CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.3 TỔNG QUAN CÁC HỢP CHẤT SINH HỌC QUẢ XOÀI, CHANH DÂY
2.3.1 Carotene
Carotenoids là thuật ngữ chung được sử dụng để chỉ phần lớn các sắc tố được tìm thấy tự nhiên trong các động vật và thực vật. Nhóm màu sắc hịa tan chất béo này bao gồm hơn 700 hợp chất về màu đỏ, cam và vàng. Hầu hết các carotenoid là các hydrocarbon chứa 40 nguyên tử cacbon và hai vành đai đầu cuối (J. G. Bell et at., 2000).
Hầu hết các carotenoid là tetraterpenoid (C40) bao gồm của 8 đơn vị isoprenoids liên kết để phân tử là tuyến tính và đối xứng, với thứ tự đảo ngược ở giữa. Các cấu trúc tuần hồn cơ bản có thể được sửa đổi bằng cách hydro hóa, dehydrogenation, cyclization, và oxy hóa. Hệ liên kết đơi liên hợp tạo ra các sắc tố phản ứng hóa học cao có thể dễ dàng đồng phân hóa và bị oxy hóa (Oliver and Palou, 2000). Các carotenoid là tiền thân của vitamin A nên có ít nhất một vịng β-ionone khơng được thay thế và polienic bên chuỗi có ít nhất 11 carbon (Ambrosio et al., 2006).
Ứng dụng y học :
Do tính chất màu của carotenoid, chúng thường dùng trong thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm và thức ăn gia súc cơng nghiệp. Ngồi việc sử dụng rộng rãi như chất màu, chúng cũng được sử dụng trong việc củng cố thực phẩm vì có thể hoạt động như là provitamin A và các chức năng sinh học của chúng lợi ích sức khoẻ, chẳng hạn như tăng cường hệ thống miễn dịch, giảm nguy cơ bệnh thối hóa, chất chống oxy hóa và các hoạt động chống béo phì.
Vitamin A quan trọng cho sự tăng trưởng, phát triển, duy trì các mô, sinh sản, hệ miễn dịch, chu kỳ hoạt động trong q trình tái sinh của các cơ quan nhận kích thích ánh sáng (Ambrosio et al., 2006).
2.3.2 Các hợp chất phenol
Các hợp chất phenol là các chất chuyển hóa thứ sinh là các dẫn xuất của đường pentose phosphate, shikimate, và phenylpropanoid trong thực vật (Randhir et al., 2004). Các hợp chất này, một trong những nhóm phytochemicals xuất hiện nhiều nhất, có tầm quan trọng sinh lý và hình thái đáng kể trong thực vật. Các hợp chất phenolic có nhiều đặc tính sinh lý như chống dị ứng, chống arthogenic, chống viêm, chống vi khuẩn, chống oxy hóa, chống huyết khối, cardioprotective và giãn các hiệu ứng (Benavente et
al.,1997, Middleton et al., 2000, Manach et al., 2005). Các hợp chất phenol có
liên quan đến lợi ích sức khoẻ từ việc tiêu thụ quả cây và rau quả (Hertog et al., 1993, Parr and Bolwell, 2000). Tác dụng có lợi từ các hợp chất phenolic
13
được cho là do hoạt động chống oxy hoá của chúng (Heim et al., 2002). Các hợp chất phenol có thể là một yếu tố quyết định tiềm năng chống oxy hoá của thực phẩm (Parr and Bolwell, 2000), và do đó có thể là một nguồn tự nhiên của các chất chống oxy hoá. Các hợp chất phenolic chịu trách nhiệm về chất chống oxy hóa do khả năng đóng góp của electron dẫn đến việc chuyển đổi phản ứng các gốc tự do cho các phân tử ổn định không (Maria et al., 2000).
