Nghiên cứu sản xuất sản phẩm lycopen từ cà chua

Trong cơ thể chúng ta tồn tại một chất chống oxy hóa nhằm ngăn cản sự hình thành các gốc tự do, tạo thành một ngưỡng cân bằng rất mong manh.. Tuy nhiên, các nghiên cứu mới chỉ tập trung

TRUNG TÂM THỰC PHẨM DINH DƯỠNG - VIỆN DINH DƯỠNG

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT SẢN PHẨM LYCOPEN

TỪ CÀ CHUA

CNĐT : NGUYỄN THỊ HỒNG MINH

8206

HÀ NỘI – 2010

Mục lục

Trang

1.1.1 Đặc điểm cấu trúc và vai trò của lycopen 6

1.4.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà chua trên thế giới 9

1.4.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà chua ở Việt Nam 10

1.5 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất bột cà chua 10

3.1 Nghiên cứu xây dựng công thức sản xuất bột cà chua 15

3.1.1 Nghiên cứu xác định loại nguyên liệu và độ chín thích hợp cho mục

3.1.1.1 Nghiên cứu xác định loại nguyên liệu thích hợp 15 3.1.1.2 Nghiên cứu xác định độ chín thích hợp 16 3.1.2 Nghiên cứu xây dựng công thức sản xuất bột cà chua giàu lycopen 17

3.1.2.3 Xác định tỷ lệ bổ sung maltodextrin vào dịch trước sấy phun 18

3.2 Xây dựng quy trình sản xuất và theo dõi thời gian bảo quản 21

3.2.2.1 Phân tích chỉ tiêu hóa lí và vi sinh 23

3.2.3 Theo dõi chất lượng sản phẩm trong thời gian bảo quản 24

đặt vấn đề

Các nhà khoa học đã phát hiện ra một trong những nguyên nhân chính của sự lão hóa tế bào là việc sản sinh ra các gốc tự do Trong cơ thể chúng ta tồn tại một chất chống oxy hóa nhằm ngăn cản sự hình thành các gốc tự do, tạo thành một ngưỡng cân bằng rất mong manh Bổ sung thêm các chất chống oxi hóa tự nhiên vào cơ thể giúp chống lại những tác hại của các gốc tự do, khôi phục những tế bào bị tổn hại, tiêu diệt những phân tử thoái hóa, kiềm chế quá trình oxi hóa của AND…qua đó hạn chế nguy cơ mắc bệnh lý có hại gây ra bởi gốc tự do

Lycopen là một trong những chất chống oxi hóa có hoạt tính mạnh trong tự nhiên Khả năng chống oxi hóa của nó mạnh gấp 2 lần so với β - carotene và cao gấp 10 lần so với α - tocopherol [1] Cơ thể không thể tự tổng hợp được lycopen mà phải bổ sung lycopen từ thức ăn hàng ngày Lycopen có nhiều trong một số cây thực vật có quả màu đỏ như dưa hấu, gấc, cà chua, bưởi đào…Trong đó, cà chua rất được chú ý không những vì nó có hàm lượng lycopen cao mà còn chứa nhiều thành phần dinh dưỡng khác có lợi cho sức khỏe Theo Bảng thành phần thực phẩm Việt Nam do Viện Dinh dưỡng biên soạn năm 2007, cà chua chứa nhiều vitamin C (40 mg/100g), beta - caroten (393 mcg/100g), lycopen (3025 mcg/100g), vitamin K (7,9 mcg/100g), một lượng đáng kể các chất khoáng cần thiết như Kali, Mangan, Magie, Đồng, Sắt, Kẽm và chất xơ hòa tan Chế độ ăn tăng cường cà chua

sẽ góp phần làm chậm quá trình lão hóa và làm giảm nguy cơ ung thư vú, ung thư tuyến tiền liệt, ung thư đại tràng, ung thư vòm họng…Ngoài ra, cà chua còn chứa nhiều hợp chất hóa thực vật khác và chất xơ giúp cho cơ thể bài xuất cholesterol, giảm cục máu đông, đề phòng các tai biến của bệnh tim mạch, bệnh béo phì

