Ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt đến sự thay đổi cấu trúc của khóm

Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 2 LỜI CÁM ƠN Qua 3 tháng nghiên cứu đề tài luận văn tại phòng thí nghiệm bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng, trường Đại học Cần Thơ, đến hôm nay đã hoàn thành quá trình nghiên cứu và thu hoạch những kết quả như mong muốn. Tất cả những thành quả có được như ngày hôm nay chính là nhờ sự giúp đỡ của gia đình, thầy cô và bạn bè. Con kính gởi đến ba mẹ và những người thân yêu nhất của con lòng biết ơn sâu sắc về những gì mà mọi người đã làm cho con, để con có đầy đủ điều kiện học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn cô Trần Thanh Trúc đã tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu, quan tâm, động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình nghiên cứu, giúp tôi hoàn thành tốt đề tài luận văn tốt nghiệp của mình. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Lý Nguyễn Bình, trưởng bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi có thể làm luận văn và hoàn thành tốt quá trình nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Mười đã luôn quan tâm, động viên, giúp đỡ cho tôi rất nhiều trong quá trình nghiên cứu để tôi hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu của mình. Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô của bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, khoa Nông Nghiêp và Sinh Học Ứng Dụng, trường Đại Học Cần Thơ đã tận tình truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt 5 năm trên giảng đươnmgf đâij học. Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả các bạn sinh viên của bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng, trường Đại Học Cần Thơ, nhất là các bạn sinh viên khóa 28 đã giúp đỡ và động viên tinh thần rất nhiều trong quá trình tôi nghiên cứu đề tài của mình. Xin chân thành cảm ơn tất cả thầy cô trường Đại Học Cần Thơ đã tận tình truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường. Kính chúc quý thầy cô và các bạn luôn thành công trong công việc và trong cuộc sống. Chân thành cảm ơn! Cần Thơ, ngày 14 tháng 6 năm 2007 Sinh viên Lê Thị Ngọc Hiếu Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 3 MỤC LỤC DANH SÁCH BẢNG................................................................................................................4 DANH SÁCH HÌNH .................................................................................................................5 Chương 1 ĐẶT VẤN ĐỀ ...................................................................................................6 1.1 TỔNG QUAN............................................................................................................6 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ......................................................................................6 Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ..................................................................................7 2.1 GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU ..................................................................................7 2.1.1 Giới thiệu .................................................................................................................7 2.1.2 Phân loại...................................................................................................................8 2.1.3 Thành phần hóa học .................................................................................................9 2.2 CẤU TRÚC TẾ BÀO THỰC VẬT.........................................................................10 2.2.1 Tổng quan về cấu trúc............................................................................................10 2.2.2 Cấu tạo của vách tế bào thực vật ...........................................................................10 2.2.3 Pectin và các enyzyme tác động đến pectin...........................................................12 2.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC CỦA KHÓM.13 2.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ .........................................................................................13 2.3.2 Ảnh hưởng của muối Calcium...............................................................................14 2.3.3 Ảnh hưởng của việc bổ sung dung dịch đường .....................................................16 2.4 ĐỘNG HỌC SỰ THAY ĐỔI ĐỘ CỨNG THEO NHIỆT ĐỘ ...............................20 2.4.1 Phản ứng bậc một...................................................................................................20 2.4.2 Sự phụ thuộc của hằng số tốc độ (k) vào nhiệt độ (T) ...........................................21 2.5 CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRƯỚC ..............................................................20 Chương 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM..................................22 3.1 PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM..............................................................................22 3.1.1 Thời gian, địa điểm ................................................................................................22 3.1.2 Dụng cụ - hóa chất .................................................................................................22 3.1.3 Nguyên liệu............................................................................................................22 3.2 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM.............................................................................23 3.3 PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM...............................................................23 Chương 4 KẾT QUẢ THẢO LUẬN................................................................................27 4.1 ĐỘNG HỌC SỰ THAY ĐỔI ĐỘ CỨNG CỦA KHÓM Ở CÁC CHẾ ĐỘ XỬ LÝ NHIỆT KHÁC NHAU.........................................................................................................27 4.2 ĐỘNG HỌC ẢNH HƯỞNG CỦA DUNG DịCH SYRUP 14oBx BỔ SUNG TRỰC TIẾP ĐẾN SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC CỦA KHÓM Ở CÁC CHẾ ĐỘ XỬ LÝ NHIỆT KHÁC NHAU......................................................................................................................29 4.3 ĐỘNG HỌC ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ MUỐI CAlCI CLORUA BỔ SUNG TRỰC TIẾP ĐẾN SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC CỦA KHÓM Ở CÁC CHẾ ĐỘ XỬ LÝ NHIỆT KHÁC NHAU.........................................................................................................32 Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ..............................................................................37 5.1 KẾT LUẬN..............................................................................................................37 5.2 ĐỀ NGHỊ .................................................................................................................38 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................39 PHỤ LỤC.................................................................................................................................41 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 4 DANH SÁCH BẢNG Bảng 1: Thành phần hóa học của nguyên liệu khóm................................................................9 Bảng 2: Thành phần polymer chủ yếu trong vách tế bào (tế bào thực vật) .............................12 Bảng 3: Thông số động học được tính toán dựa vào phương trình chuyển đổi một phần của sự thay đổi cấu trúc khóm (độ cứng tương đối) ở các quá trình xử lý nhiệt khác nhau ..........27 Bảng 4: Phương trình động học sự thay đổi cấu trúc khóm (độ cứng tương đối) theo nhiệt độ và thời gian ở các quá trình xử lý nhiệt khác nhau ..................................................................28 Bảng 5: Thông số động học được tính toán dựa vào phương trình chuyển đổi một phần của sự thay đổi cấu trúc khóm (độ cứng tương đối) khi xử lý nhiệt ở các chế độ khác nhau ........29 Bảng 6: Phương trình động học sự thay đổi cấu trúc khóm (độ cứng tương đối) khi xử lý nhiệt ở các chế độ khác nhau ...................................................................................................30 Bảng 7: So sánh sự thay đổi cấu trúc khóm trong quá trình xử lý nhiệt với 2 trường hợp có bổ sung đường và trường hợp không sử dụng ..............................................................................31 Bảng 8: Thông số động học được tính toán dựa vào phương trình chuyển đổi một phần của sự thay đổi cấu trúc khóm khi xử lý nhiệt ở các chế độ khác nhau .........................................33 Bảng 9: Phương trình động học sự thay đổi cấu trúc khóm (độ cứng tương đối) khi xử lý nhiệt ở các chế độ khác nhau ...................................................................................................34 Bảng 10: Sự thay đổi độ cứng tương đối của khóm sau khi gia nhiệt ở 80oC .........................41 Bảng 11: Sự thay đổi độ cứng tương đối của khóm sau khi gia nhiệt ở 85oC .........................41 Bảng 12: Sự thay đổi độ cứng tương đối của khóm sau khi gia nhiệt ở 90oC .........................41 Bảng 13: Sự thay đổi độ cứng tương đối của khóm sau khi gia nhiệt ở 80oC với các nồng độ CaCl2 bổ sung khác nhau .........................................................................................................42 Bảng 14: Sự thay đổi độ cứng tương đối của khóm sau khi gia nhiệt ở 85oC với các nồng độ CaCl2 bổ sung khác nhau .........................................................................................................43 Bảng 15: Sự thay đổi độ cứng tương đối của khóm sau khi gia nhiệt ở 90oC với các nồng độ CaCl2 bổ sung khác nhau .........................................................................................................44 Bảng 16: Sự thay đổi độ cứng tương đối của khóm sau khi gia nhiệt ở 80oC có bổ sung dịch đường 14oBx ............................................................................................................................45 Bảng 17: Sự thay đổi độ cứng tương đối của khóm sau khi gia nhiệt ở 85oC có bổ sung dịch đường 14oBx ............................................................................................................................45 Bảng 18: Sự thay đổi độ cứng tương đối của khóm sau khi gia nhiệt ở 90oC có bổ sung dịch đường 14oBx ............................................................................................................................45 Bảng 19: Thông số động học sự thay đổi cấu trúc của khóm ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau .........................................................................................................................................46 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 5 DANH SÁCH HÌNH Hình 1: Hình các nhóm khóm....................................................................................................8 Hình 2: Cấu tạo của vách tế bào thực vật ................................................................................11 Hình 3: Cấu tạo của pectin.......................................................................................................12 Hình 4: Tác động của Ca2+ trên vách tế bào thực vật ..............................................................15 Hình 5: Sự phân cắt protopectin dạng không tan thành dạng hòa tan .....................................15 Hình 6: Công thức cấu tạo của đường saccharose ...................................................................17 Hình 7: Hình vẽ minh họa động học sự thay đổi cấu trúc theo phản ứng chuyển đổi một phần ........................................................................................19 Hình 8: Hình vẽ minh họa ảnh hưởng của nhiệt độ đến hằng số tốc độ ..................................20 Hình 9: Gia nhiệt các ống chứa mẫu........................................................................................22 Hình 10: Xác định nhiệt độ tâm trong bộ điều nhiệt................................................................22 Hình 11: Nguyên liệu khóm 23 Hình 12: Mẫu khóm sau khi cắt ..............................................................................................23 Hình 13: Dao cắt ......................................................................................................................23 Hình 14: Thiết bị đo cấu trúc ...................................................................................................23 Hình 15: Sơ đồ bố trí của thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt đến cấu trúc khóm....................................................................................................................24 Hình 16: Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của các thành phần bổ sung (saccharose, muối Canxi) đến sự thay đổi cấu trúc của khóm .....................................................................26 Hình 17: Mẫu khóm được ngâm trong dung dịch CaCl2 0,5% ................................................26 Hình 18: Động học sự thay đổi độ cứng của khóm ở các chế độ xử lý khác nhau..................28 Hình 19: Động học sự thay đổi độ cứng của khóm ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau có bổ sung dung dịch syrup trực tiếp.................................................................................................30 Hình 20: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ (T) đến hằng số phá hủy cấu trúc (k) trong trường hợp xử lý nhiệt khóm ở các chế độ nhiệt khác nhau ....................................................32 Hình 21: Động học sự thay đổi độ cứng của khóm ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau có bổ sung CaCl2 trực tiếp .................................................................................................................35 Hình 22: Mối quan hệ giữa nhiệt độ xử lý và nồng độ CaCl2 sử dụng đến sự thay đổi tốc độ phá hủy cấu trúc (hằng số K) của khóm ..............................................36 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 6 CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 TỔNG QUAN Việt Nam là một nước nông nghiệp nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, đất đai thích hợp cho việc trồng các loại cây ăn quả do đó cung cấp một lượng lớn nguồn nguyên liệu trái cây dồi dào. Vì vậy vấn đề đặt ra là làm thế nào để sử dụng nguồn nguyên liệu trái cây dồi dào sẵn có, không những phục vụ cho nhu cầu trong nước mà còn xuất khẩu sang các nước khác trên thế giới. Khóm là một trong ba loại quả xuất khẩu chủ lực của nước ta: khóm, cam, chuối, và khóm được mệnh danh là “hoàng đế” của các loại quả vì nó có giá trị dinh dưỡng cao, hương thơm, vị ngọt, màu sắc đẹp, mà còn chứa enzyme bromelin giúp tiêu hoá tốt protein (Bartholomew, 2003). Chính vì thế hiện nay và sau này khóm vẫn là mặt hàng xuất khẩu chính, vững chắc và ổn định của Việt Nam ra trên thị trường thế giới. Trong quá trình chế biến, yếu tố chất lượng luôn là mục tiêu hàng đầu của các nhà sản xuất. Đồng thời yêu cầu của người tiêu dùng về sản phẩm khi chế biến là phải đảm bảo giá trị dinh dưỡng giảm ở mức thấp nhất và phải đạt giá trị cảm quan cao. Nếu như các quá trình cơ bản, đặc biệt là những quá trình không liên quan đến nhiệt độ thường ít hoặc không ảnh hưởng giá trị dinh dưỡng của thực phẩm thì chế biến nhiệt lại là nguyên nhân chính của các biến đổi giá trị cảm quan và giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. Quá trình gia nhiệt thường làm sản phẩm mềm hay dai, mất đi tính đặc trưng của nguyên liệu tươi ban đầu. Chính vì thế tầm quan trọng của việc cải thiện cấu trúc khóm sau quá trình xử lý nhiệt có ý nghĩa rất lớn trong việc góp phần làm tăng thêm giá trị cảm quan của sản phẩm. Việc nghiên cứu "Ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt đến sự thay đổi cấu trúc của khóm" được tiến hành nhằm khảo sát tác động của quá trình gia nhiệt đến cấu trúc khóm, từ đó đề nghị chế độ xử lý nhiệt phù hợp cho loại nguyên liệu này. 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Xác định quy luật biến đổi của cấu trúc khóm ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau. Đồng thời khảo sát sự thay đổi cấu trúc của khóm dưới ảnh hưởng của các chất thêm vào như đường saccharose, canxi clorua ở các nồng độ khác nhau nhằm tìm ra chế độ xử lý nhiệt, nồng độ các chất thêm vào có khả năng cải thiện cấu trúc khóm tốt nhất. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 7 CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU 2.1.1 Giới thiệu Khóm thuộc họ dứa (Bromeliaceae) được trồng chủ yếu ở Châu Mỹ La - Tinh, nhiều nhất là ở Brazil. Sau khi tìm ra Châu Mỹ, khóm được đem trồng ở hầu hết các nước nhiệt đới và một số nước Á nhiệt đới có mùa đông ấm như Hawai (chiếm 33% sản lượng thế giới), Thái Lan (16%), Braxin (9%), Đài Loan … Cây khóm được phát hiện đầu tiên vào năm 1943 khi ông Christophe Colomb và các đồng đội đổ bộ xuống đảo Guadeloupe trong Thái Bình Dương. Đến thế kỷ XVI, khóm được trồng rộng rãi ở nhiều nước. Sự phát triển của khóm gắn liền với sự phát triển ngành hàng hải của người Tây Ban Nha và Bồ Đào Nha. Ở Việt Nam, đến cuối năm 1989 có 35.338 ha trồng khóm, trong đó miền Bắc có 6.482 ha, miền Nam có 28.856 ha. Vùng ĐBSCL có diện tích dứa rất lớn, chiếm khoảng 72,45% diện tích trồng dứa trong cả nước. Riêng Kiên Giang có 13.000 ha, chiếm 36,8% diện tích (Đường Hồng Dật, 2003). Khóm là loại quả đứng số một trong ba loại quả chủ lực: khóm, cam, chuối ở nước ta. Khóm không chỉ được trồng và sử dụng rộng rãi ở Việt Nam mà còn phổ biến trên thế giới (Bartholomew et al., 2003). Hơn 70% sản lượng khóm sau thu hoạch ở các nơi trên thế giới được sử dụng để ăn tươi, phần còn lại được sử dụng trong chế biến các sản phẩm xuất khẩu. Xuất khẩu dứa chiếm đến 7% tỷ trọng quốc doanh. Khóm thích hợp với điều kiện nhiệt độ và ẩm độ cao, sợ rét và sương muối. Trong điều kiện thích hợp có thể sinh trưởng quanh năm. Khóm là loại cây ăn quả không kén đất (Chan et al., 2003). Ở đồng bằng sông Cửu long, khóm là cây tiên phong đi mở đường cho các loại hoa màu và các cây trồng khác như mía, chuối, cam, đậu,… trên đất phèn. Mặt khác, khóm còn có những ưu điểm: - Cây khóm sợi có hợp chất saponin chống cháy. - Khóm có tính giải khát, khóm làm cơ thể chống béo, ít béo phì. - Rễ cây khóm còn có tác dụng lợi niệu cao được lưu truyền trong dân gian như vị thuốc dùng để chữa bệnh sỏi đường tiết niệu. - Khóm còn là thực phẩm dễ chế biến, xào nấu trong các bữa ăn nhất là các món chua ngọt. - Lá khóm dùng để lấy sợi (lá có 2- 2.5 % cellulose) sử dụng trong công nghiệp dệt. - Thân cây khóm chứa 12,5 % tinh bột, là nguyên liệu dùng để lên men, chuyển hóa thành môi trường nuôi cấy nấm và vi khuẩn. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 8 - Trong khóm còn có enzyme bromelin là loại enzyme giúp tiêu hóa rất tốt. Người ta đã biết chiết xuất và tinh chế thành những chế phẩm bromelin dùng trong công nghiệp thực phẩm, thuộc da, vật liệu làm phim. Sản phẩm phụ của công nghiệp chế biến khóm được dùng làm nguyên liệu lên men để chế biến thành thức ăn gia súc. 2.1.2 Phân loại (a) (b) (c) Hình 1: Các nhóm khóm phổ biến (a): Nhóm Cayenne (b): Nhóm Queen (c): Nhóm Spanish Nguồn: truy cập ngày 26/01/2007 Khóm được chia làm 7 nhóm trong đó có ba nhóm chính là: nhóm Cayenn, nhóm Queen, nhóm Spanish . - Nhóm Cayenne: quả có dạng hình trụ, mắt nông. Quả bình thường nặng 1,2 ÷ 2kg, thích hợp cho chế biến làm đồ hộp. Khi chưa chín quả có màu xanh đen, sau đó chuyển dần sang màu đỏ cho đến lúc chín hoàn toàn có màu hơi pha đồng. Khóm của nhóm Cayenne chứa nhiều nước, vỏ mỏng nên rất dễ thối khi vận chuyển xa. - Nhóm Queen: quả có nhiều mắt, mắt nhỏ, lồi, cứng nên tương đối dễ vận chuyển. Thịt quả vàng, ít nước, có màu sắc và vị thơm hấp dẫn, thích hợp cho ăn tươi. Nhóm Queen cho chất lượng tốt với độ ngọt cao, độ acid thấp so với nhóm Cayenne và ít chất xơ. Quả bé, khối lượng trung bình khoảng 500–700g/trái. Nếu chăm sóc kém thì quả chỉ nặng khoảng 300g. - Nhóm Spanish: quả ngắn, kích thước to hơn quả của nhóm Queen nhưng bé hơn nhóm Cayenne. Khối lượng quả trung bình xấp xỉ 1kg. Quả có hình dạng hơi cân đối, hơi hình trụ. Thịt quả màu vàng trắng không đều, mắt quả sâu, vị hơi chua. (Đường Hồng Dật, 2003). Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 9 2.1.3 Thành phần hóa học Bảng1: Thành phần hóa học của nguyên liệu khóm Thành phần % so với trọng lượng tươi Độ khô(ºBx) 10,8 – 17,5 Saccharose 5,9 -11 Glucose 1 – 3,2 Fructose 0,6 - 2,3 Cellulose 0,43 -0,54 Pectin 0,06-0,16 Độ acid chuẩn 0,3-0,8 Nước 81,2 -86,2 Protein 0,25- 0,5 Khoáng mg/ 100g trọng lượng tươi Canxi 10,8 Sắt 0,32 Photpho 8,3 Magiê 8,9 Potassium 14,3 Natri 0,8 Vitamin mg/100g trọng lượng tươi β - caroten 0,13 – 0,29 Acid ascorbic 10 - 25 Acid folic (Bc) 0,0025 – 0,0048 Niacin 0,2 – 0,28 Acid pantothenic (B3) 0,075 – 0,163 Riboflavin (B2) 0,02- 0,088 Thiamin (B1) 0,069 – 0,125 Vitamin B6 0,01 – 0,14 Nguồn: truy cập ngày 09/12/2006 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 10 Thành phần hóa học của khóm thay đổi theo nhiều yếu tố: giống, địa điểm trồng, thời gian thu hoạch, độ chín, kỹ thuật trồng,… Khóm có hàm lượng đường cao, dao động trong khoảng 12÷18ºBx. Trong thành phần dinh dưỡng của khóm hầu như không chứa tinh bột và vitamin D. Trong khi các loại vitamin khác đều hiện diện đủ, đặc biệt vitamin C chiếm một