- Hoạt động sản xuất nước khóm chanh dây được thực hiện trên cơ sở khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố, bao gồm (i) xử lý dịch khóm bằng enzyme pectinase và hemicellulase ở nhiệt độ (30 45 o C), (ii) các thành phần bổ sung: khóm (75÷78. - Giá trị cảm quan cao của sản phẩm đạt được khi phối chế các tỷ lệ khóm 76,5%, chanh dây 3,5%. - và nước 20%, tạo sản phẩm có vị chua ngọt hài hòa, mùi thơm tốt và duy trì màu sắc đặc trưng của khóm. - Hoạt động thanh trùng được thực hiện ở nhiệt độ 95 o C với thời gian giữ nhiệt 10 phút (giá trị F là 37 phút) đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm, cải thiện chất lượng và giá trị cảm quan của sản phẩm. - Sự biến đổi của acid ascorbic tuân theo mô hình 2 pha ở các nhiệt độ và pH khảo sát.. - Nước khóm thanh trùng đã xuất hiện trên thị trường với nhiều thương hiệu và là sản phẩm nước giải khát bổ dưỡng với hàm lượng acid ascorbic cao. - Chanh dây được bổ sung vào quá trình chế biến nước ép khóm cũng nhằm đáp ứng nhu cầu trên, vừa có khả năng nâng cao chất lượng sản phẩm và mang lại giá trị kinh tế. - Tuy nhiên, acid ascorbic trong thực phẩm lại rất nhạy cảm với nhiệt độ trong quá trình sản xuất. - đến chất dinh dưỡng này và cả giá trị cảm quan của sản phẩm. - Tuy nhiên, bên cạnh thuận lợi về an toàn vi sinh, quá trình xử lý ở nhiệt độ cao là nguyên nhân gây ra biến đổi màu sắc và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm (Chan et al., 2003). - Sản phẩm được chứng nhận độ tinh khiết của sản phẩm enzyme chất lượng cao bởi FAO/WHO JECFA và FCC.. - Sau đó, sản phẩm được bổ sung đường, acid thực phẩm và nước vào dịch quả, đảm bảo sản phẩm đạt yêu cầu về hương vị, màu sắc và độ đặc cần thiết. - Đồng hóa để sản phẩm được mịn, ít bị phân lớp, không vón cục và có độ đặc thích hợp.. - Sản phẩm thường được đồng hóa bằng thiết bị đồng hóa kiểu phun (áp suất 25 MPa). - Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 2 nhân tố là: loại enzyme (pectinase, hemicellulase và không xử lý enzyme) và nhiệt độ ủ 30 45 o C (cách nhau 5 o C). - Chọn khóm có độ chín 1, rửa sạch, nghiền và cân 2 kg nguyên liệu (đã xử lý enzyme, riêng mẫu đối chứng không xử lý enzyme), ủ ở các nhiệt độ và 45 o C trong 30 phút sau đó ép lấy nước. - Hỗn hợp được giữ ở các nhiệt độ 30 ÷ 45 o C (cách nhau 5 o C) trong 30 phút. - Thực hiện vô hoạt enzyme ở nhiệt độ 99 ± 1 o C trong 5 phút trước khi trích ly nước khóm. - Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế nước khóm, chanh dây đến giá trị cảm quan và dinh dưỡng của sản phẩm. - Đánh giá cảm quan sản phẩm và xác định tỷ lệ dịch phối chế tối ưu.. - Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của pH và chế độ thanh trùng (nhiệt độ và thời gian) đến chất lượng của sản phẩm. - Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 nhân tố là nhiệt độ thanh trùng (90 100 o C), thời gian giữ nhiệt (5 15 phút) và pH dịch khóm (3,4. - 2.3.1 Chọn nhiệt độ thanh trùng - Tính toán ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt (giá trị thanh trùng F). - D là thời gian cần thiết ở nhiệt độ T tương ứng để giảm