Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ tiền xử lý đến sự thay đổi màu sắc và cấu trúc hạt sen bóc vỏ trong bảo quản lạnh và lạnh đông

ỄN VĂN MƯỜI Năm 2007 Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng ii LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Văn Mười đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu để tôi có thể thực hiện tốt luận văn tốt nghiệp này. Thành thật biết ơn quý Thầy Cô trong Bộ môn Công nghệ thực phẩm Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng Trường Đại học Cần Thơ đã giảng dạy và truyền đạt những kiến thức bổ ích cho tôi trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại trường. Chân thành cảm ơn các cán bộ phòng thí nghiệm, các bạn sinh viên lớp Công nghệ thực phẩm khóa 28, 29 và 30 đã nhiệt tình giúp đỡ, đóng góp những ý kiến quý báu và tạo điều kiện tốt cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Sinh viên thực hiện Nguyễn Thanh Điền Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng iii TÓM LƯỢC Đề tài được thực hiện với mục đích tìm ra phương pháp tiền xử lý tốt nhất cho hạt sen tươi bóc vỏ nhằm kéo dài thời gian bảo quản đồng thời duy trì màu sắc và cấu trúc hạt sen thương phẩm. Tiến hành chần hạt sen bóc vỏ ở 85oC trong 10 giây kết hợp với ngâm acid citric ở nồng độ 0,2% trong 20 phút cho kết quả tốt hơn về cảm quan cũng như màu sắc và cấu trúc. Ở 4÷8oC, có thể bảo quản hạt sen được 5 tuần trong bao bì PA mà vẫn còn giữ chất lượng tốt. Hạt sen lạnh đông đựng trong bao bì PA 1 lớp bảo quản 4 tuần vẫn chưa nhận thấy bất kỳ thay đổi nào. Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng iv MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN----------------------------------------------------------------------------------------- ii TÓM LƯỢC------------------------------------------------------------------------------------------ iii MỤC LỤC-------------------------------------------------------------------------------------------- iv DANH SÁCH BẢNG------------------------------------------------------------------------------- vi DANH SÁCH HÌNH------------------------------------------------------------------------------- vii Chương 1. GIỚI THIỆU----------------------------------------------------------------------------- 1 1.1 Đặt vấn đề ...................................................................................................................1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................................1 1.3 Nội dung nghiên cứu ..................................................................................................1 Chương 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU-------------------------------------------------------------- 3 2.1 Tổng quan về sen ........................................................................................................3 2.1.1 Giới thiệu chung ..................................................................................................3 2.2.2 Các bài thuốc với cây sen ....................................................................................5 2.3 Cấu trúc của rau củ .....................................................................................................6 2.3.1 Tầm quan trọng của cấu trúc ...............................................................................6 2.3.2 Cấu trúc của tế bào rau củ ...................................................................................6 2.4 Màu sắc của rau củ .....................................................................................................7 2.4.1 Sự biến đổi màu trong rau củ...............................................................................7 2.4.2 Cơ chế của sự phân huỷ chlorophyll ...................................................................8 2.4.3 Sự chuyển hoá carotenoid....................................................................................9 2.4.4 Sự hóa nâu do enzyme.......................................................................................10 2.4.5 Biện pháp chống hóa nâu do enzyme ................................................................10 2.5 Quá trình làm lạnh và làm lạnh đông ......................................................................11 2.5.1 Tổng quan ..........................................................................................................12 2.5.2 Những biến đổi trong quá trình làm lạnh và lạnh đông.....................................12 2.6 Vai trò của tiền xử lý nhiệt đến sự thay đổi cấu trúc và màu sắc rau củ ..................15 2.6.1 Bản chất quá trình chần .....................................................................................15 2.6.2 Mục đích quá trình chần ....................................................................................16 2.6.3 Phương pháp thực hiện......................................................................................16 2.6.4 Ảnh hưởng đến sản phẩm ..................................................................................17 2.7 Hoá chất liên quan đến sự thay đổi chất lượng rau củ trong bảo quản lạnh.............17 2.8 Các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước.......................................................18 2.9 Vấn đề cần nghiên cứu và giải quyết trong đề tài.....................................................19 2.9.1 Qui trình thí nghiệm ..........................................................................................19 2.9.2 Giải thích qui trình.............................................................................................19 Chương 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU-------------------------21 3.1 Phương tiện nghiên cứu............................................................................................21 3.1.1 Nguyên vật liệu..................................................................................................21 3.1.2 Hóa chất .............................................................................................................21 Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng v 3.1.3 Dụng cụ thí nghiệm ...........................................................................................21 3.2 Phương pháp nghiên cứu ..........................................................................................21 3.2.1 Phương pháp thí nghiệm....................................................................................21 3.2.2. Bố trí thí nghiệm...............................................................................................22 Chương IV. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN ---------------------------------------------------------28 4.1 Cấu trúc và màu sắc hạt sen sau khi xử lý ở các chế độ nhiệt và thời gian chần khác nhau.................................................................................................................................28 4.1.1 Biến đổi màu sắc hạt sen sau quá trình chần .....................................................28 4.1.2 Sự thay đổi cấu trúc hạt sen sau quá trình chần.................................................29 4.2 Ảnh hưởng của nồng độ và thời gian ngâm dung dịch acid citric lên cấu trúc và màu sắc hạt sen bóc vỏ ...........................................................................................................30 4.2.1 Biến đổi màu sắc hạt sen sau quá trình ngâm dung dịch acid citric ..................30 4.2.2 Sự thay đổi cấu trúc hạt sen sau quá trình ngâm dung dịch acid citric..............31 4.3 So sánh các chế độ tiền xử lý tối ưu đến chất lượng hạt sen tươi bóc vỏ. ................32 4.3.1 Sự khác biệt về màu sắc của hạt sen trong các quá trình tiền xử lý tối ưu........32 4.3.2 Biến đổi cấu trúc của hạt sen trong các quá trình tiền xử lý tối ưu ...................33 4.4 So sánh các loại bao bì ở chế độ bảo quản lạnh khác nhau đến chất lượng hạt sen tươi bóc vỏ. .....................................................................................................................34 4.4.1 Bao bì PA (Polyamide)......................................................................................35 4.4.2 Bao bì PE (Polyethylene) ..................................................................................36 4.4.3 Bao bì PP (Polypropylen) ..................................................................................38 4.5 So sánh độ dày bao bì PA trong quá trình bảo quản lạnh đông đến chất lượng hạt sen tươi bóc vỏ................................................................................................................43 4.5.1 Biến đổi màu sắc hạt sen sau quá trình bảo quản lạnh đông .............................44 4.5.2 Biến đổi cấu trúc hạt sen sau quá trình bảo quản lạnh đông .............................45 Chương V. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ----------------------------------------------------------47 5.1 Kết luận.....................................................................................................................47 5.2 Đề nghị......................................................................................................................47 5.3 Quy trình đề nghị ......................................................................................................48 TÀI LIỆU THAM KHẢO--------------------------------------------------------------------------49 PHỤ LỤC--------------------------------------------------------------------------------------------- iv Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng vi DANH SÁCH BẢNG Trang Bảng 1: Thành phần hoá học của hạt sen tươi---------------------------------------------------- 4 Bảng 2: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian chần đến màu sắc (giá trị L) hạt sen bóc vỏ. ------------------------------------------------------------------------------------28 Bảng 3: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian chần đến cấu trúc hạt sen bóc vỏ. ----------29 Bảng 4: Ảnh hưởng của nồng độ và thời gian ngâm acid citric đến màu sắc (giá trị L) hạt sen bóc vỏ. --------------------------------------------------------------------------------------------30 Bảng 5: Ảnh hưởng của nồng độ acid citric và thời gian ngâm đến cấu trúc hạt sen bóc vỏ. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------31 Bảng 6: Ảnh hưởng của các quá trình tiền xử lý tối ưu đến màu sắc (giá trị L) hạt sen bóc vỏ.------------------------------------------------------------------------------------------------------32 Bảng 7: Kết quả thống kê ảnh hưởng của các quá trình tiền xử lý tối ưu đến cấu trúc hạt sen bóc vỏ. --------------------------------------------------------------------------------------------33 Bảng 8: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản lạnh đến màu sắc hạt sen bóc vỏ (bao bì PA). ---------------------------------------------------------------------------------------35 Bảng 9: Kết quả thống kê ảnh hưởng của bao bì PA và nhiệt độ bảo quản lạnh đến cấu trúc hạt sen bóc vỏ. ----------------------------------------------------------------------------------35 Bảng 10: Kết quả thống kê ảnh hưởng của bao bì PE và nhiệt độ bảo quản lạnh đến màu sắc hạt sen bóc vỏ.-----------------------------------------------------------------------------------36 Bảng 11: Kết quả thống kê ảnh hưởng của bao bì PE và nhiệt độ bảo quản lạnh đến sự thay đổi cấu trúc hạt sen bóc vỏ. ------------------------------------------------------------------37 Bảng 12: Kết quả thống kê ảnh hưởng của bao bì PP và nhiệt độ bảo quản lạnh đến màu sắc hạt sen bóc vỏ.-----------------------------------------------------------------------------------38 Bảng 13: Kết quả thống kê ảnh hưởng của bao bì PP và nhiệt độ bảo quản lạnh đến cấu trúc hạt sen bóc vỏ. ----------------------------------------------------------------------------------38 Bảng 14: Kết quả thống kê ảnh hưởng của loại bao bì và nhiệt độ trong quá trình bảo quản lạnh đến màu sắc hạt sen bóc vỏ.------------------------------------------------------------------39 Bảng 15: Kết quả thống kê ảnh hưởng của loại bao bì và nhiệt độ trong quá trình bảo quản lạnh đến cấu trúc hạt sen bóc vỏ. ------------------------------------------------------------------41 Bảng 16: Mô tả đặc điểm cảm quan hạt sen trong quá trình bảo quản lạnh-----------------43 Bảng 17: Kết quả thống kê ảnh hưởng của độ dày bao bì PA trong quá trình lạnh đông đến màu sắc (giá trị L) hạt sen bóc vỏ. ----------------------------------------------------------------44 Bảng 18: Kết quả thống kê ảnh hưởng của độ dày bao bì PA trong quá trình lạnh đông đến cấu trúc hạt sen bóc vỏ. -----------------------------------------------------------------------------45 Bảng 19: Mô tả đặc điểm cảm quan hạt sen trong quá trình lạnh đông----------------------46 Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng vii DANH SÁCH HÌNH Trang Hình 1: Cây và lá sen -------------------------------------------------------------------------------- 3 Hình 2: Cấu tạo phân tử của Pectin ---------------------------------------------------------------- 7 Hình 3: Chlorophyll a, b ----------------------------------------------------------------------------- 8 Hình 4: Sự phân huỷ chlorophyll------------------------------------------------------------------- 9 Hình 5: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến sự duy trì Chlorophyl----------------------14 Hình 6: Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến sự thay đổi màu sắc-------------------------15 Hình 7: Cấu tạo phân tử của acid citric (C6H8O7 )----------------------------------------------18 Hình 8: Quy trình xử lý hạt sen bán thành phẩm------------------------------------------------19 Hình 9: Hình hạt sen 23 ngày tuổi ----------------------------------------------------------------20 Hình 10: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1----------------------------------------------------------------23 Hình 11: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2----------------------------------------------------------------24 Hình 12: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3----------------------------------------------------------------25 Hình 13: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4----------------------------------------------------------------26 Hình 14: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 