tỷ lệ tương đối cao. 2.2 CẤU TRÚC TẾ BÀO THỰC VẬT 2.2.1 Tổng quan về cấu trúc Cấu trúc bao gồm tất cả các tính chất vật lý được cảm nhận bởi cảm giác của răng, có quan hệ với sự làm biến dạng dưới tác dụng của lực cơ học và sự đo lường khách quan bởi tác dụng của lực tới hạn, khoảng cách và thời gian (Jackman Robert L. and David W.Stanley, 1995). Mặt khác, cấu trúc thường được xác định bởi một số đặc tính cơ bản như đánh giá bằng giác quan hay dụng cụ đo đạc (Brennan, 1980). Những đặc tính cấu trúc được chia ra làm 3 loại: cơ học, hình học và những đặc tính khác. - "Đặc tính cơ học" nhận diện cấu trúc thực phẩm bằng cách làm biến dạng thực phẩm. - "Đặc tính hình học" được thực hiện chủ yếu bằng xúc giác và cảm nhận bằng mắt từ những thao tác trên thực phẩm bằng cách đặt thực phẩm vào giữa hai hàm răng và cắn. - "Đặc tính khác" cũng đại diện cho việc cảm nhận thực phẩm nhưng không phải bằng đặc tính hình học mà bằng cách làm ướt thực phẩm (nấu), chiên (Christensen, 1984; Bourne, 2002). Mặc dù một nhóm người cũng được huấn luyện để đánh giá mùi vị, đặc tính cấu trúc nhưng có thể họ đánh giá không đúng về cấu trúc thực phẩm, hay các thành viên này sẽ làm thay đổi một số thông số trong suốt quá trình huấn luyện. Chính điều đó đã thúc đẩy các nhà khoa học và kỹ sư thực phẩm có thể định lượng một cách nghiêm ngặt hơn về đặc tính của thực phẩm. Hơn nữa vấn đề cũng được đặt ra là việc sử dụng dụng cụ đo để đánh giá cấu trúc thực phẩm thì tốt hơn là dùng phương pháp phân tích bằng cảm giác. Phương pháp sử dụng dụng cụ đo có thể tiến hành một cách chính xác, rõ ràng hơn và có độ tin cậy cao. Tuy nhiên cấu trúc ảnh hưởng mạnh bởi những phương pháp thử, bao gồm việc chọn lựa dụng cụ đo như sử dụng lực để đo, phương pháp cơ học làm biến dạng bằng cách nén, cắt hay căng dãn thực phẩm cũng tốt như việc dùng phương pháp thử bằng hình học và kích thước (Luyten and Vanvliet, 1990). 2.2.2 Cấu tạo của vách tế bào thực vật Vách tế bào là đặc điểm của tế bào thực vật để phân biệt với tế bào động vật, vách bảo vệ tế bào, giữ hình dạng, tránh sự mất nước cũng như chống sự xâm nhập của vi sinh Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 11 vật. Vách ở phía ngoài của màng có thể dày từ 0,1 đến vài µm. Thành phần hóa học của vách thay đổi từ loài này sang loài khác và từ tế bào này sang tế bào khác trong cùng một cây, nhưng cấu trúc cơ bản không thay đổi. Thành phần cấu tạo chính là các phân tử cellulose có dạng sợi được kết dính với nhau bằng chất nền gồm các đường đa khác và protein. Ở những cây còn non tế bào có vách mỏng gọi là vách sơ cấp (primarry wall), vách này có tính đàn hồi và cho phép tế bào gia tăng kích thước. Giữa hai vách sơ cấp của các tế bào liền kề nhau là phiến giữa hay lớp chung (middle lamella), là một lớp mỏng giàu chất một đường đa gọi là pectin, thường hiện diện dưới dạng pectate calci. Khi chất pectin bị hóa nhày, các tế bào không còn gắn chặt vào nhau nữa nên khi trái chín trở nên mềm đi. Khi tế bào trưởng thành và ngừng tăng trưởng, một số tế bào tạo thêm lớp cứng hơn gọi là vách thứ cấp (secondary wall) nằm giữa vách sơ cấp và màng tế bào. Vách thứ cấp thường dày có nhiều lớp được cấu tạo bằng các sợi cellulose xếp theo nhiều hướng khác nhau, nên vách tế bào trở nên rắn chắc hơn. Ngoài cellulose vách thứ cấp còn có thể tẩm thêm nhiều chất khác như mộc tố (lignin). Khi vách thứ cấp được thành lập hoàn toàn, tế bào có thể chết đi, khi đó chỉ còn làm nhiệm vụ nâng đỡ hay dẫn truyền. Trên vách của tế bào thực vật có những lỗ nhỏ giúp các chất thông thương với nhau, các lỗ này được gọi là cầu liên bào (plasmodesmata), ở vị trí này tế bào chất của hai tế bào liền kề liên tục nhau (Bùi Tấn Anh, 2002). Hình 2: Cấu tạo của vách tế bào thực vật Nguồn: www.ippa.info/what_is_pectin.htma, Jackman và cộng sự, 1995 Phiến giữa Không Cầu liên bào Màng sinh chất Vách sơ cấp Các cơ quan bào Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 12 Các thành phần cơ bản của vách tế bào trong tế bào thực vật đang phát triển đã được Fry (1989) xác định và được trích dẫn trong báo cáo của Jackman và cộng sự (1999), tổng kết ở bảng sau. Bảng 2: Thành phần polymer chủ yếu trong vách tế bào (tế bào thực vật)a Polymer Tính tan trong nướcb Sự trao đổi điện tích ở pH = 7 Mức độ phổ biến trong các loại cây cỏ (%)c Mức độ phổ biến ở cây hai lá mầm(%)c Polysaccharide Cellulose Không tan 0 30 30 Hemicellulose Xyloglucan Hòa tan 0 4 25 Xylan Hòa tan - 30 5 Glucan phức Hòa tan 0 30 0 Pectin Homogalacturonan Hòa tan - 15 RhamnogalacturonanI Hòa tan - 5 15 RhamnogalacturonanII Hòa tan - 5 Glycoprotein Arabinogalactan protein Hòa tan - Thay đổi Thay đổi Chú thích: (a) Nguồn: Fry (1989) (b): Hòa tan sau khi trích ly polymer từ tế bào (c): Tính toán theo căn bản khô. Vách tế bào sơ cấp đang phát triển chứa khoảng 65% nước; vách tế bào hòan chỉnh có hàm lượng nước thấp hơn. 2.2.3 Pectin và các enyzyme tác động đến pectin Hình 3: Cấu tạo của pectin Nguồn: www.class.fst.ohio state. edu/FST605/images/pectin_1.gif. truy cập ngày 26/01/2007 Pectin là hợp chất cao phân tử mạch thẳng có cấu tạo từ sự kết hợp của các acid galacturonic bằng các liên kết α-1,4 glucoside. Pectin có khả năng hoà tan trong nước, amoniac, dung dịch kiềm carbonatenatri và trong glycerine nóng. Độ hoà tan của Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 13 pectin trong nước tăng lên khi mức độ ester hoá trong phân tử pectin tăng và khi khối lượng phân tử pectin giảm. Pectin là tên gọi chung cho các hỗn hợp chứa các thành phần rất khác nhau, trong đó pectinic acid là thành phần chủ yếu. Các pectin tự nhiên định vị trong thành tế bào có thể liên kết với các cấu trúc polyssacharide và protein để tạo thành các protopectin không tan. Trong thực vật pectin tồn tại dưới ba dạng: pectin hoà tan, pectinic acid và protopectin. Trong dịch bào, pectin ở dạng hòa tan. Trong màng tế bào và gian bào, chúng nằm ở dạng không hòa tan gọi là protopectin. Protopectin ở màng gian bào có chứa lượng kim loại khá cao và một lượng nhóm methyl đủ để làm protopectin bền vững. Còn protopectin ở màng tế bào chứa lượng kim loại không nhiều, có độ methoxyl hóa cao.Vì thế tế bào thực vật có khả năng trương nở tốt. Ở rau quả còn sống, protopectin (protein không hòa tan) phân tán trong thành tế bào làm cho rau quả có độ cứng nhất định. Nhưng khi rau quả chín, hàm lượng pectin hòa tan tăng lên và độ rắn chắc của chúng giảm xuống. Có hiện tượng trên là do trong quá trình chín, dưới tác dụng của enzyme protopectinase một phần lớn protopectin chuyển thành pectin hòa tan phân tán vào dịch bào làm rau quả bị mềm hơn (Lê Ngọc Tú, 2004). Chính vì sự thay đổi tính chất cấu trúc tế bào theo các mức độ chín nên trong quá trình chế biến, đặc biệt khi có gia nhiệt, độ cứng rau quả có những sự thay đổi khác nhau. Do đó, trong quá trình chế biến, tùy thuộc yêu cầu của sản phẩm cuối mà các nguyên liệu được lựa chọn ở một mức độ chín nhất định. Thí dụ đối với các sản phẩm nước quả, độ chín cao được lựa chọn nhằm thuận lợi hơn cho quá trình tách dịch quả; trong khi các sản phẩm rau quả đóng hộp hay lạnh đông, mức độ chín thấp (già nhưng còn xanh hay vừa chín) được lựa chọn (như sản phẩm khóm đóng hộp, nguyên liệu được chọn ở độ chín kỹ thuật, 25% vỏ trái có màu vàng, 1 hàng mắt mở đối với dứa ta) (Nguyễn Vân Tiếp, 1996). Mặc dù vậy, cấu trúc của rau quả vẫn bị thay đổi do tác động của nhiệt độ. Chính vì thế, việc nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt đến sự thay đổi độ cứng của rau quả trong các lọai sản phẩm này cần được quan tâm. 2.