2 .4 Vai trò của CaCl trong việc cải thiện cấu trúc
2.5.2 Tác dụng của đường trong chế biến và bảo quản mứt
2.5.2.1 Cơ sở khoa học
Ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật
Bản thân đường thực phẩm đối với vi sinh vật là vô hại, dung dịch đường ở nồng độ thấp còn có thể thúc đẩy sụ phát triển của vi sinh vật. Tuy nhiên ở nồng độ cao sẽ tạo ra áp suất thẩm thấu cao, ức chế sự phát triển của vi sinh vật làm cho vi sinh vật bám trên thực phẩm không thể sống và sinh sôi nảy nở, thậm chí còn làm cho phần nước trong tế bào vi sinh vật thẩm thấu ra ngoài, khiến cho chất vi sinh trong tế bào bị mất nước sẽ cô đặc lại, sinh ra tình trạng khô hanh sinh lý buộc vi sinh vật phải rơi vào tình trạng chết giả hoặc ngủ đông, điều đó làm cho chế phẩm có thể lưu giữ được. Vì vậy đường thực phẩm không phải là chất bảo quản thực phẩm, nó chỉ có tác dụng ức chế mà không có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật.
Tác dụng chống oxy hóa thực phẩm
Tác dụng chống oxy hóa là một tác dụng khác của đường thực phẩm. Dung dịch đường ngăn chặn sự hấp thu oxy, sự gia tăng của nồng độ dung dịch đường tỉ lệ nghịch với độ hòa tan oxy trong dung dịch đường, tức là nồng độ của dung dịch đường càng cao thì độ hòa tan của oxy càng thấp. Lượng hòa tan của oxy trong dung dịch đường mía nồng độ 60% ở 20oC chỉ bằng 1/6 lượng oxy trong nước đơn thuần. Nguyên liệu trái cây khi ngâm ướp hoặc nấu mứt dưới tác dụng của oxy hóa rất yếu nên có lợi đối với việc giữ gìn mùi vị và màu sắc của sản phẩm đồng thời có thể giảm thiểu sự tổn thất vitamin C.
2.5.2.2 Các loại đường và một số tính chất của đường trong chế biến và bảo quản thực phẩm.
Đường thực phẩm thường dùng có đường mía, đường củ cải, đường mật, đường tinh bột và mật ong.
Theo thành phần hóa học thì đường mía và đường củ cải có độ thuần khiết cao, mùi vị ngon, có tác dụng bảo quản mạnh và sử dụng tiện lợi nên được sử dụng rộng rãi trong sản phẩm đường.
Tính chất của đường
Tính hút ẩm của đường bất luận là bảo quản tồn trữ đường và chế phẩm của nó hay trong sản xuất mứt đều có ảnh hưởng rất lớn. Chế phẩm đường sau khi hút ẩm đã giảm đi áp suất thẩm thấu của đường, vì thế mà làm giảm tác dụng bảo quản của đường, dẫn đến sự biến chất và hư thối của sản phẩm. Nguyên liệu đường sau khi hút ẩm sẽ chảy rửa và kết cục, không những sử dụng bất tiện mà còn bị tổn hao.
Đường kết tinh sau khi hút nước đến 15% thì bắt đầu mất đi dạng kết tinh mà chuyển thành trạng thái dung dịch kết tinh của đường mía thuần khiết có tính hút ẩm rất yếu, khi độ ẩm tương đối không vượt quá 60% thì nó là sản phẩm khó bị chảy rửa. Vì vậy bảo quản đường mía trong môi trường có độ ẩm tương đối khoảng 40-60% là tốt.
Độ tan và chiết xuất tinh thể đường
Độ tan của đường tỉ lệ thuận với sự gia tăng nhiệt độ. Khi nhiệt độ ở 10oC thì độ tan của đường mía là 65,6%, nhiệt độ tăng đến 90oC thì độ tan là 80,6%. Trong quá trình nấu mứt, muốn làm cho đường hòa tan hoàn toàn, giúp sản phẩm hấp thu đường càng nhiều thì nhiệt độ cần phải tăng lên 105-113oC. Mặt khác, dung dịch đường trong mứt nấu không khô nếu ở điều kiện nhiệt độ 10oC thì nước đường sẽ trở nên quá no và dung dịch sẽ không chiết xuất kết tinh, do đó hàm lượng đường trong sản phẩm bị giảm xuống, làm yếu đi tác dụng bảo quản và ảnh hưởng đến chất lượng cùng với vẻ đẹp bên ngoài của sản phẩm, làm cho giá trị thương phẩm bị giảm xuống.
