3. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ T ÀI
1.3.CÁC BIẾN ĐỔI CỦA KHOAI TÂY TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN
1.3.1.Sự hóa nâu trong rau quả và trong khoai tây [4], [8], [14], [15],[19] 1.3.1.1. Cơ chế của phản ứng hóa nâu
Phản ứng hóa nâu trong thực phẩm xảy ra rộng rãi do chế biến hay do tổn thương cơ học. Chúng là những thay đổi quan trọng do làm biến đổi tính chất
màu, mùi và giá trị dinh dưỡng. Trong nhiều trường hợp như rau, củ, quả lạnh đông hay sấy khô sự hóa nâu thường không mong muốn do nó làm thay đổi màu mùi và biểu hiện xấu làm giảm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. Nếu biết cơ
quan trọng trong bảo quản và chế biến rau quả. Có 4 cơ chế hóa nâu được trình bày trong bảng 1.6.
Bảng 1.6. Các cơ chế phản ứng hóa nâu
Cơ chế Yêu cầu oxygen
Cần nhóm amin
trong phản ứng ban đầu
pH thích hợp
Maillard - + Kiềm
Caramel hóa - - Kiềm, acid
Oxi hóa acid
ascorbic + - Acid nhẹ
Phenolase + - Acid nhẹ
(Nguồn: Lê Ngọc Tú, 2003)
* Sự hóa nâu do enzyme
Hiện tượng hóa nâu xảy ra trong nhiều loại trái cây như khoai tây, táo
chuối, cà chua,.. khi mô bị hư, dập nát, tách vỏ, cắt, bệnh hay để tiếp xúc với các điều kiện không khí không bình thường. Khi đó mô bị tổn thương nhanh chóng
hóa sậm màu ngoài không khí do sự biến đổi hợp chất phenol thành melanin màu nâu. Enzyme chịu trách nhiệm khởi đầu phản ứng hóa nâu là pholyphenol oxidase hay phenolase (các enzyme chứa Cu2+), với xúc tác là nhóm ngoại đồng và oxy. Phenolase được xếp loại trong nhóm oxydoreductase và chức năng của oxi tác động như chất tiếp nhận hydro.
Sự hóa nâu do enzyme của mô thực vật trong không khí do sự hiện diện
của các cơ chất o-diphenol như catechol, protocatechic acid (3.4-hydroxy benzoic acid) và cafeic acid (3,4-hydroxy xinnamic acid) với enzym thích ứng
oxygenase. Các chất flavonoid và tanin (catechins và leucoanthocyanins) tác
động như cơ chất của phenolase.
Phenolase có thể tác động theo 2 kiểu phản ứng: phản ứng hydroxyl hóa
(hoạt tính cresolase) nếu cơ chất là monophenol và phản ứng khử hydro (hoạt
Monophenol Diphenol
- Hydroxyl hóa, hoạt tính cresolase:
Diphenol O-quinol
- Oxy hóa, hoạt tính catecholase
Khi phản ứng tạo quinon đã xảy ra thì các phản ứng tiếp theo không cần
phenolase hay oxy. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
O-quinol trihydroxybenze
Sản phẩm trihydrobenzen tiếp tục phản ứng với o-quinon để thành lập
hydroxyquinone
Trihydroxybenzen + O-quinone hydroxyquinone
Hydroxyquinone xảy ra sự đa phân hóa tạo thành hợp chất polyme màu
nâu đỏ và cuối cùng xuất hiện melanin màu nâu.
Tùy theo từng loại cơ chất và nguồn enzyme mà phenolase có thể có hoạt
tính khác nhau. Thí dụ enzym phenolase trong chuối, trà và thuốc lá chỉ có hoạt
tính catecholase trong khi phenolase trong táo, khoai tây và củ cải đường có cả
hoạt tính cresolase.
