Báo cáo Công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến

Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 1 MỤC LỤC 1. TỔNG QUAN ..................................................................................................................... 5 1.1 Phân loại...................................................................................................................... 5 1.2 Nguồn gốc và đặc điểm sinh thái ................................................................................. 7 1.2.1 Nguồn gốc ........................................................................................................... 7 1.2.2 Điều kiện sinh trưởng........................................................................................... 7 1.2.3 Sự ra hoa.............................................................................................................. 8 2. THU HOẠCH: .................................................................................................................... 9 2.1. Thu hoạch .................................................................................................................... 9 2.2. Thay đổi của trái thanh long trong quá trình chín ....................................................... 11 2.3. Ứng dụng chitosan làm màng bao bảo quản trái thanh long ........................................ 12 3. THÀNH PHẦN HÓA HỌC .............................................................................................. 14 3.1. Thành phần hoá học cơ bản ....................................................................................... 14 3.1.1 Carbohydrrate .................................................................................................... 15 3.1.2 Sắc tố ................................................................................................................. 16 3.1.3 Các hợp chất có hoạt tính khác ........................................................................... 17 3.1.4 Polysacharide từ thành tế bào của thịt trái .......................................................... 19 3.2. Hạt thanh long ........................................................................................................... 20 3.3. Thành phần hóa học của vỏ trái thanh long ................................................................ 22 4. THANH LONG BÌNH THUẬN VIỆT NAM, ĐẶC ĐIỂM VÀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT 24 5. SẢN PHẨM ...................................................................................................................... 26 5.1. Trái tươi: ................................................................................................................... 26 5.2. Nước thanh long đóng lon: ........................................................................................ 27 5.3. Dragon fruit juice concentrate: ................................................................................... 27 5.4. Dragon fruit jam: ....................................................................................................... 27 5.5. Freeze dried pitaya: (thanh long sấy): ........................................................................ 28 5.6. Dragon fruit juice enzyme (fermented dragon fruit juice): .......................................... 29 5.7. Sản phẩm khác .......................................................................................................... 29 6. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MỘT SỐ SẢN PHẨM TỪ TRÁI THANH LONG ................ 31 6.1. Nguyên liệu ............................................................................................................... 31 6.1.1. Trái thanh long: ................................................................................................. 31 Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 2 6.1.2. Nước .................................................................................................................. 31 6.1.3. Syrup đường ...................................................................................................... 34 6.1.4. Acid citric .......................................................................................................... 35 6.1.5. Phụ gia tạo đăc (thickening agent): xanthan gum ................................................ 36 6.1.6. Vitamine C ........................................................................................................ 37 6.2. Quy trình công nghệ ................................................................................................... 38 6.3. Giải thích một số quá trình ......................................................................................... 39 7. KẾT LUẬN ...................................................................................................................... 47 8. TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................ 47 Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 3 DANH MỤC BẢNG Bảng1.1. Khoá phân loại chi Hylocereus theo Britton và Rose .................................................... 5 Bảng 2.1: Sự thay đổi các thành phần và chất lượng của trái thanh long sau ra hoa.................. 11 Bảng 2.2: sự mất khối lượng theo thời gian bảo quản bằng chitosan .......................................... 12 Bảng 2.3: độ dẫn khí khổng trong các thời gian bảo quản sau thu hoạch .................................... 13 Bảng 2.4: thay đổi kích thước khí khổng (chiều rộng) trong thời gian bảo quản ......................... 13 Bảng 2.5: thay đổi kích thước khí khổng (chiều dài) trong thời gian bảo quản ........................... 13 Bảng 2.6: Độ mở khí khổng của vỏ thanh long theo thời gian bảo quản thanh long vơi màng phủ chitosan .................................................................................................................................... 13 Bảng 2.7: thời gian bảo quản của trái với các chế độ xử lý khác nhau ........................................ 13 Bảng 3.1 : Thành phần trung bình của trái thanh long tính trên 100g phần ăn được ................... 14 Bảng 3.2: Tính chất lý và hóa của hai loại thanh long H. undatus và H. polyrhizus.................... 15 Bảng 3.3: Các betacyanin từ kết quả phân tích HPLC................................................................ 17 Bảng 3.4 : Tính chất của phần bã không tan trong cồn của khối nghiền nhão từ Hylocereus sp (thanh long ruột đỏ) .................................................................................................................. 19 Bảng 3.5: Thành phần đường trung tính của các phân đoạn pectin khác nhau ............................ 20 Bảng 3.6: Thành phần acid béo (so với tổng acid béo) trong hạt của hai loại Hylocereus polyrhizus và Hylocereus undatus. ............................................................................................ 21 Bảng 3.7: Thành phần của tocopherol, acid phenolic và phytosterol của hạt thanh long ............. 21 Bảng 3.8: Thành phần của vỏ trái thanh long ............................................................................. 21 Bảng 3.9: Tính chất hóa lý của vỏ trái thanh long ...................................................................... 23 Bảng 3.10: Thành phần các polysaccharide trong vỏ thanh long ................................................ 23 Bảng 4.1: Sự sản xuất và tiêu thụ trái thanh long ở Bình thuận .................................................. 24 Bảng 4.2: Thành phần hóa học của trái thanh long từ các miền khác nhau ................................. 25 Bảng 6.1: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống (QCVN 01:2009/BYT) .... 31 Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 4 DANH MỤC HÌNH: Hình 1.1: Trái Hylocereus purssi và Hylocereus. costaricensis ................................................... 6 Hình 1.2: Trái Hylocereus undatus .............................................................................................. 7 Hình 1.3: Trái Hylocereus trigonus ............................................................................................. 7 Hình 1.4: Cây Hylocereus trigonus ở tây nam Ấn Độ .................................................................. 8 Hình 1.5: Thụ phấn nhân tạo trên hoa của Hylocereus sp ............................................................ 9 Hình 2.1: Sự thay đổi của trái sau ra hoa ở những thời điểm khác nhau ..................................... 11 Hình 3.1: Hoạt tính chống oxi hóa của dịch trích từ thịt trái (a) và vỏ trái thanh long (b) ........... 18 Hình 3.2 : Sự kìm hãm tế bào ung thư melanin B16F10 khi nuôi trong dịch trích từ thịt và vỏ trái thanh long (a) và betanin (b) ..................................................................................................... 18 Hình5.1: Sản phẩm trái thanh long tươi ..................................................................................... 26 Hình 5.2: Sản phẩm nước thanh long dạng lon .......................................................................... 27 Hình 5.3: Sản phẩm dragon fruit concentrate ............................................................................. 27 Hình 5.4: Sản phẩm dragon fruit jam ......................................................................................... 28 Hình 5.5: Sản phẩm thanh long sấy ........................................................................................... 