TỔNG QUAN
Tổng quan về chanh
Chanh, thuộc Chi Citrus và họ Rutaceae, là loại quả có múi với màu sắc xanh hoặc vàng khi chín và có vị chua, được trồng rộng rãi ở các vùng khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới trên toàn cầu Nguồn gốc của trái cây Citrus vẫn chưa được xác định rõ ràng, nhưng một số nghiên cứu cho rằng chúng có nguồn gốc từ các khu vực cận nhiệt đới và nhiệt đới châu Á, bao gồm Trung Quốc, Ấn Độ và Quần đảo Malay Chanh không chỉ được tiêu thụ dưới dạng trái cây tươi mà còn được chế biến thành nhiều sản phẩm khác nhau.
Chanh không hạt, hay còn gọi là Persian limes hoặc Tahiti limes, có tên khoa học là C latifolia, là một loại cây phổ biến tại Việt Nam Loại chanh này thuộc chi Cam chanh (Citrus) và được cho là giống lai giữa chanh và chanh yên (Citron) (F Rivera-Cabrera và cộng sự, 2010).
Hình 1.2 Sơ đồ cấu trúc của quả chanh
Chanh bao gồm nhiều lớp cấu trúc, trong đó có lớp vỏ bên ngoài được hình thành từ lớp biểu bì, lớp flavedo chứa sắc tố và tinh dầu, và lớp albedo là lớp xốp bên dưới flavedo, cung cấp flavanone Lớp albedo chủ yếu được tạo thành từ các tế bào nhu mô giàu glycoside (flavanones), chất đắng, pectin và enzyme pectic.
Phần thịt bên trong quả được cấu thành từ các múi xếp thẳng hàng xung quanh lõi mềm, được bao bọc bởi màng múi mỏng gọi là vách ngăn (Ranganna và cộng sự, 1983).
1.1.2 Thành phần hóa học chanh.
Chanh và các loại quả Citrus giàu phytochemical như tinh dầu, alkaloids, flavonoid và carotenoids, đồng thời cung cấp nhiều vitamin, khoáng chất và nguyên tố vi lượng cần thiết cho sức khỏe.
Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng trong 100 g chanh (không vỏ)
Thành phần Energy Water Carbohydrates Sugars
Protein Thiamine (Vit B1) Riboflavin (Vit B2) Niacin (Vit B3) Vitamin B6 Vitamin C Calcium Iron Phosphorus Potassium Sodium
Nguồn :( Mohanapriya và cộng sự.2013)
Trái cây có múi được chia thành hai loại: loại có thành phần hòa tan và không hòa tan Phần hòa tan chủ yếu chứa mono- và disaccharide, acid hữu cơ không bay hơi, acid amin và các thành phần phụ khác, trong khi phần không hòa tan chủ yếu là polysaccharide cấu trúc tế bào Chẳng hạn, chanh chứa khoảng 0.8% glucose và fructose, cùng với 0.2% đến 0.3% sucrose (Ting và Attaway, 1980) Tổng hàm lượng đường trong nước ép trái cây có thể thay đổi, với chanh có mức đường thấp hơn 1% (Ranganna và cộng sự, 1983).
Polysaccharide bao gồm các thành phần chính như pectic, hemicelluloses, cellulose và lignin (Ting và cộng sự, 1980) Tinh bột chủ yếu tập trung ở albedo và cũng xuất hiện trong flavedo khi quả còn xanh (Shomer và Erner, 1989) Trong suốt quá trình phát triển ban đầu của cây có múi, tinh bột có mặt ở tất cả các bộ phận của trái cây.
Carbohydrate là nguồn dự trữ năng lượng quan trọng cho sự phát triển và hô hấp của trái cây chưa trưởng thành Trong quá trình trưởng thành, các carbohydrate này sẽ bị phân hủy và chuyển hóa hoàn toàn.
Trái cây họ cam quýt là nguồn cung cấp chất xơ phong phú, bao gồm cả chất xơ hòa tan và không hòa tan Chất xơ hòa tan chủ yếu là pectin, gum, chất nhầy và một phần cellulose, trong khi chất xơ không hòa tan chủ yếu là cellulose, hemicellulose và lignin Vỏ cam quýt chứa khoảng 50-60% cellulose và hemicellulose, khiến nó trở thành nguyên liệu lý tưởng cho việc chiết xuất.
Chất xơ từ vỏ chanh và cam chứa các thành phần quan trọng như pectin (13,00–23,03 g/100 g DM), lignin (7,52–7,56 g/100 g DM), celluloses (23,06–37,08 g/100 g DM) và hemicellulose (8,09–11,04 g/100 g DM) Những thành phần này, đặc biệt là polyphenol, giúp ức chế quá trình oxy hóa lipid trong sản phẩm thịt, từ đó cải thiện độ ổn định và kéo dài thời gian bảo quản Chất xơ từ cam, bao gồm vỏ, cùi và hạt, đã được ứng dụng như một chất thay thế chất béo trong kem nhờ khả năng giữ nước và dầu Ngoài ra, nó cũng có thể được sử dụng trong ngành công nghiệp thịt như một nguồn thay thế chất béo Mặc dù chất xơ từ cam quýt thường không được nhận thấy trong thực phẩm, nhưng nó đang ngày càng trở thành một thành phần giá trị trên thị trường hiện nay.
1.1.2.3 Chất gây vị đắng trong chanh
Vị đắng của trái cây có múi chủ yếu do sự tích lũy của hai nhóm chất hóa học là limonoid (chủ yếu là limonin) và phenol flavanoid (chủ yếu là naringin), điều này gây ra những thách thức trong ngành sản xuất trái cây công nghiệp Trong quả chanh, naringin thường tồn tại dưới dạng các hợp chất tự do trong túi dầu của flavedo Các chất đắng chủ yếu tập trung trong albedo, với một lượng nhỏ trong hạt và nước ở màng ngoài của múi quả Limonin có khả năng tan trong nước và xuất hiện trong albedo ở dạng không đắng, có thể là glycoside khi pH đạt 4.5 hoặc cao hơn.
Nghiên cứu cho thấy limonoid có khả năng tăng cường sức khỏe và ức chế sự phát triển của ung thư (Lam và cộng sự, 1994) Limonin được hình thành từ các tiền chất tự nhiên.
Acid limonic được tìm thấy trong hạt và màng của chanh, với tiền chất không đắng trong mô trái chanh Khi tiếp xúc với acid trong quá trình ép, nó chuyển thành limonin, làm nước ép chanh trở nên đắng Nồng độ 2ppm của limonin đã tạo ra vị đắng rõ rệt cho nước ép chanh Mặc dù chanh có vị đắng chậm và khó nhận thấy do tính acid cao, nhưng ngưỡng nhận biết limonin trong nước là 0.075 ppm cho độ nhạy cao nhất và 5.0 ppm cho độ nhạy thấp nhất.
1.1.2.4 Tinh dầu và các thành phần bay hơi
Các thành phần dễ bay hơi trong trái cây họ cam quýt đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra mùi thơm và hương vị đặc trưng mà người tiêu dùng cảm nhận Theo Tavera-Loza (1999), có hơn 300 chất bay hơi và dầu có trong cam quýt, bao gồm các hydrocacbon terpene, este, aldehyde, xeton, rượu và acid hữu cơ Những hợp chất này tập trung chủ yếu trong các tuyến dầu của flavedo và trong phần dầu của túi nước ép Việc giải phóng các hợp chất dễ bay hơi tăng lên khi nhiệt độ, độ chín và các thành phần vỏ cũng như nước trái cây ép nghiền tăng, như đã chỉ ra bởi Ladaniya (2008).
Tổng quan về Marmalade
1.2.1 Giới thiệu sản phẩm marmalade.
Marmalade là một loại trái cây bảo quản được chế biến từ nước ép và vỏ của các loại trái cây họ cam quýt, bao gồm chanh, bưởi, quýt và cam ngọt, kết hợp với đường và các thành phần khác để tạo ra sản phẩm có 60-65% tổng chất rắn hòa tan Vỏ trái cây không chỉ cung cấp dinh dưỡng bổ sung cho marmalade mà còn giúp giảm lãng phí, đồng thời là nguồn giàu pectin Marmalade thường được sử dụng rộng rãi như một món ăn kèm với bánh mì nướng, trở thành một phần của bữa ăn sáng lành mạnh.
Trong quá trình chế biến marmalade, việc ổn định sản phẩm phụ thuộc vào việc xử lý nhiệt để tăng hàm lượng chất rắn hòa tan và độ acid, đồng thời giảm hoạt tính của nước và pH Hai yếu tố này, chất rắn hòa tan và pH, đóng vai trò quan trọng trong kết cấu và chất lượng của mứt trái cây Đặc biệt, quá trình gel hóa của pectin có high methoxyl (HM) chỉ diễn ra hiệu quả trong khoảng pH hẹp từ 2.8 đến 3.5, cùng với hàm lượng đường tối ưu.
Sản xuất công nghiệp mứt trái cây đòi hỏi độ bền gel không đổi trong quá trình sản xuất.
