CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU
1.4 Các biện pháp nâng cao hiệu suất ép dịch quả TLRĐ và dứa
Trong tế bào thực vật, pectin có chức năng như một chất keo để giữ thành tế bào cũng như các tế bào lại với nhau. Pectin là hợp chất cao phân tử gồm các phân tử mạch thẳng có cấu tạo từ sự kết hợp của các acid galacturonic qua các liên kết α- 1,4-glucoside. Pectin khơng hịa tan trong rượu và các dung môi hữu cơ khác. Pectin tan trong nước, NH3, dung dịch kiềm, Na2CO3 và dung dịch glycerin nóng.
1.4.1 Phương pháp xay ép
Xay là q trình làm giảm kích thước của ngun liệu, bằng tác động của các lực cơ học. Đối với ngành sản xuất nước quả, ép quả là khâu kỹ thuật rất quan trọng bởi chỉ có ép mới thu được dịch quả. Hàm lượng nước quả chảy ra khi ép phụ thuộc vào sự cấu tạo của mơ quả, q trình xử lý sơ bộ, lượng pectin hồ tan trong quả.
Quá trình xay ép, tế bào bị phá vỡ cấu trúc và giải phóng dịch ra ngồi, các thành phần dễ bị oxy hóa bên trong như acid béo, vitamin, … sẽ có điều kiện tiếp xúc với oxy, do đó sẽ xảy ra các phản ứng oxy hóa. Trong q trình nghiền diện tích bề mặt tăng lên và sinh ra nhiệt. Đồng thời các thành phần dinh dưỡng thích hợp bên trong ngun liệu có thể thốt ra ngồi, làm vi sinh vật phát triển mạnh hơn.
Để nâng cao hiệu quả ép nước quả, người ta có thể sử dụng một số phương pháp xử lý trước khi ép như: lạnh đông chậm và rã đông nhanh, xử lý enzyme, nghiền cơ học, đun nóng, xử lý bằng dịng điện, sóng siêu âm, chiếu xạ, ... (Lê Văn Việt Mẫn, 2011).
Mỗi phương pháp xử lý đều có ưu nhược điểm riêng. Hiện nay do yêu cầu sản xuất nên việc lựa chọn phương pháp xử lý nước quả ép có hiệu quả và hiệu suất xử lý dịch quả tránh được các biến đổi xấu cho dịch quả mang lại hiệu quả kinh tế cao.
1.4.2 Phương pháp xử lý enzyme pectinase
Việc xử lý dịch quả trong quá trình sản xuất rượu vang nói chung là vấn đề được quan tâm rất nhiều vì nó ảnh hưởng đến hiệu suất và chất lượng sản phẩm sau khi lên men. Enzyme pectinase thuộc nhóm enzyme thủy phân. Nó sử dụng cơ chất là pectin, sản phẩm sau khi thủy phân là acid pectic và methanol. Enzyme pectinase được sử dụng nhiều trong công nghiệp chế biến trái cây nhằm mục đích gia tăng
hiệu suất thu hồi dịch quả, cải thiện chất lượng dịch quả và có tác dụng làm trong và giảm chi phí sản xuất (Nilay Demir et al, 2000; Ramada M.F, 2007). Enzyme
pectinase có khả năng thủy phân pectin và làm cho phức pectin-protein bị kết bông (Lyew Abdullah A.G, 2007) và từ đó dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc hoặc ly tâm. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh được hiệu quả làm trong dịch ép của pectinase trong sản xuất thực phẩm (Sin H. N, 2006) và tăng khả năng xử lý dịch quả mãng cầu (Salmah Yusof, 1994), chuối (Lê Mỹ Hồng, 2005), chà là (Al-Hooti, 2002), …. Sử dụng các chế phẩm enzyme có thể coi là một trong các phương hướng tiến bộ có triển vọng trong sản xuất nước quả. Nó mang lại hiệu quả kinh tế rõ rệt, không những rút ngắn thời gian sản xuất mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm.
