3.4.1 Lớp màng bao phủ rau quả
Trái cây và rau quả có thời gian sử dụng sau thu hoạch tương đối ngắn và dễ bị phân rã sinh lý và sinh hóa. Người tiêu dùng yêu cầu trái cây và rau quả đóng gói với đặc tính tươi ngon, giàu sức khỏe thúc đẩy các hợp chất, mà không làm giảm chất lượng của chúng sau khi thu hoạch. Sự
suy giảm chất lượng của trái cây và bàn là do hàm lượng chất dinh dưỡng và nước cao và có thể bắt nguồn từ các sự kiện sinh học như hô hấp, thoát hơi nước và biến đổi sinh hóa. Những phản ứng này trong trái cây và rau dẫn đến các tổn thất về dinh dưỡng, chức năng và cảm quan (không có mùi vị).Để bảo quản chất lượng trái cây và rau, nhiều phương pháp đã được khai thác tùy thuộc vào như mục đích bảo quản, kéo dài thời hạn sử dụng, ngăn ngừa phản ứng hóa nâu, sự hư hỏng, sự phát triển của vi sinh vật, quá trình oxy hóa...
Để bảo quản chất lượng, các phương pháp vật lý và hóa học đã được sử dụng. Phương pháp vật lý bao gồm chiếu xạ, tia cực tím ánh sáng (UV), ánh sáng xung (PL), plasma lạnh (CP), xử lý áp suất cao (HPP), siêu âm (Hoa Kỳ), quản lý nhiệt độ.... Các phương pháp hóa học như clo (hypoclorit), brôm, iốt, trinatri photphat, hữu cơ axit (axit peroxyaxetic), H2O2 và ứng dụng ozone cũng có thể được sử dụng . Tất cả các phương pháp nêu trên đều có ưu và nhược điểm riêng. Ví dụ, đóng băng gây ra những thay đổi không thể đảo ngược trong sản phẩm hoặc xử lý nhiệt làm mất chất dinh dưỡng, giảm trọng lượng, hương vị nấu chín và tổn thất vitamin. Mặc dù công nghệ MAP và CA có thể được coi là các phương pháp hiệu quả với các ứng dụng rộng rãi và thành công, nhưng chúng đắt tiền và không thể áp dụng trên một số loại trái cây và rau quả. Việc thay thế các phương pháp xử lý hóa học bằng các phương pháp an toàn hơn trở nên quan trọng để tạo ra các sản phẩm thực phẩm tự nhiên và tốt cho sức khỏe . Ứng dụng của lớp màng phủ có thể giải quyết những thiếu sót của các phương pháp khác . Lớp phủ được sử dụng làm rào cản thụ động và không hoạt động để bảo quản chất lượng của trái cây và rau quả, có thể làm giảm tác hại ảnh hưởng của ứng suất hóa học và cơ học. Tương tự như vậy, lớp phủ có thể điều chỉnh độ ẩm, oxy, carbon dioxide và chuyển giao ethylene, giữ lại hương thơm và mùi vị các hợp
chất và cải thiện xử lý cơ học và tính toàn vẹn về cấu trúc của trái cây và rau quả. Lớp phủ thông thường dựa trên sáp tổng hợp và / hoặc thuốc diệt nấm hóa học có thể gây hại cho sức khỏe người tiêu dùng và gây ô nhiễm môi trường. Nhận thức về nhu cầu về các sản phẩm tươi ngon, lành mạnh và an toàn hơn, chúng ta có thể sử dụng các lớp màng bao phủ ăn được như pectin, CMC...
Hình 3.5Mô tả đơn giản về cơ chế hoạt động của lớp phủ hoạt tính CMC / pectin kết hợp chất kháng khuẩn trong việc bảo quản trái cây
khỏi sự thối rữa của vi khuẩn.
