LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
GI Ớ I THI Ệ U V Ề NGUYÊN LI Ệ U
Cây xoài thuộc chi Mangifera loài
M.indica, họ đào lộn hột (Anacardiaceae)
Chi Mangifera có 41 loài, trong đó xoài (Mangifera indica) là loài được trồng rộng rãi nhất tại Đông Nam Á Xoài có nguồn gốc từ đông bắc Ấn Độ và bắc Myanmar, sau đó lan rộng ra toàn cầu, đặc biệt là sang Đông Dương và nam Trung Quốc Từ thế kỷ XVI, xoài được người Bồ Đào Nha mang đi trồng ở nhiều vùng nhiệt đới và bán nhiệt đới như Florida và Israel.
2.1.2 Một số giống xoài phổ biến ở Việt Nam
Tại Việt Nam ngoài các loài hoang dại hiện có khoảng 50 giống xoài Dưới đây là một số giống tương đối phổ biến:
Xoài cát Hòa Lộc, có nguồn gốc từ Cái Bè (Tiền Giang) và Cái Mơn (Bến Tre), là giống xoài lớn với trọng lượng từ 300-350g, hình dáng thuẫn dài và bầu tròn ở phần cuống Khi chín, xoài có vỏ màu vàng chanh và thịt vàng tươi, dày, ngọt và thơm, được người dân đồng bằng sông Cửu Long ưa chuộng trồng vì giá trị kinh tế cao Tuy nhiên, do vỏ mỏng, xoài Hòa Lộc khó vận chuyển và xuất khẩu do dễ bị dập Tại Cần Thơ, có các giống xoài cát (trắng và đen) với kích thước nhỏ hơn nhưng vẫn có chất lượng ngon và năng suất cao.
Xoài thơm là loại trái cây phổ biến được trồng chủ yếu tại Tiền Giang, Đồng Tháp và Cần Thơ Quả xoài có khối lượng trung bình từ 200-300g, với vỏ quả có màu xanh thẫm (thơm đen) hoặc xanh nhạt (thơm trắng) So với xoài cát, xoài thơm có năng suất cao và ổn định qua các năm, là sự lựa chọn tốt cho nông dân.
Xoài bưởi, hay còn gọi là xoài ghép, là một giống xoài hôi có kích thước nhỏ hơn so với xoài cát, với trọng lượng trung bình từ 250 đến 350 gram mỗi quả Giống xoài này có nguồn gốc từ Cái Bè, Tiền Giang.
Xoài bưởi có vỏ dày, dễ dàng vận chuyển, tuy nhiên chất lượng kém hơn xoài cát với thịt quả nhão Khi cây xoài càng già, mùi nhựa thông của quả giảm dần, trong khi thịt quả có vị ngọt vừa phải và vẫn mang hương thơm đặc trưng của nhựa thông.
Ngoài 3 giống trên, lẻ tẻ trong các vườn gia đình ở trong vùng còn có các giống xoài tượng, xoài voi, xoài gòn
Xoài tượng là giống xoài lớn nhất tại Việt Nam, với trọng lượng quả dao động từ 700-800g Khi chín, xoài có màu vàng nhạt, điểm xuyết chút xanh, bề mặt trơn bóng Thịt quả có màu vàng nhạt, ít xơ và ít nước, vị không ngọt bằng xoài cát và Thanh Ca, thường có vị nhạt, hơi chua và thoang thoảng mùi nhựa thông Người dân thường sử dụng quả già chín tới để ăn sống, lúc này quả có vị chua ngọt, giòn và nhiều bột hơn so với khi chín.
Xoài voi là loại quả tròn, có khối lượng trung bình từ 190-250g, với thịt quả và vỏ màu vàng tươi, chứa nhiều nước và có vị ngọt, thơm Thịt quả mịn màng, không có mùi nhựa thông, đạt chất lượng khá cao Tuy nhiên, do vỏ mỏng, xoài voi khó bảo quản và vận chuyển, nên thường chỉ được tiêu thụ tại chỗ.
Xoài Sài Gòn là loại quả tròn, nhỏ, nặng từ 180-200g, có thể ăn sống hoặc khi vừa chín tới Với thịt quả già nhiều bột, xoài này không chua, có độ giòn tương tự như quả đu đủ xanh, nên còn được gọi là “xoài đu đủ” Khi chín, vỏ xoài có màu xanh với những đốm vàng sáng bóng.
Thịt quả màu vàng tươi, vừa ngọt, vừa có mùi nhựa thông
Xoài Thanh Ca được trồng chủ yếu ở Bình Định, Cam Ranh, Bình Chánh và trong các vườn cây ăn quả ở đồng bằng sông Cửu Long Đây là một trong những giống xoài được người tiêu dùng ưa chuộng nhờ vào hương vị thơm ngon Đặc biệt, cây xoài này cho nhiều đợt quả trái vụ trong năm, mang lại giá trị kinh tế cao Quả xoài có hình trứng dài, nặng từ 350-580g, với vỏ màu vàng tươi bóng bẩy, rất thu hút Thịt quả vàng tươi, ít xơ, nhiều nước và bột, mang đến trải nghiệm ăn uống tuyệt vời.