Dùng chế phẩm enzyme có thể làm phân huỷ các chất protopectin, pectin, cellulose, tinh bột… làm giảm mối liên kết giữa các tế bào, phá vỡ một cách nhanh chóng và hàng loạt các mơ của quả, giảm độ keo của khối thịt quả và tạo điều kiện cho dịch bào thoát ra một cách dễ dàng. Hơn nữa, do sự phá vỡ mô quả bằng enzyme nên các chất màu, tanin và những chất hoà tan trong nước quả được chiết rút một cách triệt để nhờ đó mà tăng thêm chất lượng của thành phẩm (Ramada M.F, 2007).
Hoạt tính của enzyme sử dụng trong quá trình ép dịch quả phụ thuộc vào lượng enzyme, nhiệt độ và thời gian hoạt động của enzyme. Tuy nhiên, đối với mỗi loại quả khác nhau cần phải xác định các điều kiện này bằng thực nghiệm để thu được hiệu suất ép cao nhất. Liều lượng enzyme tinh khiết cho vào là 0,03-0,05% hoặc chế phẩm thơ 0,5-2%. Nhiệt độ tối ưu cho q trình thủy phân 30-450C và bị vô hoạt ở 55-620C, pH tối ưu cho thủy phân 4,5–5,5 và thời gian thủy phân là 30 phút - 4 giờ (Nguyễn Đức Lượng, 2004).
1.4.3 Phương pháp lạnh đơng chậm
Trong q trình lạnh đơng chậm, do nhiệt độ của khơng khí cao hơn 1m/s nên thời gian lạnh đông thường kéo dài từ 15 giờ đến 20 giờ tuỳ kích thước và loại sản phẩm. Số tinh thể đá hình thành trong gian bào và tế bào rất ít nên có kích thước lớn, gây nên sự cọ xát giữa các tinh thể đá lớn trong và ngoài tế bào. Sự cọ xát giữa
những tinh thể đá lớn đã làm rách màng tế bào, phá huỷ cấu trúc mô tế bào của sản phẩm, cho nên sau này khi đưa sản phẩm lạnh đông ra tan giá (cịn gọi là giả đơng) thì dịch bào trong sản phẩm bị chảy ra ngoài do màng tế bào rách không giữ lại được, làm sản phẩm giảm giá trị dinh dưỡng, dễ nhiễm trùng và có khí giảm đến 50% giá trị thương phẩm so với sản phẩm tươi sống. Ngày nay, người ta không dùng phương pháp lạnh đông chậm để kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm.
Sản phẩm rau quả đã lạnh đông phải đạt nhiệt độ cuối cùng ở trung tâm ttc ≤ - 15oC (theo tiêu chuẩn quốc tế quy định về chế độ làm lạnh đơng rau quả). Nhiều thí nghiệm ở Liên Xơ cho biết: nho, táo qua lạnh đông chậm và bảo quản ở -140C - 180C đem ép lấy nước thì hiệu suất tăng đến 150% so với ép nho, táo tươi. Những biến đổi quan trọng là biến đổi về hàm lượng chất khô và độ axit của dịch bào tăng khi bảo quản ở nhiệt độ cao. Hàm lượng đường giảm mạnh ở -9 so với -180C.
Như vậy, áp dụng phương pháp làm lạnh đông chậm chỉ đạt hiệu quả tốt trong trường hợp vừa cần bảo quản nguyên liệu hoặc bán thành phẩm với thời gian lâu để kéo dài thời vụ chế biến, vừa cần tăng chất lượng cho một số sản phẩm chế biến sau này.
Làm lạnh trong mơi trường khơng khí cần chọn chế độ như sau : - Độ ẩm tương đối của khơng khí φ = 85 – 100%.
- Vận tốc khơng khí khi đối lưu V = 1 – 2 m/s
- Nhiệt độ của khơng khí: nhiệt độ khơng khí phải thấp hơn nhiệt độ đóng băng của sản phẩm, đối với rau quả -0,8 ÷ -4,20C.