28 Hình 5.6: Sản phẩm nước thanh long lên men ........................................................................... 29 Hình 6.1: Acid citric ................................................................................................................. 35 Hình 6.2: Xanthan gum ............................................................................................................. 37 Hình 6.3: Thiết bị ngam rửa xối tưới dạng băng tải ................................................................... 40 Hình 6.4: Thiết bị chà ............................................................................................................... 41 Hình 6.5: Thiết bị bình khuấy trộn bằng cánh khuấy ................................................................. 42 Hình 6.7: Thiết bị ủ enzyme ...................................................................................................... 44 Hình 6.8: Thiết bị ly tâm ........................................................................................................... 45 Hình 6.9: Thiết bị lọc khung bản BKL4/400 .............................................................................. 45 Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 5 1. TỔNG QUAN 1.1 Phân loại Thanh long (còn có nhiều cách gọi khác như pitaya hay pitahaya, dragon fruit, strawberry pear, nanettikafruit, kaktus madu Thanh long: - Giới (regnum): thực vật (plantae) - Bộ (ordo): cẩm chướng (Caryophyllales) - Họ (familia): xương rồng (cactaceae) - Chi (genus): Hylocereus Họ xương rồng (Cactaceae) gồm khoảng 120 – 200 chi gồm từ 1500 – 2000 loài được tìm thấy đặc biệt là ở vùng bán sa mạc, vùng nhiệt đới nóng của Mỹ Latinh. Cactaceae thường được trồng để làm cảnh, nhưng cũng có đến gần 250 loài được canh tác để lấy quả và cung cấp cho công nghiệp. Tuy nhiên, một số ít loài có giá trị kinh tế. Chi Opuntia mill có lẽ được canh tác nhiều nhất để lấy quả (cactus pear, prickly pear). Ở Mỹ Latinh, nhiều loài khác nhau được canh tác và trái của nó được gọi là thanh long. Tên chung và tên địa phương làm cho sự phân loại thực vật chúng khó khăn. Tuy nhiên, tất cả thanh long được nhóm vào 4 chi chính (main genera): Stenocereus Britton & Rose, Cereus Mill, Selenicereus Riccob và Hylocereus Britton & Rose. Chúng tôi tập trung đặc biệt vào chi Hylocereus. Hylocereus có đặc điểm thân leo với rễ ở trên không và tạo ra trái có bề mặt láng trên đó gắn những “vảy” lá lớn. Hylocereus là lưỡng bộ (2n = 22). Sau đây là khóa phân loại theo Britton và Rose cho chi Hylocereus Bảng1.1. Khoá phân loại chi Hylocereus theo Britton và Rose: A. Thân hơi xanh hay hơi xám, có núm gai, lá rìa, “vây” đỏ Gai ngắn, trái hình thuôn (oblong) ruột đỏ H. purpuslii Ít gai - Cành mảnh mai, trái hình thuôn, ruột đỏ H. polyrhizus - Cành chắc khoẻ, trái hình trứng, ruột màu tím đỏ H. costaricensis AA. Thân màu xanh sáng, có núm gai, có lá rìa, "vây" màu xanh Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 6 Gân của thân hình tai bèo, trái hình thuôn, ruột trắng H. undatus Trái hình thuôn - trứng gần như trơn láng, ruột trắng H. trigonus Có 16 loài của chi Hylocereus nó được sử dụng làm cảnh là vì hoa to (15 – 25 cm), nở vào ban đêm; màu kem, ngoại trừ H. stenopterus và H. extensus, cánh hoa của chúng có màu đỏ và hồng. Mặc dù tất cả những loài này có thể là những loài có tiềm năng cho trái cây, chỉ một số lượng chủ yếu được canh tác cho mục đích này H. purpusii (Weing) Britton & Rose có hoa rất lớn (25 cm) với những cái rìa; những đoạn bao bên ngoài màu hơi đỏ; giữa thì màu vàng, bên trong thì màu trắng. Nó có trái hình thuôn màu đỏ tươi được bao bởi những cái “vây” (dài: 10 – 15 cm; nặng 150 – 400 g); ruột đỏ với nhiều hạt nhỏ màu đen; có kết cấu tốt nhưng không gây hương vị mạnh Hình 1.1: trái Hylocereus purssi và H. costaricensis H. polyrhizus (Web) Britton & Rose có hoa rất dài (25 – 30 cm) với rìa; phần ngoài cùng hơi đỏ, đặc biệt ở mép. Trái của nó có màu đỏ tươi (dài 10 – 12 cm; khối lượng 130 – 350g) hình thuôn và có những “vẩy” với nhiều kích cỡ khác nhau; có ruột đỏ với nhiều hạt đen, có vị tốt. H. costaricensis (Web) Britton & Rose là loài chắc khoẻ nhất trong chi này. Thân có lớp sáp trắng và hoa thì gần giống như với H. polyrhizus; quả màu đỏ tươi (kích thước 10 – 15 cm) khối lượng 250 – 600 g) hình trứng và có những cái “vảy” với nhiều kích thước khác nhau. Thịt quả có màu đỏ - tím với nhiều những hạt đen. H. undatus (Haw) Britton & Rose có thân dài và xanh. Hoa rất dài (tới 29 cm); phần bao hoa ngoài cùng có màu xanh (hoặc vàng – xanh) và bên trong thì màu trắng tinh khiết. Trái có màu hồng – đỏ (dài 15 -22cm, nặng 300 – 800g) hình thuôn và được bọc bên ngoài với các cái Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 7 “vảy” màu đỏ dài và rộng, và xanh ở đỉnh. Thịt trái có màu trắng với nhiều hạt nhỏ màu đen, hương vị không mạnh Hình1.2: trái Hylocereus undatus Hình 1.3: trái Hylocereus trigonus 1.2 Nguồn gốc và đặc điểm sinh thái 1.2.1 Nguồn gốc Thanh long có nguồn gốc từ Mexico và trung và nam Mỹ (Benzing, 1990; Britton & Rose, 1963; Haber, 1983) và sau đó thì được trồng trọt rộng rãi ở các nước Colombia, Israel, Australia, Nicaragua, ở châu Á như Việt Nam, Đài Loan, Malysia, Philipine (Mizrahi, Nerd, & Nobel, 1997), ở Việt Nam thanh long đã được trồng ít nhất 100 năm, với sự đưa vào của người pháp ((Mizrahi, Nerd, & Nobel, 1997), ở châu á thì hay được gọi với tên “dragon fruit” vì màu đỏ sáng với các “vây” xanh trên vỏ của trái 1.2.2 Điều kiện sinh trưởng Thanh long là loài ưa khí hậu khô nhiệt đới. Nhiệt độ trung bình cho sự phát triển của nó là khoảng 21 – 29 oC, tối đa có thể lên tới 38 – 40 oC. Nhu cầu nước của nó khá khiêm tốn. Nếu lượng mưa quá dư có thể dẫn tới sự rụng hoa và hư hỏng trái non. Để phát triển tốt thanh long cần nhiều ánh sáng. Thanh long được nhân giống bằng cành giâm. Vì sự chịu đựng của loài của Hylocereus cho phép chúng phát triển tốt dưới những điều kiện sinh thái khác nhau. Ví dụ, ở Mexico, chúng được tìm thấy ở những vùng mưa rát nhiều (340 – 3500 mm/năm và ở độ cao tới 2750m so với mặt nước biển. Chúng có thể sống sót ở những điều kiện thời tiết rất nóng, với nhiệt độ lên tới 38 – 40 oC. Các loài của chi Hylocereus là thực vật bán biểu sinh và do đó thường ưa sống trong điều kiện “nửa bóng tối” (được tạo nên bởi cây). Các loài chính có thể phát triển rất tốt ở dưới mặt trời (ví dụ H. undatus, H. costaricensis và H. purpusii). Tuy nhiên, thời tiết nóng và thiếu nước có thể dẫn tới đốt cháy thân cây. Ở sa mạc Neveg ở Israel, điều kiện thuận lợi Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 8 nhất cho sự phát triển và ra trái được tìm ra là 30% bóng tối cho loài H. polyrhizus. Ở Tây Ấn của Pháp (Guadeloupe và Saint – Martin), việc trồng trọt H. trigonus chỉ có thể ở điều kiện khoảng 50% bóng tối. Dư thừa nước một cách hệ thống sẽ dẫn tới hiện tượng rụng hoa và trái non. Các loài của chi Hylocereus có thể thích nghi với loại đất thoát nước tốt. Hình 1.4: Cây Hylocereus trigonus ở tây nam Ấn Độ 1.2.3 Sự ra hoa Sự phát triển của hoa không phụ thuộc vào lượng nước đang có, nhưng phụ thuộc vào độ dài ngày; ở Việt Nam, sự bắt đầu ra hoa thường được gây ra bằng ánh sáng nhân tạo để tăng chiều dài ngày lên. Ở Reunion Island, người ta chứng minh được rằng số lượng hoa thu được bằng sử dụng ánh sáng nhân tạo về đêm tỉ lệ với khoảng cách giữa điểm tiếp nhận và nguồn sáng. Những nụ hoa có thể còn lại trong trạng thái tiềm ẩn trong vài tuần, và thường sẽ bắt đầu ra hoa sau mùa mưa. ở Bán cầu nam, H. undatus và H. costaricensis ra hoa từ tháng 11 tới tháng 4 và, ở Bắc bán cầu lại từ tháng 5 tới tháng 10. Các thời kì ra hoa là có chu kì (cyclic) và trải ra suốt cả thời kì Số lượng các giai đoạn ra hoa phụ thuộc vào loài: 7- 8 đối với H. costaricensis và 5-6 đối với H. undatus. Một thời kì kéo dài từ 3 tới 4 tuần, bao gồm sự ra nụ, nở hoa, ra trái non và trái chín thuần thục trên cùng một cây. Những giai đoạn giữa sự xuất hiện của nụ hoa và sự nở hoa (giai đoạn 1) và giữa sự nở hoa và thu hoạch trái (giai đoạn 2) rất ngắn: khoảng 15 đến 20 ngày cho giai đoạn 1 và 30 ngày cho giai đoạn 2. Tại các đất nước bản xứ của chúng, sự thụ phấn của hai loài này được thực hiện bởi dơi vào ban đêm hoặc bởi bướm thuộc họ Sphingideae, của chi Maduca. Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 9 Hoa mở ra xảy ra vài giờ trước khi hoa mở hoàn toàn. Phấn hoa nhiều, nặng và không bột. Hoa bắt đầu mở ở khoảng giữa 20 giờ và 20 giờ rưỡi; hoa chỉ nở trong một ngày và sau đó đóng lại (dù có được thụ phấn hay không) vào buổi sáng của ngày sau khi nở hoa. Ngày sau đó thì cánh hoa trở nên mềm và từ từ khô lại. Phần không được thụ phấn thì trở thành màu hơi vàng và toàn bộ hoa rụng đi sau 4 đến 6 ngày, trong khi phần được thu phấn còn lại màu hơi xanh và tăng trưởng về khối lượng và thể tích chứng tỏ trái đã được tạo ra. Chất lượng của quả từ sự thụ phấn tự nhiên thường sẽ thấp hơn so với thụ phấn nhân tạo. Nguồn gốc của sự thụ phấn cũng có thể ảnh hưởng đến thời gian giữa thụ phấn cho đến lúc thu hoạch (được biết như là hiện tượng metaxenia, điều này được phát hiện trước đó trên loài H. polyhrizus) Hình1.5: thụ phấn nhân tạo trên hoa của Hylocereus sp. 2. THU HOẠCH: 2.1. Thu hoạch Vỏ trái đổi màu rất chậm trong giai đoạn chín, chuyển từ xanh sang đỏ hay hồng sẫm (25 hoặc 27 ngày phụ thuộc loài) sau khi nở hoa. Khoảng 1 tuần sau đó thì trái đạt đến màu tối đa của nó. Nerd và cộng sự (1999) khuyến cáo nên thu hái trái từ 32 – 35 ngày sau ra hoa. Khi trái chín độ axit tăng nồng độ chất khô hòa tan tăng lên. Tiêu chuẩn của sự chín khi thường là khi màu sắc chuyển hoàn toàn sang màu đỏ (Nerd và cộng sự 1999). Tiêu chuẩn thu hoạch bao gồm: màu sắc, nồng độ chất rắn hòa tan, độ axit, số ngày sau khi ra hoa (tối thiểu là 32 ngày). Thu hoạch bắt đầu từ tháng thứ 18 sau khi trồng. Trái thanh long là trái không có đỉnh sinh trưởng - Sản xuất rất ít hoặc không sản xuất ethylene (0.025 - 0.091 μL kg -1 h -1 ) (Nerd và cộng sự, 1999). Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 10 - Tốc độ hô hấp lớn nhất của trái không có đỉnh sinh trưởng xảy ra ở đầu giai đoạn phát triển của trái. Tốc độ hô hấp của trái chín ở 20 °C là 95-144 mg CO 2 kg -1 h -1 (Nerd và cộng sự, 1999) và ở 23oC là 75-100 (Le và cộng sự, 2000a) Trái cần được thu hoạch vào thời điểm hàm lượng đường và axit là cao nhất. Ở đỉnh của sự chín, màu của trái trở thành màu hồng – đỏ, trong khi vảy lá vẫn còn màu xanh. Đỉnh chin đạt được sau 40 – 45 ngày kể từ lúc nở hoa. Nếu trái mà để sau 50 ngày thì trái trở nên ngọt hơn và nặng hơn (Chang và Yen, 1997). Vì trái quá chin sẽ có thời gian bảo quản thấp hơn và có xu hướng bị nứt, điều đó có nghĩa việc thu hoạch vào đúng thời điểm là rất quan trọng tới chất lượng trái và thời gian bảo quản nó. Trái sau khi thu hoạch cần được giữ ở nơi râm mát trước khi vận chuyển chúng đi bảo quản. Người ta khuyến cáo nên thu hoạch vào buổi sáng sớm hoặc buổi tối muộn để tránh ánh nắng trực tiếp, có thể thiệt hại về chất lượng của thanh long. Kĩ thuật thu hái hiện tại là xoắn quả làm tổn thương đến vỏ do đó trái thanh long cần được cắt bởi kéo, sau khi cắt trái được cẩn thận đặt xuống trong một cái giỏ nhựa hoặc tre lót giấy hay lá để tránh những tổn thương cơ học. Sau đó trái được để ở nơi mát mẻ và sau đó cố gắng để vận chuyển về nơi để đóng gói càng sớm càng tốt. Không đặt trái xuống nền đất để tránh bị nhiễm nấm. Không đặt quá nhiều trái vào một giỏ tránh thiệt hại. Khi đang vận chuyển đến điểm thu thập, trái cây phải được lưu trữ trong giỏ lót bằng giấy và được che phủ bằng lá để tránh thiệt hại và ánh sáng trực tiếp Nhiệt độ bảo quản được đề nghị là 10oC (50oF) vì 6 oC có thể làm tổn thương lạnh (Nerd và cộng sự, 1999). Nhiệt độ thấp hơn 6oC được đề nghị cho trái thanh long vàng (Selenicereus megalanthus (Nerd and Mizrahi, 1999). Trái thanh long có thể bảo quản ở 10oC trong 14 ngày, trong khi ở 5oC và độ ẩm tương đối là 90% thì bảo quản được 17 ngày (Lee và cộng sự, 2000a) nếu thu hoạch trái sau 30 – 35 ngày ra hoa. Tuy nhiên ở 5oC thì có thể gây ra tổn thương lạnh khi đưa về 20oC, thấy bởi sự hư hỏng của vỏ và thịt trái, vảy lá bị đen, vỏ bị sẫm lại và mùi vị kém hơn (Nerd và cộng sự, 1999). Vì thế, 10oC được đề nghị là nhiệt độ tốt hơn cho thời gian bảo quản lớn nhất (14 ngày). Nếu trái được thu hái sau 28 – 30 ngày ra hoa và bảo quản trong điều kiện khí quyển điều chỉnh (MA) (tốc độ truyền khí O2 4000 ml/m 2 / ngày) có thể bảo quản được 35 ngày ở 10oC. Trái có độ chín cao hơn (40 ngày sau ra hoa) trong bao bì như trên thì thời gian bảo quản còn 50%. Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 11 Sản lượng phụ thuộc vào mật độ trồng trọt và khoảng từ 10 đến 30 tấn/ha. Sự vắng mặt của cuống hoa làm cho hái quả khó khăn. Trái không phải là dễ vỡ nhưng để đảm bảo chất lượng tốt cho sản phẩm thì cần có những biện pháp đề phòng nhất định. Ví dụ, kiểm soát cẩn thận trong quá trình chế biến và bảo quản, đặc biệt là loài H. Costaricensis có những “vảy” lá rất dễ gãy 2.2. Thay đổi của trái thanh long trong quá trình chín Thanh long là trái không có đỉnh sinh trưởng, sản xuất rất ít ethylene hoặc không, không tăng nhanh sản xuất CO2. Khi hái khỏi cây, trái không thể tiếp tục quá trình chín. Nên cần thu hái ở giai đoạn có độ chin phù hợp cho chất lượng tốt nhất. Novita và cộng sự đã đánh giá độ chín và chất lượng của trái trong quá trình chín để xác định thời gian thu hái tối ưu, trái được thu hái sau 5 ngày và trong khoảng từ 5 – 40 ngày sau khi ra hoa (DAA: day after anthesis). Kết quả cho thấy trong quá trình chín của quả, Độ cứng giảm dần, nồng độ chất rắn hòa tan (SSC) tăng dần trong quá trình chín. Khi vỏ chuyển sang màu đỏ thì tinh bột chuyển hóa thành đường Hình 2.1: sự thay đổi của trái sau ra hoa ở những thời điểm khác nhau Bảng 2.1: Sự thay đổi các thành phần và chất lượng của trái thanh long sau ra hoa DAA (ngày) 5 10 15 20 25 30 35 40 Độ cứng (N) 4.8 4.3 3.7 3.1 2.6 1.9 1.4 0.9 SCC (%) 1.9 2.9 4.2 5.6 7.2 8.8 10.7 12.6 pH 5.9 5.3 4.8 4.5 4.4 4.4 4.6 5.0 Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 12 2.3. Ứng dụng chitosan làm màng bao bảo quản trái thanh long Thường thì trái thanh long có thời gian bảo quản sau thu hoạch rất ngắn khoảng 3 – 4 ngày ở nhiệt độ phòng (Barbeau, 1990). Một trong những vấn đề về thương mại trái thanh long đó là sự héo nhanh chóng xảy ra sau vài ngày thu hoạch (Jiang và cộng sự, 2002). Ariffin và cộng sự (2009) đã báo cáo rằng sau khi cắt thì thời gian bảo quản của trái thanh long giảm liên quan đến sự mất khối lượng, sự héo vì bốc hơi nước, làm giảm chất lượng, thời gian bảo quản của trái thanh long. Sự giảm khối lượng của trái tươi do quá trình bay hơi nước và hô hấp (Hernandez- Munoz và cộng sự, 2006). Độ dẫn khí khổng phụ thuộc mạnh mẽ vào trạng thái của nước trong trái (Shen và cộng sự, 2002). Bragg và cộng sự (2004) đã trích rằng trong quá trình bảo quản, nước ở thể hơi di chuyển qua khi khổng. Khi trái bị mất nước, nước bôc hơi từ thành tế bào và thoát ra môi trường không khí bằng cách khuếch tán qua các lỗ khí khổng phân bố dưới biểu bì của bề mặt vỏ. Cơ chế của sự mất ẩm từ thịt trái và rau là bởi vì sự khuếch tán pha hơi do gradient áp suất của hơi nước giữa môi trường bên ngoài và bên trong thịt trái (Maftoonazad và Ramaswamy, 2005). Để tránh những sự mất mát đó thì xử lý sau thu hoạch là cần thiết. Chitosan là một polysaccharide tự nhiên, từ chitin, có có tiềm năng lớn trong ứng dụng sau thu hoạch để cải thiện khả năng bảo quản cho các loại rau trái cây dễ hư hỏng (Sel-Valle và cộng sự, 2005, Hagenmaier, 2005) vì chitosan có tính không độc hại, khả năng làm màng bán thấm, làm chậm sự mất nước trong quá trình bảo quản do đó giữ lại chất lượng rau trái sau thu hoạch (Genadios và Weller, 1990). Trước đó, cũng có nhiều tác giả đã nghiên cứu và chứng minh được khả năng làm màng bao bảo quản của chitosan lên trái dâu tằm, táo ta. ở bài nghiên cứu này tác giả đã đã chỉ ra được ảnh hưởng của màng bao chitosan lên các chỉ tiêu như: sự tổn thất khối lượng của trái, kích thước khí khổng, sự héo và thời gian bảo quản sau thu hoạch của trái thanh long trong suốt quá trình bảo quản ở nhiệt độ phòng. Thí nghiệm được chuẩn bị bằng cách bao phủ chitosan với các mức độ khác nhau (0, 1, 2, 3 %) sau đó làm khô và bảo quản ở nhiệt độ 27 o C và độ ẩm tương đối 88% để đánh giá. Kết quả là: Sử dụng chitosan 3% để bao phủ tạo ra hiệu quả tốt nhất lên sự giảm độ dẫn khí khổng, kích thước khí khổng nhỏ hơn, độ mở khí khổng nhỏ hơn và làm chậm lại quá trình héo. Giữ lại độ tươi và kéo dài thời gian bảo quản của trái thanh long ở nhiệt độ phòng Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 13 Bảng 2.2: sự mất khối lượng theo thời gian bảo quản bằng chitosan Bảng 2.3: độ dẫn khí khổng trong các thời gian bảo quản sau thu hoạch Bảng 2.4: thay đổi kích thước khí khổng (chiều rộng) trong thời gian bảo quản Bảng 2.5: thay đổi kích thước khí khổng (chiều dài) trong thời gian bảo quản Bảng 2.7: thời gian bảo quản của trái với các chế độ xử lý khác nhau Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 14 3. THÀNH PHẦN HÓA HỌC Thanh long có vị ngọt trung bình và ít calories, có ruột và nước ép thu hút với hương trái cây phảng phất. Trái thanh long có hình ovan, vỏ của nó có màu hồng của hoa vân anh hay màu vàng phụ thuộc vào loài. 3.1. Thành phần hoá học cơ bản Từ trái thanh long có thể thu được 70 – 80 % phần có thể ăn được. Hương của khối nghiền nhão này đôi khi tương tự như trái kiwi. Bảng 3.1 : Thành phần trung bình của trái thanh long tính trên 100g phần ăn được Thành phần Hylocereus undatus Hylocereus polyrhizus Selenicereus megalanthus Nước (g) 89.4 82.5 - 83 85.4 Protein (g) 0.5 0.159 – 0.229 0.4 Béo (g) 0.1 0.21 – 0.61 0.1 Chất xơ (g) 0.3 0.7 – 0.9 0.5 Tro 0.5 0.28 0.4 Canxi (mg) 6 6.3-8.8 10 Photpho (mg) 19 30.2-36.1 16 Sắt (mg) 0.4 0.55-0.65 0.3 Carotene (mg) - 0.005-0.012 - Thiamine (mg) - 0.028-0.043 - Riboflavin (mg) - 0.043-0.045 - Niacin (mg) 0.2 0.129-1.3 0.2 Ascorbic acid (mg) 25 8-9 4 Brix 11 – 19 - - pH 4.7 – 5.1 Ghi chú: Hylocereus undatus (vỏ hồng, ruột trắng), Hylocereus polyrhizus (vỏ hồng, ruột đỏ), Selenicereus megalanthus (vỏ vàng, ruột trắng) Theo một vài tác giả, các loài thuộc Hylocereus với thịt trái màu trắng thì có hàm lượng chất rắn hoà tan nhiều hơn so với trái có thịt trái màu đỏ, và sự phân bố của chất rắn hoà tan này Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 15 trong thịt trái là không đồng đều, phần bên trong ruột thì giàu đường hơn so với phần ở phía ngoài vỏ. Độ axit của thịt trái nói chung là thấp, kết quả là tỉ lệ đường so với axit cao, làm cho chất lượng cảm quan của trái không tốt khi chỉ sử sử dụng nước ép. Theo truyền thống, chất lượng cảm quan được cải thiện đáng kể khi bổ sung thêm những nước ép của trái cây có tính axit như chanh (lemon). Những axit chính trong nước ép thanh long gồm axit citric và axit L-lactic 3.1.1 Carbohydrrate Theo nghiên cứu của S. Wichienchot và