2.5.1. Giới thiệu về phƣơng pháp sấy đông khô
Sấy là quá trình tách bớt nƣớc ra khỏi nguyên liệu nhằm giúp nguyên liệu tránh đƣợc những hƣ hỏng trong quá trình bảo quản, tăng độ bền cho sản phẩm, giảm trọng lƣợng, giảm chi phí chuyên chở và đồng thời nó cũng làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm.
Sấy thăng hoa (sấy đông khô) là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng sự thăng hoa của nƣớc. Quá trình thăng hoa là quá trình chuyển trực tiếp từ thể rắn sang thể hơi. Ở điều kiện bình thƣờng, ẩm trong thực phẩm dạng lỏng nên để thăng hoa chúng cần đƣợc chuyển sang thể rắn bằng phƣơng pháp lạnh đông. Chính vì thế còn gọi là phƣơng pháp sấy đông khô hay sấy lạnh đông (Freezing Drying).
Phƣơng pháp sấy thăng hoa do kỹ sƣ G.I.Lappa Stajenhexki phát minh năm 1982. Phƣơng pháp sấy thăng hoa là một quá trình mất nƣớc thƣờng đƣợc sử dụng để bảo quản nguyên vật liệu dễ hƣ hỏng hoặc làm cho vật liệu thuận tiện hơn trong vận chuyển. Kỹ thuật đông khô thƣờng áp dụng đối với các chất có hoạt tính sinh học nhƣ vi sinh, protein, vitamin, vaccine, enzyme và bảo quản vi sinh vật.
2.5.2. Quá trình sấy đông khô
Quá trình sấy đông khô luôn trải qua ba giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Làm lạnh đông sản phẩm chuyển ẩm từ thể lỏng sang thể rắn. - Giai đoạn 2: Sấy thăng hoa nguyên liệu chuyển ẩm từ thể rắn sang thể khí, kết thúc giai đoạn này nhiệt độ nguyên liệu đạt 00C và ẩm tự do bay hơi hoàn toàn.
- Giai đoạn 3: Sấy chân không thực phẩm giai đoạn này chủ yếu làm bốc hơi ẩm còn lại trong nguyên liêu, kết thúc giai đoạn này khi xảy ra sự cân bằng nhiệt, nhiệt độ nguyên liệu đạt đến nhiệt độ môi trƣờng sấy, độ ẩm cuối cùng của sản phẩm từ 2 – 4%.
2.6. CÁC TÁC NHÂN KÍCH THÍCH KHẢ NĂNG CẢM NHẬN VỊ 2.6.1. Acid citric 2.6.1. Acid citric
Acid citric là một acid hữu cơ yếu. Nó là một chất bảo quản tự nhiên và cũng đƣợc sử dụng để bổ sung vị chua cho thực phẩm hay các loại nƣớc ngọt. Trong hóa sinh học, nó là tác nhân trung gian quan trọng trong chu trình acid citric và vị thế xuất hiện trong trao đổi chất của gần nhƣ mọi sinh vật. Nó cũng đƣợc coi là tác nhân làm sạch tốt về mặt môi trƣờng và đóng vai trò của chất chống oxi hóa.
Hình 2.5. Acid citric và công thức cấu tạo
(Nguồn: http://vi.wikipedia.org/wiki/Ax%C3%ADt_citric)
2.6.2. Caffeine
Công thức phân tử: C8H10N4O2, caffeine thƣờng đƣợc tìm thấy trong các sản phẩm trà, cà phê, ca cao, nƣớc giải khát không cồn… Có vị đắng và gây nghiện nhẹ.
Ảnh hƣởng của caffeine tới sức khỏe ngƣời uống là một vấn đề gây tranh cãi khoa học. Có rất nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng caffeine có ảnh hƣởng xấu tới sức khỏe, nhƣ là làm tăng huyết áp, tăng mức lo lắng và làm tổn hại tới các mạch máu. Caffeine cũng có thể làm giảm lƣợng canxi trong xƣơng và dẫn đến các bệnh sinh sản ở phụ nữ.
Các nghiên cứu khác lại cho thấy rằng caffeine có thể giúp làm giảm nguy cơ bị bệnh đại tràng và bệnh Parkinson. Các nghiên cứu ở Úc và miền nam của Carolina chỉ ra rằng caffeine có thể làm tăng thành tích thi đấu của các vận động viên. Caffeine cũng đƣợc chứng minh là có hiệu quả trong các chƣơng trình giảm cân.