- Thời gian lạnh đông: ≥24 giờ để nhiệt độ tâm sản phẩm đạt -14 ÷ -180C. - Kích thước sản phẩm: 3x3x5 cm. Mỗi túi 0,3 – 0,5kg (Phạm Xuân Vượng, 2006).
Khâu tan giá cũng đóng vai trị rất quan trọng, quyết định chất lượng các sản phẩm trước khi đưa đi chế biến cần phải tiến hành sao cho hao hụt ít nhất khối lượng, chất lượng của sản phẩm và giữ được tính chất ban đầu của nó. Có các phương pháp làm tan giá như tan giá chậm trong khơng khí, tan giá nhanh trong
khơng khí, tan giá trong hỗn hợp khơng khí – hơi nước bằng phương pháp trực tiếp, tan giá trong nước, tan giá trong nước đá, tan giá bằng dòng điện cao tần, ...
Trong thực tế, khi chọn phương pháp làm tan giá, người ta căn cứ vào từng loại sản phẩm khác nhau, những loại sản phẩm này đã qua nghiên cứu và kinh nghiệm thực tế cho thấy là phù hợp và có lợi nhất. Mặt khác cịn phải căn cứ vào sản phẩm đó trước đây đã làm lạnh đông nhanh hay chậm. Nếu sản phẩm đã lạnh đơng nhanh thì nên làm tan giá nhanh để rút ngắn thời gian mà sản phẩm vẫn đảm bảo được sự phục hồi tính chất ban đầu. Nhưng sản phẩm đã làm lạnh đơng chậm thì phải nhất thiết làm tan giá chậm. Nhưng trong thực tế nhiều khi khơng xác định được sản phẩm đó đã qua lạnh đông nhanh hay chậm, nên người thường ta chỉ áp dụng làm tan giá chậm. (Phạm Xuân Vượng, 2006).
1.5 Tổng quan về hạn sử dụng 1.5.1 Định nghĩa
Thời hạn sử dụng thực phẩm là thời hạn mà thực phẩm vẫn giữ được giá trị dinh dưỡng và bảo đảm an toàn trong điều kiện bảo quản được ghi trên nhãn theo hướng dẫn của nhà sản xuất (Luật an toàn thực phẩm, 2010).
1.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hạn sử dụng
Ngay cả khi hai sản phẩm trông giống nhau, thời hạn sử dụng của chúng có thể khá khác nhau. Khơng an tồn để lấy thời hạn sử dụng từ một loại sản phẩm và áp dụng nó cho sản phẩm khác. Các yếu tố sẽ ảnh hưởng đến đặc điểm lưu trữ của sản phẩm đó đến thời hạn sử dụng của sản phẩm như các đặc điểm của sản phẩm (độ axit, độ ẩm, pH v.v…); đặc điểm bên ngồi (nhiệt độ lưu trữ, bao bì, v.v…).
1.5.2.1 Yếu tố liên quan đặc điểm của sản phẩm
Bản chất và chất lượng của nguyên liệu: Nguyên liệu chất lượng tốt với số
lượng vi sinh vật thấp sẽ giúp đảm bảo sản phẩm có thời hạn sử dụng ổn định.
Công thức sản phẩm bao gồm cả việc sử dụng chất bảo quản (độ ẩm, thành
phần đường với chất làm ngọt nhân tạo; sử dụng giấm axit giảm; thay đổi loại axit; …) có thể làm giảm hiệu quả của các rào cản được giới thiệu để kiểm sốt vi sinh vật và do đó thay đổi thời hạn sử dụng của một sản phẩm.
Cơ cấu sản phẩm: cần phải phải hiểu cấu trúc của sản phẩm, tiềm năng cho
các loại vi khuẩn nào hình thành, từ đó có biện pháp cải thiện, ngăn ngừa.
Những chất dinh dưỡng: chủ yếu nói về vitamin. Vitamin là chất dễ bị mất
mát trong thời gian bảo quản, khi hàm lượng dưới mức cho phép xem như hạn sử dụng đã hết.
