a.Khái quát
Phản ứng hóa nâu trong thực phẩm xảy ra rộng rãi do chế biến hay tổn thƣơng cơ học. Phản ứng này làm thay đổi màu sắc mùi vị và giá trị dinh dƣỡng, sự hóa nâu mong muốn trong khi phản ứng này giúp biểu lộ tốt các màu sắc hƣơng vị đƣợc ngƣời tiêu dùng chấp nhận. Tuy nhiên, trong nhiều trƣờng hợp khác nhƣ rau, trái đông lạnh, rau trái làm khô, sự hóa nâu thƣờng không mong muốn do sự thay đổi màu, mùi và biểu hiện xấu trên sản phẩm. Trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm, cơ chế của phản ứng hóa nâu đƣợc nghiên cứu nhằm có thể ngăn chặn hay kiểm soát phản ứng này.
b.Sự hóa nâu do enzyme
Hiện tƣợng hóa nâu này xảy ra trong nhiều loại trái cây nhƣ khoai, táo, chuối, lê,…khi mô bị hƣ, dập, tách vỏ, cắt, bệnh hay để tiếp xúc với điều kiện không bình thƣờng. Khi đó mô bị tổn thƣơng nhanh chóng, hóa sậm màu ngoài không khí do sự biến đổi các hợp chất phenol đến chất melanin màu nâu. Sự hóa nâu do enzyme là một trong những nhân tố làm hạn chế nhất đối với thời gian bảo quản của sản phẩm chế biến tƣơi. Trong suốt giai đoạn chuẩn bị, sản phẩm trải
16
qua các quá trình trong đó, các tế bào bị phá vỡ, dẫn đến enzyme đƣợc giải phóng khỏi các mô tế bào và sẽ tác dụng với cơ chất của chúng.
Sự hóa nâu bởi enzyme là sự mất màu, đó là kết quả của nhóm enzyme có tên polyphenol oxidase (PPO), có mặt trong hầu hết thực vật và tồn tại một lƣợng đặc biệt cao trong các loại trái nhƣ chuối, táo, lê, bơ, đào. Sự hóa nâu bởi enzyme đƣợc phân biệt rõ với sự hóa nâu không do enzyme. Sự hóa nâu không do enzyme là kết quả của quá trình gia nhiệt hay bảo quản trong suốt một quá trình chế biến. Loại hóa nâu không do enzyme bao gồm các phản ứng Maillard, Caramel hóa và sự oxi hóa acid ascorbic.
c.Cơ chế phản ứng hóa nâu do enzyme
Sự hóa nâu do enzyme là một quá trình phức tạp có thể chia nhỏ thành 2 phản ứng: phenol hydrolase hay cresolase và polyphenol oxydase hay catecholase.
Đầu tiên monophenol bị hydroxyl hóa tạo thành dạng o-diphenol tƣơng ứng, enzyme thể hiện hoạt tính của cresolase:
Monophenol [O] o-diphenol (1)
Hydroxy hóa, hoạt tính cresolase
O-diphenol bị oxy hóa tạo thành o-quinone nhờ tác dụng của hoạt tính catecholase:
O-diphenol [O] O-quinone (2)
Oxy hóa hoạt tính catecholase
Vậy đối với phản ứng (1), tác chất là monophenol; đối với phản ứng (2) tác chất là diphenol. Theo phản ứng số (2) là sự chuyển hydro để tạo thành hợp chất có màu (5,6-quinone indola-2-carboxylic acid). Hợp chất này chứa một dị vòng dẫn xuất từ chuỗi amino carboxylic acid.Dopachrome tạo thành hợp chất melanine màu nâu bởi phản ứng polymer hóa.
Catechola là một hợp chất ortho diphenol, dễ bị tấn công bởi enzyme phenolase.
Sự tạo thành quinone tùy thuộc enzyme và oxy. Khi phản ứng này xảy ra, các phản ứng tiếp theo sẽ xảy ra không cần sự hiện diện của enzyme, các phản ứng tạo thành chất màu bắt đầu từ quinone.
