Cà rốt được mua về từ chợ Xuân Khánh. Sau đó, sử dụng ống cắt hình trụ có đường kính 12 mm tiến hành cắt cà rốt thành những miếng hình trụ có kích như nhau 12 mm x 10 mm (chú ý không lấy phần lõi của cà rốt). Phương pháp chuẩn bị mẫu được thể hiện ở hình 3.4.
3.2.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm
3.2.3.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát sự thay đổi cấu trúc cà rốt trong quá trình xử lý nhiệt khác nhau.
* Mục đích: Tìm quy luật sự thay đổi cấu trúc (độ cứng) của cà rốt sau các quá
trình xử lý nhiệt khác nhau.
* Bố trí thí nghiệm:
Thí nghiệm được bố trí với hai nhân tố hoàn toàn ngẫu nhiên với 2 lần lặp lại.
Nhân tố A: Nhiệt độ xử lý nhiệt (oC)
A1: 80oC A2: 85oC A3: 90oC A4: 95oC A5: 100oC
Nhân tố B: Thời gian xử lý (phút)
B1: 0 B2: 5’ B3: 10’ B4: 20’ B5: 40’
B6: 60’ B7: 90’ B8: 120’ B9: 160’ B10: 200’
* Tiến hành thí nghiệm
Cà rốt sau khi xử lý cơ học (cắt thành mẫu hình trụ với kích thước 12 mm x 10 mm) được cho vào các ống hình trụ làm bằng thép không rỉ (10 mẫu/ ống) sau đó thêm nước cất vào đầy ống và đậy kín. Mẫu được tiến hành xử lý nhiệt ở các nhiệt độ 80oC, 85oC, 90oC, 95oC và 100oC bằng việc sử dụng bể ổn định nhiệt độ. Làm nguội và tiến hành đo cấu trúc của cà rốt sau mỗi khoảng thời gian xử lý 0, 5, 10,…200 phút ứng với từng mức nhiệt độ đã nêu ở trên.
* Ghi nhận kết quả
Độ cứng của các mẫu cà rốt sau khi xử lý nhiệt ở các nhiệt độ khác nhau trong các khoảng thời gian khác nhau.
Cà rốt
Xử lý cơ học
Cho vào ống chứa mẫu
Xử lý nhiệt (từ 0,5,10,…200 phút) 95oC 90oC 85oC 80oC Làm nguội Đo cấu trúc 100oC
Hình 3.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát sự thay đổi cấu trúc của cà rốt trong quá trình xử lý nhiệt khác nhau.
3.2.3.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát sự thay đổi cấu trúc cà rốt khi ngâm trong CaCl2 20 phút ở các nồng độ khác nhau theo các chế độ xử lý nhiệt khác nhau.
* Mục đích: Xác định ảnh hưởng của việc bổ sung muối calcium đến sự thay đổi
cấu trúc của cà rốt.
* Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí với 3 nhân tố hoàn toàn ngẫu nhiên với 2 lần lặp lại.
Nhân tố A: Nhiệt độ xử lý nhiệt (oC)
A1: 80oC A2: 85oC A3: 90oC A4: 95oC A5: 100oC
Nhân tố B: Thời gian xử lý (phút)
B1: 0 B2: 5’ B3: 10’ B4: 20’ B5: 40’
B6: 60’ B7: 90’ B8: 120’ B9: 160’ B10: 200’
Nhân tố C: Nồng độ CaCl2 (%)
C1: 0,4% C2: 0,5% C3: 0,6%
Hình 3.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát sự thay đổi cấu trúc của cà rốt khi ngâm trong dung dịch CaCl2 20 phút ở các nồng độ khác nhau theo các chế độ xử lý nhiệt khác nhau.
