Tóm tắt 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:27

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật "Nghiên cứu công nghệ chế biến puree và nước chuối trong từ quả chuối tiêu hồng" được nghiên cứu với 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 quả chuối tiêu hồng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt 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 Chuyên ngành: Công nghệ sau thu hoạch Mã số: 954.01.04 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÀ NỘI – 2023
Công trình được hoàn thành tại VIỆN CƠ ĐIỆN VÀ CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. PHẠM ANH TUẤN 2. TS. LÊ HÀ HẢI Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Thị Minh Tú Phản biện 2: PGS.TS. Bùi Quang Thuật Phản biện 3: PGS.TS. Phí Quyết Tiến Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án họp tại ................................................................................................................ ................................................................................................................ vào lúc giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu Luận án tại thư viện: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Thư viện .................................
MỞ ĐẦU 1. Tinh 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 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 trong” 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 quả 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 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. 1
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. 4. 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 kỹ thuật rấm chín bằng 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 acid citric và chất chống oxy hóa sử dụng acid 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 đã được xử lý 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). 5. Bố cục của luận án Cấu trúc 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. Báo cáo 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. 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 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. 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). Bộ gen A được đặc trưng bởi chuối ngọt và ăn tươi, trong khi bộ gen B được gọi là chuối cứng và chua. 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. Độ chín thường được xác định theo thang màu CPI từ độ chín 1 đến 7. 2
1.1.2. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của quả chuối Thành phần dinh dưỡng của chuối trên 100g thịt quả có khoảng 1,09% protein, 0,33% lipit, 22,84% cacbonhydrat, 74,91% nước, còn 0,83% các thành phần khác. Carbonhydrat trong chuối chủ yếu là tinh bột (5,38g), glucose (4,98g), fructose (4,85g) và sucrose (2,39g). Chuối giàu vitamin nhóm B đặc biệt B3 (0,665 mg), B6 (0,367 mg) và vitamin C (8,7 mg). Hàm lượng kali cao (358 mg) và natri thấp (1 mg). 1.1.3. Sản phẩm puree chuối và nước chuối Puree chuối là bán thành phẩm được sản xuất từ phần thịt quả chuối có dạng thể nhuyễn. 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. Đặc tính khác biệt về cấu trúc và liên kết nước trong mô tế bào thịt quả chuối là lý do khó tách chiết được nước chuối nguyên chất hay còn gọi “nước chuối trong”. Trong phạm vi nghiên cứu của luận án hai sản phẩm puree chuối và nước chuối trong là đối tượng nghiên cứu chính. 1.2. Tổng quan các công trình nghiên cứu liên quan đến đặc tính của nguyên liệu chuối 1.2.1. Sự biến đổi thành phần hóa học và cấu trúc thịt quả chuối theo độ chín 1.2.1.1. Biến đổi thành phần hóa học của thịt quả chuối theo độ chín: Tổng hợp các công trình nghiên cứu ảnh hưởng của độ chín, phương pháp xử lý chín, loại giống chuối đến sự biến đổi thành phần hóa học và tính chất cơ lý của quả chuối sau thu hoạch. 1.2.1.2. Biến đổi cấu trúc của thịt quả chuối theo độ chín: Tổng hợp các công trình nghiên cứu ảnh hưởng của độ chín, phương pháp xử lý chín, loại giống chuối đến sự biến đổi cấu trúc mô tế bào và liên kết nước trong mô tế bào. 1.2.2. Enzyme gây nâu hóa và các giải pháp ức chế và kiểm soát Polyphenol oxidase (PPO) là tác nhân chính của quá trình nâu hóa do enzyme, với dopamin là cơ chất chính và phản ứng mạnh nhất đối với PPO. Tồn tại ở dạng tiềm ẩn trên màng thylakoid, không tham gia vào quá trình tổng hợp các hợp chất phenolic và bị hạn chế trong không bào. PPO trở nên hoạt động khi được giải phóng vào tế bào chất và tiếp xúc với O2 có trong môi trường. 1.2.2.1. Cơ chế hình thành sắc tố melanin Cơ chế hình thành sắc tố melanin trong chuối được mô tả tại Hình 1.1 dựa trên các bằng chứng quang phổ được đề xuất bởi Palmer (1963). Hình 1.1. Sơ đồ biểu diễn cơ chế sinh tổng hợp melanin 1.2.2.2. Đặc tính sinh hóa của PPO Để kiểm soát hoạt động của PPO một cách hiệu quả và triệt để, các đặc tính sinh hóa của PPO đã được nghiên cứu. Các nghiên cứu cho thấy PPO hoạt động mạnh ở pH (6,5 - 7,0) và nhiệt độ 3