Thanh Ca chùm, một giống cây ăn trái nổi tiếng ở miền Tây Nam Bộ, đặc biệt tại các khu vực như Mỹ Tho, Rạch Giá và Cần Thơ, có đặc điểm là mỗi chùm thường chứa nhiều quả, trung bình từ 10 quả, với trọng lượng mỗi quả dao động từ 200-300g Khi chín, quả có màu vàng tươi và ửng đỏ không đều, thịt quả mọng nước, ngọt và ít bột, tuy nhiên lại có mùi nhựa thông nhẹ, khiến người tiêu dùng ít ưa chuộng hơn so với xoài cát và các giống Thanh Ca khác (Trần Thế Tục, 2002).
Xoài tại Việt Nam rất đa dạng với nhiều chủng loại và đặc tính khác nhau Tuy nhiên, việc bảo quản xoài nguyên quả gặp nhiều khó khăn do vỏ quả mỏng Mỗi loại xoài có đặc điểm riêng về độ chua, ngọt và màu sắc, tạo nên sự phong phú cho loại trái cây này.
Nghiên cứu về thành phần dinh dưỡng của xoài đã chỉ ra sự khác biệt giữa các giống xoài trên thế giới Tại Hawaii, Brekke và cộng sự (1975) phát hiện sự khác nhau trong thành phần hóa học của các loại xoài, trong khi Wenkam và Miller (1965) đề cập đến giá trị dinh dưỡng của xoài cùng với một số trái cây nhiệt đới khác Tại Caribbean, nghiên cứu của Sanchez và cộng sự về giống xoài Puerto Rico cho thấy chúng có hàm lượng đường thấp (10,5-15,1%), khác biệt so với hầu hết các giống xoài khác có hàm lượng đường cao (15-20%) và acid thấp (0,2-0,5%) Điều này lý giải cho độ ngọt đặc trưng của xoài, một đặc tính được ưa chuộng Ngoài ra, xoài còn là nguồn cung cấp phong phú Vitamin A và C.
Bảng 1: Thành phần dinh dưỡng của xoài
Thành phần dinh dưỡng Giá trị trên
Giá trị trên 100g ăn được
N ă ng l ượ ng 65 kcal Acid béo no 0,066 g
Ch ấ t x ơ 1,8 g Acid béo ch ư a no 0,152 g
Magie, Mg 9 mg Amino acid
K ẽ m, Zn 0,04 mg Leucine 0,031 g Đồng, Cu 0,11 mg Lysine 0,041 g
Pantothenic acid (B5) 0,160 mg Aspartic acid 0,042 g
(Nguồn: USDA Nutrient Database for Standard Reference, Release 14 (July 2001))
Hàm lượng đường trong giống xoài Heden chủ yếu bao gồm fructose (20,6%), glucose (5,3%) và sucrose (74,1%) (Chan và Kwok, 1975) Quá trình chuyển hóa tinh bột trong thời gian chín của quả ảnh hưởng lớn đến hàm lượng đường (Tandon và Kalra, 1983) Khoảng 86-96 ngày sau khi nở hoa, tinh bột tăng lên kéo theo hoạt động enzyme amylase gia tăng, dẫn đến tăng tổng hàm lượng đường Lakshminarayana (1980) chỉ ra rằng sự chuyển đổi tinh bột thành đường liên quan đến độ ngọt của xoài Nghiên cứu gần đây của Fuchs và cộng sự (1980) cho thấy 10 ngày sau thu hoạch, tổng hàm lượng đường tăng 4-9% và lượng acid giảm từ 1,4 đến gần 0%, làm tăng tỷ lệ đường: acid và độ ngọt của xoài.
Xoài Alphonso chín chứa nhiều loại acid hữu cơ, trong đó acid citric chiếm 61%, acid malic 24%, acid succinic 10% và acid urunic 5% (Shashirekha và Patwardhan, 1976) Nghiên cứu của Fang (1965) về các giống xoài trồng ở Đài Loan cho thấy acid citric cũng là loại acid chủ yếu, bên cạnh một lượng nhỏ acid tartaric, malic, oxalic và glycolic.
Màu ở quả xoài chín chủ yếu là màu Carotenoid (Stanford, 1983) Subbarayan và Cama
In a study conducted in 1970, the carotenoid color of Alphonso mangoes was analyzed at three ripening stages, revealing that fully ripe mangoes contain 50.6% beta-carotene Additionally, the red color observed in Haden mangoes is attributed to the presence of anthocyanin, as noted by Proctor and Creasy in 1966.
TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, TIÊU THỤ XOÀI TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
NAM 2.2.1 Tình hình trồng và tiêu thụ xoài trên thế giới
Trong năm 2005, Ấn Độ dẫn đầu thế giới về sản xuất xoài với diện tích trồng lên tới 16.000 km² và sản lượng hàng năm đạt 10,8 triệu tấn, chiếm 57,18% tổng sản lượng toàn cầu Bang Maharashtra ở Tây Ấn có khí hậu lý tưởng cho việc trồng nhiều giống xoài khác nhau, mang lại lợi nhuận lớn Tại Nam Ấn, bang Andhra Pradesh và Karnataka nổi bật với sản phẩm xoài muối chua có hương vị cay đặc trưng.