Hình 2.6. Công thức cấu tạo của Caffein
(Nguồn: http://angi.com.vn/Desktop.aspx/thuat-ngu/45/Cafein_la_gi/)
2.6.3. Muối NaCl
Là thành phần chính trong muối ăn thƣờng ngày, nó đƣợc sử dụng nhƣ một gia vị cho các món ăn và để bảo quản thực phẩm.
Hình 2.7. Muối NaCl
(Nguồn: http://vi.wikipedia.org/wiki/Natri_clorua)
2.6.4. Đƣờng Sucrose
Đƣờng sucrose (saccharose) là đƣờng rất phổ biến trong thiên nhiên. Sucrose có nhiều trong củ cải đƣờng (10 – 20%), trong mía (14 – 25%) và ở lá thân, rễ, quả của nhiều loại thực vật. Trong công nghiệp sản xuất đƣờng, ngƣời ta dùng nguyên liệu là củ cải đƣờng hoặc mía, vì chúng có thể chứa từ 20 – 25% đƣờng sucrose, đó
có dạng mịn, không màu, không mùi. Nó bao gồm 2 monosaccharide: glucose và fructose.
2.6.5. Nƣớc cam ép
Nƣớc cam ép là một loại thức uống phổ biến đƣợc làm từ cam bằng cách chiết xuất nƣớc từ trái cam tƣơi bằng việc vắt hay ép đó là một loại nƣớc cam tƣơi. Đối với các sản phẩm nƣớc cam đƣợc sản xuất theo kiểu công nghiệp, nƣớc cam đƣợc chế biến có cho thêm các phụ gia, bảo quản rồi đóng chai hoặc hộp giấy để tiêu thụ. Theo những điều tra gần đây, nƣớc cam tự nhiên và nƣớc giải khát từ cam đƣợc sử dụng trong gia đình chiếm gần 40% so với các loại nƣớc giải khát khác.
Nƣớc cam có chứa flavonoid có lợi cho sức khỏe và là một nguồn cung cấp các chất chống oxy hóa. Đồng thời trong nƣớc cam có chứa nhiều vitamin C, có tác dụng tăng cƣờng đề kháng, chống mệt mỏi. Nƣớc cam thƣờng có sự thay đổi giữa màu cam và màu vàng hoặc thậm chí hơi hồng.
2.6.6. Cà phê
Cà phê đƣợc trồng và sản xuất ở nhiều nƣớc, trên thế giới chủ yếu ở các nƣớc vùng nhiệt đới: Việt Nam, Indonexia, Malaysia, Ấn Độ, Brazin… Ở Việt Nam cà phê đƣợc trồng nhiều ở Tây Nguyên, Nam Trung Bộ và các tỉnh khu IV cũ. Mỗi năm nƣớc ta sản xuất khoảng 60 đến 70 tấn cà phê nhân.
Có 3 giống cà phê đƣợc trồng trên thế giới cũng nhƣ Việt Nam là cà phê Arabica (cà phê chè), cà phê Robusta (cà phê vối), cà phê Chari (cà phê mít). Ba giống cây này có chất lƣợng khác nhau, đặc tính thực vật và thời gian thu hoạch khác nhau. Điều này cho phép ngƣời ta trồng phối hợp giữa chúng một cách hợp lý để điều hòa thời vụ thu hoặc nhằm kéo dài thời gian chế biến trong năm.
Cà phê là một thức uống ƣa dùng và phổ biến ở nhiều quốc gia. Hạt cà phê có hàm lƣợng cao hợp chất polyphenols là những chất chống oxi hóa. Quá trình rang cà phê làm gia tăng tỷ lệ này. Do tác dụng kích thích thần kinh, cà phê giúp năng động, tạo sự hƣng phấn, linh hoạt và giải tỏa sự mệt mỏi, căng thẳng gây ra do làm việc quá tải. Tuy nhiên, không nên uống quá 2 ly cà phê mỗi ngày.
2.7. PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN VÀ PHÂN TÍCH THỐNG KÊ
Phƣơng pháp đánh giá cảm quan là phƣơng pháp khoa học sử dụng để gợi lên, đo đạc, phân tích và giải thích cảm giác đối với các sản phẩm vốn đƣợc nhận biết thông qua các giác quan: thị giác, khứu giác, xúc giác, vị giác và thính giác.
