1.6.1 Nguồn gốc
Nhiều nghiên cứu cho rằng cà chua có nguồn gốc từ vùng Nam Mỹ, dọc bờ biển Thái Bình Dƣơng, từ quần đảo Galapagos tới Chile.
Theo Luckwill (1943), cà chua từ Nam Mỹ đƣợc đƣa vào Châu Âu từ thế kỷ 16 và đầu tiên đƣợc trồng ở Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha, sau đó đƣợc phổ biến nhiều vùng trên thế giới. Trƣớc đó, cà chua chỉ đƣợc coi nhƣ cây thuốc và cây cảnh, mãi đến cuối thế kỷ 18, đầu thế kỷ 19, cà chua đƣợc xếp vào cây thực phẩm có giá trị. Cà chua trồng phổ biến khắp thế giới và thuộc nhóm rau củ có diện tích trồng lớn nhất chỉ sau khoai tây [36].
Ở Việt Nam, cà chua đƣợc trồng chỉ mới hơn 100 năm nay. Điều kiện thiên nhiên, khí hậu và đất đai của nƣớc ta rất thích hợp cho cà chua sinh trƣởng và phát triển, nên diện tích trồng cà chua ngày càng đƣợc mở rộng trong những năm gần đây.
20
1.6.2 Phân loại cà chua theo thực vật học
Cà chua thuộc chi Lycopersicon Tourn, họ Cà (Solanaceae). Ở nƣớc ta, giống cà chua đang đƣợc trồng chủ yếu thuộc 3 nhóm sau:
Cà chua hồng: là loại cà chua đƣợc trồng phổ biến hiện nay, quả có hình dạng nhƣ quả hồng, không có múi hoặc múi không rõ. Có thể dùng ăn tƣơi hay chế biến do thịt quả đặc. Giống cà chua này cho loại quả chƣa nhiều nạc, ăn ngon, tuy nhiên cây chống chịu sâu bệnh kém so với cà chua múi
Cà chua múi: quả to, có nhiều ngăn tạo thành múi. Quả có vị chua, nhiều hạt, ăn không ngon. Loại cà chua này có thời gian sinh trƣởng dài, năng suất cao, khả năng chống chịu sâu bệnh tốt nhƣng chất lƣợng quả kém so với cà chua hồng nên ít đƣợc trồng.
Cà chua quả nhỏ: thƣờng đƣợc gọi là cà chua bi, đƣợc trồng rải rác ở các vùng núi cao, vùng ven biển miền Trung. Giống loại này có khả năng chống chịu sâu bệnh tốt, cho quả có nhiều hạt, hàm lƣợng acid cao. Quả có kích thƣớc bé, cây khá sai quả.
Gần đây nhiều vùng trong nƣớc đã có trồng các giống cà chua nhập nội thuộc cùng loài, những giống này cho năng suất trái cao, chất lƣợng trái tốt và đƣợc sử dụng chủ yếu nhƣ một loại rau ăn trực tiếp trong các bữa ăn. Màu sắc và hình dạng của các loài cà chua này rất đa dạng ( màu vàng, đỏ….)
Thời kỳ chín của quả cà chua: màu sắc của quả chín phụ thuộc vào sự có mặt của β – caroten và lycopen trong quả [1]. Mức độ chín đỏ của quả có khác nhau ở các giống và phụ thuộc vào nhiệt độ. Ở nhiệt độ cao 30oC trở lên sự tổng hợp lycopen bị ức chế, trong khi đó tổng hợp β – caroten không bị ảnh hƣởng bởi tác động của nhiệt độ, vì thế vào mùa nóng nhiều giống cà chua khi chín có màu vàng hoặc đỏ vàng.
21 Quá trình chín của cà chua qua các giai đoạn sau:
Bảng 1.5. Quá trình chín của trái cà chua.
Xanh
Trái phát triển đầy đủ về kích thƣớc, có màu xanh sáng, lớp keo xung quanh hạt đƣợc hình thành, da trái chƣa lộ rõ màu hồng hay
vàng nhƣng khi đem ủ, trái sẽ chín hồng.
Xanh vàng Da trái có màu vàng, xanh vẫn chiếm ƣu thế, màu vàng, nâu, hồng hoặc đỏ chiếm ít hơn 10% trên bề mặt cà chua.
