Luận văn Xây dựng quy trình và khảo sát sự biến đổi chất dinh dưỡng của nước uống hỗn hợp từ gấc và cà rốt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGUYỄN THỊ THU THẢO XÂY DỰNG QUY TRÌNH VÀ KHẢO SÁT SỰ BIẾN ĐỔI CHẤT DINH DƯỠNG CỦA NƯỚC UỐNG HỖN HỢP TỪ GẤC VÀ CÀ RỐT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Mã ngành: 08 Cán bộ hướng dẫn TS. NGUYỄN MINH THỦY NĂM 2008 Luận văn Tốt nghiệp Lớp CNTP 29 – 2008 Trường Đại Học Cần Thơ Ngành công nghệ thực phẩm - Khoa Nông Nghiệp và SHƯD Trang 1 LỜI CẢM ƠN Chân thành cảm ơn Cô Nguyễn Minh Thủy đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và truyền đạt nhiều kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Thành thật cảm ơn quý Thầy Cô trong Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm và Thầy Cô trường Đại Học Cần Thơ đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt những năm học qua. Xin chân thành cảm ơn các cán bộ trong Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi hoàn thành đề tài này. Cảm ơn anh Trương Quốc Bình, chị Nguyễn Thị Mỹ Duyên lớp Cao học Công Nghệ Thực Phẩm K13 cùng tất cả các bạn sinh viên lớp Công Nghệ Thực Phẩm Khóa 29 đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn. Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Thu Thảo Luận văn Tốt nghiệp Lớp CNTP 29 – 2008 Trường Đại Học Cần Thơ Ngành công nghệ thực phẩm - Khoa Nông Nghiệp và SHƯD Trang 2 TÓM LƯỢC Với mục đích tạo ra sản phẩm nước uống chất lượng cao, có thể sử dụng làm nguồn thực phẩm chức năng giúp giảm thiểu sự thiếu vitamin A ở trẻ em và người lớn tuổi, thí nghiệm được tiến hành trên cơ sở nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến các công đoạn chính trong quá trình chế biến. Trước tiên, nguyên liệu gấc và cà rốt được chọn lựa kỹ, nguyên liệu phải tươi, không bị hư hỏng, sâu bệnh. Riêng đối với gấc phải chọn quả chín (tối thiểu là 2/3 quả). Quả gấc được bổ đôi, tách lấy phần hạt ở bên trong và được sấy ở nhiệt độ 50 ÷ 60oC trong thời gian 10 ÷ 30 phút. So sánh hiệu suất tách thịt gấc và hàm lượng carotenoids giữa các mẫu và với mẫu tươi. Nguyên liệu cà rốt được khảo sát ở 2 mức độ không chần và chần ở nhiệt độ 93oC trong 75 giây. Để sản phẩm có giá trị cảm quan và dinh dưỡng cao thì công đoạn pha loãng là rất quan trọng. Gấc và cà rốt được khảo sát ở các tỷ lệ khối lượng 1:1, 2:1, 3:1, đồng thời pha loãng nước và quả (gấc và cà rốt) theo tỷ lệ 18:1, 20:1 và 22:1. Dịch quả sau khi pha loãng được bổ sung đường saccharose ở các nồng độ từ 8% - 12% để tạo cho sản phẩm có vị ngọt vừa phải và hài hòa. Chế độ đồng hóa được thực hiện từ 0 ÷ 9 phút. Quan sát và ghi nhận mức độ lắng để khảo sát độ ổn định của dịch quả ở các thời gian đồng hóa. Dịch quả sau khi đồng hóa, đóng chai được thanh trùng ở nhiệt độ 90 ÷ 100oC trong thời gian 5 ÷15 phút. Kết quả thí nghiệm cho thấy nguyên liệu gấc được sấy ở 60oC trong 10 phút thì quá trình tách thịt gấc ít bị hao hụt và hàm lượng carotenoids cũng ít bị biến đổi. Đối với cà rốt khi chần ở 93oC trong 75 giây sẽ giúp carotenoids bền hơn và giữ màu tốt hơn. Phối chế gấc và cà rốt theo tỷ lệ khối lượng là 3:1và nước: quả là 20:1 sẽ tạo cho sản phẩm có màu sắc đặc trưng của gấc, hàm lượng carotenoids cao và không nặng mùi cà rốt. Ngoài ra, để sản phẩm có độ ổn định cao, không bị tách nước và bảo quản được trong thời gian dài, dịch quả cần được đồng hoá trong 6 phút, bổ sung acid sorbic 0,01% và thanh trùng ở 100oC trong thời gian 10 phút. Luận văn Tốt nghiệp Lớp CNTP 29 – 2008 Trường Đại Học Cần Thơ Ngành công nghệ thực phẩm - Khoa Nông Nghiệp và SHƯD Trang 3 MỤC LỤC Trang CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ......................................................................1 1.1 Đặt vấn đề ................................................................................................... 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................... 2 CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ..................................................... 