17
Sản phẩm trihydroxybenzen tiếp tục phản ứng với o-quinone để thành lập hydroquinone:
Trihydoxybenzen + o-quinone Hydroxyquinone
Hydroxyquinone xảy ra sự đa phân hóa, ngƣng tụ oxy hóa thành các hợp chất polymer có màu. Sản phẩm cuối cùng của sự oxy hóa do phenolase thƣờng có màu nâu, màu đen hoặc có gam màu trung gian nhƣ hồng, đỏ nâu, xanh đen,…gọi chung là melanin hay flobafen.
Các hoạt động cơ học nhƣ rửa, gọt vỏ, cắt tỉa, cắt, cắt nhỏ,…thực hiện trong giai đoạn đầu làm tổn thƣơng cơ học tế bào thực vật. Hay thao tác chế biến gây ra những va chạm cơ học làm nứt vỡ, mà có thể dẫn đến các phản ứng sinh lý và hóa sinh học trong các mô bị tổn thƣơng cũng nhƣ các tế bào ở xa không tổn thƣơng (Saltveit, 1997). Thêm vào đó là sự tiếp xúc không khí và sự giải phóng các enzyme nội bào kết hợp với các cơ chất của chúng bắt đầu từ các gian bào khác nhau, gây ra những thiệt hại.Các mô còn sống vẫn tiếp tục các hoạt động sinh lý và chúng sẽ đáp ứng lại các tổn thƣơng. Sự đáp ứng lại đầu tiên đối với các tổn thƣơng vật lý có liên hệ về sự gia tăng tốc độ hô hấp và gia tăng sản xuất ethylene. Hậu quả tiếp theo của các vết thƣơng là sự tổng hợp các hợp chất thứ cấp, bao gồm sự đa dạng của các hợp chất phenol. Các enzyme này gây ra những phản ứng có hại, PPO làm ảnh hƣởng đến màu sắc của thực phẩm, PPO cũng chính là enzyme gây phá hủy nhiều nhất đến chất lƣợng của trái cây tƣơi (Whitaker and Lee, 1995).Sự ngăn chặn phản ứng hóa nâu bởi enzyme luôn đƣợc xem là một thách thức đối với khoa học thực phẩm.
2.3.3 Một số loại óa c ất được sử dụng trong công ng ệ c ế biến giảm t iểu trái cây
2.2.3.1 Acid hữu cơ (acid ascorbic)
a.Tác dụng ức chế vi sinh vật
Các acid hữu cơ hiện diện trong rau quả sẽ tiêu diệt một số vi sinh vật và ngăn ngừa sự phát triển của một nhóm vi sinh vật khác. Các vi sinh vật gây bệnh cho ngƣời không thể phát triển ở pH<4, vì vậy pH acid của phần ăn đƣợc của phần lớn các loại quả có thể ngăn ngừa đƣợc sự sinh sôi của vi sinh vật gây bệnh. Tuy nhiên, một loại quả cụ thể là các loại đu đủ thì giá trị pH nằm trong khoảng vi sinh vật có thể phát triển đƣợc.
18
- Làm thay đổi pH bên trong tế bào vi sinh vật bằng các quá trình ion hóa của các phần tử acid làm ảnh hƣởng đến quá trình trao đổi chất qua màng tế bào.
- Khi có mặt của acid hữu cơ sẽ gây ức chế sự oxy hóa NADP và tác động vào quá trình điện giải của màng tế bào. Giảm sự cung cấp các chất khử cho hệ thống vận chuyển điện từ.