2.7.1. Phƣơng pháp pha loãng
Mục đích: xác định ngƣỡng cảm phát hiện và ngƣỡng cảm phân biệt của một sản phẩm trong sản phẩm khác.
Các thành viên đƣợc nhận một mẫu chuẩn R và các mẫu ghi mã số chứa nồng tăng dần của chất f trong sản phẩm R.
Các mẫu đánh giá có thể có nồng độ chất f trùng nhau. Sản phẩm đƣợc pha chế sao cho nồng độ chất f nhỏ nhất nhỏ hơn rất nhiều so với nồng độ ngƣỡng cảm phát hiện và mẫu có nồng độ chất f cao nhất cao hơn nồng độ ngƣỡng cảm phân biệt. Các thành viên đƣợc yêu cầu thử mẫu có nồng độ tăng dần bắt đầu từ sản phẩm R và không đƣợc thử lại các mẫu đã thử qua, đến khi thành viên phát hiện đƣợc sản phẩm f trong sản phẩm R thì ghi chú lại nồng độ đó và tiếp tục thử các mẫu còn lại, ghi chú các cƣờng độ tăng dần của sản phẩm chất f trong sản phẩm R, nếu có thể ghi nhận luôn nồng độ của f.
Phƣơng pháp này cũng đƣợc dùng để huấn luyện thành viên.
2.7.2. Phƣơng pháp mô tả định lƣợng QDA (Quantitative Descriptive Analysis) Analysis)
Phƣơng pháp mô tả là một trong những công cụ tinh vi trong kho tàng khoa học cảm quan, nó bao gồm việc phát hiện và mô tả cả về chất lẫn số lƣợng về các chỉ tiêu cảm quan của thực phẩm nhƣ mùi, vị, hình thái, cấu trúc và màu sắc của thực phẩm.
Các thành viên trong hội đồng đánh giá cảm quan sẽ xây dựng và phát triển danh mục các thuật ngữ để mô tả các đặc tính cảm quan của sản phẩm; ở bƣớc tiếp theo, họ sẽ đƣợc huấn luyện để định lƣợng các tính chất của sản phẩm theo danh mục của các thuật ngữ đã đƣợc thống nhất trƣớc đó (Sijmen et al., 1998).
Phƣơng pháp này đã đƣợc chấp nhận dùng để đánh giá cảm quan các thực phẩm khác nhau, các sản phẩm cà phê và nƣớc cam ép.
2.7.3. Phƣơng pháp phân tích thành phần chính PCA (Principal Coponent Analysis) Analysis)
Phân tích thành phần chính là một kỹ thuật phân tích chế biến đƣợc nghiên cứu khá rộng rãi và biết đến nhiều. Ý tƣởng chính của thuật toán phân tích thành phần chính là giảm số chiều của tập dữ liệu có sự tƣơng quan lớn giữa các biến. Mặc dù giảm số chiều của biến nhƣng vẫn duy trì sự biến đổi nhiều nhất có thể của tập dữ liệu ban đầu. Đặc điểm của những biến mới này không còn đặc tính tƣơng
quan giữa chúng. Một đặc điểm khác của các biến là chúng đƣợc sắp xếp để một vài biến đầu tiên nhất thể hiện hầu hết những đặc trƣng của tất cả các biến ban đầu. Trong PCA độ dƣ thừa có thể đo đƣợc bởi sự tƣơng quan giữa các phần tử dữ liệu. Mối tƣơng quan thực hiện dựa trên cơ sở thống kê bậc 2.
Thực chất của PCA là giải quyết bài toán tìm ra giá trị riêng và vector riêng cho ma trận đối xứng.
Những đặc tính của phƣơng pháp xử lý thống kê PCA: - Giúp giảm số chiều của dữ liệu.
- Thay vì giữ lại các trục tọa độ của không gian cũ, PCA xây dựng một không gian mới ít chiều hơn, nhƣng lại có khả năng biểu diễn dữ liệu tốt tƣơng đƣơng không gian cũ, nghĩa là đảm bảo độ biến thiên của dữ liệu trên mỗi chiều mới.