Pectin thương mại thường được bổ sung vào sản phẩm với liều lượng từ 0 đến 10 g/kg để giảm thiểu ảnh hưởng của sự biến đổi pectin tự nhiên trong trái cây Hàm lượng chất rắn hòa tan tối thiểu cần thiết cho sản phẩm thường dao động từ 650 g/kg, theo quy định của từng quốc gia, như quy định trong mã thực phẩm Argentina Sự khác biệt chính giữa jam, jelly và mứt cam nằm ở cách kết hợp thành phần trái cây, bao gồm nước trái cây, cùi trái cây, miếng trái cây hoặc cả trái cây.
Mứt cam là một sản phẩm hấp dẫn với giá trị dinh dưỡng cao, cung cấp các hợp chất chống oxy hóa cần thiết cho chế độ ăn uống của con người.
Bảng 1.2 Thành phần dinh dưỡng (100 g) marmalade
Thành phần Proteins Carbohydrates Tổng lượng béo Ashes Ẩm Xơ Sodium Năng lượng
Nguồn: Peralta.và cộng sự 2016
Marmalade có giá trị dinh dưỡng và năng lượng lý tưởng cho việc thương mại hóa, với một phần ăn 20 g cung cấp 49 kcal (208 kJ), tương đương 2% nhu cầu năng lượng hàng ngày của một chế độ ăn 2.000 kcal.
1.2.2 Cơ chế tạo gel pectin trong marmalade.
Việc sử dụng chất tạo gel như pectin là rất cần thiết để đảm bảo sản phẩm marmalade có độ đặc phù hợp, giúp liên kết đường và puree quả hiệu quả Pectin được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm, chủ yếu làm chất tạo gel cho mứt, thạch và nhiều loại thực phẩm khác (Garrido và cộng sự, 2015).
Pectin là một loại carbohydrate phức tạp, đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc thành tế bào thực vật Chúng chủ yếu có mặt trong thành của thực vật bậc cao, nơi thực hiện chức năng hydrate hóa và là thành phần cấu tạo mạng cellulose.
Pectin is a polymer composed of D-galacturonic acid units linked by 1-4 glycosidic bonds, exhibiting varying degrees of methoxylation (Levigne et al., 2002).
The Degree of Esterification (DE) is a crucial indicator of pectin's properties, representing the percentage of esterified galacturonic acid residues in the pectin molecule According to Lê Ngọc Tú (2002), this measurement reflects the extent of esterification within the pectin structure Based on the DE level, pectin is categorized into two types: high methoxyl pectin (HMP) with a DE greater than 50% and low methoxyl pectin (LMP) with a DE less than 50% (Mesbahi et al., 2005).
Gel là một dạng vật chất trung gian giữa chất rắn và chất lỏng, được hình thành từ các phân tử và cao phân tử liên kết chéo, tạo thành mạng lưới phân tử trong môi trường lỏng, giữ nước và ngăn không cho nước chảy đi Pectin, với khả năng hình thành gel, được phân loại thành hai loại: LMP và HMP LMP tạo gel nhờ sự hiện diện của các ion đa hóa trị như Ca2+, trong khi HMP hình thành gel trong môi trường acid với sự có mặt của các loại đường như sucrose hay glucose HMP tạo gel khi pH thấp hơn 2.8-3.5 và sucrose có nồng độ lớn hơn 55% trọng lượng Nồng độ đường cao giúp hút ẩm, giảm độ hydrate hóa và pH acid trung hòa các gốc COO-, dẫn đến việc các sợi pectin tương tác với nhau, tạo ra một mạng lưới ba chiều rắn chứa pha lỏng bên trong.
Để ngăn chặn sự kết tinh đường trong quá trình nấu nướng, cần duy trì độ pH thấp, nhưng không nên sử dụng quá nhiều axit, vì pH quá thấp sẽ dẫn đến việc nghịch đảo một lượng lớn đường sacaroza, gây kết tinh glucoza và hình thành các vón cục.
Fruit-bar chanh
1.3.1 Đặc điểm về fruit-bar
Thanh trái cây là sản phẩm được tạo ra từ việc sấy thịt quả, theo nghiên cứu của N Kulshrestha và cộng sự (2012) Công nghệ sản xuất thanh trái cây đã có mặt trong ngành công nghiệp thực phẩm trong nhiều năm, đóng vai trò quan trọng trong việc chế biến và bảo quản thực phẩm.
Bảo quản trái cây là một yếu tố quan trọng, giúp duy trì chất lượng và độ tươi ngon của sản phẩm Thanh trái cây mang lại nhiều lợi ích, nhờ vào tính tiện lợi và chi phí sản xuất thấp, cùng với bao bì hấp dẫn người tiêu dùng (P.Megala và T.V.Hymavathi, 2011).
Các sản phẩm thanh trái cây, còn được gọi là tấm trái cây hoặc thanh da trái cây, được sản xuất từ việc sấy khô thịt quả hoặc vỏ trái cây Tùy theo từng quốc gia, sản phẩm này có nhiều tên gọi khác nhau; ví dụ, ở Thổ Nhĩ Kỳ, chúng được gọi là pestil và kửme, trong khi ở Colombia, chúng được gọi là thanh snacks Thanh da trái cây là một dạng sản phẩm có độ ẩm trung gian và thường được tiêu thụ như đồ ăn nhẹ trên toàn thế giới, như thanh da xoài ở Ấn Độ Những sản phẩm này nhẹ, dễ nhai và ngon, là lựa chọn hấp dẫn để bổ sung trái cây vào chế độ ăn uống, đặc biệt cho trẻ em và thanh thiếu niên.
Thanh trái cây là sản phẩm trái cây có độ ẩm thấp (15-25%) và hàm lượng đường cao, với pH thấp Sản phẩm này được chế biến bằng cách thêm đường, axit citric, pectin và chất bảo quản, sau đó được sấy khô thành dạng tấm Theo tiêu chuẩn của Cơ quan tiêu chuẩn và an toàn thực phẩm của Ấn Độ (FSSAI, 2010), thanh trái cây phải có độ ẩm nhỏ hơn 20,0%, tổng chất rắn hòa tan nhỏ hơn 75,0%, hàm lượng trái cây trên 25,0% và số lượng nấm men cùng nấm mốc không vượt quá 100 count/gm.
Các sản phẩm thanh trái cây có thể sử dụng ngay và bảo quản ở nhiệt độ thường như bánh kẹo, hoặc kết hợp với các phương pháp bảo quản thực phẩm đóng hộp và đông lạnh Thanh trái cây thuộc loại thực phẩm có độ ẩm trung gian, với hoạt động nước khoảng 0,6 và giá trị độ ẩm từ 8% đến 15% (Orrego và cộng sự, 2013).
Thanh trái cây là sản phẩm chế biến từ trái cây xay nhuyễn, kết hợp với đường hoặc các chất làm ngọt dinh dưỡng, cùng với các thành phần và phụ gia khác Sau đó, hỗn hợp này được sấy khô để tạo thành tấm có thể cắt thành hình dạng và kích thước mong muốn.
1.3.2 Các phương pháp sản xuất thanh trái cây
Thanh trái cây có nhiều biến thể về công thức và quy trình sản xuất, được tiêu thụ từ thời cổ đại ở một số nước châu Á Ở Ấn Độ, công thức truyền thống nhất là hỗn hợp bột xoài, đường và nước mía phơi khô dưới ánh nắng, tạo ra sản phẩm gọi là mango leather Phương pháp công nghiệp hóa hiện đại sử dụng bột quả trộn với đường dạng paste, sau đó sấy khô ở nhiệt độ 50-60°C trong 18-24 giờ, tạo ra thực phẩm có đặc tính sinh học và hương vị chấp nhận được Thanh trái cây, còn gọi là da trái cây, có kết cấu giống như da Trong khi đó, thanh pho mát trái cây là thịt quả được nấu với đường cho đến khi đạt hàm lượng đường 75-85%, sau đó được làm nguội và cắt thành hình dạng mong muốn.
Công thức sản xuất thanh trái cây bao gồm hỗn hợp bột, trái cây tươi hoặc sấy khô, đường như sucrose và maltodextrin, cùng với chất kết dính thường là pectin Ngoài ra, sản phẩm còn có các thành phần phụ như màu sắc, hương vị và axit Để giảm độ dính của sản phẩm da trái cây, một lượng nhỏ dầu và lecithin có thể được thêm vào, do fructose dễ hấp thụ nước và trở nên dính.
Thanh trái cây là sản phẩm đặc trưng với hàm lượng trái cây tươi hoặc thịt quả được sấy khô, kết hợp với các hợp chất hóa học như đường, chất chống vi trùng, chất điều chỉnh độ axit và chất ổn định để cải thiện kết cấu, hương vị, màu sắc và mùi thơm Quy trình sản xuất thanh snack này sử dụng phương pháp sấy để loại bỏ nước, tạo nên kết cấu đặc trưng cho sản phẩm.
Trái cây thường được sấy ở nhiệt độ dưới 80 độ C, với nhiệt độ tối ưu từ 55 đến 65 độ C, nhằm bảo tồn các chất hữu cơ và dinh dưỡng trong thanh trái cây sấy khô Để sản xuất thanh trái cây chất lượng cao, phương pháp sấy chân không được ưa chuộng vì nó giảm thời gian xử lý, hạn chế tiếp xúc với oxy và giúp duy trì vitamin cùng các hợp chất thực vật khác (Demarchi, 2018).