Vàng hồng Đỉnh trái xuất hiện màu hồng chiếm từ 10 – 30% trên bề mặt cà chua, xung quanh cuống trái còn xanh, trái cứng.
Hồng Đỉnh trái xuất hiện màu hồng hoặc đỏ chiếm lớn hơn 30% và nhỏ hơn 90% trên bề mặt cà chua, trái cứng.
Hồng đỏ Đỉnh trái xuất hiện màu đỏ hồng hoặc đỏ chiếm hơn 60% nhƣng màu đỏ bao phủ không quá 90% trên bề mặt cà chua.
Chín đỏ
Da trái hiện rõ màu đỏ, hồng hay vàng chiếm hơn 90% trên bề mặt cà chua. Tùy theo giống, trái bắt đầu mềm, hạt trong trái phát triển
đầy đủ có thể thu làm giống.
[1]
1.6.3 Thành phần cấu tạo trái cà chua
Cấu tạo trái cà chua gồm:
Epicarp (lớp vỏ ngoài): lớp ngoài có dạng tế bào hình tam giác
Mesocarp (lớp vỏ quả giữa): phần thịt của lớp vỏ ngoài đƣợc hình thành từ những tế bào có vách tròn, mỏng. Khi chín, những thành phần này gồm: Lycopen những sợi chứa chất màu đỏ. Dịch lỏng chứa các hợp chất mùi vị có khả năng hòa tan trong nƣớc
Endocarp (vỏ quả trong): là những mô cứng hơn nơi phân chia và giới hạn những vùng thịt quả [38].
Trái cà chua thuộc nhóm quả mọng nƣớc, hình dạng thay đổi từ tròn đến dài, vỏ trơn láng hoặc có khía, màu xanh và có lông khi còn xanh; màu đỏ, hồng, cam hay vàng và trơn láng khi chín, trái có 2 hay nhiều ngăn chứa nhiều hạt [1].
22
Hạt cà chua nhỏ, nhiều lông, màu vàng sáng hoặc hơi tối. Trong quả, hạt nằm trong buồng chứa dịch bào kìm hãm sự nảy mầm [1].
Trong trái xanh có chứa ít nhiều độc tố có tên là tomatine, lƣợng chất này giảm dần theo mức độ chín của trái và biến mất hoàn toàn khi trái chín đỏ. Do đó không nên sử dụng trái xanh để ăn tƣơi vì có thể gây nhức đầu chóng mặt, buồn nôn. Khi chế biến trái cà chua xanh, tomatine có thể bị phân hủy bởi nhiệt độ cao hoặc hòa tan vào nƣớc muối (trƣờng hợp muối cà) [1].
1.6.4 Thành phần hóa học của trái cà chua.
Bảng 1.6. Thành phần hóa học của trái cà chua.
[33].
Cà chua chín chứa hàm lƣợng nƣớc cao và hàm lƣợng chất rắn thấp. Cà chua thƣờng chứa từ 5,5 – 9,5 % tổng chất rắn. Lƣợng chất rắn trong cà chua khác nhau trong một giới hạn rộng do ngoài giống khác nhau về đặc tính của đất trồng và đặcbiệt là lƣợng nƣớc tƣới và lƣợng mƣa trong giai đoạn trồng và thu hoạch [14].
Calo /100gr 20 Nƣớc (%) 94 Protein (%) 0,6 Thành phần khoáng Glucid (%) 4,2 Ca (mg/%) 12 Cellulose (%) 0,8 P (mg/%) 26 Tro (%) 0,4 Fe (mg/%) 1,4 Vitamin Carotin (mg%) 2 B1 (mg%) 0.06 B2 (mg%) 0.04 PP (mg%) 0.5 C (mg%) 40
23
Đƣờng: hàm lƣợng đƣờng chiếm khoảng 1/2 tổng chất khô trong quả cà chua. Đƣờng tự do trong cà chua phần lớn là đƣờng khử. Sacchrose tìm thấy trong cà chua với lƣợng không đáng kể. Đƣờng khử trong cà chua chủ yếu là glucose và fructose chiếm tỉ lệ glucose/fructose khoảng 46/54. Polysacchride chiếm khoảng 0,7% trong nƣớc ép cà chua; trong đó pectin và arabinogalactan chiếm gần 50%, xylan và arabinoxylan khoảng 28% và cellulose khoảng 25%.