2.3.3 Vitamin C
Vitamin C (acid ascorbic) phổ biến trong cơ thể động vật và thực vật ở dạng tự do hay phức với protein. Tham gia nhiều q trình oxy hóa khử trong cơ thể người. Trong phân tử ascorbic chứa nhóm dienol (-COH=COH-) có tính khử mạnh. Vitamin C dễ bị oxy hố thành axit dehydroascorbic, phản ứng có tính thuận nghịch (Hồng Kim Anh, 2007).
Vitamin C tham gia vào các q trình oxi hóa - khử khác nhau trong cơ thể. Xúc tác chuyển hóa các hợp chất thơm thành các dạng phenol tương ứng. Ví dụ như hydroxyl hóa phenylalanine thành tirozin. Ngồi ra, vitamin C cịn tham gia điều hịa q trình tạo ADN và ARN hoặc chuyển procolagen thành collagen. Chính vì vậy nó có tác dụng làm cho vết thương chóng liền sẹo. Dựa vào tính chất chống oxy hóa acid ascorbic thường được sử dụng để ngăn quá trình sẫm mà, bảo vệ tocopherol và vitamin A (Lê Ngọc Tú, 2000).
2.4 TỔNG QUAN VỀ BAO BÌ
Theo Lê Mỹ Hồng, (2005), bao bì chứa đựng nước giải khát là các loại như: sắt tây, plastic, thủy tinh,… Tùy loại sản phẩm, lợi ích kinh tế và những ưu khuyết điểm khác nhau của từng loại bao bì mà nhà sản xuất có thể lựa chọn. Bao bì thủy tinh đựng thực phẩm gồm những chai, lọ bằng thủy tinh silicat. Vật liệu chế tạo ra chúng là những oxit hữu cơ, dạng thủy tinh hay vơ định hình. Độ bền cơ học của thủy tinh được quyết định từ thành phần nguyên liệu, công nghệ chế tạo, cấu tạo hình dạng bao bì. Đặc tính quang học của thủy tinh được thể hiện ở khả năng hấp thu ánh sáng và phản xạ ánh sáng. Tính hấp thụ cịn phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng. Thủy tinh silicat có khả năng hấp thụ tia có bước sóng 150 nm và 600 nm. Độ bền hóa học thủy tinh tùy thuộc vào thành phần nguyên liệu ban đầu và điều kiện của mơi trường tiếp xúc với thủy tinh.
Bao bì chai nhựa (PET) được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm góp phần rất lớn trong việc tăng thời gian bảo quản, thúc đẩy phát triển ngành đồ uống có ga. Thực phẩm địi hỏi bao bì cần phải đáp ứng được độ an tồn. Khơng có chất gây phản ứng với thực phẩm hay gây hại đến sức khỏe con người.
Đặc tính chai nhựa PET:
14
Đối với thực phẩm thì nhìn thấy sản phẩm bên trong sẽ giúp khách hàng tin tưởng và mua hàng. Nhựa PET có thể làm được điều đó.
Cách ly hồn tồn mơi trường bên trong và bên ngồi. Vì khả năng chống thấm nước khơng khí rất tốt.
Có độ bền cơ học cao, chịu lực, mài mòn rất lớn.
Chịu được nhiệt độ cao mà vẫn khơng làm thay đổi tính chất.
Là loại bao bì khơng được tái chế vì khả năng bám mùi và vi khuẩn cao. Nên chỉ sử dụng một lần.
u cầu về bao bì: Khơng gây độc hại cho thực phẩm, không làm cho thực phẩm bị biến đổi về mặt chất lượng, bền đối với tác dụng của thực phẩm, chịu được nhiệt độ, truyền nhiệt tốt, chắc chắn, nhẹ, dễ gia cơng, rẻ tiền hình thức hấp dẫn, phù hợp với sản phẩm sử dụng, vận hành, bảo quản tiện lợi.
2.5 TỔNG QUAN CÁC Q TRÌNH CƠNG NGHỆ SỬ DỤNG 2.5.1 Phối chế
Bản chất quá trình phối chế.