Đã có nhiều nghiên cứu trong nước về các giống cà chua và vấn đề bảo quản, chế biến một

số sản phẩm từ cà chua Tuy nhiên, các nghiên cứu mới chỉ tập trung đến năng suất và hàm lượng chất khô nói chung của quả cà chua mà chưa quan tâm nhiều đến hàm lượng chất chống oxi hóa, điển hình là lycopen Các sản phẩm cà chua trên thị trường, chủ yếu ở dạng ăn tươi, sốt cà chua hay nước cà chua ép Sản phẩm cà chua ở dạng bột vẫn còn rất ít Việc nghiên cứu, sản xuất sản phẩm dạng bột giàu lycopen từ cà chua tươi không những làm đa dạng hóa các sản phẩm từ cà chua trên thị trường mà quan trọng hơn là tạo được chế phẩm giàu lycopen có nhiều ích lợi cho sức khỏe

Vì vậy chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu sản xuất sản phẩm giàu lycopen từ cà

chua” Nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm:

* Khảo sát thành phần quả chín của các giống cà chua hiện có trong nước nhằm tìm được giống cà chua có hàm lượng lycopen cao với độ chín thích hợp cho sản xuất bột cà chua giàu lycopen

* Xây dựng công thức sản xuất bột cà chua giàu lycopen

* Xây dựng quy trình sản xuất và theo dõi chất lượng sản phẩm theo thời gian bảo quản

I Tổng quan 1.1 Lycopen

1.1.1 Đặc điểm cấu trúc và vai trò của lycopen

Lycopen là thành viên của họ carotenoid và là chất màu tự nhiên tạo nên màu đỏ đậm cho một số loại quả, nhất là cà chua Được tập hợp từ 8 isoprenne, Lycopen có công thức phân

tử C40H56 và chứa nhiều liên kết đôi trong chuỗi hydrocacbon Công thức cấu trúc phân tử của lycopen được thể hiện ở hình 1.1

Hình 1.1 Công thức cấu trúc của lycopen

Do có chứa nhiều liên kết đôi trong cấu trúc, lycopen có tới 1056 đồng phân khác nhau, nhưng chỉ một phần nhỏ được tìm thấy trong tự nhiên Lycopen ở dạng đồng phân all-trans là dạng đồng phân hình học chiếm ưu thế hơn được tìm thấy trong thực vật Đồng phân dạng cis của lycopen được tìm thấy trong tự nhiên bao gồm dạng đồng phân 5-cis, 9-cis, 13-cis và 15-cis Lycopen được tìm thấy trong huyết thanh người là hỗn hợp của gần 50% lycopen dạng cis và 50% dạng all-trans Lycopen trong các thực phẩm chế biến chủ yếu ở dạng đồng phân cis [2,3]

Nhiều liên kết đôi liên hợp làm lycopen có khả năng chống oxi hoá mạnh cho phép nó khử hoạt tính của các gốc tự do, ngăn chặn oxi nguyên tử trong việc phá hủy tế bào trong cơ thể Khả năng dập tắt oxi nguyên tử của lycopen cao gấp 2 lần so với β – carotene và cao gấp 10 lần so với α – tocopherol Hệ số chống oxi hoá của một số carotenoid thể hiện trong bảng 1.1 [1]

Bảng 1.1: Hệ số chống oxi hoá của một số carotenoid [1]

TT Carotenoid Hệ số chống

oxy hóa

TT Carotenoid Hệ số chống

oxy hóa

3 Astaxanthin 24 7 Zeaxanthin 10

Bên cạnh khả năng chống oxi hoá mạnh nhất, lycopen được chỉ ra ức chế sự tăng sinh của nhiều dòng tế bào ung thư (như ung thư tuyến tiền liệt, vú, buồng trứng, cổ tử cung, thực quản, dạ dày, đại tràng ) Nhiều nghiên cứu cho thấy mối liên quan giữa việc ăn nhiều lycopen với việc giảm nguy cơ ung thư ở một số cơ quan đặc biệt là ung thư tuyến tiền liệt Lycopen là một cấu tử không thể thiếu trong hệ thống miễn dịch Các tế bào miễn dịch rất nhạy với các gốc tự do Khi có mặt của các gốc tự do, các tế bào miễn dịch sẽ tập trung lại và nhờ lycopen ngăn chặn sự hoạt động của các gốc tự do Lycopen cũng làm tăng hoạt

động của các tế bào giết (killer cells) của hệ thống các tế bào miễn dịch Sự thiếu hụt lycopen sẽ làm giảm hiệu quả của hệ thống miễn dịch và kết quả là các bệnh nhiễm trùng

sẽ phát triển [4]

Lycopen còn được tin là giữ vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa bệnh tim mạch do nó ngăn chặn các gốc tự do phá hủy LDL cholesterol Cholesterol bị oxy hóa bởi các gốc tự

do và lắng lại thành các mảng cứng và làm hẹp động mạch Với hoạt tính chống oxy hóa mạnh, lycopen có thể ngăn ngừa LDL cholesterol khỏi bị oxy hóa Có nhiều bằng chứng cho thấy sự dày lên của thành mạch và nguy cơ nhồi máu cơ tim giảm ở những người có nồng độ lycopen trong tế bào cao [3]

Nghiên cứu của các tác giả Nhật bản khi bổ sung lycopen với hàm lượng 15 và 45mg/ngày

từ nước quả cà chua đã nhận thấy giảm sự peroxyt hóa lipid [5] Tuy nhiên, trong một nghiên cứu gần đây của Rao và cs với mức lycopen ăn vào thấp (từ 5, 10 đến 20 mg/ngày) cũng cho thấy mức lycopen huyết thanh tăng đáng kể từ 92% lên đến 216% và giảm peroxyt hóa lipid trung bình 10% [6] Dựa vào đó, người ta đưa ra khuyến nghị mức lycopen ăn vào mỗi ngày từ 5 - 10mg là đủ để duy trì mức lycopen huyết thanh và giảm peroxyt hóa lipid [6] Việc ăn vào không đủ lycopen và các carotenoid khác trong nhiều năm có thể làm tăng sự nhạy cảm của cơ thể với sự tổn hại bởi gốc tự do, vì vậy làm tăng nguy cơ mắc các bệnh mãn tính như tim mạch và các bệnh ung thư Trong khi đó, sẽ không có bất kì tác dụng có hại nào khi ăn nhiều thực phẩm có chứa lycopen

Như vậy, lycopen là một chất chống oxy hóa tự nhiên rất cần thiết cho tế bào sống, đảm bảo tính bền chắc của màng tế bào, ngăn cản các tác nhân oxy hóa độc do được tạo ra trong quá trình trao đổi chất, đặc biệt nó đã giúp cho cơ thể ngăn ngừa và chữa trị các bệnh mạn tính không lây như tim mạch, ung thư, các bệnh liên quan đến tuổi già

1.1.2 Lycopen trong thực phẩm

Trong tự nhiên, chỉ thực vật và vi sinh mới có khả năng tổng hợp lycopen Động vật không

tự tổng hợp lycopen được mà phải bổ sung lycopen từ thức ăn Thực phẩm chứa nhiều lycopen là các loại rau quả màu đỏ như cà chua, dưa hấu, bưởi đào, mơ, ổi đào…

Hàm lượng lycopen trong một số loại thực phẩm được thể hiện như bảng 1.2

Bảng 1.2: Hàm lượng lycopen trong một số thực phẩm [7]

Nho Tím, tươi 3,36

Cà chua và sản phẩm cà chua được xem là nguồn lycopen chính và cũng là nguồn carotenoid quan trọng trong khẩu phần ăn Ước tính hơn 80% khẩu phần lycopen của người Mỹ là từ cà chua bao gồm ketchup, nước cà chua, sốt pizza, sốt spaghetti [3] Hàm lượng lycopen trong cà chua tươi thay đổi theo từng thời kì phát triển và tăng lên khi quả chín

