TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG
NGUYỄN THỊ NGỌC GIÀU MSSV: 2071743
ĐỘNG HỌC SỤ THAY ĐỎI THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA KHÓM THEO MỨC Độ
CHÍN TRONG CHÉ BIÉN NHIỆT
Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỤC PHẨM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẢN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG
DỤNG
Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THựC PHẨM
rri Ạ -» Ạ 1 V •
Tên đẽ tài:
ĐÔNG HOC sư THAY ĐỐI THÀNH PHẢN HÓA HOC • • • • CỦA KHÓM THEO MỨC ĐỘ
CHÍN TRONG CHẾ BIẾN NHIÊT
Giảo viên hướng dân Sinh viên thưc hiên
PGs.Ts. Nguyễn Văn Mưòi Nguyễn Thị Ngọc Giàu
MSSV: 2071743 Lóp: CNTP K33
Cần Tho’, 2010
LỜI CAM ĐOAN
Luận văn đính kèm theo đây, với đề tài “Động học sự thay đổi thành phần hóa học
của khóm theo mức độ chín trong chế biến nhiệt” do sinh viên Nguyễn Thị Ngọc
Giàu thực hiện và báo cáo đã được hội đồng chấm luận văn thông qua.
Giáo viên hướng dẫn
Cần Thơ, ngày tháng năm 2010.
Chủ tịch hội đồng
LỜI CẢM TẠ
Đầu tiên, em xin chân thành gởi lời cảm ơn Thầy Nguyền Văn Mười và Cô Trần Thanh Trúc đã tận
tình hướng dẫn, giúp đỡ và truyền đạt cho em những kinh nghiệm vô cùng quý báu đế em hoàn thành
tốt đề tài.
Qua đây, em xin chân thành gởi lời 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 cho chúng em
những kiến thức hữu ích, cũng như kinh nghiệm thực tế trong suốt thời gian được học tập và rèn
luyện tại trường. Đây chính là nền tảng giúp em có kiến thức đế thực hiện luận văn tốt nghiệp, và
trước khi xử nhiệt có tăng nhưng không có sự khác biệt ỷ nghĩa trong cùng mức độ chín.
Luận vẫn tốt nghiệp Đại học khỏa 33 2010 Trường Đại học cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm
1 v
MỤC LỤC
PHỤ LỤC 3 KÉT QUẢ THỐNG KÊ sự THAY ĐỐI VIATMIN c CỦA KHÓM
THEO MỨC Độ CHÍN TRONG QUÁ TRÌNH xử LÝ NHIỆT KHÁC NHAƯ xlvii
DANH SÁCH HÌNH
Luận vẫn tốt nghiệp Đại học khỏa 33 2010 Trường Đại học cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm
1 v
Hình 20: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ (T) đến hằng số phá hủy vitamin c (k) của
khóm ở 5 mức độ chín trong quá trình xử lý nhiệt khác nhau sau khi đã tiền xử lý nhiệt với CaƠ 2
ở cùng nồng độ 38
Luận vẫn tốt nghiệp Đại học khỏa 33 2010 Trường Đại học cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm
Vl6
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 7: Thông số động học được tính toán dựa vào phương trình chuyển đổi một phần (fractional
conversion model) của sự thay đổi hàm lượng vitamin c ở các mức độ chín của khóm trong quá trình xử lý
nhiệt khác nhau sau khi đã tiền xử lý nhiệt với CaClọ ở cùng nồng độ 37
Bảng 8: Phương trình động học sự thay đối hàm lượng vitamin c ở các mức độ chín của khóm theo nhiệt độ
và thời gian trong quá trình xử lý nhiệt khác nhau sau khi đã tiền xử lý nhiệt với CaCỈ2 ở cùng nồng độ 39
Bảng 9: Phương trình động học sự biến đôi hàm lượng đường của khóm ở ở các mức độ chín của khóm theo
nhiệt độ và thời gian trong quá trình xử lý nhiệt khác nhau sau khi đã tiền xử lý với CaCỈ 2 ở cùng nồng độ
42
Bảng 10: Phương trình động học sự biến đổi hàm lượng acid của khóm ở ở các mức độ chín của khóm theo
nhiệt độ và thời gian trong quá trình xử lý nhiệt khác nhau sau khi đã tiền xử lý với CâCh ở cùng nồng độ
45
Luận vẫn tốt nghiệp Đại học khỏa 33 2010 Trường Đại học cần Thơ
đủ loại vitamin cần thiết như vitamin A, B, pp, c, đặc biệt trong cây và quả khóm có chứa bromelin
là một loại enzyme thủy phân protein có thế chữa được các rối loạn tiêu hóa. Một trong những yêu
cầu quan trọng bậc nhất đối với các phương pháp bảo quản và chế biến của rau quả nói chung và
khóm nói riêng là làm thế nào để bảo tồn được một cách tối đa các chất dinh dưỡng, vitamin, màu
sắc và cấu trúc đặc trưng của quả. Muốn làm được điều đó phải biết rõ thành phần hóa học của quả
và hiểu sâu sắc các quá trình sinh hóa xảy ra trong mô quả khi quả chín, cũng như khi chế biến và
bảo quản.