Bảng 2: 12 nước trồng xoài nhiều nhất năm 2005
(Nguồn: UN Food & Agriculture Organisation (FAO), năm 2005)
Quốc gia Diện tích (hecta)
Tổng cộng toàn thế giới 3,870,200
2.2.2 Tình hình trồng và tiêu thụ xoài ở Việt Nam
Cây xoài đã được trồng ở Việt Nam từ lâu và hiện nay phổ biến ở nhiều vùng trong cả nước Theo thống kê năm 1982, cả nước trồng 14.676 ha xoài với sản lượng đạt 167.484 tấn, trong đó miền Nam chiếm phần lớn với 166.312 tấn Đồng Bằng Sông Cửu Long là vùng trồng xoài lớn nhất, đặc biệt tại các tỉnh Đồng Tháp, Vĩnh Long và Tiền Giang Xoài là một trong những loại trái cây có năng suất cao tại Việt Nam.
Bảng 3: Sản lượng một số loại quả của các nước năm 2001 (Ngàn tấn)
D ứ a Xoài Cây có múi Chu ố i
Sản lượng xoài hàng năm ở Việt Nam tương đối lớn, nhưng vẫn thấp hơn so với các nước trong khu vực Hơn nữa, sản lượng xoài xuất khẩu của nước ta còn rất hạn chế, dẫn đến sự chênh lệch đáng kể giữa sản lượng trong nước và sản lượng xuất khẩu.
Bảng 4: Sản lượng xuất khẩu một số loại quả của các nước năm 2001
Chuối Dứa Xoài khối lượng (t ấ n) giá tr ị , 1000USD khối lượng (t ấ n)
Giá tr ị , 1000USD khối lượng (t ấ n) giá tr ị , 1000USD
(Nguồn: http://agro.gov.vn/news/newsdetail.asp?targetIDh7 ,4/01/2007)
Mặc dù xoài có sản lượng lớn, nhưng khối lượng xuất khẩu lại rất thấp, có thể do khó khăn trong chuyên chở, vận chuyển và bảo quản Việc chế biến xoài thành purée có thể là giải pháp hiệu quả để tăng cường sản lượng xuất khẩu xoài ở nước ta.
CH Ế BI Ế N PUREE XOÀI
Xoài ở Việt Nam rất phong phú nhưng sản lượng xuất khẩu còn thấp do khó khăn trong bảo quản Việc sản xuất xoài thành puree là giải pháp hiệu quả nhằm tăng cường xuất khẩu, đáp ứng nhu cầu thị trường và nâng cao thu nhập cho người trồng xoài.
Hình 2: Quy trình sản xuất puree xoài
Puree xoài Đ i ề u ch ỉ nh pH
Để chế biến puree, xoài cần chọn loại đã chín vừa, mềm nhưng không quá chín Sau khi lựa chọn, cần rửa sạch xoài Việc lột vỏ có thể thực hiện bằng tay hoặc máy, tuy nhiên lột vỏ bằng máy gặp khó khăn do vỏ dày và có chất đắng Phương pháp lột vỏ bằng nước nóng và kiềm đã được áp dụng thành công Các máy chà cánh chèo với lỗ lưới từ 0,04 đến 0,2 cm có khả năng tách thịt quả hiệu quả, nhưng hiệu quả này phụ thuộc vào giống xoài Vỏ dày với chất đắng và nhựa mủ có thể gây khó khăn trong việc tách thịt và làm ảnh hưởng đến mùi vị sản phẩm.
Sau khi tách, puree dễ bị hóa nâu do tiếp xúc với không khí, vì vậy cần xử lý ngay Giá trị pH thường dao động từ 4,5 đến 5,0, do đó cần điều chỉnh độ acid bằng acid citric để đạt pH khoảng 4,0 nếu puree sẽ được xử lý nhiệt Nhiệt độ xử lý nên đạt khoảng 95 độ C trong 2 phút, sau đó nhanh chóng làm nguội Để tối ưu mùi vị và màu sắc, cần chần nhanh trong nước nóng ở 90 độ C trong 1 phút, rồi làm lạnh nhanh xuống 30 độ C trước khi bảo quản lạnh đông (Nagy và cộng sự, 1993).
PHẢN ỨNG HÓA NÂU DO ENZYME
Phản ứng hóa nâu là một phản ứng quan trọng trong quá trình chế biến, gây ảnh hưởng xấu đến màu sắc và chất lượng sản phẩm Có 2 loại:
- Phản ứng hóa nâu do enzyme
Phản ứng hóa nâu không do enzyme xảy ra trong quá trình chế biến puree xoài, chủ yếu khi xoài được xay mịn và tiếp xúc với không khí Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho sự chuyển đổi của hợp chất phenol thành melanin, dẫn đến màu nâu đặc trưng.
Enzyme polyphenol oxydase, hay còn gọi là phenolase, đóng vai trò quan trọng trong việc khởi đầu phản ứng hóa nâu Để enzyme này hoạt động hiệu quả, cần có sự hiện diện của nhóm ngoại đồng và oxy, với oxy đóng vai trò là chất tiếp nhận hydro Mặc dù phenolase cũng có mặt trong một số mô động vật, nhưng vai trò của nó trong hệ thống thực phẩm là đáng chú ý hơn.
Phenolase thực hiện hai phản ứng: phenol hydrolase (cresolase) và polyphenol oxidase (catecholase)
Diphenol O- quinone (2) Đối với phản ứng (1) tác chất là monophenol, đối với phản ứng (2) tác chất là diphenol
Quinone được hình thành nhờ sự tác động của enzyme và oxy Sau khi quá trình này diễn ra, các phản ứng tiếp theo không còn cần đến phenolase hay oxy Bước đầu tiên trong chuỗi phản ứng là hydroxyl hóa o-quinone hoặc o-diphenol.