* Tiến hành thí nghiệm
Thí nghiệm được tiến hành tương tự như thí nghiệm 1. Tuy nhiên, trước khi xử lý nhiệt, mẫu cà rốt được ngâm trong dung dịch muối CaCl2 ở các nồng độ khác nhau như trên trong 20 phút với tỉ lệ cà rốt so với dung dịch nước ngâm là 1:1. Sau khi ngâm vớt ráo mẫu cà rốt rồi cho vào các ống hình trụ làm bằng thép không rỉ (10 mẫu/ ống) sau đó thêm nước cất vào đầy ống và đậy kín. Mẫu được tiến hành xử lý nhiệt ở các nhiệt độ 80o
C, 85oC, 90oC, 95oC và 100o
C. Làm nguội và tiến hành đo cấu trúc của cà rốt sau mỗi khoảng thời gian xử lý 0, 5, 10,… 200 phút ứng với từng mức nhiệt độ và từng mức nồng độ CaCl2. Đo cấu trúc Làm nguội 100oC 85oC 90oC 80oC 95oC Xử lý nhiệt (từ 0,5,10,…200 phút) Cho vào ống chứa mẫu
Ngâm trong dung dịch CaCl2 20 phút Xử lý cơ học Cà rốt Cái : nước 1 : 1 C1 C2 C3
* Ghi nhận kết quả:
Độ cứng của các mẫu cà rốt trong quá trình xử lý nhiệt có bổ sung muối CaCl2 ở các nồng độ khác nhau.
CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC CÀ RỐT TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NHIỆT KHÁC NHAU.
Qúa trình gia nhiệt có ảnh hưởng rất lớn đến cấu trúc của tế bào rau quả nói chung và cà rốt nói riêng, pectin bị phá vỡ và những đặc tính vật lý của tế bào cũng thay đổi theo. Khả năng cải thiện cấu trúc cà rốt không chỉ được đánh giá bằng sự thay đổi độ cứng sau quá trình tiền xử lý có hoặc không có enzyme mà còn phải đánh giá dựa vào khả năng duy trì độ cứng sau quá trình gia nhiệt ở nhiệt độ cao nhất định và thời gian dài. Do đó, phương pháp nghiên cứu động học, tức là sự thay đổi cấu trúc do nhiệt theo thời gian được sử dụng. Phương pháp này dựa vào giá trị độ cứng của cà rốt ở từng thời gian gia nhiệt để tìm ra quy luật biến đổi cấu trúc. Nghiên cứu biến đổi động học của cấu trúc được khảo sát với khoảng thời gian kéo dài và số nghiệm thức lớn, chính vì thế nguyên liệu cà rốt tươi chỉ được đảm bảo thu tại cùng một nơi và cùng một vụ thu hoạch. Vì vậy, độ cứng tương đối (là tỉ số giữa độ cứng của các mẫu cà rốt đã qua xử lý so với độ cứng của cà rốt ban đầu) được sử dụng thay thế giá trị độ cứng. Các kết quả đo đạc trong quá trình nghiên cứu được tính toán, xử lý bằng chương trình SAS 9.1 và Microsoft Excel, được trình bày ở bảng 4.1.
Bảng 4.1. Giá trị k và H∞ của sự thay đổi cấu trúc của cà rốt ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau. Nhiệt độ xử lý (o C) k (1/phút) H∞ (g lực) H∞/HO 80 oC 0,0126 0,000958 982,5193,3 0,12330,0243 85 oC 0,0370 0,00321 895,7 148,8 0,12280,0204 90 oC 0,0685 0,00237 598,3 109,1 0,11870,0216 95 oC 0,0880 0,00247 555,8 65,1544 0,09700,0114 100 oC 0,1372 0,00546 301,0 33,7309 0,06260,0070
Hình 4.1. Đồ thị biểu diễn động học sự thay đổi cấu trúc cà rốt ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau.
