Luận văn Khảo sát biến đổi mật số vi sinh vật trong quá trình chế biến hạt sen đóng hộp

Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng i TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM LÊ VĂN KHÁ KHẢO SÁT BIẾN ĐỔI MẬT SỐ VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN HẠT SEN ĐÓNG HỘP LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Mã ngành: 08 Người hướng dẫn LÊ MỸ HỒNG NĂM 2007 Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng ii LỜI CẢM TẠ Kính dâng Cha mẹ suốt đời tận tụy, hết lòng vì con lòng biết ơn thiêng liêng nhất. Thành kính biết ơn Cô Lê Mỹ Hồng đã tận tình hướng dẫn, gợi ý và giúp đỡ em trong suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp. Chân thành biết ơn Thầy Nhan Minh Trí – cố vấn học tập lớp Công Nghệ Thực phẩm 28B, người đã dẫn đường và truyền đạt nhiều kinh nghiệm quý báo trong thời gian học tại trường. Tất cả quý thầy cô đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho chúng em trong suốt quá trình học tập tại trường. Quý thầy cô, các anh chị phòng thí nghiệm bộ môn Công Nghệ Thực phẩm, khoa Nông Nghiệp và SHƯD, trường Đại Học Cần Thơ đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để em thực đề tài này. Chân thành cảm ơn Tập thể các bạn lớp Công Nghệ Thực phẩm 28 đã giúp đỡ và động viên tôi trong suốt thời gian học tập ở trường. Đặc biệt, các bạn Phan Thị Kim Chi, Nguyễn Thị Phương Chi, Huỳnh Ngọc Hài, Trần Thị Kim Giang, Lê Hồng Quân, Trần Thanh Trung Hiệp, Nguyễn Thị Thu Hồng, Trần Tố Quyên, Phạm Bùi Anh Tú, Tôn Thị Huyền Trân và Võ Thái Thanh Phương đã luôn giúp đỡ và chia sẽ cùng tôi những khó khăn cũng như buồn vui trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài này. LÊ VĂN KHÁ Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng iii TÓM LƯỢC Nhằm mục tiêu tạo ra sản phẩm đồ hộp chế biến từ hạt sen có giá trị dinh dưỡng và cảm quan cao, tạo cho người tiêu dùng sự tiện lợi và an toàn khi sử dụng sản phẩm đã được bảo quản trong thời gian dài ở điều kiện thường, đề tài “Khảo sát biến đổi mật số vi sinh vật trong quá trình chế biến hạt sen đóng hộp” đã được thực hiện. Trên cơ sở mong muốn sao cho sản phẩm đạt được sự an toàn vệ sinh thực phẩm nhưng tổn thất ít nhất các chất dinh dưỡng và giá trị cảm quan. Đề tài tiến hành khảo sát ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng sản phẩm ở 4 chế độ nhiệt 1000C, 1050C, 1100C, 1150C với các thời gian giữ nhiệt 2, 4, 6, 8, 10 phút đến mức độ tiêu diệt vi sinh vật, chất lượng và thời gian bảo quản sản phẩm. Sau thời gian nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình tiệt trùng đến mức độ tiêu diệt vi sinh vật và sự biến đổi vi sinh vật trong quá trình bảo quản, kết quả xác định được mật số của vi sinh vật có trong sản phẩm trước khi tiệt trùng, sau khi tiệt trùng và theo thời gian bảo quản. Từ đó tìm ra được qui luật về sự tiêu diệt vi sinh vật bởi nhiệt, cụ thể là các phương trình tiêu diệt vi sinh vật ở các nhiệt độ tiệt trùng đã được khảo sát trong quá trình làm thí nghiệm: Khi tiệt trùng ở nhiệt độ 1000C, có phương trình y = - 0,0605x - 0,0033 Khi tiệt trùng ở nhiệt độ 1050C, có phương trình y = - 0,1429x - 0,2295 Khi tiệt trùng ở nhiệt độ 1100C, có phương trình y = - 0,4139x - 0,7322 Khi tiệt trùng ở nhiệt độ 1150C, có phương trình y = - 1,7508x - 0,4740 Giá trị Ea = 21207,35J/mol Giá trị z = 10 0C Qua quá trình khảo sát cho thấy rằng mẫu sản phẩm tiệt trùng ở 1100C giữ nhiệt 4 phút là chấp nhận được vì ở mẫu này bảo quản trong thời gian 28 ngày mà vẫn đảm bảo được chỉ tiêu vi sinh vật dưới mức qui định cho phép. Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng iv MỤC LỤC Cảm tạ ..................................................................................................................................... i Tóm lược................................................................................................................................ii Mục lục .................................................................................................................................iii Danh sách bảng ..................................................................................................................... iv Danh sách hình.......................................................................................................................v Chương I. Đặt vấn đề .............................................................................................................1 Chương II. Lược khảo tài liệu................................................................................................2 2.1. Sơ lược về nguyên liệu....................................................................................................2 2.2. Các quá trình xử lý