cộng sự (2010) trên hai loài H. undatus (ruột trắng) và H. polyrhizus (ruột đỏ) thì những carbohydrate chủ yếu trong thanh long ruột đỏ và ruột trắng là glucose, fructose, và một số oligosaccharide, oligosaccharide này được chứng minh là có tính chất của prebiotic. Prebiotic là những oligosaccharide mà không bị tiêu hoá mà có ảnh hưởng tốt đến vật chủ bằng cách kích thích sự phát triển hoặc hoạt tính của một hay một số giới hạn các vi khuẩn trong kết tràng, cho nên làm cải thiện sức khoẻ của vật chủ (Gibson & Roberfroid, 1995). Bảng 3.2: Tính chất lý và hóa của hai loại thanh long H. undatus và H. polyrhizus Tính chất H. undatus H. polyrhizus Khối lượng trái - Khối lượng thịt trái - Khối lượng vỏ 305 ± 75.0 100 ± 30.0 215 ± 35.0 75.0 ± 25.0 Độ Brix 12.5 ± 0.55 14.8 ± 0.75 Hàm lượng đường (g/kg) Glucose Fructose oligosaccharide 353 ± 0.74 238 ± 0.84 86.2 ± 0.93a 401 ± 1.27 158 ± 0.32 89.6 ± 0.76a Hàm lượng oligosaccharide trong thanh long ruột trắng và đỏ tương ứng là: 86.2 và 89.6 g/kg, bao gồm những những phân tử có trọng lượng từ 273 – 275, 448 – 500 và 787 – 911 Da. Nồng độ glucose trong thanh long ruột trắng (353 ± 0.7 g/kg) thấp hơn so với nồng độ của nó trong thanh long ruột đỏ. Ngược lại nồng độ fructose trong thanh long ruột trắng (238 ± 0.84 g/kg) lại cao hơn thanh long ruột đỏ (89.6 ± 0.76 g/kg); hàm lượng oligosaccharide trong Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 16 thanh long ruột đỏ gần như tương đương nhau. Oligosaccharide của thanh long cho thấy tính chất của prebiotic, bao gồm việc kháng lại điều kiện axit ở dạ dày của người, kháng được một phần enzyme α-amylase trong nước bọt; người ta ước lượng rằng có khoảng 50% oligosaccharide từ thanh long ăn vào có thể tiến tới được kết tràng vì nó bị thuỷ phân một phần bởi α-amylase và axit dạ dày và bởi những enzyme trong ruột non. Báo cáo trước đó cho thấy có 88% inulin và oligofructose có thể tiến tới được kết tràng (Cummings & Macfarlane, 2002). Oligosaccharide từ thanh long có khả năng kích thích sự phát triển của lactobacilli và bifidobacteria. Cho nên thanh long có thể sử dụng làm nguyên liệu cho các sản phẩm thực phẩm chức năng và tương tự 3.1.2 Sắc tố Trước đây người ta cho rằng màu đỏ của thanh long là do sắc tố anthocyanin, tuy nhiên các nghiên cứu về sau đã chứng minh rằng màu đỏ của thịt trái thanh long ruột đỏ là do nhóm sắc tố betacyanin. Betacyanin là nhóm sắc tố thuộc họ sắc tố betalain, betalain bao gồm 2 nhóm sắc tố betaxanthin màu vàng và betacyanin màu đỏ, là các sắc tố tan trong nước tạo ra màu sắc cho hoa và trái của những cây thuộc họ xương rồng. Theo phân tích của Li-chen Wu và cộng sự (2006) trên thanh long ruột đỏ (P. polyrhizus) thì nồng độ của betacyanin biểu diễn qua đương lượng betanin trong 100 g thịt trái và vỏ thanh long tương ứng là: 10.3 ± 0.22mg và 13.8 ± 0.85 mg. Kết quả phân tích HPLC nước ép trong và phần trích ly từ thịt trái H. polyrhizus cho thấy ít nhất 8 betacyanin và không thấy có mặt betaxanthin. Và có 7 betacyanin chính tạo nên màu tím đậm của nó, và vì betaxanthin là sắc tố dễ bị biến chất tạo ra màu nâu (Stintzing và cộng sự 2000b) nên sự vắng mặt của nó là yếu tố có lợi về mặt công nghệ. Betacyanin là một sắc tố hoà tan trong nước tạo màu sắc cho nhiều loại hoa và trái (Strack, Vogt, & Schliemann, 2003). Chúng không được tìm thấy trong thực vật mà có sắc tố anthocyanin. Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 17 Bảng 3.3: Các betacyanin từ kết quả phân tích HPLC 3.1.3 Các hợp chất có hoạt tính khác Thanh long còn được chú ý đến với hàm lượng các chất chống oxi hoá và có tính kháng sinh. Kết quả nghiên cứu của Wu và cộng sự (2006) trên trái thanh long ruột đỏ (H. polyrhizus) cho thấy: Lượng đáng kể hợp chất phenolic được tìm thấy trong ruột và vỏ thanh long, với hàm lượng tương đương nhau. Kết quả đo bằng phép thử Folin-Ciocalteu cho thấy tổng hàm lượng phenolic trong thịt trái là: 42.4 ± 0.04mg đương lượng axit galic/100 g khối lượng thịt trái, và trong vỏ trái là: 39.7 ± 5.39 mg đương lượng axit galic (GAE)/100 g khối lượng vỏ. Hàm lượng flavonoid trong thịt trái và vỏ không khác nhau nhiều (tương ứng là 7.21 ± 0.02 mg và 8.33± 0.11 mg đương lượng catechiN). Quan hệ giữa hàm lượng phenolic và khả năng chống oxihoá của chúng trong vỏ và thịt quả là quan hệ tuyến tính. Cơ chế chống oxihoá của phenolic là bằng cách phản ứng với các gốc tự do, tạo phức với xúc tác kim loại, và lấy đi oxi. Ảnh hưởng của phần thịt và phần vỏ lên hoạt tính oxi hoá là do loại hợp chất polyphenolic có trong nó. Sự tăng số nhóm OH hay những nhóm cho hidro như: = NH, -SH trong công thức cấu tạo làm cho hoạt tính oxi hoá cao hơn (Cai và cộng sự, 2003). Betanin có nhóm imino và nhóm hydroxyl góp phần tạo nên hoạt tính chống oxi hoá, có thể giải thích một phần rằng phần vỏ có tính chất chống oxi hoá tốt hơn là vì hàm mức độ betanin trong vỏ cao hơn. Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 18 Hình 3.1: hoạt tính chống oxi hóa của dịch trích từ thịt trái (a) và vỏ trái thanh long (b) Nghiên cứu hoạt tính kháng sinh trên tế bào melanin B16F10 cho thấy là sự phát triển của tế bào ung thư melanin bị kìm hãm khi nuôi cấy bằng dịch trích từ vỏ và thịt trái thanh long. Dữ liệu cho thấy là flavonoid mà không có liên kết đôi giữa C2-C3 không thể kìm hãm sự phát triển của tế bào melanin như B16F10, trong khi sự có mặt của ít nhất 3 nhóm metoxy kề nhau sẽ gây ra hiệu quả kháng sinh (Rodriguez và cộng sự., 2002). Hơn nữa, flavonoid như myricetin, baicalein, và axit gallic gây kìm hãm đáng kể tới sự phát triển của B16F10 sau 72 h. Người ta đề nghị rằng sự hiện diện của liên kết đôi giữa C2-C3 và ba nhóm hydroxyl kề nhau trong vòng flavonoid A- hoặc B- gây ra tác dụng kháng sinh cho flavonoid (Martinez và cộng sự, 2003). Betanin cũng sẽ có ảnh hưởng lên hiệu quả kháng sinh Hình 3.2 : sự kìm hãm tế bào ung thư melanin B16F10 khi nuôi trong dịch trích từ thịt và vỏ trái thanh long (a) và betanin (b) Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 19 3.1.4 Polysacharide từ thành tế bào của thịt trái Phần thịt trái thanh long chứa nhiều những carbohydrate dạng keo (cellulose, hemicellulose, và các polymer saccharide) bao bọc “gọn” những hạt của nó. Những hợp chất keo là một trong những nhân tố chính làm phức tạp quy trình chế biến nước ép trái cây, đặc biệt nó gây khó khăn cho quá trình lọc. Vì thế loại bỏ hoặc làm làm biến tính các hợp chất pectin được cho là giải pháp của vấn đề này. Nghiên cứu thành phần polysaccharide của thành tế bào trái thanh long bằng cách cho khối nghiền nhão đồng hoá với cồn 80% và lọc kĩ thu lấy bã lọc, bã lọc sau đó sẽ lần lượt được phân đoạn vào nước, oxalate, axit HCl, và kiềm. Sau đó các phân đoạn này sẽ được thuỷ phân với axit sulfuric 72% và đo hàm lượng các đường trung tính trong đó (neutral sugar). Kết quả cho thấy độ đặc (consistency) của khối nghiền nhão trong bài nghiên cứu là 0.14 ± 0.01 mm trong 30s ở 25 oC; mặt khác Perona (2005) phát hiện ra rằng độ đặc của puree trái cây của những trái cây khác nhau nằm trong khoảng 0.043 – 0.156 m trong cùng điều kiện. Kết quả này lý giải sự khó khăn trong chế biến và sự tách riêng các hạt nhỏ của nó ra khỏi khối nghiền nhão nhớt, làm giảm hiệu suất thu hồi (Esquivel và cộng sự, 2007) Hàm lượng axit uronic trong bã không tan trong cồn chiếm 32.3 %, chủ yếu là axit galacturonic. Về độ este hoá của pectin đo được là 80%. Phát hiện này chỉ ra rằng độ nhớt của khối nghiền nhão cao có thể không phải chủ yếu do pectin Bảng 3.4 : tính chất của phần bã không tan trong cồn của khối nghiền nhão từ Hylocereus sp (thanh long ruột đỏ) AIR (g/100g DM) AUA (g/100g AIR) Độ este hóa của pectin (%) 5.3 ± 0.4 32.3 ± 1.6 80 ± 3 Phân đoạn pectin tan trong nước có % cao nhất, là phân đoạn chính trong các phân đoạn của pecin. Pectin với mức độ este hoá cao, có ít khả năng liên kết với các thành phần khác của thành tế bào, và chủ yếu tập trung ở phiến giữa của thành tế bào. Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 20 Bảng 3.5: thành phần đường trung tính của các phân đoạn pectin khác nhau Phân đoạn pectin chiếm 49.5% so với tổng thành phần cấu tạo của thành tế bào. Sau đó là phân đoạn oxalate và phân đoạn kiềm. Trong khi đó hàm lượng protopectin (HSP-fraction) thì chỉ chiếm 6.6% trong phần bã không tan trong cồn của thanh long. Trong thanh long, phân đoạn hemicellulose và cellulose chiếm tương ứng là 8.9 và 26.9%. Những saccharde trung tính của khối nghiền nhão trái thanh long gồm arabinose, glucose và galactose với thành phần trội hơn hẳn so với fucose và ribose thì ít hơn. Arabinose và galactose là những đường chính trong tất cả các phân đoạn pectic, sau đó là rhamnose, trong đó phân đoạn trong nước và oxalate chúng chiếm nhiều nhất . Tỷ lệ giữa arabinose: rhamnose: xylose: galactose = 1.0:0.4:0.2:0.6 trong phần bã không tan của khối nghiền nhão từ trái thanh long. Khác nhau đáng kể so với kết quả phân tích từ phần bã không tan trong cồn của khối bột nhão từ trái cactus pear (1.0:1.7:2.5:4.1) (Matsuhiro và cộng sự, 2006). 