Ở mô thực vật tươi không bị dập phenolase không hoạt động vì chúng nằm trong các bào quan đặc biệt. Khi mô bị dập, hay các hoạt động cơ học như
rửa, gọt vỏ, cắt nhỏ…thực hiện trong giai đoạn đầu làm tổn thương cơ học tế bào thực vật. Hay các 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. Gọt vỏ và các tổn thất của
tế bào nguyên với các tế bào bị vỡ tạo thuận lợi cho vi khuẩn xâm nhập. Thêm
vào đó là sự tiếp xúc với không khí và giải phóng các enzym nội bào kết hợp với cơ chất của chúng bắt đầu từ các gian bào khác nhau, gây ra thiệt hại. Mô tế bào sống thì vẫn còn hoạt động vật lý và các tổn thương cơ học làm tăng tốc độ hô
[O]
[O]
hấp và tăng nồng độ ethylene, làm tăng sự trao đổi chất và hoạt động của enzym.
Hệ quả khác của các vết thương là sự tổng hợp các sản phẩm thứ cấp, bao gồm
sự đa dạng của các hợp chất phenol. Các enzym này gây ra những phản ứng có
hại, phenolase làm ảnh hưởng xấu đến màu sắc của thực phẩm.
* Sự hóa nâu không enzyme
Trong chế biến thực phẩm người ta sớm biết sự hóa nâu trong các sản
phẩm tồn trữ hay gia nhiệt, các phản ứng này xảy ra không cần có sự hiện diện
của enzyme hóa nâu. Có 3 phản ứng hóa nâu chính:
- Phản ứng Maillard
- Sự caramen hóa
- Sự oxy hóa của acid ascorbic (vitamin C)
Quá trình oxy hóa chính là nguyên nhân chủ yếu gây tổn thất vitamin, đặc
biệt là vitamin C trong suốt quá trình sấy và tách loại nước. Acid ascorbic giữ vai
trò quan trọng trong sự oxy hóa nước trái cây họ citrus đặc biệt đối với nước chanh, bưởi. Sự oxy hóa ascorbic giải phóng CO2 và tạo thành một số sản phẩm được nhận biết là hydroascorbic acid, 2,3-diketogluconic acid và oxalic acid. Sự thoát khí CO2 cùng với sự hóa nâu bởi sự giảm cấp ascorbic acid có thể gây (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
phồng nổ hộp nước cô đặc citrus đặc biệt giàu vitamin C. Sự thêm vitamin C đôi khi được dùng để ức chế phản ứng hóa nâu của enzyme đôi khi trở thành bất lợi đối với phản ứng hóa nâu không enzyme.
(Nguồn: Lê Ngọc Tú, 2003) 1.3.1.2. Biện pháp khống chế phản ứng hóa nâu cho khoai tây
Để ngăn chặn phản ứng hóa nâu làm biến màu khoai tây người ta thường ức chế phản ứng hóa học của enzyme hóa nâu phenolase.
* Sử dụng nhiệt:
Tác dụng của nhiệt độ cao trên thực phẩm một thời gian dài đủ sẽ vô hoạt
phenolase và nhiều enzym hiện diện khác. Nhiệt được sử dụng như tiến trình chần, hấp, bảo quản lạnh…
* Loại trừ oxy
Việc áp dụng đơn giản nhất của phương pháp này là để ức chế phenolase thường được sử dụng là ngâm khoai tây trong nước do đó có thể hạn chế tiếp xúc
với oxy. Tuy nhiên, khoai tây sẽ bị hóa nâu nếu tiếp xúc lại với không khí.
* Xử lý với acid
Phương pháp này được dùng rộng rãi để khống chế sự hóa nâu do enzyme. Các acid thường được dùng là acid có một cách tự nhiên trong mô rau quả như
acid citric, malic, phosphoric và ascorbic. Một cách tổng quát acid hạ thấp pH
của mô và do đó giảm tốc độ phản ứng hóa nâu. pH tối thích của enzyme
phenolase nằm trong khoảng 6-7, khi hạ thấp đến pH = 3 enzyme hầu như không
còn hoạt động.