nhiệt.................................................................................................4 2.3. Các hệ vi sinh vật trong đồ hộp ......................................................................................6 2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt động sống của vi sinh vật .........................................7 2.5. Động học của quá trình chết nhiệt ................................................................................10 2.6. Tính toán ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt (Giá trị tiệt trùng F) ............................13 2.7. Mục tiêu của quá trình tiệt trùng...................................................................................15 2.7. Mục tiêu của quá trình tiệt trùng...................................................................................16 2.9. Chọn chế độ tiệt trùng...................................................................................................17 Chương III. Phương tiện và phương pháp nghiên cứu ........................................................20 3.1. Phương tiện nghiên cứu ................................................................................................20 3.2. Phương pháp nghiên cứu ..............................................................................................21 3.3.Nội dung và bố trí thí nghiệm ........................................................................................22 Chương IV. Kết quả - Thảo luận .........................................................................................24 4.1. Kết quả khảo sát nhiệt độ tâm của sản phẩm khi tiệt trùng.................................24 4.2. Kết quả khảo sát động học quá trình tiêu diệt vi sinh vật khi tiệt trùng sản phẩm.......................................................................................26 4.3. Kết quả theo dõi sự biến đổi mật số tổng vi khuẩn hiếu khí theo thời gian bảo quản.....................................................................................31 4.4. Kết quả theo dõi sự biến đổi độ acid và độ brix của sản phẩm trong quá trình bảo quản. .................................................................................33 Chương V. Kết luận – Đề Nghị ...........................................................................................37 Tài liệu tham khảo ...............................................................................................................38 Phụ chương ...........................................................................................................................vi Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng v DANH SÁCH BẢNG Bảng 1: Giá trị dinh dưỡng của 100 g hạt sen........................................................................4 Bảng 2 : Sự phát triển của vi sinh vật ở các khoảng nhiệt độ độ khác nhau..........................9 Bảng 3: Tác động của nhiệt độ đối với vi sinh vật ..............................................................10 Bảng 4: Các phương pháp phân tích ....................................................................................22 Bảng 5: sơ đồ bố trí thí nghiệm ...........................................................................................23 Bảng 6: Giá trị hằng số tốc độ tiêu diệt vi sinh vật K ở các nhiệt độ tiệt trùng khác nhau. ......................................................................26 Bảng 7: Giá trị D ở các nhiệt độ tiệt trùng khác nhau. ........................................................27 Bảng 8: Giá trị F (phút) của các quá trình tiệt trùng sản phẩm hạt sen nước đường đóng hộp................................................................................... 29 Bảng 9: Ảnh hưởng của quá trình tiệt trùng đến mật số vi sinh vật tổng số trong sản phẩm.....................................................................................................30 Bảng 10: Sự biến đổi mật số tổng vi khuẩn hiếu khí sau thời gian bảo quản. .....................32 Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng vi DANH SÁCH HÌNH Hình 1: Hoa sen ....................................................................................................................3 Hình 2: Gương sen ................................................................................................................3 Hình 3: Hạt sen tươi ..............................................................................................................3 Hình 4: Hạt sen khô ...............................................................................................................3 Hình 5: Sự tiêu diệt vi sinh vật bằng nhiệt theo thời gian ...................................................12 Hình 6:Thời gian tiêu diệt vi sinh vật