3.2. Hạt thanh long Nghiên cứu trên thành phần acid béo từ dầu trích ly từ hạt trái thanh long năm 2009 của Abdul Azis Ariffin và cộng sự cho thấy: Axit béo không thay thế linoleic và linolenic chiếm một phần trăm đáng kể trong các axit béo không no từ dầu trích ly từ hạt thanh long. Axit béo không thay thế là những axit quan trọng là những chất cần thiết cho sự trao đổi chất ở động vật mà không thể tổng hợp trong điều kiện in vivo. Cả hai loại thanh long (Hylocereus undatus and Hylocereus polyrhizus) chứa khoảng 50% axit béo không thay thế (C18:2 (48%) and C18:3 (1.5%)) trong dầu trích từ hạt trái than long. Axit linoleic, axit oleic và axit panmitic là 3 thành phần axit chủ yếu trong hạt của hai loại thanh Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 21 long. Thành phần của axit linoleic trội hơn hẳn so với các axit béo khác, sau đó là axit oleic, tiếp đến là a. Panmitic Bảng 3.6: Thành phần acid béo (so với tổng acid béo) trong hạt của hai loại Hylocereus polyrhizus và Hylocereus undatus. Một kết quả nghiên cứu trên hạt trái thanh long của hai loài này năm 2010 sau đó của Abdul Azis Ariffin và cộng sự công bố thành phần của phytosterol và phenolic. Bảng 3.7: thành phần của tocopherol, acid phenolic và phytosterol của hạt thanh long Loại lipid Hàm lượng (mg/100g) H. polyrhizus H. undatus Tocopherol α-Tocopherol β-Tocopherol γ-Tocopherol δ-Tocopherol 31.90 ± 0.70 Không phát hiện 11.60 ± 0.20 Không phát hiện 24.00 ± 0.40 Không phát hiện 12.70 ± 0.10 Không phát hiện Acid phenolic Acid gallic Protocatechuic p-Hydoxybenzoic acid vanillic caffeic acid syringic p-Coumaric 0.25 ± 0.15 0.93 ± 0.11 0.66 ± 0.05 0.64 ± 0.11 0.08 ± 0.01 0.08 ± 0.01 0.78 ± 0.06 0.20 ± 0.05 0.93 ± 0.03 0.72 ± 0.08 0.70 ± 0.08 0.71 ± 0.10 0.21 ± 0.02 0.79 ± 0.04 Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 22 Phytosterol Cholesterol Campesterol Stigmasterol β -sitosterol 6 ± 0.4 252 ± 3.1 106 ± 1.2 676 ± 9.1 7 ± 0.7 198 ± 5.8 72 ± 2.1 548 ± 13.3 Trong nhóm tocopherol α-tocopherol chiếm khoảng 73% trong hạt thanh long ruột đỏ, và khoảng 65 % trong thanh long ruột trắng. α -tocopherol là tocopherol chính trong dầu olive (~93%), dầu hướng dương (~96%), trong khi γ-tocophrol chiếm ưu thế trong dầu nành (~63%), và dầu cây cải dầu (~63%) (Degreyt, 1998). Nói chung, α & γ – tocopherol chứa hơn 60 % hàm lượng vitamine E với phần lớn dầu thực vật, trừ vài ngoại lệ như trong dầu cọ 3.3. Thành phần hóa học của vỏ trái thanh long Nghiên cứu trên thành phần tính chất hóa lý của vỏ trái thanh long (hylocerreuss polyrhizus) của các tác giả; Jamilah, B., Shu, C. E., Kharidah, M., Dzulkifly, M. A. và Noranizan, A. (2011). Thí nghiệm được tiến hành trên trái thanh long đỏ đã chín thuần thục với khối lượng trung bình 350 – 550g, ở Melaka, Malaysia, sau khi thu hái dưới 1 tuần. Kết quả là vỏ trái chiếm khoảng 22% so với khối lượng toàn bộ trái, được bỏ đi trong quá trình chế biến. Hàm lượng ẩm khoảng 92.7% và chứa hàm lượng thấp chất rắn hòa tan, protein, tro và béo. Vỏ chứa hàm lượng cao các sắc tố betacyanin (150.46 ± 2.19 mg/100 g) và pectin (10.8%), phát hiện có đường glucose, maltose và fructose nhưng không phát hiện ra sucrose và galactose. Vỏ chứa nhiều chất xơ hòa tan và không hòa tan, với tỷ lệ của chất xơ không hòa tan so với chất xơ hòa tan là 3.8:1.0 Bảng 3.8: thành phần của vỏ trái thanh long Ẩm 92.65 ± 0.10 Protein 0.95 ± 0.15 Béo 0.10 ± 0.04 Tro 0.10 ± 0.01 Carbohydrate 6.20 ± 0.09 Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 23 Bảng 3.9: tính chất hóa lý của vỏ trái thanh long Tính chất Giá trị pH 5.06 ± 0.01 o Brix (TSS) 6.00 ± 0.00 Độ axit (gL-1) 0.19 ± 0.04 betacyanin (mg/100g vỏ khô) 150.46 ± 2.19 Nồng độ axit hữu cơ (%) Oxalic Citric Malic Succinic Fumaric Total acid 0.80 ± 0.01 0.08 ± 0.00 0.64 ± 0.00 0.19 ± 0.00 0.01 ± 0.00 1.72 Bảng 3.10: thành phần các polysaccharide trong vỏ thanh long Thành phần hàm lượng 1) Pectin 10.79 ± 0.01 2) Starch 11.07 ± 0.03 3) Cellulose 9.25 ± 1.33 4) Lignin 37.18 ± 1.02 5) Sugars i. Glucose 4.15 ± 0.03 ii. Maltose 3.37 ± 0.01 iii. Fructose 0.86 ± 0.02 iv. Sucrose ND v. Galactose ND Total sugar 8.38 6) Total dietary fiber 69.30 ± 0.53 i. Insoluble 56.50 ± 0.20 ii. Soluble 14.82 ± 0.42 Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 24 iii. Ratio of IDF : SDF 3.8: 1.0 Ghi chú: ND: không phát hiện 4. THANH LONG BÌNH THUẬN, VIỆT NAM, ĐẶC ĐIỂM VÀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT Hội thanh long ở Bình Thuận đã đăng kí tên gọi xuất xứ cho thanh long Bình Thuận. Theo đó, thanh long Bình Thuận có số đăng kí là 006, tên gọi xuất xứ: thanh long Bình Thuận, vùng địa lý: các huyện Hàm Tân, Hàm Thuận Nam, Hàm Thuận Bắc, Bắc Bình, thành phố Phan Thiết, Bình Thuận. Với đặc điểm nổi bật: vỏ dày, khi chín vỏ trái có màu đỏ sáng, các vảy lá trên trái thì cứng, dày, rộng, bên trong thịt trái có vị ngọt – chua, hương vị đặc trưng, hạt nhỏ. Thanh long được đưa vào trồng ở Việt Nam từ rất lâu, ở Bình Thuận, nó được biết đến từ những năm đầu thế kỉ 20, và phát triển nhanh chóng từ năm 1990. Các điều kiện địa lý tại tỉnh Bình Thuận là các tính năng phù hợp với sinh học thanh long. Trước năm 1990, thanh long được trồng tại tỉnh Bình Thuận cho mục đích thờ cúng, từ năm 1990 thanh long được tiêu thụ rộng rãi cho thị trường trong nước và ngoài nước. Bảng 4.1: sự sản xuất và tiêu thụ trái thanh long ở Bình thuận Năm Diện tích (ha) Năng suất (tấn) 1990 300 - 1995 1321 14000 2000 3223 43548 2005 5799 96806 Cùng với sự mở rộng nhanh chóng diện tích trồng trọt, các kĩ thuật và phương pháp canh tác thanh long cũng liên tục được cải tiến, chất lượng của trái thanh long tăng lên đáp ứng nhu cầu trong và ngoài nước. Trước 1990, thanh long được trồng theo mùa (từ tháng tư đến tháng mười), bắt đầu từ giữa năm 1990, nông dân Bình Thuận đã sử dụng đèn điện để có tăng mùa thu hoạch, vì thế thanh long có quanh năm. Các nhà khoa học đã thay thế đèn điện bằng các chất tăng trưởng để tăng năng suất và chất lượng, đồng thời tiết kiệm chi phí cho việc không sử dụng đèn điện. Những tính chất chất lượng đặc biệt của trái thanh long Bình Thuận - Trái có hình tròn với đường kính 1.4 – 1.6 cm. - Trái có nhiều vảy là màu xanh với chiều dài 1.13 – 1.79 cm Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 25 - Thanh long non có màu xanh lá cây, sẽ chuyển thành màu đỏ khi trưởng thành. Độ dày của vỏ thanh long 2.5 – 5.6 mm - Trái thanh long có một lỗ hõm sâu ở đuôi, sâu từ 2.0 đến 2.8 cm - Bên trong thịt trái có màu trắng với nhiều hạt đen (khoảng 1000 hạt) - Có mùi hương đặc trưng - Vị: ngọt – chua tùy vào từng vùng - Tổng chất rắn hòa tan: 13 – 14 % - pH: 4.8 – 5.0 Dựa trên phân tích so sánh của Trung tâm Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng tỉnh Bình Thuận, các thành phần hóa học của các thanh long của ba miền như sau Bảng 4.2: thành phần hóa học của trái thanh long từ các miền khác nhau STT Thành phần Đơn vị Hàm lượng Bình Thuận Tiền Giang Long An 1 Nước G/100g 84.15 84.15 83.4 2 Chất xơ - 0.62 0.75 0.58 3 Protein - 0.89 0.87 0.77 4 Glucose - 9.49 9.64 8.42 5 Fructose - 1.89 1.82 1.56 6 Carbohydrate - 11.45 11.91 10.06 7 Năng lượng Kcal/kg 55.0 62 59 8 Vit C Mg/kg 0.34 0.74 0.62 9 Vit B1 - 0.1 0.11 0.08 10 Vit B3 - 0.95 2.02 1.85 11 Canxi Mg/100g 17.42 22.68 22.31 12 Fe - 3.07 2.16 213 13 Mg - 31.64 28.8 30.99 14 P - 45.38 42.68 52.6 15 K - 109 186 199 16 Na - 5.71 5.1 6.27 17 Tro G/100g 0.67 0.58 0.55 Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 26 Nhận xét: Thanh long Bình thuận có: Hàm lượng protein, sắt, magie cao. Hàm lượng vit C, vit B3, Canxi thấp so với thanh long ở tỉnh khác 5. SẢN PHẨM 5.1. Trái tươi: Trái sau khi thu hái sẽ được phân loại theo kích thước và khối lượng của nhà nhập khẩu (trên 500g, dưới 500g, từ 300 đến 400g…), loại bỏ các loại trái cây bị hư hỏng với vết nứt, vỏ không sáng, bị bệnh, biến dạng, tai nứt, vết trầy xước trên vỏ. Sau đó rửa bằng nước: để loại bỏ bụi và những tạp chất khác trên vỏ trái Xử lý nấm và chất bảo quản: đây là bước quan trọng để đảm bảo rằng tất cả những nguy hại do nấm sẽ bị loại trừ trong suốt quá trình bảo quản và vận chuyển. Thực hiện như sau: Ngâm các thanh long vào dịch benomyl 500 ppm trong một phút, sử dụng các chất kích thích để giữ cho các loại trái cây vẫn tươi lâu hơn, ví dụ: phun GA3 giberrelic acid với nồng độ 30-5 ppm; có thể sử dụng dung dịch clo nồng độ từ 2.000 ppm để rửa trái để ngăn ngừa vi khuẩn hoặc sử dụng thiết bị gọi là ANOLID để tiêu diệt vi khuẩn Làm khô, kiểm soát chất lượng và dán nhãn cho trái: Sau khi xử lý những nguy hại từ nấm, trái thanh long được làm khô để loại bỏ nước trên vỏ, làm sạch và kiểm tra trước khi đóng gói và dãn nhãn. Hình5.1: sản phẩm trái thanh long tươi Phương pháp đóng gói: Sử dụng phương pháp điều chỉnh thành phần của không khí bằng cách tăng tỷ trọng của khí carbonic và giảm tỷ trọng của oxy để giảm hô hấp của trái cây và hạn chế sự phát triển của nấm gây hại. Sử dụng bao bì thay đổi Khí quyển (MAP), Chitosan sinh học, Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 27 hoặc bao polyethylene. Trái thanh long phải được lưu giữ trong các điều kiện với nhiệt độ 5oC, độ ẩm từ 90 đến 95% Vận chuyển: trái thanh long được đặt trong container mát với hai tấm gỗ để đảm bảo không khí lưu thông với tốc độ 20 - 25 m3/h. 5.2. Nước thanh long đóng lon: Được chế biến từ puree trái thanh long. Trong quá trình bảo quản thịt trái và hạt có thể lắng xuống, đó là hiện tượng tự nhiên, cần lắc trước khi sử dụng. Thành phần gồm có : thanh long (14%), nước, đường, acid citric, hương vị thanh long. Hình 5.2: sản phẩm nước thanh long dạng lon 5.3. Dragon fruit juice concentrate: Được chế biến từ những trái thanh long có độ chín cao, đây là sản phẩm phổ biến trên thế giới. Hình 5.3: sản phẩm dragon fruit concentrate Thành phần: Thanh long đỏ, đường, xanthan gum (chất làm đặc), acid citric, acid ascorbic (vitamine C) Sản phẩm có hàm lượng chất khô là: 60 oBrix 5.4. Dragon fruit jam: Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 