Từ kết quả bảng 4.1 và hình 4.1 cho thấy hằng số tốc độ phản ứng k và giá trị độ cứng cuối của cà rốt phụ thuộc vào nhiệt độ gia nhiệt. Hằng số tốc độ phản ứng k tăng dần theo nhiệt độ, ở nhiệt độ 80oC hằng số tốc độ phản ứng k có giá trị nhỏ nhất là 0,0126 và đạt giá trị lớn nhất (theo thí nghiệm) là 0,1372 ở 100oC. Điều này cho thấy khi nhiệt độ càng tăng thì tốc độ phá hủy cấu trúc xảy ra càng nhanh. Mặt khác, giá trị độ cứng cuối của cà rốt giảm dần theo nhiệt độ gia nhiệt, ở nhiệt độ 80oC độ cứng cuối cùng có giá trị là 982,5 (g lực) trong khi ở 100oC giá trị độ cứng cuối cùng là 301,0 (g lực). Kết quả này cũng tương tự như các nghiên cứu của TS.Vu và các cộng sự 2004, tuy nhiên trong nghiên cứu này nguyên liệu sử dụng là cà rốt ở Bỉ. Kết quả này cũng cho thấy phản ứng phá vỡ cấu trúc của cà rốt do nhiệt độ tuân theo động học phản ứng bậc một chuyển đổi từng phần. Khi cà rốt được gia nhiệt trong thời gian dài, độ cứng của cà rốt giảm nhanh trong thời gian đầu và sau đó giảm chậm dần nhưng không tiến về giá trị 0 (Hình 4.1). Điều này phù hợp với giả thuyết, nghĩa là chỉ một phần cấu trúc cà rốt bị phá hủy bởi nhiệt độ cao. Kết quả thu được có thể giải thích dựa vào đặc điểm cấu tạo mô tế bào của cà rốt có chứa nhiều cellulose và hemicellulose. Do đó, nếu thời gian gia nhiệt hợp lý sẽ giúp cải thiện độ cứng, nếu kéo dài quá thì cấu trúc cà rốt sẽ bị mềm.
Từ đồ thị hình 4.1 cho thấy tỉ lệ H/Ho (tỉ lệ giá trị độ cứng sau khi xử lý nhiệt so với giá trị độ cứng của mẫu cà rốt ban đầu) giảm dần theo thời gian xử lý nhiệt từ 5 phút đến 200 phút. Điều này chứng tỏ tốc độ giảm cấu trúc tăng dần theo thời gian và theo chế độ xử lý nhiệt. Nhiệt độ càng cao thì tỉ lệ độ cứng tương đối còn lại càng giảm. 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Thời gian xử lý (phút) H/Ho 80oC 85oC 90oC 95oC 100oC
Dưới tác động của nhiệt độ, độ cứng của cà rốt có sự thay đổi rất lớn so với mẫu cà rốt tươi ban đầu, thời gian gia nhiệt càng dài thì độ cứng của cà rốt càng giảm. Tuy nhiên, tỉ lệ H/Ho còn lại tương đối lớn. Đồng thời, tỉ lệ H/Ho ở các chế độ xử lý nhiệt cũng khác nhau.
4.2. SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC CÀ RỐT KHI NGÂM TRONG CaCl2 20
PHÚT Ở CÁC NỒNG ĐỘ KHÁC NHAU THEO CÁC CHẾ ĐỘ XỬ LÝ NHIỆT KHÁC NHAU.
Muối CaCl2 được sử dụng nhằm mục đích làm giảm ảnh hưởng bất lợi của nhiệt độ đến cấu trúc của các sản phẩm xử lý nhiệt (trích dẫn bởi Alonso, 1997; Suutarinen, 2000). Khả năng cải thiện độ cứng của cà rốt phụ thuộc rất lớn vào phản ứng của ion Ca2+ và pectin có độ methoxyl thấp (có sẵn trong bản thân nguyên liệu hay được hình thành do tác động phân cắt của enzyme PME nội và ngoại bào ở điều kiện thích hợp). Các kết quả đo đạc trong quá trình nghiên cứu được tính toán, xử lý và trình bày ở bảng 4.2.
Bảng 4.2. Giá trị k và H∞ của sự thay đổi cấu trúc của cà rốt khi ngâm trong CaCl2 ở các nồng độ khác nhau theo các chế độ xử lý nhiệt khác nhau.