Phối chế là quá trình pha trộn giữa 2 hay nhiều cấu tử (thành phần) khác nhau để thu được một hỗn hợp (sản phẩm) đáp ứng yêu cầu đã định. Còn đảo trộn là quá trình cơ học nhằm khuấy trộn các thành phần trong hỗn hợp để chúng phân bố đều nhau. Trong công nghệ thực phẩm, phần lớn các dây chuyền cơng nghệ có liên quan đến q trình phối chế.
Mục đích và phạm vi sử dụng quá trình.
Trong cơng nghiệp thực phẩm q trình phối chế thực hiện nhằm các mục đích sau: tạo ra sản phẩm mới, đa số loại sản phẩm thực phẩm không phải từ một loại nguyên liệu mà gồm 2 hay nhiều loại khác nhau. Tỷ lệ giữa các loại nguyên liệu nhiều khi xấp xỉ nhau. Những thành phần tham gia để tạo nên sản phẩm mới là không thể thiếu được, chúng phải được phối chế với nhau để cho sản phẩm có chất lượng đặc trưng. Nhằm tăng chất lượng sản phẩm chúng ta thấy rằng, một số loại thực phẩm nếu tồn tại một mình thì chất lượng khơng tốt lắm, nhưng khi bổ sung cho chúng một số thành phần khác (hương, màu, phụ gia,…) mặc dù với khối lượng ít cũng có tác dụng làm tăng chất 10 lượng của sản phẩm lên. Nhiều khi phối chế chỉ nhằm mục đích điều chỉnh các thành phần có sẵn trong sản phẩm trong trường hợp các thành phần đó chưa đạt u cầu.
15
Tính chất vật liệu, biến đổi của chúng và sản phẩm sau phối chế.
Nguyên liệu đưa vào phối chế thường khác nhau về tính chất vật lý, hóa học, sinh học, cảm quan, Mỗi loại nguyên liệu tương ứng với một giá trị chất lượng nhất định. Giá trị đó có thể cao hay thấp tùy thuộc vào thành phần hóa học, sinh học và tính chất vật lý của từng loại nguyên liệu. Trong thực tế, tỷ lệ phối chế giữa các cấu tử tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể, thường được cho dưới dạng cơng thức. Trước lúc phối chế các cấu tử có thể tồn tại ở nhiều dạng khác nhau như dạng lỏng gồm nước quả, các loại dung dịch đường, acid, muối dạng rắn hoặc bột rời như đường kính, muối dạng bán chất lỏng như các loại bột nhuyễn từ quả, thịt cá băm nhuyễn. Q trình phối chế có thể thực hiện với các nguyên liệu cùng pha hoặc khác pha với nhau. Khi tiếp xúc với nhau các cấu tử phối chế có thể có khả năng liên kết hóa học hoặc lý – hóa (hấp phụ) với nhau. Sự liên kết đó có thể xảy ra đối với tồn hệ cấu tử hay có thể chỉ một số thành phần trong cấu tử đó (Lê Bạch Tuyết, 1994).
2.5.2 Quá trình nghiền
Bản chất của quá trình.
Bản chất của q trình nghiền là làm giảm kích thước của vật liệu, thông thường là các loại vật liệu rời, bằng tác động của các lực cơ học. Nghiền là một trong các quá trình được sử dụng phổ biến trong cơng nghệ thực phẩm.
Trong q trình nghiền, có ba loại lực cùng tác dụng lên vật liệu: lực nén, lực va đập và lực ma sát. Tuy nhiên, tùy từng q trình, sẽ có một loại lực chiếm ưu thế. Trong quá trình nghiền thơ các loại vật liệu cứng, lực nén chiếm ưu thế. Lực ma sát thường chiếm ưu thế trong quá trình nghiền các loại vật liệu mềm, đặc biệt là trong quá trình nghiền tinh. Lực va đập thường được ứng dụng trong cả quá trình nghiền thơ, nghiền trung gian và cả nghiền tinh. Một
trong các thông số quan trọng để đánh giá quá trình nghiền là tỷ lệ giảm kích thước, được xác định bằng tỷ lệ kích thước trung bình của ngun liệu trước khi nghiền và kích thước trung bình của ngun liệu sau khi nghiền (Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự, 2011).