- Các trục tọa độ trong không gian mới là tổ hợp tuyến tính của không gian cũ, do đó về mặt ngữ nghĩa, PCA xây dựng trục tọa độ mới dựa trên các trục tọa độ đã quan sát đƣợc. Điểm hay những trục tọa độ này vẫn biểu diễn tốt dữ liệu ban đầu.
- Trong không gian mới, các liên kết tiềm ẩn của dữ liệu có thể đƣợc khám phá, mà nếu đặt trong không gian cũ thì khó phát hiện hơn, hoặc những liên kết nhƣ thế không thể hiện rõ (Frank et al., 2002).
CHƢƠNG 3. PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. PHƢƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU
3.1.1. Địa điểm và thời gian thí nghiệm
Địa điểm: Phòng thí nghiệm Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng – Trƣờng Đại Học Cần Thơ – Đƣờng 3/2 Thành Phố Cần Thơ.
Thời gian: từ ngày 01/08/2014 đến ngày 08/12/2014
3.1.2. Nguyên liệu
Quả đƣợc đƣợc thu mua từ vƣờn trái thần kỳ Tƣ Lâm ở khóm 6, thị trấn Long Hồ, huyện Long Hồ, tỉnh Vĩnh Long.
Nƣớc cam ép hiệu Berri (nhập khẩu Australia).
Cà phê bột Trung Nguyên (sản phẩm của Công ty cổ phần Tập đoàn Trung Nguyên).
Đƣờng tinh luyện Biên Hòa.
3.1.3. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm
Cân phân tích OHYO, Japan.
Máy sấy đông khô Virtis – BenchTopk, America. Máy đo quang phổ Maltiskan Spectrum, Schott.
Tủ lạnh, bếp điện, tủ sấy, tủ nung tro, chiết quang kế và một số thiết bị khác. Một số thiết bị đƣợc sử dụng làm thí nghiệm đƣợc thể hiện ở hình 3.1.
(A) (B) (C)
3.1.4. Hóa chất
Nấm men Saccharomyces cerevisiae, Sodium Natri Alginate.
Hóa chất sử dụng phân tích đạm, đƣờng khử, đƣờng tổng số hòa tan, hàm lƣợng acid, vitamin C.
Acid citric (C6H8O7.H2O) tinh khiết, Trung Quốc. Caffein (C8H10N4O2) dạng bột mịn.
Muối NaCl (Sodium chloride) tinh khiết, Việt Nam.
Nƣớc cất và một số hóa chất khác trong phòng thí nghiệm.
3.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.2.1. Phƣơng pháp phân tích nguyên liệu 3.2.1. Phƣơng pháp phân tích nguyên liệu
- Tính chất vật lý: kích thƣớc trung bình quả, khối lƣợng và tỷ lệ dịch quả. - Thành phần hóa học: phân tích các thành phần nguyên liệu đƣợc thể hiện trong bảng 3.1.
Bảng 3.1. Phƣơng pháp phân tích thành phần nguyên liệu
Thành phần Phƣơng pháp
Độ ẩm nguyên liệu Phƣơng pháp sấy đến khối lƣợng không đổi
Chất khô hòa tan (0
Brix) Sử dụng chiết quang kế
Hàm lƣợng tro nguyên liệu Nung nguyên liệu ở nhiệt độ cao
Hàm lƣợng đƣờng khử Phƣơng pháp định lƣợng bằng thuốc thử 3,5-
dinitrosalycylic acid
Hàm lƣợng vitamin C Phƣơng pháp định lƣợng bằng thuốc thử Iod
Hàm lƣợng acid nguyên liệu Phƣơng pháp chuẩn độ bằng dung dịch kiềm chuẩn
Hàm lƣợng protein Sử dụng phƣơng pháp Kjeldahl
3.2.2. Phƣơng pháp đánh giá cảm quan
Xác định sản phẩm đƣợc đánh giá cảm quan theo phƣơng pháp pha loãng, phƣơng pháp phân tích mô tả định lƣợng (QDA).
Số liệu thu nhận từ thí nghiệm đƣợc xử lí thống kê theo phƣơng pháp kiểm định ghép cặp (paired test), phân tích thành phần chính (PCA), phƣơng pháp phân tích phƣơng sai (ANOVA) với kiểm định LSD đƣợc sử dụng để xác định sự khác biệt ý nghĩa giữa các giá trị trung bình. Đồ thị đƣợc xây dựng bằng chƣơng trình Microsoft Excel 2007.