Nhiệt độ Nồng độ k (1/phút) H∞ Xử lý (oC) CaCl2 (%) H∞ / HO 80 oC 0,4% 0,01460 0,00155 2242,6 262,0 0,2727 0,0319 0,5% 0,00709 0,00282 939,9 1192,4 0,1579 0,2003 0,6% 0,0081 0,00115 1613,3 345,7 0,2722 0,0583 85 oC 0,4% 0,0349 0,00291 1196,5 148,8 0,1542 0,0192 0,5% 0,0325 0,00314 684,6 189,6 0,1458 0,0404 0,6% 0,0139 0,00342 734,3 566,6 0,1186 0,0915 90 oC 0,4% 0,0352 0,00229 733,0 56,2543 0,1865 0,0143 0,5% 0,0397 0,00294 653,2 85,0095 0,1289 0,0168 0,6% 0,0204 0,00259 687,0 152,4 0,1639 0,0364 95 oC 0,4% 0,0792 0,00740 675,3 63,2719 0,1776 0,0166 0,5% 0,0597 0,00507 549,5 59,3614 0,1533 0,0166 0,6% 0,0940 0,00861 618,5 75,5675 0,1351 0,0165 100 oC 0,4% 0,0804 0,00778 420,6 68,3376 0,1138 0,0185 0,5% 0,0814 0,00716 524,0 65,7686 0,1311 0,0165
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Thời gian xử lý (phút) H/Ho 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Thời gian xử lý (phút) H/Ho 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Thời gian xử lý (phút) H/Ho 80oC – CaCl2 0,4% 90oC – CaCl2 0,4% 95oC – CaCl2 0,4% 100oC – CaCl2 0,4% 85oC – CaCl2 0,4% 80oC – CaCl2 0,6% 90oC – CaCl2 0,6% 95oC – CaCl2 0,6% 100oC – CaCl2 0,6% 85oC – CaCl2 0,6%
Hình 4.2. Đồ thị biểu diễn động học sự thay đổi cấu trúc cà rốt khi ngâm CaCl2 0,4% trong 20 phút
Hình 4.3. Đồ thị biểu diễn động học sự thay đổi cấu trúc cà rốt khi ngâm CaCl2 0,5% trong 20 phút
Hình 4.4. Đồ thị biểu diễn động học sự thay đổi cấu trúc cà rốt khi ngâm CaCl 0,6%
80oC – CaCl2 0,5% 90oC – CaCl2 0,5%
95oC – CaCl2 0,5% 100oC – CaCl2 0,5%
Từ kết quả thí nghiệm ở bảng 4.2 và hình 4.2 cho thấy, động học sự thay đổi cấu trúc của cà rốt khi có bổ sung CaCl2 cũng mô tả theo phương trình chuyển đổi một phần, nghĩa là trong tế bào thực vật có sự tồn tại của cấu trúc không bền nhiệt và cấu trúc bền nhiệt. Tương tự như trong trường hợp xử lý nhiệt cà rốt ở thí nghiệm 1, khi nhiệt độ xử lý càng tăng (từ 80oC đến 100oC) với cùng nồng độ CaCl2, hằng số tốc độ k (1/phút) cũng tăng dần và tỉ lệ H/Ho giảm dần, giá trị độ cứng còn lại (H∞) cao nhất ở nhiệt độ 80o
C (nồng độ CaCl2 0,4% là 2242,6; nồng độ CaCl2 0,5% là 939,9 và nồng độ CaCl2 0,6% là 1613,3) và thấp nhất ở nhiệt độ 100oC (nồng độ CaCl2 0,4% là 420,6; nồng độ CaCl2 0,5% là 524,0 và nồng độ CaCl2 là 599,1). Tuy nhiên, khi áp dụng chế độ xử lý nhiệt có ngâm trong CaCl2 trong 20 phút với các nồng độ khác nhau là 0,4%, 0,5% và 0,6% thì khả năng cải thiện cấu trúc của cà rốt sau quá trình xử lý nhiệt tăng, hằng số tốc độ phản ứng k (1/phút) ở trường hợp có bổ sung CaCl2 nhỏ hơn so với hằng số tốc độ phá hủy cấu trúc cà rốt khi không có sự hiện diện của CaCl2. Cấu trúc của cà rốt được cải thiện rõ nhất ở 80oC với nồng độ CaCl2 0,4% và 0,6%, thể hiện qua giá trị H/Ho. Ở nồng độ 0,4% CaCl2 thì độ cứng tương đối còn lại là 0,2727 và ở nồng độ 0,6% CaCl2 độ cứng tương đối còn lại của cà rốt là 0,2722 trong khi đó ở trường hợp không có bổ sung CaCl2 thì độ cứng tương đối còn lại chỉ có 0,1233.
