Đặc tính sinh lí, sinh hóa và một số công đoạn chính trong qui trình chế biến bột màu

LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

Giới thiệu chung về trái nhàu

-Tên khoa học: Morinda citiflolia L

+ Tiếng Trung Quốc: Hai ba ji, Wu ning (Singapore),

+ Tiếng Anh: Canary wood (Australia), Indian mulberry, Large-leaved morinda, Noni (Hawaii), Noni fruit, Noni plant, Nonu (Samoa), Pain killer tree

+ Tiếng Malysia: Bengkudu, Bengkudu daun besar,

Bengkudu laki-laki, Mengkudu (Indonesia), Pacel

+ Tiếng Telugu: Maddi chettu, Molagha

+ Tiếng Tây Ban Nha: Mora de la India, Noni (Puerto

-Các họ liên quan: Các cây thuộc họ cà phê (Rubiaceae)

- Các giống nhàu phổ biến trên thế giới1:

Morinda citriflolia var citriflolia là giống cây lớn nhất và phổ biến nhất, có giá trị thương mại và y học cao Loài này chủ yếu được trồng ở các quốc gia thuộc vùng Nam Thái Bình Dương và được chia thành nhiều loại với các đặc tính khác nhau.

Morinda citrifolia var baracteata là một loại cây có trái nhỏ và lá mọc đối xứng Giống cây này chủ yếu được tìm thấy ở Indonesia và các khu vực khác giữa Ấn Độ Dương và Thái Bình Dương.

+ Morinda citriflolia cultivar “Potteri”: Đây là giống chỉ xuất hiện duy nhất dọc theo vùng biển Thái Bình Dương, lá có màu trắng xanh

Trái nhàu, có nguồn gốc từ các khu rừng gần biển ở phía bắc Úc và vùng Tây Thái Bình Dương cũng như Ấn Độ Dương, hiện nay xuất hiện phổ biến ở hầu hết các vùng nhiệt đới Loại trái này thường mọc hoang hoặc được sử dụng làm thuốc ở nhiều quốc gia châu Á.

Khoa Nông Nghiệp Và Sinh Học Ứng Dụng Trang 13

-Hình dạng: Trái nhàu hình trứng, mặt lồi lõm, dài từ 5 – 7 cm, đường kính từ 3 -4 cm

Trái nhàu chín có màu vàng xám, mềm và tỏa ra mùi hương nồng nàn Mỗi trái nhàu chứa nhiều hạt, bên trong mỗi hạt có phôi nhũ cứng.

Cây nhàu phát triển tốt nhất trong khoảng nhiệt độ từ 20 – 35 oC, với khả năng chịu đựng nhiệt độ tối đa từ 32 – 38 oC và tối thiểu là 12 oC Loài cây này có thể thích nghi với nhiều loại đất và có khả năng chịu đựng độ ẩm đất biến đổi theo mùa Độ acid của đất không ảnh hưởng nhiều đến sự phát triển của cây, cho phép nó sinh trưởng trong cả môi trường acid và kiềm Cây nhàu cũng có thể chịu được nồng độ muối cao và phát triển tốt trong điều kiện có ánh nắng đầy đủ hoặc bóng râm từ 20% đến 100% ánh sáng.

Hình 2.1: Hình ảnh về cây nhàu

Nguồn: The Noni Website - Botany_files

Cây nhàu, có tên khoa học là Morinda citrifolia L, thuộc họ cà phê, là một loại cây nhỏ cao khoảng 3-4 mét Lá cây nhàu có hình bầu dục, dài từ 15-20 cm, mọc so le, nhẵn và có gân chính màu xanh nhạt nổi bật Hoa của cây mọc trực tiếp trên quả non, không có cuống, có hình cầu với đường kính từ 1.5-2 cm, và hoa có màu trắng, hình ống dài khoảng 1.5 cm Quả nhàu có chiều dài khoảng 5 cm.

7 cm và có hình chữ nhật dài hay hình trái xoan, có màu hơi trắng (Husan, 1990)

Dịch nhàu chứa nhiều thành phần dinh dưỡng quan trọng, bao gồm anthraquinones, acid hữu cơ xeronine, vitamin và khoáng chất như sắt và canxi Ngoài các vitamin tương tự như C, E, B1, B2, B6, B12 có trong các loại trái cây khác, trái nhàu còn chứa proxeronine, Scopoletin, Damnacanthal và terpene, những chất có tác dụng chữa bệnh hiệu quả.

Bảng 2.1: Khảo sát thành phần hóa học của cây nhàu

Trái non Trái già Trái chín Lá Cành Thân Rễ

Acid hữu cơ +++ +++ +++ ++ ++ +++ +++ Đường khử +++ +++ +++ + + + +

Ghi chú: +++: rất rõ, ++: rõ, +: có, ±: nghi ngờ, -: không có Nguồn: Nghiên cứu y học TP Hồ Chí Minh, Tập 6, Phụ bản số 1, 2002

Hợp chất 1,2-methoxyl-1,3,6-trihydroxy-anthraquinone có khả năng tăng cường hoạt động đường ruột, cải thiện khả năng bài tiết chất thải và chống lại vi khuẩn gây viêm nhiễm như Streptococcus, E.Coli và Salmonella Nghiên cứu này được cung cấp bởi trường Đại học bang Ohio, Mỹ (Su, B-N.; Pawlus, A.D.; Jung, H.-A; Keller, W.J; McLaughlin, J.L; Kinghorn, A.D J.Nat Prod 2005, 68, 592-595).

Bảng 2.2: Khảo sát hàm lượng Anthraquinone trong các bộ phận của cây nhàu

STT Bộ phận khảo sát Hàm lượng Anthraquinone (%)

Nguồn: Nghiên cứu y học TP Hồ Chí Minh, Tập 6, Phụ bản số 1, 2002

Proxeronine là một hợp chất hóa học quan trọng được tìm thấy trong cây nhàu, với hơn 140 hợp chất khác nhau đã được nghiên cứu trong những năm gần đây Nghiên cứu cho thấy proxeronine có tác dụng tích cực đến sức khỏe, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống.

Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng đã chỉ ra rằng proxeronine là một hợp chất quan trọng Khi kết hợp với enzyme proxerinase có trong dạ dày, proxeronine sẽ tạo thành xeronine, một loại alkaloid có vai trò ổn định protein Xeronine cung cấp năng lượng cho cơ thể nhờ vào sự kết hợp với protein, giúp tế bào cơ khỏe mạnh và kích hoạt hơn 220 enzyme.

Scopoletin (C10H8O4) là một hợp chất có tác dụng điều hòa huyết áp, hỗ trợ điều trị hen suyễn và viêm phổi, cũng như giảm viêm khớp và viêm âm đạo Ngoài ra, nó còn giúp chữa các bệnh dạ dày như tiêu chảy và buồn nôn, giảm stress và suy nhược cơ thể Scopoletin cũng có khả năng chống lại sự phát triển của các vi khuẩn gây hại như E Coli, Staphylococcus và Streptococcus.

Pseudomonas kích thích sản xuất tế bào T, đóng vai trò quan trọng trong việc chống lại bệnh tật Nó giúp tăng cường hoạt động của đại thực bào và tế bào bạch huyết, có khả năng tấn công nhiều loại vi khuẩn Đồng thời, Pseudomonas còn kiềm chế khả năng tiền ung thư và sự phát triển của khối u bằng cách giúp các tế bào bất thường hoạt động trở lại bình thường.

Nguồn: Nghiên cứu chế biến rượu vang nhàu – Nguyễn Diệu

Damnacanthal giúp tăng cường sức đề kháng cho cơ thể, kích thích hoạt động của đại thực bào và tế bào bạch huyết Nó có khả năng kềm chế sự phát triển của ung thư và tiền ung thư bằng cách khôi phục chức năng bình thường của các tế bào khác.

Có tác dụng như thuốc giảm đau

Terpene: Là hợp chất hydrocarbon chưa bão hóa có trong cây có tác dụng chống oxy hóa nên có tác dụng làm trẻ lại các tế bào

Phytochemicals and selenium act as protective agents, functioning as antioxidants against free radicals The antioxidant activity of phyto compounds is assessed using 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) and includes substances such as isomericanoic A and 3-methoxy-amercanoic A, alongside five other compounds: isoamercanol A, isoamercanin A, americanin A, americanoic acid A, and rutin.

Chất xơ: Làm sạch máu, giảm cholesterol, liên kết với chất béo và cân bằng đường huyết trong cơ thể

Amino Acids là thành phần cấu tạo chính của protein Trái nhàu chứa đầy đủ các acid amin cần thiết mà cơ thể không thể tự tổng hợp, với tỷ lệ cân đối của 17 trong tổng số 20 acid amin, bao gồm 9 acid amin thiết yếu.

Acid béo: Bao gồm các chất như: hexanoic acid, octanoic acid và methyl ester của chúng,

1-pentene, 5-pentyloxyl, 2-pentenyl ester, decanoic acid và metyl ester của chúng Nó

Động học của quá trình sấy và phân loại máy sấy

Động học quá trình sấy nghiên cứu sự thay đổi của các thông số như độ ẩm u, độ ẩm w, nhiệt độ sấy t và tốc độ sấy δu/δt (hay δw/δt) theo thời gian Việc phân tích các thông số này cho phép tính toán lượng ẩm bay hơi và nhiệt lượng cần thiết, từ đó xác định thời gian và chế độ sấy tối ưu cho từng loại sản phẩm.

Sản phẩm sấy có nhiều loại, do đó có sự đa dạng trong các loại máy sấy được sử dụng Dưới đây là phân loại tổng quát về các loại máy sấy hiện có.

- Theo phương pháp nạp nhiệt: được chia ra loại đối lưu hay tiếp xúc

- Theo dạng chất tải nhiệt: không khi, khí và hơi

- Theo trị số áp suất trong phòng sấy: làm việc ở áp suất thường hay chân không

- Theo phương pháp tác động: tuần hoàn, liên tục

- Theo hướng chuyển động của vật liệu và chất tải nhiệt trong các máy sấy đối lưu: cùng chiều, ngược chiều hay các dòng cắt nhau

- Theo kết cấu: phòng, đường hầm, băng tải, sấy tầng sôi, sấy phun, thùng quay, tiếp xúc, thăng hoa, bức xạ nhiệt

Dựa vào tính chất của máy người ta có thể phân loại theo bảng sau:

Bảng 2.4: Phân loại máy sấy theo tính chất máy

Cách truyền nhiệt khi nhập liệu

Trạng thái vật liệu vào máy sấy Áp suất hoạt động

Chuyển động tương đối giữa vật liệu sấy và môi trường sấy

Làm việc theo mẻ Làm việc liên tục Dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt, bức xạ nhiệt, sấy tĩnh điện, gia nhiệt kết hợp

Gián đoạn hay liên tục Truyền nhiệt hay không truyền nhiệt Đứng yên

Chuyển động Chân không Áp suất thường Không khí Hơi quá nhiệt Gas

Dưới nhiệt độ sôi Trên nhiệt độ sôi Dưới điểm đóng băng Cùng chiều

Một giai đoạn Hai giai đoạn Ngắn (60 phút)

Sơ lược về máy sấy phun

Sấy phun là phương pháp hiệu quả để chuyển đổi sản phẩm dạng lỏng thành bột khô Trong quá trình này, dung dịch lỏng được phun vào không khí nóng, khiến ẩm bốc hơi và tạo thành bột, được thu hồi ở đáy thiết bị Hệ thống thu hồi riêng biệt giúp tách ẩm khỏi tác nhân sấy, đảm bảo hiệu quả tối ưu trong quy trình sản xuất.

2.3.1 Ưu nhược điểm của quá trình sấy phun

Nguyên lý làm việc của máy sấy phun là quá trình sấy diễn ra bằng cách phun dịch lỏng thành những hạt nhỏ, sau đó rơi tự do trong buồng sấy Môi chất sấy, thường là không khí nóng, được thổi vào và di chuyển theo cùng chiều hoặc ngược chiều với hạt lỏng, giúp sấy khô chúng hiệu quả Quá trình phun này tạo ra các hạt có đường kính vài chục micromet, tối ưu hóa khả năng sấy và giảm thiểu thời gian xử lý.

