Khảo sát thực trạng và nghiên cứu một số giải pháp giảm acrylamide trong sản phẩm khoai tây chiên

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  NGUYỄN THỊ THOAN KHẢO SÁT THỰC TRẠNG VÀ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP GIẢM ACRYLAMIDE TRONG KHOAI TÂY CHIÊN Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM VÀ ĐỒ UỐNG LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2011 MỤC LỤC MỞ ĐẦU I MỞ ĐẦU II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 NGUYÊN LIỆU KHOAI TÂY 1.1.1 Sơ lược khoai tây 1.1.3 Bảo quản khoai tây 13 1.1.4 Ứng dụng khoai tây 14 1.2 ACRYLAMIDE 16 1.2.1 Cấu tạo, tính chất ứng dụng acrylamide 16 1.2.2 Độc tính acrylamide 17 1.2.3 Acrylamide thực phẩm 23 1.3 CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU GIẢM ACRYLAMIDE TRONG THỰC PHẨM 30 1.3.1 Ảnh hưởng q trình tiền xử lí khác đến hình thành acrylamide 30 1.3.2.Ảnh hưởng trình chiên chân khơng đến hình thành acrylamide31 1.3.3 Ảnh hưởng việc xử lí lị vi sóng trước chiên đến hình thành acrylamide 31 1.3.4 Ảnh hưởng cation kim loại đến hình thành acrylamide 32 CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 NGUYÊN LIỆU 33 2.1.1 Khoai tây 33 2.1.2 Dầu chiên 34 2.2 THIẾT BỊ, HÓA CHẤT 34 2.2.1 Thiết bị 34 2.2.2 Hóa chất 35 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35 CBHD: PGS.TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO HVTH: NGUYỄN THỊ THOAN 2.3.1 Nội dung nghiên cứu 35 2.3.3 Thuyết minh sơ đồ nghiên cứu 37 2.3.4 Phương pháp phân tích 42 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 46 3.1 Kết khảo sát acrylamide sản phẩm khoai tây chiên thị trường 46 3.2 Kết khảo sát thành phần khoai tây nguyên liệu 50 3.3 Kết khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ thời gian chiên đến phát sinh acrylamide 51 3.4 Kết khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ thời gian bảo quản đến phát sinh acrylamide 61 3.5 Kết khảo sát ảnh hưởng việc ngâm dung dịch NaCl acid citric đến phát sinh acrylamide 69 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 I KẾT LUẬN 77 II KIẾN NGHỊ 77 CBHD: PGS.TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO HVTH: NGUYỄN THỊ THOAN MỤC LỤC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần hóa học khoai tây tươi Bảng 1.2: Phơi nhiễm acrylamide số quốc gia 22 Bảng 1.3: Acrylamide số sản phẩm thực phẩm 25 Bảng 2.1: Bố trí thí nghiệm nhiệt độ thời gian chiên 38 Bảng 2.2: Bố trí thí nghiệm nhiệt độ thời gian bảo quản 40 Bảng 2.3: Bố trí thí nghiệm nồng độ thời gian ngâm 41 Bảng 3.1: Hàm lượng Acrylamide mẫu giám sát 46 Bảng 3.2: Giá trị trung bình acrylamide nhóm sản phẩm 47 Bảng 3.3: Một số tiêu hóa lý khoai tây nguyên liệu 51 Bảng 3.4: Các tiêu ẩm, béo độ màu sản phẩm mẫu 52 Bảng 3.5: Acrylamide độ ẩm, hàm lượng béo sản phẩm sau chiên 53 Bảng 3.6: Hàm lượng acrylamide giá trị Lab theo nhiệt độ thời gian chiên 58 Bảng 3.7:Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian bảo quản đến hàm lượng đường khử 61 Bảng 3.8:Acrylamide độ sáng L theo thời gian nhiệt độ bảo quản 64 Bảng 3.9: Hàm lượng acrylamide sau ngâm dung dịch muối NaCl 69 Bảng 3.10: Hàm lượng acrylamide sau ngâm dung dịch acid citric 73 MỤC LỤC HÌNH Hình 1.1: Các loại hạt tinh bột: (a) gạo; (b) lúa mì; (c) khoai tây; (d) bắp Hình 1.2: Cấu tạo cấu trúc không gian Asparagine Hình 1.3: Tỷ lệ acid amine tự khoai tây 10 Hình 1.4: Cấu tạo phân tử acrylamide 16 Hình 1.5: Q trình chuyển hóa Acrylamide 20 Hình 1.6: Giả thuyết hình thành