Sự biến đối của khóm cũng như nhiều loại quả khác sau thu hoạch phụ thuộc rất lớn vào điều kiện
nhiệt độ và độ ẩm môi trường bảo quản, các biến đối hóa lý sau thu hoạch và các xử lý hóa học nhằm
cải thiện chất lượng sản phẩm. Thường những quá trình không liên quan đến nhiệt độ thường ít hoặc
không ảnh hưởng giá trị dinh dưỡng của thực phẩm, nếu như vấn đề lạnh đông sè ảnh hưởng đến các
họp chất mùi và sự mất nước của trái cây thì thì chế biến nhiệt lại là nguyên nhân chính của các biến
đối giá trị cảm quan và giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. Quá trình gia nhiệt thường làm sản phẩm
mềm hay dai, mất đi tính đặc trưng của nguyên liệu tươi ban đầu. Chính vì thế tầm quan trọng của
việc cải thiện cấu trúc khóm sau quá trình xử lý nhiệt có ý nghĩa rất lớn trong việc góp phần làm tăng
thêm giá trị cảm quan của sản phẩm. Tuy nhiên, sự cải thiện về cấu trúc có thể là nguyên nhân tạo
nên mối nguy về biến đổi giá trị dinh dưỡng, mà chủ yếu là sự thay đối vitamin c, đường, acid và ấm
do tác động nhiệt. Ngoài ra, sự biến đối sau thu hoạch rau quả còn phụ thuộc rất lớn vào từng loại
nguyên liệu, điều kiện thố nhưỡng và xử lý trước thu hoạch (Bartholomew, 2003). Do đó, đề tài
“Động học sự thay đổi thành phần hóa học của khóm theo mức độ chín trong chế biến nhiệt” được
tiến hành nhằm xác định vai trò của tiền xử lý và lựa chọn độ chín thích hợp cho tùng loại sản phẩm
thông dụng của khóm.
Luận vãn tốt nghiệp Đại học khóa 33 2010 Trường Đại
Ngành Công nghệ thựcphâm Trang 9
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chủ yếu của đề tài là khảo sát động học sự thay đổi thành phần hóa học của khóm trong chế
biến nhiệt nhằm chọn lựa độ chín của khóm cũng như kết hợp với biện pháp tiền xử lỷ thích hợp cho
từng loại sản phấm.
Từ mục tiêu nghiên cứu trên, đề tài tiến hành khảo sát các nội dung sau:
- Khảo sát sự thay đổi vitamin c, đường, acid và ẩm của khóm trong chế biến nhiệt.
Khóm được chia làm 7 nhóm trong đó có 3 nhóm chính là: nhóm Cayenne, nhóm Queen, nhóm
Spanish.
Nhóm Cayenne: Khóm thuộc nhóm này có lá dài, phần lớn lá không có gai, chỉ một số có gai ở đầu
chóp lá. Lá có phiến dày, lòng phiến lá sâu, có thể dài 100cm. Hoa có màu xanh nhạt hơi đỏ. Quả có
dạng hình trụ, mắt rất nông. Quả nặng bình quân 1,2 - 2 kg, rất phù hợp cho chế biến làm đồ hộp. Khi
chưa chín quả có màu xanh đen, sau đó chuyển dần sang màu đỏ cho đến lúc chín hoàn toàn có màu hơi
pha đồng. Cây có tốc độ sinh sản yếu, trung bình chỉ có 1 - 2 chồi từ gốc trong năm. Trong điều kiện
chăm sóc kém có thể không có chồi cuống. Quả khóm Cayenne chứa nhiều nước và vỏ mỏng nên rất dề
thối khi vận chuyển xa.
Nhóm Queen: Khóm thuộc nhóm này có cấu tạo lá hẹp, cứng, có nhiều gai ở mép. Hoa có màu
xanh hồng, quả có nhiều mắt, mắt nhỏ, lồi, cứng nên tương đối dễ vận chuyển. Thịt quả vàng, ít nước
và có vị thơm hấp dẫn.