Tối ưu hóa bằng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM)
Tối ưu hóa là quá trình cải thiện hiệu suất của hệ thống, quy trình hoặc sản phẩm nhằm đạt được lợi ích tối đa Thuật ngữ này thường được áp dụng trong hóa học phân tích để xác định các điều kiện tối ưu cho quy trình, từ đó tạo ra phản ứng hiệu quả nhất (Araujo và cộng sự, 1994).
Phương pháp bề mặt đáp ứng (Response surface methodology - RSM) là một trong những phương pháp tối ưu hóa phổ biến nhất trong những năm gần đây, đặc biệt trong các lĩnh vực hóa học và sinh hóa (Baş và cộng sự, 2007) RSM kết hợp toán học và kỹ thuật thống kê để xây dựng một phương trình đa thức phù hợp với dữ liệu thực nghiệm, nhằm mô tả ảnh hưởng của các biến số đến phản hồi Mục tiêu chính của phương pháp này là tối ưu hóa đồng thời các biến để đạt được hiệu suất tối ưu cho hệ thống (Bezerra và cộng sự, 2008).
Khi áp dụng phương pháp RSM, việc đầu tiên là chọn thiết kế thí nghiệm phù hợp để xác định các thí nghiệm cần thực hiện trong vùng nghiên cứu Đối với dữ liệu không có độ cong, có thể sử dụng thiết kế thí nghiệm cho các mô hình bậc nhất (Hanrahan và cộng sự, 2006) Tuy nhiên, để gần đúng hàm phản hồi cho dữ liệu không thể mô tả bằng các hàm tuyến tính, nên sử dụng thiết kế thí nghiệm cho các bề mặt phản hồi bậc hai như Box-Behnken, hỗn hợp trung tâm và Doehlert (Bezerra và cộng sự, 2008).
Trong quá trình phát triển và tối ưu hóa sản phẩm, phương pháp đáp ứng bề mặt (RSM) là công cụ hữu ích để mô hình hóa và tối ưu hóa các hàm đáp ứng bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố định lượng RSM giúp cải thiện các thành phần và biến quá trình trong sản xuất, từ đó nâng cao hiệu quả và chất lượng sản phẩm.
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nguyên liệu
Chanh không hạt hay chanh tứ quý (Citrus latifolia) mua ở Chợ Thủ Đức, Quận 9, TP
Trái chanh tươi được phân loại để chọn ra những quả đồng đều về độ chín, đồng thời loại bỏ những quả bị sâu bệnh, dập nát, thối hỏng, quá non hoặc quá già, nhằm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm Quá trình tách cuốn và rửa giúp loại bỏ tạp chất và các yếu tố nguy cơ trên bề mặt quả như đất, cát và cành cây Tiếp theo, chà để tách vỏ xanh ra khỏi quả, sử dụng phần thịt quả để ép thu nước và bã chanh Cuối cùng, đường RE của công ty đường Biên Hòa được sử dụng để hoàn thiện sản phẩm.
Pectin: Pectin được sử dụng trong các thí nghiệm là GENU® Pectin type VIS (High
Methoxyl Pectin) có DE= 72% được sản xuất bởi CP Kelco mua ở 69 Hàn Thuyên, P Bình Thọ, Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh.
Acid citric (C 6 H 8 O 7 H 2 O) được mua ở Công Ty TNHH hóa chất K&K tại lầu 8,Cao ốc văn phòng IDC, 163 Hai Bà Trưng, Quận 3, TP.HCM.
Natri bezoat (NaC 6 H 5 CO 2 ) E211 , Chất tạo màu (Tartrazine) E102 được mua 115A
Trịnh Đình Thảo, phường Phú Trung, quận Tân Phú, TPHCM Thành phố Hồ Chí Minh.
Quy trình chế biến marmalade chanh
Đường, nước chanh, phụ gia
Bã, vỏ chanh sơ chế
Nấu cô đặc Rót chai Làm nguội Đóng nắp
Hình 2.1 Quy trình chế biến marmalade chanh Thuyết minh quy trình chế biến marmalade.
Chuẩn bị nguyên liệu cho món chanh, bao gồm việc rửa sạch, loại bỏ tạp chất, tách vỏ xanh khỏi quả Sau đó, sử dụng phần thịt quả để ép lấy nước và bã chanh, đồng thời cân định lượng nguyên liệu cần thiết.
Phối trộn: Sơ chế vỏ chần trong khoảng 30 phút, bả chanh xay nhỏ với kích thước khoảng 2-4 mm, được bổ sung đường, acid citric, chất tạo đặc pectin
Nấu (sên) là quá trình gia nhiệt hỗn hợp đã được phối trộn nhằm hình thành cấu trúc mứt marmalade dạng sệt Ở nhiệt độ cao, mạng lưới pectin được sắp xếp lại thông qua tương tác liên phân tử với đường và axit citric, đồng thời giúp sản phẩm chín và gia vị thấm đều Quá trình này được thực hiện ở nhiệt độ 89-95°C trong 45 phút Khi hỗn hợp đạt 60°Brix, pectin và axit citric sẽ được thêm vào (Moghaddam và cộng sự, 2009).
Rót chai: phân phối sản phẩm thành từng thể tích bằng nhau, cho vào chai giúp làm đẹp và bảo quản sản phẩm được tốt hơn.
Làm nguội sản phẩm giúp đưa nó về nhiệt độ phòng và ổn định cấu trúc gel trước khi tiến hành đóng gói Quá trình đóng gói không chỉ bảo quản sản phẩm khi ra thị trường mà còn làm đẹp sản phẩm, thu hút sự chú ý của khách hàng.
Quy trình chế biến fruit-bar chanh
Hình 2.2 Quy trình chế biến fruit-bar chanh
Trái chanh tươi được phân loại để đảm bảo sự đồng đều về độ chín, loại bỏ những quả bị sâu bệnh, dập nát, thối hỏng, quá non hoặc quá già Quy trình này không chỉ giúp sản phẩm trở nên đồng nhất hơn mà còn tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm.
Tách cuốn, rửa: loại bỏ tạp chất và các yếu tố nguy cơ tồn tại trên bề mặt quả (đất, cát, cành cây…).
Cắt hoặc chà vỏ xanh ra khỏi quả, dùng phần thịt quả ép thu nước và bã.
Nghiền: bã chanh được xay, nghiền nhuyễn, giúp cắt nhỏ xơ và màng bao trắng giữa các múi chanh.
Việc xử lý bằng Ca(OH)2 giúp loại bỏ chất đắng limonin có trong lớp xốp trắng của chanh, cải thiện tính chất cảm quan cho sản phẩm Lớp màng bao ruột trái chứa nhiều cellulose và pectin, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm.
Phối trộn các thành phần như đường, muối và phụ gia là rất quan trọng trong việc tạo ra hương vị đặc trưng cho sản phẩm Đường mang lại vị ngọt đặc trưng, trong khi muối giúp cân bằng hương vị Các phụ gia và hương liệu không chỉ làm tăng cường hương vị mà còn kéo dài thời gian bảo quản, đảm bảo sản phẩm luôn tươi ngon.
Nấu là quá trình gia nhiệt hỗn hợp để hình thành cấu trúc sản phẩm, trong đó pectin được sắp xếp lại qua tương tác với đường và acid citric, giúp sản phẩm chín và gia vị thấm đều Sau khi nấu, sản phẩm sẽ được đổ vào khuôn inox với khối lượng xác định, dựa trên diện tích bề mặt khuôn, giúp dễ dàng làm nguội và sấy.
Trong quy trình sản xuất fruit bar, các khuôn inox chứa sản phẩm được đưa vào thiết bị sấy nhằm loại bỏ một phần nước, chuyển đổi hỗn hợp từ dạng gel sang dạng sol, tạo ra cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm Nhiệt độ, phương pháp đổ khuôn và độ ẩm sản phẩm là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tính chất của fruit bar Đặc biệt, độ ẩm còn tác động trực tiếp đến giá trị hoạt độ nước (aw), một chỉ số quan trọng để đánh giá khả năng bảo quản của sản phẩm.
Sau khi sấy, sản phẩm sẽ được để nguội tự nhiên để cân bằng nhiệt độ và độ ẩm với môi trường, sau đó được cắt thành hình dạng phù hợp với nhu cầu sử dụng Tiếp theo, sản phẩm sẽ được đóng gói trong bao bì hấp dẫn, nhằm tăng giá trị cảm quan và thu hút sự chú ý của người tiêu dùng, đồng thời bảo quản sản phẩm tốt hơn.
Phương pháp nghiên cứu
Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm
2.4.1 Thiết kế thí nghiệm tối ưu hóa các thành phần nguyên liệu sản phẩm marmalade chanh
Dựa trên đánh giá cảm quan sơ bộ, miền khảo sát cho các thành phần nguyên liệu marmalade chanh bao gồm bã và vỏ chanh từ 90-150 g/kg, hàm lượng đường từ 550-650 g/kg, và pectin từ 6-10 g/kg Ngoài ra, các thành phần nguyên liệu khác cần có acid citric 0.3%, nước cốt chanh 25 ml, nước 650 ml, và sodium benzoate 0.1%.
