162 LĨNH VỰC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ LĨNH VỰC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ 163 KỶ YẾU NHIỆM VỤ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAI ĐOẠN 2016 2020KỶ YẾU NHIỆM VỤ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAI ĐOẠN 2016 2020 SẢN XUẤT TỎI ĐEN TỪ T[.]
KỶ YẾU NHIỆM VỤ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAI ĐOẠN 2016 - 2020 SẢN XUẤT TỎI ĐEN TỪ TỎI LÝ SƠN Chủ nhiệm dự án: KS Phạm Văn Công Cơ quan chủ trì: Cơng ty Cổ phần DORI Năm nghiệm thu: 2018 I ĐẶT VẤN ĐỀ Lý Sơn mệnh danh “Vương Quốc Tỏi”, huyện đảo nằm hướng Đơng tỉnh Quảng Ngãi Tổng diện tích gieo trồng tỏi hàng năm Lý Sơn dao động khoảng 300 – 350 chiếm từ 79 - 90% so với tổng diện tích đất sản xuất hàng năm địa phương, với sản lượng ước đạt 2.250 giá trị đạt khoảng 110 tỷ đồng/năm chiếm 70% tổng giá trị sản xuất lĩnh vực trồng trọt địa phương, suất bình quân từ 50,0 - 70,0 tạ/ha Tỏi Lý Sơn vốn từ lâu người tiêu dùng nhiều nơi biết đến góc độ chủ yếu loại gia vị Chính vậy, giá trị kinh tế mang lại cho người nông dân trồng tỏi chưa cao Mặt khác, doanh nghiệp huyện Lý Sơn khát khao nâng tầm khẳng định thương hiệu cho củ tỏi quê hương Lý Sơn thị trường nước thị trường nước ngồi Chính thế, Công ty cổ phần DORI đề xuất dự án sản xuất thử nghiệm “Sản xuất tỏi đen từ tỏi Lý Sơn” nhằm hồn thiện quy trình cơng nghệ để lên men tỏi đen từ tỏi Lý Sơn quy mơ lớn II MỤC TIÊU Hồn thiện quy trình, công nghệ sản xuất tỏi đen từ tỏi Lý Sơn, công suất 250kg/mẻ Thực việc sản xuất thử nghiệm tỏi đen từ tỏi Lý Sơn, quy mô 2.625 kg III KẾT QUẢ THỰC HIỆN Nghiên cứu ảnh hưởng tỏi nguyên liệu đến trình lên men 1.1 Ảnh hưởng kích thước tỏi đến q trình lên men Tỏi nguyên liệu chọn lọc kỹ từ nguồn tỏi Lý Sơn có kích thước lớn (kích thước mong muốn từ - cm), tép to đều, củ không sâu bệnh, không hư thối Phản ứng chủ yếu q trình lên men tỏi đen phản ứng Maillard (một phản ứng hóa học axit amin đường nhằm tạo hương vị hấp dẫn cho thực phẩm chín vàng) tỏi ngun liệu có kích thước khác thời gian lên men khác tiết diện củ tỏi tiếp xúc với mơi trường thể tích chúng Thơng thường q trình lên men ngày củ có kích thước nhỏ Bảng 1: Tương quan kích thước nguyên liệu thời gian lên men tỏi đen Nguyên liệu (khô) Tỏi củ to Tỏi củ trung bình Tỏi củ nhỏ 162 Kích thước trung bình Thời gian lên đường kính củ (cm) men (giờ) 3-4 695 - 2,9 678 - 1,9 656 LĨNH VỰC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ KỶ YẾU NHIỆM VỤ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAI ĐOẠN 2016 - 2020 1.2 Ảnh hưởng độ ẩm tỏi nguyên liệu đến trình lên men Quá trình lên men tỏi đen dẫn tới nước tỏi Tỏi tươi có độ ẩm tính theo khối lượng khoảng 80% – 90%, tỏi phơi/sấy khô hàm lượng độ ẩm nằm khoảng 65% - 70% Chính vậy, ngun liệu phơi/sấy khơ rút ngắn thời gian lên men cho quy trình lên men tỏi đen Lý Sơn Bảng 2: Tương quan độ ẩm nguyên liệu thời gian lên men tỏi đen Lý Sơn Độ ẩm Thời gian Nguyên liệu nguyên liệu lên men (giờ) (%) Tỏi tươi hoàn toàn 85 743 Tỏi phơi nắng (7 ngày) 80 715 Tỏi phơi khơ 67 690 Hình Ảnh hưởng tỏi nguyên liệu lên độ ẩm sản phẩm (NT: Tỏi nhiều tép; IT: Tỏi tép; CD: Tỏi đơn (một tép)) 1.3 Ảnh hưởng kích thước tép tỏi nguyên liệu đến q trình hình thành số nhóm hoạt chất có lợi cho sức khỏe 1.3.1 Tổng lượng polyphenol Hàm lượng hợp chất polyphenol biểu thị tương đương với axit gallic (GAE), tương ứng với hợp chất phenol tìm thấy loại trái rau Tổng lượng polyphenol trình lên men tỏi đen Lý Sơn thể hình Theo thời gian trình lên men, hàm lượng polyphenol ba loại tỏi nguyên liệu tăng mạnh, nhiên từ ngày 30 trở đi, tổng lượng polyphenol tỏi thành phẩm có tăng khơng đáng kể Sau thời gian 30-40 ngày ủ nhiệt để lên men, nguyên liệu tỏi nhiều tép, tổng lượng polyphenol tăng khoảng 5,6 - 6,2 lần; tỏi ngun liệu tép tổng lượng polyphenol tăng khoảng 10,7 - 11,2 lần; tỏi đơn (tỏi tép) tổng lượng polyphenol tăng 8,5 - 9,0 lần so với tỏi tươi nguyên liệu Như vậy, kích thước tép tỏi nguyên LĨNH VỰC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ 163 KỶ YẾU NHIỆM VỤ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAI ĐOẠN 2016 - 2020 liệu có ảnh hưởng trực tiếp đến tổng hàm lượng polyphenol tỏi đen sau lên men Trong ba loại tỏi nguyên liệu tỏi thử nghiệm tỏi tươi ngun liệu tép có hàm lượng polyphenol tăng cao so với tỏi nguyên liệu Hình Ảnh hưởng tỏi nguyên liệu lên tổng lượng polyphenol sản phẩm (NT: Tỏi nhiều tép; IT: Tỏi tép; CD: Tỏi đơn (một tép)) 1.3.2 Tổng lượng flavonoid Flavonoid hợp chất có cấu trúc phức tạp thuộc nhóm polyphenol có nhiều chức thực vật; hoạt chất có khả chống lại trùng số tác nhân gây bệnh chất chống oxy hóa tự nhiên lý tưởng Mặc dù hầu hết hoạt tính chống oxy hóa từ nguồn thực vật có nguồn gốc từ hợp chất phenol, nhiên hoạt tính khơng phải lúc tương quan với diện hàm lượng lớn phenol có thực vật Vì vậy, cần thiết phải xác định tổng lượng polyphenol flavonoid có mẫu nghiên cứu Sau thời gian 30-40 ngày ủ nhiệt để lên men tỏi đen, nguyên liệu tỏi nhiều tép, hàm lượng flavonoid tăng khoảng 3,1 - 3,3 lần; tỏi ngun liệu tép hàm lượng flavonoid tăng khoảng 5,8 6,0 lần; tỏi đơn (tỏi tép) hàm lượng flavonoid tăng 6,2 - 6,9 lần so với tỏi tươi nguyên liệu Như vậy, kích thước tép tỏi Hình Ảnh hưởng tỏi nguyên liệu lên tổng lượng nguyên liệu có ảnh hưởng đến hàm flavonoid sản phẩm (NT: Tỏi nhiều tép; IT: Tỏi tép; lượng flavonoid tỏi đen CD: Tỏi đơn (một tép)) trình lên men Trong ba loại tỏi 164 LĨNH VỰC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ KỶ YẾU NHIỆM VỤ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAI ĐOẠN 2016 - 2020 nguyên liệu tỏi thử nghiệm tỏi tươi ngun liệu tép có hàm lượng flavonoid tăng cao nhất, nhiên không khác biệt với tỏi nguyên liệu tép 1.3.3 Hàm lượng đường tự Hàm lượng đường tự có sản phẩm tỏi đen ảnh hưởng trực tiếp đến vị ngọt, ngon sản phẩm nên tiêu chí quan trọng để đánh giá chất lượng, mức độ ưa chuộng người sử dụng Nhờ lượng đường tự tăng lên tỏi đen so với tỏi nguyên liệu mà tỏi đen có vị dể ăn tỏi tươi nguyên liệu Kết phân tích ảnh hưởng kích thước tép tỏi nguyên liệu đến hàm lượng đường tự trình lên men tỏi đen Lý Sơn thể hình Trong trình lên men tỏi đen, hàm lượng đường giảm tỏi đen phụ thuộc vào hai yếu tố Thứ nhất, polysaccharide tỏi bị thủy phân tạo thành đường đơn tự Thứ hai, đường tự bị phân hủy phản ứng Maillard Trong trình xử lý nhiệt để tạo thành tỏi đen, hàm lượng đường tăng dần ba loại nguyên liệu ban đầu Lượng đường tự tỏi đen thành phẩm sau thời gian 30 ngày tăng khơng đáng kể, chí tỏi ngun liệu nhiều tép cịn có xu hướng giảm ngày thứ 40 Sau thời gian 30-40 ngày ủ nhiệt để sản xuất tỏi đen, Hình Ảnh hưởng tỏi nguyên liệu lên tổng lượng nguyên liệu tỏi nhiều tép, hàm đường tự sản phẩm ( NT: Tỏi nhiều tép; IT: lượng đường tự tăng khoảng Tỏi tép; CD: Tỏi đơn (một tép)) 3,7 - 3,8 lần; tỏi nguyên liệu tép hàm lượng đường tự tăng khoảng 7,2 - 7,5 lần; tỏi đơn (tỏi tép) hàm lượng đường tự tăng 6,3 - 6,5 lần so với tỏi tươi nguyên liệu Như hàm lượng đường tự tỏi nguyên liệu tép tăng cao thời gian tối ưu cho trình sản xuất tỏi đen 30 ngày 1.3.4 Hàm lượng S-allyl cysteine (SAC) Những thay đổi hàm lượng SAC nhiệt độ khác trình sản xuất tỏi đen thể hình Hàm lượng SAC tăng đáng kể trình xử lý nhiệt diễn 10 ngày đầu tiên, sau hàm lượng SAC tăng chậm sau 30 ngày hàm lượng tăng không đáng kể Sau thời gian 30-40 ngày ủ nhiệt để sản xuất tỏi đen, nguyên liệu tỏi nhiều tép, hàm lượng SAC tăng 7,2 - 7,4 lần; tỏi ngun liệu tép hàm lượng SAC tăng khoảng 7,6 - 7,8 lần; tỏi đơn (tỏi tép) hàm lượng SAC tăng 7,4 - 7,5 lần so với tỏi tươi nguyên liệu Như hàm lượng SAC ba loại tỏi nguyên liệu tăng gần LĨNH VỰC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ 165 KỶ YẾU NHIỆM VỤ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAI ĐOẠN 2016 - 2020 1.4 Ảnh hưởng kích thước tép tỏi ngun liệu đến hoạt tính kháng oxi hóa tỏi đen Hình Ảnh hưởng tỏi nguyên liệu lên hàm lượng SAC sản phẩm Ghi chú: NT: Tỏi nhiều tép; IT: Tỏi tép; CD: Tỏi đơn (một