Biến đổi nguyên liệu.
Vật lý: Biến đổi vật lý quan trọng nhất trong quá trình nghiền là kích thước của ngun liệu sẽ giảm, diện tích bề mặt nghiền sẽ tăng lên.
Hóa học: Khi nghiền vật liệu, cấu trúc của vật liệu bị phá vỡ, các thành phần dễ bị oxy hóa bên trong vật liệu như các acid béo, vitamin,... Có điều kiện tiếp xúc với oxy, do đó các phản ứng oxy hóa sẽ diễn ra. Các phản ứng này diễn ra thường làm giảm giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Do dó, các sản phẩm sau
16
khi nghiền thường được bảo quản trong các điều kiện nghiêm ngặt hơn so với trước khi nghiền. Hóa lý: trong q trình nghiền, diện tích bề mặt riêng tăng lên, tốc độ bay hơi của các cấu tử dễ bay hơi tăng lên, đặc biệt là trong q trình nghiền có sinh ra nhiệt. Hiện tượng này sẽ làm giảm giá trị cảm quan về mùi của sản phẩm. Hóa sinh: đối với nguyên liệu thực phẩm sau khi nghiền, các phản ứng oxy hóa được xúc tác bởi enzyme sẽ diễn ra mạnh hơn vì cơ chất tiếp xúc với oxy nhiều hơn. Sinh học: sau khi nghiền, diện tích bề mặt riêng tăng lên, mật độ vi sinh vật có thể tăng lên. Đồng thời, các thành phần dinh dưỡng thích hợp của vi sinh vật bên trong ngun liệu có thể thốt ra bề mặt, làm vi sinh vật phát triển mạnh hơn làm giảm chất lượng của thực phẩm (Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự, 2011).
2.5.3 Quá trình lọc
Lọc là quá trình phân riêng hỗn hợp không đồng nhất qua lớp lọc, bả được giữ lại trên lớp lọc, dung dịch chui qua lớp lọc dưới áp suất dư so với áp suất bên dưới vật ngăn. Áp suất này được tạo ra do áp suất tĩnh của lớp chất lỏng trên vật ngăn hoặc do bơm. Mục đích của q trình lọc là làm sạch, nâng cao chất lượng sản phẩm, như lọc đường, nước quả, dầu thực vật, rượu bia, nước chấm, lọc nước, lọc khí. Ngồi ra lọc cịn là quá trình trung gian để chuẩn bị cho các q trình tiếp theo, ví dụ lọc sơ bộ dịch quả trước khi lắng, lọc dịch đường trước khi sản xuất các mặt hàng thực phẩm.
Vật liệu đưa vào q trình lọc có thể là khí gồm khí sạch và bụi hoặc là dung dịch huyền phù gồm pha lỏng và pha rắn là bã, đặc trưng bằng tính khơng tan lẫn và khả năng tách khỏi nhau. Sản phẩm của q trình có thể là dung dịch u cầu trong hoặc trong suốt và cặn bã chứa ít dung dịch. Sản phẩm cũng có thể là chất rắn, u cầu khơ và được tách hết dung dịch. Sau khi lọc dung dịch trong suốt hầu như khơng thay đổi về thành phần hóa học và các thành phần khác, tuy nhiên có thay đổi trạng thái, màu sắc, chất lượng tăng do tách hết tạp chất và loại được một số vi sinh vật khơng có lợi theo cặn, tuy nhiên có thể tổn thất một ít các chất có ích theo cặn như protein, vitamin, chất màu. Sản phẩm là chất rắn, ngoài thay đổi về trạng thái từ lỏng sang rắn, còn tách được các tạp chất hịa tan do đó chất lượng tăng lên.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc là lớp chất lỏng (dung dịch) chảy qua lớp vật ngăn có chuyển động dòng. Lượng nước trong phụ thuộc vào hiệu số áp suất hai đầu lọc, tính chất ống mao quản, độ nhớt dung dịch, bề mặt lọc và thời gian lọc (Lê Ngọc Thụy, 2009).