Ngoài ra, trong quá trình sên mứt nếu như đường saccharose chuyển hóa nhiều cũng rất dễ gây ra chiết xuất kết tinh như đường glucose. Từ đây có thể thấy độ hòa tan và chiết xuất kết tinh của đường có quan hệ rất lớn trong sản xuất mứt. Khi sản xuất thường lợi dụng đặc tính chiết xuất kết tinh này để khống chế độ bão hòa dung dịch đường, khi để nguội sản phẩm trở lại dạng hạt đường (kết tinh), tạo thành lớp áo đường cho một số sản phẩm mứt khô như: mứt tắc, mứt bí,… trái lại khi sản xuất mứt ướp để tránh chiết xuất tinh thể đường saccharose, trong chế phẩm thường cho them một ít đường mạch nha hoặc mật ong. Vì những loại đường này có hàm lượng đường chuyển hóa, đường mạch nha và dextrin nhiều, các chất này có tác dụng ức chế sự hình thành và tăng thêm chiết xuất kết tinh, giảm tốc độ kết tinh và tăng cao độ bão hòa của dung dịch đường.
keo trái cây hoặc keo động vật, lòng trắng trứng cũng có tác dụng như thế. Vì các chất này đều có thể làm tăng độ kết dính của dung dịch đường, ức chế sự kết tinh của đường saccharose.
Độ ngọt của đường
Độ ngọt của đường ảnh hưởng đến mùi và vị ngọt của chế phẩm. Vì hiện nay chưa có các dụng cụ chuyên dùng để đo độ ngọt của đường cho nên vị giác của miệng có tính chủ quan nhất định trong giám định bình thường, thường lấy độ ngọt tương đối của đường saccharose làm tiêu chuẩn để biểu thị.
Khi sản xuất mứt và trong công đoạn nấu mứt thường sử dụng đo đạc và xác định nhiệt độ điểm sôi của dung dịch đường mía để nắm bắt điểm sôi cuối và tổng lượng chất khô hòa tan có trong sản phẩm.
Sự chuyển hóa đường saccharose
Saccharose có đặc tính dễ bị thủy phân thành glucose và fructose với sự hiện diện của enzyme invertase hoặc acid (HCl ở nhiệt độ cao). Đây là phản ứng rất quan trọng trong sản xuất mứt trái cây. Do đường mía bị thủy phân tạo thành đường chuyển hóa đã ức chế sự sinh ra kết tinh dung dịch đường, nâng cao tính độ bão hòa của dung dịch đường, tăng áp suất thẩm thấu, tăng thêm chất lượng và mùi vị cho sản phẩm. Mặt khác, do tính hút ẩm của đường, khi thêm lượng đường chuyển hóa sẽ làm cho sản phẩm bị biến chất. Đường mía trong điều kiện pH thấp và nhiệt độ tương đối cao thì chuyển hóa khá nhanh, khi hàm lượng đường chuyển hóa trong dung dịch đạt 30 - 40% thì đường sẽ không thể kết tinh. Đối với những loại trái cây thiếu thành phần acid có thể bổ sung thêm một ít acid tartaric hoặc acid citric để có lợi cho sự chuyển hóa, còn đối với loại trái cây có thành phần acid phong phú khi xử lý nhiệt tránh xử lý quá độ, để tránh sinh ra quá nhiều đường chuyển hóa mà làm giảm độ hòa tan của đường từ đó sinh ra kết tinh glucose.
2.6 Cơ sơ khoa học của một số quá trình cơ bản trong chế biến mứt bí đỏ 2.6.1 Quá trình chần
Chần là một trong những công đoạn quan trọng nhất diễn ra trước những kỹ thuật chế biến khác như lạnh đông, sấy hay đóng hộp. Hoạt động của enzyme trong rau củ đóng vai trò chính trong quá trình chế biến và bảo quản rau củ. Để ngăn cản các phản ứng của enzyme trong quá trình chế biến, hầu hết các loại rau củ trước hết phải được chần. Chần bằng nước nóng thường được thực hiện ở 75 ÷ 95ºC trong thời gian từ 1 đến 10 phút, tùy kích cỡ rau củ. Thời gian chần thông thường ở 95ºC cho đậu xanh là 2 ÷ 3 phút, và 4 ÷ 5 phút cho cải bông, 1 ÷ 2 phút cho đậu.
Chần rau củ nhằm mục đích tiền xử lý trước lạnh đông có nhiều ưu cũng như nhược điểm.
Các ưu điểm chủ yếu của quá trình chần:
Giúp ổn định cấu trúc (thay đổi do enzyme), màu sắc, hương vị, giá trị dinh dưỡng.
Tiêu diệt vi sinh vật.
Làm héo lá rau, thuận lợi cho quá trình bao gói.
Vô hoạt enzyme.
Một số nhược điểm không mong muốn của chần:
Làm mất cấu trúc của một số loại rau củ khi lạnh đông và tan giá, thay đổi màu, mùi vị, giá trị dinh dưỡng do nhiệt.
Mất chất khô hòa tan.