acrylamide 26 Hình 1.7: Con đường hình thành acrylamide theo phản ứng Maillard 27 Hình 2.1: Khoai tây giống Atlantic 33 Hình 3.8: Mối quan hệ hàm lượng acrylamide L, b 60 Hình 3.9: Hàm lượng đường khử theo thời gian 62 Hình 3.10: Sự gia tăng hàm lượng acrylamide theo nhiêt độ thời gian bảo quản 65 Hình 3.11: Mối liên quan hàm lượng acrylamide đường khử 66 Hình 3.12: Mối liên quan giữ hàm lượng acrylamide độ sáng L 67 Hình 3.13: Hàm lượng acrylamide thời gian ngâm khác 70 Hình 3.14: Hàm lượng acrylamide ngâm nồng độ dung dịch ngâm khác 71 Hình 3.15 Hàm lượng acrylamide thay đổi theo thời gian ngâm 74 Hình 3.16: Hàm lượng acrylamide nồng độ dung dịch ngâm 75 MỞ ĐẦU I MỞ ĐẦU Khi đất nước ngày phát triển, vấn đề cung cấp lương thực, thực phẩm khơng cịn mối lo hàng đầu vấn đề an tồn thực phẩm lại trở thành mối quan tâm toàn xã hội vụ ngộ độc thực phẩm, thực phẩm bị nhiễm hóa chất độc hại nguyên nhân chủ quan hay khách quan liên tục xuất phương tiện thông tin đại chúng Điều gây nên lo ngại bất an cho người dân vấn đề ăn uống gây bối rối cho quan quản lý lĩnh vực an toàn thực phẩm Tuy nhiên, vụ ngộ độc thực phẩm bề thực trạng thực phẩm không đảm bảo vệ sinh, đa số điều tra nguyên nhân thường gây tử vong, ngoại trừ trường hợp ngộ độc ăn phải thực phẩm có chứa hóa chất độc tố tự nhiên với liều cao mạnh Vấn đề quan tâm lớn thực phẩm ngày chứa nhiều hóa chất, bên cạnh phụ gia, chất bảo quản danh mục đưa vào nhằm phục vụ mục đích chế biến cịn có hóa chất độc hại khơng nằm danh mục đưa vào thực phẩm cách chủ ý âm thầm làm tổn hại sức khỏe người tiêu dùng theo năm tháng Ngoài trình sản xuất, bên cạnh giá trị dinh dưỡng cảm quan đạt sản phẩm, số sản phẩm tồn song hành sản phẩm phụ hình thành trình chế biến, sản phẩm vơ hại có hại người sử dụng Một chất acrylamide, chủ yếu có sản phẩm giàu tinh bột gia nhiệt nhiệt độ 120 oC [4] Mặc dù chưa tìm chứng gây ung thư cho người, có đầy đủ chứng cho thấy acrylamide chất gây ung thư loài gậm nhấm[26] Đây xem mối nguy tiềm tàng -2- gây nên bệnh mãn tính sau Vấn đề phát hiên mối nguy kiểm soát mối nguy để đảm bảo sản phẩm thực phẩm ln an toàn đến tay người tiêu dùng Hiện khoai tây sản phẩm khoai tây chế biến ngày trở nên thông dụng [27], đặc biệt khoai tây chiên, xem ăn ưa thích giới trẻ Tuy nhiên, khảo sát nước giới hàm lượng acrylamide thực phẩm từ phát vào năm 2002 đến khoai tây chiên ln dẫn đầu hàm lượng acrylamide[28][12][25] Như thực tế Việt Nam, hàm lượng acrylamide khoai tây chiên bao nhiêu, có hạn chế cách Đây mục tiêu mà nghiên cứu đặt tìm giải pháp II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Mục tiêu cụ thể nghiên cứu :  Khảo sát hàm lượng acrylamide có sản phẩm khoai tây chiên bán thị trường  Khảo sát thành phần nguyên liệu dùng để chế biến khoai tây chiên  Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ thời gian chiên đến hình thành acrylamide  Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ thời gian bảo quản đến hình thành acrylamide  Khảo sát ảnh hưởng q trình xử lí trước chiên đến hình thành acrylamide CBHD: PGS.TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO HVTH: NGUYỄN THỊ THOAN -3- CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 NGUYÊN LIỆU KHOAI TÂY 1.1.1 Sơ lược khoai tây[27] Khoai tây (Solanum tuberosum L) phát lần vào năm 1533 vùng Andes Peru thời Tây Ba Nha chinh phục vùng Incar (Hawkes, 1990) Vào kỷ 16, khoai tây trồng phổ biến Châu Âu nhằm phục vụ mục đích kinh tế trị Cuối kỷ 17 18 khoai tây đưa đến Ấn Độ, Châu