Nhìn chung các nhà khoa học đều công nhận hiệu quả sinh học của lycopen trong các sản phẩm cà chua có gia nhiệt tăng lên so với cà chua tươi, do dạng đồng phân trans của lycopen tìm thấy trong cà chua tươi khó hấp thu hơn Quá trình xử lý nhiệt và chế biến cà chua sẽ làm chuyển hoá lycopen thành dạng cis, loại có giá trị sinh học cao hơn [2] Nhiệt

độ kích thích sự đồng phân hoá các dang trans thành dạng cis Đồng phân cis tăng lên cùng nhiệt độ và thời gian chế biến Ngoài ra, quá trình chế biến còn làm tăng cường giá trị sinh học của lycopen bởi sự phá vỡ thành tế bào, việc này làm yếu lực liên kết giữa lycopen và mạng lưới tế bào, vì vậy làm lycopen dễ dàng được giải phóng hơn [8] Các nhà khoa học của Đại học Cornell (New York) chứng minh bằng cách đun nóng cà chua

đến 880C trong thời gian càng lâu thì nồng độ lycopen nói riêng và các chất chống oxi hóa nói chung càng tăng Cụ thể như sau:

Bảng 1.4 Độ tăng nồng độ các chất chống oxi hóa trong cà chua theo thời gian nấu [14]:

Mức độ tăng (%)

TT Thời gian nấu (phút)

Trans-lycopen Cis-lycopen Các chất chống oxi hóa

1.2 Đặc điểm thực vật của cà chua

Cà chua có nguồn gốc ở Peru, Bôlivia, và êquađo Đây là cây thuộc họ cà “solannaceae”,

có tên khoa học là “lycoperricon esculentum Mill” Cà chua có quả mọng, nhiều nước, có

số lượng ô (hay còn gọi là buồng hạt) khác nhau (2-3, có khi nhiều hơn) Hình dạng quả

có thể dẹt, tròn, hình elip, bầu dục dài, dạng quả mận và dạng quả lê Trong cà chua chín

có chứa nhiều chất dinh dưỡng như: đường, vitamin A vitamin C, canxi, sắt photspho,

magie, carotenoid…Bởi vậy, ngoài được dùng như một loại rau cung cấp vitamin và chất khoáng, cà chua còn có tác dụng về mặt y học Theo Võ Văn Chi và Lê Văn Đức (1997),

cà chua có vị ngọt, tính mát, có tác dụng tạo năng lượng, làm cân bằng tế bào và tăng sức sống [14]

1.2.1 Phân loại

ở nước ta, các giống cà chua đang được trồng chủ yếu thuộc 3 nhóm sau đây: [14]

- Cà chua múi: Quả to, nhiều ngăn tạo thành múi Quả có vị chua, nhiều hạt, ăn không ngon nhưng cây mọc khỏe, sai quả, chống chịu sâu bênh khá

- Cà chua hồng: quả hình quả hồng, không có múi hoặc có múi không rõ Thịt quả nhiều bột, ăn ngon Cây trồng chịu sâu bệnh kém hơn cà chua múi

- Cà chua bi: Quả bé, cây sai quả, quả ăn chua, hơi ngái Cây chống chịu sâu bệnh khá Nhóm cà chua này dễ trồng, nhưng giá trị kinh tế thấp Nông dân tự trồng trong vườn để

tự cung cấp cho gia đình

Tùy mục đích sử dụng mà lựa chọn các giống cà chua khác nhau Yêu cầu chất lượng của

cà chua chế biến có một số điểm khác biệt so với cà chua ăn tươi Hàm lượng chất khô hòa tan của cà chua chế biến phải cao (ít nhất 4-50Bx), pH thấp (khoảng 4,4), quả cà chua phải cứng chắc, không nứt, nhiều thịt quả, ít hạt, màu đỏ sáng… Các giống cà chua PT18, HT21, XH2, Savior, cà chua Đà Lạt là những giống điển hình dùng trong chế biến

Giống cà chua XH2: Là giống được chọn tạo bởi Viện nghiên cứu Rau quả Đây là giống

cà chua quả nhỏ, có chất lượng tốt, năng suất cao

Giống cà chua chế biến PT18: Giống có thời gian sinh trưởng ngắn 100 -200 ngày Thân

có màu trắng, phân cành ít Dạng quả thuôn dài, màu đỏ đậm, không bị nứt [15]

