Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu công nghệ chế biến puree và nước chuối trong từ quả chuối tiêu hồng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:177

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật "Nghiên cứu công nghệ chế biến puree và nước chuối trong từ quả chuối tiêu hồng" trình bày các nội dung chính sau: Xác định được các yếu tố ảnh hưởng chính có tính quyết định đến chất lượng, hiệu quả và ATTP làm cơ sở đề xuất quy trình công nghệ chế biến puree chuối và nước chuối trong từ nguyên liệu chuối tiêu hồng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu công nghệ chế biến puree và nước chuối trong từ quả chuối tiêu hồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN CƠ ĐIỆN VÀ CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH ========================================== TRẦN THỊ THU HOÀI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN PUREE VÀ NƯỚC CHUỐI TRONG TỪ QUẢ CHUỐI TIÊU HỒNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2023
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN CƠ ĐIỆN VÀ CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH ========================================== TRẦN THỊ THU HOÀI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN PUREE VÀ NƯỚC CHUỐI TRONG TỪ QUẢ CHUỐI TIÊU HỒNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH MÃ SỐ: 954.01.04 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS. TS. PHẠM ANH TUẤN 2.TS. LÊ HÀ HẢI HÀ NỘI - 2023
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến PGS.TS. Phạm Anh Tuấn và TS. Lê Hà Hải, những người Thầy đã tận tâm giúp đỡ, hướng dẫn, chỉ bảo và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Lãnh đạo Viện Cơ điện NN và Công nghệ sau thu hoạch, Lãnh đạo và tất cả các đồng nghiệp của Trung tâm nghiên cứu chế biến NSTP- nơi tôi công tác, đã tạo điều kiện về thời gian và cơ sở vật chất cũng như những chia sẻ kinh nghiệm chuyên môn. Xin được trân trọng cảm ơn tới Lãnh đạo và cán bộ của các đơn vị: Bộ môn Vi sinh, Bộ môn Bảo quản, Trung tâm nghiên cứu và kiểm tra chất lượng NSTP, Phòng Khoa học Viện Cơ điện NN và công nghệ STH đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận án. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến những người thân trong gia đình tôi đã luôn ủng hộ, giúp đỡ và sẻ chia trong suốt thời gian dài của quá trình thực hiện luận án Xin trân trọng cảm ơn! i
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................. viii DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. ix DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................x MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 3.1. Ý nghĩa khoa học .................................................................................................2 3.2. Ý nghĩa thực tiễn ..................................................................................................2 3.3. Đóng góp mới của luận án ...................................................................................3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................4 1.1. Tổng quan về cây chuối và sản phẩm sau thu hoạch ........................................4 1.1.1. Nguồn gốc, phân bố và phân loại giống chuối ..............................................4 1.1.1.1. Nguồn gốc và phân bố....................................................................................4 1.1.1.2. Phân loại giống chuối theo bộ gen .................................................................4 1.1.1.3. Đặc tính sinh lý của quả chuối sau thu hoạch ................................................4 1.1.2. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của quả chuối .............................5 1.1.3. Quy trình công nghệ phổ biến trong sản xuất puree và tiêu chuẩn chất lượng .......................................................................................................................6 1.1.3.1. Quy trình công nghệ sản xuất puree chuối ....................................................6 1.1.3.2. Tiêu chuẩn chất lượng của puree chuối ........................................................7 1.2. Tổng quan các nghiên cứu về đặc tính của nguyên liệu chuối .........................8 1.2.1. Sự biến đổi thành phần hóa học và cấu trúc thịt quả chuối theo độ chín ......8 1.2.1.1. Biến đổi thành phần hóa học của thịt quả chuối theo độ chín .......................8 1.2.2. Enzyme gây nâu hóa và các giải pháp ức chế và kiểm soát ........................16 1.2.2.1. Cơ chế hình thành sắc tố melanin ................................................................17 1.2.2.2. Đặc tính sinh hóa của PPO ...........................................................................17 1.2.2.3. Các kết quả nghiên cứu ức chế và kiểm soát enzyme nâu hóa ....................18 1.3. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu chế biến puree chuối .................................24 1.4. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu chế biến nước chuối trong ........................28 iii