Trong đó, lớp phủ CMC thể hiện oxy tuyệt vời, đặc tính ngăn cản hương thơm và dầu, do cấu trúc mạng lưới liên kết hydro được đóng gói chặt chẽ hoặc phân lớp của CMC và khả năng hòa tan thấp . Lớp phủ CMC có thể ăn được và chống lão hóa sản phẩm, trì hoãn quá trình chín ở một
số trái cây leo như chuối, xoài, đu đủ và bơ, giữ được độ cứng ban đầu của trái cây. Các lớp phủ cũng được áp dụng trên trái cây thu hoạch để cung cấp các rào cản chống lại sự trao đổi khí giữa trái cây và môi trường, do đó, được sử dụng thành công để điều chỉnh oxy và chuyển nước. Do đó, CMC là một lựa chọn tốt để duy trì trái cây chất lượng và thời hạn sử dụng.
Hình 3.6Mô tả sơ đồ của các lát táo không phủ và phủ với lớp CMC đã kết hợp chất chống hóa nâu.
3.4.2 Ứng dụng trong sản xuất nước uống
CMC được sử dụng như chất ổn định trong đồ uống chua do chất lượng và đặc điểm vượt trội của nó, bao gồm các đặc điểm sao:
Do vị đường ngọt khác thường khi nó hòa tan, làm cho thức uống có vị ngon và ngọt mát hơn
Giữ ổn định pha rắn trong dung dịch Nồng độ thường sử dụng là 1%
Chương 4: Tìm hiểu về tinh bột 4.1.Giới thiệu
4.1.1. Cấu trúc
Tinh bột là một loại carbohydrate cao phân tử bao gồm nhiều đơn vị glucose liên kết với nhau bằng các liên kết glycosidic. Polysaccharide này được sản xuất bởi hầu hết các cây xanh để dự trữ năng lượng. Đây là loại carbohydrate phổ biến nhất trong chế độ ăn của con người và được chứa một lượng lớn trong các loại thực phẩm chủ yếu như khoai tây, ngô, gạo, lúa mì và sắn.
Hình 1.1. Cấu trúc tinh bột
Tinh bột nguyên chất là một loại bột màu trắng, không vị và không mùi, không tan trong nước lạnh hoặc rượu. Nó bao gồm hai loại cấu tử: amyloza mạch thẳng và xoắn và amylopectin phân nhánh. Tinh bột thường chứa 20 đến 25% amyloza và 75 đến 80% amylopectin theo trọng lượng.[1]
Hình dạng của hạt tinh bột phụ thuộc vào nguồn gốc thực vật của tinh bột. Kích thước của hạt tinh bột dao động trong khoảng 1µm-100µm với các dạng hình khác nhau như: hình cầu, hình bầu dục, đa giác, đĩa, thuôn dài [2].Các hạt tinh bột củ thường có kích thước to và có dạng hình bầu dục. Các hạt tinh bột ngũ cốc như ngô, yến mạch và gạo có hình dạng đa giác hoặc hình tròn. Tinh bột khoai tây có hạt lớn nhất trong số tất cả các tinh bột. Kích thước của hầu hết các hạt tinh bột ngũ cốc là nhỏ hơn so với các loại củ và tinh bột đậu. [3]
Hình 1.3. Ảnh quét hiển thị điện tử (SEM) của các hạt tinh bột: (a) ngô bình thường; (b) ngô sáp; (c) khoai tây; (e) miến;(f) ngô đường (Whister,
2009)
4.1.2. Tính năng công nghệ
Tinh bột được sử dụng chủ yếu trong ngành thực phẩm và công nghiệp giấy, với 57% sản lượng tinh bột tiêu thụ trong ngành thực phẩm và 43% trong lĩnh vực phi thực phẩm. Trong ngành công nghiệp thực phẩm, xu hướng chính trong ứng dụng tinh bột là sản xuất syrup, thêm vào trong công thức chế biến các loại thực phẩm và sản xuất nước sốt [4]. Ngoài ra, tinh bột có nhiều công dụng như chất làm đặc thực phẩm dạng lỏng như soups, nước chấm và custard, chất kết dính nước, ổn định nhũ tương và chất tạo gel. Trong tính năng công nghệ, quá trình hồ hóa và thoái hóa là
các tính chất chức năng quan trọng cho quá trình chế biến thực phẩm, tiêu hóa và ứng dụng trong công nghiệp [5]. Sự hồ hóa tinh bột là một hiện tượng quan trọng xảy ra trong chế biến thực phẩm [6]. Quá trình hồ hóa và thoái hóa có tính quyết định đến chất lượng, khả năng chấp nhận, dinh dưỡng và thời gian bảo quản của các thực phẩm giàu tinh bột [6].
