minh Châu, 2010). Nghiền: cà chua được nghiền trong thiết bị nghiền, sau đó được lọc qua rây có đường kính rỗ rây 1,5 mm. Giai đoạn nghiền giúp thu được hiệu suất trích ly cao cho sản phẩm, đồng thời giúp thu được hàm lượng vỏ cà (chứa nhiều lycopene) hơn (Võ Minh Châu, 2010). Bài khí: sau khi nghiền, các tế bào cà chua bị phá vỡ, các thành phần dinh dưỡng tiếp xúc với không khí trong dịch nghiền, do đó thực hiện giai đoạn bài khí nhằm mục đích loại bỏ khí trong dịch nghiền, hạn chế các phản ứng oxy hóa xảy ra trong dịch. Phối chế: sản phẩm được bổ sung một số chất phụ gia để tăng khả năng bảo quản và có hương vị hấp dẫn. Dịch nghiền cà được phối trộn với loại phụ gia gồm 2% muối, 18,94% saccharose, 1,56% dung dịch acid acetic 45%, 1% gia vị. Các gia vị bổ sung Ngành: Công nghệ Thực phẩm 12