theo mối quan hệ logarite ........................................12 Hình 7: Biểu diễn “thời gian chết nhiệt” của vi sinh vật .....................................................13 Hình 8: Đồ thị thanh trùng tổng quát ...................................................................................14 Hình 9: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi nhiệt độ tâm sản phẩm khi tiệt trùng ở 1000C..........................................................................................24 Hình 10: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi nhiệt độ tâm sản phẩm khi tiệt trùng ở 1050C..........................................................................................24 Hình 11: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi nhiệt độ tâm sản phẩm khi tiệt trùng ở 1100C..........................................................................................25 Hình 12: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi nhiệt độ tâm sản phẩm khi tiệt trùng ở 1150C..........................................................................................25 Hình 13: Đồ thị biểu diễn tốc độ chết nhiệt của vi khuẩn hiếu khí.....................................26 Hình 14: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Ln(K) và nhiệt độ 1/T ...................................28 Hình 15: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Log(DT) và nhiệt độ (T) ................................28 Hình 16 : Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ acid theo thời gian bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ tiệt trùng 1050C.................................................................33 Hình 17: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ acid theo thời gian bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ tiệt trùng 1100C.................................................................34 Hình 18: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ acid theo thời gian bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ tiệt trùng 1150C.................................................................34 Hình 19: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ tiệt trùng 1050C...................................................................35 Hình 20: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ tiệt trùng 1100C..................................................................35 Hình 21: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ tiệt trùng 1150C.................................................36 Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 1 CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Nước ta là một nước nông nghiệp, bên cạnh trồng lúa nông dân còn trồng nhiều loại cây có giá trị kinh tế cao. Trong đó sen là một loài cây được trồng nhiều khu vực ở nước ta. Hiện nay cây sen trở thành cây xóa đói giảm nghèo có hiệu quả vì nó dễ trồng, có thể sống trong những vùng trũng ngập nước và nhiễm phèn. Cây sen có nhiều công dụng: củ sen, hạt sen dùng làm mứt hoặc ăn tươi, ngó sen dùng làm gỏi đang trở thành đặc sản không thể thiếu của các nhà hàng, tiệm ăn…Ngoài ra cây sen còn nhiều giá trị trong y học. Với tiềm năng dinh dưỡng và chức năng chữa bệnh hạt sen được người tiêu dùng đặc biệt quan tâm. Nhưng hiện nay hạt sen trên thị trường tồn tại dưới các dạng như hạt tươi, hạt khô, mứt hạt sen là chủ yếu. Hạt sen tươi chỉ ăn ngay do thời gian bảo quản quá ngắn, mứt hạt sen thông thường chỉ tiêu thụ mạnh vào mùa tết, còn hạt sen khô thì bảo quản được lâu nhưng mất nhiều thời gian chế biến trước khi ăn. Chính vì thế, vấn đề đặt ra cho các nhà sản xuất là làm sao tạo được sản phẩm đa dạng về hạt sen ngoài hạt tươi, hạt khô và mứt. Sản phẩm hạt sen đóng hộp có ý nghĩa thực tiễn rất cao. Đây là loại sản phẩm không chỉ có giá trị dinh dưỡng mà còn tạo cho người tiêu dùng sự tiện lợi và an toàn khi sử dụng sản phẩm chế biến từ hạt sen, được bảo quản trong thời gian dài ở điều kiện thường. Để đảm bảo được giá trị của sản phẩm, và an toàn vệ sinh thực phẩm thì việc kiểm soát mật số vi sinh vật hiện diện bên trong sản phẩm là rất cần thiết. Do đó, việc “Khảo sát biến đổi mật số vi sinh vật trong quá trình chế biến hạt sen đóng hộp” được thực hiện.