3 2.1 Giới thiệu nguyên liệu gấc.......................................................................... 3 2.1.1 Đặc điểm quả gấc ...................................................................................... 3 2.1.2 Phân loại gấc ............................................................................................. 3 2.1.3 Thành phần hóa học của quả gấc............................................................... 4 2.1.4 Công dụng của quả gấc.............................................................................. 6 2.2 Giới thiệu nguyên liệu cà rốt ...................................................................... 9 2.2.1 Sơ lược về cà rốt ..................................................................................... 19 2.2.2 Thành phần hóa học của cà rốt .................................................................. 9 2.2.3 Công dụng của cà rốt ............................................................................... 10 2.3 Nguồn vitamin A ....................................................................................... 11 2.4 Giới thiệu về lycopen và β – carotene....................................................... 15 CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 3.1 Phương tiện thí nghiệm............................................................................. 17 3.2.1 Địa điểm thí nghiệm ................................................................................. 17 3.2.2 Thiết bị và dụng cụ ................................................................................... 17 3.2.3 Nguyên liệu và hoá chất ........................................................................... 17 3.2 Nội dung và bố trí thí nghiệm................................................................... 17 3.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp xử lý nguyên liệu gấc đến hiệu suất tách thu thịt gấc và hàm lượng carotenoids. ................................ 18 3.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng quá trình chần đến hàm lượng carotenoids của cà rốt. ......................................................................................................... 19 3.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của các tỷ lệ phối chế gấc, cà rốt và nước đến giá trị cảm quan và dinh dưỡng của sản phẩm ........................................... 20 Luận văn Tốt nghiệp Lớp CNTP 29 – 2008 Trường Đại Học Cần Thơ Ngành công nghệ thực phẩm - Khoa Nông Nghiệp và SHƯD Trang 4 3.2.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng saccharose bổ sung vào hỗn hợp dịch quả đến giá trị cảm quan của sản phẩm. ..........................................21 3.2.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của quá trình đồng hóa đến độ đồng nhất của sản phẩm. ................................................................................................... 22 3.2.6 Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thanh trùng đến chất lượng của sản phẩm .................................................................................. 23 3.2.7 Các chỉ tiêu phân tích trong quá trình thí nghiệm..................................... 24 3.3 Động học của quá trình phá hủy vitamin................................................. 25 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................. 27 4.1 Ảnh hưởng của phương pháp xử lý nguyên liệu gấc đến hiệu suất tách, hàm lượng carotenoids và màu sắc của thịt gấc ............................................ 27 4.2 Ảnh hưởng của quá trình chần đến hàm lượng carotenoids trong cà rốt30 4.3 Ảnh hưởng của các tỷ lệ phối chế giữa gấc, cà rốt và nước đến giá trị cảm quan và dinh dưỡng của sản phẩm ................................................................ 32 4.4 Ảnh hưởng của hàm lượng saccharose bổ sung vào hỗn hợp dịch quả đến giá trị cảm quan của sản phẩm. ............................................................................35 4.4.1 Đánh giá cảm quan trong quá trình phối chế .......................................... 