1.4.1. Phương pháp cơ học ....................................................................................28 1.4.2. Phương pháp xử lý nhiệt..............................................................................29 1.4.2.1. Nhiệt độ cao .................................................................................................29 1.4.3. Phương pháp xử lý enzyme .........................................................................31 1.4.4. Phương pháp xử lý siêu âm .........................................................................39 1.5. Công nghệ xử lý enzyme trong chế biến rau quả .............................................40 1.6. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ chế biến puree chuối và nước chuối tại Việt Nam ....................................................................................................41 1.6.1. Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ chế biến puree chuối...............41 1.6.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ chế biến nước chuối...........42 1.7. Tổng hợp luận giải những vấn đề cần nghiên cứu ..........................................43 CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........44 2.1. Nguyên vật liệu nghiên cứu ...............................................................................44 2.1.1. Nguyên liệu nghiên cứu ..................................................................................44 2.1.2. Hóa chất và thiết bị sử dụng ............................................................................44 2.1.2.1. Hóa chất và chế phẩm sử dụng ....................................................................44 2.1.2.2. Thiết bị sử dụng ...........................................................................................45 2.2. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................46 2.3. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................47 2.3.1. Phương pháp công nghệ ..................................................................................47 2.3.1.1. Quy trình thực nghiệm chế biến puree chuối ...............................................47 2.3.1.2. Quy trình thực nghiệm tách chiết nước chuối trong ....................................48 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ...........................................................48 2.3.2.1. Phương pháp thực nghiệm khảo sát sự biến đổi một số chỉ tiêu lý hóa và cấu trúc của thịt quả chuối tiêu hồng trong quá trình chín bằng xử lý khi ethylene. ......48 2.3.2.2. Phương pháp thực nghiệm các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình chế biến puree chuối ................................................................................................................49 2.3.2.3. Phương pháp thực nghiệm đa yếu tố và tối ưu hóa quá trình chế biến puree chuối ...................................................................................................................................50 iv
2.3.2.4. Phương pháp thực nghiệm ảnh hưởng của enzyme đến quá trình tách hạt chuối ...................................................................................................................................52 2.3.2.5. Phương pháp thực nghiệm các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chiết nước chuối .................................................................................................................53 2.3.3. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa, lý ....................................................54 2.3.3.1. Phương pháp xác định các chỉ tiêu cơ, lý ....................................................54 2.3.3.2. Phương pháp phân tích hóa học ..................................................................57 2.3.3.3. Phương pháp phân tích cấu trúc bằng kính hiển vi quang học: ...................57 2.3.4. Phương pháp phân tích đánh giá chất lượng cảm quan ..................................58 2.3.5. Phương pháp thống kê và xử lý số liệu ...........................................................60 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...........................................................61 