Lập bảng ma trận quy hoạch thực nghiệm cho ba yếu tố: tỷ lệ bã và vỏ chanh, đường, và pectin Tiến hành đánh giá cảm quan 18 mẫu thử nghiệm dựa trên bảng 3.2.
Bảng 2.1 Bảng mã hóa các giá trị của các yếu tố khảo sát tối ưu hoá marmalade chanh
Mức (+α)Mức (+1)Mức cơ sở (0)Mức (-1)Mức (-α)
Bảng 2.2 Bảng ma trận quy hoạch thực nghiệm bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ bã, đường, pectin marmalade chanh.
2.4.2 Thiết kế thí nghiệm tối ưu hóa các thành phần nguyên liệu sản phẩm fruit-bar chanh
Dựa trên đánh giá cảm quan sơ bộ, chúng tôi đã xác định các miền tối ưu cho các thành phần cơ bản của thanh fruit-bar, bao gồm hàm lượng bã chanh từ 15-25g.
Chúng tôi tiến hành nghiên cứu với ba yếu tố độc lập: hàm lượng bã chanh, hàm lượng đường và hàm lượng pectin, trong đó pectin được sử dụng với nồng độ từ 0.2-0.6g Các yếu tố này được thử nghiệm tại ba mức độ khác nhau (-1, 0, +1), trong khi hàm lượng acid citric và muối được cố định ở mức 0.5g, cùng với 2g vỏ chanh xanh và 100ml nước cho mỗi 100g nguyên liệu Để xác định hàm lượng các thành phần nguyên liệu, chúng tôi áp dụng quy hoạch trực giao đối xứng.
Bảng 2.3 Bảng mã hóa các giá trị của các yếu tố khảo sát tối ưu hoá fruit-bar chanh
Mức (+α) Mức trên (+1) Mức cơ sở (0) Mức trên (-1) Mức (-α) Khoảng biến thiên
Quy hoạch thực nghiệm gồm 18 thí nghiệm, trong đó có 4 thí nghiệm lặp lại tại tâm, và
Bài nghiên cứu đã thực hiện 14 thí nghiệm tại các điểm khác nhau với hàm mục tiêu là hàm độ ưa thích chung Kết quả sàng lọc cho thấy ba yếu tố chính ảnh hưởng đến sản phẩm thanh trái cây sẽ được xác định giá trị tối ưu và nghiên cứu ở ba mức độ khác nhau: -1, 0 và +1.
Bảng 2.4 Bảng ma trận quy hoạch thực nghiệm bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ bã, đường, pectin fruit -barchanh.
Các thí nghiệm sơ bộ đã được tiến hành nhằm xác định các yếu tố ảnh hưởng đến sự ưa thích của người tiêu dùng, bao gồm màu sắc, độ ngọt, độ dẻo và hương vị của thanh.
20 trái cây Dùng phần mềm Minitab 2018 để tối ưu hóa hàm lượng bã chanh, đường và pectin. Hàm mục tiêu được lựa chọn là độ ưa thích chung.
Dữ liệu về khả năng chấp nhận tổng thể của người tiêu dùng đã được sử dụng để xây dựng các phương trình bề mặt phản ứng, và phân tích thống kê được thực hiện thông qua phần mềm Minitab 18.
Sự khác biệt có ý nghĩa thống kê khi p < 0.05 Mô hình được thiết kế dưới dạng hàm hai biến, với ba đồ thị đường đồng mức và mô hình bề mặt đáp ứng sẽ được trình bày trong kết quả.
Mô hình hóa được biểu diễn bằng phương trình bậc 2:
Trong bài viết này, các hệ số bậc 1 được ký hiệu là b1, b2, b3; các hệ số bậc 2 là b11, b22 và b33; còn các hệ số tương tác giữa từng cặp yếu tố được biểu thị bằng b12, b23 và b13 Các biến độc lập trong nghiên cứu bao gồm X1, X2, X3, X11, X22, X33, X12, X23 và X13.
Chúng tôi đã sử dụng phần mềm Minitab 2018 để phân tích số liệu và xác định mức tối ưu của các yếu tố khảo sát nhằm đạt được hàm mục tiêu cao nhất Kết quả cho thấy hàm đáp ứng được chọn dựa trên điểm ưa thích chung cùng với các chỉ tiêu về màu sắc, mùi vị (bao gồm độ ngọt) và kết cấu chung (độ dẻo).
2.4.3 Phương pháp đánh giá cảm quan
Phương pháp cảm quan thị hiếu được áp dụng để đánh giá mức độ yêu thích với thang điểm từ 1-9 theo tiêu chuẩn ISO 4121 (2003) Nghiên cứu này được thực hiện trên 300 sinh viên từ 18 đến 26 tuổi tại trường ĐH Sư Phạm Kĩ Thuật, nhằm đánh giá các chỉ tiêu cảm quan cụ thể theo tiêu chuẩn ISO 5492 (2008).
Nguyên tắc của phép thử là mời người tham gia nếm sản phẩm và đánh giá mức độ yêu thích của họ thông qua thang điểm đã được xác định trước, sử dụng các thuật ngữ mô tả mức độ hài lòng và ưa thích.
1- Cực kỳ không thích 2- Rất không thích 3- Không thích 4- Tương đối không thích 5- Không thích cũng không ghét
2.4.4 Phương pháp phân tích hóa lý.
2.4.4.1 Phương pháp xác định hoạt độ nước
Hoạt độ nước (a w ) được xác định bằng máy đo hoạt độ nước EZ-200 (FREUND – Japan) thang đo: 0.10 - 0.98 Aw, độ chính xác: ±0.01 Aw
2.4.4.2 Phương pháp xác định độ pH:
Mẫu thanh trái cây được đo pH bằng máy đo pH Model 8000 (ORION, Rockford, IL, USA) 10g thanh trái cây đã được trộn với 50ml nước cất trong máy xay Sau khi lọc, pH được xác định bằng cách sử dụng kính kết hợp điện cực của máy đo pH kỹ thuật số (Mô hình Khera, Ấn Độ).
2.4.4.3 Phương pháp xác định hàm lượng chất rắn hòa tan (Brix)
Hàm lượng chất rắn hòa tan được xác định trong khúc xạ kế ở 20 độ C (ATAGO Master- 2M Nhật Bản)
2.4.4.4 Phương pháp xác định độ ẩm Độ ẩm được xác định bằng sấy đến khối lượng không đổi để làm bay hết nước tự do trong mẫu
Sấy khô đĩa petri và nắp trong tủ sấy ở nhiệt độ 105 o C ± 2 o C trong 30 phút Sau đó, để nguội đĩa trong bình hút cẩm đến nhiệt độ phòng và cân chính xác khối lượng của đĩa cùng nắp.
Cân 4g mẫu và đặt vào đĩa, sau đó tiến hành sấy ở nhiệt độ 105 ± 2 độ C trong 6 giờ Sau 3 giờ sấy, thực hiện cân thử mỗi giờ một lần cho đến khi hai lần cân thử chênh lệch không quá 0,5mg Cuối cùng, lấy giá trị trung bình của 3 lần lặp theo tiêu chuẩn TCVN 1867:2001.
Tính kết quả Độ ẩm của bột nhào sau khi sấy được tính theo công thức:
W = m 1 : khối lượng đĩa và bột nhào trước khi sấy (g) m 2 : khối lượng đĩa và bột nhào sau khi sấy (g) m: khối lượng bột nhào ban đầu (g)
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Tối ưu hóa thành phần nguyên liệu marmalade chanh bằng phương pháp bề mặt đáp ứng
Đánh giá cảm quan sơ bộ được thực hiện nhằm xác định vùng ảnh hưởng của các yếu tố như hàm lượng bã và vỏ chanh, đường và pectin đến khả năng chấp nhận sản phẩm của người thử Tiếp theo, tối ưu hóa được tiến hành bằng phương pháp bề mặt đáp ứng, sử dụng mô hình thiết kế Central Composite.
Theo bảng 3.1, các yếu tố cảm quan như mùi hương (Y1), vị (Y2), kết cấu (Y3) và độ yêu thích chung (Y) đều phụ thuộc chặt chẽ vào tỷ lệ bã và vỏ chanh trong sản phẩm.
Nghiên cứu về sự tương tác giữa (X1), đường (X2) và pectin (X3) đã được thực hiện thông qua việc xác định phương trình hồi quy đa biến bằng phần mềm Minitab 18 Kết quả cho thấy các yếu tố này có ảnh hưởng đáng kể đến hàm mục tiêu khả năng chấp nhận chung với giá trị R² = 0.97, điểm mùi hương R² = 0.94, mùi vị R² = 0.95 và kết cấu R² = 0.95, tất cả đều đạt độ tin cậy 95%.