Tác dụng khử trùng của các acid hữu cơ phụ thuộc vào khả năng phân ly của các phân tử acid, giá trị pH phụ thuộc vào hằng số phân ly (pKa).pKa của hầu hết các acid hữu cơ trong khoảng 3-5, xử lý bề mặt thì có hiệu quả nhất ở trái cây. Ứng dụng rửa acid hữu cơ trên bề mặt trái cây để giảm mật số vi sinh vật rất có tiềm năng. Phƣơng pháp hiệu quả, đơn giản là sử dụng nƣớc chanh giết chết hoặc làm chậm sự phát triển của vi sinh vật. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
c.Tác dụng chống hóa nâu
Các acid hạ thấp pH của mô và do đó làm giảm tốc độ hóa nâu. pH tối thích của phenolase nằm trong khoảng 6-7, khi hạ thấp pH=3 thì enzyme hầu nhƣ không còn hoạt động.Acid ascorbic kết hợp với o-quinon làm các chất này bị chuyển lại thành diphenol không màu nhƣ trạng thái ban đầu, các acid ascorbic hoạt động nhƣ một chất khử oxy trong việc loại bỏ oxy ra khỏi phản ứng polyphenol oxidase, và sự hóa nâu không xảy ra. Gil và cộng sự (1992) 2% acid ascorbic có hiệu quả giảm hóa nâu trên táo Fuji có kết hợp tồn trữ điều kiện khí quyển có nồng độ oxy thấp.Wu và cộng sự (1991) xử lý fresh-cut khóm bằng acid ascorbic và acid citric 1% trong thời gian ngâm 2 phút làm hạn chế sự hóa nâu và giữ pH trên bề mặt quả thấp ngăn ngừa vi sinh vật phát triển.
Có những ngƣời tiêu thụ muốn tránh một vài loại phụ gia bảo quản thực phẩm.Ngƣời ta nhận ra rằng các sản phẩm chế biến tƣơi nhƣ các sản phẩm đƣợc chế biến giảm thiểu với các đặc tính gần với nguyên liệu thô mà chƣa qua quá trình chế biến.Hƣơng vị, màu sắc và cấu trúc là những yêu cầu thêm vào của các sản phẩm trái cây chế biến tƣơi, nhƣng nếu sử dụng phụ gia thì có thể làm thay đổi sự nhận thức về các sản phẩm tự nhiên. Đây có thể là một lý do để acid ascorbic với vai tròlà vitamin C, thƣờng xuyên là nhân tố chống oxy hóa ƣa thích, một thành phần có giá trị dinh dƣỡng đƣợc thêm vào sản phẩm.
2.2.3.2 Xử lý bằng Calcium
Calcium đƣợc biết đến nhƣ là một chất có khả năng duy trì chất lƣợng cấu trúc sản phẩm. Ion Ca2+ hình thành nên liên kết ngang hoặc cầu liên kết giữa
19
nhóm carboxyl tự do của chuỗi pectin, từ đó làm kéo dài thành tế bào. Phƣơng pháp xử lý thông thƣờng đƣợc sử dụng để nâng cao độ chắc của mô quả là ngâm các miếng trái cây trong dung dịch Ca2+ nhƣ đƣợc mô tả ở dâu tây (Main et al., 1986), lê (Rosen and Kader, 1989). Thông thƣờng, CaCl2 đƣợc sử dụng nhƣ một tác nhân làm chắc, tuy nhiên nó cũng gây ra vị đắng cho sản phẩm. Dƣa lƣới chế biến tƣơi ngâm trong dung dich calcium lactate cũng cho kết quả cải thiện cấu trúc tƣơng tự nhƣ việc xử lý bằng CaCl2. Đánh giá cảm quan cho thấy kết quả đạt tốt hơn, chẳng hạn, ít vị đắng hơn và nhiều hƣơng vị dƣa hơn đƣợc nhận thấy.Dƣa lƣớichế biến tƣơi đƣợc xử lý bằng cách kết hợp nhiệt độ (60oC) và ngâm trong dung dịch Calcium lactate không có sự khác biệt đáng kể về vị đắng hoặc độ chắc, khi đối chiếu với trái cây xử lý ở 25oC (Luna and Barrett, 2000).
Việc xử lý bằng Ca2+ đƣợc sử dụng làm cứng mô cũng đƣợc báo cáo để làm giảm sự hóa nâu (Drake and Spayd, 1983; Bolin and Huxsoll, 1989). Mặc dù đƣợc ngâm vào acid citric và acid ascorbic có hiệu quả ngăn chặn sự hóa nâu của lê, lát cắt đƣợc ngâm trong CaCl2 1% và đƣợc giữ trong 2 tuần ở 2.5oC sẽ có màu nhạt hơn so với khi ngâm trong nƣớc (Rosen and Kader, 1989). Thật vậy, điều này xảy ra là vì sự ức chế PPO bởi ion chloride.Tuy nhiên, tác động làm cứng chắc của Ca2+ có thể góp phần làm giảm sự rò rỉ của PPO và cơ chất của nó lộ ra bề mặt cắt.