5----------------------------------------------------------------27 Hình 15: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi màu sắc theo nhiệt độ và thời gian chần------------28 Hình 16: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi cấu trúc theo nhiệt độ và thời gian chần------------29 Hình 17: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi màu sắc theo nồng độ và thời gian ngâm acid citric ----------------------------------------------------------------------------------------------------------31 Hình 18: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi cấu trúc theo nồng độ và thời gian ngâm acid citric ----------------------------------------------------------------------------------------------------------32 Hình 19: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi màu sắc theo các quá trình tiền xử lý tối ưu -------33 Hình 20: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi cấu trúc của các quá trình tiền xử lý tối ưu --------34 Hình 21: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của bao bì PA đến sự thay đổi màu sắc trong quá trình bảo quản lạnh ----------------------------------------------------------------------------------35 Hình 22: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của bao bì PA đến sự thay đổi cấu trúc trong quá trình bảo quản lạnh ----------------------------------------------------------------------------------36 Hình 23: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của bao bì PE đến sự thay đổi màu sắc trong quá trình bảo quản lạnh ----------------------------------------------------------------------------------37 Hình 24: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của bao bì PE đến sự thay đổi cấu trúc trong quá trình bảo quản lạnh ----------------------------------------------------------------------------------37 Hình 25: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của bao bì PP đến sự thay đổi màu sắc trong quá trình bảo quản lạnh ----------------------------------------------------------------------------------38 Hình 26: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của bao bì PP đến sự thay đổi cấu trúc trong quá trình bảo quản lạnh ----------------------------------------------------------------------------------39 Hình 27: Hạt sen bảo quản trong 3 loại bao bì PA, PE, PP ở 2÷4oC ở tuần thứ 3 ---------40 Hình 28: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của các loại bao bì đến sự thay đổi màu sắc trong quá trình bảo quản lạnh ở 2÷4oC ------------------------------------------------------------------40 Hình 29: Hạt sen bảo quả trong 3 loại bao bì PA, PE, PP ở 4÷8oC ở tuần thứ 3 -----------41 Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng viii Hình 30: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của các loại bao bì đến sự thay đổi màu sắc trong quá trình bảo quản lạnh ở 4÷8oC ------------------------------------------------------------------41 Hình 31: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của các loại bao bì đến sự thay đổi cấu trúc trong quá trình bảo quản lạnh ở 2÷4oC ------------------------------------------------------------------42 Hình 32: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của các loại bao bì đến sự thay đổi cấu trúc trong quá trình bảo quản lạnh ở 4÷8oC ------------------------------------------------------------------42 Hình 33: Hình hạt sen lạnh đông trong bao bì PA sau 4 tuần ---------------------------------44 Hình 34: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ sáng (L) theo độ dày bao bì PA------------------44 Hình 35: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi cấu trúc theo độ dày bao bì PA ----------------------45 Hình 36: Quy trình đề nghị tiền xử lý ảnh hưởng đến màu sắc và cấu trúc hạt sen tươi bóc vỏ-------------------------------------------------------------------------------------------------------48 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 1 Chương 1. GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Ở nước ta, từ lâu sen đã được nông dân trồng và phát triển ở vùng đồng bằng sông Cửu Long, đặc biệt là vùng Đồng Tháp Mười. So sánh hiệu quả kinh tế của cây sen với các loại cây hoa màu khác thì cây sen cho thu nhập khá cao. Tuy nhiên, vấn đề đầu ra đang được nhà sản xuất hết sức quan tâm nhằm tạo thu nhập ổn định cho người trồng sen. Hiện nay hạt sen trên thị trường tồn tại dưới nhiều dạng như hạt tươi, hạt khô, mứt hạt sen,... Hạt sen tươi chỉ sử dụng được trong thời gian ngắn do thời gian bảo quản còn hạn chế, mứt hạt sen thông thường chỉ tiêu thụ mạnh vào mùa Tết, còn hạt sen khô thì bảo quản được lâu nhưng mất khá nhiều thời gian chế biến trước khi ăn. Đứng trước yêu cầu đó, đồng thời với mục tiêu muốn đẩy mạnh việc đưa hạt sen của Việt Nam ra nước ngoài, việc nghiên cứu cách xử lý và bảo quản hạt sen tươi có ý nghĩa thực tiễn rất cao. Đây là cách không chỉ duy trì được giá trị dinh dưỡng mà còn tạo cho người tiêu dùng sự tiện lợi và sự phân bố nguyên liệu các mùa trong năm. Tuy nhiên, trong quá trình vận chuyển và bảo quản sẽ không tránh khỏi những biến đổi không mong muốn về chất lượng và cảm quan của sản phẩm. Vì vậy, kỹ thuật của quá trình xử lý là chọn các điều kiện, thông số sao cho đạt được sự an toàn và giữ được chất lượng cũng như giá trị cảm quan của hạt sen. Trên cơ sở đó, việc “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ tiền xử đến sự thay đổi màu sắc và cấu trúc hạt sen trong bảo quản lạnh và trữ đông” được thực hiện. 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Trên cơ sở tiền xử lý nhiệt kết hợp việc sử dụng hóa chất sẽ xác định sự thay đổi màu sắc và cấu trúc hạt sen bóc vỏ trong bảo quản lạnh và trữ đông nhằm duy trì chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản. 1.3 Nội dung nghiên cứu Với mục tiêu đề ra và dựa trên những kết quả đã được nghiên cứu, đề tài sẽ tiến hành các khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc và màu sắc hạt sen ở 23 ngày tuổi. Cụ thể như sau: - Khảo sát ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt đến màu sắc và cấu trúc hạt sen bóc vỏ. - Xác định nồng độ và thời gian ngâm trong dung dịch acid citric đến sự thay đổi màu sắc và cấu trúc hạt sen bóc vỏ. - So sánh các chế độ tiền xử lý tối ưu đến chất lượng hạt sen tươi bóc vỏ. 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 2 - Lựa chọn loại bao bì thích hợp cho quá trình bảo quản lạnh với yêu cầu ít ảnh hưởng đến sự thay đổi màu sắc và cấu trúc hạt sen bóc vỏ. - Ảnh hưởng độ dày của bao bì trong quá trình trữ đông đến sự thay đổi màu sắc và cấu trúc của hạt sen tươi bóc vỏ. 