mật số vi sinh vật ban đầu theo một đơn vị logarit. - F là thời gian cần tính (phút) để tiêu diệt vi sinh vật tại một nhiệt độ nhất định và z là khoảng nhiệt độ cần thiết cho đường. - Tổng thời gian thanh trùng cho quá trình là: T = t 1 + t 2 + t 3 (phút). - Khi thực hiện quá trình thanh trùng nhiệt cần phải tính đến giá trị F (thời gian có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật ở một nhiệt độ xác định).. - Với T ref : nhiệt độ tham chiếu ứng với quá trình xử lý nhiệt ( o C), T: nhiệt độ xử lý nhiệt ( o C) và z: phụ thuộc vào loại vi sinh vật cần tiêu diệt và tính chất của sản phẩm. - Trong trường hợp nhiệt độ thay đổi theo thời gian. - Giá trị F của quá trình thanh trùng nhiệt là tổng thời gian có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật ở cả 3 quá trình: nâng nhiệt, giữ nhiệt và hạ nhiệt, F=F nâng nhiệt +F giữ nhiệt +F hạ nhiệt. - Quá trình thanh trùng được thực hiện sao cho trị số F tính phải lớn hơn F o. - 2.3.2 Phân tích động học biến đổi acid ascorbic (Minh Thuy Nguyen, 2007). - C t = C o exp (-k t) (1) C t là nồng độ acid ascorbic tại thời điểm t. - Trong trường hợp có sự hiện diện của oxy, acid ascorbic giảm trong điều kiện hiếu khí và kỵ khí, và sự suy giảm theo phương trình động học bậc 1. - C an exp (-k an t) (2) Trong đó: C a : tỷ lệ phần mol acid ascorbic phân hủy trong điều kiện hiếu khí. - hoặc mM), C an : tỷ lệ tỷ lệ phần mol acid ascorbic phân hủy trong điều kiện kỵ khí. - Sự phụ thuộc nhiệt độ của hằng số tốc độ phân hủy (k) được ước tính từ năng lượng hoạt hóa (E a ) bằng cách sử dụng phương trình Arrhenius (phương trình 3).. - 3.1 Ảnh hưởng của enzyme (pectinase và hemicellulase) và nhiệt độ đến hiệu suất trích ly dịch khóm. - Bảng 1: Ảnh hưởng của phương pháp xử lý enzyme đến hiệu suất trích ly dịch khóm Nhiệt độ ( o C). - 3.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ. - Dịch nghiền được bổ sung enzyme pectinase và ủ ở các nhiệt độ thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa về lượng dịch khóm trích ly (Hình 2).. - Nhiệt độ ủ 35 o C cho lượng dịch khóm trích ly nhiều hơn các nhiệt độ còn lại. - khi tăng nhiệt độ lên 45 o C thì hiệu suất không tăng nữa (trung bình 87,58. - Kết quả tương tự như kết quả của Sigma-Aldrich (2007) với nhiệt độ tối thích cho enzyme hemicellulase là 40 o C.. - Hình 2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất trích ly dịch khóm Ghi chú: sai số thể hiện ở sơ đồ hình cột là độ. - Hiệu suất trích ly. - 3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế đến giá trị cảm quan của sản phẩm nước khóm - chanh dây. - Kết quả đánh giá cảm quan cho thấy sản phẩm nước khóm được đánh giá cao khi tỷ lệ phối chế dịch khóm : dịch chanh dây là 76,5:3,5 và 76:04 (tỷ lệ nước bổ sung vào khoảng 20. - sản phẩm có điểm cảm quan (màu sắc, mùi, vị) vượt trội hơn ở các tỷ lệ dịch khóm: dịch chanh dây là nước thêm vào 20%) (Hình 3). - Ở tỷ lệ phối chế này sản phẩm có màu vàng sáng đẹp, có mùi thơm đặc trưng của khóm, sản phẩm có vị chua ngọt hài hòa.. - 3.3 Ảnh hưởng của pH, nhiệt độ và thời gian thanh trùng đến chất lượng sản