3.1. Kết quả nghiên cứu phân tích đặc tính cơ lý, hóa học và cấu trúc của nguyên liệu chuối tiêu hồng ...................................................................................................61 3.1.1. Ảnh hưởng của độ chín đến một số chỉ tiêu lý hóa của thịt chuối tiêu hồng ..61 3.1.1.1. Sự biến đổi độ cứng .....................................................................................62 3.1.1.2. Sự biến đổi hàm lượng tinh bột ....................................................................62 3.1.1.3. Sự biến đổi hàm lượng đường tổng..............................................................62 3.1.1.4. Sự biến đổi hàm lượng chất rắn hòa tan tổng số (TSS) ...............................62 3.1.1.5. Sự biến đổi hàm lượng axit (TA) .................................................................62 3.1.1.6. Sự biến đổi hàm lượng tanin ........................................................................63 3.1.2. Ảnh hưởng của độ chín đến cấu trúc thịt quả chuối tiêu hồng .......................63 3.1.2.1. Sự phân bố tinh bột ......................................................................................63 3.1.2.2. Sự phân bố của tanin ....................................................................................64 3.1.2.3. Sự phân tách thành tế bào ............................................................................65 3.2. Kết quả nghiên cứu công nghệ sản xuất puree chuối chất lượng cao ...............66 3.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt đến hoạt độ PPO và chất lượng puree chuối. .....................................................................................................66 3.2.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt độ PPO và chất lượng của puree chuối..66 3.2.1.2. Ảnh hưởng của thời gian xử lý đến hoạt độ PPO và chất lượng của puree chuối. ...................................................................................................................................69 v
3.2.2. Ảnh hưởng của xử lý nhiệt kết hợp với điều chỉnh pH thấp và bổ sung axit ascorbic đến hoạt độ PPO và chất lượng của puree chuối. .......................................72 3.2.2.1. Ảnh hưởng xử lý nhiệt kết hợp với điều chỉnh pH thấp đến hoạt độ PPO và chất lượng puree chuối. .............................................................................................72 3.2.2.2. Ảnh hưởng của axit ascorbic đến hoạt độ PPO và chất lượng của puree chuối trong quá trình xử lý nhiệt ở điều kiện pH thích hợp. .....................................75 3.2.3. Ảnh hưởng của xử lý nhiệt kết hợp điều chỉnh pH thấp và bổ sung axit ascorbic trong môi trường N2 đến chất lượng của puree chuối. ...............................77 3.2.4. Kết quả thực nghiệm đa yếu tố và tối ưu hóa ................................................80 3.2.4.1. Cơ sở lập luận chọn biến cho quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố.................80 3.2.5.2. Kết quả thực nghiệm xử lý tách hạt chuối bằng enzyme ............................93 3.2.6. Kết quả phân tích đánh giá chất lượng puree chuối sau chế biến và trong quá trình bảo quản ............................................................................................................97 3.2.6.1. Kết quả phân tích chất lượng sản phẩm puree sau chế biến .......................97 3.2.6.2. Kết quả phân tích chất lượng sản phẩm puree trong quá trình bảo quản ....98 3.2.7. Đề xuất quy trình công nghệ chế biến Puree chuối chất lượng cao .............100 3.2.7.1. Sơ đồ công nghệ chế biến puree chuối chất lượng cao ..............................100 3.2.7.2. Thuyết minh quy trình công nghệ ..............................................................101 3.3. Kết quả nghiên cứu công nghệ tách chiết nước chuối trong từ sản phẩm Puree chưa tách hạt............................................................................................................103 3.3.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của độ chín và xử lý lạnh đông đến khả năng tách chiết nước chuối. .............................................................................................103 3.3.2. Kết quả thực nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ biến tính bằng lanh đông đến hiệu suất thu hồi và chất lượng nước chuối. ...........................................................104 3.3.3. Kết quả thực nghiệm ảnh hưởng của quá trình xử lý bằng enzyme pectinase Utral SP - L đến hiệu suất, độ trong và hàm lượng chất khô hòa tan (TSS) của nước chuối ........................................................................................................................106 3.3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hiệu suất, độ trong và TSS của nước chuối. .......................................................................................................................106 vi