Khoa Nông Nghiệp Và Sinh Học Ứng Dụng cho biết rằng sấy phun có hiệu quả cao nhờ vào bề mặt tiếp xúc lớn giữa hạt lỏng và môi chất sấy, dẫn đến thời gian sấy ngắn chỉ vài giây Hạt được phun vào dòng khí với tốc độ lớn, nhưng giảm nhanh do trở lực dòng khí Việc chọn kiểu buồng sấy và vòi phun cần dựa vào loại dung dịch và tính chất sản phẩm Môi chất sấy cũng phải được lựa chọn phù hợp với vật liệu cần sấy Sấy phun thường được áp dụng cho các dung dịch để tạo thành bột như sữa, bột cà phê hòa tan và bột cam tan.

Quá trình sấy phun gồm 3 giai đoạn cơ bản

• Giai đoạn phân tán dòng nhập liệu thành những hạt sương nhỏ li ti (giai đoạn phun sương)

• Giai đoạn trộn mẫu cần sấy và không khí nóng, khi đó sẽ xảy ra quá trình bốc hơi nước trong mẫu

• Giai đoạn thu hồi sản phẩm sau khi sấy từ dòng khí thoát

Nguồn: Kỹ thuật sấy – Hoàng Văn Chước

+ Quá trình sấy phun có những ưu điểm sau

Thời gian tiếp xúc ngắn giữa các hạt lỏng và tác nhân sấy trong thiết bị giúp nhiệt độ của mẫu nguyên liệu không tăng cao quá mức Điều này dẫn đến việc giảm thiểu tổn thất các hợp chất nhạy cảm với nhiệt độ có trong mẫu.

Sản phẩm sấy phun tạo ra những hạt có hình dạng và kích thước đồng nhất, với tỷ lệ khối lượng giữa các thành phần không bay hơi trong hạt sản phẩm tương tự như trong mẫu lỏng ban đầu.

Thiết bị sấy phun được sử dụng phổ biến trong sản xuất nhờ năng suất cao và khả năng hoạt động liên tục, góp phần hiện đại hóa quy trình sản xuất công nghiệp.

+ Quá trình sấy phun có những nhược điểm sau

• Không thể sử dụng cho những mẫu nguyên liệu có độ nhớt quá cao hoặc sản phẩm thu được yêu cầu có tỷ trọng cao

• Mỗi thiết bị sấy phun thường được thiết kế để sản xuất một số sản phẩm với những tính chất và chỉ tiêu đặc thù riêng

• Vốn đầu tư thiết bị sấy phun khá lớn khi ta so sánh với các thiết bị sấy khác

Sấy cùng chiều và ngược chiều đều có những ưu nhược điểm riêng Bố trí sấy cùng chiều cho phép sử dụng môi chất sấy với nhiệt độ cao mà không lo sản phẩm bị quá nhiệt, vì sản phẩm tiếp xúc với môi chất sấy ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với hạt lỏng trong buồng sấy.

Nguồn: Kỹ thuật sấy – Hoàng Văn Chước

2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy phun

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy phun nhưng quan trọng nhất là các yếu tố sau

2.3.2.1 Nồng độ chất khô của nguyên liệu

Trong quá trình sấy phun, nồng độ chất khô của nguyên liệu cao hơn sẽ dẫn đến việc giảm lượng nước cần bốc hơi, giúp sản phẩm đạt độ ẩm mong muốn hiệu quả hơn.

Như vậy, các nhà sản xuất sẽ tiết kiệm được thời gian sấy và năng lượng cần cung cấp cho quá trình

Nồng độ chất khô cao có thể làm tăng độ nhớt của nguyên liệu, gây khó khăn trong quá trình tạo sương mù trong buồng sấy Điều này dẫn đến việc cơ cấu phun dễ bị tắc nghẽn và sản phẩm tạo ra có hình dạng và kích thước không đạt yêu cầu.

2.3.2.2 Nhiệt độ tác nhân sấy

Nhiệt độ tác nhân sấy đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến độ ẩm của sản phẩm sau khi sấy phun Khi thời gian sấy được cố định, việc tăng nhiệt độ sẽ làm giảm độ ẩm của bột sản phẩm, tuy nhiên, nếu nhiệt độ quá cao, độ ẩm cuối cùng sẽ không giảm nhiều thêm Ngoài ra, nhiệt độ cao có thể gây phân hủy một số thành phần nhạy cảm với nhiệt và làm tăng mức tiêu hao năng lượng trong quá trình sấy Các yếu tố khác như tốc độ bơm nguyên liệu, lưu lượng không khí nóng vào buồng sấy, và cấu trúc, kích thước của buồng sấy cũng ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình sấy phun.

Hệ thống sấy phun bao gồm các bộ phận chính như buồng sấy, cơ cấu phun, calorphe để cung cấp nhiệt cho tác nhân sấy, cùng với hệ thống quạt hút và hệ thống thu hồi sản phẩm.

1: Buồng sấy 4: Bơm nhập liệu 7: Cyclon vận chuyển sản phẩm

2: Caloriphe 5: Cơ cấu phun mẫu 8: Hệ thống quạt hút và màng lọc

3: Thiết bị chứa 6: Cyclon thu hồi sản phẩm từ khí thoát

Hình 2.2: Hệ thống sấy phun trong công nghiệp

Nguồn: Handbook of milk processing

Cơ cấu phun trong kỹ thuật sấy phun đóng vai trò quan trọng trong việc đưa nguyên liệu dạng lỏng vào buồng sấy dưới dạng bột mịn Quá trình tạo sương mù quyết định kích thước và sự phân bố của các giọt lỏng, ảnh hưởng trực tiếp đến giá trị bề mặt truyền nhiệt và tốc độ sấy Hiện nay, có ba loại cơ cấu phun sương phổ biến: đầu phun áp lực, đầu phun ly tâm và đầu phun khí động.