4.2.Nguyên liệu- quy trình trích ly rau quả
Rau quả được tiêu thụ rộng rãi và đóng một vai trò quan trọng trong chế độ ăn uống. Hơn nữa, những thay đổi trong thói quen ăn uống và dân số thế giới ngày càng tăng đã thúc đẩy sự gia tăng nhu cầu của sản phẩm này, điều này làm tăng chất thải của chúng. Bên cạnh đó, chế biến trái cây, bao gồm cả chế biến nước trái cây, chiết xuất bột giấy, mứt và bột giấy đông lạnh, cũng tạo ra một lượng chất thải đáng kể. Chất thải bao gồm da, cùi, chất thải hạt và bã đậu, chúng rất giàu thành các hợp chất có giá trị gia tăng như tinh bột. Các tìm kiếm nguồn tinh bột mới được thúc đẩy bởi ba lý do chính: nhu cầu thị trường ngày càng tăng, nhu cầu của ngành đối với các loại tinh bột mới với các chức năng hóa lý, cấu trúc và chức năng khác nhau đặc tính hơn các nguồn tinh bột thông thường và nguồn cung cấp thực phẩm để đáp ứng sự gia tăng của thế giới dân số. Các nguồn tinh bột thông thường chính là ngũ cốc và củ. Tuy nhiên, trái cây chất thải có thể chứa một lượng tinh bột đáng kể có thể được khám phá tốt hơn. Trái cây lãng phí tinh bột có các tính năng độc đáo và có thể mở rộng phạm vi sử dụng tinh bột trong công nghiệp. Đánh giá này khám phá chất thải trái cây, bao gồm quả kiwi, dứa, xoài, vải, me, nhãn, mít, bơ, táo, chuối,… là nguồn tinh bột mới [7].
4.2.1. Dứa
4.2.1.1. Giới thiệu
Dứa thuộc họ Bromeliaceae và được tiêu thụ rộng rãi dưới dạng trái cây tươi, đóng hộp trái cây, ngoài việc là loại nước trái cây được ưa chuộng thứ ba trên toàn thế giới, sau cam và táo [8].
Các ước tính chỉ ra rằng một cây dứa thải ra 6-8 kg chất thải, bao gồm cả lá, thân và rễ sau khi thu hoạch. Lá dứa được cho là chất gia cường dạng sợi của hợp chất polyme; tuy nhiên, 0,6 kg thân dứa được sản xuất và thường được loại bỏ sau khi gọt vỏ. Chất thải này có thể được sử dụng như một nguồn tinh bột mới [8, 9] .
4.2.1.2. Quy trình
Sử dụng kỹ thuật phân lập tinh bột là phương pháp thân thiện với môi trường nơi không sử dụng chất hóa học. Trước khi phân lập, thân cây được rửa sạch để loại bỏ tạp chất, cắt nhỏ thành các mảnh và sau đó được ép bằng máy ép tùy chỉnh (DXG, Palembang, Indonesia). Thân cây ép được rửa sạch bằng nước cất nước và ngâm trong nước cất với trọng lượng từ mẫu đến nước tỷ lệ 1: 2 trong 24 giờ. Tinh bột thô đã được thu thập và cho phép để tạo thành trầm tích. Phần nổi phía trên sau đó được loại bỏ và kết tủa được làm khô trong tủ sấy thông thường ở 70 C trong 24 giờ. Các tinh bột khô, PSS, sau đó được sàng bằng 35-mesh screen. Năng suất khai thác tinh bột từ thân dứa ở trạng thái khô là 30% (%, w / w). Tinh bột này thu được có 10,64% độ ẩm, 0,71% protein thô, 0,55% thô lipid, 0,54% tro và 0,68% chất xơ thô (cơ sở khô) [9] .