28 Được sản xuất từ những trái có độ chin cao nhất, độ ngọt và hương vị cao nhất Thành phần: trái thanh long, đường tinh luyện, acid citric, nước ép chanh, vỏ chanh tươi, pectin (chất tạo gel), acid ascorbic (vitamine C) Hình 5.4: sản phẩm dragon fruit jam 5.5. Freeze dried pitaya: (thanh long sấy): Có 3 kỹ thuật sấy được sử dụng trong thực phẩm: sấy bằng ánh sáng mặt trời, sấy bằng lò, sấy thăng hoa. Trong đó sấy thăng hoa là kĩ thuật sấy mà giữ lại chất lượng sản phẩm cao nhất vì sự vắng mặt của nước và sử dụng nhiệt độ thấp. Trạng thái rắn của nước trong quá trình sấy thăng hoa bảo vệ cấu trúc ban đầu của sản phẩm giảm thiểu sự biến đổi về hình dạng, và thể tích của nguyên liệu Hình 5.5: sản phẩm thanh long sấy Chỉ tiêu sản phẩm: - Độ ẩm: ≤ 5% - Kích thước: dạng khối 5×5×5mm/ 6×6×6mm/7.5×7.5×7.5mm hoặc dạng lát có độ dày: 3-7mm - Màu sắc tự nhiên Sản phẩm được đóng gói trong bao bì PE. Thời gian bảo quản của sản phẩm này tới 18 tháng Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 29 5.6. Dragon fruit juice enzyme (fermented dragon fruit juice): Đây là một sản phẩm dạng lên men tự nhiên từ nước ép trong của thanh long, nồng độ cồn cuối cùng của sản phẩm khoảng 3.6%. Hình 5.6: sản phẩm nước thanh long lên men Cho đến nay thì có rất ít báo cáo nào trên giống vi sinh vật để chế biến những sản phẩm lên men từ trái thanh long đỏ. Hazniza và cộng sự đã nghiên cứu sử dụng hai loài vi sinh vật Leuconostoc mesenteroides, Candida sonorensis (hai loài vi sinh vật nội sinh trong thịt trái thanh long ruột đỏ Hylocereus polyrhizus)làm giống cấy trên môi trường được chuẩn bị từ puree của trái thanh long đỏ, để đánh giá khả năng làm giống cấy và sản xuất ra những sản phẩm lên men có lợi cho sức khỏe trên khả năng khử gốc tự do và hàm lượng chất chống oxi hóa. Kết quả nghiên cứu tác giả đề nghị rằng sử dụng giống cấy đơn lẻ từ hai loài trên có khả năng tạo ra những sản phẩm lên men có lợi cho sức khỏe. 5.7. Sản phẩm khác Ngoài những sản phẩm chế biến trực tiếp từ trái thanh long với vai trò là nguyên liệu chính, thanh long còn được sử dụng như nguyên liệu phụ trong các sản phẩm khác. Chẳng hạn thanh long được sử dụng làm nguyên liệu phụ trong sản xuất yogurt làm tăng giá trị dinh dưỡng và cảm quan cho sản phẩm. Yogurt là sản phẩm sữa đông tụ thu được bằng cách lên men lactic từ vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus and Streptococcus thermophilus. Nghiên cứu trên việc chế biến yogurt có bổ sung 2 loại thanh long: Hylocereus polyrhizus và Hylocereus undatus (thanh long ruột đỏ và thanh long ruột trắng). Thí nghiệm được tiến hành trên các môi trường chứa Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 30 thành phần 10%, 20%, 30% (w/v) khối nghiền nhão từ thịt trái thanh long, được chuẩn bị bằng cách bổ sung 10g, 20g, 30g khối nghiền nhão từ thịt trái thanh long vào 80ml, 70ml, 60ml sữa đã xử lý nhiệt, và bổ sung thêm 10 ml canh trường lên men. Sau đó được ủ ở 41oC trong 7h. Kết quả là chúng làm tăng tốc độ lên men, hàm lượng acid lactic, tỷ lệ đông tụ. Hoạt tính oxi hóa của yogurt được tăng lên vì thanh long vốn có chứa các hợp chất chống oxi hóa như hợp chất phenolic, vitamine, betanin, flavonoid. tổng hàm lượng phenolic trong yogurt cũng tăng lên so với mẫu yogurt không bổ sung thanh long. Và không làm tăng lên sự thủy phân potein trong quá trình men so với mẫu yogurt không bổ sung thanh long. Hàm lượng peptide trong yogurt thanh long khác nhau không có ý nghĩa với mẫu yogurt trắng (p>0.05), là do hàm lượng protein trong thanh long rất thấp. Về cảm quan yogurt thanh long có mùi vị và màu sắc đặc biệt thanh long ruột đỏ cho màu sắc tốt hơn. Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 31 6. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MỘT SỐ SẢN PHẨM TỪ TRÁI THANH LONG 6.1. Nguyên liệu 6.1.1. Trái thanh long: Chỉ tiêu của trái thanh long làm nguyên liệu sản xuất nước quả, nước quả cô đặc: - Trái còn nguyên vẹn, vỏ màu hồng sáng, đồng đều. - Độ chín quả cần đạt là giai đoạn chín hoàn toàn. Khi đó, lượng dịch bào trong quả nhiều nhất, hàm lượng chất rắn hòa tan cao nhất, màu sắc và mùi vị tốt nhất. - Độ Brix của nguyên liệu: ≥ 9oBrix - Dư lượng thuốc kháng sinh, thuốc trừ sâu nằm trong giới hạn cho phép. 6.1.2. Nước Nước là thành phần nguyên liệu không thể thiếu trong các loại thức uống, nó thường chiếm tỷ lệ cao hơn nhiều so với các thành phần khác trong sản phẩm. Do đó, thành phần hóa học của nước cũng sẽ ảnh hưởng đến tính chất cảm quan và độ bền hóa lý của các sản phẩm thức uống. Hiện nay có 3 nguồn nước được đưa vào trong sản xuất là nguồn nước bề mặt, nguồn nước ngầm và nguồn nước do thành phố cung cấp.Ở nước ta, các công ty sản xuất thức uống thường sử dụng nước ngầm và nước do thành phố cung cấp làm nguyên liệu sản xuất. Các chỉ tiêu cần quan tâm khi đánh giá đến chất lượng của nước là ba nhóm chỉ tiêu: cảm quan, hóa lý và vi sinh. Chỉ tiêu cảm quan: nước phải đạt được các yêu cầu về độ trong, màu, mùi, vị. Chỉ tiêu hóa lý thì ta quan tâm đến độ cứng, giá trị pH, tổng chất khô, độ oxy hóa, độ dẫn điện và thành phần của các chất hóa học trong nước. Chỉ tiêu vi sinh: ta quan tâm đến đối tượng vi sinh vật có trong nước. Bảng 6.1: Tiêu chuẩn vệ sinh nước dùng trong công nghiệp thực phẩm (Ban hành kèm theo Quyết định của Bộ trưởng Bộ Y tế số 1329/ 2002/BYT/QÐ ngày 18 / 4 /2002) Số thứ tự Tên chỉ tiêu Ðơn vị tính Giới hạn tối đa Phương pháp thử Mức độ giám sát I Chỉ tiêu cảm quan và thành phần vô cơ 1. Màu sắc (a) TCU 15 TCVN 6185-1996 (ISO 7887-1985) A 2. Mùi vị (a) Không có Cảm quan A Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 32 mùi, Vị lạ 3. Ðộ đục (a) NTU 2 (ISO 7027 - 1990) TCVN 6184- 1996 A 4. pH (a) 6,5-8,5 AOAC hoặc SMEWW A 5. Ðộ cứng (a) mg/l 300 TCVN 6224 - 1996 A 6. Tổng chất rắn hoà tan (TDS) (a) mg/l 1000 TCVN 6053 –1995 (ISO 9696 –1992) B 7. Hàm lượng nhôm (a) mg/l 0,2 ISO 12020 – 1997 B 8. Hàm lượng Amoni, tính theo NH4+ (a) mg/l 1,5 TCVN 5988 – 1995(ISO 5664 1984) B 9. Hàm lượng Antimon mg/l 0,005 AOAC hoặc SMEWW C 10. Hàm lượng Asen mg/l 0,01 TCVN 6182 – 1996 (ISO 6595 –1982) B 11. Hàm lượng Bari mg/l 0,7 AOAC hoặc SMEWW C 12. Hàm lượng Bo tính chung cho cả Borat và Axit boric mg/l 0,3 ISO 9390 - 1990 C 13. Hàm lượng Cadimi mg/l 0,003 TCVN6197 - 1996 (ISO 5961-1994) C 14. Hàm lượng Clorua (a) mg/l 250 TCVN6194 - 1996 (ISO 9297- 1989) A 15. Hàm lượng Crom mg/l 0,05 TCVN 6222 - 1996 C Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 33 (ISO 9174 - 1990) 16. Hàm lượng Ðồng (Cu) (a) mg/l 2 (ISO 8288 - 1986) TCVN 6193- 1996 C 17. Hàm lượng Xianua mg/l 0,07 TCVN6181 - 1996 (ISO 6703/1-1984) C 18. Hàm lượng Florua mg/l 0,7 – 1,5 TCVN 6195- 1996 (ISO10359/1- 1992) B 19. Hàm lượng Hydro sunfua (a) mg/l 0,05 ISO10530-1992 B 20. Hàm lượng Sắt (a) mg/l 0,5 TCVN 6177-1996 (ISO 6332-1988) A 21. Hàm lượng Chì mg/l 0,01 TCVN 6193- 1996 (ISO 8286-1986) B 22. Hàm lượng Mangan mg/l 0,5 TCVN 6002- 1995 (ISO 6333 - 1986) A 23. Hàm lượng Thuỷ ngân. mg/l 0,001 TCVN 5991-1995 (ISO 5666/1-1983  ISO 5666/3 - 1983) B 24. Hàm lượng Molybden mg/l 0,07 AOAC hoặc SMEWW C 25. Hàm lượng Niken mg/l 0,02 TCVN 6180 -1996 (ISO8288-1986) C 26. Hàm lượng Nitrat mg/l 50 (b) TCVN 6180- 1996 (ISO 7890-1988) A 27. Hàm lượng Nitrit mg/l 3 (b) TCVN 6178- 1996 (ISO 6777-1984) A 28. Hàm lượng Selen mg/l 0,01 TCVN 6183-1996 C Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 34 (ISO 9964-1-1993) 29. Hàm lượng Natri mg/l 200 TCVN 6196-1996 (ISO 9964/1-1993) B 30. Hàm lượng Sunphát (a) mg/l 250 TCVN 6200 -1996 (ISO9280 -1990) A 31. Hàm lượng kẽm (a) mg/l 3 TCVN 6193 -1996 (ISO8288-1989) C 32. Ðộ ô xy hoá mg/l 2 Chuẩn độ bằng KMnO4 A Giải thích: A: Bao gồm những chỉ tiêu sẽ được kiểm tra thường xuyên, có tần suất kiểm tra 1 tuần (đối với nhà máy nước) hoặc một tháng (đối với cơ quan Y tế cấp tỉnh, huyện). Những chỉ tiêu này là những chỉ tiêu chịu sự biến động của thời tiết và các cơ quan cấp nước cũng như các trung tâm YTDP tỉnh thành phố làm được. Việc giám sát chất lượng nước theo các chỉ tiêu này giúp cho việc theo dõi quá trình xử lý nước của trạm cấp nước để có biện pháp khắc phục kịp thời. B: bao gồm các chỉ tiêu cần có trang thiết bị khá đắt tiền và ít biến động theo thời tiết hơn. Tuy nhiên đây là những chỉ tiêu rất cơ bản để đánh giá chất lượng nước. Các chỉ tiêu này cần được kiểm tra trước khi đưa nguồn nước vào sử dụng và thường kỳ mỗi năm một lần (hoặc khi có yêu cầu đặc biệt) đồng thời với 1 đợt kiểm tra các chỉ tiêu theo chế độ A bởi cơ quan y tế địa phương hoặc khu vực. C: đây là những chỉ tiêu cần có trang thiết bị hiện đại đắt tiền, chỉ có thể xét nghiệm được bởi các Viện Trung ương, Viện Khu vực hoặc một số trung tâm YTDP tỉnh thành phố. Các chỉ tiêu này nên kiểm tra hai năm một lần (nếu có điều kiện) hoặc khi có yêu cầu đặc biệt bởi cơ quan y tế Trung ương hoặc khu vực. 6.1.3. Syrup đường Syrup là một dung dịch đường có nồng độ chất khô cao và thường dao động trong khoảng 63 ÷ 65% (khối lượng). Trong ngành công nghiệp thức uống, syrup được xem là bán thành phẩm. Từ syrup, người ta sẽ pha chế và tạo ra những loại thức uống khác nhau. Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 35 Syrup được chuẩn bị từ đường saccharose, ở đây ta sử dụng đường cát trắng thượng hạng. Quá trình nấu syrup đường saccharose được thực hiện như sau: Trước tiên, ta bơm nước vào bên trong thiết bị nấu syrup, gia nhiệt nước lên đến 55 – 60 oC. Cho cánh khuấy hoạt động với tốc độ 30 – 50 vòng/phút rồi bắt đầu cho đường vào. Khi đường đã hòa tan hết trong nước, tiến hành gia nhiệt dung dịch đên sôi. Thời gian đun sôi có thể kéo dài đến 30 phút. Cuối cùng, syrup sẽ được làm nguội nhanh về nhiệt độ bảo quản. Chỉ tiêu chất lượng đường cát trắng thượng hạng: Theo Tiêu chuẩn Việt Nam, do Ủy ban Khoa học và Kỹ thuật nhà nước ban hành theo quyết định số 43/QĐ ngày 11 02-1987:  Chỉ tiêu cảm quan: - Ngoại hình: tinh thể tương đối đồng đều, tơi khô, không vón cục… - Mùi vị: tinh thể đường cũng như dung dịch đường trong nước cất có vị ngọt, không có mùi lạ, vị lạ. - Màu sắc: tất cả tinh thể đều trắng sáng, khi pha trong nước cất, dung dịch đường trong.  Chỉ tiêu hóa lý: - Hàm lượng Saccharose không nhỏ hơn 99,75% chất khô. - Độ ẩm không lớn hơn 0,05% khối lượng. - Hàm lượng đường khử không lớn hơn 0,05% khối lượng. - Hàm lượng tro không lớn hơn 0,05% khối lượng. - Độ màu không lớn hơn 1,4 độ Stame. 6.1.4. Acid citric Là chất điều chỉnh vị chua, có nhiều trong các loại trái cây có múi. Phân tử lượng của acid citric là 192 Da. Sử dụng loại axit dùng trong thực phẩm dạng tinh thể không màu hoặc bột trắng đục Hình 6.1: acid citric Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 36 Đây là một loại acid tạo vị chua vừa phải, phù hợp với nhiều loại thức uống. Theo truyền thống thì chất lượng cảm quan của thanh long được cải thiện đáng kể khi bổ sung các loại nước ép trái cây có tính axit như chanh. Quá trình bổ sung acid citric nhằm làm giảm vị ngọt gắt của đường, đồng thời làm tăng vị chua hài hòa cho sản phẩm. Ngoài chức năng tạo vị acid citric còn có tác dụng ức chế vi khuẩn, nấm men và nấm sợi. Đối với nhóm vi khuẩn gây bệnh trong thực phẩm, thí nghiệm của Minor và Marth (1970) cho thấy dung dịch chỉnh về pH bằng 4.7 và 4.5 bằng acid citric có thể ức chế 90% và 99% sự sinh trưởng của tụ cầu Chỉ tiêu chất lượng acid citric: theo QCVN 4 – 11: 2010/BYT  Định tính: - Dễ tan trong ethanol, rất tan trong nước, ít tan trong ether. - Phải có phản ứng đặc trưng của citrate.  Độ tinh khiết: - Hàm lượng nước: Dạng khan: không được quá 0,5%. Dạng monohydrate: không được thấp hơn 7,5% và không được quá 8%. ( Phương pháp Karl-Fischer). - Tro sulfat: không được quá 0,05% - Oxalate: không được quá 100mg/kg. - Sulfate: không được quá 150mg/kg. - Chì: không được quá 0,5mg/kg. - Hàm lượng C6H8O7: không thấp hơn 99,5% và không được quá 100,5% tính theo chế phẩm khan. 6.1.5. Phụ gia tạo đăc (thickening agent): xanthan gum Định nghĩa: xanthan gum là một polysaccharide ngoại bào từ vi sinh vật. Được sản xuất bằng lên men từ vi khuẩn Xanthomonas campestris, tinh sạch bằng ethanol hoặc isopropanol, sấy và nghiền. Xanthan gum được cấu tạo bởi D – glucose và D – manose là hai hexose chính, cùng với D-glucoronic và acid pyruvic. Xanthan gum ở dạng bột màu kem. Được sử dụng như chất làm dày, chất ổn định, nhũ hóa, tác nhân tạo bọt. Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 37 Hình 6.2: xanthan gum Xanthan gum tan được trong nước lạnh và nước nóng với độ tan trung bình, không tan trong cồn, bền trong pH, nhiệt độ, chất điện ly, enzyme. .. Xanthan gum không tạo gel. Nồng độ sử dụng là: 0.1 – 0.3%. Tiêu chuẩn của xanthan gum: - Arsenic (As): ≤ 3ppm - Chì (Pb): ≤ 5ppm - Tro: ≤ 16% - Isopropyl alcolhol: ≤ 0.075% - Acid pyruvic: ≤ 1.5 % 6.1.6. Vitamine C Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 38 6.2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 6.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 39 6.3. Giải thích một số quá trình 6.3.1. Rửa Mục đích công nghệ: chuẩn bị. Quá trình rửa sẽ làm sạch đất cát, bụi bẩn, vi sinh vật bám ngoài vỏ trái Các biến đổi của nguyên liệu: nguyên liệu sạch và giảm bớt lượng vi sinh vật trên bề mặt vỏ. Thiết bị: sử dụng thiết bị ngâm rửa xối tưới, dạng băng tải. Máy được cấu tạo gồm một băng tải bằng thép không rỉ và thùng chứa nước rửa có thể tích tương đối lớn. Băng tải được chia làm 3 phần, phần nằm ngang ngập trong nước, phần nghiêng có các ống phun nước mạnh và một phần nằm ngang ở phía cao. Bên dưới băng tải phần ngập trong nước có bố trí các ống thổi khí nhận không khí từ một quạt đặt bên ngoài. Trong giai đoạn ngâm, nguyên liệu ở trên phần băng nằm ngang ngập trong nước, các cặn bẩn bám trên ngoài bề mặt nguyên liệu bị bong ra. Băng tải di chuyển sẽ mang nguyên liệu đi dần về phía phần băng nghiêng. Hiệu quả của quá trình ngâm được tăng cường nhờ thổi khí làm xáo trộn nước và nguyên liệu trên mặt băng, làm tăng diện tích tiếp xúc của nguyên liệu và nước nên thời gian ngâm được rút ngắn. Khi nguyên liệu di chuyển đến phần nghiêng của băng, các vòi phun nước với áp suất cao đến 2-3 at sẽ rửa sạch cặn bẩn. Ở cuối quá trình rửa, nguyên liệu di chuyển đến phần nằm ngang phía trên để được làm ráo nước. Tùy thuộc loại nguyên liệu và mức độ bẩn, có thể điều chỉnh tốc độ di chuyển của băng chuyền cho phù hợp. Nếu nguyên liệu quá bẩn, cho băng chuyền đi chậm lại, làm tăng thời gian rửa. Ngược lại, nếu cặn bẩn bám trên ngoài nguyên liệu ít, có thể cho băng chuyền đi nhanh hơn nhằm tăng năng suất quá trình. Nước sạch từ vòi phun vào thùng ngâm sẽ bổ sung nước cho hệ thống, còn cặn bẩn được tháo ra liên tục qua van xả và nước thừa theo máng chảy tràn ra ngoài. Thời gian rửa càng nhanh càng tốt. Để nước rửa ít bị nhiễm bẩn người ta dùng nước chảy liên tục trên các bể. Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 40 Hình: 6.3: Thiết bị ngam rửa xối tưới dạng băng tải Thông số công nghệ: Áp suất tia nước: 2 – 3 at. 6.3.2. Chà Mục đích công nghệ: khai thác Quá trình chà sẽ phân chia nguyên liệu thành hai phần: puree chứa dịch cùng với thịt trái mịn và bã chà chứa những phần không sử dụng được như:vỏ, xơ… Biến đổi cuả nguyên liệu: nguyên liệu giảm khối lượng do tách phần bã chà, puree thu được mịn và có kích thước đồng đều, dịch bào thoát ra sẽ làm tăng cường các phản ứng hóa sinh và hoạt đông của vi sinh Thiết bị chà sử dụng cả lực ma sát lẫn lực ly tâm, bộ phận chính của thiết bị là một trục (có thể là trục vit hay trục có gắn cánh đập) và roi đập trong buồng chà nằm ngang, bao quanh có một lưới rây có kích thước theo yêu cầu. khi hoạt đông, trục quay tạo lực ly tâm, trái sẽ văng ra ngoài và đập vào lưới rây, trục vít vừa đẩy vừa chà xát giúp phần thịt trái dễ lọt qua rây. Các loại cánh đập, roi thép bố trí trên đường đi của trái sẽ va đập và làm trái vỡ nát và phần thịt trái sẽ đi qua rây. Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 41 Hình 6.4: thiết bị chà Với sản xuất nước trái dạng đục có hạt và nước cô đặc thì kích thước lỗ sàng là 1mm. đối với sản xuât nước trái cây dạng trong cần tách hạt ra khỏi puree nên kích thước lỗ sàng <1mm (0.5 – 0.75mm) 6.3.3. Phối trộn Khối nghiền nhão thu được sau quá trình chà sẽ được phối trộn với các nguyên liệu phụ như: nước, acid citric, syrup đường, hương thanh long đối với nước trái dạng đục, hoặc phối trộn với đường, acid citric đối với nước cô đặc để đạt đến độ chất khô yêu cầu Mục đích công nghệ: chế biến. Quá trình phối trộn sẽ điều chỉnh thành phần hóa học của sản phẩm. Phân bố đều các nguyên liệu với nhau Các biến đổi: Nguyên liệu chính sẽ được phối trộn với nguyên liệu phụ, phụ gia; do đó thành phần hóa học của hỗn hợp sau khi phối trộn sẽ thay đổi so với nguyên liệu ban đầu. Thiết bị: nồi 2 vỏ, gia nhiệt bằng hơi nước có cánh khuấy, xả liệu ở đáy nồi. Khi cánh khuấy quay sẽ tạo ra động năng đẩy khối chất lỏng chuyển động trong lòng thiết bị, giúp đảo trộn đồng đều hỗn hợp. Đối với sản phẩm nước dạng đục: Khối nghiền nhão được phối trộn với syrup đường. Đối với sản phẩm cô đặc thì người ta tiến hành phối trộn với đường saccharose dạng hạt để hàm lượng chất khô của puree đạt đến khoảng 50 oBrix, để sau đó quá trình cô đặc sẽ cô đặc puree đến 60 oBrix nhằm tiết kiệm thời gian cô đặc. Các phụ gia khác cũng được hòa tan thành dung dịch rồi bơm định lượng vào thiết bị phối trộn. thường axcid citric và các nguyên liệu phụ khác được hòa tan sẵn ở nồng độ 10 – 20%, sau đó dùng bơm định lượng bơm vào bồn phối trộn. Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 42 Các bước thực hiện: Quá trình pha chế được bắt đầu bằng việc bơm syrup nguyên liệu vào thiết bị. Tiếp theo, cho cánh khuấy hoạt động, người ta lần lượt bổ sung thêm nước, các dung dịch acid, hương liệu vào. Hương liệu được bổ sung vào cuối giai đoạn phối trộn nhằm hạn chế sự tổn thất. Sự khuấy trộn được thực hiện cho đến khi thu được một hỗn hợp đồng nhất Hình 6.5: Thiết bị bình khuấy trộn bằng cánh khuấy Thông số công nghệ: Nhiệt độ phối trộn: 50oC để làm giảm độ nhớt tăng khả năng trộn lẫn, hòa tan giữa các thành phần phối trộn oBrix hỗn hợp sau phối trộn: 9 oBrix đối với nước dạng đục. và 50 – 55 oBrix đối với nước cô đặc 6.3.4. Cô đặc Mục đích: khai thác và chế biến Quá trình cô đặc làm tăng hàm lượng chất khô trong sản phẩm đến độ chất khô yêu cầu Các biến đổi của nguyên liệu: nguyên liệu giảm khối lượng do bốc hơi nước, màu của bán thành phẩm có thể bi sẫm dần, có thêm mùi của các sản phẩm tạo thành do phản ứng Maillard, các phản ứng hóa sinh bị đình chỉ hoàn toàn. Vi sinh vật bị ức chế vì nhiệt độ và nồng độ chất khô cao Quá trình cô đặc có bổ sung phụ gia tạo đặc (xanthan gum) trước khi phối trộn sẽ được ngâm trong nước để chúng hút nước, trương nở và phân tán đều trong dung dịch. Xanthan gum được bổ sung vào cuối giai đoạn cô đặc. Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 43 Thiết bị cô đặc thường dùng đối với trái cây là thiết bị cô đặc chân không. Việc hạ thấp nhiệt độ là để tránh biến đổi nhiều về mặt cảm quan cho sản phẩm. Kiểu thiết bị thường sử dụng là thiết bị cô đặc dạng ống chùm. Nguyên liệu đi trong ống, tác nhân gia nhiệt là hơi nước, những hợp chất không ngưng tụ được bơm chân không hút ra ngoài, hệ thống ngưng tụ barometer giúp thu hồi một số cấu tử hương, sản phẩm được lấy ra từ đáy thiết bị Thông số công nghệ: Nhiệt độ cô đặc: 60 – 70 oC Hàm lượng chất khô đi vào thiết bị cô đặc: 50 – 55 oBrix Hàm lượng chất khô của sản phẩm sau cô đặc: 60oBrix 6.3.5. Ủ enzyme Mục đích: chuẩn bị, khai thác Chuẩn bị cho quá trình lọc và làm tăng hiệu suất thu hồi chất khô. Phần thịt trái thanh long chứa nhiều những carbohydrate dạng keo (hemicelluloses, cellulose, và những polymer saccharide khác) bao bọc những hạt của nó. Những hợp chất keo là một trong những nhân tố chính làm phức tạp quy trình chế biến nước ép trái cây, đặc biệt làm khó khăn cho quá trình lọc. Vì thế, loại bỏ hoặc làm giảm các hợp chất pectin được coi là giải pháp cho vấn đề này. Pectin trong tự nhiên nằm trong thành tế bào, hoặc có thể xen vào với các polysaccharide cấu trúc khác và protein để tạo ra protopectin không tan. Trong trái chưa chin, pectin liên kết với cellulose trong thành tế bào, những pectin này không hòa tan và tạo cấu trúc cứng chắc cho thành thành tế bào. Tuy nhiên trong quá trình chin của trái, pectin bị thủy phân và trở nên hòa tan, mạng lưới của nó bao quanh thành tế bào giảm xuống và trái mềm hơn. Hàm lượng pectin trong trái khoảng 0.5 – 4 % khối lượng trái nguyên liệu. khi mô bị phá vỡ (ground) pectin được tìm thấy trong pha lỏng (liquid phase) là pectin hòa tan, làm tăng độ nhớt. trong khi các pectin khác vẫn còn liên kết với cellulose bởi hemicelluloses và giữ nước (Pifferi và cộng sự, 1989). Nước ép của trái giàu pectin thì độ nhớt cao và chúng liên kêt với khối nghiền nhão tạo thành khối jelly. Cho nên làm khó khăn cho quá trình lọc hay ép lấy nước từ nó. Bổ sung pectinase làm giảm độ nhớt của nước ép, tăng khả năng ép hay lọc, cấu trúc jelly bị phá hủy kết quả là nước ép được thu nhận dễ dàng hơn với hiệu suất cao hơn. Các biến đổi chính Hóa sinh: các phản ứng xúc tác bởi bởi enzyme diễn ra như phản ứng thủy phân pectin và cellulose để tạo có thể thu được dịch ép nhiều hơn. Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 44 Phương thức thực hiện: Cho nguyên liệu sau khi nghiền vào bồn ủ. Bồn ủ là một bình hình trụ đứng, có vỏ áo bên trong có các cánh khấy, do sản phẩm sau khi nghiền thì rất nhớt, do đó muốn gia nhiệt ta cần sử dụng hơi nước sục khí vào bình kết hợp với lượng nước đi bên ngoài vỏ áo để điều chỉnh nhiệt độ dao động từ 45 – 50oC. Hình 6.7: thiết bị ủ enzyme Thông số công nghệ: Nhiêt độ: 45 – 50 oC Thời gian: 1 giờ 6.3.6. Lọc thô Mục đích: lọc sơ bộ chuẩn bị cho quá trình ly tâm và lọc tinh Khai thác: vì nó giữ lại những tạp chất và cho những cấu tử cần thiết để tạo nên sản phẩm. Các biến đổi: Vật lý: khối lượng giảm do quá trình lọc tách riêng hai pha rắn lỏng, pha rắn gồm các cấu tử có kích thước lớn bị giữ lại trên lớp vải lọc và pha lỏng thu được độ trong tăng. Hóa lý: một số cấu tử dễ bay hơi như chất mùi sẽ bị bay hơi. Các quá trình khác không đáng kể. Yêu cầu: Nước quả ép có chứa các thành phần cặn từ thịt quả và các kết tủa thô. Phần cặn này có thể lọc bỏ bằng cách lọc sơ bộ qua lớp vải lọc. Lớp vải lọc càng dày, lượng cặn bị loại càng nhiều. Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 45 Cách thực hiện: nước quả thường lọc ở áp suất không đổi và thấp (2.7 - 4.9x105 N/m2). Nếu áp suất trên 4.9x104 N/m2 (0.5at) thì các cặn hữu cơ sẽ bị kết lại làm tắc bản lọc. Để tạo ra áp suất, người ta bơm nước quả vào máy lọc hay đặt thùng chứa nước quả cao hơn máy lọc 3-4 m. 6.3.7. Ly tâm Mục đích: chuẩn bị cho quá trình lọc tinh được diễn ra dễ hơn vì quá trình này giúp loại bỏ những phân tử có kích thước lớn hơn, tách các chất tạo nhớt trong sản phẩm Các biến đổi chính: Hóa lý: sự tách pha của các cấu tử trong nước quả dẫn đến độ nhớt giảm, độ đục giảm… Các biến đổi khác hầu như không đáng kể. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ly tâm: độ nhớt của pha lỏng, độ chênh lệch khối lượng riêng, nhiệt độ, vận tốc ly tâm, bán kính ly tâm, thời gian lưu. Cách thực hiện: Thiết bị sử dụng là thiết bị ly tâm có chén xoay dạng côn: Cấu tạo thiết bị gồm một chén xoay dạng côn quay quanh một trục thẳng đứng. Tất cả được đặt trong vỏ cố định. Nguyên liệu đi vào đáy của chén xoay. Dưới tác dụng của lực ly tâm, các huyền phù sẽ di chuyển vào trong chén xoay và bám trên đó. Phần dung dịch sẽ di chuyển lên phía trên và chảy ra ngoài. Khi bã dày, thiết bị được ngừng hoạt động, lớp bã được tách ra bằng dao và thải ra ngoài bằng cửa xả đáy của chén xoay. Để tháo bã liên tục, chén xoay được khoét lỗ (từ 2 – 24 lỗ) với đường kính từ 0.75 – 2 mm. Tốc độ: 6000-6500 vòng/ phút. Hình 6.8: thiết bị ly tâm Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 46 6.3.8. Lọc tinh Mục đích: hoàn thiện sản phẩm vì các cấu tử lơ lửng sẽ bị hấp phụ Các biến đổi: Vật lý: độ trong sản phẩm tăng lên đáng kể và độ tinh sạch cao. Chất cặn, kết tủa trong nước quả sau gia nhiệt được lọc bỏ, dung dịch nước quả trở nên trong hơn, màu sắc sáng đẹp. Các biến đổi khác không đáng kể. Cách thực hiện: cuối quá trình gia nhiệt, thêm 0,01% diatomit, kèm theo khuấy trộn. Tiến hành lọc trên thiết bị lọc khung bản, áp lực lọc 3 at, lọc ở nhiệt độ phòng. Dịch lọc sẽ được hoàn lưu đến khi nào thu được dịch quả trong Nguyên tắc hoạt động: Dịch quả theo ống dẫn phân phối theo số lượng khung và tràn vào các khoang trống. Dưới áp suất, nước lọc đi qua vải lọc theo các rãnh trên bản lọc chảy xuống và nhờ van lấy ra ngoài. Pha rắn được giữ lại trên bề mặt và được chứa trong khung. Sản phẩm được thu liên tục, bã tháo gián đoạn Hình 6.9: Thiết bị lọc khung bản BKL4/400 Đối với nước quả trong người ta có thể sử dụng màng MF (microfiltration) để lọc nước ép trái cây dạng trong thay cho quá trình lọc tinh và thanh trùng để tránh những tác động do nhiệt. Kích thước màng MF là 0.2 μm. Khi đó sản phẩm thu được sẽ giữ lại được màu sắc mùi vị tốt hơn, hạn chế tổn thất các cấu tử mẫn cảm với nhiệt độ. Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 47 7. KẾT LUẬN Thanh long là loại trái cây giàu kali, sắt, chất xơ, vitamine…. Đã có nhiều nghiên cứu chứng minh về khả năng hỗ trợ các bệnh liên quan đến tiểu đường, ung thư…từ các thành phần hóa học của nó. Hiện nó đang được trồng rộng rãi trên thế giới, phổ biến nhất là thanh long ruột trắng (H. undatus), quy mô trồng trọt thanh long ruột đỏ đang được tăng lên rất mạnh trên thế giới không chỉ vì màu sắc đỏ tím cuốn hút của nó mà còn vì thanh long ruột đỏ chứa hàm lượng cao các hợp chất chống oxi hóa đã được nghiên cứu chứng minh. Việc chế biến thanh long vào các sản phẩm hiện đang rất phổ biến trên thế giới, đặc biệt là thanh long ruột đỏ. Tuy nhiên ở Việt Nam thanh long mới chỉ được tiêu thụ dưới dạng trái cây tươi, các sản phẩm chế biến của thanh long chưa được sản xuất ở Việt Nam. Với sản lượng thanh long (H. undatus) khá lớn và quy trình sản xuất không phức tạp, thanh long Việt Nam cần có những nghiên cứu thông số cụ thể để đưa vào chế biến các sản phẩm từ trái thanh long (puree, puree cô đặc, …) để tăng giá trị kinh tế và thời gian bảo quản cho trái thanh long. Ngoài ra phụ phẩm của ngành công nghiệp chế biến thanh long cụ thể là vỏ và hạt có thể sử dụng để sản xuất ra các sản phẩm có giá trị kinh tế. 8. TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1]. Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự (2009), công nghệ chế biến thực phẩm, nhà xuất bản Đại học [2]. Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh. [3]. Tôn Nữ Minh Nguyệt (chủ biên), Lê Văn Việt Mẫn-Trần Thị Thu Trà (2000), Công nghệ chế biến rau trái, NXB Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh. [4]. Florian và cộng sự (2002), Betacyanins in fruits from red-purple pitaya, Hylocereus polyrhizus (Weber) Britton & Rose, Food Chemistry 77, 101–106. [5]. Carolina Ramírez-Truquea và cộng sự (2011), Neutral sugar profile of cell wall polysaccharides of pitaya (Hylocereus sp.) fruits, Carbohydrate Polymers 83, 1134–1138. [6]. Fabrice LE BELLEC và cộng sự (2006), Pitahaya (Hylocereus spp.): a new fruit crop, a market with a future, Fruits, 2006, vol. 61, 237–250. [7]. Hong Kwong Lim và cộng sự (2010), Chemical composition and DSC thermal properties of two species of Hylocereus cacti seed oil: Hylocereus undatus and Hylocereus polyrhizus, Food Chemistry 119, 1326–1331. [8]. Li-chen Wu và cộng sự (2006), Antioxidant and antiproliferative activities of red pitaya, Food Chemistry 95, 319–327. Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 48 [9]. S. Wichienchot và cộng sự (2010), Oligosaccharides of pitaya (dragon fruit) flesh and their prebiotic properties, Food Chemistry 120, 850–857. [10]. Nguyen Ngoc Hung (2006), registration of appellation of origin of binh thuan dragon fruit, ministry of science and technology national office of intellectual property, No: 786/QD-SHTT. [11]. Abdul Azis Ariffin và cộng sự (2009), Essential fatty acids of pitaya (dragon fruit) seed oil, Food Chemistry 114, 561–564. [12]. Jamilah và cộng sự (2011), Physico-chemical characteristics of red pitaya (Hylocereus polyrhizus) Peel, International Food Research Journal 18, 279-286 [13]. Chutichedet và cộng sự (2011), effects of chitosan coating to some postharvest characteristics of Hylocereus undatus (Haw) Brit and Rose fruit, international journal of agricultural research 5 (1), 82-92.