Ưu điểm của nhóm này là không kén đất, có thể trồng trên các loại đất nghèo chất dinh dưỡng. Nhóm
Queen cho chất lượng tốt với độ ngọt cao, độ acid thấp so với nhóm Cayenne và ít chất xơ. Thịt quả
giòn có màu sắc và hương vị tốt, thích hợp cho nhu cầu ăn tươi.
Nhược điểm là quả bé, khối lượng bình quân chỉ đạt từ 500 -ỉ- 700g, chăm sóc kém thì quả chỉ nặng
khoảng 300g. Dạng quả hơi bầu dục, khó thao tác trong khi chế biến. Thịt quả có nhiều khe hở không
chặt. Chính vì thế, khi chế biến đồ hộp rất khó đạt tiêu chuẩn về tỉ lệ khối lượng cái/nước, hạn chế khả
năng xuất khẩu.
Nhóm Spanish: Lá mềm dài, mép lá cong hơi ngả về phía lưng. Quả ngắn kích thước to hơn so quả của
nhóm Queen nhưng bé hon nhóm Cayenne. Khối lượng quả trung bình xấp xỉ 1 kg. Khi chín vỏ quả có
màu nâu đở, sẫm hơn nhiều so với quả Cayenne. Quả có hình dạng hơi cân đối, hơi hình trụ. Thịt quả
màu vàng trắng không đều, mắt quả sâu vị hơi chua. Chồi ngọn nhất là chồi cuống nhiều làm ảnh hưởng
đến phẩm chất quả. Các giống khóm trong nhóm này có đặc điếm là dễ trồng, chịu được bóng nhưng vì
phẩm chất kém nên chỉ sử dụng chủ yếu trong vườn gia đình, không nên trồng tập trung thành vùng lớn
(Đường Hồng Dật, 2003).
2.1.3 Thành phần hóa học của khóm
Khóm là loại quả nhiệt đới có giá trị dinh dưỡng và giá trị năng lượng cao. Khóm được tiêu thụ rộng rãi
trong nước và cả trên thế giới do nó có đầy đủ những đặc tính của một loại quả ngon: có mùi thơm
mạnh, hấp dẫn, độ ngọt cao, đi đôi với một độ chua không bao giờ thiếu, màu sắc vàng đẹp kể cả màu
Sắt mg 0,280
Magie mg
12,000
Phospho mg
8,000
Natri mg 115,000
Kẽm mg
0,100
Vitamin c
mg 36,200
Vitamin B| mg 0,079
Vitamin B2 mg 0,031
Vitamin B3 mg 0,489
Vitamin Bô mg
0,110
Vitamin Be; Hg 15,000
(Nguón: http://en.wikipedia.org/wiki/Pineapple)
2.1.4 Những biến đôi hóa học và lý học xảy ra khi khóm chín
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 33 2010 TrườngĐạihọc
Ngành Công nghệ thực phàm Trang 13
Nhóm 2: Quả không chứa saccharose. Đó là nhũng quả mà khi chín hầu như không chứa saccharose
hoặc chứa rất ít.
Trong đó, khóm được phân loại theo nhóm thứ nhất.
ii. Biến đối của acid hữu cơ
Trong khóm thường có các acid hữu cơ như acid citric khoảng 28 66% tống lượng
acid trong quả (Gortner, 1963), acid malic khoảng 18 -ỉ- 30% tống lượng acid trong quả (Chan et ai,
1973), acid ascorbic từ 200mg/l đến 710mg/l (Singleton, 1955). Ngoài ra còn có các acid khác như:
acid oxalic, acid formic, acid succinic nhưng với hàm lượng ít hơn. Các acid này cần thiết cho hoạt
động của quá trình hô hấp và các đường hướng trao đối khác. Acid trong khóm còn tập trung ở không
bào và là yếu tố quan trọng về vị.
phần cấu tạo chính là các phân tử celluloz có dạng sợi được kết dính với nhau bằng chất nền gồm các
đường đa khác và protein.
Các phân tử celuloz cấu trúc thành các sợi celluloz xếp song song nhau tạo ra các tấm, các sợi trong
các tấm khác nhau thường tạo ra các góc từ 60 - 90°. Đặc điểm sắp xếp này làm vách tế bào rắn chắc.
Các sợi celluloz rộng khoảng 20 nm, giữa các sợi có những khoảng trống có thể cho nước, khí và các
ion di chuyển tự do qua mạng lưới này, tính thấm chọn lọc của tế bào là do màng sinh chất quy định.