4.2.1.3. Sản phẩm
Tinh bột thân dứa có độ tinh khiết cao, với hàm lượng tinh bột 97,8% (cơ bản khô) sử dụng phân lập thông thường và tinh chế đơn giản mà không cần quy trình hóa học và các bước phức tạp. Hàm lượng amylose (34,4%, trọng lượng toàn bộ mẫu) của tinh bột thân dứa cao hơn so với tinh bột phổ biến nhất (16% -30%). Hàm lượng amylose cao của tinh bột thân dứa đề xuất ứng dụng của chúng như là tinh bột kháng trong thực phẩm, vì nó có tương quan thuận với khả năng chống tiêu hóa bằng enzym [9]
Tinh bột thân dứa có nhiệt độ hồ hóa cao nhất (To = 82,8 ° C), hồ hóa enthanpi (19,4 J / g) và nhiệt độ nhão (90,6 ° C) khi so sánh với tinh bột
thương mại (gạo, tinh bột ngô và sắn). Ngoài ra, tinh bột lá dứa có độ hòa tan cao hơn (32,70%) so với tinh bột thương mại, vì hàm lượng amyloza cao nhất của nó; do đó, sức mạnh trương nở của nó là hạn chế và bột nhão của nó có màu đục [9].
Hàm lượng amylose cao của tinh bột thân dứa cũng thúc đẩy cấu trúc tuyệt vời sự ổn định gây ra bởi các liên kết bên trong mạnh mẽ vì các liên kết hydro giữa các chuỗi của tinh bột. Hành vi này là nguyên nhân dẫn đến việc hấp thụ nước hạn chế và nhiệt độ cao cần thiết cho dán và hoàn thành hồ hóa. Những thuộc tính độc đáo và khác biệt này cho thấy tiềm năng ứng dụng của tinh bột thân dứa như một nguồn tinh bột nhiệt dẻo, cũng như một nguồn tinh bột kháng tốt [9] .
4.2.2. Xoài 4.2.2.1. Giới thiệu
Xoài (Mangifera indica L.) thuộc họ Anacardiaceae và là một loài trái cây thương mại có giá trị và được trồng rộng rãi trên thế giới, là loại trái cây được sản xuất nhiều thứ 4 trong số các loại trái cây trái cây nhiệt đới [10,11]. Loại quả này chứa một lượng nhân đáng kể (15-20%) được loại bỏ như chất thải trong quá trình chế biến công nghiệp, gây ra vấn đề ô nhiễm môi trường. Thành phần nhân phụ thuộc vào giống xoài; tổng thể nó chứa 77% carbohydrate và 58% trong đó là tinh bột, có thể được khai thác để sản xuất tinh bột cho các ứng dụng khác nhau [12,13] .
4.2.2.2. Quy trình
Quy trình trích ly tinh bột từ hột xoài cũng tương tự như quy trình trích ly tinh bột từ thân dứa.
Ferraz và cộng sự. [11] đã phân lập tinh bột xoài từ bột nhân xoài, với 44,9% năng suất và độ tinh khiết cao (99,3% tinh bột). Người ta đã quan sát thấy rằng các chất béo từ nhân xoài bị loại bỏ trong quá trình chiết xuất; do đó, bước tẩy dầu mỡ không cần thiết cho quá trình chiết xuất tinh bột.
4.2.2.3. Sản phẩm
Hạt tinh bột xoài có hình dạng từ hình bầu dục đến hình elip, khác với các loại tinh bột khác chẳng hạn như ngô và gạo, có hình dạng góc cạnh. Hạt tinh bột xoài được coi là nhỏ, tương tự như hạt tinh bột ngô, với kích thước trung bình là 19,32 μm [14,11]
Hàm lượng amylose trong tinh bột nhân xoài có thể dao động giữa các giống cây trồng khác nhau từ 9,1 đến 16,3% thấp hơn so với tinh bột ngô và khoai tây. Tinh bột nhân xoài có một hình ảnh nhiễu xạ tia X loại A [13]. Tinh bột loại A có nhiệt độ nóng chảy cao hơn do đó bền với nhiệt hơn so với loại B (Cui cùng cộng sự, 2005).