Acicd: hàm lƣợng acid chiếm khoảng 1/8 tổng hàm lƣợng chất khô trong trái cà chua. Acid trong trái cà chua chủ yếu là acid citric, acid malic và một lƣợng nhỏ acid tartaric, succinic, acetic và oxalic …[14]. Tỷ số đƣờng và acid quyết định vị của cà chua.
Khoáng chất: trong số các khoáng chất có mặt trong cà chua, Sắt là khoáng chất quan trọng nhất về mặt cung cấp chất dinh dƣỡng. Một ly nƣớc ép cà chua cung cấp khoảng 2,0 mg sắt ở dạng sắt (II) khử, đáp ứng 10 – 20% nhu cầu sắt hàng ngày của cơ thể. Trong cà chua có chứa một lƣợng nhỏ các nguyên tố khác nhƣ Cu (0,1 -0,9 mg/kg), Mn (1- 1,5 mg/kg) và Zn (1 – 2,4 mg/kg). Các nguyên tố này có mặt trong cấu tạo phân tử của nhiều enzyme chống oxy hóa [14].
Vitamin: Cà chua chín giàu vitamin C (160 -240 mg/kg), lycopen (30 – 200 mg/kg), tiền β – caroten (6 – 9 mg/kg), Flavonoid (5 – 50 mg /kg). Ngoài ra trong cà chua còn hiện diện một lƣợng nhỏ vitamin E (5 – 20 mg/kg). Các vitamin và hoạt chất nói trên thuộc nhóm chống oxy hóa, có tác dụng ngăn ngừa hoặc giảm nhẹ bệnh tim mạch.
Cà chua cũng cung cấp một số lƣợng nhỏ vitamin nhóm B nhƣ Thiamin, Niacin và Riboflavin. Hàm lƣợng Thiamine dao động từ 16 – 120 mg/100g cà chua chín, 20 – 50 mg/100 g đối với riboflavin, và ít hơn 1mg/100g đối với Niacin [14]
Mất mát vitamin C trong quá trình chế biến cà chua thƣờng không quá 20%. Thời gian bảo quản dài thì lƣợng vitamine C mất mát càng nhiều (do không khí trong bao bì càng lớn).
Hao tổn carotin: 16 – 20% đó là sự hao tổn trong đun nóng, nghiền, chà. Vitamin B1 trong quá trình sản xuất hao tổn khoảng 20%, trong quá trình bảo quản không xảy
24
ra hao tổn. Vitamin B2 trong cà chua rất bền, bảo quản lâu dài chỉ hao tổn khoảng 12%. 100g phần cà chua ăn đƣợc chứa 29kcal, đó là nguồn thực phẩm quan trọng cho ngƣời muốn giảm cân [36].
Bảng 1.7. Hàm lƣợng lycopen trong cà chua và một số sản phẩm khác từ cà chua, trong vài loại trái cây khác.
Trái cây hoặc sản phẩm từ trái cà chua Hàm lƣợng lycopen (µg/g trọng lƣợng ƣớt) Cà chua tƣơi 8,8 – 42 Sốt cà chua 62 Cà chua cô đặc 54 – 1500 Nƣớc ép cà chua 50 – 116 Cà chua ketchup 99 – 134,4 Sốt Pizza 127,1 Dƣa hấu 23 – 72 Ổi hồng 54 Bƣởi hồng 33,6 Đu đủ 20 – 53 [31].
Mùi vị cà chua: Mùi vị cà chua có đặc điểm phức tạp đƣợc xác định bởi hỗn hợp các thành phần nhƣ đƣờng, acid, và một số lƣợng lớn các chất dễ bay hơi nhƣ aldehyde, ketone và alcohol (Buttery, 1993; Baldwin và cộng sự, 2000) [13].
1.6.5 Giá trị sử dụng của trái cà chua
Cà chua là loại rau quả có giá trị dinh dƣỡng rất cao. Cà chua đứng vị trí thứ 16 trong số các rau quả về nguồn cung cấp vitamin A, đứng thứ 13 trong số các rau quả về nguồn cung cấp vitamin C và một số lƣợng đáng kể lycopen, β – caroten, Mg, Fe, P, K, Riboflavin, Folacin, Na, và Thiamin. Vitamin C trong cà chua khi nấu chín vẫn
25
giữ đƣợc phần lớn khối lƣợng, chỉ bị tổn hao ít, do trong cà chua có mặt các acid citric và acid malic tạo ra môi trƣờng có tác dụng tránh tổn hao vitamin C.