Nguyên liệu sấy Tác nhân sấy Bột sản phẩm

• Cơ cấu phun áp lực (cơ cấu phun một dòng)

Mẫu nguyên liệu được nén vào đầu phun bằng bơm cao áp với áp lực lên đến 5 – 7 Mpa, sau đó thoát ra qua lỗ phun hình nón có đường kính từ 0,4 – 4mm và góc phun từ 40 – 140 độ Đầu phun áp lực có ưu điểm chi phí năng lượng thấp, nhưng dễ bị nghẽn và không phù hợp với mẫu huyền phù nồng độ cao Theo Mụmdar (1995), năng suất thiết kế của các đầu phun áp lực thường không vượt quá 100 lit/giờ, vì vậy để nâng cao năng suất thiết bị sấy phun, thường sử dụng hệ thống nhiều đầu phun trong buồng sấy.

• Cơ cấu phun ly tâm

Đầu phun ly tâm có cấu tạo dạng đĩa, nơi mẫu nguyên liệu được bơm vào tâm đĩa Khí nén được sử dụng để quay đĩa, khiến mẫu nguyên liệu di chuyển ra phía thành đĩa và va đập vào các rãnh trên bề mặt Quá trình này phân tán nguyên liệu thành các hạt nhỏ li ti Với góc phun 180 độ, các hạt lỏng sẽ chuyển động ngang và va chạm vào thành buồng sấy, dẫn đến sự thay đổi phương đột ngột và tạo ra hỗn hợp sương bụi xoáy, di chuyển xuống buồng sấy.

Tốc độ quay của đĩa phun ly tâm thường dao động từ 10.000 đến 30.000 vòng/phút, với thiết kế nhiều rãnh nhỏ có hình dạng và kích thước khác nhau tùy thuộc vào tính chất sản phẩm và năng suất thiết bị Các rãnh này thường có hình tròn, chữ nhật hoặc oval, giúp tạo ra hạt sản phẩm đồng đều cao Ưu điểm của cơ cấu phun ly tâm là khả năng ít bị tắc nghẽn khi xử lý mẫu huyền phù mịn và có thể sử dụng cho các mẫu có độ nhớt cao Năng suất hoạt động của đầu phun ly tâm có thể đạt tới 200 tấn/giờ, mặc dù góc phun cần được tối ưu hóa.

180 o , các buồng sấy thường được thiết kế với đường kính khá lớn

• Cơ cấu phun bằng khí động (cơ cấu phun hai dòng)

Các chất tạo ngọt nhân tạo

Maltodextrin là một hợp chất carbohydrate dễ tiêu hóa, được sản xuất từ tinh bột bắp thông qua quá trình nấu và xử lý bằng acid hoặc enzyme, nhằm cắt mạch tinh bột thành các chuỗi carbohydrate nhỏ hơn Những chuỗi này thường có từ 3 đến 20 mạch maltodextrin, bao gồm các phân tử dextrose liên kết với nhau bằng các liên kết hidro.

Bột tan nhanh Không khí lạnh

Không khí nóng Hơi nước

Maltodextrin là một loại bột trắng, có nhiều kích thước và chỉ số "DE" khác nhau, là polysaccharide không ngọt chứa các đơn vị D-glucose liên kết chủ yếu bằng liên kết α-1,4 glycoside Chỉ số "DE" đo hàm lượng dextrose và mức độ thủy phân tinh bột; chỉ số DE càng cao, mức độ thủy phân càng lớn Maltodextrin với chỉ số "DE" 5 có độ ngọt thấp nhất, chỉ bằng 1/10 so với đường sucrose, trong khi maltodextrin có chỉ số "DE" 18 có độ ngọt bằng 1/4 độ ngọt của sucrose.

Maltodextrin là một phụ gia quan trọng trong công nghệ thực phẩm, được sản xuất từ quá trình thủy phân tinh bột bằng enzyme Tại Việt Nam, phụ gia này vẫn phải nhập khẩu Maltodextrin có nhiều ứng dụng, bao gồm việc cố định mùi vị, cải thiện cấu trúc và cảm quan thực phẩm, cũng như tăng cường năng lượng cho thực phẩm ăn kiêng, giúp chúng dễ hòa tan và tiêu hóa hơn Nó được sử dụng rộng rãi trong sản xuất sữa bột, bột trái cây hòa tan, cà phê, bánh ngọt, nước xốt và tương ớt Ngoài ra, trong công nghệ dược phẩm, maltodextrin còn được sử dụng làm chất độn trong phối chế thuốc.

Maltitol là một loại đường rượu (polyol) được sử dụng như một chất thay thế đường, có độ ngọt khoảng 90% so với đường sucrose Nó có nhiều đặc tính tương tự như sucrose, ngoại trừ phản ứng hóa nâu.

Maltitol, hay còn gọi là maltisorb và maltisweet, là một chất thay thế sucrose với ưu điểm là chứa ít năng lượng hơn, không gây sâu răng và ít ảnh hưởng đến mức đường huyết Tuy nhiên, cần lưu ý rằng maltitol có thể gây đau bụng cho một số người tiêu dùng.

Aspartam được cấu tạo từ ba thành phần chính: acid aspartic (chiếm 40%), phenylalanin (50%) và methanol (10%) Mặc dù có độ ngọt gấp khoảng 200 lần so với đường sucrose, nhưng aspartam có thể gây ra triệu chứng mất trí nhớ và hình thành khối u trong não, điều này đã được FDA công nhận Do đó, aspartam được xem như một chất phụ gia với hàm lượng cho phép dưới 200 ppm.

Tên quốc tế 4-O-α-D-glucopyranosyl-D- glucitol

Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng đã nghiên cứu về Nultrasweet, hay còn gọi là Aspartam (E951), một chất tạo ngọt được sử dụng phổ biến trong các đồ uống nhẹ và thực phẩm kiêng cho người bệnh tiểu đường kể từ năm 1974 (Nguồn: www.wikipedia.com.vn)

Bảng 2.6: Độ ngọt của các loại đường khác nhau

Loại đường Cấu trúc Độ ngọt so với saccharose

Nguồn: www.wikipedia.com.vn

PHƯƠNG TIỆN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương tiện thí nghiệm

3.1.1: Thời gian và địa điểm Địa điểm: Phòng thí nghiệm Bộ môn Công Ngệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng – Trường Đại Học Cần Thơ

Thời gian: 10 tuần bắt đầu từ ngày 4/1/2007

Nguyên liệu: Trái nhàu, maltisorb, aspartam, maltodextrin

Thiết bị cô đặc chân không

Chiết quang kế cầm tay

Phương pháp thí nghiệm

Trái nhàu được thu mua từ các chợ, với sự lựa chọn cẩn thận ở các độ chín khác nhau Việc chọn lựa từng trái nhàu nguyên vẹn, không bị dập nát là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

Hình 3.1: Độ chín của trái nhàu:

(A) Trái còn xanh (B) Trái nhàu chín (C) Trái nhàu chín rục

Thí nghiệm được thiết kế ngẫu nhiên với 2-3 lần lặp lại, và kết quả được phân tích bằng chương trình Startgraphics thông qua phương pháp ANOVA kết hợp với thử nghiệm LSD.