Sản phẩm trihydroxybenzen tiếp tục phản ứng với o-quinone để thành lập hydroxyquinone
Hydroxyquynone xảy ra sự đa phân hóa tạo thành hợp chất polymer màu nâu đỏ và cuối cùng xuất hiện meladin màu nâu
2.4.2 Các phương pháp ức chế sự hóa nâu do enzyme
- Tránh tổn hại các mô: không để enzyme tiếp xúc với cơ chất
Sử dụng nhiệt độ trong chế biến thực phẩm có tác dụng làm vô hoạt phenolase và nhiều enzyme khác, giúp cải thiện chất lượng sản phẩm Nhiệt được áp dụng trong các quá trình như chần, tiệt trùng và bảo quản lạnh, đảm bảo an toàn thực phẩm và kéo dài thời gian sử dụng.
Sử dụng SO2 và các sunfit như sodium sunfit, sodium bisunfit và sodium metabisunfit là những phương pháp hiệu quả để ức chế phenolase Tuy nhiên, việc áp dụng các chất này có thể gây ra mùi lạ, làm mất màu tự nhiên của thực phẩm và gây ăn mòn nhanh chóng cho bao bì Ngoài ra, sunfit có độc tính cao và có thể làm phá vỡ vitamin B1 trong thực phẩm.
Để loại trừ oxy, cần tránh tiếp xúc với oxy bằng cách ngâm hoặc nhúng trong nước, tuy nhiên, nếu tiếp xúc lại với không khí hoặc bao gói chân không, sản phẩm sẽ bị hóa nâu Việc loại bỏ oxy trong mô quả trong thời gian dài có thể dẫn đến trạng thái chuyển hóa yếm khí.
Hydroxyl hóa, hoạt tính cresolase
Oxy hóa, hoạt tính catecholase
Muối có khả năng ức chế hoạt tính của phenolase, tuy nhiên, để đạt được hiệu quả vô hoạt hoàn toàn, cần sử dụng nồng độ cao Điều này có thể ảnh hưởng đáng kể đến hương vị của sản phẩm.
Metyl hóa cơ chất của phenolase là quá trình quan trọng, trong đó các hợp chất o-dihydroxy được chuyển hóa để khóa nhóm diphenol Để thực hiện quá trình này, nguyên liệu được nạo, xắt và ngâm trong dung dịch có pH kiềm nhẹ, chứa enzyme meta-o-metyl transferase cùng với chất cho metyl Điều kiện yếm khí được duy trì ở nhiệt độ từ 20°C đến 40°C trong khoảng thời gian từ 3 phút đến 5 giờ nhằm ổn định màu sắc của sản phẩm.
Enzyme polyphenoloxydase hoạt động hiệu quả nhờ sự hiện diện của kim loại đồng tại tâm hoạt động Tuy nhiên, khi ion đồng tạo phức, enzyme sẽ bị vô hiệu hóa Các chất có khả năng tạo phức với enzyme này bao gồm acid citric, malic và tartaric.
Sử dụng các acid tự nhiên như citric, malic, phosphoric và ascorbic là phương pháp hiệu quả để kiểm soát phản ứng hóa nâu do enzyme gây ra Các acid này hạ thấp pH của mô, làm giảm tốc độ phản ứng hóa nâu Đặc biệt, pH tối ưu cho hoạt động của enzyme phenolase nằm trong khoảng 6-7, và khi pH giảm xuống 3, enzyme này gần như không còn hoạt động.
ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC ĐIỀU CHỈNH ACID ĐẾN PUREE XOÀI
Giá trị pH của sản phẩm là yếu tố quan trọng trong quá trình xử lý nhiệt, đặc biệt để tiêu diệt Clostridium botulinum Khi pH lớn hơn 4,5, nhiệt độ xử lý cao hơn sẽ gây tổn thương đến mùi vị và màu sắc của xoài Điều chỉnh pH xuống dưới 4,5 giúp giảm nhiệt độ xử lý, từ đó hạn chế sự thay đổi về mùi vị và màu sắc Giá trị pH thường được điều chỉnh trong khoảng 3,5 - 4,0, với acid citric là acid phổ biến nhất được sử dụng Nghiên cứu của Siddappa và Bhatia (1956) cho thấy việc thêm acid citric vào nước quả để giảm pH đã được áp dụng tại nhiều nơi, như ở Puerto Rico, nơi Bernero và Rodriquez (1971) đã điều chỉnh pH của xoài xuống khoảng 3,5 - 3,8 Tại Ấn Độ, Nanjundaswamy và cộng sự (1966) cũng đã điều chỉnh pH của nhiều loại xoài từ 4,5 – 5,0 xuống 4,0.
Acid citric thường được sử dụng để ức chế phản ứng hóa nâu do enzyme, nhờ vào khả năng hạ thấp pH môi trường và tạo liên kết chelating với các ion kim loại của enzyme phenolase.
ẢNH HƯỞNG CỦA ENZYME PEROXIDASE TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN
Peroxidase được coi là enzyme chịu nhiệt tốt nhất, do đó, việc khảo sát quá trình chần nhằm xác định khả năng vô hoạt hoàn toàn enzyme gây hóa nâu dựa vào sự hiện diện của enzyme peroxidase là rất quan trọng.