30℃ và trọng lượng phân tử của PPO từ thịt chuối ước tính là 41000 và 42000 Da bằng cách lọc gel và điện di trên gel SDS polyacrylamide (SDS-PAGE). 1.2.2.3. Các công trình nghiên cứu về ức chế và kiểm soát enzyme nâu hóa - Phương pháp xử lý bằng nhiệt độ cao, áp suất cao: Mức nhiệt độ, áp suất và thời gian xử lý - Phương pháp xử lý bằng hóa học: Loại hóa chất (vô cơ, hữu cơ), nồng độ và pH... - Phương pháp biến đổi khí: Điều kiện môi trường, biến đổi khí MA... - Tương ứng hiệu quả được xác định bằng hoạt độ PPO còn lại (%), chất lượng cảm quan... 1.3. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu chế biến puree chuối Tổng hợp các kết quả nghiên cứu chế biến puree chuối bao gồm các giải pháp kỹ thuật ức chế hoạt động của PPO, diệt nấm mốc, duy trì chất lượng dinh dưỡng, cảm quan và ATTP. Từ đó đánh giá được ưu điểm và hạn chế so với mục tiêu hướng đến chế biến Puree chuối chất lượng cao. 1.4. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu chế biến nước chuối trong Tổng hợp các kết quả nghiên cứu tách chiết nước chuối bằng (cơ học, xử lý nhiệt và áp lực cao, xử lý bằng enzyme, xử lý bằng vi sóng ...). Từ đó đánh giá được ưu điểm và hạn chế so với mục tiêu hướng đến tách chiết được nước chuối nguyên chất với tỷ lệ thu hồi cao, hàm lượng chất rắn hòa tan cao, độ trong cao. 1.5. Ứng dụng công nghệ enzyme trong chế biến nước quả Đưa ra cơ sở ứng dụng enzyme pectinnase với 2 cơ chế được sử dụng: (i) Phá vỡ cấu trúc thành tế bào, giảm độ nhớt nước quả; (ii) Làm trong và ổn định trạng thái nước quả. Từ 2 cơ chế trên làm cơ sở để lựa chọn enzyme pectinnase để tách lọc hạt chuối nhằm cải thiện chất lượng cảm quan của puree chuối, mặt khác nâng cao hiệu quả và độ trong trong quá trình tách chiết nước chuối. 1.6. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ chế biến puree và nước chuối tại Việt Nam Tổng hợp các nghiên cứu có liên quan đến chế biến puree chuối và nước chuối trong, đánh giá ưu điểm, hạn chế làm cơ sở luận giải những vấn đề cần nghiên cứu hoàn thiện và phát triển. 1.7. Tổng hợp luận giải những vấn đề cần nghiên cứu Cần nghiên cứu phân tích khảo sát ảnh hưởng của độ chín đến sự biến đổi thành phần hóa học, tính cơ lý tương ứng cấu trúc mô tế bào và liên kết nước trong mô tế bào làm cơ sở xác định nguyên liệu phù hợp cho chế biến puree chuối và tách chiết nước chuối. Cần nghiên cứu khảo sát bằng thực nghiệm đơn yếu tố và tối ưu hóa chế độ công nghệ chế biến puree chuối với các mục tiêu về chất lượng dinh dưỡng và cảm quan. Giải pháp tách lọc hạt chuối để cải thiện chất lượng cảm quan của sản phẩm puree chuối. Cần nghiên cứu xác được các yếu tố công nghệ liên quan đến tiền xử lý biến tính cấu trúc puree chuối kết hợp các giải pháp nhằm giảm liên kết nước trong mô tế bào thịt chuối, cải thiện độ trong để năng cao hiệu quả tách chiết và chất lượng nước chuối. CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên vật liệu nghiên cứu 2.1.1. Nguyên liệu Chuối tiêu hồng (Cavendish), trồng tại huyện Khoái Châu tỉnh Hưng Yên, thu hoạch ở độ chín 1 (80 - 85 ngày sau khi trổ hoa) vào tháng 9 - 11 năm 2019, 2020, 2021, 2022. 4
2.1.2. Hóa chất và chế phẩm sử dụng Hóa chất: Cồn 90o, Axit citric (C6H8O7), axit ascorbic (C6H8O6), NaOH, HCl, CuSO4.5H2O, H2SO4, CH3COOH, K2O, Indigocarma (C16H8N2Na2O8S2), Kalipemanganat (KMnO4), Na3[Co(NO2)6], poly-L-lysine, 2,6-Dichlorophenolindophenol. Thuốc thử: Toluidine Blue O, Clorua sắt (FeCl3), Kali dicromate (K2Cr2O7), Iot (I2), Kali Iot (KI). Chế phẩm enzyme: Pectinex Ultra SP-L. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp chuẩn bị mẫu và thực nghiệm khảo sát xác định độ chín phù hợp cho mục đích chế biến puree chuối và nước tách chiết nước chuối trong Tiến hành xử lý chín chuối bằng khí ethylene ở nồng độ 100 ppm trong 24 giờ, ủ ở nhiệt độ 18 ± 1°C, theo dõi và lấy mẫu phân tích từ độ chín 3 đến 7, mỗi độ chín 3 quả và lặp lại 3 lần. Mục tiêu của thực nghiệm: hàm lượng tinh bột (%), hàm lượng đường tổng số (%), hàm lượng chất rắn hòa tan tổng số (TSS), hàm lượng axit tổng (%), hàm lượng tanin (%), độ cứng (N) và mô tả hình ảnh cấu trúc tế bào. 