Thí nghiệm 1: Phân tích thành phần hóa học và đặc tính sinh lí của nhàu

Trước khi tiến hành sấy phun, cần xác định hàm lượng các thành phần của dịch nhàu để có được các thông số cần thiết cho việc bố trí thí nghiệm ở các bước tiếp theo.

Các mẫu trái nhàu ở các mức độ chín khác nhau, bao gồm còn xanh, chín vừa và chín rục, đã được tiến hành đo hàm lượng các thành phần Thí nghiệm được thực hiện với 2 lần lặp lại để đảm bảo độ chính xác trong việc phân tích các thông số.

Xác định tổng chất khô hòa tan: bằng Bx kế

Xác định hàm lượng đường: chuẩn độ theo phương pháp Bec-tran

Xác định hàm lượng acid: chuẩn độ bằng NaOH 0.1N

Xác định độ pH: bằng pH kế

Xác định hàm lượng vitamin C: chuản độ với 2,6-diclophenol

Xác định hàm lượng polyphenol tổng số

Xác định PME: trung hòa hàm lượng acid galacturonic sinh ra bằng NaOH 0.1N bằng máy chuẩn độ

Xác định tốc độ hô hấp, xác định khí ethylene sinh ra: dùng silicagen, vôi và KMnO 4 hấp phụ ẩm, khí CO 2 , khí ethylene

Công thức tính hàm lượng khí ethylene sinh ra:

Hàm lượng khí ethylene (ppm) = 750*(1-A)*f

A: hệ số hấp phụ ở 575nm

750: hệ số hấp phụ KMnO4 300ppm ở 575nm f: hệ số pha loãng d) Kết quả thí nghiệm

Tổng chất khô hòa tan

Hàm lượng acid Độ pH

Tốc độ hô hấp, tốc độ sinh khí ethylene, hàm lượng PME

Thí nghiệm 2: Khảo sát một số biện pháp ảnh hưởng đến quá trình chín của trái nhàu

Do sự biến đổi về màu sắc, kích thước và độ chín của trái nhàu, quá trình thu hoạch thường không có đủ trái chín để phục vụ chế biến Mục tiêu của thí nghiệm này là nghiên cứu các phương pháp làm chín trái nhàu và ảnh hưởng của hàm lượng không khí còn lại trong bao bì đến quá trình chín đồng loạt của trái Bố trí thí nghiệm sẽ được thực hiện để đạt được kết quả chính xác.

Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã sử dụng 800g mẫu trái nhàu (khoảng 8 – 9 trái) và áp dụng các phương pháp chín khác nhau, bao gồm bao gói với các thể tích không khí khác nhau, chín tự nhiên và chín bằng khí ethylene Mục tiêu là khảo sát số lượng trái chín và số trái đen qua các ngày bảo quản.

Lựa chọn trái nhàu có độ chín đồng đều và bảo quản theo các phương pháp khác nhau như bao gói với các thể tích 0%, 62.5%, 63.03%, chín tự nhiên và chín bằng khí ethylene Mục tiêu là tìm ra phương pháp thúc đẩy quá trình chín hiệu quả nhất để đảm bảo chất lượng trái nhàu tốt nhất.

Số trái chín, số trái đen

Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của các mức độ chín của nhàu đến khả năng trích li dịch nhàu

Mục đích của nghiên cứu là xác định mức độ chín tối ưu của trái nhàu, nơi diễn ra các biến đổi sinh lý và sinh hóa, đặc biệt là phản ứng chuyển đổi từ protopectin thành pectin, ảnh hưởng lớn đến hiệu suất trích ly Thông qua các mức độ chín khác nhau, nghiên cứu sẽ tìm ra độ chín phù hợp cho quy trình chế biến.

Các mẫu trái nhàu ở các mức độ chín khác nhau được chà và ép để tách lấy dịch quả Sau đó, tiến hành đo thể tích dịch quả thu được Thí nghiệm ba nhân tố được thực hiện với hai lần lặp lại.

Nhân tố A: Mức đô chín

Chưa chín Chín Chín rục

Tổng nghiệm thức: 3 x 2 = 6 c) Cách tiến hành thí nghiệm

Chọn các quả nhàu ở các mức độ chín khác nhau và cân sao cho khối lượng nguyên liệu đồng đều trước khi tiến hành chà Tiếp theo, chà nguyên liệu và ép lấy dịch quả Cuối cùng, đo lượng dịch quả thu được để tính hiệu suất thu hồi sản phẩm.

Lượng dịch quả thu được và hiệu suất thu hồi sản phẩm

Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của quá trình chần nguyên liệu đến khả năng vô hoạt enzyme polyphenol oxidase và chất lượng của dịch nhàu

vô hoạt enzyme polyphenol oxidase và chất lượng của dịch nhàu

Thí nghiệm khảo sát tốc độ hóa nâu của trái nhàu ở các mức độ chín khác nhau nhằm mục đích xác định sự khác biệt về hàm lượng các chất dinh dưỡng, đặc biệt là polyphenol, ở từng mức độ chín Do đó, tốc độ hóa nâu của trái nhàu sẽ thay đổi tùy thuộc vào độ chín của trái Bố trí thí nghiệm sẽ được thực hiện để đánh giá những yếu tố này một cách chính xác.

Thí nghiệm được thực hiện với các mẫu trái nhàu ở các mức độ chín khác nhau, bao gồm trái xanh, trái chín vừa và trái chín rục Thời gian thí nghiệm được chia thành các mốc: 0 phút, 5 phút, 10 phút, 15 phút và 20 phút.