35 4.4.2 Sự thay đổi độ nhớt, tỷ trọng và màu sắc của dịch gấc trong quá trình phối chế saccharose.................................................................................................. 36 4.5 Ảnh hưởng của quá trình đồng hóa đến độ đồng nhất của sản phẩm.... 37 4.6 Ảnh hưởng của quá trình thanh trùng đến chất lượng của sản phẩm ... 39 4.6.1 Sự biến đổi hàm lượng carotenoids sau quá trình thanh trùng ................. 39 4.6.2 Khả năng bảo quản sản phẩm ở các chế độ thanh trùng .......................... 42 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ...............................................44 5.1 Kết luận ..................................................................................................... 44 5.2 Đề nghị....................................................................................................... 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................47 Luận văn Tốt nghiệp Lớp CNTP 29 – 2008 Trường Đại Học Cần Thơ Ngành công nghệ thực phẩm - Khoa Nông Nghiệp và SHƯD Trang 5 DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1 Thành phần hóa học của gấc (tính trên 100g thịt hạt) ........................... 4 Bảng 2.2 Thành phần carotenoids có trong dầu gấc............................................. 4 Bảng 2.3 Thành phần acid béo có trong màng hạt ............................................... 5 Bảng 2.4 Thành phần hóa học của cà rốt (tính trên 100g phần ăn được).............. 9 Bảng 2.5 Nhu cầu vitamin A của con người tính theo retinol ........................... 13 Bảng 2.6 Hàm lượng carotenoid của gấc và một số loại trái cây và rau quả khác15 Bảng 3.1 Các chỉ tiêu phân tích......................................................................... 24 Bảng 4.1 Hiệu suất tách, hàm lượng carotenoids và màu sắc của thịt gấc theo nhiệt độ và thời gian sấy ............................................................................................ 27 Bảng 4.2 Hằng số tốc độ phản ứng k (phút-1) và năng lượng hoạt hóa Ea (kJ/ mol) trong quá trình sấy ............................................................................................ 29 Bảng 4.3 Sự thay đổi màu sắc và hàm lượng carotenoids khi chần ở 930C trong thời gian 75 giây ............................................................................................... 30 Bảng 4.4 Sự thay đổi hàm lượng carotenoids, độ nhớt và màu sắc của dịch quả trong quá trình phối chế .................................................................................... 32 Bảng 4.5 Kết quả đánh giá cảm quan theo phương pháp cho điểm trong quá trình phối chế ........................................................................................................... 35 Bảng 4.6 Sự thay đổi độ nhớt, tỷ trọng và màu sắc của dịch gấc theo hàm lượng đường saccharose.............................................................................................. 36 Bảng 4.7 Độ ổn định (%) và sự thay đổi độ nhớt, tỷ trọng và màu sắc của dịch gấc trong quá trình đồng hoá ................................................................................... 37 Bảng 4.8 Sự thay đổi hàm lượng carotenoids và màu sắc của sản phẩm sau khi thanh trùng........................................................................................................ 39 Bảng 4.9 Hằng số tốc độ phản ứng k (phút-1) và năng lượng hoạt hóa Ea (kJ/ mol) cuả quá trình thanh trùng................................................................................... 41 Bảng 4.10 Khả năng bảo quản sản phẩm ở các chế độ thanh trùng.................... 42 Luận văn Tốt nghiệp Lớp CNTP 29 – 2008 Trường Đại Học Cần Thơ Ngành công nghệ thực phẩm - Khoa Nông Nghiệp và SHƯD Trang 6 DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1 Dây gấc ................................................................................................ 3 Hình 1.2 Hạt gấc ................................................................................................. 3 Hình 2.1 Hàm lượng β-carotene có trong gấc và một số loại trái cây khác .......... 