Chất bảo quản và phụ gia: giúp ức chế vi sinh vật, chống oxy hóa chất béo,
sản phẩm giữ vững cấu trúc trong suốt thời gian bảo quản…
Lượng oxy sẵn có và khả năng oxy hóa khử trong thực phẩm. Điều này có thể
có ảnh hưởng lớn đến các loại hư hỏng và vi sinh vật gây bệnh sẽ phát triển trên thực phẩm gây ôi, mất vitamin, nâu và thay đổi hương vị dẫn đến hư hỏng sản phẩm. (Government of Newzealand, 2005, 2016; N.A. Michael Eskin, 2001).
pH của sản phẩm: khi pH < 4,6 các vi khuẩn chịu nhiệt khơng những khơng
phát triển mà tính chịu của chúng cũng giảm đi nên chúng dễ dàng bị tiêu diệt khi nâng nhiệt độ. Các loại nấm men, nấm mốc có thể phát triển mạnh trong mơi trường axit nhưng hầu hết là kém bền với nhiệt độ. Nên có thể thanh trùng các sản phẩm đồ hộp có độ axit cao ở nhiệt độ thấp hơn đồ hộp ít chua. Nhiệt độ đó thường 800C hoặc thấp hơn (Nguyễn Lân Dũng, 2015).
1.5.2.2 Các yếu tố tác động bên ngoài
Nhiệt độ, thời gian của các quá trình xử lý (thanh trùng, tiệt trùng): để ức chế
vi sinh vật và vô hoạt các enzyme có trong sản phẩm giúp kéo dài hạn sử dụng hơn.
Nhiệt độ, độ ẩm khi bảo quản: nhiệt độ bảo quản cho từng sản phẩm khác
nhau sẽ khác nhau và sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của các vi sinh vật, oxi hóa, cấu trúc cảm quan của sản phẩm cùng các phản ứng khác có thể có hại cho sản phẩm.
Mức độ tiếp xúc ánh sáng: dễ dàng mất vitamin do oxy hóa, rút ngắn thời gian
sử dụng.
Thành phần khơng khí trong bao bì: đây được xem như cách bảo quản sản phẩm bằng cách thay đổi thành phần khí quyển, nhờ vào đó có thể hạn chế q trình oxy hóa, sự phát triển của các vi sinh vât.
Người bán lẻ, người tiêu dùng: cách bảo quản, vận chuyển và sử dụng của
người tiêu dùng cũng làm ảnh hưởng đến sản phẩm (N.A. Michael Eskin, 2001).
1.5.3 Cách xác định hạn sử dụng
Để xác định hạn sử dụng người ta dựa vào các yếu tố sau:
Vi sinh vật: sản phẩm cịn hạn sử dụng phải có hàm lượng vi sinh vật sao cho
đảm bảo sức khỏe cho người tiêu dùng, chúng phải có lượng ở mức cho phép, thông thường người ta sẽ quan tâm đến các vi sinh vật sinh độc tố.
Cảm quan: sản phẩm cịn hạn sử dụng phải có cấu trúc, mùi vị, màu sắc… ở
mức độ cho phép phù hợp với yêu cầu của từng sản phẩm như: không tách lớp, khơng héo úa, khơng hóa nâu-sậm màu…
Dinh dưỡng: một số loại sản phẩm có vai trị cung cấp chất dinh dưỡng đặc
biệt như vitamin thì hàm lượng của chúng sẽ được theo dõi để đánh giá hạn sử dụng.
Đồng thời, xác định chất lượng quan trọng dựa trên các hướng dẫn:
Luật của chính phủ - chất lượng quan trọng chủ yếu là về an toàn vi sinh vật. Tiêu chuẩn của khách hàng - điều này có thể cao hơn của chính phủ.
Đối thủ cạnh tranh - chất lượng quan trọng có thể liên quan đến sản phẩm của
đối thủ cạnh tranh.
Người tiêu dùng - đưa ra đánh giá tốt nhất về chất lượng quan trọng của từng
loại sản phẩm (Government of Newzealand, 2005, 2016).