Trái cà chua đƣợc sử dụng với nhiều mục đích, có thể ăn tƣơi trực tiếp hoặc dùng trong chế biến các món xào nấu.. Cà chua là nguyên liệu quan trọng trong chế biến đồ hộp thịt cá, sản xuất nƣớc uống cà chua, làm mứt, làm salad…
Tác dụng chữa bệnh của cà chua: Do chứa nhiều thành phần chống oxy hóa nhƣ Lycopen, Vitamin C, β- caroten…nên cà chua có tác dụng làm giảm tích tụ huyết khối do đó làm giảm nguy cơ tử vong vì bệnh tim mạch và đột qụy.
Theo y học hiện đại, cà chua có thể dùng để chữa bệnh rối loạn chuyển hóa muối, viêm gan, xơ gan, béo phì, có tác dụng tốt với hệ tiêu hóa, tăng cƣờng sự tiết dịch của dạ dày và quá trình lọc máu, làm chậm quá trình lão hóa, có tác dụng ngăn ngừa bệnh ung thƣ [40].
Theo đông y, cà chua có tính bình, vị chua, hơi ngọt, có tác dụng thanh nhiệt, giải độc, chống khát nƣớc, thông tiểu tiện và tiêu hóa tốt [40].
Ngoài tác dụng tốt cho sức khỏe, ngƣợc lại, có ý kiến cho rằng, trong một số trƣờng hợp, cà chua có thể có tác động bất lợi nhƣ đối với những ngƣời bị sỏi thận, bệnh gút. Tuy nhiên khi so sánh với một số loài rau khác thì cà chua có chứa ít purin hơn cà rốt, khoai tây và bắp cả, có chứa ít acid oxalic hơn củ cải, dƣa leo và rau diếp [36].
1.6.6 Một số sản phẩm chế biến từ trái cà chua
Cà chuacó thể chế biến thành một số loại sản phẩm khác nhau nhƣ sau: Cà chua đóng hộp (tomato preserves), nƣớc ép cà chua, cà chua nghiền (tomato pulp), pure cà chua, cà chua cắt nhỏ (diced tomato), bột nhão cà chua (tomato paste). Các sản phẩm này đều đƣợc đóng gói theo dạng đóng hộp, bao bì nhiều lớp, và đều phải qua thanh trùng sản phẩm.
Sản phẩm cà chua sấy khô gồm bột cà chua, cà chua nguyên quả, cắt đôi và cắt mỏng sấy. Những sản phẩm này đƣợc khử nƣớc bởi các kĩ thuật khác nhau và có hoạt độ nƣớc thấp nên chất lƣợng ổn định trong thời gian bảo quản.
26
Những sản phẩm chứa cà chua nhƣ súp cà chua, nƣớc sốt cà chua, ketchup thƣờng đƣợc sản xuất từ cà chua chín đỏ, sản phẩm đƣợc đóng hộp và tiệt trùng hoặc đƣợc bao gói bằng kĩ thuật khác, bảo quản lạnh, đông lạnh nếu sản phẩm có độ ẩm lớn hoặc bảo quản ở nhiệt độ thƣờng nếu sản phẩm đã đƣợc sấy khô [14].
Hình1.3. Nƣớc cà chua ép nguyên chất [36]. Hình1.4. Bột nhão cà chua [36]. Hình1.5. Sốt cà chua và cà chua đóng hộp [36]
27
CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP
2.1 VẬT LIỆU, HÓA CHẤT, MÔI TRƯỜNG
2.1.1 Giống vi sinh vật
Bifidobacterium Bifidum đƣợc cung cấp từ bộ môn Công Nghệ Sinh Học Trƣờng Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh.
2.1.2 Hóa chất, nguyên vật liệu
2.1.2.1 Môi trường
a. Môi trƣờng MRS: Dùng để nuôi cấy, khảo sát và giữ giống vi khuẩn lactic. b. Môi trƣờng sữa gầy (3%): Môi trƣờng trung gian cho dịch lên men.
2.1.2.2 Hóa chất
Thuốc nhuộm: Xanh methylen, Crystal violet, Lugol, Fushin NaOH 0,1N, thuốc thử phenolphtalein
Cồn 96o, CaCO3.