3.3. QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM 3.3.1. Sơ đồ quy trình chung 3.3.1. Sơ đồ quy trình chung
Hình 3.2. Quy trình chung 3.3.2. Thuyết minh quy trình
Quả thần kỳ đƣợc lựa chọn những quả tốt, có độ chín đồng đều, không bị sâu bệnh, không bị dập nát và tiến hành xử lí làm sạch, rửa với nƣớc nhiều lần nhằm loại bỏ đất cát, bụi bặm và một lƣợng lớn vi sinh vật bám trên bề mặt quả. Sau đó tiến hành tách bỏ hạt vì phần này không cần thiết cho quá trình.
Dịch lên men
Sấy đông khô
Hạt nấm men loại bỏ
Đánh giá cảm quan Trái thần kỳ Lựa chọn, rửa sạch,
tách lấy thịt quả Loại bỏ hạt
Ép tách dịch Thu dịch quả Bột quả Lên men Hạt nấm men Thanh trùng Lạnh đông
Sau khi tách bỏ phần hạt quả tiến hành ép tách dịch quả (máy ép quả), phần xác quả đồng nhất trong nƣớc cất lọc lấy phần dịch quả loại bỏ phần xác. Phần dịch quả sau khi đƣợc thanh trùng lên men với hàm lƣợng hạt nấm men và thời gian lên men thích hợp.
Sau quá trình lên men loại bỏ hạt nấm men thu lấy dịch quả tiến hành làm lạnh đông, sau đó sấy thăng hoa thu bột quả. Bột quả đƣợc sử dụng cho các thí nghiệm đánh giá cảm quan.
3.4. NỘI DUNG VÀ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM
3.4.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát khả năng chế biến bột quả thần kỳ bằng phƣơng pháp lên men loại đƣờng phƣơng pháp lên men loại đƣờng
3.4.1.1. Mục đích: Khảo sát khả năng và chất lượng tạo bột quả sau quá trình lên men loại đường
3.4.1.2. Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm đƣợc bố trí ngẫu nhiên với 2 nhân tố thay đổi là thời gian lên men và lƣợng hạt nấm men bổ sung (% so với dịch quả), hạt nấm men sử dụng là nấm men khô Saccharomyces cerevisiae đƣợc cố định trên giá thể alginate.
Nhân tố A: Lƣợng hạt nấm men bổ sung so với dịch quả
A1: 0,5% A2: 1,0% A3: 1,5%
Nhân tố B: Thời gian lên men
B1: 30 phút B2: 60 phút B3: 90 phút
Bảng 3.2 . Bố trí thí nghiệm giữa tỷ lệ hạt nấm men bổ sung và thời gian lên men
Thời gian lên men (phút)
Lƣợng hạt nấm men bổ sung so với dịch quả (%)
A1 A2 A3
B1 A1B1 A2B1 A3B1
B2 A1B2 A2B2 A3B2
B3 A1B3 A2B3 A3B3
3.4.1.3. Tiến hành thí nghiệm
Nguyên liệu quả thần kỳ đƣợc rửa sạch, loại bỏ hạt để lấy thịt quả. Mỗi mẫu sử dụng 100g thịt quả đƣợc ép tách dịch quả (bằng máy ép trái cây). Phần xác đƣợc thêm nƣớc (lƣợng nƣớc sử dụng 50% so với thịt quả) để trích ly, dịch trích ly bổ sung chung vào dịch quả. Dịch quả đƣợc thanh trùng bằng NaHSO3 (124mg/l) trong 30 phút (Nguyễn Minh Thủy, 2011), sau đó đƣợc lên men bằng nấm men cố định với tỷ lệ và thời gian nhƣ phần bố trí bảng 3.2. Dịch quả sau lên men làm lạnh đông sâu 2 ngày và sấy thăng hoa tạo bột quả, đóng gói và bảo quản.
Chuẩn bị nấm men cố định trên giá thể alginate: bô ̣t alginate đƣợc hòa tan vào nƣớc thành dung di ̣ch 1%. Kết hợp nấm men khô (1%) tạo thành hỗn hợp nấm men khô trong giá thể alginate . Bơm hỗn hợp vào dung di ̣ch CaCl 2 1% sẽ thu đƣợc các hạt nấm men cố định trên giá thể alginate sƣ̉ du ̣ng cho viê ̣c lên men đƣờng trong