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 2.2.2.1. Phương pháp thực nghiệm các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình chế biến puree chuối Thực nghiệm 1.1: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tiền xử lý nhiệt đến hoạt độ PPO và chất lượng của puree chuối. Tiến hành 2 nhóm thực nghiệm: (i) Thực nghiệm với 4 mức nhiệt độ (75oC, 80oC, 85oC, 90oC); (ii) Thực nghiệm với 4 mức thời gian (2, 4, 6 và 8 phút) và 01 thí nghiệm đối chứng không xử lý nhiệt (ĐC). Chuối chín chưa bóc vỏ (3 quả/ mẫu) xử lý hơi nước bão hòa ở 100°C, nhiệt độ được đo tại tâm quả bằng nhiệt kế điện tử Hanna HI147-00 (Rumani). Thời gian xử lý được xác định bằng thời gian lưu ở mức nhiệt độ thực nghiệm. Chuối sau xử lý nhiệt được bóc vỏ, xay nhuyễn bằng máy xay (Philips HR2221, Trung Quốc) trong 1 phút ở điều kiện môi trường và không điều chỉnh pH. Xác định hoạt độ PPO còn lại (%), vitamin C (mg/100g), màu sắc (L,a, b và BI) và chất lượng cảm quan (điểm). Thực nghiệm 1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của độ pH thấp và hàm lượng chất chống oxy hóa bằng axit ascorbic đến hoạt độ PPO và chất lượng puree chuối. Tiến hành 2 nhóm thực nghiệm: (i) Thực nghiệm với 4 mức pH (3,0; 3,5; 4,0 và 4,5) sử dụng axit citric; (ii) Thực nghiệm với 4 mức hàm lượng axit ascorbic (0,02 %, 0,04 %, 0,06 %, 0,08 %) ở cùng điều kiện pH (từ kết quả thực nghiệm i). Các thí nghiệm ở cùng điều kiện chuẩn bị mẫu và tiền xử lý nhiệt (kết quả thực nghiệm 1.1). Xác định hoạt độ PPO còn lại (%), màu sắc (L, a, b và BI) và chất lượng cảm quan (điểm). Thực nghiệm 1.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt, kết hợp bổ sung axit ascorbic và pH thấp trong môi trường N2 đến chất lượng puree chuối. Tiến hành 2 thí nghiệm ở môi trường MA (N2) và môi trường khí quyển với cùng điều kiện chuẩn bị mẫu, tiền xử lý nhiệt, bổ sung axit ascorbic, điều chỉnh pH (kết quả thực nghiệm 1.1 và 1.2). Xác định hoạt độ PPO còn lại (%), màu sắc (L, a, b và BI) và chất lượng cảm quan (điểm). 2.2.2.2. Phương pháp thực nghiệm đa yếu tố và tối ưu hóa quá trình chế biến puree chuối a/ Quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố: Tiến hành thực nghiệm đa yếu tố quá trình chế biến puree chuối với 3 yếu tố thực nghiệm tương ứng ký hiệu: X1- Nhiệt độ tiền xử lý nhiệt (oC): 83 - 87, X2 - thời gian tiền xử lý nhiệt (phút): 3 - 4 và X3- độ pH: 4 - 4,5. Các hàm mục tiêu đa yếu tố gồm: Y1- Hàm lượng vitamin C (mg/100g); Y2 - Hoạt độ PPO (%); Y3 - Chất lượng cảm quan (điểm). Sử dụng quy hoạch trực giao đối xứng với 3 yếu tố là nhiệt độ tiền xử lý nhiệt, thời gian tiền xử lý nhiệt và độ pH. Mỗi yếu tố tiến hành tại 5 mức (-α, -1, 0, +1, +α) với α = 1,215 (k = 3), tổng số thí nghiệm N = 2k + 2k + n0. Cụ 5
thể gồm 16 thí nghiệm, trong đó 8 thí nghiệm tại nhân (quy hoạch toàn phần 23), 6 thí nghiệm tại điểm sao (2 thí nghiệm cho mỗi biến) và 2 thí nghiệm lặp lại tại tâm. b/ Tối ưu hóa chập mục tiêu bằng phương pháp hàm mong đợi (Design-Expert version 7.1) 2.2.2.3. Phương pháp thực nghiệm ảnh hưởng của enzyme đến quá trình tách hạt chuối Tiến hành 3 nhóm thí nghiệm: (i) Ảnh hưởng của nồng độ enzyme pectinnase Ultra SP - L với 4 mức (0,01%, 0,015%; 0,02%; 0,025%); (ii) Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý với 4 mức (40oC, 45oC, 50oC, 55oC); (iii) Ảnh hưởng của thời gian xử lý với 4 mức (30, 45, 60 và 75 phút). Tiến hành trên thiết bị cô quay có bể ổn nhiệt và điều biến khí MA (N2) với tốc độ 50 vòng/ phút sau đó đưa qua thiết bị đồng hóa áp lực và thiết bị lọc áp với kích thước khe lưới lọc 0,15 mm. Kết thúc quá trình xử lý enzyme được xử lý nhiệt để đình diệt enzyme ở 90oC trong 5 phút. Xác định độ nhớt (cp), hiệu suất thu hồi (%) và chất lượng cảm quan (điểm). 2.2.2.4. Phương pháp thực nghiệm các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chiết nước chuối Thực nghiệm 3.1. Khảo sát ảnh hưởng của độ chín và xử lý lạnh đông đến khả năng tách chiết nước chuối. Tiến hành 2 thí nghiệm, với 3 mẫu puree tương ứng 3 mức độ chín (6; 6,5; 7). Thí nghiệm 1 xử lý lạnh đông ở - 20oC trong 24 giờ và thí nghiệm 2 không xử lý lạnh đông (ĐC). Các mẫu lạnh đông được rã đông ở nhiệt độ môi trường, chia vào 4 ống (25g/ống) và ly tâm tách nước chuối bằng máy Rotofix 32A (Đức) với tốc độ 4000 vòng/ phút trong 25 phút. Đánh giá khả năng tách nước chuối bằng quan sát hình ảnh mẫu và hiệu suất nước chuối nguyên chất (%). Thực nghiệm 3.2. Thực nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ lạnh đông đến hiệu suất tách chiết nước chuối. Tiến hành thí nghiệm với 4 mức nhiệt độ lạnh đông (- 20oC, -25oC, - 30oC, - 35oC). Ly tâm tách nước chuối nguyên chất. Phần bã puree sau ly tâm được bổ sung 40g nước/mẫu chia đều cho 4 ống mẫu để trích ly nước chuối lần 2. Đánh giá khả năng tách nước chuối bằng quan sát hình