- Acid ascorbic được sử dụng để xử lý trên bề mặt rau quả. Acid ascorbic sẽ sử dụng oxi bề mặt trong phản ứng oxi hóa, hình thành một rào cản ngăn cản
sự khuếch tán được lập ra giữa trái cây và không gian trong bao bì. Với phương
diện này cần thêm một lượng đủ acid ascorbic và giữ ở điều kiện nhiệt độ thấp.
Việc sử dụng acid ascorbic không tạo hương vị khác cho sản phẩm ở nồng độ thường dùng, không ăn mòn kim loại và thêm vào đó nó còn có giá trị vitamin. O-diphenol + 1/2O2 O-quinone + H2O
O-quinone + ascorbic acid O-diphenol + dehydro ascorbic acid
Ascorbic acid + ½ O2 dehydro ascorbic acid + H2O
Chất quinine bị chuyển lại thành diphenol như trạng thái xuất phát, ở đó
acid ascorbic dạng khử bị khử thành dạng oxy hóa và do đó ức chế phản ứng hóa nâu.
- Acid citric: Các tiến trình xử lý với acid citric cho hiệu ứng ức chế 2
phía trên phenolase, nó không chỉ hạ thấp pH của môi trường mà còn tạo phức
“càng cua” (chelating) với phần đồng của enzyme.
* Sự ức chế bởi muối
Muối được sử dụng như chất bảo quản thực phẩm từ rất lâu đời. Muối có
tác dụng khử nước và thay đổi áp suất thẩm thấu: hạn chế được sự phát triển của
vi sinh vật và những hư hỏng tiếp sau đó. Samonella bị ức chế ở nồng độ muối (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3%, Stapphylococcus cần có nồng độ cao hơn, vi khuẩn yếm khí bị ức chế hoạt động ở 5%, nồng độ 10% ức chế hầu hết vi sinh vật trong thịt.
NaCL tác động lên ion Cu ở vị trí hoạt động của enzym phenolase, sự ức chế tăng khi pH giảm. NaCL ức chế yếu ở nồng độ thấp và có thể ảnh hưởng đến vị
của sản phẩm (Mayer and Harel, 1991).
* Sulfur dioxide và các sulfite
Sulfite là một phụ gia thực phẩm được sử dụng từ năm 1664 và được
phép dùng ở Mỹ từ năm 1800 (Lester, 1995) và được FDA đánh giá là một chất
an toàn, tuy nhiên có một số ít người nhạy cảm với chất này. Sự nhạy cảm với
sulfite có thể là nguyên nhân có thể là việc sử dụng chất này ở khoảng nồng độ rộng. Sulfur dioxide và các sulfite như sodium sulfite, sodium bisunfite, sodium metabisulfite, sodium thiosulfite có ưu điểm là rẻ, dễ sử dụng và là những chất ức
chế mạnh của phenolase, có khả năng ngăn cản sự biến màu và hoạt động như là
một tác nhân chống oxy hóa.
Các chất này có thể được dùng nếu như quá trình xử lý bằng chần làm biến đổi cấu trúc và tạo mùi xấu cho sản phẩm. Chúng có tính sát trùng (ngăn
chặn sự phát triển của vi sinh vật và hạn chế hư hỏng) và bảo vệ vitamin C. Nó có thể làm mất màu trắng tự nhiên của rau quả và nếu sử dụng ở nồng độ cao gây
mùi lạ cho sản phẩm.
Trong rau quả tươi sulfite là chất ức chế mạnh của phenolase. (Sapers, 1993; Sayavedra-Soto and Montgomery,1986 ). Sulfite ức chế phản ứng hóa nâu nhờ cơ chế làm giảm các chất khử, chất này kết hợp với o-quinon và đưa chúng
về dạng diphenol. Ở nồng độ 1ppm, SO2 ức chế phenolase 20%, ở 10ppm vô
hoạt hầu như hoàn toàn enzyme.