Ớ những cây còn non tế bào có vách mỏng gọi là vách sơ cap (primary wall), vách này có tính đàn hồi
và cho phép tế bào gia tăng kích thước. Giữa hai vách sơ cấp của các tế bào liên kề nhau là phiến giữa
hay lớp chung (middle lamella), là một lớp mỏng giàu chất polysaccharid gọi là pectin, thường hiện
diện dưới dạng là pectat calci. Khi chất pectin bị hóa nhày, các tế bào không còn gắn chặt vào nhau nữa
như khi chín trái trở nên mềm đi.
Khi tế bào trưởng thành và ngừng tăng trưởng, một số tế
bào tạo thêm lớp cứng hơn gọi là vách thứ cấp
(secondary wall) nằm giữa vách sơ cấp và màng tế bào.
Vách thứ cấp thường dày có nhiều lớp được cấu tạo bằng
các sợi celluloz xếp theo nhiều hướng
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 33 2010 TrườngĐạihọc
Ngành Công nghệ thực phàm Trang 15
khác nhau, nên vách tế bào trở nên rắn chắt hơn. Ngoài celluloz vách thứ cấp còn có thể tẩm thêm nhiều
chất khác như lignin. Khi vách thứ cấp được thành lập hoàn toàn, tế bào có thể chết đi, khi đó chỉ còn
làm nhiệm vụ nâng đỡ hay dẫn truyền .
Trên vách của tế bào thực vật có những lỗ nhỏ giúp các chất thông thương với nhau, các lỗ này được
gọi là cầu liên bào (plasmodesmata), ở vị trí này tế bào chất của hai tế bào liền kề liên tục nhau (Bùi
Tấn Anh, 2002).
Mục tiêu chủ yếu trong nghiên cứu về vách tế bào là tìm hiểu nền tảng phân tử của sự phân bào và sự
giãn của tế bào. Sự tăng lên về kích thước, the tích cũng như sự thay đối hình dạng được thực hiện ở
giai đoạn giãn của tế bào (McCann et al. 1993). Trong các tế bào có tính rỗng như dâu tây, quả mâm
xôi hay khóm, cấu trúc của vách tế bào thay đối rất khác nhau ở các mô khác nhau.
Mặc dù sự thay đối cấu trúc của tế bào không được hiếu biết một cách đầy đủ, tuy nhiên, các nghiên
cứu về phương diện hóa học đã cho thấy, sự mềm hóa của quả chính là sự phá hủy phiến giữa của thành
2
0
Acid pectinic CH3OH +
h
2
o
Acid pectic (polygalacturonic acid)
Polygalacturonase
a-D-Galacturonic acid Hình 3: Sự phân
cắt protopectin dạng không tan thành dạng hòa tan
Nguồn: Lê Ngọc Tủ, 2004
Hoạt độ của pectin methylesterase (PME) và polygalacturonase (PG) ở các giai đoạn phát triển đầu của
khóm rất cao, nhung đến khi khóm bắt đầu chín lại giảm xuống rất thấp, và khi khóm chín hoàn toàn
thì hoạt độ của chúng lại rất cao. PME có trong hầu hết mọi loại quả và hoạt độ cao khi quả chín. Đây
là nguyên nhân làm cho kích thước phân tử của pectin ngắn lại nhiều khi quả chín, làm cho cấu trúc
quả trở nên mềm.
2.3 Ảnh hưỏTig của quá trình tiền xử lý đến sự thay đôỉ chất lượng sản phấm
Trong khóm đóng hộp mặc dù xử lý ở nhiệt độ không cao lắm (trong các nhà máy thường áp dụng
nhiệt độ 90°C) nhưng sự thay đối màu sắc và cấu trúc vẫn xảy ra trong sản phẩm này (Chay et ai,
2003). Do đó để cải thiện chất lượng sản phẩm thì quá trình xử lý nhiệt mà đặc biệt là quá trình tiền xử
lý cần phải được quan tâm nghiên cứu. Quá trình tiền xử lý để kích hoạt PME, cải thiện cấu trúc của
sản phẩm bằng cách ngâm nguyên liệu trong dung dịch muối calcium.
Muối calcium thường sử dụng trong công nghiệp như một tác nhân tạo sự rắn chắc đặc biệt là các sản
phâm rau quả phải trải qua quá trình xử lý nhiệt, cấu trúc của nhiều loại rau quả sẽ được cải thiện khi
ngâm muối calcium ( Luna-Guzmasn et al., 1999 và 2000; Alonso et ai, 1997; Suutarinen et al.,
2000). Các loại muối calcium thường được sử dụng phổ biến là calcium chloride và calcium lactate
(Baker, 1993; Sato et al., 2006; Greve etal., 1994).