ảnh mẫu, hiệu suất nước chuối nguyên chất (%), nước chuối trích ly (%) tương ứng hàm lượng TSS (oBx) và quy đổi năng suất nước chuối về TSS 12oBx (%). Thực nghiệm 3.3. Thực nghiệm ảnh hưởng của phương pháp xử lý bằng enzyme pectinnase Ultra SP - L đến hiệu suất và độ trong của nước chuối. Tiến hành 3 nhóm thí nghiệm: (i) Ảnh hưởng của nồng độ xử lý enzyme với 4 mức (0,02%, 0,025%, 0,03%, 0,035%); (ii) Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý với 4 mức (40oC, 45oC, 50oC, 55oC); (iii) Ảnh hưởng của thời gian xử lý với 4 mức (120, 150, 180 và 210 phút). Các mẫu thí nghiệm tiến hành cùng độ chín, nhiệt độ lạnh đông (kết quả thực nghiệm 3.1 và 3.2). Tiến hành trên thiết bị cô quay có bể ổn nhiệt và điều biến khí MA (N2) với tốc độ 50 vòng/ phút. Kết thúc quá trình xử lý enzyme được xử lý nhiệt để đình diệt enzyme ở 90oC trong 5 phút. Quy trình tách chiết nước chuối nguyên chất, trích ly nước chuối từ bã puree tương ứng oBx và quy đổi năng suất nước chuối ở 12oBx được thực hiện như thực nghiệm 2. Chất lượng nước chuối nguyên chất được xác định bằng độ trong (%T), hàm lượng TSS (oBx). Thực nghiệm 3.4. Thực nghiệm ảnh hưởng của quá trình siêu âm đến năng suất và độ trong của nước chuối. Tiến hành 2 nhóm thí nghiệm: (i) Ảnh hưởng của công suất siêu âm với 4 mức (100W, 150W, 200W, 250W); (ii) Ảnh hưởng của thời gian siêu âm với 4 mức (2 phút, 4 phút, 6 phút, 8 phút). Các mẫu thí nghiệm ở cùng điều kiện tiền xử lý bằng lạnh đông và enzyme (kết quả thực nghiệm 3.2 và 3.3) và tiến hành trên thiết bị siêu âm dạng thanh Misonix (Hoa Kỳ) với tần số cố định là 20 kHz. Quy trình và phương pháp đánh giá hiệu quả, chất lượng nước chuối được thực hiện như thực nghiệm 3.3. 6
2.2.3. Phương pháp phân tích 2.2.3.1. Phương pháp xác định các chỉ tiêu cơ hóa lý - Xác định độ cứng: theo phương pháp của Uguru và cs.,(2019) - Xác định kích thước hạt chuối: Bằng kính hiển vi Axiovert 100A với phần mềm của Axiocam ERc 5s - Xác định độ trong: theo phương pháp của Tapre và Jain., (2014) - Phương pháp đo màu và xác định chỉ số nâu hóa BI: theo phương pháp của Wang và cs., (2014) - Hiệu suất thu hồi sản phẩm puree sau tách hạt: Hiệu suất thu hồi = (m1- m2)/m1 x 100% - Trong đó: m1- khối lượng nguyên liệu ban đầu (g); m2- khối lượng nguyên liệu ban đầu (g) - Phương pháp xác định hiệu suất tách chiết nước chuối nguyên chất: H (%) = m2 x 100%/m1. Trong đó: m1: Khối lượng mẫu puree chuối ban đầu (g); m2: khối lượng nước chuối nguyên chất sau ly tâm (g) - Phương pháp quy đổi nước chuối từ độ oBx cao xuống oBx thấp: theo quy tắc đường chéo của Lê Phạm Thành., (2007). - Xác định độ nhớt: theo phương pháp của Lee và cs., (2006) - Xác định hoạt tính của PPO: theo Arpita và cs., (2010); Hạnh và cs., (2021) 2.2.3.2. Phương pháp phân tích hóa học: Tên chỉ tiêu Tiêu chuẩn xác định Tên chỉ tiêu Tiêu chuẩn xác định Chất rắn hòa tan TCVN 4417- 87 Đường tổng TCVN 4594:1988 Axit hữu cơ tổng số TCVN 5483 - 2007 Tinh bột TCVN 4594 - 88 Vitamin C TCVN 6427-2: 1998 Tanin Atanassova và cs.,(2009) pH TCVN 7806:2007 2.2.3.3. Phương pháp phân tích cấu trúc bằng kính hiển vi quang học có gắn máy ảnh (Axio Lab.A1, ZEISS – Đức), với độ phóng đại 5x. - Cấu trúc thịt quả chuối: theo phương pháp của Kyamuhangire và cs., (2006) - Sự phân bố của các hạt tinh bột: theo phương pháp của Rongkaumpan và cs., (2019) - Sự phân bố của tanin: theo phương pháp của Thân, N. V. (2003) 2.2.4. Phương pháp đánh giá chất lượng cảm quan: theo TCVN 3215 -79 2.2.5. Phương pháp thống kê và xử lý số liệu: Excel 2016, SPSS18, p < 0,05, Design-Expert 7.1 (2007). CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Đặc tính cơ lý, hóa học và cấu trúc của nguyên liệu chuối tiêu hồng 3.1.1. Ảnh hưởng của độ chín đến một số chỉ tiêu lý hóa của thịt chuối tiêu hồng Khảo sát sự biến đổi của thịt quả chuối trong quá trình chín bằng xử lý khi ethylene ở độ chín 3, 4, 5, 6, 7, đã xác định được một số chỉ tiêu lý hóa và cấu trúc của thịt quả chuối tiêu hồng. Kết quả phân tích từ độ chín 3 đến độ chín 7 cho thấy xu hướng độ cứng giảm từ 110,06 đến 2,48N, hàm lượng tinh bột giảm từ 11,25 đến 4,85%, trong khi đường tổng số tăng từ 1,08 đến 17,35%, TSS tăng từ 3,25 đến 23,42oBx, TA tăng từ 0,26 đến 0,3 % và hàm lượng tanin không đổi (0,02%). 7