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 3 Chương 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan về sen 2.1.1 Giới thiệu chung Phân loại theo khoa học Giới (regnum): Plantae Ngành (divisio): Magnoliophyta Lớp (class): Magnoliopsida Bộ (ordo): Proteales Họ (familia): Nelumbonaceae Chi (genus): Nelumbo Loài (species): N. nucifera Hình 1: Cây và lá sen Nelumbo nucifera là danh pháp khoa học của sen hồng (các tên gọi khác sen đỏ, sen Ấn Độ). Về mặt thực vật học, Nelumbo nucifera (Gaertn.) đôi khi còn được gọi theo các danh pháp cũ như Nelumbium speciosum (Willd.) hay Nymphaea nelumbo. Đây là một loại cây thủy sinh sống lâu năm. Trong thời kỳ cổ đại nó đã từng là loại cây mọc phổ biến dọc theo bờ sông Nin ở Ai Cập cùng với một loài hoa súng có quan hệ họ hàng gần gũi có tên gọi dài dòng là hoa sen xanh linh thiêng sông Nin (Nymphaea caerulea); và hoa, quả cũng như các đài hoa của cả hai đã được họa lại khá rộng rãi như là một kiểu kiến trúc ở những nơi cần các hình ảnh linh thiêng. Người Ai Cập cổ đại sùng kính hoa sen và sử dụng nó trong các nghi thức tế lễ. Từ Ai Cập nó đã được đem đến Assyria và sau đó được trồng rộng rãi khắp các vùng Ba Tư, Ấn Độ và Trung Quốc. Nó cũng có thể là loài cây bản địa ở khu vực Đông Dương, nhưng ở đây có sự nghi vấn về điều này. Năm 1787, lần đầu tiên nó được đưa tới Tây Âu như một loài hoa súng dưới sự bảo trợ của Joseph Banks và có thể thấy được trong các vườn thực vật hiện nay mà ở đó có sự cung cấp nhiệt. Ngày nay nó là hiếm hoặc đã tuyệt chủng tại châu Phi nhưng lại phát triển mạnh ở miền nam châu Á và Australia. Nó là quốc hoa của Ấn Độ. Thân rễ của sen hồng mọc trong các lớp bùn trong ao hay sông, hồ còn các lá thì nổi ngay trên mặt nước. Các thân già có nhiều gai nhỏ. Hoa thường mọc trên các thân to và nhô cao vài xentimet phía trên mặt nước. Thông thường sen có thể cao tới 1,5 m và có thể phát triển các thân rễ bò theo chiều ngang tới 3 m, một vài nguồn chưa kiểm chứng được cho biết nó có thể cao tới trên 5 m. Lá to với đường kính tới 60 cm, trong khi các bông hoa to nhất có thể có đường kính tới 20 cm. 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 4 Có nhiều giống sen được trồng, với màu hoa dao động từ màu trắng như tuyết tới màu vàng hay hồng nhạt. Loài cây này có thể trồng bằng hạt hay thân rễ. Cây sen sau trồng 2,5÷3 tháng cho thu hoạch. Thời gian thu hoạch kéo dài 3÷5 tháng, tuỳ theo đất và chế độ chăm sóc. Là loại cây thân mềm sống chủ yếu ở dưới nước. Sen có giống màu đỏ, cánh kép gọi là quì. Một giống khác có thân, lá, hoa đều nhỏ gọi là sen tịch thượng, được trồng vào chậu nước hay bể cạn. Có thuyết cho rằng sen đã có mặt trên trái đất hàng trăm triệu năm trước đây. Ở Việt Nam, hoa sen được xếp vào bộ tứ quí (bốn mùa): lan, sen, cúc, mai và còn là biểu tượng của mùa hạ và được xếp vào hàng "tứ quân tử" là tùng, trúc, sen, cúc. Hoa sen có mùi thơm dịu nhẹ. Sen là một loại hoa tiêu biểu cho đồng ruộng Việt Nam, không chỉ là biểu tượng thể hiện lòng tin son sắc vào Đảng, vào Bác Hồ của người dân trong những năm kháng chiến, mà giờ đây còn là cây trồng trong cuộc sống của con người ở một số nơi trong các tỉnh ở đồng bằng sông Cửu Long. Cây sen có rất nhiều công dụng: củ sen, hạt sen dùng làm mứt hoặc ăn tươi, bông sen để trưng, lá sen để gói tôm cá, riêng ngó sen dùng làm gỏi đang trở thành món ăn đặc sản không thể thiếu ở các nhà hàng, tiệm ăn... So với nhiều loại cây trồng khác thì cây sen có hiệu quả kinh tế cao hơn hẳn. Hơn nữa cây sen có lợi thế là tận dụng được các vùng đất trũng ruộng thấp thường bị ngập nước, nên lúc nào cây sen có sản phẩm thu hoạch quanh năm. Bảng 1: Thành phần hoá học của hạt sen tươi Thành phần Đơn vị Tính trên 100 gam Nước g 77,00 Năng lượng kJ 372 Protein g 4,13 Lipid g 0,53 Tro g 1,07 Carbohydrate g 17,28 Chất khoáng Canxi, Ca mg 44 Sắt, Fe mg 0,95 Magie, Mg mg 56 Phospho, P mg 168 Kali, K mg 367 Natri, Na mg 1 Kẽm, Zn mg 0,28 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 5 Thành phần Đơn vị Tính trên 100 gam Đồng, Cu mg 0,094 Mangan, Mn mg 0,621 Vitamin Thiamin mg 0,171 Riboflavin mg 0,040 Niacin mg 0,429 Vitamin B-6 mg 0,168 Folate, total mcg 28 Folate, DFE mcg_DFE 28 Vitamin A, IU IU 13 Vitamin A, RAE mcg_RAE 1 (Nguồn : www.nal.usda.gov/fnic/cgi-bin/nut-search.pl) 2.2.2 Các bài thuốc với cây sen Hạt sen có vị ngọt tính bình, không chỉ là món ăn ngon, bổ, hạt sen còn là vị thuốc quý trong đông y, bổ dưỡng an thần; tâm sen vị đắng tính hàn, trị sốt cao mê sảng, huyết áp cao; gương sen vị đắng sáp, tính ôn, dùng trị các chứng băng lậu ra máu...Trong thế giới thảo dược, ít có loài cây nào mà các bộ phận đều là những vị thuốc quý như cây sen. + Hạt sen - liên nhục, liên tử: là vị thuốc quý, có tác dụng bổ dưỡng lại an thần, đặc biệt dùng để trị các chứng tiêu chảy kéo dài, suy dinh dưỡng, chữa mất ngủ, trẻ em ỉa chảy kéo dài, gầy yếu kém ăn, chữa thiếu máu, ít ngủ, kém ăn, bồi dưỡng cho phụ nữ mới sinh hoặc mới điều hòa kinh nguyệt… + Tâm sen - liên tử tâm: là chồi mầm màu xanh ở giữa hạt, gọi là liên tử tâm; vị rất đắng, có tác dụng an thần nhẹ, chỉ huyết sáp tinh, dùng để an thần, trị sốt cao mê sảng, hồi hộp tim đập nhanh, huyết áp cao + Tua sen - liên tu: là chỉ nhị của hoa sen đã bỏ phần nhị (hạt gạo). Tua sen có nhiều tanin, vị chát, tính ấm, dùng để chữa băng huyết, thổ huyết, di mộng tinh, trĩ, bạch đới, đái dầm, đái nhiều. + Lá sen - hà diệp, ngẫu diệp: vị đắng sáp, tính bình, tác dụng thanh thử, thăng dương, chỉ huyết, dùng để trị cảm nắng, say nắng, xuất huyết do sốt cao và chứng cảm sốt mùa hè. Lá sen đã được ứng dụng nhiều năm chữa sốt xuất huyết thể nhẹ. + Ngó sen - ngẫu tiết: là một món ăn ngon và dùng trị các chứng đại tiện ra máu, tử cung xuất huyết kéo dài, khí hư bạch đới, tiêu chảy kéo dài. 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 6 + Gương sen: là đế hoa hình nón ngược, đã lấy hết quả, gọi là liên phòng, có tác dụng tiêu ứ, cầm máu. Dùng chữa các bệnh chảy máu: chảy máu tử cung, băng huyết, đại, tiểu tiện ra máu, đau bụng dưới do ứ huyết. (Nguồn: Báo sức khoẻ và đời sống) 2.3 Cấu trúc của rau củ 2.3.1 Tầm quan trọng của cấu trúc Trong những năm gần đây, do nhu cầu của người tiêu dùng về giá trị dinh dưỡng và trạng thái tự nhiên của sản phẩm tạo nên động lực để các nhà nghiên cứu thực phẩm cần phải quan tâm nhiều phương pháp bảo quản và chế biến nhằm hạn chế sự mất chất dinh dưỡng và duy trì dáng vẻ bên ngoài cũng như cấu trúc, màu sắc của thực phẩm. Do đó, trong quá trình chế biến và bảo quản cần phải làm tăng hoặc duy trì được cấu trúc của thực phẩm. Đó là vấn đề quan trọng nhằm cải thiện và nâng cao chất lượng của sản phẩm thực phẩm. 2.3.2 Cấu trúc của tế bào rau củ Cấu tạo cơ bản của tế bào rau quả cũng như các tế bào thực vật khác gồm 2 phần chính: nhu mô và thành tế bào. Trong các phần của tế bào thì thành tế bào quyết định mức độ cứng của nó, thể hiện qua một số hợp chất đặc trưng: pectine, cellulose và một số enzym như pectinase.Pectine giữ một vai trò khá quan trọng tạo cấu trúc tế bào. Trong thực vật, pectine tồn tại dưới hai dạng: pectine hoà tan và protopectine không hoà tan. Dạng không hoà tan protopectin thường ở trong tập hợp với hemixeluloza và xeluloza. Nó không hoà tan trong nước nhưng dễ bị thuỷ phân bởi acid thành pectin. Trong rau củ, protopectin là vật liệu gắn kết với các chùm sợi xeluloza ở thành tế bào nằm ở gian bào để gắn các tế bào tạo nên sự rắn chắc khi quả còn xanh. Trong quá trình chín, dưới tác dụng của protopectinaza với sự tham gia của các acid hữu cơ, protopectin bị phân thành pectin hoà tan, làm cho cường lực liên kết các tế bào giảm, thành tế bào trở nên mỏng, tế bào và quả bị mềm dần. Sự chuyển protopectin còn lại trong quá trình chín thành pectin có thể thực hiện bằng cách đun nóng. Khi đó, môi trường acid của rau củ sẽ tham gia vào quá trình này và ngoài pectin còn thu được araban. Quá trình này làm cho rau củ mềm khi chần hay gia nhiệt đến 80÷90oC. Pectin là chất không mùi vị, keo pectin nhờ có các nhóm cacboxyl tự do nên mang điện tích âm, do vậy dễ bị kết tủa với kim loại tạo thành pectat, ví dụ với canxi clorua để tạo thành canxi pectat. Từ dung dịch nước, pectin có thể bị kết tủa với 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 7 rượu, axeton, ete hoặc benzen. Pectin kết hợp với tanin tạo ra hợp chất không tan và kết tủa. Khi đun nóng trong nước thì pectin bị ph._.