Có hai phương pháp để xác định hạn sử dụng: gián tiếp và trực tiếp.
1.5.3.1 Phương pháp trực tiếp
Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất. Nó liên quan đến việc lưu trữ sản phẩm theo điều kiện được chọn trước trong một khoảng thời gian dài hơn thời hạn sử dụng dự kiến và kiểm tra sản phẩm đều đặn để xem khi nào bắt đầu hư (Government of Newzealand, 2005, 2016).
1.5.3.2 Phương pháp gián tiếp
Là phương pháp cố gắng dự đoán thời hạn sử dụng của sản phẩm mà không chạy hết chiều dài dùng thử lưu trữ. Do đó, chúng có thể hữu ích cho các sản phẩm
có thời hạn sử dụng dài. Phương pháp này sử dụng lưu trữ tăng tốc hoặc vi sinh dự đốn mơ hình hóa để xác định thời hạn sử dụng (Government of Newzealand, 2005, 2016).
Hạn sử dụng được tăng tốc đánh giá độ ổn định của sản phẩm dựa trên dữ liệu thu được trong thời gian ngắn hơn so với thời hạn sử dụng thực tế của sản phẩm (Steele, 2004). Nhiệt độ là yếu tố gia tốc phổ biến nhất được sử dụng cho hóa chất, dược phẩm và sản phẩm sinh học, thực phẩm vì mối quan hệ của nó với tốc độ phân hủy được dựa trên việc áp dụng các nguyên tắc của nhiệt động học phản ứng hóa học mà đặc trưng phương trình Arrhenius. Đó là phương pháp gia tốc nhiệt Q10: lưu trữ sản phẩm ở điều kiện gia tốc nhiệt độ cao hơn nhiệt độ bảo quản bình thường với bước thay đổi nhiệt độ là 100C và tiến hành đánh giá cảm quan. (Phimolsiripol và Suppakul, 2016).
Mặt khác, thực phẩm chịu một loạt các thay đổi vi sinh, sinh hóa và vật lý, phụ thuộc đáng kể vào thời gian và nhiệt độ. Những thay đổi này có thể làm giảm chất lượng của thực phẩm và thậm chí chúng có thể ảnh hưởng đến sự an toàn của sản phẩm cuối cùng. Sự thay đổi này thường được biểu thị dưới dạng phản ứng có thể nhìn thấy được bằng biến dạng cơ học, các hình thức hư hỏng khác (mất chất dinh dưỡng, ôi hương vị) hoặc thay đổi màu sắc của sản phẩm. Đối với sản phẩm nước trái cây lên men TLRĐ thì màu sắc được xem như là một điểm đặc trưng quyết định đến chất lượng và hương vị. Màu sắc của nước trái cây lên men còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố tác động như ánh sáng, pH, nhiệt độ, ... Đối với rượu vang TLRĐ và bảo quản ở nhiệt độ mát (14-150C) giúp cho sản phẩm có màu sắc và chất lượng tốt (Nguyễn Chí Dũng, 2016) và thơng số đặc tính mất màu trong măng tươi (Somothomvit và Kiatchanapaibul, 2009). Do đó, trong đề tài này chúng tôi lựa chọn màu sắc để đánh giá sự hư hỏng dựa trên sự thay đổi màu sắc đo bằng máy quang phổ hấp thu bằng phương pháp gia tốc nhiệt (phương pháp Q10).
Phương pháp Q10 cho rằng chất lượng sản phẩm suy thoái về màu sắc khi lưu trữ tăng tốc theo một hằng số với bước thay đổi nhiệt độ là 10°C. Đồng thời, sử dụng mơ hình Arrhenius là một mơ hình cổ điển liên hệ tốc độ của một phản ứng
hóa học với sự thay đổi của nhiệt độ. Mơ hình này được áp dụng rộng rãi trong một số thí nghiệm xử lý và bảo quản khi bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ (Corradini và Peleg,