Hiện nay, có ít nhất 4 peroxidase được biết đến:
- Peroxidase thực vật thượng đẳng
- Peroxidase mô động vật (vecdoperoxidase)
- Cytochrom peroxidase (có ở nấm men và một số thực vật thượng đẳng)
Peroxidase là enzyme hai cấu tử bao gồm hem và protein, được nghiên cứu kỹ về thành phần hóa học và cơ chế tác dụng Nhóm ngoại của enzyme này tương tự như Fe-porphyryl (hemin đỏ) trong hemoglobin và catalase Trong peroxidase, Fe tồn tại ở dạng hóa trị III, và theo quan điểm của nhiều nhà nghiên cứu, hóa trị của Fe trong nhóm ngoại không thay đổi trong quá trình xúc tác.
Hình 3: Sơ đồ cấu tạo của peroxidase thực vật
Cơ chế tác dụng của peroxidase có thể khái quát như sau:
AH2 + H2O2 A + 2 H2O Đầu tiên peroxidase tương tác với phân tử H2O2
Sau đó phức hợp tạo thành phản ứng với cơ chất
Như vậy là peroxidase xúc tác sự oxy hóa cơ chất bằng hydroperoxide
Trong đó, peroxidase phân hủy hydroperoxide: 2H2O2 2H2O + 2O giải phóng ra oxy nguyên tử Sau đó, oxy nguyên tử oxy hóa các chất khác nhau
Các cơ chất có thể bị Oxy hóa bởi peroxidase khi có hydroperoxide là:
- Hầu hết các phenol (pirocatechin, pirogalol, acid galic…)
- Các chất dễ oxy hóa (acid ascorbic, nitrit)
Peroxidase đóng vai trò quan trọng trong các quá trình oxy hóa trong cơ thể, có khả năng xúc tác sự oxy hóa không chỉ nhờ hydroperoxide mà còn từ các peroxide hữu cơ khác Enzyme này có thể sử dụng peroxide từ acid béo không no và carotenoid Các cơ chất phổ biến của peroxidase thực vật bao gồm poliphenol ở trạng thái tự do, hợp chất phức tạp như glucoside và các amin thơm Ngoài ra, peroxidase còn hoạt động như oxidase thực thụ, xúc tác sự oxy hóa cơ chất bằng oxy phân tử khi không có hydroperoxide Các quá trình oxy hóa khử do peroxidase thực hiện là những mắc xích quan trọng trong chuỗi trao đổi chất và năng lượng.
2.6.2 Ảnh hưởng của peroxidase trong sản phẩm và cách vô hoạt
Phân tử lượng của peroxidase khoảng 40000 và điểm đẳng điện là 7,2 Peroxidase hầu như bền vững ở pH 4-12 và khả năng chịu nhiệt của nó mạnh hơn catalase (Maehly,
1955) Giá trị pH tối thích cho peroxidase hoạt động là vào khoảng 7,0 và hoạt động mạnh khoảng 70 % ở pH 6-8 (Gerand Reed, 1966)
Peroxidase đóng vai trò quan trọng trong việc xác định màu sắc và hương vị của sản phẩm thực phẩm, đồng thời là enzyme bền nhiệt nhất trong thực vật Enzyme này được sử dụng để đo lường hiệu quả của quá trình chần, theo nghiên cứu của Khan và Robinson (1993) Khi peroxidase bị vô hoạt, các enzyme khác cũng sẽ bị ảnh hưởng tương tự Nghiên cứu cho thấy sự hoạt động còn lại của peroxidase có liên quan đến sự phát triển của mùi và màu sắc không mong muốn trong thực phẩm Đáng chú ý, peroxidase vẫn hoạt động ở nhiệt độ bảo quản -18 độ C và trong điều kiện độ ẩm dưới 12,5% Ngoài ra, quá trình xử lý nhiệt không đủ có thể kích hoạt lại hoạt động của enzyme này.
Peroxidase là một enzyme có bản chất protein, do đó thường bị vô hoạt bằng cách sử dụng nhiệt Phương pháp này không chỉ giúp vô hoạt enzyme mà còn tiêu diệt một phần vi sinh vật, từ đó nâng cao khả năng bảo quản sản phẩm Nhiệt độ lý tưởng để xử lý thường là khoảng 90 độ C trong 1 phút, nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm ít bị biến đổi.
Ả NH H ƯỞ NG C Ủ A VI Ệ C TR Ữ Đ ÔNG ĐẾ N CH Ấ T L ƯỢ NG PUREE XOÀI
XOÀI 2.7.1 Ảnh hưởng của việc tồn trữ lạnh đông đến chất lượng của xoài
Hiện nay, lạnh đông là phương pháp kỹ thuật tối ưu cho ngành chế biến và bảo quản rau quả, đặc biệt trong xuất khẩu với khả năng vận chuyển quốc tế không giới hạn Phương pháp này giúp bảo quản rau quả lâu dài, tăng cường dự trữ bán thành phẩm cho công nghiệp sấy thăng hoa, đồng thời nâng cao khả năng cung cấp nguyên liệu cho sản xuất và tiêu thụ Ngoài ra, lạnh đông còn cải thiện hiệu suất ép nước trái cây, giúp làm trong nước ép dạng huyền phù và tách nước khỏi dung dịch keo.