7 Hình 2.2 Hàm lượng lycopene có trong gấc và một số loại trái cây khác............. 8 Hình 2.3 Củ cà rốt............................................................................................... 9 Hình 2.4 Vitamin A và β – carotene .................................................................. 11 Hình 2.5 Lycopen ............................................................................................. 16 Hình 3.1. Quy trình sản xuất nước uống hỗn hợp từ gấc và cà rốt ..................... 17 Hình 3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 .................................................................... 18 Hình 3.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 .................................................................... 19 Hình 3.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 ................................................................... 20 Hình 3.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4 .................................................................... 21 Hình 3.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 5 .................................................................... 22 Hình 3.7. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 6 ................................................................... 23 Hình 3.8 Sự xác định bằng đồ thị của k ............................................................. 25 Hình 3.9 Sự xác định năng lượng hoạt hóa theo đồ thị ...................................... 26 Hình 4.1 Đồ thị biểu diễn hiệu suất tách thịt gấc theo nhiệt độ và thời gian sấy. 28 Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn động học của quá trình phân hủy carotenoids của thịt gấc trong quá trình sấy ............................................................................................ 28 Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc vào nhiệt độ của hằng số tốc độ phản ứng trong quá trình sấy ............................................................................................ 29 Hình 4.4 Đồ thị biểu diễn giá trị đo màu (a, b) của gấc trong quá trình sấy ....... 30 Hình 4.5 Đồ thị biểu diễn giá trị đo màu (L, a, b) của carrot trong quá trình chần31 Hình 4.6 Đồ thị biểu diễn hàm lượng carotenoids ở các tỷ lệ pha loãng dịch quả khác nhau.......................................................................................................... 33 Hình 4.7 Đồ thị biểu diễn độ nhớt của dịch quả ở các tỷ lệ pha loãng khác nhau33 Hình 4.8 Đồ thị biểu diễn giá trị đo màu (L, a, b) của dịch quả ........................ 34 Luận văn Tốt nghiệp Lớp CNTP 29 – 2008 Trường Đại Học Cần Thơ Ngành công nghệ thực phẩm - Khoa Nông Nghiệp và SHƯD Trang 7 Hình 4.9 Đồ thị biểu diễn giá trị đo màu (L, a, b) của dịch quả ở các nồng độ saccharose khác nhau........................................................................................ 36 Hình 4.10 Đồ thị biểu diễn giá trị đo màu (a, b) của dịch quả theo thời gian đồng hóa.................................................................................................................... 38 Hình 4.11 Đồ thị biểu diễn động học của quá trình phân hủy carotenoids của dịch gấc trong quá trình thanh trùng ......................................................................... 40 Hình 4.12 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc vào nhiệt độ của hằng số tốc độ phản ứng trong quá trình thanh trùng................................................................................ 40 Hình 4.13 Đồ thị biểu diễn giá trị đo màu (L, a, b) của dịch gấc trong quá trình thanh trùng........................................................................................................ 41 Hình 4.14 Sản phẩm nước gấc và cà rốt ............................................................ 43 Hình 5.1 Quy trình chế biến nước uống hỗn hợp từ gấc và cà rốt ...................... 