tép) Hoạt động bắt gốc DPPH chất có mẫu tỏi ngun liệu q trình chuyển hóa thành tỏi đen thể hình Hoạt tính bắt gốc DPPH cho thấy khả hợp chất/nhóm hợp chất chống oxy hóa electron hydro, chuyển đổi DPPH thành phân tử ổn định với độ hấp thụ màu giảm Kết cho thấy khả bắt gốc DPPH mẫu tỏi đen cao nhiều so với mẫu tỏi tươi tương ứng Sau thời gian 30-40 ngày quy trình sản xuất tỏi đen, nguyên liệu tỏi nhiều Hình Ảnh hưởng tỏi nguyên liệu lên hoạt tính oxi hóa sản phẩm ( NT: Tỏi nhiều tép; IT: Tỏi tép; CD: Tỏi đơn (một tép)) 166 LĨNH VỰC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ KỶ YẾU NHIỆM VỤ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAI ĐOẠN 2016 - 2020 tép, khả kháng oxy hóa tăng khoảng 41 lần; tỏi nguyên liệu tép khả kháng oxy hóa tăng khoảng 11 lần; cịn tỏi đơn (tỏi tép) khả kháng oxy hóa tăng 10,6 lần so với tỏi tươi nguyên liệu Như vậy, sau trình lên men, tỏi đen thuộc loại nhiều tép tăng khả kháng oxy cao so với tỏi nguyên liệu Tuy nhiên tương quan khả kháng oxy hóa với thử nghiệm DPPH tỏi nguyên liệu tỏi đen sản xuất từ tỏi đơn (tỏi một) cao Dự án nghiên cứu số yếu tố tỏi nguyên liệu ảnh hưởng đến trình lên men tỏi đen từ tỏi Lý Sơn Các kết khảo sát cho thấy: Nhiệt độ, độ ẩm, kích thước tép tỏi nguyên liệu có ảnh hưởng lớn đến q trình hình thành hoạt chất có lợi cho sức khỏe chất lượng sản phẩm tỏi đen sau lên men Qua khảo sát trình lên men ba loại tỏi nguyên liệu bao gồm tỏi nhiều tép, tỏi tép tỏi đơn (tỏi một) Kết cho thấy độ ẩm sản phẩm, thành phần có lợi cho sức khỏe khả kháng oxy hóa sản phẩm tỏi đen lên men sau 30 ngày đạt hàm lượng tốt nhất, khoảng thời gian kéo dài trình lên men đến 35 40 ngày không làm gia tăng đáng kể ch tiêu chất lượng Do vậy, để tiết kiệm chi phí sản xuất, dự án lựa chọn điều kiện tối ưu lên men 30 ngày Quy trình cơng nghệ sản xuất tỏi đen từ tỏi Lý Sơn 2.1 Chọn lọc, phơi sấy tỏi nguyên liệu Tỏi nguyên liệu chọn lọc kỹ từ nguồn tỏi Lý Sơn có kích thước lớn (kích thước mong muốn từ 2,5 – 3,5 cm), tép to đều, củ không sâu bệnh, không hư thối Phản ứng chủ yếu trình lên men tỏi đen phản ứng Maillard (một phản ứng hóa học a it amin đường nhằm tạo hương vị hấp dẫn cho thực phẩm chín vàng) tỏi ngun liệu có kích thước khác thời gian lên men khác tiết diện củ tỏi tiếp xúc với môi trường thể tích chúng Thơng thường q trình lên men ngày củ có kích thước nhỏ Quá trình lên men dẫn tới nước tỏi Tỏi tươi có độ ẩm tính theo khối lượng khoảng 80% – 90%, tỏi phơi/sấy khô hàm lượng độ ẩm nằm khoảng 65% - 70% Chính vậy, ngun liệu phơi/sấy khô rút ngắn thời gian lên men cho quy trình lên men tỏi đen Lý Sơn Kết thí nghiệm cho thấy tỏi ngun liệu có độ ẩm (tính theo khối lượng) cao