2.3.4 Bảo quản bằng p ư ng p áp MAP (modified atmosphere packing)
Phƣơng pháp MAP làm thay đổi môi trƣờng tồn trữ theo hƣớng tăng nồng độ CO2 và giảm nồng độ O2 bằng cách sử dụng bao bì có tính chất thấm khí một cách hạn chế.Mục tiêu của phƣơng pháp này là làm giảm tốc độ hô hấp của sản phẩm tƣơi và làm chậm sự lão hóa. Trong môi trƣờng khí quyển cải biến tốc độ hô hấp của quá trình đƣợc hạn chế và do đó giữ đƣợc chất lƣợng quả sau thời gian tồn trữ.
Nguyên lý của phƣơng pháp MAP là tạo hệ thống tồn trữ là hệ thống động. Quá trình hô hấp của sản phẩm, sự phát triển của vi sinh vật kết hợp với tính bán thấm của vật chứa đã làm thay đổi thành phần không khí. Vì quá trình hô hấp, trái cây tiêu thụ O2 xung quanh và sản sinh ra CO2, và vì thế, lƣợng O2 giảm xuống trong khi đó lƣợng CO2 tăng lên. Sau giai đoạn điều chỉnh giữa sự hô hấp và tốc độ thấm, một trạng thái cố định đƣợc thiết lập bên trong bao bì. Ở trạng thái này, lƣợng O2 tiêu thụ và lƣợng CO2đƣợc sinh ra bên trong bao bì cân bằng với lƣợng CO2 và O2 thấm qua màng.
20 Ƣu điểm của phƣơng pháp MAP:
- Cải thiện có hiệu quả đáng kể đối với sự mất ẩm của nguyên liệu. - Bảo quản nguyên liệu tránh tiếp xúc với các tác nhân bất lợi của môi trƣờng trƣờng nhƣ: ánh sáng, không khí,…giúp nguyên liệu ít chịu ảnh hƣởng của đối lƣu của không khí trong môi trƣờng bảo quản. Do đó giữ đƣợc trạng thái nguyên ban đầu và giảm đƣợc sự bốc hơi nƣớc.
- Hạn chế tốc độ hô hấp nên giảm tốc độ chín của quả, giảm hao hụt chất khô và tăng giá trị sử dụng sau bảo quản.
- Tạo đƣợc sự tiện lợi, dễ dàng trong các quá trình vận chuyển hay mua bán. Giảm đƣợc các va chạm cơ học, tránh những tổn thƣơng về mặt vật lý.
- Giảm sự tấn công của sâu bọ, côn trùng và sự nhiễm bẩn, nấm bệnh,…do đó làm giảm sự tổn thất về số lƣợng và chất lƣợng.
Nhƣợc điểm:
- Tùy đặc tính của rau quả mà lựa chọn màng bao.
- Không kiểm soát các chất khí một cách chính xác ở các hàm lƣợng đặc biệt.
- Quy mô áp dụng tƣơng đối nhỏ.
2.3.5 Bảo quản ở điều kiện n iệt độ t ấp
Khi hiện diện trong khí quyển, phần lớn sẽ nhanh chóng tiến đến giai đoạn chín và lão hóa.Vì vậy, giảm nhiệt độ trong quá trình tồn trữ là một trong những phƣơng pháp phổ biến hiện nay nhằm kéo dài thời gian bảo quản rau quả.Phƣơng pháp bảo quản này nhằm sử dụng nhiệt độ thấp để làm giảm quá trình trao đổi chất của tế bào, giảm quá trình hô hấp do đó giữ đƣợc chất lƣợng sản phẩm. Ngoài ra, nhiệt độ thấp còn ức chế sự phát triển của vi sinh vật, khả năng bảo quản đƣợc kéo dài. Tuy nhiên, nếu tồn trữ ở nhiệt độ quá thấp sẽ làm thay đổi khả năng kiểm soát của màng tế bào và hoạt động của enzyme dẫn đến sự rối loại sinh lý, sinh hóa trong trái cây.