45 Luận văn Tốt nghiệp Lớp CNTP 29 – 2008 Trường Đại Học Cần Thơ Ngành công nghệ thực phẩm - Khoa Nông Nghiệp và SHƯD Trang 8 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Trong lĩnh vực chế biến thực phẩm, bằng mọi khả năng con người luôn mong muốn tìm ra những hợp chất có nguồn gốc từ thiên nhiên để thay thế cho các chất phụ gia hóa học. Thông thường, sắc tố đỏ của trái cây cho biết loại trái cây ấy giàu vitamin A như cà chua, cà rốt, đu đủ, mơ.... Và quả gấc cũng là một minh chứng cho mối liên hệ này. Ở Việt Nam, cây gấc được trồng từ rất lâu trong nhân dân. Ở miền Bắc, vào những dịp lễ tết, cưới hỏi, trên mâm cổ của mỗi gia đình không thiếu những đĩa xôi gấc màu đỏ rất đẹp. Tuy nhiên, đó chỉ là kinh nghiệm dân gian truyền lại và do màu sắc hấp dẫn của nó chứ người ta chưa hiểu hết công dụng tuyệt vời của quả gấc nên gấc chưa được sử dụng phổ biến trong nhân dân. Ngày nay, khi xã hội ngày càng phát triển, đời sống của con người càng được nâng cao thì những yếu tố dinh dưỡng trong sản phẩm cũng được đòi hỏi cao hơn. Các nghiên cứu khoa học gần đây cho thấy trong quả gấc chứa nhiều vitamin, đặc biệt là rất giàu β - carotene, lycopene, các vi chất thiên nhiên rất cần thiết cho cơ thể con người. Lycopene và β - carotene được chứng minh là chất chống oxy hóa, có khả năng trung hòa các gốc tự do, chống lại sự già nua của tế bào cơ thể, giúp trẻ hóa làn da, sửa chữa những tổn thương trong cấu trúc cơ thể, giúp ngăn ngừa bệnh ung thư và các bệnh gan, mật...Vì vậy, việc nghiên cứu để tìm ra những sản phẩm được chế biến từ quả gấc đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi. Tuy nhiên, các sản phẩm thực phẩm được chế biến từ gấc ở nước ta còn hạn chế, vì vậy nghiên cứu chế biến nước uống hỗn hợp từ gấc được thực hiện có khả năng tạo ra sản phẩm giàu dinh dưỡng với hàm lượng vitamin cao và cũng đa dạng hóa các sản phẩm từ nguồn nguyên liệu này. Nước uống hỗn hợp từ gấc được chế biến từ quả gấc tươi có bổ sung thêm cà rốt nhằm làm tăng giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm. Luận văn Tốt nghiệp Lớp CNTP 29 – 2008 Trường Đại Học Cần Thơ Ngành công nghệ thực phẩm - Khoa Nông Nghiệp và SHƯD Trang 9 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Trên cơ sở đã nêu, mục tiêu nghiên cứu của đề tài là: - Khảo sát ảnh hưởng của các phương pháp xử lý nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi và hàm lượng carotenoids của gấc và cà rốt. - Khảo sát ảnh hưởng của các tỷ lệ pha loãng giữa dịch gấc và dịch cà rốt đến giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. - Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng saccharose bổ sung vào hỗn hợp dịch quả đến giá trị cảm quan của sản phẩm. - Khảo sát ảnh hưởng của quá trình đồng hóa đến độ đồng nhất của sản phẩm. - Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thanh trùng đến chất lượng và thời gian bảo quản sản phẩm. Luận văn Tốt nghiệp Lớp CNTP 29 – 2008 Trường Đại Học Cần Thơ Ngành công nghệ thực phẩm - Khoa Nông Nghiệp và SHƯD Trang 10 CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu nguyên liệu gấc - Tên Việt: Dây gấc. - Tên khoa học: Momordica cochinchinensis (Lour.) Spreng. - Họ: Cucurbitaceae (bí), bộ: Violales. - Tên Anh: Spiny bitter-cucumber, Chinese bitter-cucumber, Chinese-cucumber. 2.1.1 Đặc điểm quả gấc Gấc là loài cây thân thảo, dây leo thuộc chi mướp đắng. Thân dây có tiết diện góc. Lá gấc nhẵn, mọc so le, thùy hình chân vịt phân ra từ 3 đến 5 dẻ, dài 8 - 18 cm. Gấc là loài đơn tính khác gốc (dioecious). Hoa sắc vàng. Quả hình bầu dục, đáy nhọn, ngoài có nhiều gai, sắc xanh, khi chín chuyển sang màu đỏ cam, đường kính 15 - 20 cm (hình 1.1). Bổ ra mỗi quả thường có sáu múi (hình 1.2). Thịt gấc màu đỏ cam. Hạt gấc màu nâu thẫm, hình dẹp, có khía. Ở miền Nam thì có gấc quanh năm, miền Bắc thì gấc trổ hoa mùa hè sang mùa thu, đến mùa đông mới chín. Mỗi năm gấc chỉ thu hoạch được một mùa. Do nó chỉ có vụ thu hoạch tương đối ngắn (vào khoảng tháng 12 hay tháng 1) nên gấc ít phổ biến hơn các loại quả khác. 2.1.2 Phân loại gấc Theo kinh nghiệm của nhân dân ở một vùng thuộc tỉnh Hải Hưng, gấc có loại tẻ và loại nếp được phân biệt như sau: - Gấc tẻ: tên