25 phút, 30 phút c) Kết quả nhận được

Giá trị L được xác định ở các mức độ chín khác nhau và qua các thời gian khác nhau, giúp xác định tốc độ hóa nâu của trái nhàu tại các mức độ chín này.

Thí nghiệm b) Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ chần đến khả năng vô hoạt enzyme polyphenol oxidase a) Mục đích:

Trong quá trình chế biến và bảo quản sản phẩm, enzyme Polyphenol Oxidase (PPO) có thể khiến sản phẩm bị hóa nâu, làm giảm giá trị cảm quan Do đó, mục tiêu chính là vô hoạt enzyme PPO để ngăn chặn hiện tượng sậm màu, bảo đảm chất lượng sản phẩm.

Phép thử được thực hiện bằng cách cho mẫu tiếp xúc với hỗn hợp Guaiacol và hydrogen peroxide Nếu không thấy xuất hiện màu nâu tím, điều này cho thấy peroxidase đã mất hoạt tính.

(màu nâu tím) b) Bố trí thí nghiệm

Quả nhàu được thu mua từ các chợ khi đạt độ chín tối ưu và được xử lý bằng phương pháp chần hơi ở nhiều nhiệt độ khác nhau Mục tiêu của nghiên cứu là khảo sát ảnh hưởng của quá trình chần đến hoạt động của enzyme PPO Thí nghiệm 1 được thực hiện với hai lần lặp lại.

Nhân tố B: Nhiệt độ chần nguyên liệu

Khoa Nông Nghiệp Và Sinh Học Ứng Dụng Trang 31 c) Sơ đồ bố trí mẫu

Tìm nhiệt độ và thời gian vô hoạt enzyme PPO d) Tiến hành thí nghiệm

Nhàu sau khi được phân loại theo độ chín và đông lạnh, sẽ được cắt đôi và chần ở các nhiệt độ khác nhau (80-85°C, 85-90°C, 90-95°C, 95-100°C) trong nồi Các quả nhàu sẽ được gia nhiệt ở những mức nhiệt khác nhau và được lấy ra sau các khoảng thời gian 0, 2, 4, 6, 8, và 10 phút.

Sau khi gia nhiệt đủ thời gian, các quả được thử với guaiacol để xác định khả năng vô hoạt enzyme hóa nâu e) Kết quả nhận được

Nhiệt độ và thời gian cần thiết để vô hoạt enzyme hóa nâu Đo hàm lượng vitamin C, giá trị L sau khi chần nguyên liệu

Thí nghiệm c) Phương pháp chần và phương pháp tan giá ảnh hưởng đến chất lượng trái nhàu lạnh đông a) Mục đích:

Chần là quá trình xử lý nhiệt nhằm vô hoạt enzyme polyphenol oxidase trong trái nhàu, giúp bảo quản chất lượng tốt nhất cho trái Sau khi đông lạnh, quá trình chần không chỉ vô hoạt enzyme mà còn tan giá trái nhàu, tạo điều kiện thuận lợi cho các bước chế biến tiếp theo Do đó, việc áp dụng phương pháp chần và tan giá đúng cách là rất quan trọng để duy trì chất lượng trái nhàu.

Các mẫu nửa trái nhàu sau khi đông lạnh được xử lý nhiệt bằng nhiều phương pháp khác nhau như hơi nước, nước nóng, microwave trong 3 phút và chần ở áp suất thấp (600mmHg hoặc 160mmHg) Mỗi phương pháp được đánh giá dựa trên mức độ sáng (giá trị L), hàm lượng vitamin C và tổn thất khối lượng của trái Thí nghiệm được thực hiện với 2 lần lặp lại nhằm xác định phương pháp chần phù hợp nhất để vô hoạt enzyme và duy trì chất lượng tốt nhất của trái nhàu.

Khoa Nông Nghiệp Và Sinh Học Ứng Dụng Trang 32 c) Sơ đồ bố trí thí nghiệm

Nguyên liệu Chần Áp suất thấp Microwave Hơi nước Nước nóng Ép Đo vitamin C, tổn thất khối lượng, giá trị L d) Kết quả nhận được:

Tổn thất khối lượng, vitamin C, mức độ sáng của dịch nhàu (giá trị L) ở các quá trình chần khác nhau

Thí nghiệm 5: Khảo sát tỉ lệ enzyme pectinase sử dụng trong quá trình làm trong dịch nhàu

Khi ép trái nhàu, nhiều phần thịt quả mịn có thể hòa lẫn vào dịch, làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm Mục tiêu là tạo ra dịch nhàu có ít lắng cặn và màu vàng sáng đẹp.

Trái nhàu sau khi chần được chà để tách dịch quả Trước khi ép, cần bổ sung enzyme pectinase với các nồng độ và thời gian ủ khác nhau, vì enzyme này hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ cao khoảng 40°C Sau khi ủ, tiến hành ép để tách dịch nhàu, sau đó lắng trong và lọc bằng giấy lọc.

Nhân tố C: Nồng độ enzyme bổ sung

Nguyên liệu Chà Nồng độ enzyme pectinase bổ sung (%) 0.1% 0.2% 0.3%

Công đoạn phối chế d) Cách tiến hành thí nghiệm

Trái nhàu sau khi chần được chà và ủ enzyme ở các nồng độ và thời gian khác nhau Sau đó, dịch quả được ép tách, lắng trong và lọc qua giấy lọc Cuối cùng, mật độ quang và độ truyền quang ở bước sóng 600nm được đo để đánh giá hiệu suất thu hồi của dịch nhàu sau khi ủ.

Mật độ quang, độ truyền quang

Hiệu suất thu hồi của dịch nhàu sau khi ủ

6)Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng đường bổ sung ở các pH khác nhau đến chất lượng sản phẩm bột nhàu a) Mục đích

Chọn tỉ lệ phối trộn đường và acid phù hợp để nâng cao chất lượng sản phẩm và giá trị cảm quan, đồng thời đảm bảo tính kinh tế Bố trí thí nghiệm cần được thực hiện một cách khoa học để đạt được kết quả tối ưu.