3.1.2. Ảnh hưởng của độ chín đến cấu trúc thịt quả chuối tiêu hồng Trong quá trình chín của chuối tiêu hồng, cùng với những thay đổi về đặc điểm lý hóa, cấu trúc thịt quả có những thay đổi rõ rệt được quan sát bằng kính hiển quang học (5x). Hình 3.2 và Hình 3.3 cho thấy, cấu trúc mô thịt quả chuối tiêu hồng theo độ chín. Trong khoảng độ chín 6 đến 7 mật độ phân bố của các hạt tinh bột giảm theo xu hướng từ tâm ra phía bề mặt quả. Tannin tập hợp thành 3 cặp ở trung tâm thịt quả và vùng của sáu sợi mạch ở phần còn lại của thịt quả, có sự khác biệt rõ rệt giữa các độ chín. Khi chuối xanh (độ chín 3 và 4), tannin ở dạng dịch phân bố đều trong các túi nhựa mủ và nhuộm màu nâu đậm với kali dicromat. Tuy nhiên, khi chuối chín (độ chín 5 và 6), tannin khô lại và rút khỏi thành tạo nên hình dạng hạt cườm cho từng chuỗi tế bào, sau đó nhạt dần và cuối cùng không quan sát thấy ở độ chín 7. Các tế bào chuối tiêu hồng được nhuộm màu tím bằng 0,05% Toluidine Blue O (Hình 3.4). Ở độ chín 3 và 4 các tế bào chuối dài, có hình dạng bất thường, thành tế bào mỏng rõ và sắp xếp chặt chẽ, có chật tự theo chiều dọc. Trong quá trình chín, sự hòa tan của các polyme phiến giữa, các hạt tinh bột giảm dần, tế bào bị biến dạng và thành tế bào của các tế bào liền kề bị tách ra ở một số khu vực được nhận thấy rõ trong hình ảnh của thịt chuối ở độ chín 6 đến độ chín 7. 8
3.2. Kết quả nghiên cứu công nghệ sản xuất puree chuối chất lượng cao 3.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt đến hoạt độ PPO và chất lượng puree chuối 3.2.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt độ PPO và chất lượng của puree chuối Kết quả Hình 3.5; Hình 3.6 và Hình 3.7. Khi nhiệt độ tăng (75oC, 80oC, 85oC, 90oC) trong 2 phút, hoạt độ PPO trong puree chuối có xu hướng giảm (46,45%, 30,06%, 9,5%, 1,07%). Giá trị L và b có xu hướng tăng lần lượt là (50,62; 53,21; 54,60; 55,57) và (12,26; 14,16; 15,22; 16,20) trong khi giá trị a có xu hướng giảm (-3,80; - 4,53; - 4,66, - 5,05) và tương ứng chỉ số nâu hóa BI tăng (20,94; 23,19; 24,81, 26,05). Điều này có thể do enzyme PPO bị biến tính nhiệt dẫn đến phá vỡ cấu trúc của phân tử enzyme do đó màu nâu (a) giảm dần, độ sáng (L) và màu vàng (b) tăng trong puree chuối. Hàm lượng vitamin C có xu hướng giảm (15,31; 14,25; 13,47; 11,89 mg/100g) tương ứng với lượng vitamin C bị tổn thất là (2,68%, 9,39%, 14,36%, 24,38%). Điều này là phù hợp do Vitamin C dễ bị biến đổi nhiệt đồng thời với quá trình oxi hóa ở nhiệt độ cao. Điểm cảm quan tăng và đạt 15,74 điểm ở nhiệt độ 85oC nhưng sau đó có xu hướng giảm xuống 15,38 điểm khi nhiệt độ tăng lên 90oC. 3.2.1.2. Ảnh hưởng của thời gian xử lý đến hoạt độ PPO và chất lượng của puree chuối. Kết quả Hình 3.8; Hình 3.9 và Hình 3.10 cho thấy ở nhiệt độ 85oC trong thời gian xử lý (2, 4, 6, 8 phút) thì hoạt độ PPO có xu hướng giảm (9,50%, 3,63%, 2,19%, 1,11%). Puree chuối có màu vàng sáng tương ứng giá trị a giảm (- 4,66; - 4,78; - 5,41; - 5,42) và giá trị L tăng (54,60; 55,32; 9
56,71; 57,44), giá trị b có xu hướng tăng (15,22 đến 15,36) trong khoảng (2 phút đến 4 phút) và có xu hướng giảm (14,61 và 14,17) trong khoảng (6 phút đến 8 phút) nhưng sự biến đổi này không có sự khác biệt về mặt thống kê. Giá trị BI có xu hướng tăng cao hơn (24,81; 24,59) trong khoảng (2 phút đến 4 phút) và có xu hướng giảm (21,27; 20,00) trong khoảng (6 phút đến 8 phút). Hàm lượng vitamin C có xu hướng giảm (13,47; 12,55; 12,02; 11,36mg/100g) tương ứng với mức vitamin C bị tổn thất (14,37%, 20,24%, 22,58%, 27,79%). Điểm cảm quản tăng và đạt 16,26 điểm ở thời gian xử lý 4 phút sau đó điểm cảm quan giảm (16,06; 15,66 điểm) khi tiếp tục tăng thời gian (6 đến 8 phút).  Từ kết quả thí nghiệm trên lựa chọn nhiệt độ xử lý 85oC trong thời gian 4 phút là có khả năng giữ được màu sắc, điểm cảm quan và hàm lượng vitamin C của puree chuối ở mức cao. 3.2.2. Ảnh hưởng của xử lý nhiệt kết hợp với điều chỉnh pH thấp và bổ xung axit ascorbic đến hoạt độ PPO và chất lượng của puree chuối. 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. Kết quả Hình 3.11; Hình 3.12 và Hình 3.13 cho thấy với pH giảm trong khoảng (4,5; 4,0; 3,5; 3,0) thì hoạt độ PPO có xu hướng giảm tương ứng là 2,97%; 2,20%; 0.96%; 0,95%. Puree chuối có xu hướng chuyển sang màu vàng sáng, với giá trị a giảm (-5,15; -5,13; -5,12; -5,11), các giá trị L, b tăng lần lượt là (56,36; 57,18; 58,19; 58,51) và (16,36; 16,99; 17,30; 17,55). Giá trị BI tăng lần lượt 25,89; 26,87; 27,06; 27,48. Điều này là do trong môi pH thấp quá trình ion hóa của các nhóm prototropic tại vị trí hoạt động của enzyme bị thay đổi và gây ra sự biến tính không thể đảo ngược của protein. Điểm cảm quan ở mức khá (16,50; 17,42 điểm) tương ứng pH giảm từ 4,5 đến pH 4,0, khi tiếp tục giảm pH trong khoảng (3,5 đến 3,0) thì điểm cảm quản giảm xuống mức trung bình (16,14; 14,30 điểm), trong khi puree chuối vẫn có màu vàng sáng nhưng mất vị đặc trưng và xuất hiện mùi chua nồng. 10