á huỷ. Hình 2: Cấu tạo phân tử của Pectin (Nguồn: Brent L. Ridley et al.,2000) Quá trình chín của rau củ mềm có liên quan đến sự gia tăng lượng pectin hoà tan trong nước. Ngoài ra, sự biến đổi cấu trúc không những chỉ liên quan đến sự biến đổi thành phần của tế bào mà còn liên quan đến kích thước tế bào và sự mất hoạt tính căng phồng. Sự biến đổi này cũng rất quan trọng trong sự biến đổi độ dòn và độ tươi của rau củ khi tồn trữ. Như vậy, sự biến đổi cấu trúc của rau củ trong bảo quản và chế biến chủ yếu là do sự biến đổi của pectin dưới sự thúc đẩy của enzym pectinase. Do đó, để hạn chế quá trình này, sử dụng nhiệt nhằm vô hoạt enzym pectinase nên được tiến hành. 2.4 Màu sắc của rau củ 2.4.1 Sự biến đổi màu trong rau củ Chất lượng của thực phẩm không những bao gồm giá trị dinh dưỡng mà còn bao hàm cả giá trị cảm quan của chúng. Màu sắc là một chỉ số quan trọng của giá trị cảm quan. Vì vậy, trong kỹ thuật chế biến và bảo quản không những cần bảo vệ màu sắc tự nhiên mà còn tìm ra các biện pháp thích hợp để cải thiện tính chất và trạng thái của sản phẩm. Sự già cỗi ở thực vật liên quan đến một số biến đổi sinh lý và hoá học. Trong đó thường thấy phổ biến là sự mất màu xanh chlorophyll đồng thời làm hiện ra màu carotenoid như màu vàng nghệ, màu cà chua. Màu đỏ cũng thường thấy do sự thành lập anthocyanine ở một số loại táo, vải. 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 8 Sự biến đổi màu xảy ra ngay lập tức theo sau thời điểm cực đại hô hấp mãn dục trong thời gian chín và cũng dẫn theo sự biến đổi cấu trúc của trái. Việc chần rau luôn dẫn đến hệ quả là mất màu xanh của lá. Hiện tượng thường thấy là sự hoá vàng xảy ra trong tồn trữ. Một cách tổng quát, thời gian kéo dài màu xanh và tốc độ hoá vàng liên quan đến những yếu tố như nhiệt độ, thời gian tồn trữ và thành phần không khí tồn trữ. 2.4.2 Cơ chế của sự phân huỷ chlorophyll Sự biến đổi sinh hoá làm cho biến mất chlorophyll ở thực vật xanh theo thời gian hay điều kiện bên ngoài. Một cách tổng quát người ta cho rằng trong sự già cỗi hay tồn trữ, chlorophyll bị phân huỷ đến sản phẩm không màu để hiện ra màu của các carotenoid. Sự phân hủy chlorophyll đồng hành với quá trình chuyển hoá trong sự chín của rau củ. Chlorophyll rất nhạy với các phản ứng acid làm tách rời Mg++ khỏi tâm cấu trúc tetrapyrrol, tạo thành pheophytil có màu olive nâu. Chlorophyll a và b trong điều kiện acid biến đổi đến pheophytil a và b tương ứng. Ngoài ra, chlorophyllide cũng được biến đổi bởi một phản ứng chuyển Mg++ tương tự thành pheophorbide tương ứng. Chlorophyllide là chất được biến đổi từ chlorophyll bằng cách tách thành phần phytol do enzym chlorophyllase thực hiện. Chlorophyll + H2O Phytol + Chlorophyllide Phản ứng này được cho là bước đầu của sự hư hỏng chlorophyll trong sự già cỗi hay trong tồn trữ. Chlorophyllase phân bố rộng rãi trong các mô thực vật nhưng chỉ thể hiện hoạt tính trong điều kiện có biến đổi sinh lý mạnh như sự già cỗi hay trong sự tồn trữ. Sự hoạt động của enzym này được thấy đồng thời với sự gia tăng hô hấp mãn dục. Sự mất cấu trúc bình thường ở trái cây chín dẫn đến sự tương tác cơ chất và enzym. Trong thực vật, chlorophyll được cho là ở dạng kết hợp với lipoprotein, bảo vệ nó tránh tác động của acid hiện diện một cách tự nhiên trong mô thực vật. Khi gia nhiệt protein bị biến tính, keo tụ làm cho chlorophyll tiếp cận với các acid thực vật và pheophytin được tạo thành do chuyển Mg++ khỏi chlorophyll. Hình 3: Chlorophyll a, b Enzym chlorophyllase 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 9 Công thức cấu tạo của chlorophyll có 2 loại, trong đó: X = -CH3 Chlorophyll a X = -CHO Chlorophyll b. Sự hư hỏng của chlorophyll được tóm tắt theo chuỗi sơ đồ sau đây, có nhiều đường chuyển hoá như chịu tác động của acid, chlorophyllase, oxy…đưa đến kết quả tách vòng V cho một hỗn hợp purpurins, chlorins. Hình 4: Sự phân huỷ chlorophyll Sự tấn công oxy hoá khởi đầu trên vòng V, cắt nó và oxy hoá ở C10 thành nhóm - OH, sinh ra purpurin và chlorins. Sự oxy hoá sâu sắc hơn được cho là kết quả của sự bẻ gãy hoàn toàn vòng này bởi sự tấn công oxy hoá trên cấu trúc 4 vòng pyrrole. Sự cắt đứt vòng có thể nhanh chóng tạo ra một số lớn chất không màu, các hợp chất có trọng lượng phân tử thấp. Ở giai đoạn chín cuối cùng không còn nhận ra được các dẫn xuất từ chlorophyll. Cơ chế chính của sư phá vở cấu trúc chlorophyll là do sự oxi hoá, quá trình quang hoá học và ảnh hưởng bởi nhiệt độ. (Nguồn: Lillian Hoagland Meyer, 1960) Sự mất chlorophyll liên kết với sự chuyển vòng trong rau củ đồng thời với sự tạo thành carotenoid. Tuy nhiên, không có một biểu hiện nào hay một mối quan hệ chuyển đổi giữa hai sắc tố này. 2.4.3 Sự chuyển hoá carotenoid Trong sự già cỗi của các thực vật xanh, bên cạnh sự phá vỡ của chlorophyll còn có sự biến đổi của các chất carotenoid. Một cách tổng quát, các chất carotenoid không ổn định khi có mặt của oxygen, ánh sáng và cũng bị oxy hoá bởi một phản ứng kết Chlorophyll a Pheophytil a Chlorins, Purpurins Chlorophyllide a Pheophorbide phytol Mg+ acid acid O2 Acid + O2 O2 acid Chlorophyllase phytol Mg+ COOCH3 COOC20H39 C32H30ON4Mg + 2H+ Nhiệt độ C32H30ON4H2 COOCH3 COOC20H3 + Mg2+ Chlorophyll (màu xanh) Chlorophyll (màu olive) 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 10 hợp với hoạt động của lipoxydase. Lượng carotenoid tổng cộng giảm, các hydrocarbon giảm nhanh hơn làm tăng phần trăm xanthophylls. Sự bẻ gãy nối đầu tiên của carotenoid xảy ra qua sự tạo thành epoxide. Oxy tác động vào carotenoid tại các nối đôi, sinh ra β-ionome. Một số chất bay hơi khác cũng được coi như dẫn xuất từ carotenoid: acetaldehyde, 2-methylpropanol, butanol, diacetyl và pentanol. 