Có nhiều thuyết đã đưa ra cơ chế hoạt động chống vi sinh vật của chúng: giảm liên kết cầu disulfite, hình thành các hợp chất carbonyl, phản ứng với nhóm
vi khuẩn sinh acid lactic ở pH thấp, nồng độ từ 100-200ppm có hiệu quả khi xử
lý trên nước trái cây và thức uống.
Việc sử dụng sulfite rộng rãi với nhiều nồng độ khác nhau. Lượng dư còn lại không vượt quá vài trăm ppm, nhưng có thể lên đến 1000ppm trong các sản
phẩm rau quả (Sapers, 1993; Taylor et al., 1986)
* Sự methyl hóa cơ chất của phenol
Các chất như guaiacol và feruric acid chứng tỏ rằng chúng không phải là
cơ chất của phenolase nên một phương pháp ngăn cản sự hóa nâu enzyme được
hình thành dựa trên sự methyl hóa có enzyme các cơ chất có cấu tạo O-dihydroxy
để khóa nhóm phản ứng diphenol.
Trong việc áp dụng phương pháp này người ta nạo, xắt, ngâm nguyên liệu
trong dung dịch có pH kiềm nhẹ chứa enzyme và chất cho methyl. Chất thực
phẩm được giữ trong điều kiện yếm khí ở 20-400C trong 3-5 phút để ổn định
màu. Kế đó đem rửa và khôi phục pH tự nhiên của sản phẩm. Phương pháp này (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
giúp rau quả chống hóa nâu mà không ảnh hưởng đến mùi vị và cấu trúc tự nhiên. * Chất tạo phức
Enzyme phenolase hoạt động được nhờ sự hiện diện của ion kim loại Cu2+ ở tâm hoạt động. Ion này khi tạo phức sẽ làm vô hoạt enzyme. Các chất tạo phức
có thể được dùng như acid citric, malic, tartaric, oxalic, succinic, pyrophosphate,
EDTA (acid ethylenediamin tetra acetic)…
1.3.2. Quá trình chần, hấp khoai tây [5], [20]
* Khái niệm:
Chần: là quá trình nhúng nguyên liệu vào nước nóng hay vào các dung dịch nóng của muối ăn, đường, acid… trong một khoảng thời gian ngắn và làm lạnh ngay lập tức để ngăn chặn quá trình chín.
Hấp: Là quá trình xử lý nguyên liệu bằng hơi nước bão hòa
* Mục đích của quá trình chần, hấp khoai tây
- Đình chỉ các quá trình sinh hóa xảy ra trong nguyên liệu, giữ màu sắc
Chần, hấp làm cho hệ thống enzym trong nguyên liệu bị phá hủy nên nguyên liệu không bị đen. Quá trình xử lý nhiệt sẽ vô hoạt các enzym oxy hóa
mà điển hình là peroxidaza bị vô hoạt ở 750C. Do đó, các chất màu, polyphenol và tanin trong nguyên liệu sẽ không bị oxi hóa trong quá trình chế biến giúp cho
sản phẩm cuối cùng có màu sắc tự nhiên.
- Làm cho rau quả có màu sáng hơn do phá hủy một số chất màu
Khi chần trong dung dịch acid citric hoặc sulfite …những chất này sẽ phá
hủy một số chất màu, làm cho nguyên liệu có màu sáng hơn.
- Làm tăng độ xốp do sự thủy phân các chất peptin làm cho liên kết giữa
các màng tế bào bị phá vỡ.
- Làm giảm lượng vi sinh vật bám trên bề mặt nguyên liệu
Ngày nay, trong các xí nghiệp sản xuất rau củ hiện đại, người ta thường dùng phương pháp hấp nhiệt nhiều hơn phương pháp chần. Nguyên nhân là do sử
dụng phương pháp hấp giảm được lượng nước sạch phải sử dụng, giảm được lượng nước thải ra môi trường, tăng chất lượng sản phẩm (do không mất dinh dưỡng vào dung dịch chần và tác dụng nhiệt nhanh ở nhiệt độ cao).