3.3.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzyme đến hiệu suất, độ trong và TSS của nước chuối. ..............................................................................................................107 3.3.3.3. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hiệu suất, độ trong và TSS của nước chuối. ..............................................................................................................108 3.3.4. Kết quả thực nghiệm ảnh hưởng của công suất và thời gian xử lý bằng siêu âm đến hiệu suất thu hồi và chất lượng nước chuối ................................................110 3.3.4.1. Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến hiệu suất, độ trong và TSS của nước chuối. .................................................................................................................................110 3.3.4.2. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hiệu suất, độ trong và TSS của nước chuối. .................................................................................................................................110 3.3.5. Kết quả phân tích chất lượng nước chuối trong ...........................................112 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................114 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .....................................................................116 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................117 PHỤ LỤC 1 .............................................................................................................129 PHỤ LỤC 2 .............................................................................................................140 PHỤ LỤC 3 .............................................................................................................159 vii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên đầy đủ Tiếng Anh Tên đầy đủ Tiếng Việt AA Acid ascoricic Axit ascoricic AC Acid citric Axit citric ASP Acid soluble pectin Pectin hòa tan trong axit BI Browning Index Chỉ số nâu hóa CFU/g Colony forming unit per gram Số khuẩn lạc/gram cs Cộng sự ĐC Độ chín EU European Union Liên minh châu Âu HPP High pressure processing Chế biến áp suất cao HPCD High pressure carbon dioxide CO2 áp suất cao HHP High hydrostatic pressure Áp suất thủy tĩnh cao KMS Potassium metabisulphite Kali metabisulphite SMB Sodium metabisulphite Natri metabisulphite MA Modified Atmosphere Môi trường biến đổi khí MH Mild heat Nhiệt độ vừa phải ( trung bình ) MW Molecular weight Trọng lượng phân tử M&Y Molds and yeasts Nấm men và nấm mốc N2 Khí nitơ PPO Polyphenol oxydase Enzyme polyphenol oxydase SEM Scanning electron microscope Kính hiển vi điện tử quét SMB Natri metabisulfite Natri metabisulfite TA Titration acid Hàm lượng axit tổng TP Thermal pasteurization Thanh trùng nhiệt bằng phương pháp Pasteur TPC Total phenolic content Hàm lượng phenol tổng số TCVN Tiêu chuẩn Việt nam TSS Total soluble solids Hàm lượng chất rắn hòa tan tổng số TAB Total aerobic bacteria Tổng số vi khuẩn hiếu khí USDA United States Department of Bộ nông nghiệp Hoa Kỳ Agriculture VSV Vi sinh vật WSP Pectin dissolves in water Pectin hòa tan trong nước viii
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Chỉ số màu theo thang màu vỏ thương mại. ...............................................5 Bảng 1.2. Thành phần dinh dưỡng của chuối Tiêu trên 100g thịt quả........................5 Bảng 1.3. Một số chỉ tiêu chất lượng puree chuối thương mại ..................................7 Bảng 2.1. Bảng giá trị mã hóa và thực nghiệm của các yếu tố thực nghiệm ............51 Bảng 2.2. Bảng cho điểm cảm quan các mẫu puree chuối........................................59 Hình 3.4. Ảnh hiển vi của tế bào chuối (5x) được nhuộm 0,05% toluidine .............65 Bảng 3.1. Bảng giá trị mã hóa và thực nghiệm của các yếu tố thực nghiệm ............81 Bảng 3.2. Tổng hợp kết quả thực nghiệm đa yếu tố .................................................81 Bảng 3.3. Kết quả phân tích hồi quy của 3 hàm mục tiêu Y1, Y2, Y3 ......................82 Bảng 3.4. Điều kiện ràng buộc của các yếu tốc và mục tiêu thực nghiệm ...............88 Bảng 3.7. Ảnh hưởng của độ chín đến khả năng tách chiết nước chuối. ................104 Bảng 3.9. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hiệu suất, độ trong và TSS của nước chuối. .......................................................................................................................106 Bảng 3.10. Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzyme đến hiệu suất, độ trong và TSS của nước chuối. .......................................................................................................108 Bảng 3.11. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến năng suất, độ trong và TSS của nước chuối. ........................................................................................................109 Bảng 3.12. Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến hiệu suất, độ trong......................110 Bảng 3.13. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hiệu suất, độ trong và TSS của nước chuối ........................................................................................................................111 Bảng 3.14. Tổng hợp kết quả phân tích nước chuối ...............................................113 ix
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Bảng màu của quả chuối ở các độ chín. ......................................................5 Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý công nghệ chế biến puree.................................................6 Hình 1.3. Ảnh hiển vi ánh sáng của các mặt cắt dọc của chuối xanh Mbidde ((a) Katalibwambuzi và (b) Kayinja) và Matooke ((c) Kibuzi và (d) Musakara) được xử lý bằng osmium tetraoxide và nhuộm màu xanh lam của Stevenel, cho thấy các túi nhựa (LL) và các hạt tinh bột (ST)............................................................................12 Hình 1.4. Ảnh hiển vi ánh sáng của các phần của quả chuối Mbidde ......................13 Hình 1.5. Ảnh hiển vi của tế bào chuối được nhuộm màu xanh lam toluidine (a), iốt (b) và trắng calcofluor (c); Mũi tên màu đỏ chỉ các hạt tinh bột có thể nhìn thấy rõ ràng trong chuối, các mũi tên màu vàng chỉ vị trí các hố thành dải ở chuối ............15 Hình 1.6. Ảnh hiển vi SEM của bột cho thấy các hạt tinh bột trong chuối ..............16 chưa chín được tiền xử lý bằng axit xitric. (A) Luvhele; ..........................................16 Hình 1.7. Ảnh SEM hạt tinh bột trong chuối Acuminata xanh và chín ....................16 Hình 1.8. Sơ đồ biểu diễn cơ chế sinh tổng hợp melanin .........................................17 Hình 1.9. Quá trình nâu hóa do enzym và cơ chế ức chế của các chất chống nâu hóa. Các quá trình hóa nâu do enzyme bắt đầu với hoạt động của monophenolase từ hợp chất para phenolic thành 3,4-polyphenol, sau đó là hoạt động của enzyme PPO tạo ra ortho-quinone tương ứng. Chữ cái màu đỏ cho biết nơi các chất chống hóa nâu có thể hoạt động trong quá trình hóa nâu bằng enzym. .................................................20 Hình 1.10. Ảnh hưởng của chất khử lên sản phẩm trung gian ..................................22 Hình 1.11. Cơ chế hình thành kết bông do tương tác tĩnh điện trong quá trình .......41 Hình 2.1. Sơ đồ thực nghiệm chế biến puree chuối ..................................................47 Hình 2.2. Sơ đồ thực nghiệm tách chiết nước chuối trong .......................................48 Hình 3.1. Ảnh hưởng của độ chín đến một số chỉ tiêu lý hóa của thịt quả chuối .....61 Hình 3.2 Sự phân bố các hạt tinh bột trong thịt chuối (5x) ở các độ chín khác nhau. ...................................................................................................................................63 x
Hình 3.3. Phân bố các túi nhựa mủ chứa tanin (5X). a) Phần giữa quả, không thay đổi trong quá trình chín; b) Chuối chưa chín (độ chín 3, 4); c) Độ chín 5, 6; d) Độ chín 7 .........................................................................................................................64 Hình 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý đến hoạt độ PPO và màu sắc puree chuối 67 Hình 3.6. Giá trị L, a và b ở các nhiệt độ xử lý khác nhau .......................................67 Hình 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng Vitamin C .................................69 Hình 3.8. Ảnh hưởng của thời gian xử lý nhiệt đến hoạt độ PPO ............................70 Hình 3.9. Giá trị L, a và b ở các thời gian xử lý nhiệt khác nhau .............................70 Hình 3.10. Ảnh hưởng của thời gian xử lý nhiệt đến hàm lượng Vitamin C và chất lượng cảm quan của puree chuối...............................................................................71 Hình 3.11. Ảnh hưởng của pH đến hoạt độ PPO và màu sắc puree chuối. ..............73 Hình 3.12. Giá trị