17
2.5.4 Quá trình thanh trùng
Thanh trùng là q trình xử lý nhiệt tương đối ơn hịa nhằm bảo quản thực phẩm, bằng cách vô hoạt các enzyme và tiêu diệt một số vi sinh vật tương đối nhạy cảm với nhiệt độ. Là phương pháp cất giữ thực phẩm theo nguyên lý tiêu diệt mầm móng gây hư hỏng thực phẩm. Thanh trùng bằng nhiệt độ cao của hơi nước và nước nóng là phương pháp thanh trùng phổ biến nhất trong sản xuất đồ hộp (Nguyễn Văn Tiếp và cộng sự, 2000). Khi nâng nhiệt độ của môi trường cao hơn nhiệt độ tối thích của vi sinh vật thì hoạt động của vi sinh vật bị chậm lại. Ở nhiệt độ cao, protein chất nguyên sinh của vi sinh vật bị đông tụ làm cho vi sinh vật bị chết. Q trình đơng tụ protein không thuận nghịch, nên hoạt động của vi sinh vật không phục hồi sau khi hạ nhiệt.
Công thức thanh trùng:
Theo (Nguyễn Văn Tiếp và cộng sự, 2000) mỗi dạng sản phẩm thực phẩm thanh trùng các thiết bị khác nhau đều có chế độ thanh trùng khác nhau, chế độ thanh trùng đồ hộp được biểu diển theo công thức sau:
− − −
. Trong đó:
a:Thời gian xả khí trong thiết bị thanh trùng bằng hơi nước. A: Thời gian nâng nhiệt (phút).
B: Thời gian giữ nhiệt (phút). C: Thời gian hạ nhiệt (phút). T: Nhiệt độ thanh trùng (oC). P: Áp suất đối kháng (atm).
Nhiệt độ thanh trùng:
Tất cả các loại thực phẩm trong tự nhiên đều bị nhiễm nhiều loại vi khuẩn, tùy thuộc vào môi trường của thực phẩm ấy mà mức độ nhiễm trùng và chủng loại
vitrùng có khác nhau. Các sản phẩm đồ hộp là môi trường rất thuận lợi cho vi sinh vật phát triển. Mặc dù có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của vi sinh vật, trong đó độ acid ảnh hưởng rất lớn, ở mơi trường ít chua
visinh vật bền với nhiệt, khó bị tiêu diệt hơn khi thanh trùng, cịn đối với mơi trường có pH thấp vi sinh vật bị tiêu diệt dễ dàng hơn ngay cả ở nhiệt độ khơng cao. Chính do phản ứng rất nhạy của vi sinh vật với độ chua của môi trường như vậy, nhiệt độ thanh trùng đồ hộp thực phẩm được lựa chọn dựa trên độ pH của nó.
18
Các thực phẩm được chia làm hai nhóm để lựa chọn nhiệt độ thanh trùng: Nhóm thực phẩm chua có pH < 4,2, thường thanh trùng ở nhiệt độ dưới 100oC nhưng khơng thấp hơn 75–80oC.
Nhóm thực phẩm chua có pH ≥ 4,2, thường thanh trùng ở nhiệt độ từ 100oC trở lên, thường hay sử dụng khoảng 112–120oC, đôi khi 125–130oC (Nguyễn Trọng Cẩn và Nguyễn Lệ Hà, 2009).