* Ảnh hưởng của quá trình chần, hấp đến chất lượng sản phẩm
- Về dinh dưỡng: trong quá trình chần, hấp, chất lượng sản phẩm giảm không
nhiều. Sự mất mát chất dinh dưỡng thường do hoà tan hơn là do biến đổi. Các chất khoáng, vitamin cũng như một số cấu tử hòa tan bị hòa tan trong nước chần.
Lượng cấu tử hòa tan phụ thuộc vào các yếu tố sau:
+ Môi trường chất tải nhiệt (nước, hơi nước hay không khí nóng): quá trình hấp sẽ ít tổn thát chất tan hơn chần, tuy nhiên cấu tạo thiết bị phức tạp và chi phí tốn kém hơn.
+ Nhiệt độ, thời gian chần, hấp: nhiệt độ càng cao, thời gian càng dài sẽ
tổn thất dinh dưỡng càng nhiều.
+ Nồng độ chất tan trong nước chần: nước chần chứa nhiều chất hữu cơ,
chất tan sẽ ít hòa tan vòa nước hơn (nếu chần trong môi trường có chữa sẵn chất (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Có thể chần trong dung dịch đường hoặc muối.
+ Diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và nước chần: diện tích tiếp xúc
càng lớn, tổn thất chất tan càng nhiều. Loại củ và hạt ít tổn thất chất tan hơn rau.
- Về cấu trúc:
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao chất nguyên sinh trong tế bào bị đông tụ,
màng tế bào bị phá hủy làm mất tính bán thẩm thấu, không khí và hơi nước trong
gian bào thoát ra ngoài làm cho cấu trúc khoai tây trở nên mềm.
- Về màu sắc:
Quá trình đun nóng làm cho màu sắc của khoai tây trở nên sáng hơn.
Nhiệt độ cao làm mất hoạt tính của enzym phân hủy hoặc chất tạo màu như PPO. Đun nóng có thể làm cho màu của các sản phẩm đã sulfite hóa trở lại bình
thường sau khi bị mất màu do tác dụng của H2SO3.
- Về mùi vị:
Chất lượng mùi thường hiện diện trong nguyên liệu là các hợp chất ester
dễ bay hơi. Vì vậy mùi vị giảm một ít sau khi chần, hấp.
Ngoài ra, dưới tác dụng của nhiệt một số mùi vị không mong muốn của
rau quả sẽ được loại bỏ như mùi ngái trong đậu nành, mùi hăng trong măng,…
- Về hóa sinh:
+ Vi sinh vật: tiêu diệt một số vi sinh vật, tránh làm biến đổi chất lượng
sản phẩm.
+ Enzym: dưới tác dụng cả nhiệt độ cao sẽ đình chỉ các quá trình sinh hóa trong nguyên liệu, đình chỉ hoặc tiêu diệt các hệ enzym, đặc biệt là enzym oxy hóa gây hiện tượng làm sẫm màu sản phẩm.
1.3.3. Quá trình chiên (rán) khoai tây [6], [7], [8] * Khái quát: * Khái quát:
Chiên là quá trình gia nhiệt các sản phẩm nhằm nâng cao chất lượng sản
phẩm, trong đó dầu và mỡ vừa là chất tải nhiệt vừa là thành phần của sản phẩm
* Mục đích của quá trình chiên:
+ Tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm + Tăng giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm
+ Tiêu diệt hệ thống men và vi sinh vật
* Dầu chiên:
Trong sản xuất khoai tây chiên người ta thường dùng hỗn hợp dầu chiên là dầu ăn và shortening.
- Shortening
+ Giúp bề mặt sản phẩm sau khi chiên khô ráo. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});