2.4.4 Sự hóa nâu do enzyme - Sự hóa nâu này xảy ra khi mô của rau củ bị dập, hư, bị cắt, tách vỏ, bị bệnh hay để tiếp xúc với các điều kiện không bình thường. Khi đó mô sẽ bị tổn thương nhanh chóng, chuyển sang sậm màu ngoài không khí do sự biến đổi của hợp chất phenol thành hợp chất melanin màu nâu. - Trong tế bào thực vật, những hợp chất phenol được tìm thấy rất nhiều, chúng dễ dàng bị oxy hóa trong điều kiện có sự hiện diện của oxy và sự xúc tác đồng thời của enzyme, chủ yếu là polyphenoloxidase (PPO). Phản ứng xảy ra theo sơ đồ sau: Phenol + O2 Quinon + O2 Polymer (màu nâu) - Hợp chất phenol trong tế bào thực vật được tìm thấy trong không bào, còn enzyme PPO thì nằm trong cytoplasm. Đối với tế bào còn nguyên vẹn, enzyme và cơ chất chưa tiếp xúc được với nhau do không bào và cytoplasm bị ngăn cách bởi một màng, nên sự hóa nâu không xảy ra. Khi tế bào bị tổn thương, enzyme tiếp xúc được với cơ chất và phản ứng hóa nâu xảy ra với sự hiện diện của oxy không khí. - Trong tế bào thực vật còn có sự hiện diện của enzyme peroxidase cũng làm biến màu sản phẩm ở những điều kiện nhất định. Enzyme này xúc tác kiểu phản ứng: AH2 + H2O2 A + 2H2O Phản ứng này được dùng để xác định hoạt tính của enzyme peroxidase với chất khử AH2 được sử dụng là Guaiacol. - Phản ứng khởi đầu sự hóa nâu do enzyme liên quan đến sự biến đổi của hợp chất phenol thành quinon tương ứng tùy thuộc vào sự hiện diện của enzyme PPO, nhóm ngoại đồng và oxy. Việc kiểm soát hay ngăn chặn phản ứng hóa nâu do enzyme trong thực phẩm thường áp dụng trong trái cây, rau củ, nước quả, do trong quá trình đông lạnh, sấy khô, vận chuyển gây tổn thương tế bào hoặc sử dụng nhiệt độ có thể làm kích hoạt PPO. 2.4.5 Biện pháp chống hóa nâu do enzyme - Xử lý nhiệt: tác dụng nhiệt độ cao trên thực phẩm trong thời gian đủ sẽ vô hoạt được poliphenoloxidase và nhiều enzyme hiện diện khác. Nhiệt được sử dụng trong các tiến trình như chần, hấp, thanh trùng,… Nhiều vấn đề có thể sinh ra do quá trình PPO 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 11 xử lý nhiệt. Rau quả ở nhiệt độ cao thường bị biến đổi mùi vị, cấu trúc, giảm giá trị dinh dưỡng. Có mối quan hệ giữa nhiệt độ, thời gian, pH xử lý và lượng enzyme trong quá trình xử lý nhiệt để vô hoạt enzyme gây hóa nâu. - Sử dụng sulfit, SO2: do SO2 có tính khử rất mạnh nên tác dụng với nhóm hoạt động của enzyme oxy hóa làm ngăn ngừa phản ứng hóa nâu. SO2 có tác dụng mạnh lên cơ quan hô hấp nên không dùng cho thành phẩm mà thường dùng cho bán chế phẩm ở nồng độ thích hợp. (Nguồn: A. F. Nametnhicov, 1997) - Loại trừ oxygen: rau quả sau khi gọt được ngâm trong nước trong thời gian chờ chế biến nhằm mục đích hạn chế sự tiếp cận với oxy. Tuy nhiên, rau quả sẽ hóa nâu nếu tiếp xúc lại với oxy không khí, nguyên liệu ngâm trong nước sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc, mùi vị. Nếu ngâm quá lâu có thể dẫn đến trạng thái chuyển hóa yếm khí gây ra các chất chuyển hóa không bình thường và hiển nhiên mô bị hỏng. Loại trừ oxy có thể tiến hành bằng cách đóng gói chân không trong bao bì kín. - Sử dụng acid: thường sử dụng các acid hữu cơ có trong rau quả như citric, malic, ascorbic,… Các acid làm hạ thấp pH của mô và làm giảm tốc độ phản ứng hóa nâu. Ngoài ra, tốc độ phản ứng hóa nâu do enzyme có thể được ức chế bằng cách methyl hóa cơ chất của phenolase, sử dụng muối, các chất tạo phức,… Như vậy, việc điều khiển các chế độ tiền xử lý nhiệt và sử dụng hóa chất không những có thể làm cải thiện một phần cấu trúc của rau củ mà còn có tác động tích cực đến sự thay đổi màu sắc của nguyên liệu. 2.5 Quá trình làm lạnh và làm lạnh đông Hiện nay làm lạnh là biện pháp kỹ thuật thích hợp nhất cho công nghiệp chế biến và bảo quản rau quả. Quá trình này không những kìm hãm được những biến đổi về lý, hoá, sinh học mà còn có tác dụng tăng phẩm chất của một số nguyên liệu rau quả, như trái cây sẽ tích tụ được nhiều pectin hơn, mềm hơn (do pectin hoà tan vào trong nước), sẽ tích tụ được nhiều đường chuyển hoá hơn nên tăng được giá trị hấp thụ tiêu hoá của một số loại trái cây và rau củ. Tuy nhiên, bằng làm lạnh chỉ bảo quản được vài ngày hay vài tuần tuỳ thuộc vào loại nguyên liệu. Muốn bảo quản rau củ được lâu hơn, từ vài tháng đến vài năm, lạnh đông và tồn trữ đông tỏ ra hiệu quả hơn. Rau quả lạnh đông giữ được lâu nên công nghiệp lạnh đông rau quả đã phát triển mạnh để tăng khối lượng và thời gian dự trữ của nguyên liệu và bán chế phẩm. (Nguồn: Trần Đức Ba, 2000) 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 12 2.5.1 Tổng quan Làm lạnh (chilling) và lạnh đông (freezing) là quá trình di chuyển nhiệt ra khỏi thực phầm, qua đó hạ nhiệt độ từ nhiệt độ của giới hạn “nóng - lạnh” (20÷24oC) xuống nhiệt độ thấp hơn. Quá trình làm lạnh và lạnh đông nhằm mục đích bảo quản, tuỳ thuộc nguyên liệu hay sản phẩm cần bảo quản người ta có thể làm lạnh đến nhiệt độ gần điểm đóng băng hoặc gần 0oC (khi bảo quản rau quả tươi). Tuy nhiên, tùy thuộc vào từng loại nguyên liệu mà chế độ nhiệt độ được đề nghị khác nhau. a. Quá trình làm lạnh Tốc độ phản ứng sinh học thay đổi do vi sinh vật hoặc do enzym xảy ra tự nhiên gia tăng theo đường logarith với nhiệt độ. Vì vậy, làm lạnh làm giảm tốc độ của enzym và vi sinh vật làm chậm sự hô hấp của rau quả tươi. Đối với các sản phẩm rau quả thường được áp dụng làm lạnh từ 0oC đến +8oC (ở mức xấp xỉ 8oC). (Nguồn: Hendley, 1985) Sự thay đổi không mong muốn của rau củ xảy ra khi nhiệt độ giảm xuống dưới nhiệt độ thích hợp của từng loại rau củ gọi là tổn thương lạnh và dẫn đến kết quả hư hỏng như sự hoá nâu, tổn thương các mô trong tế bào rau củ. Không thể hiểu đầy đủ các lý do của nguyên nhân này, nhưng nó có thể bao gồm các hoạt động sự mất cân bằng về trao đổi chất là kết quả của sự chuyển hoá quá mức đến nỗi gây ảnh hưởng xấu đến các tế bào của rau củ. b. Quá trình lạnh đông Lạnh đông là hệ thống hoạt động trong đó nhiệt độ của thực phẩm giảm xuống dưới nhiệt độ điểm đóng băng và tương xứng với độ hạ nhiệt độ của nước từ khi tinh thể đá kết tinh. Nhiệt độ của sản phẩm trong quá trình lạnh đông thường được giảm đến -18oC thì lượng nước đóng băng tới 86%, tức lượng ẩm còn lại chỉ có 14%. Trong khi đó loại nấm mốc khó hoạt động và hạn chế sự phát triển của vi sinh vật. 2.5.2 Những biến đổi trong quá trình làm lạnh và lạnh đông - Biến đổi vật lý Biến đổi nhiệt độ Người ta có thể làm lạnh nguyên liệu trong môi trường có nhiệt độ không đổi hoặc biến đổi. Khi làm lạnh, nhiệt độ của nguyên liệu giảm dần từ nhiệt độ môi trường bên ngoài đến nhiệt độ lạnh cần thiết (thường bằng nhiệt độ môi trường làm lạnh). Sự biến thiên nhiệt độ khi làm lạnh đông xảy ra như sau: trong điều kiện nhiệt độ làm lạnh đông không đổi, khi cho sản phẩm vào môi trường thì nhiệt độ sản phẩm bắt đầu giảm đến nhiệt độ điểm đóng băng, nước trong sản phẩm bắt đầu kết tinh và 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 13 do đó nhiệt độ trở nên không đổi mặc dù năng lượng vẫn được cung cấp. Khi hầu hết lượng ẩm đã được đóng băng nhiệt độ sản phẩm bắt đầu giảm xuống tiến đến nhiệt độ của môi trường làm lạnh đông. Sự biến thiên nhiệt độ trong khối vật liệu khi làm lạnh hoặc lạnh đông cũng tạo nên trường nhiệt độ do tốc độ giảm thay đổi theo chiều tăng bề dày của vật liệu. Trong trường hợp này, nhiệt độ lớp ngoài cùng là thấp nhất còn trong trung tâm sản phẩm là cao nhất. Biến đổi ẩm Tuỳ theo mức độ làm lạnh hay lạnh đông mà lượng ẩm trong sản phẩm có thể thay đổi ít hay nhiều. Khối lượng ẩm thay đổi dẫn đến sự tổn hao khối lượng tự nhiên của sản phẩm. Nguyên nhân là do quá trình bốc hơi nước khi làm lạnh. Mặc dù tỷ lệ tổn hao khối lượng ở một số sản phẩm ít, nhưng trong thực tế ảnh hưởng lớn đến chỉ tiêu kinh tế vì khối lượng sản phẩm bảo quản thường khá lớn. Bên cạnh biến đổi về lượng, ẩm cũng ảnh hưởng đến sự biến đổi về chất. Đó là sự chuyển pha từ lỏng sang rắn. Chúng ta biết rằng, nước trong sản phẩm tồn tại ở hai dạng nước tự do và nước liên kết. Nước tự do chiếm khoảng 85÷95% được coi là dung môi hoà tan các chất trong tế bào. Nước tự do dễ bay hơi và cũng dễ đóng băng trong quá trình làm lạnh đông. Nước liên kết chiếm khoảng 5÷10% tồn tại dưới dạng liên kết với các thành phần hoá học, các gốc protit, gluxit, chất béo...Dạng nước này khó bay hơi và khó thay đổi trạng thái. Sự chuyển pha của ẩm xảy ra