phẩm 3.3.1 Thay đổi nhiệt độ tâm của sản phẩm trong. - quá trình thanh trùng. - Kết quả cho thấy với điều kiện thanh trùng ở cùng nhiệt độ và các pH khác nhau 3,4. - 3,9 và 4,4 thì thời điểm để tâm sản phẩm đạt nhiệt độ yêu cầu là gần như nhau (dữ liệu không trình bày đầy đủ ở đây). - Thay đổi nhiệt độ tâm của sản phẩm (pH 3,9) theo thời gian gia nhiệt (ở 95 o C) với thời gian giữ nhiệt khác nhau được trình bày ở Hình 4.. - Quá trình thanh trùng bằng nhiệt sẽ ức chế sự sống và phát triển của vi sinh vật trong sản phẩm do nhiệt độ của quá trình thanh trùng lớn hơn nhiệt độ tối thích của vi sinh vật. - Hơn nữa cần làm nguội nhanh sản phẩm sau khi hoàn tất quá trình gia nhiệt đến nhiệt độ dưới 40°C vì 40 ÷ 45°C là nhiệt độ tối thích cho các vi sinh vật ưa nhiệt phát triển. - Quá trình làm nguội sản phẩm nước khóm sau khi thanh trùng được thực hiện trong thiết bị thanh trùng. - Tiến trình làm nguội được thực hiện bằng nước trải qua hai giai đoạn, ban đầu nước nóng được pha trộn với nước lạnh để làm nguội sản phẩm đến khoảng 75 o C, tiếp theo sản phẩm được làm nguội trực tiếp bằng nước lạnh (khoảng 30 o C) đến khi nhiệt độ sản phẩm đạt dưới 40 o C.. - Hình 4: Phân bố nhiệt độ sản phẩm và nhiệt độ môi trường trong quá trình. - Hơn nữa cần làm nguội nhanh sản phẩm sau khi hoàn tất quá. - trình gia nhiệt đến nhiệt độ dưới 40°C vì 40 ÷ 45°C là nhiệt độ tối thích cho các vi sinh vật ưa nhiệt phát triển. - được thực hiện bằng nước trải qua hai giai đoạn, ban đầu nước nóng được pha trộn với nước lạnh để làm nguội sản phẩm đến khoảng 75 o C, tiếp theo sản phẩm được làm nguội trực tiếp bằng nước lạnh (khoảng 30 o C) đến khi nhiệt độ sản phẩm đạt dưới 40 o C.. - 3.3.2 Mối liên hệ của giá trị thanh trùng (F) đến pH, nhiệt độ và thời gian của quá trình thanh trùng. - Thay đổi giá trị F theo công thức thanh trùng được thể hiện ở Bảng 2. - Kết quả thực nghiệm cho thấy, ở pH 3,4 khi thanh trùng ở nhiệt độ 90 ÷ 100 o C trong thời gian 5 ÷ 15 phút đều đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm (giá trị F tính lớn hơn F o =16,7, z=5,3 và T ref =65 đối với pH 3,4 với vi sinh vật mục tiêu là nấm men và nấm mốc).. - Bảng 2: Thay đổi giá trị F theo công thức thanh trùng pH Nhiệt độ Công thức thanh. - trùng Giá trị F (phút). - Tuy nhiên, thời gian giữ nhiệt 10 và 15 phút ở 90 o C thì sản phẩm đảm bảo an toàn về mặt vi sinh. - Thực hiện thanh trùng ở nhiệt độ 95 và 100 o C tương ứng với các khoảng thời gian từ. - 5 ÷ 15 phút cho sản phẩm đạt an toàn vệ sinh thực phẩm. - Ngoài ra, pH dịch quả 4,4 khi thanh trùng ở nhiệt độ 90 o C, thời gian giữ nhiệt 5 và 10 phút chưa đảm bảo an toàn về mặt vi sinh nhưng 15 phút thì sản phẩm có thể đạt giá trị F tính lớn hơn F o . - Khi thanh trùng ở nhiệt độ 95 hoặc 100 o C tương ứng với các khoảng thời gian 5 ÷ 15 phút thì điều kiện an toàn thực phẩm được đảm bảo.. - Tuy nhiên, chế độ thanh trùng tối ưu cần được xác định dựa trên chế độ thanh trùng an toàn (thông qua giá trị F) và kết hợp với các kết quả đánh giá chất lượng sản phẩm về màu sắc và giá trị cảm quan.. - 3.3.3 Động học phân hủy nhiệt