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. Kết quả Hình 3.14, Hình 3.15 và Hình 3.16 cho thấy, nồng độ axit ascorbic tăng (0,02%, 0,04%, 0,06%, 0,08%) thì hoạt độ PPO có xu hướng giảm tương ứng 1,11%, 0,93%, 0,86%, 0,82%. 11
Điều này cho thấy axit ascorbic có khả năng ức chế hoạt động của PPO là do tạo chelate hóa với Cu2+ trên vị trí hoạt động của enzyme. Giá trị a giảm (-5,18, - 5,30, -,5,33, - 5,41), giá trị L và b tăng tương ứng là (58,49, 60,11, 60,70, 61,11) và (17,44, 18,24, 18,53, 18,76) và giá trị BI tăng (27,11, 27,86, 28,14, 28,32). Điểm cảm quan tăng (17,74; 17,96; 18,38; 18,50 điểm) tương ứng puree chuối có màu vàng tươi, mùi thơm đặc trưng.  Từ kết quả thí nghiệm trên lựa chọn nhiệt độ xử lý 85oC trong thời gian 4 phút, bổ xung axit ascorbic 0,06% ở pH 4,0 có khả năng giữ được màu sắc, điểm cảm quan của puree chuối ở mức cao. 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. Kết quả Hình 3.17, Hình 3.18 và Hình 3.19 cho thấy ở cả hai phương pháp (xử lý + không N2) và (xử lý + N2) thì hoạt độ PPO trong puree chuối có sự giảm (0,86% và 0,78%) nhưng không khác biệt về mặt thống kê. Với (xử lý + N2) giá trị L, b tăng cao hơn còn giá trị a giảm thấp hơn so với (xử lý + không N2) tương ứng (61,34;- 5,50; 18,83) và 60,70; -5,33; 16,53). Giá trị BI tăng(28,14 và 29,23). Điểm cảm quan ở mức tốt (18,38; 18,86 điểm). Điều này cho thấy, các chất chống nâu hóa đã ức chế hoạt động của PPO và môi trường N2 có khả năng giữ màu cao do ngăn puree chuối tiếp xúc với O2 trong quá trình chế biến. Kết luận: Tiền xử lý trong khoảng nhiệt độ 85oC, thời gian 4 phút với chế độ đồng hóa dich thịt chuối trong khoảng pH 4,0, hàm lượng axit ascorbic 0,06 % trong môi trường khí N2 thì hoạt độ PPO còn lại 0,78 %, chỉ số nâu hóa BI đạt 29,23, hàm lượng vitamin C 12,55 mg/100g (mức tổn thất 20,24 %) và điểm cảm quan của puree chuối đạt 18,86 điểm 3.2.4. Kết quả thực nghiệm đa yếu tố và tối ưu hóa 3.2.4.1. Kế hoạch thực nghiệm đa yếu tố: Từ kết quả thực nghiệm đơn yếu tố đã xác định được 03 yếu tố chính ảnh hưởng chính tương ứng miền biến thiên: nhiệt độ tiền xử lý nhiệt 83 - 87oC, thời gian tiền xử lý nhiệt 3 - 4 phút và pH 4 - 4,5. Các hàm mục tiêu đa yếu tố gồm: Y1- Hàm lượng vitamin C (mg/100g); Y2 - Hoạt độ PPO (%); Y3 - Chất lượng cảm quan (điểm). Kế hoạch thực nghiệm đa yếu tố sử dụng quy hoạch trực giao đối xứng với 3 yếu tố là nhiệt độ tiền xử lý nhiệt, thời gian tiền xử lý nhiệt và độ pH. Mỗi yếu tố tiến hành tại 5 mức (-α, -1, 0, +1, +α) với α = 1,215 (k = 3), tổng số thí nghiệm N = 2k + 2k + n0. Cụ thể gồm 16 thí nghiệm, trong đó 8 thí nghiệm tại nhân (quy hoạch toàn phần 23), 6 thí nghiệm tại điểm sao (2 thí nghiệm cho mỗi biến) và 2 thí nghiệm lặp lại tại tâm. Số liệu thực nghiệm đa yếu tố được được xử lý thống kê và tổng hợp tại Bảng 3.1. 12
Bảng 3.1. Tổng hợp kết quả thực nghiệm đa yếu tố STT X1 X2 X3 Y1 Y2 Y3 1 83,00 4,00 4,50 12,06 15,20 14,89 2 87,00 3,00 4,50 12,13 0,88 19,17 3 83,00 4,00 4,00 12,53 13,74 13,96 4 87,00 4,00 4,50 11,03 0,53 17,21 5 83,00 3,00 4,50 12,41 17,36 14,06 6 87,43 3,50 4,25 11,62 0,63 19,08 7 85,00 3,50 4,25 12,33 3,44 18,17 8 87,00 4,00 4,00 11,52 0,53 15,47 9 85,00 3,50 4,25 12,24 3,02 17,74 10 85,00 3,50 3,95 12,52 2,71 15,40 11 85,00 4,11 4,25 11,75 2,79 16,55 12 85,00 2,89 4,25 12,51 3,96 17,67 13 82,57 3,50 4,25 12,31 18,13 15,46 14 85,00 3,50 4,55 12,13 3,73 17,39 15 87,00 3,00 4,00 12,31 1,40 18,43 16 83,00 3,00 4,00 12,38 15,96 14,26 Tiến hành xử lý số liệu bằng phần mềm Design - Expert 7.1, phân tích ANOVA kiểm tra sự có nghĩa của các hệ số hồi quy và sự tương thích của các mô hình thực nghiệm tương ứng 3 hàm mục tiêu (Y1, Y2, Y3). 3.2.4.2. Kết quả thực nghiệm đa yếu tố a/ Ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian xử lý nhiệt và pH đến hàm Y1 Đã xác định được phương trình hồi quy của hàm Y1 - Hàm lượng vitamin C: Y1 = - 403,730 + 9,76298 X1 + 23,115 X2 + 0,18733 X3 - 0,21125 X1X2 - 0,0575 X1X3 - 0,81 X2X3 - 0,048178 X12 - 0,32377 X22 + 0,81844 X32 Hình 3.21 và hình 3.22 cho thấy, nhiệt độ là yếu tố có ảnh hưởng lớn nhất, tiếp theo là thời gian và pH đến hàm lượng vitamin C. Khi nhiệt độ tăng trong khoảng (85 - 87oC) thì hàm lượng vitamin C có xu hướng giảm mạnh, trong khi thời gian tăng (3 - 4 phút) và độ pH tăng (4 - 4,5) thì hàm lượng vitamin C có xu hướng giảm đều và gần như tuyến tính, tuy vậy tốc độ giảm do yếu tố thời gian là mạnh hơn so với độ pH. Quan hệ giữa 3 yếu tố thực nghiệm với hàm mục tiêu Y1 có tương quan tỷ lệ nghịch, do vậy để ưu tiên duy trì được mức hàm lượng vitamin C của puree chuối 13