L, a và b ở các pH khác nhau .......................................................73 Hình 3.13. Ảnh hưởng của pH đến chất lượng cảm quan của puree chuối ..............75 Hình 3.14. Ảnh hưởng của axit ascorbic đến hoạt độ PPO và màu sắc puree chuối 75 Hình 3.15. Giá trị L, a và b ở các nồng độ axit ascorbic...........................................76 Hình 3.16. Ảnh hưởng của axit ascorbic đến chất lượng cảm quan của puree chuối ...................................................................................................................................77 Hình 3.17. Ảnh hưởng của môi trường N2 đến hoạt độ PPO và màu sắc puree chuối ...................................................................................................................................78 Hình 3.18. Giá trị L, a và b trong môi trường N2 ......................................................78 Hình 3.19. Ảnh hưởng của môi trường MA đến chất lượng cảm quan của puree chuối ..........................................................................................................................79 Hình 3.20. Màu sắc puree chuối................................................................................79 Hình 3.21. Biểu diễn 2D quan hệ giữa các yếu tố thực nghiệm đến hàm Y1 ...........83 Hình 3.22. Biểu diễn 3D quan hệ giữa các yếu tố thực nghiệm đến hàm Y1 ...........83 Hình 3.23. Biểu diễn 2D quan hệ giữa các yếu tố thực nghiệm đến hàm Y2 ...........85 Hình 3.24. Biểu diễn 3D quan hệ giữa các yếu tố thực nghiệm đến hàm Y2 ..........85 Hình 3.25. Biểu diễn 2D quan hệ giữa các yếu tố thực nghiệm đến hàm Y3 ...........87 Hình 3.26. Biểu diễn 3D quan hệ giữa các yếu tố thực nghiệm đến hàm Y3 ..........87 Hình 3.27. Mức độ đáp ứng sự mong đợi .................................................................90 xi
Hình 3.28. Hình thái và cấu trúc bề mặt của hạt chuối .............................................91 Hình 3.29. Xác định kích thước hạt bằng kính hiển vi Axiovert 100A kết hợp với phần mềm của Axiocam ERc 5s ...............................................................................92 Hình 3.30. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến độ nhớt, hiệu suất thu hồi và điểm cảm quan của puree chuối .........................................................................................93 Hình 3.31. Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzyme đến độ nhớt, hiệu suất thu hồi và chất lượng cảm quan của puree chuối .......................................................................95 Hình 3.32. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến độ nhớt, hiệu suất thu hồi 96 Bảng 3.5. Bảng tổng hợp đánh giá chất lượng puree chuối sau chế biến so với một số sản phẩm thương mại............................................................................................97 Hình 3.33. Các mẫu puree chuối (a) sản phẩm của đề tài luận án; (b) sản phẩm mẫu của đổi tác ITALYA đặt hàng của Công ty thực phẩm Đồng Giao ..........................98 Hinh 3.34. Quy trình công nghệ chế biến puree chuối chất lượng cao ...................100 Hình 3.35. Hình ảnh các mẫu thí nghiệm ảnh hưởng của độ chín và xử lý lạnh đông .................................................................................................................................103 Hình 3.36. Cấu trúc mô tê bào ở 3 độ chín bằng kính hiển vi cấu trúc tế bào chuối (5x) ..........................................................................................................................104 Hình 3.37. Hình ảnh các mẫu thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ lạnh đông ........105 Hình 3.38. Hình ảnh các mẫu thí nghiệm ảnh hưởng của nồng độ enzyme ...........106 Hình 3.39. Hình ảnh các mẫu thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzyme ..107 Hình 3.40. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hiệu suất tách chiết nước chuối. .......................................................................................................................109 Hình 3.41. Mẫu nước chuối trong nguyên chất sau quá trình tách chiết ................112 xii