Viện sĩ N.A Macximốp thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Liên Bang Nga đã chỉ ra rằng quá trình làm lạnh đông rau quả bắt đầu bằng việc hình thành các tinh thể đá từ nước trong gian bào, sau đó là nước trong thành tế bào, và cuối cùng là nước trong dịch Cuối cùng, một lượng nước không đóng băng, chiếm khoảng 6-8%, vẫn tồn tại trong rau quả lạnh đông, đây là phần nước liên kết bền vững nhất.
Khi nước chuyển thành đá, sản phẩm trở nên cứng hơn, có màu trắng sáng và khối lượng riêng nhỏ hơn, cùng với sự thay đổi các thông số nhiệt vật lý như hệ số dẫn nhiệt và độ nhớt Quá trình đóng băng làm tăng nồng độ dịch bào trong rau quả, dẫn đến áp suất thẩm thấu tăng, từ đó kìm hãm hoạt động của vi sinh vật Vi sinh vật cũng bị ức chế mạnh mẽ do môi trường ẩm không còn khi nước đã đóng băng Nếu rau quả được đông lạnh ở nhiệt độ -18°C, lượng nước đóng băng đạt tới 86%, chỉ còn 14% độ ẩm, trong khi nấm mốc cần ít nhất 15% ẩm để hoạt động Mức độ đóng băng này là tiêu chuẩn trong kỹ thuật đông lạnh rau quả, và do đó, thực phẩm cần được đông lạnh tới -18°C Hiện nay, với các thực phẩm giàu chất béo, đường và vitamin, nhiệt độ lưu trữ đông lạnh có thể còn thấp hơn, khoảng -18 đến -25°C.
Quá trình lạnh đông không chỉ bảo quản thực phẩm mà còn làm thay đổi cấu trúc mô tế bào của rau quả Mức độ phá hủy cấu trúc mô tế bào và màng tế bào trong quá trình này phụ thuộc vào phương pháp lạnh đông, bao gồm lạnh đông chậm và lạnh đông nhanh.
2.7.2 Ảnh hưởng của các phương pháp lạnh đông đến chất lượng sản phẩm
(i) Ảnh hưởng của phương pháp lạnh đông chậm
Trong điều kiện nhiệt độ không khí cao hơn -25 o C và vận tốc đối lưu dưới 1 m/s, quá trình lạnh đông diễn ra chậm và kéo dài từ 15 giờ trở lên.
Thời gian hình thành tinh thể đá dao động từ 20 giờ, tùy thuộc vào kích thước và loại sản phẩm Số lượng tinh thể hình thành trong gian bào và tế bào rất ít, dẫn đến kích thước lớn và gây ra sự cọ xát giữa các tinh thể bên trong và bên ngoài tế bào.
Sự cọ xát giữa các tinh thể đá lớn có thể làm rách màng tế bào và phá hủy cấu trúc mô tế bào của sản phẩm, dẫn đến việc dịch bào chảy ra ngoài khi sản phẩm được rã đông, gây giảm giá trị dinh dưỡng và dễ nhiễm trùng, có thể giảm đến 25% giá trị thương phẩm so với sản phẩm tươi sống Tuy nhiên, phương pháp lạnh đông chậm lại có thể được áp dụng cho một số nguyên liệu dự trữ cho chế biến nước rau quả và các hỗn hợp thực phẩm dạng huyền phù Trong trường hợp này, quá trình đóng băng tinh thể trong lạnh đông chậm có lợi vì nó phá hủy cấu trúc tế bào và hệ thống keo, từ đó tăng năng suất và hiệu suất khi ép nước rau quả.
Áp dụng phương pháp đông lạnh chậm mang lại hiệu quả tối ưu khi cần bảo quản nguyên liệu hoặc bán thành phẩm trong thời gian dài, giúp kéo dài thời vụ chế biến và nâng cao chất lượng cho một số sản phẩm sau này.
(ii) Ảnh hưởng của phương pháp lạnh đông nhanh
Môi trường lạnh đông nhanh thường là không khí hoặc dung dịch muối, giúp hạ nhiệt độ đóng băng xuống thấp Không khí có nhiệt độ dưới -35°C và vận tốc đối lưu 3-4 m/s được sử dụng để đông lạnh thực phẩm trong khoảng thời gian từ 20 phút đến 3 giờ, tùy thuộc vào loại và kích thước sản phẩm Quá trình này tạo ra nhiều tinh thể đá nhỏ trong tế bào và gian bào, giúp bảo tồn hơn 95% phẩm chất tươi sống của thực phẩm mà không làm hỏng cấu trúc tế bào.
Muốn đạt được sản phẩm lạnh đông nhanh thì cần đảm bảo được các điều kiện sau:
- Nhiệt độ môi trường truyền lạnh phải thấp hơn -35 o C
- Vận tốc đối lưu của môi trường khí 3-5 m/s, môi trường lỏng 1 m/s
- Kích thước sản phẩm phải nhỏ
- Nhiệt độ quá lạnh của sản phẩm phải thấp nhỏ hơn hoặc bằng -6 o C
Quá trình đóng băng sản phẩm cần diễn ra đồng thời cả trong tế bào và ngoài gian bào nhằm hạn chế sự mất nước từ tế bào ra ngoài.