Hình 2.1. Cấu trúc tinh thể loại A
Tinh bột xoài có tỷ lệ thấp hơn về thoái hóa ngược, do tỷ lệ chuỗi nhánh ngắn của amylopectin lớn hơn và hàm lượng lipid thấp hơn [14]. Bên cạnh đó, tinh bột xoài cho thấy độ nhớt cao nhất ở nhiệt độ thấp hơn các loại tinh bột khác. Do đó, tinh bột này có thể được ứng dụng trong các loại thực phẩm đòi hỏi độ nhão cao, độ nhớt ở nhiệt độ thấp hơn. Tinh bột nhân xoài cho thấy hàm lượng tinh bột kháng cao hơn (75,6-80,0%) so với tinh bột ngô (27,3%) cho thấy khả năng chống tiêu hóa cao của hạt.
Ngoài ra, nhân xoài tinh bột có giá trị chỉ số đường huyết thấp hơn (48,8-50,9) so với tinh bột ngô (74,8), cho thấy nó có lợi cho tiêu hóa [12].
4.2.3. Chuối 4.2.3.1. Giới thiệu
Chuối (Musa paradisiaca) là một trong những loại trái cây được tiêu thụ nhiều nhất trên toàn thế giới, ở dạng tươi tạo thành hoặc chế biến thành nhiều loại sản phẩm, bao gồm chuối bào, kem, trái cây sấy khô hoặc nguyên liệu làm thực phẩm chức năng. Hàng năm, một lượng lớn chuối được sản xuất trên thế giới và do đó, một chất thải đáng kể cũng được tạo ra. Trong số này, vỏ đại diện cho khoảng 35% trọng lượng toàn bộ quả; do đó, ước tính rằng 36 triệu tấn vỏ chuối được tạo ra hàng năm [15, 16]. Bã chuối, chủ yếu là chưa chín, chứa hàm lượng tinh bột cao; khoảng 70-80% trọng lượng khô, và vì lý do này, các giống chuối đa dạng đã được nghiên cứu làm nguồn tinh bột. Chuối tinh bột được biết đến đặc biệt do đặc tính dễ tiêu hóa của nó, làm cho nó trở thành một nguồn kháng tinh bột chỉ định để phát triển thực phẩm chức năng, sản phẩm thực phẩm có hàm lượng calo thấp hoặc thực phẩm bổ sung [17, 18] . Mặc dù tinh bột chuối được nghiên cứu rộng rãi, những nghiên cứu này tập trung chủ yếu vào tinh bột chuối từ da thịt. Tuy nhiên, vỏ chuối chứa một lượng tinh bột đáng kể (khoảng 30%) và do đó, cũng có thể được tách biệt, mở rộng ứng dụng của nó và góp phần giảm thiểu tác động môi trường do tích tụ chất thải [19] .
4.2.3.2. Quy trình
Tinh bột chuối có thể được chiết xuất bằng phương pháp khô hoặc ướt. Phương pháp chiết xuất khô bao gồm các bước như rửa, khử trùng bằng natri hypoclorit, gọt vỏ, ngâm trong axit citric, cắt lát, sấy khô, nghiền và sàng. Các bước đầu tiên trong khai thác ướt tương tự như chiết xuất, sau các bước bao gồm ngâm trong dung dịch axit ascorbic, natri sulfat hoặc
xitric axit (như một chất chống oxy hóa), và tạo thành hỗn hợp sệt. Các bước sau đây giống với hầu hết các phương pháp để chiết xuất tinh bột: sàng, gạn, loại bỏ phần nổi phía trên, rửa và làm khô. Phương pháp khô