Giống cà chua Đà Lạt: Thân mảnh nhỏ, lá xanh nhạt, bản lá mỏng Quả chín có màu đỏ,

quả hơi thuôn dài, không chia múi, nhiều bột, kích thước quả trung bình, khối lượng quả trung bình, thích hợp cho sản xuất

Giống cà chua lai HT 21: Được chọn tạo bởi Trường Đại Học Nông nghiệp I, HT21 thuộc

giống sinh trưởng ngắn ngày, thấp cây, nhiều quả Đây là giống chịu bệnh tốt, khả năng

đậu quả lớn, cho năng suất cao không những ở điều kiện vụ đông mà còn ở vụ hè HT21

có độ lớn quả vửa phải, khối lượng trung bình 66,2 - 71,2 g [19]

Giống cà chua Savior: Là giống được tuyển chọn bởi các nhà khoa học của công ty

Syngenta Giống Savior có khả năng chống chịu tốt với virut xoăn vàng lá cà chua, sinh trưởng tốt và cho năng suất cao Đây là giống cà chua chịu được nóng, có thể trồng vào các tháng nóng nhất ở các tỉnh phía Bắc và miền Trung khi mà hầu hết các giống cà chua khác không thể trồng được Đây là đặc điểm quý của giống này vì có thể trồng được trái

vụ, cho hiệu quả kinh tế cao hơn [theo rauhoaquavietnam.vn]

1.2.2 Độ chín của cà chua

Xác định thời kỳ chín của cà chua nhằm phục vụ yêu cầu tiêu dùng và các yêu cầu về chế biến, vận chuyển Quả cà chua chín cây có chất lượng tốt hơn so với quả cà chua chín do dấm hay chín trong thời gian bảo quản Trong quá trình chín, cà chua phải trải qua các thời kì sau:

+ Thời kỳ quả xanh: quả và hạt phát triển chưa hoàn chỉnh Nếu thu hái quả ở thời kỳ này

và thông qua các phương pháp thúc chín thì quả chín không bình thường, quả không có hương vị, không có màu sắc đặc trưng của giống

+ Thời kỳ chín xanh: chất keo bao quanh hạt được hình thành, quả chưa có màu hồng hoặc vàng Nếu đem thúc chín thì quả sẽ thể hiện màu sắc của giống

+ Thời kỳ chín vàng: Đỉnh quả xuất hiện màu vàng hoặc màu hồng với diện tích bề mặt chiếm khoảng 10%

+ Thời kỳ chuyển màu: diện tích bề mặt từ 10% - 30% có màu vàng hoặc đỏ

+ Thời kỳ chín hồng: Diện tích bề mặt quả từ 30% - 60% có màu hồng nhạt hoặc màu vàng

+ Thời kỳ quả hồng hoặc đỏ: Diện tích bề mặt quả từ > 60% - 90% có màu vàng hoặc đỏ + Thời kỳ quả chín đỏ: diện tích bề mặt từ 90% trở lên [13]

Độ chín trong cà chua là quá trình sinh hoá phức tạp Cường độ của quá trình đó phụ thuộc vào mức độ chín bắt đầu và điều kiện chín, nhiệt độ, độ ẩm tương đối của không khí, ánh sáng… Trong thời kỳ quả chín, nhiệt độ và ánh sáng có ảnh hưởng rất lớn đến sự hình thành các sắc tố của quả, chủ yếu là lycopen (màu đỏ) và carotene (màu vàng) Nhiệt

độ tốt nhất cho quả chín là 220C, độ ẩm 80 - 85% Màu sắc của quả được quy định bởi hàm lượng sắc tố Lycopen là sắc tố màu đỏ, được hình thành trong điều kiện nhiệt độ khoảng 200C Bởi vậy, khi cây cà chua phát triển ở nhiệt độ nhỏ hơn 300C thì chất màu lycopen được hình thành nhiều làm cho quả có màu đỏ Và ngược lại, khi cây phát triển ở nhiệt độ lớn hơn 300C thì caroten hình thành nên vỏ quả có màu da cam hoặc đỏ nhạt [14,16]