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết Cây chuối (Musa Sinensis) được trồng phổ biến ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, chủ yếu ở châu Mỹ Latinh, châu Phi và châu Á. Chuối có giá trị dinh dưỡng cao là nguồn cung cấp năng lượng, vitamin A, vitamin C và khoáng chất (kali, canxi, natri và magiê) đối với sức khỏe con người. Tại Việt Nam sản lượng chuối khoảng 2.194 triệu tấn/năm với diện tích 150.000 ha chiếm hơn 19% tổng diện tích cây ăn quả và đứng hàng thứ 8 trên thế giới, chiếm 1,7% thị phần so với các nước (FAO 2020). Trong các giống chuối trồng tại Việt Nam, chuối tiêu Hồng là loại phổ biến nhất với diện tích 90% tập trung ở vùng ven sông Hồng và trung du miền núi phía Bắc. Tình hình xuất khẩu chuối tại Việt Nam vẫn chủ yếu theo đường tiểu ngạch sang thị trường Trung Quốc ở dạng chuối tươi nguyên liệu. Vấn đề bảo quản, vận chuyển đi xa gặp rất nhiều khó khăn, do chuối là loại quả chín sau thu hoạch có đặc tính hô hấp đột biến nên nhanh bị hư hỏng trong quá trình chín, tốc độ chín nhanh và không đồng đều nên tỷ lệ tổn thất cao. Để hạn chế rủi ro trong tiêu thụ mặt hàng chuối tươi, nhằm giảm tổn thất sau thu hoạch đối với mặt hàng chuối, vấn đề nghiên cứu phát triển công nghệ chế biến tiên tiến và đa dạng hóa sản phẩm có giá trị gia tăng cao là chủ đề đang được nhiều nhà khoa học quan tâm. Puree chuối là bán thành phẩm được chế biến ở dạng thể nhuyễn từ phần thịt quả chuối chín có thể kéo dài thời gian bảo quản, vận chuyển, tồn trữ trên 12 tháng. Puree chuối được sử dụng làm nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp chế biến thực phẩm như bánh kẹo, kem, nước ngọt…tuy vậy yêu cầu sản phẩm “Puree chuối chất lượng cao” ngoài các chỉ tiêu về màu sắc cảm quan, hàm lượng dinh dưỡng còn phải đáp ứng các chỉ tiêu mùi, vị, hạn chế oxy hóa trong quá trình bảo quản (không có đốm nâu) và không có đốm đen (tách lọc hạt trong puree chuối). Nước chuối trong hay còn gọi là nước chuối tách chiết từ phần thịt quả chuối, khác với các loại quả phổ biến khác có thể dễ dàng ép tách nước (vải, xoài, dứa, cam, chanh leo...) thì chuối là loại có tính đặc thù về cấu trúc và liên kết nước trong 1
mô tế bào khá bền vững, sự biến đổi về thành phần hóa học và mối quan hệ giữa cấu trúc mô tế bào với khả năng liên kết của nước theo độ chín là vấn đề mới đang được nhiều nhà khoa học quan tâm nhằm taọ ra sản phẩm mới “Nước chuối chất lượng cao” so với nước chuối đục là sản phẩm thương mại được chế biến từ puree chuối hoàn nguyên với nước. Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn và xu hướng phát triển của KH&CN tôi đề xuất thực hiện đề tài luận án “Nghiên cứu công nghệ chế biến puree và nước chuối trong từ quả chuối tiêu hồng”. 2. Mục tiêu Xác định được các yếu tố ảnh hưởng chính có tính quyết định đến chất lượng, hiệu quả và ATTP làm cơ sở đề xuất quy trình công nghệ chế biến puree chuối và nước chuối trong từ nguyên liệu chuối tiêu Hồng. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3.1. Ý nghĩa khoa học Thiết lập được cơ sở khoa học ứng dụng các giải pháp kỹ thuật tiên tiến có tính hệ thống từ nguyên liệu đến sơ chế xử lý và chế biến để tạo ra sản phẩm puree chuối và nước chuối trong chất lượng cao từ quả chuối tiêu Hồng. Bổ sung cơ sở dữ liệu khoa học về công nghệ chế biến puree chuối và tách chiết nước chuối trong và là tài liệu tham khảo có giá trị trong lĩnh vực công nghệ sau thu hoạch và công nghệ thực phẩm. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Luận án góp phần đa dạng hóa sản phẩm, nâng cao chất lượng và gia tăng giá trị của mặt hàng chuối trên thị trường trong nước và quốc tế, phù hợp với xu hướng đầu tư và đổi mới công nghệ của các doanh nghiệp. Kết quả bước đầu về quy trình công nghệ chế biến puree chuối đã được đưa vào sản xuất thử nghiệm thành công tại công ty cổ phần thực phẩm Đồng Giao. 2
3.3. Đóng góp mới của luận án - Xác định được độ chín phù hợp cho mục đích chế biến puree chuối từ nguyên liệu chuối tiêu hồng ở độ chín 7 và tách chiết nước chuối trong ở độ chín 6,5 ứng dụng công nghệ rấm chín bằng xử lý khí ethylene. - Xác định được chế độ công nghệ tối ưu để chế biến puree chuối với các giải pháp kỹ thuật tiên tiến: tiền xử lý nhiệt bằng hơi nước bão hòa (nhiệt độ 86,4oC, thời gian 3,1 phút) kết hợp điều chỉnh pH 4,3 bằng axit citric và chất chống oxy hóa sử dụng axit ascorbic (0,06%) trong môi trường biến đổi khí (MA bằng khí nitơ) với mục tiêu duy trì màu sắc puree và bất hoạt enzyme (PPO) gây nâu hóa (> 99,35%). Mặt khác cải thiện chất lượng cảm quan của puree chuối (từ 19,15 điểm lên 19,52 điểm) bằng xử lý enzyme pectinex Ultra SP-L (nồng độ 0,02%, nhiệt độ 50oC, thời gian 60 phút) để tách lọc hạt chuối. - Xác định được công nghệ phù hợp trong quá trình tách chiết nước chuối trong từ nguyên liệu puree với các giải pháp kỹ thuật tiên tiến: tiền xử lý nguyên liệu puree bằng lạnh đông (-30oC) kết hợp xử lý bằng enzyme pectinex Ultra SP - L (nồng độ 0,03%, nhiệt độ 50oC, thời gian 180 phút) và siêu âm (công suất 2W/g trong thời gian 6 phút) để nâng cao hiệu quả tách chiết và chất lượng nước chuối trong (đạt hiệu suất 53,87%, độ trong 98,52%T, hàm lượng TSS 28,9oBx). 