(iii) Ảnh hưởng của phương pháp lạnh đông cực nhanh
Kỹ thuật lạnh hiện đại cho phép đông lạnh sản phẩm nhanh chóng trong CO2 lỏng, nitơ lỏng và các khí hóa lỏng khác chỉ trong 5-10 phút Thời gian đông lạnh nhanh này không chỉ nâng cao năng suất mà còn giảm thiểu hao hụt khối lượng sản phẩm Sản phẩm được đông lạnh cực nhanh giữ được hầu như toàn bộ phẩm chất tươi sống của nguyên liệu ban đầu Hiện nay, ở một số quốc gia có công nghệ tiên tiến, sản phẩm đông lạnh cực nhanh đã chiếm khoảng 50% tổng sản phẩm đông lạnh.
Do purée xoài được sử dụng trong chế biến sản phẩm cần lấy dịch quả, phương pháp lạnh đông chậm sẽ được chọn để nâng cao hiệu suất cho các quá trình chế biến tiếp theo.
MỘT SỐ NGHIÊN CỨU GẦN ĐÂY CÓ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI
Chế biến và bảo quản xoài, đặc biệt là puree xoài, đã được thực hiện rộng rãi ở nhiều quốc gia do giá trị kinh tế cao của loại quả này Nghiên cứu gần đây của Sugai và Tadini (2006) về việc vô hoạt enzyme peroxidase đã chỉ ra rằng việc áp dụng các chế độ nhiệt khác nhau có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình này, từ đó đưa ra những kết luận quan trọng trong ngành công nghiệp chế biến xoài.
- Hoạt tính của peroxidase hầu như không còn khi puree xoài đã được thanh trùng ở nhiệt độ 80 và 85 o C Ở 70-75 o C hoạt tính của enzyme giảm từ 78% xuống 4,3%
Thiết bị trao đổi nhiệt ống lòng ống (double-pile heat exchanger) là lựa chọn lý tưởng để thanh trùng puree xoài, đảm bảo quá trình diễn ra thuận lợi Ngược lại, thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng (plate heat exchanger) không phù hợp do gặp phải một số vấn đề về chất xơ của xoài, dẫn đến việc làm chậm tốc độ dòng chảy.
Nghiên cứu này đề xuất thực hiện các phân tích sâu hơn về các đặc tính vật lý, hóa học và cảm quan chất lượng của puree xoài, đồng thời đánh giá hoạt độ còn lại của enzyme peroxidase.
Nghiên cứu về enzyme peroxidase trong xoài chín cho thấy sự thay đổi hóa học và sinh học của giống xoài Lippens và Smith khi được bảo quản ở 12°C và độ ẩm 85-90% đã được thực hiện Hai giống xoài này có sự thay đổi hóa học tương tự Hoạt động của enzyme peroxidase tăng lên trong các mô quả khi chín do quá trình hô hấp mãn dục, trong khi lượng protein trích ly giảm ở quả già (Antonia M và Pilar Cano, 1992).
Một thí nghiệm đã được thực hiện để theo dõi độ ngọt của puree xoài đóng gói và bảo quản lạnh đông Xoài được thu hoạch khi chưa chín, sau đó điều chỉnh độ ngọt khoảng 42–43 o Brix trước khi đóng gói và đông lạnh Puree xoài được pha loãng với 3 phần nước để sản xuất nectar có 13% chất khô hòa tan, nhằm đánh giá giá trị cảm quan và hóa học Puree xoài lạnh đông chứa một lượng nhỏ acid ascorbic, và sucrose cùng fructose có thể thay thế cho nhau như chất tạo độ ngọt Mặc dù có một số khác biệt về thành phần đường được phát hiện qua máy sắc ký, nhóm nghiên cứu không thể phân biệt sự khác nhau trong sản phẩm nectar.
Việc điều chỉnh pH của puree xoài bằng acid ascorbic đã được nghiên cứu, trong đó puree chứa 500ppm acid ascorbic được chuẩn hóa đến pH 3,5 bằng acid phosphoric và được xử lý với Saccharomyces cerevisiae ở áp suất cao (207, 345, 483 và 552 MPa) Sau khi xử lý ở áp suất thủy tĩnh cao (552 MPa trong 5 phút) và bảo quản ở 3 độ C trong 1 tháng, mẫu được phân tích về màu sắc, hoạt độ polyphenoloxydase và vi sinh vật Kết quả cho thấy hoạt tính polyphenoloxydase vẫn còn ở mức trung bình, với các giá trị lần lượt là 35,8 ± 6; 21,5 ± 13,2; 46,8 ± 53,2 và 61,8 ± 5,8 % sau các mức áp suất khác nhau Đặc biệt, không có sự phát triển của vi sinh vật ở áp suất 483 hoặc 552 MPa.
Việc bổ sung acid ascorbic và điều chỉnh ở pH 3,5 làm giảm sự phát triển của vi sinh vật trong quá trình tồn trữ (Jose A., 2006)
Gần đây, nghiên cứu của Ts Nguyễn Minh Chơn và Nguyễn Phương Thúy đăng trên tạp chí khoa học 2006:6 của Đại học Cần Thơ đã chỉ ra ảnh hưởng của pH và nhiệt độ lên hoạt động của enzyme peroxidase từ hột sen Hoạt tính enzyme được khảo sát thông qua phản ứng giữa guaiacol và H2O2, tạo thành tetra guaiacol màu tím nâu, với tốc độ tạo thành được đo bằng máy quang phổ ở bước sóng 470nm Kết quả cho thấy enzyme hoạt động tốt nhất ở nhiệt độ 30°C và pH 6 trong dung dịch đệm phosphate, trong khi hoàn toàn bất hoạt ở nhiệt độ từ 70°C trở lên, và hoạt động yếu ở pH 3,5 và 8,5.