Bảng 3.1 Kết quả bố trí theo ma trận quy hoạch thực nghiệm. STT
3.1.1.Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần nguyên liệu đến điểm cảm quan mùi hương Bảng 3.2 Phân tích hồi quy và giá trị T và P tương ứng của mô hình đa thức bậc hai để tối ưu hóa cảm quan mùi hương
Phân tích kết quả được thể hiện trong Bảng 3.1 phương trình hồi quy của hàm mục tiêu mùi hương có dạng:
Từ phương trình hồi quy (1) cho thấy yếu tố X1 và X3 ảnh hưởng đến điểm cảm quan mùi hương Y1các mẫu marmalade chanh, Y1 chịu ảnh hưởng đồng thời (X1X3)
Biểu đồ Contour trong Hình 3.1 cho thấy rằng khi tỷ lệ X1 tăng từ 77.5895-120.016 g/kg, điểm cảm quan mùi hương tăng từ 6.25 đến 6.90, nhưng sau đó giảm xuống 5.968 khi tỷ lệ X1 đạt 162.247 g/kg Đối với tỷ lệ bã và vỏ chanh, điểm cảm quan mùi vị cao nhất đạt được khi tỷ lệ này khoảng 105-135 g/kg, nhưng sẽ giảm dần nếu tiếp tục tăng Vỏ chanh chứa tinh dầu tạo mùi thơm, tuy nhiên, tỷ lệ quá cao sẽ làm mùi hương nồng và giảm độ yêu thích của người thử Điểm cảm quan mùi hương đạt mức cao 6.935 khi tỷ lệ X3 là 5.186 g/kg, nhưng không thay đổi khi X3 tăng lên 8.02 g/kg, sau đó giảm xuống 6.654 khi tỷ lệ X3 tiếp tục tăng Điều này cho thấy tỷ lệ pectin không ảnh hưởng đáng kể đến cảm quan mùi hương Độ yêu thích mùi hương của marmalade đạt cao (>6.75) khi tỷ lệ vỏ và bã chanh khoảng 105-135 g/kg và tỷ lệ pectin từ 5.20-10.81 g/kg, với xu hướng giảm dần của pectin.
3.1.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần nguyên liệu đến điểm cảm quan mùi vị
Bảng 3.3 Phân tích hồi quy và giá trị T và P tương ứng của mô hình đa thức bậc hai để tối ưu hóa phân tích cảm quan mùi vị Term
Phân tích kết quả được thể hiện trong Bảng 3.1 phương trình hồi quy hàm mục tiêu điểm cảm quan mùi vị có dạng:
Từ phương trình hồi quy (2) ta thấy (X1),(X2) ảnh hưởng đến hàm mục tiêu điểm cảm quan mùi vị Y2 và Y2 chịu ảnh hưởng đồng thời của (X1X2)
6.14193 x 2 Ảnh hưởng X1,X2 đến cảm quan mùi vị x1 = 119.819 650 x2 = 670.658 Mùi vị = 6.62693
Hình 3.2 Biểu đồ Contour ảnh hưởng của X1,X2 đối với điểm cảm quan mùi vị
Biểu đồ Contour Hình 3.2 cho thấy rằng tỷ lệ đường X2 từ 600-635 g/kg mang lại điểm cảm quan mùi vị cao nhất Nếu tỷ lệ đường vượt quá khoảng này, điểm cảm quan có xu hướng giảm Cụ thể, khi tỷ lệ đường đạt 670.658 g/kg, điểm cảm quan giảm xuống còn 6.626 Kết hợp tỷ lệ đường trong khoảng 600-635 g/kg với vị chua (thêm 0.3% acid citric và 25 ml nước ép chanh) tạo ra cảm giác vừa miệng, làm tăng mức độ hài lòng của người cảm quan Tuy nhiên, khi tỷ lệ đường vượt mức này, vị ngọt gắt sẽ làm giảm đáng kể sự ưa thích.
Khi tỷ lệ X1 tăng lên 120.015 g/kg, điểm cảm quan mùi vị đạt 7.00, nhưng khi tăng lên 162.238 g/kg, điểm này giảm xuống còn 5.813 Việc tăng tỷ lệ bã vỏ chanh cũng làm tăng vị đắng trong marmalade, dẫn đến giảm mức độ ưa thích của người tiêu dùng Điểm yêu thích mùi vị cao nhất đạt trên 7.00 khi tỷ lệ đường từ 600-635 g/kg và tỷ lệ bã + vỏ chanh từ 105-120 g/kg Sự ưa thích về mùi vị càng cao khi tỷ lệ đường tăng và tỷ lệ bã + vỏ chanh giảm.
3.1.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần nguyên liệu đến điểm cảm quan kết cấu
Bảng 3.4 Phân tích hồi quy và giá trị T và P tương ứng của mô hình đa thức bậc hai để tối ưu hóa phân tích cảm quan kết cấu
Phân tích kết quả được thể hiện trong Bảng 3.1 phương trình hồi quy hàm mục tiêu điểm cảm quan kết cấu có dạng:
Hàm mục tiêu điểm cảm quan kết cấu Y3 chịu ảnh hưởng ba yếu tố bã+vỏ chanh (X1), đường (X2), pectin (X3) và Y3 chịu ảnh hưởng đồng thời X1X3.
Biểu đồ contour trong Hình 3.3 cho thấy rằng khi tỷ lệ X3 tăng từ 5.17 - 8.04 g/kg, điểm cảm quan kết cấu tăng từ 6.57-6.95, nhưng khi X3 tiếp tục tăng đến 10.804 g/kg, điểm cảm quan kết cấu giảm xuống 6.68 Hàm lượng pectin ổn định ở mức 8.04 g/kg giúp tạo độ đặc và ổn định kết cấu marmalade, tăng mức độ ưa thích của người cảm quan Tuy nhiên, khi nồng độ pectin tiếp tục tăng, độ cứng và giòn cũng tăng theo (Basu & Shivhare, 2010) Kết luận cho thấy rằng sự thay đổi điểm cảm quan kết cấu khi tăng tỷ lệ pectin là không đáng kể, cho thấy pectin không ảnh hưởng nhiều đến mức độ yêu thích kết cấu của sản phẩm marmalade.
Tỷ lệ X1 có điểm cảm quan kết cấu cao nhất đạt 6.95 với tỷ lệ 119.82 g/kg, sau đó giảm xuống 5.86 khi tỷ lệ X1 tăng, có thể do sự gia tăng vỏ và bã chanh tạo ra cấu trúc gel cứng hơn (Abid và cộng sự, 2018) Điểm yêu thích kết cấu sản phẩm đạt trên 6.75 khi tỷ lệ bã và vỏ chanh từ 100-130 g/kg và tỷ lệ pectin từ 6-10.6 g/kg, trong khi pectin không có ảnh hưởng đáng kể đến mức độ yêu thích kết cấu sản phẩm.
3.1.4.Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần nguyên liệu đến điểm cảm quan yêu thích chung.
Bảng 3.5 Phân tích hồi quy và giá trị T và P tương ứng của mô hình đa thức bậc hai để tối ưu hóa phân tích cảm quan yêu thích chung.
Phân tích kết quả được thể hiện trong Bảng 3.1 phương trình hồi quy hàm mục tiêu độ yêu thích chung có dạng:
Theo phương trình hồi quy (4) cho thấy độ yêu thích chung chịu ảnh hưởng yếu tố tỷ lệ đường X1,X2, X3 và đông thời chịu ảnh hưởng của X1X2,X2X3,X1X3
33 Ảnh hưởng x2,x1 đến cảm quan độ yêu thích chung
Hình 3.4 Biểu đồ Surface ảnh hưởng của X2, X1 đối với độ yêu thích chung Ảnh hưởng x1,x3 đến cảm quan độ yêu thích chung
Hình 3.5 Biểu đồ Surface ảnh hưởng của X1,X3 đối với độ yêu thích chung
34 Ảnh hưởng x2,x3 đến cảm quan độ yêu thích chung
Hình 3.6 Biểu đồ Surface ảnh hưởng của X2, X3 đối với độ yêu thích chung
Từ các biểu đồ Hình 3.4, Hình 3.5 và Hình 3.6, có thể thấy rằng tỷ lệ đường X2 tăng lên dẫn đến điểm cảm quan độ yêu thích chung cao hơn Sự chênh lệch điểm cảm quan khi thay đổi tỷ lệ đường trong mẫu marmalade khảo sát rất lớn, với khoảng từ 600-635g/kg đạt độ ưa thích cao nhất Điểm cảm quan độ yêu thích chung cao nhất thường xảy ra khi tỷ lệ bã và vỏ chanh giảm Tỷ lệ X1 trong khoảng 100-130 g/kg mang lại mức độ yêu thích cao, nhưng nếu vượt quá mức này, điểm cảm quan sẽ giảm do vị đắng và kết cấu cứng của marmalade khi tỷ lệ vỏ, bã chanh cao.
Khi tỷ lệ pectin X3 đạt từ 6.5-9.5 g/kg, điểm cảm quan độ yêu thích của sản phẩm marmalade cao và không có sự chênh lệch lớn khi thay đổi tỷ lệ pectin Điều này cho thấy tỷ lệ pectin không ảnh hưởng đáng kể đến độ yêu thích chung của sản phẩm Ngược lại, đường là yếu tố quyết định đến mức độ yêu thích chung, vì nó không chỉ tạo nên hương vị mà còn ảnh hưởng đến kết cấu và độ đặc của marmalade chanh Các kết quả này chỉ ra mối tương quan giữa đặc điểm kết cấu và điểm thuộc cảm quan.