mạnh khi làm lạnh đông sản phẩm, nước trong sản phẩm bắt đầu đóng băng khi nhiệt độ hạ xuống đến điểm đóng băng. Nhiệt độ càng thấp bao nhiêu thì ẩm càng đóng băng triệt để bấy nhiêu. - Biến đổi sinh hoá – vi sinh Làm lạnh và lạnh đông có khả năng làm chậm các biến đổi sinh hoá của sản phẩm. Tuy nhiên, ở nhiệt độ làm lạnh (>0oC), sự đình chỉ hoạt động sinh hóa xảy ra rất ít. Đây cũng chính là lý do, rau quả tồn trữ lạnh chỉ bảo quản trong thời gian ngắn (từ vài ngày đến vài tuần). Khi lạnh đông, phần lớn hoạt động của các enzym và quá trình hô hấp của rau quả bị kìm hãm, do vậy tốc độ chuyển hoá các hoạt động hoá học của chúng cũng giảm đi đáng kể. Hoạt động của vi sinh vật trong nguyên liệu cũng bị nhiệt độ thấp khống chế, nhất là ở nhiệt độ âm, hoạt động của chúng hầu như bị ngừng trệ (trừ một số loại nấm men vẫn có thể hoạt động ở nhiệt độ thấp). Sự giảm tốc độ hoạt động sinh học và khả năng ức chế hoạt động của vi sinh vật trong sản phẩm thực phẩm khi làm lạnh hoặc lạnh đông là cơ sở khoa học để kéo dài thời gian bảo quản chất lượng của chúng bằng nhiệt độ thấp. 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 14 - Biến đổi cấu trúc tế bào Đối với các sản phẩm lạnh và bảo quản lạnh, cấu trúc tế bào của chúng không có biến đổi lớn, nhưng khi làm lạnh đông thì biến đổi đáng kể. Tế bào bị phá huỷ do các tinh thể đá chèn ép, làm mất khả năng hoạt động sống của tế bào thực vật, mất tính bán thẩm thấu, mất khả năng trao đổi chất. Trong suốt quá trình lạnh động chậm, các tinh thể đá gia tăng trong các gian bào và làm phá vỡ rạn nứt các vách tế bào. Những tinh thể đá này có áp suất hơi nước thấp hơn vùng có lớp vỏ bên ngoài. Vì vậy, nước di chuyển từ tế bào hình thành các tinh thể đá lớn hơn. Các tế bào trở nên mất nước và gia tăng hàm lượng các chất hoà tan làm cấu trúc tế bào bị méo mó. Khi làm tan giá, cấu trúc tế bào không trở thành hình dạng ban đầu, thực phẩm trở nên mềm và có sự hư hỏng các tế bào. Trong lạnh đông nhanh, các tinh thể đá hình thành nhỏ, có ít sự hư hỏng trong tế bào, áp suất thẩm thấu trong tế bào không hình thành, sự mất nước trong tế bào xảy ra ít. Cấu trúc của rau củ giữ được tính chất ban đầu, ít biến đổi. Tuy nhiên, tốc độ lạnh đông rất nhanh, có thể gây ra nguyên nhân làm tổn thương hoặc phân cắt các mô trong tế bào rau củ. - Biến đổi cảm quan Bản thân quá trình làm lạnh và lạnh đông ít dẫn tới những biến đổi lớn về màu, mùi và vị của sản phẩm. Những biến đổi có thể dẫn đến sự thay đổi giá trị cảm quan của thực phẩm chỉ xảy ra trong quá trình bảo quản. Nhìn chung, làm lạnh và lạnh đông đều có tác động đến sự thay đổi màu sắc và mùi vị. Màu xanh ở rau tươi có được nhờ chlorophyll. Sự biến màu từ xanh sáng sang xanh vàng ở rau lạnh đông không được chần trong quá trình trữ đông là do có sự chuyển hoá chlorophyll a và b thành pheophytine. Điều kiện thời gian-nhiệt độ chần có ảnh hưởng đến tỉ lệ phân huỷ chlorophyll trong quá trình chế biến cũng như trữ đông. Hình 5: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến sự duy trì Chlorophyl Nguồn: Jul (1984) trích dẫn bởi Fellow, 2000 Thời gian (ngày) % Chlorophyll 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 15 Hình 6: Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến sự thay đổi màu sắc Nguồn: Jul (1984) trích dẫn bởi Fellow, 2000 Tóm lại, việc tồn trữ lạnh và lạnh đông là một trong những biện pháp tốt nhất kéo dài thời gian bảo quản rau tươi, mặc dù vẫn có sự thay đổi chất lượng rau một cách đáng kể, đặc biệt là về cảm quan. Chính vì thế, cần có biện pháp tiền xử lý thích hợp nhằm cải thiện cấu trúc và giữ được màu sắc rau củ. Một số biện pháp thường được sử dụng để cải thiện màu sắc và cấu trúc như chần, ngâm trong acid citric hoặc kết hợp cả hai phương pháp. 2.6 Vai trò của tiền xử lý nhiệt đến sự thay đổi cấu trúc và màu sắc rau củ Trong các quá trình tiền xử lý để có thể làm biến đổi đến cấu trúc và màu sắc rau củ thì quá trình chần có ảnh hưởng tốt nhất đối với nguyên liệu rau củ. 2.6.1 Bản chất quá trình chần Chần là quá trình sử dụng nhiệt để làm vô hoạt enzym trước khi thực hiện các quá trình chế biến khác. Chần không phải là một phương pháp bảo quản mà chỉ xem như là quá trình xử lý sơ bộ được tiến hành giữa giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu và các quá trình sau đó (thường là các quá trình thanh trùng nhiệt, sấy khô, lạnh đông,…) Quá trình chần thường được kết hợp với quá trình làm sạch hay bóc vỏ để tiết kiệm năng lượng tiêu thụ và thiết bị. Để đạt được sự vô hoạt enzym đầy đủ, thực phẩm phải được gia nhiệt nhanh ở nhiệt độ và thời gian ấn định trước, sau đó làm nguội đến nhiệt độ thường. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chần là: - Loại nguyên liệu - Kích thước nguyên liệu - Nhiệt độ áp dụng - Phương pháp gia nhiệt Thời gian bảo quản (ngày) Nhiệt độ bảo quản (oC) 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 16 2.6.2 Mục đích quá trình chần * Làm vô hoạt enzym Trong các quá trình sấy khô và làm lạnh đông, nhiệt độ chế biến cực đại không đủ để làm vô hoạt enzym. Nếu thực phẩm không được chần, những sự biến đổi không mong muốn về tính chất cảm quan và giá trị dinh dưỡng sẽ xảy ra trong quá trình tồn trữ. Trong quá trình tiệt trùng nhiệt, thời gian cần thiết để đạt đến nhiệt độ tiệt trùng có thể đủ cho các hoạt động enzym xảy ra. Do đó, phải chần trước khi tiếp tục các quá trình chế biến khác. Nếu quá trình chần thực hiện chưa đầy đủ có thể gây ra hư hỏng nhiều hơn thực phẩm chưa chần. Nguyên nhân là do nhiệt phá vở mô nhưng chưa đủ làm vô hoạt enzym, tạo ra hỗn hợp enzym và cơ chất. Thêm vào đó có một số enzym bị phá hủy làm gia tăng hoạt tính của một số enzym khác làm gia tăng sự hư hỏng. Những enzym làm giảm chất lượng trong rau quả gồm có: lipoxygenase, polyphenoloxydase, polygalacturonase và chlorophylase. Hai loại enzym có khả năng chịu nhiệt được tìm thấy trong hầu hết các loại rau quả là catalase và peroxidase. Hai loại enzym này mặc dù không liên quan đến sự hư hỏng rau quả trong khi tồn trữ, nhưng các loại enzym này được sử dụng để đánh giá quá trình chần vì enzym peroxydase có tính kháng nhiệt cao hơn. Do đó, nếu không có sự hiện diện hoạt tính của gốc peroxydase chứng tỏ là hoạt tính của các enzym khác đã bị phá hủy. * Làm giảm vi sinh vật trên bề mặt Quá trình chần làm giảm một lượng đáng kể vi sinh vật trên bề mặt thực phẩm, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình bảo quản tiếp theo. Nếu quá trình chần chưa đủ sẽ còn một số lượng lớn vi sinh vật hiện diện bên trong. Điều này dẫn đến kết quả một lượng lớn sản phẩm sẽ bị nhiễm vi sinh vật sau khi chế biến. Quá trình làm lạnh đông cũng không thể làm giảm đáng kể lượng vi sinh vật trong thực phẩm chưa chần và các vi sinh vật này có thể phát triển khi tan giá. * Chần còn làm mềm mô của rau quả tạo điều kiện dễ dàng khi vào bao bì và bài khí từ những khoảng không gian giữa những tế bào thuận tiện trong việc hình thành khoảng không gian chân không ở phía trên của bao bì. 2.6.3 Phương pháp thực hiện Hai phương pháp phổ biến nhất thường được sử dụng trong quá trình chần là chần bằng hơi nước và chần bằng nước nóng. Cả hai dạng thiết bị này đều tương đối đơn giản và không đắt tiền. Năng suất của thực phẩm trong điều hành quá trình chần là yếu tố quan