Phi Châu Đại Dương trồng phổ biến suốt kỷ 19 toàn giới Cuối kỷ 20, Trung Quốc Ấn Độ trở thành nước đứng đầu thứ ba giới sản xuất khoai tây Năm 2008 Liên Hiệp Quốc lấy làm năm khoai tây nguồn lương thực phổ biến (sau lúa mì, ngơ lúa) đóng vai trị quan trọng bảo đảm an ninh lương thực phịng chống đói nghèo Sản lượng khoai tây giới năm 2006 đạt 314 triệu với diện tích tồng 19,551,707 hecta (FAOSTAT) Hiện giới có bốn vùng cung cấp khoai tây nhiều Trung Quốc, Liên bang Nga, Ấn độ Mỹ Tại Việt Nam, năm sản xuất khoảng 500.000 - 700.000 khoai tây Hiện nay, khoai tây trồng chủ yếu đồng sông Hồng Đà Lạt-Lâm Đồng vài tỉnh thành khác, 98% diện tích trồng khoai tây chủ yếu đồng sơng Hồng, tập trung vào vụ đơng xn từ tháng 11 kéo dài từ đến tháng[3] Khoai tây trồng quanh năm hầu hết nơi giới Do thường bảo quản cho mục đích cung cấp giống củ tươi cho sản xuất công nghiệp chế biến ăn CBHD: PGS.TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO HVTH: NGUYỄN THỊ THOAN -4- 1.1.2 Phân loại, đặc điểm phát triển cấu tạo củ khoai tây [27] Khoai tây phân loại khoa học sau:  Giới (kingdom) : Plantae  Bộ (order) : Solanales  Họ (family) : Solanaceae  Chi (genus) : Solanum  Loài (species) : Solanum tuberosum L Khoai tây loại thân bị, có giống thân đứng Rễ khoai tây phân bố chủ yếu tầng đất sâu 30cm Thân dài 50-60 cm Trên thân mọc nhánh Cây sau mọc khỏi mặt đất 7-10 ngày đốt đoạn thân nằm đất xuất nhánh Các nhánh phát triển dồn tập trung đầu mút, thân phình to dần lên phát triển thành củ Trên thân củ có nhiều mắt Nhiệt độ thích hợp cho trồng khoai tây khoảng - 21 oC (Govindakrishan and Haverkort, 2006) Thời gian thu hoạch khoảng 75 đến 180 ngày tùy giống khoai tây, điều kiện khí hậu đặc điểm thổ nhưỡng Củ khoai tây có cấu tạo gồm lớp tính từ ngồi vào: Vỏ ngồi: có màu nâu, mỏng, lớp da bảo vệ củ Vỏ củ khó tách khỏi ruột củ giúp cho củ bị nước Vỏ trong: dày vỏ ngồi, có nhiều tế bào dạng hạt tinh thể, chứa nguyên sinh chất có tác dụng giữ cho hoạt động sống củ bình thường Củ phát triển hạt lớn rõ hình đa giác kích thước hạt khoảng 100 µm Cả vỏ dày khoảng – mm không chứa tinh bột Ở lớp vỏ có lớp mơ tế vào CBHD: PGS.TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO HVTH: NGUYỄN THỊ THOAN -5- mềm hệ thống ống dẫn dịch củ Trong mô có tinh bột Lớp bên vỏ tiếp giáp với ruột củ có hệ thống màng bao quanh tạo phân lớp vỏ ruột củ Ruột củ: khơng có lõi, khối mơ tế bào mềm, nơi tập trung nhiều tinh bột Hàm lượng tinh bột phân bố củ không đều, sâu vào trung tâm tế bào tinh bột ít, tích tụ nước nhiều Ruột củ chiếm 80 – 92% khối lượng củ tươi, phụ thuộc giống điều kiện trồng trọt 1.1.3 Thành phần hóa học khoai tây [37][11] Khoai tây nguồn cung cấp tinh bột chủ yếu cho người Ngồi khoai tây cịn nguồn cung cấp protein với thành phần acid amin cân đối, vitamin C, B6, B1, folate, Kali, phosphor, canxi, magiê vi khoáng khác sắt kẽm Trong khoai tây chứa lượng cao chất xơ ăn được, đặc biệt ăn vỏ, giàu chất chống oxi hóa polyphenols, vitamin C, carotenoids tocopherols (Storey,2007) Thành phần khoai tây trình bày bảng 1, nhiên thành phần khác tùy giống điều kiện nuôi trồng Bảng1.1: Thành phần hóa học khoai tây tươi (Li et al., 2006; Storey, 2007) Thành phần Hàm lượng Hàm lượng chất khô 15 – 28% Tinh bột 12,6 – 18,2% Glucose 0,01 – 0,6% Fructose 0,01 – 0,6% Sucrose 0,13 – 0,68% Chất xơ dinh dưỡng – 2% Lipid 0,075 – 0,2% Protein 0,6 – 2,1% CBHD: PGS.TS ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO HVTH: NGUYỄN THỊ THOAN - 76 - pH