1.3 Một số sản phẩm cà chua chế biến

Cà chua có thể sử dụng cho mục đích ăn tươi hoặc làm nguyên liệu cho chế biến với các sản phẩm như sau:

- Cà chua nguyên quả: có thể sản xuất ở hai dạng: để nguyên vỏ và bóc vỏ Sản phẩm được

đóng trong nước muối loãng hoặc nước cà chua

- Cà chua cô đặc: Cà chua cô đặc được sử dụng như một bán chế phẩm dùng để sản xuất một số đồ hộp rau, quả, thịt, cá và dùng để nấu các món ăn trong gia đình Sản phẩm thu

được bằng cách cô đặc thịt quả cà chua thu được sau khi đã loại bỏ vỏ, hạt và nghiền nhỏ

- Nước cà chua: bao gồm nước cà chua ép (juice) và nước cà chua nghiền (nectar) Cà chua được nghiền, lọc, dạng này chứa chất khô không hòa tan từ thịt quả cà chua

- Cà chua muối: như muối dưa chuột Để nguyên quả hoặc cắt lát và cho lên men trong nước muối

- Mứt cà chua: Được sản xuất từ quả tươi hoặc quả bán chế phẩm, dạng nguyên quả hay dạng miếng, nấu với đường

- Salat cà chua: Đây là dạng sản phẩm ăn liền, có vị mặn, ngọt, chua, cay Được chế biến bằng cách ngâm cà chua trong nước dấm, muối ăn, gia vị

- Nước xốt cà chua (catsup - ketchup): được làm trực tiếp từ nước cà chua tươi sau khi loại

bỏ hạt, vỏ quả, sau đó bổ sung các gia vị đường, dấm, muối, hành…

- Bột cà chua: là dạng bột rau quả phổ biến nhất, vừa dùng để chế biến nước giải khát, vừa dùng nấu các món ăn Bột cà chua là sản phẩm cà chua đã khử nước bằng cách làm khô nước cà chua hay cà chua cô đặc Bột cà chua lí tưởng phải đảm bảo duy trì được chất lượng và dễ phân tán trong nước cũng như cho sản phẩm có hương vị và màu sắc tự nhiên [14, 18]

1.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà chua

1.4.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà chua trên thế giới

Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà chua trên thế giới những năm gần đây vẫn tiếp tục gia tăng Sản lượng cà chua dùng cho chế biến năm 2007/2008 ước tính đạt 655 ngàn tấn, tăng 20 ngàn tấn so với năm 2006/2007 Diện tích cà chua cho chế biến ước đạt 8700 ha, tăng so với 8000 ha của năm 2006/2007 Trung Quốc là nơi có tổng lượng cà chua tươi và

cà chua chế biến nhiều nhất thế giới, nhưng lượng xuất khẩu ít hơn một số nước khác như: Mexico, Thổ Nhĩ Kỳ, Canada…do có sức mua của thị trường nội địa lớn [10]

Sản xuất cà chua trên thế giới

Nguồn: Food and Agriculture Organization (FAO) of the United Nations; National

Agriculture Statistics Service, USDA [10]

Khoảng 85% tổng sản lượng cà chua được tiêu dùng tươi Trồng cà chua đòi hỏi phải có diện tích cánh đồng rộng và khí hậu thuận lợi, vì vậy mà việc trao đổi cà chua và các sản phẩm cà chua giữa các vùng sản xuất liên tục được mở rộng Xuất khẩu cà chua trên thế giới tăng 30% từ năm 2003 đến năm 2007, trong khi mức tăng trưởng của nhập khẩu cà chua là 40% Có diện tích cánh đồng lớn, Mexicô là nước xuất khẩu nhiều cà chua nhất thế giới Mỹ đứng đầu thế giới về lượng cà chua nhập khẩu, tiếp đến là Nga, EU Đặc biệt, lượng cà chua nhập khẩu vào thị trường Nga năm 2007 tăng gấp đôi so với năm 2008 [9]