Các tác động có hại đến môi trường (nhu cầu về năng lượng và nước chần).
Do đó, tùy thuộc vào từng loại nguyên liệu, việc tìm ra cân bằng các yếu tố khác nhau để đạt được sự kết hợp tốt nhất trong quá trình chần cần được tiến hành (Nguyễn Văn Mười, 2007).
i. Mục đích của việc chần nguyên liệu
Làm vô hoạt enzyme: Trong các quá trình sấy khô và làm lạnh đông nhiệt độ chế biến cực đại không đủ làm vô hoạt enzyme có trong nguyên liệu. Nếu trong quá trình sơ chế mà nguyên liệu không được chần, những biến đổi không mong muốn về tính chất cảm quan và giá trị dinh dưỡng sẽ xảy ra trong quá trình tồn trữ. Nếu quá trình chần thực hiện chưa đầy đủ có thể gây ra hư hỏng nhiều hơn thực phẩm chưa chần, từ đó sản phẩm chế biến ra cũng không đạt được chất lượng tốt nhất. Hai loại enzyme có khả năng chịu nhiệt được tìm thấy trong hầu hết các loại rau quả là catalase và peroxydase (Nguyễn Văn Mười, 2007).
Làm giảm lượng vi sinh vật trên bề mặt: Quá trình chần làm giảm một lượng lớn trên bề mặt nguyên liệu, làm thuận lợi hơn cho các quá trình chế biến tiếp theo.
Chần còn làm mềm mô của rau quả tạo điều kiện thuận lợi khi cho vào bao bì và bài khí từ những khoảng không gian giữa những tế bào, làm cho việc hình thành khoảng không gian chân không ở phía trên của bao bì được thuận lợi hơn (Nguyễn Văn Mười, 2007).
ii. Enzyme chỉ thị cho quá trình chần
Quá trình chần tối ưu được xác định dựa vào việc đo lường tốc độ phá hủy enzyme, do đó thời gian chần chỉ cần đủ dài để phá hủy enzyme đã được chỉ định. Catalase và peroxydase là những enzyme tương đối kháng nhiệt, hai loại này có thể được dùng một cách rộng rãi nhằm xác định xem là quá trình chần đã đạt yêu cầu chưa. Tuy nhiên, một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng: chất lượng các sản phẩm chần, lạnh đông, tồn trữ sẽ được cải thiện nếu peroxydase còn một ít hoạt tính sau khi chần (Nguyễn Văn Mười, 2007).
Có một số phương pháp chần như: Chần bằng microwave:
Rất nhiều loại rau củ có thể được chần với năng lượng nguyên tử bằng cách xử lý nhiệt với 3000-mC nhằm vô hoạt enzyme oxy hóa. Nhiều nghiên cứu cho thấy 100% acid ascorbic còn duy trì so với 37 ÷ 100% với quá trình chần bằng hơi nước 24 ÷ 93% với quá trình chần trong nước nóng. Phương pháp chần bằng điện môi trong thiết bị kín có khuynh hướng bảo quản được hàm lượng vitamin C và các chất rắn hơn là chần trong nước nóng hoặc hơi nước.
Sự kết hợp của quá trình chần bằng năng lượng microwave và hơi nước, hoặc năng lượng microwave và nước nóng ảnh hưởng một cách có hiệu quả đến sự vô hoạt enzyme peroxydase, duy trì hàm lượng chlorophyll và acid ascorbic hơn là phương pháp chần cổ truyền.
(Nguyễn Minh Thủy, 2010).
Ngoài ra còn có một số phương pháp chần như: Chần bằng hơi nước hoặc nước nóng.
Chần bằng áp suất cao hoặc sốc nhiệt. (Nguyễn Văn Mười, 2007)
2.6.2 Quá trình thẩm thấu
Thẩm thấu là sự chuyển dịch của dung môi từ dung dịch có nồng độ thấp sang dung dịch có nồng độ cao hơn qua màng. Nếu dung dịch đường trong nước có nồng độ cao hoặc được ngăn cách với dung dịch đường có nồng độ thấp hơn hay bằng một màng thở thì các phân tử sẽ di chuyển từ dung dịch có nồng độ thấp sang dung dịch có nồng độ cao qua màng. Màng loại này, tức là màng chỉ cho nước đi qua mà không cho các phân tử khác đi qua gọi là màng bán thấm.