ở mức cao thì cả 3 yếu tố thực nghiệm cần ưu tiên ở miền thấp dưới tâm thực nghiệm (85oC; 3,5 phút; pH 4,25). b/ Ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian xử lý nhiệt và độ pH đến hàm Y2 Đã xác định được phương trình hồi quy của hàm Y2 - Hoạt độ PPO: Y2 = 8318,91 - 191,535 X1 - 48,654 X2 + 30,337 X3 + 0,395 X1X2 - 0,845 X1X3 + 0,58 X2X3 + 1,118 X12 + 1,618 X22 + 4,4795 X32 Hình 3.23 và hình 3.24 cho thấy: Nhiệt độ là yếu tố có ảnh hưởng lớn nhất, tiếp theo đến thời gian và độ pH có ảnh hưởng ít hơn đến hoạt độ PPO. Cụ thể nhiệt độ tăng trong khoảng (83 - 85oC) thì hoạt độ PPO có xu hướng giảm mạnh, tiếp theo từ 85 - 87oC tốc độ giảm yếu dần, trong khi thời gian tăng (3 - 4 phút) hoạt độ PPO có xu hướng giảm chậm đều, ngược lại khi độ pH tăng (4 - 4,5) hoạt độ PPO có xu hướng tăng chậm đều và gần như tuyến tính. Do vậy với mục tiêu của quá trình chế biến puree chuối cần đình hoạt hoạt độ PPO đến mức thấp nhất thì cần ưu tiên tăng nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt, đồng thời với giảm pH so với tâm thực nghiệm (85oC; 3,5 phút; pH 4,25). c/ Ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian xử lý nhiệt và pH đến hàm Y3 Đã xác định được phương trình hồi quy của hàm Y3 - Chất lượng cảm quan: Y3 = - 1175,558 + 19,775X1 + 62,994 X2 + 97,0689 X3 - 0,68125 X1X2 + 0,4375 X1X3 + 2,13 X2X3 - 0,10854 X12 - 2,17 X22 - 16,43 X32 14
Hình 3.25 và hình 3.26 cho thấy, nhiệt độ là yếu tố có ảnh hưởng lớn nhất, tiếp đến là độ pH và thời gian xử lý nhiệt đến điểm cảm quan của puree chuối. Cụ thể nhiệt độ tăng trong khoảng (83 - 85oC) thì điểm cảm quan có xu hướng tăng mạnh, tiếp theo từ 85 - 87oC tốc độ tăng giảm dần, trong khi thời gian tăng (3 - 3,5 phút) điểm cảm quan không có sự biến đổi đáng kể, tuy vậy từ (3,5 - 4 phút) điểm cảm quan có xu hướng giảm mạnh, ngược lại độ pH tăng (4 - 4,5) thì điểm cảm quan có xu hướng tăng liên tục trong khoảng 4 - 4,25 và tốc độ tăng chậm dần từ tâm thực nghiệm đến pH 4,5. Qua đây cho thấy để ưu tiên điểm cảm quan cao cần tăng nhiệt độ và giảm thời gian qua có thể bất hoạt khả năng hoạt động của PPO gây nâu hóa để cải thiện màu sắc cảm quan tốt hơn, mặt khác tăng pH có thể cải thiện chỉ tiêu mùi và vị của puree chuối cao hơn (hệ số quan trọng của mùi và vị được ưu tiên mức cao 1,1 và 1,3). 3.2.4.3. Tối ưu hóa quá trình chế biến puree chuối Tiến hành xử lý số liệu tối ưu hóa bằng phần mềm Design - Expert 7 kết quả đã xác định được phương án tối ưu: Nhiệt độ là 86,34oC; thời gian là 3,1 phút; độ pH là 4,22. Tương ứng các hàm mục tiêu đạt được: Hàm lượng vitamin C là 12,272 mg/100 g; hoạt độ PPO còn lại là 0,629%; điểm cảm quan là 19,17 điểm. Tiến hành thực nghiệm lại với các yếu tố thực nghiệm được lựa chọn lân cận điểm tối ưu ở nhiệt độ 86,4oC, thời gian 3,1 phút, pH 4,3. Kết quả thực nghiệm với 3 lần lặp lại và lấy giá trị trung bình tương ứng các hàm mục tiêu đạt được hàm lượng vitamin C 12,256 ± 0,004 mg/100g, hoạt độ PPO còn lại 0,612 ± 0,003 % và điểm cảm quan 19,15 ± 0,005 điểm. So sánh giá trị thực nghiệm với mô hình tối ưu thì 3 hàm mục tiêu đều có sự sai lệch là không có nghĩa (p >0,05), điều này cho thấy mô hình tối ưu là phù hợp với thực nghiệm.  Kết quả thực nghiệm đa yếu tố và tối ưu hóa đã xác định được chế độ công nghệ tối ưu trong quy trình chế biến puree chuối chất lượng cao với nhiệt độ xử lý 86,4oC trong thời gian 3,1 phút ở độ pH 4,3 tương ứng hàm lượng vitamin C đạt được 12,256 ± 0,004 mg/100g (mức tổn thất 23,97% so với nguyên liệu ban đầu là 16,12 mg/100g), hoạt độ PPO còn lại 0,612 ± 0,003 % và chất lượng cảm quan đạt 19,15 ± 0,005 điểm. 3.2.5. Kết quả thực nghiệm xử lý tách hạt chuối bằng kỹ thuật enzyme 3.2.5.1. Kết quả phân tích xác định đặc tính và giải pháp tách lọc hạt chuối Hình 3.28 mô tả hình thái và cấu trúc bề mặt của hạt chuối với phần thịt quả chuối, quan sát mẫu (a) Mô tả mặt cắt dọc của quả chuối chín ở độ chín 7 cho thấy hạt chuối được phân bố tại vùng lõi dọc tâm của quả chuối, bao quanh hạt chuối là có thể dịch màu sẩm và nhớt. Mẫu (b) thể dịch puree chứa hạt chuối được phóng đại bằng kính hiển vi Axiovert 100A cho thấy hạt chuối có màu nâu sẫm, bao quanh 15