thời gian lên men lâu tỏi nguyên liệu có độ ẩm thấp Cụ thể với loại tỏi nguyên liệu tươi (độ ẩm 85%) thời gian lên men 743 giờ, tỏi nguyên liệu phơi ngày (độ ẩm 80%) thời gian lên men cịn 715 loại tỏi phơi khơ (độ ẩm 67%) thời gian lên men 690 Như vậy, phương án lựa chọn tỏi nguyên liệu phơi khơ (độ ẩm 67%) 2.2 Q trình lên men Giai đoạn lên men giai đoạn mấu chốt quy trình sản xuất tỏi đen Trong nghiên cứu này, tỏi lên men thành tỏi đen nhiệt độ cao độ ẩm cao Các ngưỡng nhiệt độ không đổi 60, 70 900C cho trình lên men tỏi đen Lý Sơn Trên sở nhiệt độ áp dụng vào trình lên men tỏi đen dự án xác định phạm vi thời gian thay đổi nhiệt độ giai đoạn lên men Qua đó, nhận thấy hình thành màu tỏi đen có liên quan LĨNH VỰC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ 167 KỶ YẾU NHIỆM VỤ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAI ĐOẠN 2016 - 2020 Tỏi khô Phân loại - Nhiệt độ - Thời gian Củ sâu, hư hỏng Xử lý Rửa Lên men (02 giai đoạn) • 20-300C •150 •Nhiệt độ: 50 - 900 C •Thời gian: 690 Xấy khô ổn định Phân loại Củ hư, không đạt u cầu Dóng gói Tỏi đen Hình 7: Sơ đồ quy trình cơng nghệ lên men tỏi đen từ tỏi Lý Sơn đến nhiệt độ thời gian Tỏi điều kiện nhiệt độ cao tạo thành số lượng lớn hắc tố melanin Trên sở q trình lên men nhiệt độ khơng đổi, tỏi lên men với giai đoạn lên men nhiệt độ thay đổi Sự kết hợp dải nhiệt độ dự án chọn là: 60 – 900C, 70 – 900C, 90 – 600C, 90 – 700C Thời gian giai đoạn lên men đầu 10 – 13 ngày, thời gian giai đoạn lên men sau 14 – 17 ngày Trên sở xác định thơng số cơng nghệ tối ưu q trình lên men tỏi đen Dữ liệu thống kê phần mềm Microsoft Excel Kết cho thấy tác động dải nhiệt độ kể trình lên men tỏi đen khác điều kiện tốt cho trình lên men sau: Sử dụng giai đoạn nhiệt độ thay đổi trình lên men, kết hợp nhiệt độ chọn 90 – 600C, giai đoạn đầu lên men 10 – 13 ngày, giai đoạn lên men sau 14 – 17 ngày Các sản phẩm tạo có màu đen đồng nhất, có vị chua kết hợp, có mùi thơm; Hầu khơng có mùi hăng, khơng cịn vị cay tỏi tươi 168 LĨNH VỰC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ ... hóa với thử nghiệm DPPH tỏi ngun liệu tỏi đen sản xuất từ tỏi đơn (tỏi một) cao Dự án nghiên cứu số yếu tố tỏi nguyên liệu ảnh hưởng đến trình lên men tỏi đen từ tỏi Lý Sơn Các kết khảo sát cho... phí sản xuất, dự án lựa chọn điều kiện tối ưu lên men 30 ngày Quy trình cơng nghệ sản xuất tỏi đen từ tỏi Lý Sơn 2.1 Chọn lọc, phơi sấy tỏi nguyên liệu Tỏi nguyên liệu chọn lọc kỹ từ nguồn tỏi Lý. .. tăng lên tỏi đen so với tỏi nguyên liệu mà tỏi đen có vị dể ăn tỏi tươi nguyên liệu Kết phân tích ảnh hưởng kích thước tép tỏi nguyên liệu đến hàm lượng đường tự trình lên men tỏi đen Lý Sơn thể