4. Bố cục của luận án Bố cục của luận án được trình bày trong 115 trang bao gồm: Mở đầu; Chương 1. Tổng quan; Chương 2. Nguyên vật liệu và phương pháp nghiên cứu; Chương 3. Kết quả và thảo luận; Kết luận và kiến nghị. Luận án bao gồm 20 bảng và 54 hình và đồ thị và 116 tài liệu tham khảo. Các phần phụ chương: Mục lục; Danh mục các công trình đã công bố; Tài liệu tham khảo; Danh mục bảng; Danh mục hình; Danh mục các chữ viết tắt và 03 Phụ lục kèm theo. 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về cây chuối và sản phẩm sau thu hoạch 1.1.1. Nguồn gốc, phân bố và phân loại giống chuối 1.1.1.1. Nguồn gốc và phân bố Chuối có tên khoa học Musa sinensis, họ Musaceae, chi Musa là loại cây trồng phát triển nhanh và cho thu hoạch quanh năm. Chuối có nguồn gốc từ Nam Ấn độ kéo dài tới vùng Queensland của châu Úc, Indonesia, Philippin, Nhật Bản và các đảo của Thái Bình Dương. Ngày nay, cây chuối được phát triển ở hầu khắp các vùng nhiệt đới ẩm trên thế giới. Người ta đã tìm thấy sự đa dạng về nguồn gen cây chuối không chỉ ở nơi phát sinh nguồn gốc mà còn ở khu vực Nam Mỹ, Đông và Tây Phi. Nguồn cung cấp chuối toàn cầu có thể chia làm 3 khu vực: đứng đầu là châu Mỹ Latinh (Ecuador, Brazil, Colombia…), châu Phi (Cameroon, Bờ Biển Ngà…) và châu Á (Philippines). 1.1.1.2. Phân loại giống chuối theo bộ gen Trên thế giới có khoảng 100 ÷ 300 giống chuối khác nhau và tất cả các giống chuối ăn được đều thuộc nhóm Musa, được hình thành do sự kết hợp 2 loài M. acuminata (A) và M. balbisiana (B). Trong đó, bộ gen A được đặc trưng bởi chuối ngọt và ăn tươi, trong khi bộ gen B được gọi là chuối cứng và chua. Đại bộ phận các giống chuối này là tam bội thể (AAA, AAB, ABB), nhị bội thể (AA, AB, BB), còn tứ bội thể rất hiếm (chỉ có một số giống của Thái Lan) [12,13]. 1.1.1.3. Đặc tính sinh lý của quả chuối sau thu hoạch Trong quá trình chín, quả chuối có nhiều thay đổi về tính chất vật lý, cơ học và hóa học. Màu vỏ thay đổi trong quá trình chín từ xanh sang vàng như trong Hình 1.1 và Bảng 1.1. Độ cứng của chuối giảm, chuối bị mềm và chuyển hóa tinh bột thành đường [14]. 4
Hình 1.1. Bảng màu của quả chuối ở các độ chín [14]. Bảng 1.1. Chỉ số màu theo thang màu vỏ thương mại [14]. 1.1.2. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của quả chuối Theo nguồn cơ sở dữ liệu USDA [14], quả chuối cung cấp hàm lượng calo cao 100g trái cây cung cấp 89 calo. Bên cạnh đó, nó chứa một lượng lớn chất chống oxy hóa, chất khoáng, vitamin và những chất khác có lợi cho sức khỏe được trình bày trong Bảng 1.2. Bảng 1.2. Thành phần dinh dưỡng của chuối Tiêu trên 100g thịt quả [14] Thành phần Giá trị Thành phần Giá trị Năng lượng (kcal) 89 Kẽm (mg) 0,15 Nước (%) 74,91 Mangan (mg) 0,27 Protein (N x 6,25) 1,09 Vitamin Lipid tổng (g) 0,33 Vitamin C (mg) 8,7 Tro 0,82 Vitamin B1 (mg) 0.031 Carbohydrate (g) 22,84 Vitamin B2 (mg) 0,073 Chất xơ (g) 2,6 Vitamin B3 (mg) 0,665 Tinh bột (g) 5,38 Vitamin B6 (mg) 0,367 Đường tổng (g) 12,23 Vitamin B9 (μg) 20 Khoáng Choline, tổng số (mg) 9,8 Canxi (mg) 5 Vitamin A,RAE (μg) 3 Sắt (mg) 0,26 α- Carotene 26 Magie (mg) 27 β- Carotene 25 Photpho (mg) 22 Vitamin A, IU 64 Kali (mg) 358 Lutein + zeaxanthin (μg) 22 Natri (mg) 1 Vitamin E (mg) 0,10 5
1.1.3. Quy trình công nghệ phổ biến trong sản xuất puree và tiêu chuẩn chất lượng 1.1.3.1. Quy trình công nghệ sản xuất puree chuối Trên thế giới, các công đoạn chính trong quy trình chế biến puree trái cây nói chung và puree chuối nói riêng theo sơ đồ công nghệ Hình 1.2 [15]. Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý công nghệ chế biến puree Puree chuối là bán thành phẩm được sản xuất từ phần thịt quả chuối có dạng nhuyễn, puree chuối được sử dụng làm nguyên liệu cho chế biến các sản phẩm như nước chuối đục, bánh kẹo chuối, kem chuối và phụ gia thực phẩm … Tùy thuộc vào chủng loại và đặc tính của sản phẩm chế biến, tỷ lệ khối lượng puree chuối được sử dụng khoảng 5 - 25% [16]. Puree chuối có thể kéo dài thời gian bảo quản từ 12 - 18 tháng tùy theo trình độ công nghệ chế biến, kỹ thuật bao gói và điều kiện bảo quản. Chuối là loại quả chín sau thu hoạch, thời gian bảo quản ngắn, khó khăn trong việc vận chuyển đi xa và tiêu thụ ở dạng quả tươi, do vậy giải pháp chế biến puree chuối đang được nhiều nhà sản xuất và cung ứng toàn cầu quan tâm. Mặt khác, với đặc tính thịt quả chuối dễ bị biến màu do tác động của quá trình oxy hóa và sự hoạt động của các hệ enzyme, để nâng cao chất lượng puree chuối trong quá trình chế biến và kéo dài thời gian bảo quản ở điều kiện môi trường hoặc mát luôn là vấn đề đặt ra đối với các nhà khoa học. 6