Hỗn hợp dịch quả sau khi xay được pha chế với hàm lượng aspartam và ACK ở pH tối ưu, nhằm tạo ra hương vị hài hòa và nâng cao trải nghiệm cảm quan cho người tiêu dùng Thí nghiệm được thiết kế ngẫu nhiên với hai yếu tố và thực hiện hai lần lặp lại.

Nhân tố E: Lượng đường aspartame, ACK theo độ Bx của lượng sucrose phối chế (Bx)

Nhân tố F: pH của dịch nhàu

Nguyên liệu Chần, chà, ủ Hàm lượng aspartam bổ sung

9 o Bx 11 o Bx 13 o Bx pH của dịch quả pH = 3.8 pH = 4.0 pH = 4.2

Sản phẩm bột nhàu d) Cách tiến hành thí nghiệm

Sau khi chần và chà, nước nhàu được tách hạt và xác quả, sau đó tiến hành phối chế và sấy phun Kết quả thí nghiệm cho thấy sản phẩm có đặc tính cảm quan rõ rệt về mùi vị và màu sắc.

Chọn ra được nồng độ aspartam và nồng độ acid thích hợp của sản phẩm

Bảng 3.2: Thang điểm đánh giá cảm quan của nước nhàu sau khi phối chế Điểm Màu Mùi Vị

1 Màu vàng mỡ gà Mùi đặc trưng của trái nhàu

Chua, ngọt hài hòa, có lưu vị ngọt dịu

2 Màu vàng mỡ gà nhạt

Mùi hơi nồng hoặc hơi nhẹ

Chua, ngọt hơi hài hòa, có hơi lưu vị ngọt dịu

3 Màu vàng mỡ gà khá nhạt

Mùi nhàu nồng hoặc nhẹ

Hơi chua hoặc hơi ngọt, hậu vị ngọt gắt

4 Màu vàng mỡ gà rất nhạt

Mùi nhàu quá nồng, có lẫn mùi lạ

Chua hoặc ngọt rõ, hậu vị khá ngọt gắt

Mùi rất khó chịu, có mùi lạ rõ rệt

Chua hoặc ngọt quá rõ, hậu vị rất ngọt gắt

Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của quá trình sấy phun lên chất lượng sản phẩm

a) Mục đích: Ở mỗi nồng độ chất khô khác nhau mà độ ẩm, hàm lượng vitamin C khác nhau và giá trị

Dịch nhàu có sự khác biệt so với các dịch trái cây khác do hàm lượng béo cao, khiến quá trình sấy lâu khô và tạo sợi Nhiệt độ sấy ảnh hưởng đến độ ẩm và hàm lượng vitamin C của dịch nhàu Mục tiêu là xác định chế độ sấy và độ Bx phù hợp để đạt được sản phẩm chất lượng tốt.

Các mẫu sau khi ép tách dịch quả và phối chế với maltodextrin đã được tiến hành sấy phun Thí nghiệm được thiết kế theo phương pháp ngẫu nhiên với hai yếu tố và hai lần lặp lại.

Nhân tố G: Nhiệt độ không khí ( o C) vào máy sấy phun

Nhân tố H: Độ Bx của dịch nhàu

Số nghiệm thức: 3 x 3 x 2 = 18 c) Sơ đồ bố trí thí nghiệm

Nguyên liệu Nhiệt độ không khí đầu vào

800 o C 90 o C 100 o C Độ Bx của dịch quả

Sản phẩm bột nhàu d) Cách tiến hành thí nghiệm

Sau khi ép tách dịch quả và làm trong, chúng ta phối chế với lượng đường và pH thích hợp trước khi tiến hành sấy phun Với thông số vận tốc bơm nhập liệu cố định ở 8 vòng/phút, mẫu được sấy theo từng độ Bx khác nhau Sau khi sấy ở các nhiệt độ và độ Bx khác nhau, chúng ta đo pH và xác định mẫu tối ưu dựa trên độ ẩm sản phẩm thu được.

Hàm lượng polyphenol sau khi sấy phun

Hàm lượng vitamin C tổn thất sau khi sấy phun

Hiệu suất thu hồi sản phẩm

Giá trị L của sản phẩm

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

THÍ NGHIỆM 1: Phân tích thành phần hóa học và đặc tính sinh lí của trái nhàu

Noni fruit contains over 150 medicinal compounds, including β-carotene, anthraquinone, calcium, linoleic acid, magnesium, pectin, protein, β-sitosterol, and tyrosine These compounds enhance and improve bodily functions by supporting the repair of the body's systems.

- Thành phần cơ bản của trái nhàu chủ yếu là anthraquinone mà được biết là damnacanthal và các hợp chất glycoside khác (flavonol glycoside, iridoid glycoside, citrifolinoside)

- Các acid trong trái nhàu bao gồm các acid như: acid benzoic, acid acetic, acid caproic, acid citric, acid béo omega-3 và omega-6,

- Các hợp chất nhóm rượu bao gồm: Benzyl, Eeugunol, Butanol và Hexanol

- Trái nhàu cũng có một số ester như: methyl oleate, methyl hexanoate và methyl octonate

- Các nhóm lactone như: 6-dodeceno-y (Z) và 6-dodecano-y (E)

- Ngoài ra trái nhàu còn cung cấp một lượng chất khoáng và vitamin đáng kể

Trái nhàu được thu hoạch khi chuyển sang màu vàng hoặc trắng, lúc này trái đã đạt độ chín tối ưu và không còn phát triển thêm.

Thành phần của quả nhàu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống, phương pháp canh tác, khí hậu, mức độ chín trước thu hoạch, và điều kiện chế biến sau thu hoạch Do đó, việc nghiên cứu các quá trình sinh lý sinh hóa và tốc độ hô hấp là cần thiết để xác định nguyên lý bảo quản phù hợp, nhằm đảm bảo trái nhàu chín đồng loạt và giảm thiểu tình trạng biến đen.