của acid ascorbic a. - Ảnh hưởng của nhiệt độ. - Độ bền nhiệt của acid ascorbic được nghiên cứu trong điều kiện đẳng nhiệt (nhiệt độ trong khoảng 90100 o C ở áp suất khí quyển). - Kết quả thí nghiệm cho thấy khi nhiệt độ tăng thì tốc độ phân hủy acid ascorbic tăng và sự phá hủy này tuân theo mô hình động học hai giai đoạn (phương trình 2) (Hình 5).. - Dữ liệu thể hiện ở Bảng 3 cho thấy hằng số tốc độ phân hủy acid ascorbic tăng khi tăng nhiệt độ xử lý. - Khi oxy được hoàn toàn tiêu thụ, sự phân hủy acid ascorbic xảy ra ở điều kiện yếm khí và sự phân hủy này xảy ra chậm hơn so với suy thoái acid ascorbic trong điều kiện hiếu khí. - Tốc độ phá hủy acid ascorbic được xác định bằng phân tích hồi quy không tuyến tính khi áp dụng phương trình (2) cho các số liệu thực nghiệm. - Hằng số tốc độ (k) và hàm lượng acid ascorbic còn lại sau quá trình xử lý nhiệt kéo dài (C a. - Kết quả phân tích cho thấy hằng số tốc độ phá hủy nhiệt của acid ascorbic trong nước ép khóm phụ thuộc vào nhiệt độ và sự phụ thuộc này tuân theo phương trình Arrhenius. - Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng (k) tăng. - Tuy nhiên, nhiệt không phá hủy hoàn toàn acid ascorbic trong nước ép khóm mà vẫn còn một lượng acid ascorbic bền nhiệt. - (2001), acid ascorbic chuyển thành dehydroascorbic acid dưới sự hiện diện của oxy.. - Hình 5: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phân hủy acid ascorbic trong. - Bảng 3: Các thông số động học phân hủy nhiệt của acid ascorbic trong nước ép khóm theo mô hình biến đổi hai phần (pH 4,4). - giữa hàm lượng acid ascorbic dự đoán và thực nghiệm được tìm thấy (Hình 6).. - Hình 6: Tương quan giữa hàm lượng acid ascorbic (thực nghiệm) và hàm lượng acid ascorbic dự đoán. - pH ảnh hưởng đến sự phá hủy bởi nhiệt của acid ascorbic. - Sự phân hủy acid ascorbic xảy ra chủ yếu trong điều kiện hiếu khí và tốc độ phân hủy ở pH 4,4 nhanh hơn pH 3,4 ở nhiệt độ 95 o C (Hình 7). - Kết quả tương tự cũng được tìm thấy ở các nhiệt độ phân hủy khác (90 o C và 100 o C - dữ liệu không đưa ra ở đây).. - Theo quan điểm nhiệt động học, sự oxy hóa acid ascorbic thường xảy ra trong môi trường kiềm do sự giảm năng lực của quá trình oxy hóa khử của acid ascorbic (Manuel de Villena et al., 1989). - Tiến trình oxy hóa thường bị cản trở trong môi trường acid và nhiệt độ thấp.. - Hình 7: Phân hủy acid ascorbic trong nước ép khóm (xử lý nhiệt 95 o C) pH 3,4 - 4,4. - Để sản phẩm đạt chất lượng cao nhất về giá trị dinh dưỡng và cảm quan, hài hòa về mùi vị và màu sắc đẹp, đặc trưng cho sản phẩm nước ép khóm thì tỷ lệ phối chế là 76,5% nước khóm và 3,5% chanh dây (bổ sung 20% nước), sản phẩm đạt 19 o Brix. - Nước ép khóm với pH 3,9 được thanh trùng ở 95 o C và thời gian giữ nhiệt 10 phút (giá trị F là 37 phút) đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm, cải thiện được màu sắc, duy trì tốt chất lượng và giá trị cảm quan của sản phẩm. - Sự phá hủy bởi nhiệt của acid ascorbic trong nước ép khóm tuân theo mô hình động học hai giai đoạn C t = C a exp (-k a t. - Mặt khác pH cũng ảnh hưởng đến sự bền nhiệt của acid ascorbic.