35 quan vì kết cấu sản phẩm ảnh hưởng không đáng kể đến mức độ yêu thích của người cảm quan sản phẩm marmalade chanh (Culetu và cộng sự 2014)
Các yếu tố như tỷ lệ, bã vỏ chanh, đường và pectin đều ảnh hưởng đến mức độ yêu thích của marmalade chanh, nhưng pectin không có tác động đáng kể Mặc dù pectin ảnh hưởng đến các tính chất kết cấu, mức độ yêu thích chủ yếu được quyết định bởi hương vị và màu sắc của marmalade, không phải bởi đặc tính kết cấu hay khả năng phết, dính Người tiêu dùng có xu hướng ưa chuộng những mẫu marmalade ngọt hơn và ít acid hơn.
3.1.5 Kết quả tối ưu hóa thành phần nguyên liệu của marmalade chanh theo độ yêu thích chung.
Sử dụng phần mềm Minitab 18.0 được các giá trị thành phần nguyên liệu marmalade chanh ứng với giá trị cực đại của hàm mục tiêu độ yêu thích chung.
Hình 3.7 Đồ thị tối ưu thành phần nguyên liệu đến độ yêu thích chung của sản phẩm marmalade chanh
Kết quả tối ưu cho thành phần nguyên liệu marmalade chanh được xác định như sau: tỷ lệ bã và vỏ chanh (X1) là 114.43 g, tỷ lệ đường (X2) là 619.28 g, và tỷ lệ pectin (X3) là 7.69 g Điểm cảm quan độ yêu thích chung đạt 6.90, với giá trị kỳ vọng hàm mục tiêu độ yêu thích d là 0.96, cho thấy quá trình tối ưu thành phần nguyên liệu sản phẩm marmalade chanh đã được chấp nhận.
Nghiên cứu tối ưu hóa thành phần nguyên liệu cho công thức marmalade nhằm nâng cao mức độ yêu thích của người tiêu dùng Kết quả từ thử nghiệm cho thấy rằng việc điều chỉnh các thành phần có thể tạo ra sản phẩm hấp dẫn hơn.
Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc bổ sung pectin có thể củng cố cấu trúc marmalade, nhưng liều lượng pectin quá mức có thể dẫn đến sản phẩm quá giòn hoặc dễ vỡ Do đó, cần xác định nồng độ pectin tối ưu để đạt được cấu trúc lý tưởng cho marmalade Tuy nhiên, phân tích cảm quan với người tiêu dùng không được đào tạo cho thấy nồng độ pectin không ảnh hưởng đáng kể đến sự chấp nhận tổng thể của sản phẩm Người tiêu dùng dường như đánh giá marmalade chủ yếu dựa vào hương vị và màu sắc, trong khi kết cấu và tính nhất quán ít quan trọng hơn Để xác định kết cấu lý tưởng cho marmalade chanh, cần thực hiện phân tích cảm quan mô tả với những người tham gia đã được đào tạo.
Kết quả phân tích hóa lý marmalade chanh
Kết quả phân tích hóa lý về độ Brix, pH, độ ẩm, hoạt độ nước của marmalade chanh được thể hiện ở Bảng 3.6
Bảng 3.6 Kết quả phân tích hóa lý marmalade chanh
(Các chữ cái khác nhau trên cùng một cột thể hiện sự khác biệt giữa các giá trị trung bình ở mức ý nghĩa p < 0,05)
Độ ẩm của bã và vỏ chanh được phân tích đạt 45.2%, cho thấy tính đồng nhất trong quá trình chế biến marmalade chanh, không có sự khác biệt đáng kể giữa các mẫu với mức ý nghĩa 5%.
Nghiên cứu cho thấy độ ẩm của các mẫu marmalade có sự khác biệt đáng kể với mức ý nghĩa 5% khi thay đổi tỷ lệ nguyên liệu Mẫu M4 có độ ẩm 36.545% khác biệt rõ rệt so với các mẫu còn lại, trong khi mẫu M3 có độ ẩm 39% cao hơn mẫu M1 do giảm tỷ lệ đường từ 65% xuống 55%, dẫn đến khả năng hút ẩm giảm Mẫu M2 và M4 không có sự khác biệt về độ ẩm với mức ý nghĩa 5%, nhưng vẫn cao hơn mẫu M1 Việc giảm tỷ lệ pectin và tỷ lệ bã cũng làm giảm độ ẩm Hoạt độ nước của các mẫu khảo sát dao động từ 0.78 đến 0.85, cho thấy các mẫu mứt an toàn trước sự phát triển của hầu hết vi khuẩn Mẫu M1 và M2 có sự khác biệt đáng kể về hoạt độ nước với mức ý nghĩa 5%, trong khi mẫu M4 có giá trị aw cao nhất là 0.85 do hàm lượng đường thấp hơn Điều này cho thấy hàm lượng đường ảnh hưởng trực tiếp đến giá trị hoạt độ nước Theo nghiên cứu của Culetu và cộng sự (2014), giá trị Aw trong các mẫu mứt không đường cao hơn so với các loại mứt thông thường do đường được sử dụng để giảm mức Aw.
Hàm lượng chất khô hòa tan (TSS) trong các mẫu khảo sát dao động từ 58,8% đến 61,6%, với sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 5% Sự hiện diện của đường trong marmalade không chỉ làm tăng hàm lượng TSS mà còn ảnh hưởng tích cực đến sự ổn định vật lý, hóa học và vi sinh của sản phẩm Đường đóng vai trò quan trọng trong quá trình gel hóa pectin bằng cách hoạt động như một chất khử nước, giúp các phân tử pectin tiếp xúc hiệu quả hơn.
Quá trình sản xuất mứt diễn ra với sự chặt chẽ giữa các chuỗi phân tử, như đã chỉ ra bởi Suutarinen (2002) Trong quá trình bảo quản, hàm lượng chất khô hòa tan (TSS) có sự thay đổi; theo nghiên cứu của Islam (2014), tổng chất rắn hòa tan tăng nhẹ do sự thủy phân bằng acid của polysaccharid, đặc biệt là pectin và gum từ vỏ trái cây.
Nghiên cứu cho thấy độ pH của các mẫu marmalade không có sự khác biệt đáng kể với mức ý nghĩa 5%, dao động từ 2.92-3.01 Việc thay đổi tỷ lệ các thành phần nguyên liệu không ảnh hưởng đến độ pH của sản phẩm Độ pH đóng vai trò quan trọng trong quá trình tạo gel pectin, cấu trúc và chất lượng của mứt trái cây (Garrido, Lozano và Genovese, 2015) Theo Abid và cộng sự (2018), việc bổ sung chất xơ vào mứt lựu cũng không làm thay đổi độ pH của sản phẩm cuối Thông thường, trong sản xuất mứt, pH được duy trì trong khoảng 2,9–3,2 khi sử dụng acid citric, giúp tối ưu hóa quá trình tạo gel, hương vị và thời hạn sử dụng của sản phẩm (Herbstreith và Fox, 2011).
Giá trị pH trong mứt cần được kiểm soát ở mức hợp lý, vì nếu quá thấp sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng cảm quan, dẫn đến hiện tượng kết tinh glucose, kết cấu hạt, hương vị axit quá mức và hiện tượng tiết dịch (Besbes et al 2009).
Phân tích hóa lý mẫu marmalade chanh tối ưu cho thấy hàm lượng chất hòa tan đạt 61.5 °Brix, cao hơn so với mẫu nghiên cứu của Rubio‐Arraez (2017) với 59 °Brix và mẫu thương mại là 65 °Brix, cho thấy hàm lượng chất khô hòa tan có thể chấp nhận được Độ ẩm của mẫu marmalade tối ưu là 38.431%, cao hơn đáng kể so với 28.86% của mẫu thương mại (Rubio‐Arraez, 2017), điều này có thể do mẫu thương mại chứa hàm lượng chất khô hòa tan cao hơn, dẫn đến độ ẩm thấp hơn Hoạt độ nước của mẫu marmalade tối ưu là 0.823, thấp hơn so với 0.847 của mẫu Rubio‐Arraez (2017) Khoảng hoạt độ nước (a_w) cho jam, jelly và marmalade có thêm đường thường nằm trong khoảng từ 0.82 đến 0.84 (Barbosa-Canovas và cộng sự, 2007), cho thấy tất cả các sản phẩm này thuộc loại thực phẩm có độ ẩm trung bình.
Kết quả đo kết cấu marmalade chanh
Phân tích kết cấu là yếu tố quan trọng trong việc đánh giá cảm quan và liên quan đến thành phần nguyên liệu Nó có thể được xem như một hình thức bắt chước.
39 của hoạt động nghiền và có thể được sử dụng để dự đoán biến dạng của thực phẩm bán rắn trong miệng (Besbes và cộng sự 2009).
Các thông số kết cấu cụ thể là độ cứng, độ kết dính, độ bám dính của marmalade chanh được nêu trong Bảng 3.7
Bảng 3.7 Kết quả đo kết cấu TPA của marmalade chanh.
TỐI ƯU (Các chữ cái khác nhau trên cùng một cột thể hiện sự khác biệt giữa các giá trị trung bình ở mức ý nghĩa p < 0.05)
Nghiên cứu cho thấy rằng việc giảm tỷ lệ thành phần nguyên liệu như bã vỏ chanh, đường và pectin đã ảnh hưởng đến độ cứng của các mẫu marmalade, với sự khác biệt có ý nghĩa ở mức 5%.