(Nguồn: Components of Noni Juice & Scientific research on Noni fruit)

Bảng 4.1: Thành phần hóa học của từng mức độ chín khác nhau

Giá trị Trái xanh Trái chín Trái chín rục pH 4.89 4.73 4.13

Trái xanh Trái chín vừa

Thành phần hóa học pH*10 Bx*10

%Béo Màu (IE) Độ cứng Acid tổng*1000 Vitamin C

Hình 4.1: Biến đổi sinh lý, sinh hóa của trái nhàu

Bảng 4.2: Tốc độ hô hấp của trái nhàu

Hao hụt khối lượng theo ngày (g)

Giá trị Khối lượng mẫu (g) 1 2 3 4

Hình 4.2 : Phương pháp đo tốc độ hô hấp và tốc độ sinh ẩm của trái nhàu và máy đo hoạt tính PME dịch nhàu

Tốc độ hô hấp ở nhiệt độ thường

Hình 4.3: Tốc độ hô hấp của trái nhàu khi bảo quản nhiệt độ thường

Nhiệt độ thấp giúp giảm hư hỏng cho các loại quả nonclimateric, trong khi đối với trái nhàu thuộc loại climateric, nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến quá trình chín với tốc độ hô hấp trung bình khoảng 20.625 mgCO2.kg.h Việc xác định tốc độ hô hấp là cần thiết để chọn thời điểm thu hoạch và nhiệt độ làm chín phù hợp, từ đó duy trì chất lượng sản phẩm tốt nhất.

Trái nhàu có tốc độ hô hấp nhanh và chất lượng dễ biến đổi sau vài ngày bảo quản ở nhiệt độ thường Mặc dù sự hô hấp này có lợi cho quá trình chín đồng loạt, nhưng cũng gây khó khăn trong việc bảo quản lâu dài.

Khi bảo quản trái cây, hiện tượng biến đen có thể xảy ra do thoát ẩm quá nhanh nếu không áp dụng phương pháp lưu trữ phù hợp Để hạn chế tình trạng này, việc thu hoạch trái cây cần được thực hiện đúng cách, tức là thu hoạch khi trái đã chín hoàn toàn hoặc khi 2/3 trái đã chuyển sang màu trắng hoặc vàng Ngoài ra, trong quá trình thu hoạch, cần thao tác nhẹ nhàng để tránh gây tổn thương cơ học, từ đó giúp bảo quản trái cây hiệu quả và ngăn ngừa hiện tượng thâm đen.

Hình 4.4: Tốc độ hô hấp và độ chín trái khi thu hoạch

Trong quá trình phân tích hóa học, trái nhàu chứa hàm lượng chất béo cao, đặc biệt là acid béo không no, tạo ra mùi thơm khi chín Tuy nhiên, khi ủ chín, hàm lượng chất béo giảm đáng kể do quá trình phân hủy chất béo để cung cấp năng lượng cho hô hấp, đồng thời phân giải tinh bột thành đường, dẫn đến tăng độ ẩm do giảm khả năng giữ nước.

Khi thu hoạch trái cây, nếu trái còn xanh hoặc chưa hoàn thiện, enzyme pectinase và lipase vẫn chưa được phóng thích, dẫn đến việc trái không chín thêm và dễ bị thâm đen do ẩm ướt từ các trái khác Hơn nữa, trái xanh không cung cấp các hợp chất phytonutrition như polysaccharide và carotenoid, cần thiết cho sức khỏe Ngược lại, thu hoạch trái chín rục sẽ gặp khó khăn trong vận chuyển vì vỏ và thịt quả rất mềm, dễ bị tổn thương và dễ xảy ra phản ứng hóa nâu.

Sự lão hóa của trái cây chủ yếu do sự bốc hơi nước và phân hủy các chất dự trữ như đường, tinh bột và béo, dẫn đến mất cân bằng dinh dưỡng Khí ethylene, chủ yếu tập trung ở vỏ trái, tăng lên trong quá trình chín do hoạt động mạnh mẽ của hormone tăng trưởng Khi trái còn trên cây, khí ethylene bị giữ lại và vô hiệu hóa bởi các tác nhân ức chế từ cây mẹ Sự gia tăng khí ethylene đi kèm với sự tăng cường enzyme tổng hợp ACC và enzyme hình thành ethylene dưới tác động của oxy.

Hình 4.5: Chu trình sinh khí ethylen khi trái chín

Nguồn: Ethylene and The Yang Cycle

Hình 4.6: Tốc độ sinh khí ethylene khi trái chín

Thêm vào đó do sự hoạt động của enzyme pectinase là nguyên nhân chính dẫn đến sự mềm trái

Hình 4.7: Số ml acid galacturonic sinh ra khi pectinase trong trái nhàu xanh thủy phân pectin tinh khiết

Khi thu hoạch trái nhàu ở giai đoạn chín vừa, chỉ sau 1 - 3 ngày, tất cả trái sẽ chín rục hoàn toàn mà ít bị thâm đen, cho thấy hàm lượng pectinase và lipase trong trái khá cao Sau khi chín, cơ chế lão hóa diễn ra mạnh mẽ, bắt đầu bằng việc giảm hàm lượng PME trong mô trái và sự sụt giảm nhanh khối lượng trong những ngày tiếp theo.

Hàm lượng vitamin C trong trái nhàu chín rục có sự biến đổi không đáng kể và tăng dần trong quá trình chín, tỉ lệ thuận với hàm lượng acid galacturonic sinh ra từ sự thủy phân pectin tinh khiết bởi enzyme pectinase Sự thay đổi của vitamin C còn phụ thuộc vào điều kiện canh tác, khí hậu, và vị trí của quả trên cây.

Quá trình quang hợp của quả trên cây giúp tăng cường hàm lượng vitamin C Những quả được tiếp xúc với ánh nắng mặt trời thường có hàm lượng vitamin C cao hơn so với những quả ở trong bóng râm Trong giai đoạn thoái hóa, vitamin C sẽ được tái cung cấp cho quá trình hô hấp của cây.

Tiêu đề	Đặc Tính Sinh Lí, Sinh Hóa Và Một Số Công Đoạn Chính Trong Qui Trình Chế Biến Bột Nhàu
Tác giả	Nguyễn Công Hoan
Người hướng dẫn	Bùi Thị Quỳnh Hoa
Trường học	Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành	Công Nghệ Thực Phẩm
Thể loại	Luận Văn Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2007
Thành phố	Cần Thơ

Định dạng
Số trang	94
Dung lượng	13,91 MB