N Ộ I DUNG NGHIÊN C Ứ U
Dựa trên các kết quả nghiên cứu đã nêu và mục tiêu cần đạt, nội dung nghiên cứu của đề tài sẽ tập trung giải quyết những vấn đề quan trọng sau đây.
- Khảo sát ảnh hưởng của việc điều chỉnh pH và chế độ vô hoạt enzyme peroxidase bằng nhiệt đến chất lượng của puree xoài
- Khảo sát sự thay đổi chất lượng purée xoài trong thời gian trữđông.
PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
PH ƯƠ NG TI Ệ N NGHIÊN C Ứ U
Nghiên cứu, thu thập và xử lý số liệu được thực hiện tại phòng thí nghiệm của Bộ môn Công nghệ Thực phẩm thuộc khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng.
- Thời gian: 12 tuần (từ 26/02/2007 đến 18/05/2007)
Xoài chín được mua từ các chợ, không phụ thuộc giống, kích thước, màu sắc đồng đều, nguyên vẹn, không dập nát
- Dụng cụ thủy tinh thông thường
- Dung dịch HCl đậm đặc
- Dung dịch Na2SO4 bão hòa
PH ƯƠ NG PHÁP NGHIÊN C Ứ U
Các giá trị pH được đo bằng pH kế
3.2.2 Phương pháp xác định độ acid tổng Độ acid được xác định bằng phương pháp chuẩn độ với NaOH và chất chỉ thị phenolphtalein, đến khi phenolphtalein có màu hồng nhạt ổn định
3.2.3 Xác định lượng đường tổng số
Để xác định đường tổng số, phương pháp định lượng glucose sử dụng fericyanua kali, trong đó lượng fericyanua kali dư được xác định gián tiếp thông qua phương pháp định phân Iod bằng thiosunfit Natri (Na2S2O3).
3.2.4 Xác định hoạt tính của peroxidase Định tính bằng thuốc thử guaicol và H2O2đến khi không còn thấy xuất hiện màu nâu
Các giá trị cảm quan được đánh giá bằng phương pháp mô tả.
N Ộ I DUNG VÀ B Ố TRÍ THÍ NGHI Ệ M
3.3.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của pH và chế độ xử lý nhiệt đến khả năng vô hoạt enzyme peroxidase của puree xoài i Mục đích
Nghiên cứu này nhằm quan sát sự thay đổi chất lượng của puree xoài sau khi điều chỉnh pH và xử lý nhiệt ở các nhiệt độ và thời gian khác nhau Mục tiêu là xác định những điều kiện tối ưu để vô hoạt enzyme peroxidase, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm Bố trí thí nghiệm sẽ được thực hiện để thu thập dữ liệu cần thiết cho việc phân tích hiệu quả của các điều kiện này.
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 nhân tố
Nhân tố A: Giá trị pH của puree xoài
A1: 3,7 A2: 4,0 A3: 4,3 Nhân tố B: Nhiệt độ xử lý
B1: 85 o C B2:90 o C B3: 95 o C Nhân tố C: Thời gian xử lý nhiệt
C1: 2 phút C2: 2,5 phút C3: 3 phút iii Tiến hành thí nghiệm
Sau khi chà mịn xoài, tiến hành đo pH và điều chỉnh pH của xoài theo ba mức 3,7; 4,0 và 4,3 bằng dung dịch acid citric Tiếp theo, các mẫu được gia nhiệt ở ba mức pH khác nhau trong ba khoảng thời gian khác nhau Các mẫu thử được xử lý với guaicol và H2O2, và những mẫu không tạo màu nâu với guaicol và H2O2 sẽ được đánh giá về màu sắc Kết quả sẽ được ghi nhận để phân tích.
- Loại những mẫu hình thành màu nâu với thuốc thử Guiaicol và H2O2
- Những mẫu không tạo màu với Guaicol và H2O2 sẽ chọn ra một mẫu tốt nhất dựa vào nhiệt độ tâm, màu sắc, mùi…
Hình 4: Sơ đồ thí nghiệm ảnh hưởng của pH và chế độ xử lý nhiệt của puree xoài
3.3.2 Thí nghiệm 2: Sự thay đổi chất lượng của purée theo thời gian trữ đông i Mục đích
Nghiên cứu này nhằm xác định sự thay đổi chất lượng của puree xoài trong quá trình bảo quản đông lạnh, từ đó đưa ra thời gian bảo quản tối ưu cho sản phẩm Thí nghiệm sẽ được bố trí để theo dõi các chỉ tiêu chất lượng theo thời gian lưu trữ.
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên 1 nhân tố
Chà (xay mịn) Tách th ị t qu ả
D1: 1 tuần D2: 2 tuần D3: 4 tuần D4: 6 tuần iii Tiến hành thí nghiệm
Nguyên liệu được xử lý theo phương pháp thí nghiệm 1 với các giá trị pH, nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt tối ưu Sau đó, các mẫu được đông lạnh ở nhiệt độ khoảng -30 oC Chất lượng của puree xoài đông lạnh được theo dõi sau 1 tuần, 2 tuần, 4 tuần và 6 tuần để ghi nhận sự thay đổi.
- Cảm quan: màu sắc, mùi
Hình 5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm bảo quản lạnh đông puree xoài