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC CỦA KHÓM 2.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ Tr._.ong quá trình chế biến rau quả, xử lý nhiệt (thanh trùng, tiệt trùng sản phẩm) là một khâu cần thiết và rất thường được áp dụng. Trong suốt thời gian gia nhiệt, rau quả thường bị mềm, đầu tiên là do sự mất đi tính trương nở của tế bào (Greve et al., 1994), kế tiếp là gia tăng cường độ phân tách tế bào (Van Buren, 1979). Quá trình gia nhiệt Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 14 có ảnh hưởng rất lớn đến cấu trúc của tế bào, pectin bị phá vỡ và những đặc tính vật lý của tế bào cũng thay đổi theo. Về phương diện hóa học, sản phẩm bị mềm đi sau quá trình xử lý nhiệt được quy về sự chuyển đổi protopectin thành pectin và do sự tham gia của tinh bột. Chính vì thế cần thiết phải có sự kết hợp của quá trình tiền xử lý, chẳng hạn như chần nguyên liệu ở nhiệt độ 75 – 100oC hay tiền xử lý nhiệt trung bình ở chế độ nhiệt 50 - 70oC trước khi xử lý nhiệt chính. Đồng thời, cần áp dụng một quy trình kiểm soát hoàn chỉnh trong từng khâu của quá trình chế biến, điều này cũng góp phần làm giảm nhẹ chế độ nhiệt sử dụng cho quá trình thanh trùng sản phẩm. Các nghiên cứu Ficker (1984), Wiggins và Barclay (1984), và Lund (1975) cho thấy, đối với nhóm sản phẩm nước quả có giá trị pH < 4,5, mục đích chính của quá trình thanh trùng chỉ là vô hoạt enzyme (chủ yếu là pectinase và polygalacturonase), đồng thời xử lý nhiệt cũng được đề nghị nhằm phá hủy vi sinh vật sinh bào tử (chủ yếu nấm men, nấm mốc). Chính vì thế, các nhà nghiên cứu đã đề nghị có thể giảm thiểu tối đa chế độ xử lý nhiệt cho nhóm sản phẩm này ở các mức độ: 65oC trong 30 phút, 77oC trong 1 phút và 88oC trong 15 giây. Tuy nhiên, thực phẩm áp dụng các chế độ xử lý nhiệt tối thiểu này cần phải được bảo quản lạnh kết hợp ở nhiệt độ 3 - 7oC (trích dẫn bởi Fellow, 2000). Trên thực tế, chế độ xử lý nhiệt cho các sản phẩm đồ hộp khóm thường cao hơn các chế độ được đề nghị ở trên như đồ hộp khóm đóng lon hộp 700 gram được Công ty rau quả Long Định, Tiền Giang tiến hành thanh trùng ở 90oC trong 5phút. Sản phẩm có thể tồn trữ ở điều kiện bình thường. 2.3.2 Ảnh hưởng của muối Calcium Muối Calcium thường sử dụng trong công nghiệp như một tác nhân tạo sự rắn chắc cho rau quả đặc biệt là các sản phẩm rau quả phải trải qua quá trình xử lý nhiệt. Cấu trúc của nhiều loại rau quả sẽ được cải thiện khi ngâm muối Calcium (Luna-Guzmán et al., 1999 and 2000; Alonso et al., 1997; Suutarinen et al., 2000). Các loại muối Calcium thường được sử dụng phổ biến là Calci chloride và Calci lactate (Baker, 1993; Sato et al., 2006; Greve et al., 1994). Trong môi trường nước, CaCl2 hòa tan thành ion Ca 2+ và ion Cl - . Khi ngâm nguyên liệu vào trong dung dịch thì ion Ca2+ sẽ khuếch tán vào trong nguyên liệu làm cho nguyên liệu có cấu trúc cứng hơn. Mặt khác muối Calcium có thể tác động lên mô tế bào góp phần làm tăng tính nguyên vẹn của tế bào và kết quả là giữ vững hay tăng lực cứng của tế bào (Luna-Guzmán et al., 2000). Tác động này chỉ có hiệu quả cao nhất khi pectin hiện diện ở dạng pectin có độ methoxyl thấp (acid pectinic). Khi đó Ca2+ sẽ dễ dàng gắn vào mạch, tạo pectate - calci. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 15 Hình 4: Tác động của Ca2+ trên vách tế bào thực vật Nguồn: Duvetter và cộng sự, 2005 Trong trường hợp không có tác động của Ca2+, quả sẽ mềm hơn do tác động của enzyme polygalacturonase phân giải pectin thành pectin có trọng lượng phân tử thấp hơn hay đơn phân galacturonic acid. Protopectin (không tan) Protopectinase Pectin CH3OH + H2O Acid pectinic CH3OH + H2O Acid pectic (polygalacturonic acid) Polygalacturonase H2O α-D-Galacturonic acid Hình 5: Sự phân cắt protopectin dạng không tan thành dạng hòa tan Nguồn: Lê Ngọc Tú, 2004 Muối Calcium cũng được sử dụng để làm giảm ảnh hưởng bất lợi của nhiệt độ đến cấu trúc của các sản phẩm xử lý nhiệt (trích dẫn bởi Alonso, 1997, Suutarinen, 2000). Đã có nhiều nghiên cứu cải thiện độ cứng của rau quả trong quá trình xử lý nhiệt bằng cách sử dụng muối Calcium. Việc bổ sung muối CaCl2 thường được thực hiện bằng cách ngâm nguyên liệu vào trong dung dịch muối với nồng độ phù hợp (Greve et al., 1994; Sila et al., 2004) hay bổ sung trong thành phần của nước chần (Grassin and Fauquembergue, 1994). Độ cứng của cà chua, mơ, dâu tay đóng hộp có thể được cải thiện khi quả được ngâm Acid Pectinic Pectat - Ca Ca2+ Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 16 trong nước chứa một lượng nhỏ muối Calcium chloride, tùy theo sản phẩm (Kertesz, 1940; Grassin and Fauquembergue, 1994; French et al, 2005; Sila et al, 2005). Trong khi đó, Calci lactate thường được bổ sung trực tiếp vào trong dung dịch syrup của sản phẩm (Baker, 1993; Lin and Schyvens, 1995; Sato et al., 2006). Trong trường hợp Ca2+ được bổ sung trực tiếp vào dung dịch syrup, khi đó Ca2+ sẽ kết hợp với nhóm carboxyl tự do của sản phẩm dưới tác dụng của nhiệt độ và enzyme pectin methyl esterase, cải thiện độ cứng của mô tế bào (Lin & Schyvens, 1995). Nghiên cứu trên sản phẩm ổi nước đường cho thấy khi bổ sung Calci lactate vào dung dịch syrup với nồng độ thay đổi từ 0 đến 0,1mol/l và xử lý nhiệt ở 50 ÷ 90oC thì khả năng cải thiện cấu trúc của ổi tăng, độ tin cậy khi phân tích số liệu của thí nghiệm này đến 95%. Sản phẩm ổi nước đường có bổ sung muối Calcium trực tiếp cho độ cứng của miếng ổi cao hơn các sản phẩm ổi thương mại. Sự tăng độ cứng và độ dai của sản phẩm là kết quả của phản ứng giữa pectin có trong ổi với ion Ca2+ và hình thành Calci pectat, tránh sự mềm hóa sản phẩm trong quá trình chế biến ở nhiệt độ cao (Lin & Schyvens, 1995). Calci lactate cũng được sử dụng để bổ sung vào dịch syrup nhằm cải thiện cấu trúc của nho trong sản phẩm nho đóng hộp. Robert A.Baker (1993) cho thấy rằng khi bổ sung Calci lactate với nồng độ 0,3 – 0,4% thì cấu trúc sản phẩm sau khi xử lý nhiệt ở 90oC trong 5 phút được cải thiện đến 38 – 50% so với khi không bổ sung Ca2+. Ngoài ra, khi thanh trùng tiêu sọ ở 95oC trong 3 phút có bổ sung 2% CaCl2 thì cho kết quả độ cứng của sản phẩm được cải thiện đáng kể so với khi xử lý nhiệt với các nồng độ CaCl2 thấp hơn (Ricio Domínguez et al, 2000) Tuy nhiên, sự tác động của Ca2+ trong việc cải thiện cấu trúc sản phẩm rau quả còn phụ thuộc rất lớn vào nồng độ dung dịch syrup. Chính vì thế, ảnh hưởng của việc bổ sung dung dịch đường đến sự thay đổi cấu trúc sản phẩm là một yếu tố quan trọng. 2.3.3 Ảnh hưởng của việc bổ sung dung dịch đường Trong chế biến sản phẩm đồ hộp nước quả người ta thường bổ sung đường với mục đích điều vị, tăng giá trị cảm quan và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Đường saccharose là một diasaccharide có công thức phân tử là C12H22O11 ở dạng tinh thể, không mùi, dễ hòa tan trong nước, có vị ngọt (Lê Ngọc Tú, 2004). Đường được sử dụng trong sản xuất thực phẩm là đường saccharose tinh khiết loại RE, phải đảm bảo đúng tiêu chuẩn, không lẫn tạp chất. Tùy theo từng loại sản phẩm mà hàm lượng đường bổ sung có thể từ 10% đến 65% tổng khối lượng quả (Nguyễn Vân Tiếp, 1996). Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 17 Hình 6: Công thức cấu tạo của đường saccharose Nguồn (truy cập ngày 15/01/2007) Đã có nhiều nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ đường đến các loại sản phẩm. Sự ảnh hưởng của đường có thể được xác định bởi sự thay đổi tính chất vật lý (màu sắc, độ cứng,…) hay giá trị dinh dưỡng (Phanindrakumar H.S et al, 2005). Trong sản xuất mứt đông, đường ảnh hưởng đến khả năng tạo gel của pectin. Pectin sử dụng trong sản phẩm mứt đông để tạo cấu trúc gel cứng chắc cho sản phẩm. Ngoài pH thích hợp khoảng 3,4 – 3,5 thì nồng độ đường thích hợp là yếu tố cần thiết cho quá trình tạo gel của pectin. Có nhiều nghiên cứu và thực nghiệm xác định rằng phân tử pectin có độ ester hoá cao tạo cấu trúc gel cứng trong dung dịch đường có nồng độ 65% trong các loại mứt và mứt đông (Gerald Reed, 1966). Trong một vài sản phẩm, thêm đường là hành động loại nước nhằm làm giảm lượng nước chứa trong trái cây. Nước di chuyển ra khỏi trái cây vào trong dịch syrup và đường khuếch tán vào trong thịt quả. Việc làm giảm hàm lượng nước tự do trong trái cây nhằm làm giảm sự thoát vị của vách tế bào và sắp xếp lại các phần tử chứa trong tế bào trong suốt quá trình lạnh đông. Sự hấp thu nước của đường succrose bởi phần thịt quả đào làm tăng cấu trúc gel và độ cứng của trái cây lạnh đông, dẫn đến sự hình thành liên kết hydro giữa đường sucrose với pectin. Nồng độ sucrose cao (10-30%) không có lợi cho sự thấm canxi từ dung dịch canxi clorua 6% vào trong trái cây (Polesello & Maltini 1970). Đường thêm vào còn có ý nghĩa trong việc bảo vệ sắc tố anthocyanin có trong trái dâu và làm chậm sự hóa nâu cũng như sự hình thành các polymer của các chất màu trong suốt thời gian tồn trữ (Wrolstad et al, 1990, trích dẫn bởi Marijaana Suurarinen, 2002) Sự mất nước của trái cây nhiệt đới như ổi, các loại dưa và đu đủ khi sử dụng đường sucrose và maltose cũng được nghiên cứu. Sự mất nước và nồng độ đường tăng lên trong trái cây sau quá trình chế biến đã được ước lượng và ảnh hưởng của sự mất nước do sự thẩm thấu đến chất lượng trái cây như màu sắc và cấu trúc cũng được kiểm soát. Người ta nhận thấy rằng, độ cứng (dai) của các loại trái cây sau quá trình chế biến tăng lên so với khi xử lý nhiệt không bổ sung dịch syrup (Pereira L.M et al, 2006). Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 18 2.4 ĐỘNG HỌC SỰ THAY ĐỔI ĐỘ CỨNG THEO NHIỆT ĐỘ 2.4.1 Phản ứng bậc một Sự thay đổi cấu trúc theo nhiệt độ thông thường tuân theo phương trình động học phản ứng bậc một. Trong trường hợp này, điều kiện chế biến đẳng nhiệt, quan hệ giữa cấu trúc còn lại sau khi xử lý nhiệt (H) và thời gian xử lý nhiệt (t) được biểu diễn bằng phương trình (1). kteHH −= 0 (1) Tuy nhiên trong các sản phẩm rau quả, động học sự thay đổi cấu trúc đôi khi tuân theo phương trình chuyển đổi một phần, được ứng dụng trong trường hợp cấu trúc không chịu xử lý nhiệt trong thời gian dài. Khi đó, độ cứng không đổi và được biểu diễn là H∞ . ∞− −= HH HHf 0 0 (2) Với: f : hệ số chuyển đổi một phần H∞ : cấu trúc còn lại sau quá trình xử lý nhiệt kéo dài H∞ gần như bằng 0 và phương trình (2) có thể viết thành 0 0 H HH f −= (3) Đồ thị logarithm của (1-f) theo thời gian là một đường thẳng với hằng số tốc độ (k) được biểu thị bằng giá trị âm của hệ số gốc (Levenspiel, 1972) kt H H f −==− 0 ln)1ln( (4) Vậy phương trình (4) giống phương trình (1) khi H∞ gần bằng 0 Để tính toán cấu trúc còn lại sau quá trình xử lý nhiệt kéo dài, mô hình chuyển đổi một phần sau nên được sử dụng kt HH HHf −=⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ − −=− ∞ ∞ 0 ln)1ln( (5) Sự sắp xếp lại phương trình (5) sẽ thành phương trình (6) kteHHHH −∞∞ −+= )( 0 (6) Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 19 Hình 7: Hình vẽ minh họa động học sự thay đổi độ cứng theo phản ứng chuyển đổi một phần 2.4.2 Sự phụ thuộc của hằng số tốc độ (k) vào nhiệt độ (T) Dựa vào quan điểm nhiệt động học (phương trình đẳng áp, đẳng tích của phản ứng hoá học) ta có thể biểu diễn sự phụ thuộc hằng số tốc độ với nhiệt độ: dT kd ln = 2RT Ea (7) Đây là dạng phương trình vi phân của Arrhenius Như vậy, cũng có thể biến đổi phương trình (7) bằng cách: dlnk = dT RT Ea 2 (8) dT RT Ekd a∫ ∫= 2)ln( (9) lnk - lnko = ) 11( R 0TT Ea −− (10) Với: To = Tref , ko = kref Hoặc: lnk – lnkref = ) 11( TTR E ref a − (11) Trong đó: T: nhiệt độ xử lý (K) k: hằng số tốc độ (phút-1) kref: hằng số tốc độ tại Tref (phút-1) R: hằng số khí lý tưởng (R = 8,134 J/mol.K) Ea: năng lượng hoạt hoá (KJ/mol) H∞ Thời gian (phút) H/Ho Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 20 Hình 8: Hình vẽ minh họa ảnh hưởng của nhiệt độ đến hằng số tốc độ 2.5 CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRƯỚC Trong quá trình chế biến nhiệt, rau quả rất dễ bị mềm, làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm do đó để hạn chế sự giảm chất lượng của rau, quả, các tác giả đã tập trung nghiên cứu trên những loại rau, quả khác nhau nhằm tìm ra phương pháp chế biến thích hợp để cải thiện chất lượng sản phẩm. Có rất nhiều nghiên cứu về khả năng cải thiện cấu trúc rau quả khi tiền xử lý với muối canxi. Các nghiên cứu trên carrot cho thấy quá trình xử lý nhiệt ở nhiệt độ 60oC trong 30 phút kết hợp với ngâm CaCl2 nồng độ 0,5% trong 1 giờ có thể cải thiện cấu trúc carrot (Vu et al, 2004; Van Bougenhout et al, 2004). Các nghiên cứu trên sản phẩm cà chua đóng hộp của Kertesz (1940) cho thấy sự cải thiện đáng kể cấu trúc của cà chua khi bổ sung một lượng nhỏ muối canxi trong quá trình xử lý ở nhiệt độ cao (trích dẫn bởi Rocio Dominguez et al., 2001). Các tác giả cũng chứng minh rằng ion canxi sẽ kết hợp với nhóm cacboxyl tự do trong trái cây và kết quả là cải thiện độ cứng của mô tế bào (Lin & Schyvens, 1995, trích dẫn bởi Sato et al., 2005). Đối với sản phẩm ổi nước đường đóng hộp, sau khi tiền xử lý ở 65oC, ổi được cho vào hộp bằng thép không rỉ chứa dung dịch syrup và Calci latate với nồng độ Calci latate thay đổi từ 0 đến 1mol/l, đem xử lý nhiệt ở nhiệt độ từ 50 đến 90oC. Kết quả quan sát cho thấy rằng có sự cải thiện cấu trúc đáng kể, miếng ổi cứng hơn và dai hơn, đặc biệt có sự khác biệt có ý nghĩa khi sử dụng Calci latate với nồng độ 0,05mol/l và xử lý nhiệt ở 90oC (Sato et al., 2005). Trên cơ sở các nghiên cứu trước, đề tài "Ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt đến sự thay đổi cấu trúc của khóm" được tiến hành với các nội dung chủ yếu: ƒ Tìm quy luật sự thay đổi thể hiện qua độ cứng của khóm sau khi xử lý nhiệt ở các chế độ khác nhau (4 chế độ: 80oC, 85oC, 90oC) thông qua hằng số tốc độ (k) và năng lượng hoạt hóa (Ea). 1/T ln (k) Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 21 ƒ Xác định ảnh hưởng của việc bổ sung đường sucrose (tạo vị ngọt) và muối Calcium (trường hợp thêm trực tiếp) trong dịch syrup đến sự thay độ cứng của khóm. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 22 CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.1 PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM 3.1.1 Thời gian, địa điểm Địa điểm: Phòng thí nghiệm Bộ môn Công Nghệ Thực phẩm - Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng - Trường Đại học Cần Thơ. Thời gian: 26/2/2006 đến 18/5/2006 3.1.2 Dụng cụ - hóa chất Dụng cụ - Bộ điều nhiệt (water bath hiệu Memmert) - Ống chứa mẫu bằng thép không rỉ có đường kính 35 mm và chiều dài 15 mm - Dao cắt mẫu bằng thép không rỉ có đường kính 21 mm - Nhiệt kế trung tâm - Thiết bị đo cấu trúc Rheotex với đầu đo là dao cắt. - Dụng cụ thủy tinh thông thường. Hình 9: Gia nhiệt các ống chứa mẫu Hình 10: Xác định nhiệt độ tâm trong bộ điều nhiệt Hóa chất - CaCl2 - Đường sucrose loại RE 3.1.3 Nguyên liệu Khóm loại Queen (trái hình chóp) được thu từ ruộng khóm ở Vị Thanh – Hậu Giang với độ chín kỹ thuật 2. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 23 Hình 11: Nguyên liệu khóm 3.2 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM Trái khóm được chặt bỏ hai hàng mắt đầu, sử dụng dao cắt hình trụ có đường kính 21 mm, tiến hành cắt khóm thành những miếng hình trụ có kích thước 20 mm x 15 mm. Chú ý không lấy phần lõi khóm, chỉ lấy phần thịt quả cách lõi khóm 1cm trở ra. Tiến hành đo cấu trúc (g lực) của các mẫu khóm này bằng thiết bị đo cấu trúc Rheotex, thể hiện qua lực cắt. Kết quả thu được là trung bình cộng của mười lần đo đạc. Hình 12: Mẫu khóm sau khi cắt Hình 13: Dao cắt Hình 14: Thiết bị đo cấu trúc 3.3 PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 3.3.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt đến sự thay đổi cấu trúc của khóm Mục đích Tìm quy luật sự thay đổi cấu trúc của khóm sau các quá trình xử lý nhiệt . Bố trí thí nghiệm Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 24 Thí nghiệm được bố trí với một nhân tố hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại. Thí nghiệm được tiến hành trên cơ sở thay đổi một nhân tố (nhiệt độ) và cố định các nhân tố còn lại (nồng độ CaCl2, dung dịch đường). Nhân tố A: Nhiệt độ xử lý nhiệt (oC) A1: 800C A3: 900C A2: 850C Sơ đồ bố trí thí nghiệm được trình bày ở hình 15 Hình 15: Sơ đồ bố trí của thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt đến cấu trúc khóm Tiến hành thí nghiệm Các mẫu khóm được chuẩn bị với kích thước như nhau (20 mm x 15 mm) được đem tiền xử lý ở chế độ tối ưu từ các nghiên cứu trước. Sau khi tiền xử lý, mẫu được đem ngâm trong dung dịch muối CaCl2 ở các nồng độ 0,5% với thời gian 1giờ. Sau khi ngâm, vớt ráo mẫu khóm và cho vào ống chứa mẫu bằng thép không rỉ (10 mẫu/ống) đem xử lý nhiệt ở các chế độ khác nhau (80, 85, 90oC) trong các khoảng thời gian đã định (từ 0, 5, …, 120 phút). Làm nguội và tiến hành đo cấu trúc khóm bằng thiết bị đo Đo độ cứng Phân tích kết quả Nguyên liệu Ngâm trong dung dịch CaCl2 0,5%, 1giờ Tiền xử lý nhiệt (55oC, 10 phút) Xử lý cơ học Xử lý nhiệt (0, 5, 10,… 120 phút) Cho vào ống chứa mẫu Làm nguội 80oC 85oC 90oC Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 25 cấu trúc. Phân tích kết quả và tìm ra quy luật sự biến đổi độ cứng của khóm dưới tác dụng của nhiệt độ cao. Ghi nhận kết quả Độ cứng của các mẫu khóm sau khi xử lý nhiệt ở các chế độ xử lý khác nhau trong các khoảng thời gian khác nhau. 3.3.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của các thành phần bổ sung (đường, muối Calcium) đến sự thay đổi cấu trúc của khóm Mục đích Xác định ảnh hưởng của việc bổ sung đường sucrose (tạo vị ngọt) và muối Calcium trong dịch syrup đến sự thay đổi độ cứng của khóm. Bố trí thí nghiệm Đối với mẫu bổ sung muối CaCl2, thí nghiệm tiến hành với 1 nhân tố Nhân tố B: Nồng độ CaCl2 bổ sung, thay đổi ở 4 mức độ: B1: 0,05% B2: 0,1% B3: 0,15% B4: 0,2% Sơ đồ bố trí thí nghiệm được tiến hành như hình 16. Tiến hành thí nghiệm Khóm sau khi xử lý cơ học được đưa qua công đoạn tiền xử lý nhiệt và ngâm CaCl2 ở nồng độ 0,5% trong thời gian 1 giờ. Sau khi ngâm, cho khóm vào ống chứa mẫu, rót dịch syrup (nồng độ 14oBx, tỷ lệ cái : nước = 1:1 như tỷ lệ thường sử dụng ở các sản phẩm khóm đóng hộp), đem xử lý nhiệt ở các chế độ khác nhau (80, 85, 90oC) trong các khoảng thời gian khác nhau (từ 0, 5, …, 120 phút), để nguội rồi đo đạc sự thay đổi độ cứng của khóm sau khi gia nhiệt. Đối với mẫu bổ sung muối canxi, khóm sau khi qua giai đoạn tiền xử lý nhiệt sẽ được chuyển vào ống chứa mẫu có sẵn dung dịch đường 14oBx và muối canxi ở các nồng độ khác nhau (tỷ lệ cái: nước = 1:1). Tiến hành xử lý nhiệt với các chế độ nhiệt khác nhau trong các khoảng thời gian đã định (0, 5, 10,……, 120 phút), đo đạc sự thay đổi cấu trúc của khóm. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 26 Hình 16: Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của các thành phần bổ sung (saccharose, muối CaCl2) đến sự thay đổi cấu trúc của khóm Hình 17: Mẫu khóm được ngâm trong dung dịch CaCl2 0,5% Ghi nhận kết quả - Tìm ra tác động của việc bổ sung đường sucrose đến cấu trúc khóm. - Sự biến đổi cấu trúc khóm trong trường hợp bổ sung muối CaCl2 trực tiếp trong dịch ngâm. 0,05% 0,1% 0,15% 0,2% Ngâm trong CaCl2 (0,5%, 1h) Tiền xử lý nhiệt (55OC, 10 phút) Xử lý cơ học Cho vào ống chứa mẫu (tỷ lệ cái: nước = 1:1) 80oC 85oC 90oC Cho vào ống chứa mẫu Rót dung dịch 14oBx Đo độ cứng Làm nguội 0 5 10 …………………. 120 phút Dung dịch CaCl2 Khóm Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 27 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ THẢO LUẬN 4.1 ĐỘNG HỌC SỰ THAY ĐỔI ĐỘ CỨNG CỦA KHÓM Ở CÁC CHẾ ĐỘ XỬ LÝ NHIỆT KHÁC NHAU Quá trình gia nhiệt sẽ ảnh hưởng rất lớn đến cấu trúc của tế bào rau quả nói chung và khóm nói riêng, pectin bị phá vỡ và những đặc tính vật lý của tế bào cũng thay đổi theo. Khóm sau khi xử lý cơ học (được đem tiền xử lý nhiệt nhằm kích hoạt PME ở 55oC trong 10 phút. Sau quá trình tiền xử lý, mẫu được ngâm trong dung dịch muối CaCl2 0,5 % và thời gian ngâm là 1 giờ. Các mẫu khóm sau khi ngâm trong dung dịch CaCl2 sẽ được cho vào các ống hình trụ làm bằng thép không rỉ và đem gia nhiệt ở 3 chế độ nhiệt khác nhau, thay đổi từ 80, 85 đến 90oC. Tiến hành đo đạc sự thay đổi cấu trúc khóm sau mỗi khoảng thời gian gia nhiệt 5, 10, 20...120 phút. Nghiên cứu biến đổi động học của cấu trúc được khảo sát với khoảng thời gian kéo dài và số nghiệm thức lớn, chính vì thế nguyên liệu khóm tươi chỉ được đảm bảo thu tại cùng một ruộng khóm và cùng một vụ thu hoạch nhưng ở các thời điểm khác nhau. Do đó, độ cứng tương đối (tỷ lệ của độ cứng của các mẫu khóm đã qua xử lý so với độ cứng của nguyên liệu khóm ban đầu) được sử dụng thay thế giá trị độ cứng. Kết quả sau khi đo đạc được thu thập và xử lý bằng chương trình SAS 9.1. Các thông số động học thu được thông qua tính toán được thể hiện ở bảng 3, phương trình động học sự thay đổi cấu trúc khóm theo nhiệt độ và thời gian ở các quá trình tiền xử lý khác nhau được tổng kết ở bảng 4. Bảng 3: Thông số động học được tính toán dựa vào phương trình chuyển đổi một phần của sự thay đổi cấu trúc khóm (độ cứng tương đối) ở các quá trình xử lý nhiệt khác nhau Chế độ xử lý nhiệt H∞ k (1/phút) R2 SD 80oC 0,7098 ± 0,0032 0,1462 ± 0,0133 0,9999 0,00827 85oC 0,6685 ± 0,0041 0,1691 ± 0,0203 0,9999 0,01054 90oC 0,5812 ± 0,0060 0,1810 ± 0,0299 0,9995 0,01817 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 28 Bảng 4: Phương trình động học sự thay đổi cấu trúc khóm (độ cứng tương đối) theo nhiệt độ và thời gian ở các quá trình xử lý nhiệt khác nhau Chế độ xử lý nhiệt Ho H∞ k (1/phút) Phương trình 80oC 0,8872 0,7098 0,1462 H/Ho = 0,8 + 0,2exp(-0,1462,t) 85oC 0,8383 0,6685 0,1691 H/Ho = 0,7974 + 0,2026exp(-0,1691,t) 90oC 0,7809 0,5812 0,1810 H/Ho = 0,7443+ 0,2557exp(-0,1810,t) Từ kết quả thí nghiệm cho thấy động học sự thay đổi cấu trúc của khóm ở chế độ xử lý nhiệt 80o C, 85oC và 90o C tuân theo phương trình chuyển đổi một phần. Tỷ lệ độ cứng còn lại giảm theo nhiệt độ xử lý từ 80 đến 90o C, tỷ lệ độ cứng còn lại cao nhất ở chế độ xử lý nhiệt 80oC (H∞ = 0,7098) và thấp nhất ở nhiệt độ 90oC (H∞ = 0,5812). Khi khóm được gia nhiệt trong thời gian dài, độ cứng của khóm giảm nhanh trong thời gian đầu và sau đó giảm chậm dần nhưng không tiến về giá trị 0 (không) (hình 18). Điều này cho có nghĩa là chỉ một phần cấu trúc khóm bị phá hủy bởi nhiệt độ cao. Kết quả thu được có thể giải thích dựa vào đặc điểm cấu tạo mô tế bào của khóm có chứa nhiều cellulose và hemicellulose. Do đó, nếu thời gian gia nhiệt hợp lý sẽ giúp cải thiện độ cứng, nếu kéo dài quá thì cấu trúc của khóm sẽ bị dai. Hình 18: Động học sự thay đổi độ cứng của khóm ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau Giá trị R2 lớn nên kết quả thu được có độ tin cậy cao. Vì vậy phương trình hồi quy không tuyến tính có thể được dùng để mô tả động học sự thay đổi cấu trúc của khóm. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 29 Dựa vào kết quả thu được ở bảng 3 và bảng 4 nhận thấy: - Dưới tác động của nhiệt độ, độ cứng của khóm có sự thay đổi rất lớn so với mẫu khóm tươi ban đầu, thời gian gia nhiệt càng dài thì độ cứng của khóm càng giảm. Tuy nhiên tỉ lệ H/Ho (tỉ lệ độ cứng tương đối của các mẫu khóm đã qua xử lý nhiệt với độ cứng tương đối của mẫu khóm ban đầu) còn lại tương đối lớn. Đồng thời, tỷ lệ độ cứng tương đối còn lại ở các chế độ xử lý nhiệt cũng khác nhau. - Khi tiến hành xử lý khóm ở nhiệt độ 80, 85 và 90o C với cùng chế độ tiền xử lý (ở 55oC trong 10 phút), kết quả thu được cho thấy hằng số tốc độ k (1/phút) tăng dần và tỷ lệ H/Ho giảm dần khi nhiệt độ tăng từ 80 đến 90oC. Điều này chứng tỏ tốc độ giảm cấu trúc tăng dần theo thời gian và theo chế độ xử lý nhiệt (hình 20). Nhiệt độ càng cao thì tỷ lệ độ cứng tương đối còn lại càng giảm. 4.2 ĐỘNG HỌC ẢNH HƯỞNG CỦA DUNG DỊCH SYRUP 14OBX BỔ SUNG TRỰC TIẾP ĐẾN SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC CỦA KHÓM Ở CÁC CHẾ ĐỘ XỬ LÝ NHIỆT KHÁC NHAU Trong chế biến sản phẩm đồ hộp nước quả, người ta thường bổ sung đường với mục đích điều vị, tăng giá trị cảm quan và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Ngoài ra, nhiều nghiên cứu cho thấy rằng đường (dịch syrup) bổ sung trực tiếp có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc (độ cứng) của sản phẩm sau khi chế biến nhiệt. Mẫu khóm sau tiền xử lý ở 55oC trong thời gian 10 phút và ngâm trong dung dịch CaCl2 0,5% với thời gian một giờ được đem xử lý nhiệt ở nhiệt độ 80oC, 85oC, 90oC, sau đó đem xác định độ cứng còn lại sau quá trình xử lý nhiệt. Kết quả đo đạc sự thay đổi độ cứng của sản phẩm theo từng thời gian gia nhiệt được thu thập và xử lý, trình bày ở bảng 5 và 6. Đồ thị biểu diễn động học sự thay đổi độ cứng của khóm trong quá trình xử lý nhiệt khác nhau có bổ sung dung dịch syrup trực tiếp được biễu diễn ở hình 19. Bảng 5: Thông số động học được tính toán dựa vào phương trình chuyển đổi một phần của sự thay đổi cấu trúc khóm (độ cứng tương đối) ở các quá trình xử lý nhiệt khác nhau Chế độ xử lý nhiệt H∞ k (1/phút) R2 SD 80oC 0,6658 ± 0,0069 0,0896 ± 0,0285 0,9996 0,0193 85oC 0,6041 ± 0,0057 0,1041 ± 0,0270 0,9996 0,0179 90oC 0,5555 ± 0,0046 0,1233 ± 0,0275 0,9997 0,0160 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 30 Bảng 6: Phương trình động học sự thay đổi cấu trúc khóm (độ cứng tương đối) theo nhiệt độ và thời gian ở các quá trình xử lý nhiệt khác nhau Chế độ xử lý nhiệt Ho H∞ k (1/phút) Phương trình 80oC 0,7991 0,6658 0,0896 H/Ho = 0,8332 + 0,1668exp(-0,0896,t) 85oC 0,7282 0,6041 0,1041 H/Ho = 0,8296 + 0,1704exp(-0,1041,t) 90oC 0,7678 0,5555 0,1233 H/Ho = 0,7235 + 0,2765exp(-0,1233,t) Kết quả thí nghiệm cho thấy, động học sự thay đổi cấu trúc của khóm ở các quá trình xử lý nhiệt khác nhau có bổ sung dung dịch syrup 14oBx cũng tuân theo phương trình chuyển đổi một phần, vẫn có sự tồn tại một phần dạng cấu trúc bền nhiệt và dạng cấu trúc không bền nhiệt trong vách tế bào của khóm. Các chế độ xử lý nhiệt khác nhau thì sự thay đổi cấu trúc của khóm cũng khác nhau. Hình 19: Động học sự thay đổi độ cứng của khóm ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau có bổ sung dung dịch syrup trực tiếp Tương tự như trường hợp xử lý nhiệt khóm trong điều kiện không bổ sung đường, khi nhiệt độ xử lý càng tăng (từ 80 đến 85 và 90o C) với cùng chế độ tiền xử lý (ở 55oC trong 10 phút), hằng số tốc độ k (1/phút) cũng tăng dần và tỷ lệ H/Ho giảm dần (hình 20). Tuy nhiên, có sự khác biệt về giá trị độ cứng tương đối còn lại (H∞) của khóm khi áp dụng các chế độ xử lý nhiệt có bổ sung dung dịch syrup trực tiếp so với mẫu không bổ sung dung dịch syrup (bảng 7). Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng Trang 31 Khi tiến hành xử lý nhiệt, dưới tác dụng của nhiệt độ cao, cấu trúc của khóm có sự biến đổi lớn. Tuy nhiên, kết quả cho thấy rằng khi khóm được xử lý nhiệt trong dung dịch có bổ sung đường, tỉ lệ độ cứng tương đối của các mẫu khóm đã qua xử lý nhiệt với độ cứng tương đối của mẫu khóm ban đầu nhìn chung cao hơn so với quá trình xử lý không có sự có mặt của đường. Điều này có nghĩa là với dịch syrup bổ sung vào khi xử lý nhiệt thì cấu trúc khóm sau khi qua xử lý nhiệt còn lại tốt hơn khi không bổ sung dịch syrup. Kết quả này có thể giải thích dựa trên sự tạo thành Calci pectat trong phiến giữa của vách tế bào gia tăng. Theo Gerald Reed (1966), đường có khả năng làm tăng độ ester hóa của phân tử pectin, do đó làm tăng sự hình thành liên kết giữa ion Ca2+ và gốc COO- tạo thành Calci pectat giúp cải thiện cấu trúc của khóm. Bảng 7: So sánh sự thay đổi cấu trúc khóm trong quá trình xử lý nhiệt với 2 trường hợp có bổ sung đường (thí nghiệm 2.2) và trường hợp không sử dụng (thí nghiệm 1) Chế độ xử lý nhiệt Chế độ xử lý H/Ho k (1/phút) Không có đường 0,8 0,1462 80oC Dung dịch syrup 14oBx 0,8332 0,0896 Không có đường 0,7974 0,1691 85oC Dung dịch syrup 14oBx 0,8296 0,1041 Không có đường 0,7443 0,1810 90oC Dung dịch syrup 14oBx 0,7235 0,1233 Kết quả thí nghiệm cũng cho thấy hằng số tốc độ k (1/phút) ở trường hợp có bổ sung dung dịch syrup nhỏ hơn so với hằng số tốc độ phá hủy cấu trúc khóm khi không có sự hiện diện của đường. Điều này có nghĩa là với dịch syrup bổ sung có khả năng bảo vệ cấu trúc của khóm đối với quá trình xử lý nhiệt, do đó tốc độ thay đổi độ cứng của khóm chậm hơn khi không có bổ sung dịch syrup. Đồ thị ở hình 20 cho thấy đường biểu diễn tốc độ phá hủy độ cứng của khóm khi không có bổ sung đường nằm ở trên đường hồi quy cho trường hợp có sự hiện diện của sucrose. Tuy nhiên, độ dốc của đường cong phá hủy độ cứng của khóm do tác động nhiệt trong trường hợp có bổ sung đường lớn hơn. Điều này cho t._.