21
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU
3.1.1 T ời gian và địa điểm
- Thời gian thực hiện: từ ngày 11/8/2014 đến ngày 17/11/2014
- Địa điểm: phòng thí nghiệm Công nghệsau thu hoạch (D109)Bộ môn Công nghệthực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng – Trƣờng Đại học Cần Thơ.
3.1.2 Nguyên vật liệu
- Lê - Khóm - Đu đủ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Khay đựng và vật liệu bao gói (PVC, PET)
3.1.3 T iết bị và dụng cụ - Cân phân tích - Tủ lạnh - Tủ ủ - Dụng cụ thủy tinh - Tủ sấy - Máy chụp hình 3.1.4 Hóa c ất - Acid ascorbic - Calcium lactate
22
3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.2.1 T í ng iệm : K ảo sát ản ưởng nồng độ acid ascorbic và t ời gian ngâm đến màu sắc ao ụt k ối lượng và tổng vi k uẩn iếu k í (TVKHK)
- Mục đích: Xác định đƣợc nồng độ acid ascorbic và thời gian ngâm thích hợp nhằm hạn chế sự hóa nâu và ức chế sự phát triển của vi sinh vật của hỗn hợp trái cây chế biến tƣơi.
- Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm đƣợc bố trí ngẫu nhiên 2 nhân tố, 2 lần lặp lại.
Nhân tố A: Nồng độ acid ascorbic (%) A0: ĐC
A1: 0,5 A2: 1 A3: 2 A4:3
Nhân tố B: Thời gian ngâm (phút) B1: 1 B2: 2 B3: 3 Nguyên liệu Rửa sơ bộ Gọt vỏ, cắt miếng
Ngâm với dung dịch acid ascorbic
B1 (A0, A1, A2, A3, A4) B2 (A0, A1, A2, A3, A4) B3 (A0, A1, A2, A3, A4) Làm ráo
Bảo quản
Hình 3.1: S đồ bố trí thí nghiệm 1
23 Tổng số đơn vị thí nghiệm: 15 x 2 =30
Tiến hành thí nghiệm: nguyên liệu (lê, khóm, đu đủ) sau khi cắt gọt vỏ và cắt miếng sẽ đƣợc ngâm trong dung dịch acid ascorbic với các nồng độ và thời gian ngâm nhƣ trong bố trí thí nghiệm, tỷ lệ thịt quả và dung dịch là 1:3, nhiệt độ dung dịch là 10oC. Sau đó bao gói bằng hộp xốp với màng bao PVC và bảo quản lạnh ở 4oC với trọng lƣợng mỗi hộp là 100g.
Mẫu bảo quản sau 2, 4, 6 ngày sẽ đƣợc phân tích các chỉ tiêu: - Độ giảm khối lƣợng
- Màu sắc (L, a, b) - Tổng vi khuẩn hiếu khí
Xử lý số liệu: số liệu thí nghiệm đƣợc phân tích thống kê bằng phần mềm Statgraphic Centurion 15.2.11.0.
3.2.2 T í ng iệm : K ảo sát ản ưởng nồng độ calcium lactate và t ời gian ngâm đến màu sắc độ giảm k ối lượng và TVKHK
- Mục đích: Xác định đƣợc nồng độ calcium lactate và thời gian ngâm thích hợp nhằm hạn chế sự hóa nâu và ức chế sự phát triển của vi sinh vật của hỗn hợp trái cây chế biến tƣơi.
- Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm đƣợc bố trí ngẫu nhiên 2 nhân tố, 2 lần lặp lại.
Nhân tố A: Nồng độ calcium lactate (%) A0: ĐC
A1: 0,5 A2: 1 A3: 2
Nhân tố B: Thời gian ngâm (phút) B1: 1
B2: 2 B3: 3
24 Rửa sơ bộ Gọt vỏ, cắt miếng
Ngâm với dung dịch calcium lactate