trọng nhất để xác định mức độ thành công về mặt thương mại của hai phương pháp. Trong nhiều phương pháp, giai đoạn làm nguội có thể làm hao hụt sản phẩm hoặc chất 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 17 dinh dưỡng nhiều hơn giai đoạn chần. Chần bằng hơi nước thì duy trì chất dinh dưỡng cao hơn chần trong nước nóng, do nguyên liệu tiếp xúc trực tiếp nước làm hòa tan một số chất dinh dưỡng có trong nguyên liệu. 2.6.4 Ảnh hưởng đến sản phẩm Nhiệt do thực phẩm nhận trong quá trình chần gây ra một số thay đổi không thể tránh được về mặt dinh dưỡng và cảm quan. Thông thường sự kết hợp thời gian và nhiệt độ trong quá trình chần được thiết kế đảm bảo enzym vô hoạt hoàn toàn nhưng phải giữ được cấu trúc và mùi vị thực phẩm. Quá trình chần gây ra một số biến đổi sau: * Dinh dưỡng Các chất khoáng, vitamin hòa tan trong nước và các chất khác bị hao hụt trong quá trình chần. Sự hao hụt vitamin là do sự phá hủy bởi nhiệt và một mức độ thấp hơn là từ sự oxy hóa. Mức độ hao hụt vitamin tùy thuộc và các yếu tố sau: - Loại nguyên liệu và mức độ chín của nguyên liệu. - Phương pháp chuẩn bị thực phẩm đặc biệt trong quá trình cắt nhỏ. - Phương pháp chần - Thời gian chần - Tỉ lệ sử dụng nước so với thực phẩm. * Sự biến đổi cấu trúc Khi tiến hành xử lý rau quả bằng phương pháp chần hay sử dụng hoá chất đều ảnh hưởng đến pectine. Sự biến đổi của pectine có thể xảy ra theo hai hướng khác nhau: có sự tham gia của enzym PME và không có enzym. Sự biến đổi của pectine không có sự tham gia của enzym thường có sự hiện diện của nhiệt độ, những biến đổi này dẫn đến giảm cấu trúc rau củ khi xử lý nhiệt như trong quá trình chần. Như vậy, sự biến đổi cấu trúc của rau củ trong bảo quản và chế biến là do biến đổi của pectine dưới sự thúc đẩy của enzym pectinase. Do đó, để hạn chế ta có thể sử dụng nhiệt để vô hoạt enzym pectinase. * Màu Chần làm cho màu sắc của sản phẩm sáng hơn do loại không khí và bụi bám trên bề mặt nguyên liệu. Thời gian và nhiệt độ chần cũng ảnh hưởng đến sự thay đổi màu sắc của rau quả. 2.7 Hoá chất liên quan đến sự thay đổi chất lượng rau củ trong bảo quản lạnh Trong các quá trình tiền xử lý bằng hoá chất thì acid citric có ảnh hưởng tốt nhất đối với nguyên liệu rau củ, vừa cải thiện được màu sắc vừa cải thiện được cấu trúc của tế bào rau củ. 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 18 2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylic acid Hình 7: Cấu tạo phân tử của acid citric (C6H8O7 ) Acid citric là tinh thể màu trắng. Trong công nghệ hoá học, nó là chất quan trọng trong chu trình acid và vì vậy xảy ra sự chuyển hoá của hầu hết tất cả những sự sống. Nó cũng phục vụ cho việc làm sạch môi trường Acid citric tồn tại rất đa dạng của trái cây và rau quả, nhưng nó chủ yếu có nhiều ở chanh và một số cây họ chanh, nó có thể chứa khoảng 8% chất khô theo khối lượng của trái cây. Acid citric được thêm vào như là chất điều vị và bảo quản thực phẩm và nước uống. Nó còn dùng để điều chỉnh pH của sản phẩm, dùng làm chất tẩy rửa trong nhà và trong lĩnh vực hoá học Acid citric tạo phức với kim loại kiềm thổ, tạo độ rắn chắc cho sản phẩm khi chần hoặc ngâm trong dung dịch acid với nồng độ thích hợp. 2.8 Các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước Cây sen được biết đến hầu hết ở các quốc gia trên thế giới và cũng có rất nhiều nghiên cứu về cây sen về giá trị thực phẩm cũng như giá trị dược phẩm. Ở trong nước, hạt sen bước đầu đã được nghiên cứu ở đồng bằng sông Cửu Long. Các nghiên cứu cho thấy về các chế độ xử lý, phương pháp chế biến và bảo quản hạt sen tươi. Hạt sen sau 23÷25 ngày tuổi sau khi rụng cánh hoa có thể bảo quản ở nhiệt độ 4÷6oC trong một thời gian, (Trương Nữ Thanh Tùng, 2004). Hạt sen được xử lý ở 90oC trong 10 giây hoặc ngâm trong dung dịch acid citric 0,2% sẽ cho màu sắc tốt, (Phạm Hoàng, 2006). Các nghiên cứu ở nước ngoài: với chế độ xử lý nhiệt 175÷300oF trong khoảng thời gian 0,5÷20 phút có thể cải thiện màu sắc của rau cải, đậu xanh, đậu Hà Lan,…(Kan-ichi Hayakawa, gordon e. Timbers (1977)). Xử lí acid citric 2% kết hợp với bao gói MAP có thể ngăn ngừa hoá nâu ở khoai tây. (Gurbuz gunes, Chang y. Lee (1997)). Ảnh hưởng của quá trình chần trước khi lạnh đông ảnh hưởng đến đặc tính lý và hóa học của rau cải, đặc biệt là màu sắc có thể được giữ như cũ. Chần bằng hơi nước trong 2 phút, nhúng trong nước nóng có chứa 1% acid citric trong 1 phút có thể kéo dài thời gian bảo quản 120 ngày ở -18oC (Alicia del Carmen 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 19 Mondragón-Portocarrero, Belén Pena-Martínez, Encarnación Fernández- Fernández, Angeles Romero-Rodríguez, Lourdes Vázquez-Odériz (2006)). Với chế độ xử lí nhiệt 65oC trong 30 phút kết hợp với muối Canxi Clorua 5g/L làm tăng cấu trúc của cà rốt. (Truong Son Vu, Chantal Smout, D.N. Sila, Ann M.L Van Loey, Marc E.G Hendrickx (2006)) (Nguồn: International Journal of Food Science & Technology) 2.9 Vấn đề cần nghiên cứu và giải quyết trong đề tài Để có sản phẩm sen đạt chất lượng tốt trước hết cần có biện pháp kỹ thuật xử lý sen nguyên liệu phù hợp và hiệu quả ở khâu sơ chế và bảo quản bán thành phẩm. Thông qua đề tài, cần xác định một qui trình sơ chế với các thông số thời gian, nồng độ hoá chất và chế độ xử lý nhiệt phù hợp cho từng trường hợp. 2.9.1 Qui trình thí nghiệm Hình 8: Quy trình xử lý hạt sen bán thành phẩm 2.9.2 Giải thích qui trình Hạt sen nguyên liệu được đánh dấu từ lúc hoa sen rụng vài cánh hoa đến độ tuổi thu hoạch làm thí nghiệm (23 ngày tuổi), sau đó đem phân loại để chọn các hạt có kích thước đồng đều. Hạt sen được tách bỏ vỏ xanh, vỏ lụa và tim sen. Hạt sen đã tách vỏ được đem xử lý bằng phương pháp chần hoặc xử lý hoá chất hay kết hợp cả hai phương pháp nhằm tìm ra phương pháp tối ưu cải thiện màu sắc, cấu trúc và giá trị cảm quan cho hạt sen. Sen nguyên liệu Phân loại Bóc vỏ, tách tim Xử lý Bao gói Bảo quản lạnh 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 20 Sau khi tìm ra được biện pháp xử lý tối ưu nhất, hạt sen được bao gói với nhiều loại bao bì và bảo quản lạnh ở nhiều chế độ khác nhau nhằm tìm ra được loại bao bì và chế độ nhiệt độ bảo quản tốt, ít ảnh hưởng đến chất lượng cấu trúc và màu sắc hạt sen. Hình 9: Hình hạt sen 23 ngày tuổi 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 21 Chương 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Phương tiện nghiên cứu Thực hiện nghiên cứu và thu thập số liệu tại phòng thí nghiệm của Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông Nghiệp và Sinh học ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ. Thời gian thực hiện thí nghiệm: 12 tuần từ 26/02/2007 đến 18/5/2007. 3.1.1 Nguyên vật liệu - Hạt sen tươi thu hoạch theo đúng tuổi. - Bao bì PA, PE, PP. 3.1.2 Hóa chất - Acid citric 3.1.3 Dụng cụ thí nghiệm - Máy đo độ cứng Rheotex - Máy đo màu Colorimeter - Nhiệt kế - Cân điện tử - Tủ mát, tủ đông - Một số dụng cụ khác thường dùng trong phòng thí nghiệm. 3.2 Phương pháp nghiên cứu 3.2.1 Phương pháp thí nghiệm Thí nghiệm được tiến hành dựa trên qui trình chế biến hạt sen nguyên liệu (theo sơ đồ hình 8) có độ tuổi 23 ngày tuổi được đánh dấu và lấy mẫu tại huyện Thoại Sơn, tỉnh An Giang. Sản phẩm được đo màu, xác định cấu trúc, đánh giá cảm quan trước và sau khi xử l._.