Kết quả thu được có thể giải thích dựa vào khả năng gắn kết Ca2+ vào mạch pectin tạo calci – pectate góp phần cải thiện thêm độ cứng. Trong trường hợp này enzyme tiếp xúc với cơ chất pectin trong vách tế bào thủy phân ester tạo các gốc acid tự do, ngay khi đó sự có mặt của ion Ca2+
sẵn trong dung dịch tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng tạo phức calci- pectate diễn ra nhanh chóng. Các vách tế bào lúc này tạo được nhanh và nhiều cầu nối calci-pectate nên mô quả trở nên rắn chắc hơn (Van Buren, 1979). Đồng thời dưới sự hiện diện của ion Ca2+ cũng làm bất hoạt enzyme PG (enzyme phá vỡ cấu trúc) khi đó nguyên liệu tránh được sự tác động của enzyme này và hạn chế sự giảm cấu trúc.
CHƯƠNG V. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1. KẾT LUẬN
Sự thay đổi cấu trúc của cà rốt ở các quá trình xử lý nhiệt khác nhau đều tuân theo mô hình phản ứng chuyển đổi một phần (fractional conversion model) cả khi không bổ sung và có bổ sung CaCl2 ở các nồng độ 0,4%, 0,5% và 0,6%. Cấu trúc cà rốt có sự thay đổi lớn dưới tác động của nhiệt độ so với mẫu cà rốt tươi ban đầu. Tuy nhiên, giá trị độ cứng còn lại của cà rốt khi kết thúc quá trình gia nhiệt tương đối cao chứng tỏ phần cấu trúc bền nhiệt trong cà rốt chiếm tỉ lệ lớn.
Giá trị độ cứng còn lại của cà rốt trong trường hợp có CaCl2 và không có CaCl2 thì giảm dần từ chế độ xử lý nhiệt 80oC đến chế độ xử lý nhiệt 100oC. Ngược lại, hằng số tốc độ phá hủy cấu trúc cà rốt (k) tăng dần từ chế độ xử lý nhiệt 80oC đến chế độ xử lý nhiệt 100o
C.
Tuy nhiên, độ cứng của cà rốt đã ngâm qua CaCl2 trong 20 phút với các nồng độ 0,4%, 0,5% và 0,6% khi xử lý ở các chế độ nhiệt khác nhau thì có phần được cải thiện hơn so với cà rốt không có ngâm qua CaCl2, điều này được thể hiện qua tỉ lệ H/Ho cao, giá trị k nhỏ ở cùng chế độ xử lý nhiệt.
5.1. ĐỀ NGHỊ
Khảo sát sự thay đổi cấu trúc cà rốt khi ngâm qua CaCl2 trong các khoảng thời gian khác nhau để có thể chọn ra nồng độ và thời gian ngâm CaCl2 thích hợp để cà rốt có cấu trúc tốt nhất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng việt
Nguyễn Minh Thủy, (2010). Kỹ thuật sau thu hoạch rau quả. Nhà xuất bản Nông nghiệp.
Nguyễn Thị Thu Thủy, (2011). Bài giảng Hóa học thực phẩm. Trường Đại học Cần Thơ.
Nguyễn Văn Mười, Trần Thanh Trúc, Phan Tuấn Anh và Đàm Thị Kim Yến, (2011). Động học sự thay đổi đặc tính cấu trúc của khóm (trồng ở huyện Tân