Mục tiêu nghiên cứu Xác định qui luật biến đổi mật số vi sinh vật trong sản phẩm hạt sen đóng hộp ở các công đoạn xử lý nhiệt của quá trình chế biến, nhằm đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm. Để thực hiện mục tiêu trên, nội dung nghiên cứu sẽ tiến hành các khảo sát: - Khảo sát ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến chất lượng sản phẩm và mật số vi sinh vật - Khảo sát biến đổi mật số vi sinh vật trong thời gian bảo quản. Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 2 CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1. Sơ lược về nguyên liệu 2.1.1. Nguyên liệu hạt sen Sen loại cây thân mềm sống chủ yếu ở dưới nước. Sen có giống màu đỏ, cánh kép gọi là lá 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 ( luaviet.com). Sen (Nelumbo nucifera Gaertn hay Nelumbium speciosum Willd) có nguồn gốc ở châu Á, xuất phát từ Ấn Độ (Makino, 1979), sau đó lan qua Trung Quốc và vùng đông bắc Châu Úc. Cây sen là loại thủy sinh được tiêu thụ mạnh ở châu Á. Lá, bông, hạt và củ đều là những bộ phận có thể ăn được. Riêng bông sen được sử dụng trong nhiều lễ hội ở các nước châu Á. Tuy nhiên, củ sen lại có thị trường lớn nhất so với các bộ phận khác của cây sen. Sen có thể là một trong những cây xuất hiện sớm nhất. Các nhà khảo cổ của Trung Quốc đã tìm thấy hóa thạch của hạt sen 5000 tuổi ở tỉnh Vân Nam. Năm 1973, hạt sen 7000 tuổi khác được tìm thấy ở tỉnh Chekiang (Wu-Han, 1987). Các nhà khảo cổ Nhật Bản cũng tìm thấy các hạt sen bị thiêu đốt ở trong hồ cổ sâu 6 m ở tại Chiba, 1200 năm tuổi (Iwao, 1986). Họ tin rằng có một số giống sen xuất phát từ Nhật Bản, nhưng sen lấy củ thì từ Trung Quốc (Takashashi, 1994). Một số giống sen từ Trung Quốc khi du nhập sang Nhật Bản một thời gian mang tên Nhật như Taihakubasu, Benitenjo, Kunshikobasu, Sakurabasu và Tenjikubasu. Người ta chia sen làm 3 loại: - Sen cho củ: thường cho hoa màu trắng (chỉ có một số ít cho hoa màu đỏ), nhóm sen này cho ít bông và gương, giống sen để lấy củ được trồng phổ biến ở Vĩnh Long và Hậu Giang. - Sen cho gương: nhóm sen ta (gương lõm), sen Đài Loan (gương to và phù lên), giống này được trồng phổ biến ở Tháp Mười, huyện Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp. - Sen cho bông để trang trí: bông có nhiều màu ít trồng ở Việt Nam. Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 3 Hình 1: Hoa sen Hình 4: Hạt sen khô Hình 3: Hạt sen tươi Hình 2: Gương sen Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 4
Thành phần hóa học của sen. Bảng 1: Giá trị dinh dưỡng của 100 g hạt sen Thành phần Hàm lượng trong 100g Carbonhydrate (g) Protein (g) Chất béo (g) Canxi (mg) Magie (mg) Photpho (mg) Kali (mg) Vitamin A (IU) Pantothenic acid (mg) Niacin (mg) Nước (g) 17,5 4,29 0,36 44,29 56,43 169,64 371,43 13,21 0,34 0,36 77,86 Nguồn: www.NutritionFact.com 2.1.2. 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 thêm vào sản phẩm phải đảm bảo đúng tiêu chuẩn, thường sử dụng đường saccharose loại RE. Đường saccharose là một disaccharide có công thức phân tử C12H22O11 ở dạng tinh thể, không mùi, dễ hòa tan trong nước, có vị ngọt. + Hàm lượng đường saccharose tối thiểu: 99,5% + Độ ẩm tối đa: 0,25% + Độ tro sulfat tối đa: 0,14% 2.1.3. Acid citric Acid citric thường được sử dụng rộng rãi trong các loại đồ hộp nước quả do nó có vị chua dịu và có đặc tính phù hợp với các loại trái cây làm cho thức uống có vị ngon hơn so với các acid thực phẩm khác. Bên cạnh đó, acid citric sẽ làm giảm pH của sản phẩm từ đó Luận văn tốt nghiệp Khóa 28 – 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên Ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 5 giảm chế độ thanh trùng. Acid citric có công thức phân tử là C6H8O7.H2O, tồn tại ở dạng tinh thể với độ tinh khiết trên 99%, màu trắng, hòa tan tốt trong nước. Khi hòa tan acid citric trong nước cất, dung dịch thu được phải trong suốt, không có mùi vị lạ. Các tạp chất cho phép: + Độ tro không quá 0,5% + Lượng acid sulfuric không quá 0,05% + Hàm lượng asen không quá 0,00014% 2.2. Các quá trình xử lý nhiệt 2.2.1. Quá trình chần - Trong quá trình chế biến đồ hộp, nhiều loại nguyên liệu trong chế biến sơ bộ bằng cơ học, cũng như trước khi cho vào bao bì được xử lý bằng nhiệt. Người ta nhúng nguyên liệu vào nước hay dung dịch, hay xử lý nguyên liệu bằng hơi nước, tùy theo tính chất nguyên liệu và yêu cầu chế biến, ở nhiệt độ 75-1000C, trong thời gian 3-15 phút. - Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian chần, hấp, đun nóng: trong quá trình chần ngoài mục đích vô hoạt enzyme, còn phải bảo đảm chất lượng sản phẩm, nên thực phẩm phải được gia nhiệt nhanh. Do đó, việc lựa chọn nhiệt độ và thời gian phù hợp cho mỗi loại nguyên liệu có ý nghĩa rất quan trọng và thời gian gia nhiệt phụ thuộc vào các yếu tố: + Loại nguyên liệu + Kích thước nguyên liệu + Nhiệt độ gia nhiệt + Phương thức gia nhiệt - Sau khi chần xong cần làm nguội nhanh.
Mục đích của chần nguyên liệu Chần nguyên liệu nhằm các mục đích - Đình chỉ các quá trình sinh hóa xảy ra trong nguyên liệu, giữ màu sắc của nguyên liệu không hoặc ít bị biến đổi. Đối với nguyên liệu thực vật, dưới tác dụng của enzyme peroxidase, phenolase trong các nguyên liệu thường xảy ra quá trình oxi hóa các chất chát, tạo thành flobafen có màu đen. Chần làm cho hệ thống enzyme đó b