Pectin
Luận vãn tốt nghiệp Đại học khóa 33 2010 Trường Đại
Ngành Công nghệ thựcphâm Trang 17
Ngành Công nghệ thựcphâm Trang 18
Nguồn: Liners et al.,1992
Mặc dù sử dụng muối calcium mang lại nhiều ưu điểm cho việc cải thiện cấu trúc sản phẩm nhưng nó
lại làm cho sản phẩm có vị đắng hay có mùi vị không tốt (Luna- Guzmán et al., 2000). Điều này
thường xảy ra do lượng calcium thừa trong nước
ngâm không thấm vào tế bào sè bám bên ngoài sản
phẩm.
2.4 Ảnh hưỏTig của quá trình xử lý
nhiệt đến thực phấm
Nhiệt do quá trình xử lý nhiệt gây ra một số thay đối không thể tránh được về mặt dinh dưỡng và cảm
quan. Thông thường, sự kết hợp thời gian - nhiệt độ trong quá trình luộc được thiết kế đế đảm bảo
enzyme bị vô hoạt hoàn toàn nhưng phải giữ được cấu trúc và mùi vị sản phẩm. Quá trình xử lý nhiệt có
thế gây ra một số thay đối trong thực phẩm như sau:
- Dinh dưỡng: các chất khoáng, vitamin và các chất khác có thể bị hao hụt. Sự hao hụt vitamin là do sự
phá hủy nhiệt và một mức độ thấp hơn là do oxy hóa.
- Cấu trúc: rau quả thường bị mềm sau quá trình xử lý nhiệt. Tuy nhiên trong bảo quản lạnh thì điều
kiện nhiệt độ - thời gian phải được tính toán đế làm vô hoạt hoàn toàn enzyme và không gây ra thay đối
nhiều về cấu trúc của rau quả. Do đó, đôi khi phải thêm vào Calcium Chloride (CaCl
2
) vào trong nước
luộc đế tạo thành phức pectate - calcium duy trì độ cứng của mô và cấu trúc sản phấm.
- Màu và mùi: giai đoạn xử lý nhiệt làm cho sản phẩm có màu sáng hơn do loại bỏ không khí và bụi
bám trên bề mặt.
2.5 Động học sự thay đổi hàm lượng thành phần cùa khóm theo nhiệt độ
2.5. ì Phản ứng bậc một
-O- ^HO 0=c^V
0
-^H0
0=
ỴỲ
khi tuân theo phương trình chuyển đối một phần, được ứng dụng trong trường hợp vitamin c trong
nguyên liệu tồn tại cả hai dạng: bền nhiệt (không chịu xử lý nhiệt trong thời gian dài) và không bền
nhiệt, dễ dàng bị phá hủy. Khi vitamin c trong nguyên liệu bền nhiệt và khó bị phá hủy, hàm lượng
vitamin c trong nguyên liệu không đổi và được biểu diễn là Coo
ln(A/Ao)
Cọ-
C
/
=
Với: f: hệ số chuyển đối một phần
Cco : hàm lượng vitamin c còn lại sau quá trình xử lý nhiệt kéo dài.
Cao gần như bằng 0 và phương trình (3) có thể viết thành
Luận vãn tốt nghiệp Đại học khóa 33 2010 Trường Đại
Ngành Công nghệ thựcphâm Trang 20
c -C c
Đồ thị logarithm của (l-f) theo thời gian là một đường thẳng với hằng số tốc độ (k) được biểu thị
bằng giá trị âm của hệ số gốc (Levenspiel, 1972)
c
ln(l - f) = ln — = -kt Cn
Vậy phương trình (5) giống phương trình (1) khi Coo gần bằng 0
Đê tính toán hàm lượng vitamin c còn lại sau quá trình
xử lý nhiệt kéo dài, mô hình chuyển đổi một phần sau
nên được sử dụng
c-c,
Co-C.
Sự sắp xếp lại phương trình (6) sê thành phương trình (7)
C = C
BB
+(C
n
h
7
:
H
ì
n
h
v
ẽ
m
ô
t
ả
đ
ộ
Luận vãn tốt nghiệp Đại học khóa 33 2010 Trường Đại
(
Ngành Công nghệ thựcphâm Trang 22
K,
n
g
h
ọ
c
p
h
â
n
h
n
ứn
g
hai
pha
đư
ợc
đặc
trư
ng
bởi
ph
ươ
ng
trìn
h:
c =
C]
exp
(-
k]t)
Luận vãn tốt nghiệp Đại học khóa 33 2010 Trường Đại
(
Ngành Công nghệ thựcphâm Trang 24
+
c
2
exp
(-
k
Copyright: Tài liệu đại học ©