Kết quả đo kết cấu TPA cho thấy việc giảm nồng độ pectin từ 1% xuống 0.6% dẫn đến sự giảm đáng kể độ cứng của marmalade Nhiều nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng độ cứng của mứt tỷ lệ thuận với nồng độ pectin, như nghiên cứu của Abid và cộng sự (2018) cho thấy khi nồng độ pectin tăng từ 0.2% đến 1.2%, độ cứng tăng từ 0,420 đến 1,922 (N) Sự tác động của pectin đến độ cứng có thể được lý giải bởi sự gia tăng số lượng vùng tiếp giáp của các phân tử pectin, làm tăng số chuỗi polymer có tính đàn hồi trong cấu trúc pectin, từ đó tạo ra mạng lưới gel cứng hơn (Fu & Rao, 2001; Basu & Shivhare, 2010).
Khi giảm hàm lượng bã chanh trong mẫu marmalade, độ cứng giảm từ 168.947 xuống 160.986 (g), cho thấy bã chanh có ảnh hưởng đến tính nhất quán và kết cấu của sản phẩm Nghiên cứu của Abid và cộng sự (2018) chỉ ra rằng việc bổ sung bã quả lựu vào jam giúp củng cố mạng lưới pectin, tăng độ cứng Điều này phù hợp với nghiên cứu của Igual, Contreras và Martinez-Navarrete (2014), khi thêm 1% chất xơ vào jam đã làm tăng đáng kể độ đặc Ngoài ra, nồng độ đường sucrose cũng ảnh hưởng đến kết cấu marmalade; sự gia tăng nồng độ này làm giảm lượng nước có sẵn trong hỗn hợp, dẫn đến giảm khả năng hình thành liên kết.
Nghiên cứu cho thấy rằng các liên kết hydro và khả năng liên kết của nước với chuỗi pectin cao phân tử bị ảnh hưởng bởi nồng độ sucrose Sucrose cung cấp các nhóm hydroxyl bổ sung, giúp ổn định cấu trúc và thúc đẩy các liên kết hydro để cố định nước tự do Tuy nhiên, khi nồng độ sucrose vượt quá 60%, mạng lưới gel pectin bị suy yếu, dẫn đến giảm độ cứng Độ kết dính của marmalade tỷ lệ nghịch với tốc độ phá vỡ cấu trúc dưới tác động cơ học, cho thấy vật liệu có độ kết dính thấp sẽ giòn hơn Tăng nồng độ pectin làm giảm độ kết dính, khiến cấu trúc gel dễ gãy hơn Ngược lại, nồng độ đường cao có tác động tích cực đến độ kết dính, củng cố các liên kết giữa các chuỗi pectin qua các tương tác kỵ nước, từ đó tăng cường độ bền của mạng lưới gel.
Kết quả nghiên cứu trong bảng 3.7 cho thấy độ bám dính bề mặt của mẫu marmalade không có sự khác biệt đáng kể với mức ý nghĩa 5% Theo Abid và cộng sự (2018), nồng độ pectin bổ sung có tác động tích cực đến độ bám dính của mứt lựu, với nồng độ pectin cao giúp mứt dính hơn Tuy nhiên, sự khác biệt giữa mẫu M1 (1% pectin) và M4 (0.6% pectin) không rõ ràng do quy trình chuẩn bị mẫu không đồng nhất Ngoài ra, nghiên cứu của Garrido và cộng sự (2015) chỉ ra rằng hàm lượng đường không ảnh hưởng đến độ dính bề mặt.
Mẫu marmalade chanh tối ưu đã được đo kết cấu với độ cứng 115.17 (g), thấp hơn so với các mẫu khác, tạo ra kết cấu ổn định Đặc tính độ kết dính đạt 0.856 và độ bám dính bề mặt là 87.9 (g.s), đều đạt mức tối ưu, đáp ứng tiêu chí chấp nhận của người cảm quan.
Kết quả đánh giá chất lượng sản phẩm marmalade
Kết quả thành phần dinh dưỡng của mẫu marmalade chanh tối ưu tỷ lệ 114.43 (g) bã +vỏ chanh, 619.28 (g) đường, 7.69 g pectin được thể hiện trong Bảng 3.8 sau:
Bảng 3.8 Thành phần dinh dưỡng mẫu marmalade chanh tối ưu (tính trên 100g)
Hàm lượng xơ dinh dưỡng (%) Hàm lượng đường tổng (%) Hàm lượng vitamin C (g/mg) Độ ẩm (%)
Mẫu marmalade chanh tối ưu có hàm lượng đường tổng là 48.9%, thấp hơn so với nghiên cứu của Inam (2012), trong đó mẫu marmalade hỗn hợp trái cây có hàm lượng đường tổng đạt 66.2% Nghiên cứu của Poson và cộng sự cho thấy marmalade hỗn hợp từ chanh và cam có hàm lượng đường tổng là 66.3% và chứa 15mg vitamin C/100g Sản phẩm marmalade trong nghiên cứu trước có hàm lượng đường tổng cao hơn do ngoài lượng đường sucrose bổ sung, còn có thành phần đường tự nhiên từ trái cây, làm tăng hàm lượng đường tổng trong sản phẩm.
Mẫu marmalade chanh tối ưu có hàm lượng nước cao 41.6 %, xơ 1.5 %, hàm lượng vitamin C trong mẫu marmalade chanh thấp không đáng kể.
Theo “Bảng thành phần dinh dưỡng thực phẩm Việt Nam” Nguyễn Công Khẩn.2007 Thành phần dinh dưỡng có trong 100g marmalade cam đường 54.2%, nước 42.8%, xơ 2.2
% Hàm lượng dinh dưỡng trong mẫu marmalade chanh tối ưu có thể được chấp nhận đối với người sử dụng.
Kết quả phân tích chỉ tiêu vi sinh vật trong marmalade
Phân tích chỉ tiêu vi sinh vật của mẫu marmalade chanh cho thấy kết quả tối ưu khi bổ sung 1000 mg/kg chất bảo quản Natri benzoate E211 Thời gian bảo quản là ba tuần trước khi tiến hành phân tích Kết quả chi tiết được trình bày trong bảng 3.9.
Bảng 3.9 Chỉ tiêu vi sinh vật trong mẫu marmalade tối ưu
Tổng số vi sinh vật hiếu khí, CFU/g Escherichia Coli, CFU/g
Tổng số nấm men, nấm mốc, CFU/g Ghi chú: Theo phương pháp thử, kết quả được biểu thị nhỏ hơn 10 CFU/g khi không có khuẩn lạc mọc trên đĩa
Mẫu marmalade chanh tối ưu an toàn đạt tiêu chuẩn vi sinh vật, không có sự hiện diện của nấm mốc, nấm men hay vi khuẩn hiếu khí ưa nhiệt Hoạt độ nước trong sản phẩm là 0.823, cho thấy vi sinh vật không thể phát triển, từ đó nâng cao khả năng bảo quản của marmalade chanh.
3.6 Tối ưu hóa thành phần nguyên liệu sản phẩm fruit –bar chanh bằng phương pháp bề mặt đáp ứng.
3.6.1 Kết quả thí nghiệm cảm quan
Để tối ưu hóa độ ưa thích của người tiêu dùng đối với các công thức thanh trái cây từ chanh, nghiên cứu đã sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng với mô hình thiết kế Central Composite Các yếu tố được khảo sát bao gồm hàm lượng bã chanh (15-25g), hàm lượng đường sucrose (25-45g) và pectin (0.2-0.6g), với mỗi yếu tố được thực hiện ở 3 mức độ khác nhau (-1, 0, +1) Các thông số cố định bao gồm hàm lượng acid citric (0.5g), muối (0.5g), vỏ chanh xanh (1g) và lượng nước sử dụng là 100ml/100g nguyên liệu Nhiệt độ sấy chân không được duy trì ở 60 độ C trong 12 giờ với nồng độ 50ppm.
Bảng 3.10 Kết quả cảm quan bố trí theo ma trận quy hoạch thực nghiệm
3.6.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần nguyên liệu đến các chỉ tiêu màu sắc, mùi vị, độ ngọt, độ dẻo
Màu sắc là yếu tố quan trọng giúp người tiêu dùng đánh giá sự phù hợp của sản phẩm Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng đường (X2) có ảnh hưởng lớn đến điểm cảm quan màu sắc (p=0.000).
Tương tác giữa lượng bã và lượng đường có tác động đến chỉ tiêu màu sắc, tuy nhiên, mức độ ảnh hưởng của lượng bã là không đáng kể so với lượng đường.
Bảng 3.11 Kết quả phân tích các hệ số trong phương trình hồi quy đối với chỉ tiêu màu sắc
Từ những kết quả trên, phương trình hồi quy tương thích với thực nghiệm cho chỉ tiêu màu sắc có dạng:
Ymau là điểm cảm quan của chỉ tiêu màu sắc, X1: hàm lượng bã (g), X2: hàm lượng đường (g), X3: hàm lượng pectin (g).
Phương trình hồi quy đạt R² = 0.8876, cho thấy sự phù hợp cao với dữ liệu thí nghiệm, trong khi giá trị Lack of fit là 0.055 Điều này cho phép kết luận rằng phương trình hồi quy (1*) rất tương thích và có thể được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của lượng đường (X2) đến chỉ tiêu màu sắc.