Áp suất thẩm thấu là đại lượng vật lý quan trọng trong quá trình thẩm thấu. Áp suất thẩm thấu là lực đẩy của các phân tử dung môi từ dung dịch có nồng độ thấp sang dung dịch có nồng độ cao qua màng. Trong vật lý áp suất thẩm thấu được tính bằng công thức:
P = R*T*C Trong đó:
P: áp suất thẩm thấu (at) R: hằng số (R = 0.082) T: nhiệt độ tương đối (oK)
C: nồng độ dung dịch ( phân tử gam/lít)
Trong quá trình thẩm thấu sự chuyển dịch của dung môi qua màng sẽ dừng lại khi hai dung dịch đạt trạng thái cân bằng nồng độ. Tuy nhiên hiện tượng này thường không xảy ra ở tế bào thực vật. Trong quá trình thẩm thấu tế bào thực vật chỉ nhận nước đến mức
bão hòa, vì khi đó thành tế bào thực vật sinh ra một lực chống lại sức trương nước gọi là áp suất trương nước có chiều ngược với áp suất thẩm thấu và khi hai áp suất này cân bằng thì nước dừng lại và tế bào chỉ ở mức bão hòa nước không bị phá vỡ.
Môi trường có áp suất thẩm thấu càng cao càng hút nước vào càng mạnh. Quá trình thẩm thấu có thể sử dụng nhằm tăng thời gian bảo quản, đặc biệt là các sản phẩm rau quả như sản xuất các loại mứt rau quả. Thường hàm lượng ẩm trong rau quả rất lớn khoảng 90%, vì vậy sau khi chế biến thành dạng sản phẩm như mứt thì hàm lượng ẩm sẽ giảm xuống giúp quá trình bảo quản dễ dàng hơn và tăng giá trị cảm quan cũng như giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm mứt.
(Đoàn Phương Linh, 2010)
2.6.3 Quá trình nấu (cô đặc)
Cô đặc là làm bốc hơi nước của sản phẩm bằng cách đun sôi.
Quá trình cô đặc thường sử dụng trong công nghiệp sản xuất đồ hộp như cà chua cô đặc, mứt, nước quả cô đặc, sữa đặc,…
Mục đích:
- Tăng nồng độ chất khô trong sản phẩm.
- Kéo dài thời gian bảo quản (vì hạn chế vi sinh vật phát triển do ít nước, áp suất thẩm thấu cao).
- Giảm được khối lượng vận chuyển.
- Quá trình cô đặc phụ thuộc vào 3 thông số cơ bản: nhiệt độ sôi, thời gian sản phẩm lưu lại trong thiết bị (thời gian cô đặc) và cường độ bốc hơi.
Biến đổi của nguyên liệu trong quá trình nấu (cô đặc)
- Biến đổi vật lý: thực phẩm cô đặc là một hệ của nhiều chất hòa tan như đường, acid, muối, còn chứa cả các chất không hòa tan như: tinh bột, cellulose, ở trạng thái huyền phù. Khi cô đặc dung môi, dung môi bay hơi, nồng dộ chất tan tăng dần, nhiệt độ sôi, độ nhớt, khối lượng riêng tăng, nhưng hệ số truyền nhiệt giảm, hàm lượng khí trong gian bào và trong sản phẩm cũng giảm.
- Biến đổi hóa học: các loại đường trong rau quả do chịu tác động của nhiệt độ cao ở bề mặt truyền nhiệt nên bị caramel hóa. Ở nhiệt độ 160oC quá trình caramel hóa xảy ra mạnh. Ở 160oC, saccharose loại một phân tử nước tạo ra glucosan và fructosan. Ở 185-190oC, glucosan kết hợp với fructose tạo thành isosaccharosan. Tiếp tục hai phân tử isosaccharosan, loại 3 phân tử nước tạo thành caramelen. Khi nhiệt độ tăng trên 200oC tạo thành caramelin (mất tính hòa tan).
2.7 Các biến đổi trong quá trình bảo quản
2.7.1 Aw và ảnh hưởng của nó đến hoạt động của vi sinh vật
Để ổn định trong thời gian bảo quản hàm lượng ẩm tuyệt đối của sản phẩm không phải là yếu tố quyết định. Chỉ số hoạt độ nước mới là chỉ tiêu đặc trưng cho mức độ tiếp nhận của sản phẩm đối với tác động của khí quyển xung quanh.
Aw = P/P0
Với: Aw: độ hoạt động của nước P: áp suất bão hòa của dung dịch
P0: áp suất hơi bão hòa của dung môi nguyên chất ở cùng điều kiện nhiệt độ.
Khi độ ẩm tương đối tăng, hoạt độ nước nước tăng. Sản phẩm có hàm ẩm cao thường chứa nhiều nước tự do, do đó hoạt độ nước cao.
Aw có thể bị giảm không chỉ bằng cách thêm các chất hòa tan khác nhau để làm cho lượng nước liên kết tăng lên. Aw không chỉ phụ thuộc vào thành phần hóa học mà còn phụ thuộc vào trạng thái vật lý của sản phẩm.
Aw có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của vi sinh vật. Mỗi loại vi sinh vật có một aw tối thiểu khác nhau cho phép vi sinh vật phát triển tối ưu.