hạt chuối là lớp dịch nhớt màu trắng sữa liên kết chặt với bề mặt hạt chuối và rất khó tách bằng cơ học thông thường. Bằng kỹ thuật chụp ảnh sử dụng kính hiển vi Axiovert 100A kết hợp với phần mềm của Axiocam ERc 5s (Hình 3.29) đã xác định được dải kích thước hạt chuối trong khoảng (0,15 - 0,22 mm). Từ đó đưa ra giải pháp lọc áp lực bằng thiết bị lọc ống có khe lọc 0,15mm và áp lực bơm 1 bar để tiến hành thực nghiệm tách lọc hạt chuối sau khi xác định được chế độ công nghệ xử lý bằng enzyme. 3.2.5.2. Kết quả thực nghiệm xử lý tách hạt chuối bằng enzyme a/ Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến độ nhớt và hiệu suất thu hồi puree chuối. Hình 3.30 cho thấy, ở nồng độ enzyme 0,01% độ nhớt của puree chuối giảm gần 1,2 lần (444,7 cp) so với đối chứng (516,23 cp), hiệu suất thu hồi tăng từ 68,84% lên 76,85%. Khi tăng nồng độ enzyme từ 0,01% đến 0,02%, độ nhớt giảm từ 448,03cp xuống còn 375,5cp và hiệu suất tăng từ 76,85% đến 94,13%. Khi nồng độ enzyme tăng từ 0,02% đến 0,025% thì độ nhớt giảm còn 369,83cp nhưng hiệu suất thu hồi tăng không có nghĩa về mặt thống kê. Điều này là do, khi nồng độ enzyme tăng thì vận tốc phản ứng tăng nhưng khi nồng độ enzyme bão hòa với nồng độ cơ chất thì tốc độ phản ứng không thay đổi khi tăng nồng độ enzyme. Do đó, khi tiếp tục tăng nồng độ enzyme thì lượng enzyme sẽ bị thừa. Chất lượng cảm quan: tăng nồng độ enzyme pectinnase, tăng khả năng tách hạt, giảm các đốm đen (hạt), màu sắc của puree tăng nhưng độ đặc của puree chuối có xu hướng giảm. Nồng độ enzyme tăng từ 0,01% đến 0,02% thì điểm cảm quan của puree chuối tăng từ 19,20 điểm đến 19,26 điểm. Khi tăng nồng độ enzyme từ 0,02% đến 0,025% thì điểm cảm quan có xu hướng giảm. b/ Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý đến độ nhớt và hiệu suất thu hồi puree chuối. Hình 3.31 cho thấy, ở nhiệt độ xử lý enzyme 40oC thì độ nhớt giảm và hiệu suất thu hồi puree chuối thấp. Khi nhiệt độ tăng từ 45oC đến 50oC thì độ nhớt giảm thấp nhất 322,67cp và hiệu suất thu hồi puree chuối cao nhất 98,96%, ở nhiệt độ này enzyme hoạt động tối ưu nên khả năng cắt mạch pectin mạnh, liên kết hạt với thịt quả giảm, tăng khả năng tách hạt chuối khỏi puree. Khi nhiệt độ tăng lên 55oC thì độ nhớt có xu hướng tăng và hiệu suất thu hồi puree chuối có xu hướng giảm. Điều này là do ở nhiệt độ cao hoạt tính của enzyme giảm và phản ứng thủy phân bị ngưng lại. Khi nhiệt độ xử lý tăng từ 40oC đến 50oC điểm cảm quan có xu hướng tăng từ 19,26 điểm đến 19,36 16
điểm, mặc dù độ đặc của puree chuối có sự giảm nhưng màu sắc lại có sự tăng do giảm tỷ lệ hạt đen. Tuy nhiên, nhiệt độ tăng đến 55oC thì điểm cảm quan (19,20 điểm) có xu hướng giảm. c/ Ảnh hưởng của thời gian xử lý đến độ nhớt và hiệu suất thu hồi puree chuối. Hình 3.32 cho thấy, ở thời gian 30 phút, hiệu suất tách hạt thấp. Khi tăng thời gian từ 30 đến 60 phút thì độ nhớt giảm còn 300,35cp và hiệu suất thu hồi puree chuối 99,23%. Tăng thời gian xử lý lên 75 phút, độ nhớt giảm không đáng kể (299,80cp), hiệu suất thu hồi puree chuối không khác biệt (99,24%). Chất lượng cảm quan: có xu hướng tăng từ 19,26 điểm đến 19,52 điểm khi thời gian tăng từ 30 đến 60 phút. Puree chuối không còn xuất hiện các đốm đen, trạng thái đồng nhất, sánh mịn. Tuy nhiên, khi thời gian xử lý tăng đến 75 phút thì điểm cảm quan giảm còn 19,20 điểm do độ sánh của puree giảm.  Xác định được giải pháp tách lọc hạt chuối bằng enzyme pectinex Ultra SP-L với tỷ lệ enzyme 0,02%/ khối lượng puree ở nhiệt độ 50oC trong thời gian 60 phút. Tiếp theo dịch puree được lọc áp ở áp suất 1 bar thông qua ống lọc khe kích thước khe 0,15 mm. Hiệu suất thu hồi puree chuối 99,23%, độ nhớt 300,35cp và điểm cảm quan đạt 19,52 điểm. 3.2.6. Kết quả phân tích đánh giá chất lượng puree chuối sau chế biến và trong bảo quản 3.2.6.1. Kết quả phân tích chất lượng sản phẩm puree sau chế biến Kết quả phân tích đánh giá chất lượng puree chuối được tổng hợp tại (Bảng 3.2) so với tiêu chuẩn chất lượng puree chuối thương mại của một số doanh nghiệp nhập khẩu (Trung Quốc, Mỹ, Italia). Bảng 3.2. Bảng tổng hợp đánh giá chất lượng puree chuối sau chế biến so với một số sản phẩm thương mại Từ kết quả nghiên cứu tạo ra sản phẩm puree chuối (a) đáp ứng các chỉ tiêu chất lượng thương mại xuất khẩu sang thị trường Châu Âu về các chỉ tiêu vi sinh vật, hóa lý, đặc biệt chỉ tiêu màu sắc (L = 64,04) đạt và vượt so với tiêu chuẩn đặt hàng yêu cầu (L ≥ 62) (b), không có đốm nâu, không có đốm đen. 17
3.2.6.2. Kết quả phân tích chất lượng sản phẩm puree trong quá trình bảo quản Bảng 3.3. Màu sắc và chất lượng sản phẩm puree trong quá trình bảo quản Thời Chỉ số Điểm cảm Màu sắc gian Kí hiệu BI quan (tháng) L a b (điểm) 0 Không MA 62,26 ±0,09 -5,12 ±0,01 a a 18,80a±0,05 28,14a±0,13 18,56a±0,31 MA 65,04 ±0,04 -5,03 ±0,01 b b 19,97 ±0,01 b 29,23b±0,04 19,52b±0,24 6 Không MA 60,64 ±0,11 -4,23 ±0,02 c c 17,22 ±0,03 c 26,74c±0,13 18,00c±0,24 MA 64,48 ±0,37 -4,49 ±0,01 d d 18,76 ±0,04 d 27,68d±0,21 19,12d±0,16 12 Không MA 58,16e±0,05 -4,18e±0,02 14,74e±0,04 22,62e±0,13 17,84e±0,16 MA 63,40 ±0,23 -4,34 ±0,01 f f 16,53 ±0,14 f 23,80f±0,37 18,96f±0,16 Ghi chú: các giá trị có chữ cái khác nhau trong cùng một cột là khác nhau có ý nghĩa (p