Mối quan hệ của các ảnh hưởng đó được biểu diễn bằng biểu đồ Pareto bên dưới.
Hình 3.8 Biểu đồ Pareto cho chỉ tiêu màu sắc
Biểu đồ Pareto cho thấy rằng các yếu tố BB và AB cắt ngang đường tham chiếu tại mức 2.306, với ý nghĩa thống kê ở mức 0.05 trong mô hình hiện tại Đặc biệt, lượng đường (BB) có ảnh hưởng rõ rệt đến điểm số màu sắc mà người tiêu dùng đánh giá, trong khi lượng bã chanh (AB) cũng có tác động nhất định Ngược lại, pectin không có ảnh hưởng đến cảm quan màu sắc của người tiêu dùng.
Mô hình bề mặt đáp ứng X1, X2 cho chỉ tiêu màu sắc
Hình 3.9 Mô hình đáp ứng bề mặt cho chỉ tiêu màu sắc
Mô hình bề mặt đáp ứng là một biểu đồ 3D thể hiện mối quan hệ giữa ba biến, trong đó hai biến độc lập X1 và X2 được vẽ trên trục x và y, trong khi biến phản hồi được biểu diễn trên trục z Biểu đồ này giúp minh họa cách các biến tương tác với nhau và ảnh hưởng đến kết quả.
Mô hình 46 đáp ứng bề mặt cho thấy rằng việc tăng lượng đường (X2) sẽ làm tăng điểm cảm quan về màu sắc đến một mức tối đa Tuy nhiên, khi lượng đường được bổ sung quá nhiều, điểm cảm quan về màu sắc sẽ giảm Tương tự, ảnh hưởng của lượng bã đến chỉ tiêu màu sắc cũng diễn ra theo cách như vậy.
Biểu đồ Pareto trong hình 3.10 cho thấy ảnh hưởng của bã (X1) và đường (X2) đến chỉ tiêu màu sắc Khi cố định lượng đường và thay đổi lượng bã, chỉ tiêu màu sắc (Ymau) ban đầu tăng lên đến giá trị cực đại trước khi giảm xuống Tuy nhiên, sự biến thiên của Ymau khi thay đổi lượng bã là rất nhỏ.
Tóm lại, cả lượng đường và lượng bã đều tác động đến chỉ tiêu màu sắc, nhưng ảnh hưởng của bã không mạnh mẽ bằng đường Đặc biệt, lượng pectin không có tác động đến chỉ tiêu màu sắc.
Phân tích bảng số liệu bảng 3.12, ta có kết quả phân tích các hệ số trong phương trình hồi quy đối với chỉ tiêu mùi vị như sau
Bảng 3.12 Kết quả phân tích các hệ số trong phương trình hồi quy đối với mùi vị
Từ những kết quả trên, phương trình hồi quy tương thích với thực nghiệm cho độ dẻo có dạng:
Trong đó: Ymui là điểm cảm quan mùi vị, X1: hàm lượng bã (g), X2: hàm lượng đường (g), X3: hàm lượng pectin (g).
Phương trình hồi quy với R² = 0.9869 cho thấy sự phù hợp cao và giá trị Lack of fit = 0.495, chứng tỏ phương trình hồi quy (2*) tương thích tốt với dữ liệu thí nghiệm Do đó, mô hình này có thể được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng bã chanh, đường, và pectin (X1, X2, X3) đến độ dẻo.
Mối quan hệ của các ảnh hưởng đó được biểu diễn bằng biểu đồ Pareto bên dưới.
Hình 3.11 Biểu đồ Pareto biểu thị ảnh hưởng của các thành phần nguyên liệu đến mùi vị
Trong biểu đồ Pareto, các yếu tố AB, BB và CC vượt qua đường tham chiếu 2.306 và có ý nghĩa thống kê ở mức 0.05 trong mô hình hiện tại Cụ thể, lượng pectin (CC), lượng đường (BB) và tương tác giữa lượng bã chanh và lượng đường (AB) đều ảnh hưởng đáng kể đến điểm số mùi vị mà người tiêu dùng đánh giá.
Biểu đồ tối ưu hóa đến chỉ tiêu mùi vị
Hình 3.12 Ảnh hưởng của lượng bã chanh và lượng đường cho chỉ tiêu mùi vị
Tăng lượng đường (X2) sẽ làm tăng điểm cảm quan về mùi vị đến một mức tối đa, nhưng nếu bổ sung quá nhiều đường vào sản phẩm, sẽ dẫn đến sự giảm chất lượng cảm nhận.
Xu hướng người tiêu dùng hiện nay cho thấy rằng 49 điểm cảm quan mùi vị sẽ giảm, điều này cho thấy sự ưa chuộng đối với các sản phẩm fruit bar có độ ngọt vừa phải Bên cạnh đó, ảnh hưởng của X2 và X3 cũng tác động đến chỉ tiêu mùi vị của sản phẩm.
Kết quả phân tích kết cấu fruit bar chanh
Kết cấu là thông số quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, được định nghĩa là biểu hiện cảm quan của cấu trúc thực phẩm và phản ứng của nó đối với lực tác dụng (Meullenet và cộng sự, 1997) Trong các phép đo kết cấu, bốn thông số chính được xác định bao gồm độ cứng, độ dẻo, độ cố kết và độ đàn hồi, thường được đo bằng máy đo kết cấu.
Bảng 3 19 Kết quả phân tích hóa lý fruit bar chanh
Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trên cùng một cột thể hiện sự khác biệt các giá trị trung bình ở mức ý nghĩa p < 0.05
Khi giảm bã, độ cứng, độ dẻo và độ đàn hồi của sản phẩm sẽ tăng lên, trong khi đó độ gắn kết lại giảm Nồng độ đường cũng đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến kết cấu của sản phẩm; khi nồng độ đường tăng cao hơn so với lượng bã chanh, độ cứng và độ kết dính sẽ giảm.
Pectin có vai trò quan trọng trong việc tăng cường độ cứng của thanh trái cây; khi hàm lượng pectin bổ sung tăng lên, độ cứng, độ gắn kết và độ dẻo của sản phẩm cũng gia tăng Sự gia tăng này có thể được giải thích bởi sự di chuyển độ ẩm giữa các carbohydrate, bao gồm cả pectin và đường.
Nước và sucrose đóng vai trò quan trọng trong độ cứng và cấu trúc của sản phẩm, ảnh hưởng đến cảm quan người tiêu dùng Nghiên cứu cho thấy rằng việc bổ sung pectin với nồng độ dưới 1% có thể giúp ổn định, kéo dài thời hạn sử dụng và cải thiện kết cấu của thanh trái cây mà không làm giảm giá trị dinh dưỡng và màu sắc.
Để cải thiện chất lượng kết cấu của thanh trái cây, pectin được bổ sung và đánh giá cảm quan về độ dẻo theo thang điểm Hedonic Kết quả cho thấy sản phẩm đạt chất lượng tốt nhất khi pectin được bổ sung dưới 1%, với màu sắc, hương vị và kết cấu hài lòng Phân tích kết cấu chỉ ra rằng độ cứng và độ dẻo tăng khi bổ sung hydrocolloid, như được xác nhận bởi Patil SH và cộng sự (2017) Tuy nhiên, việc bổ sung pectin vượt quá 1% sẽ dẫn đến kết cấu và màu sắc không mong muốn.
Kết quả phân tích thành phần dinh dưỡng
Bảng 3.20 Kết quả phân tích thành phần dinh dưỡng
STT Chỉ tiêu thử nghiệm
Theo tiêu chí của CoPoNC và tiêu chuẩn của cơ quan thực phẩm Úc, sản phẩm được coi là giàu chất xơ khi có hàm lượng xơ dinh dưỡng từ 6-7g trên 100g thực phẩm Thanh trái cây chanh có hàm lượng xơ dinh dưỡng đạt 6.42%, thuộc nhóm thực phẩm giàu chất xơ Độ ẩm của sản phẩm này là 16.9%, đáp ứng tiêu chí của FSSAI, theo đó, độ ẩm của sản phẩm thanh trái cây phải nhỏ hơn 20%.
Hàm lượng đường trong sản phẩm thanh trái cây fruit bar này cao hơn so với nhiều sản phẩm khác, nhưng vẫn nằm trong giới hạn cho phép.
Chúng ta có thể tham khảo thêm một số các thông số thành phần điển hình của fruit bar tại bảng sau:
Bảng 3.21 Tổng hợp các thông số vật lý và thành phần điển hình của thanh trái cây
Thanh cây đu đủ và cà chua
Kết quả phân tích vi sinh vật fruit bar chanh
Kết quả phân tích vi sinh cho thấy các thanh trái cây được sản xuất an toàn cho tiêu dùng Sự vắng mặt của vi sinh vật là một chỉ số chất lượng quan trọng, nhờ vào quá trình sấy nguyên liệu thô, giúp giảm nguy cơ nhiễm khuẩn Giai đoạn cuối của quá trình sấy cũng làm giảm độ ẩm, hạn chế nước có sẵn cho sự phát triển của vi sinh vật Các giá trị này đáp ứng tiêu chuẩn NTC 6005.
65 lập yêu cầu vi sinh đối với thực phẩm chế biến tối thiểu (mesophiles