2.1.2.3 Thiết bị và dụng cụ sử dụng
Máy đo pH, nhiệt kế, cân điện tử, tủ ủ kị khí, tủ sấy, nồi hấp tiệt trùng, máy khuấy từ, tủ cấy, máy đo OD, tủ lạnh, một số dụng cụ thí nghiệm khác.
2.1.2.4 Nguyên liệu lên men
Cà chua hồng Đà Lạt, chín hoàn toàn, nguyên vẹn, không bị dập nát, hƣ thối, có màu đỏ đẹp, thuận lợi trong việc chà thu nhận pure cà chua, vỏ trái sẽ tách ra dễ dàng.
Đƣờng kính trắng tinh luyện (RE) của công ty đƣờng Biên Hòa.
Muối ăn NaCl tinh khiết không có chứa Iot của Liên Hiệp HTX Thƣơng mại TPHCM.
28 2.2 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 2.2.1 Trình tự thí nghiệm Hình 2.1 Sơ đồ trình tự thí nghiệm. Khảo sát Bifidobacterium bifidum
Xử lí nguyên liệu cà chua.
Khảo sát
các điều kiện lên men
Đánh giá chất lƣợng sản phẩm
Tạo sản phẩm nƣớc cà chua bổ sung probiotic
29
2.2.2 Các nội dung thí nghiệm
2.2.2.1 Xử lí giống
a. Quan sát vi thể, đại thể:
Cấy ria qua môi trƣờng MRS thạch đĩa để kiểm tra độ thuần của giống, chọn khuẩn lạc đặc trƣng, quan sát đại thể, vi thể và xác định Gram bằng phƣơng pháp nhuộm Gram.
Chọn khuẩn lạc đặc trƣng cấy chuyền giống vào môi trƣờng MRS thạch nghiêng để giữ giống.
Cấy chuyền vào môi trƣờng MRS lỏng, tăng sinh giống sau 24-48 giờ nuôi cấy, thu đƣợc sinh khối tốt. Nhân giống cấp 2 để chuẩn bị lên men. b. Môi trƣờng giống trung gian cho dịch lên men cà chua.
Do mùi và vị rất khác biệt của môi trƣờng MRS, ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm cuối cùng nên sau khi tăng sinh giống trên môi trƣờng MRS, giống đƣợc chuyển qua môi trƣờng trung gian sữa gầy (3%). Sau một thời gian nuôi cấy, cấy giống vào môi trƣờng lên men cà chua. Khảo sát số lƣợng vi khuẩn Bifidobacterium bifidum phát triển trên môi
trƣờng sữa gầy bằng phƣơng pháp trải đĩa đếm số khuẩn lạc.
2.2.3 Khảo sát qui trình tạo sản phẩm.
Dựa vào một số qui trình tạo sản phẩm đồ uống lên men lactic, qui trình tạo sản phẩm cà chua probiotic theo sơ đồ hình 2.2.
Cà chua nguyên liệu đƣợc xử lí sơ bộ, sau đó chần trong nƣớc nóng, tiến hành chà, và lọc thu nhận pure cà chua. Pure thu đƣợc sau khi chà có dạng huyền phù, phần thịt của quả có kích thƣớc lớn nên nhanh chóng bị phân lớp, sau khi phối trộn với đƣờng và muối ăn, tiến hành đồng hóa dịch để tăng độ đồng nhất cho dịch lên men. Dịch pure đƣợc thanh trùng ở 90 – 95oC trong 5 phút để tiêu diệt vi sinh vật. Sau đó tiến hành lên men với tác nhân Bifidobacterium bifidum.
30 Phối trộn Đồng hóa Cà chua Rửa sạch Chần nƣớc nóng Chà Lọc Pure Lên men Sản phẩm Vỏ, Hạt Thanh trùng 90 – 95 o C, 5 phút Bifidobacterium bifidum
31
Chọn tỉ lệ hỗn hợp giống cho quá trình lên men là 5%. Về nguyên tắc, lƣợng giống lên men sử dụng càng lớn thì lên men nhanh, rút ngắn thời gian lên men, giảm nguy cơ tạp nhiễm, sinh khối probiotic tính trên đơn vị sản phẩm tăng. So với tỉ lệ giống cấy thƣờng sử dụng trong lên men là 3 - 5% thì 5% là khá cao và có thể chấp nhận đƣợc. Hơn nữa, để đạt mức tiêu thụ sản phẩm hiệu quả về mật độ probiotic cao