Đang tải... (xem toàn văn)
Ảnh hưởng của nhiệt độ chế biến đến mất chất lượng của nước dứa Mở đầu Có 3 chỉ số, cụ thể là thông số của sắc kế đo màu (L, a, b, E), hydroxymethylfurfural (HMF) và sự hình thành sắc tố màu nâu, đã đ[.]
Ảnh hưởng nhiệt độ chế biến đến chất lượng nước dứa Mở đầu Có số, cụ thể là: thông số sắc kế đo màu (L, a, b, E), hydroxymethylfurfural (HMF) hình thành sắc tố màu nâu, nghiên cứu để xác định chất dinh dưỡng nước dứa nhiệt độ từ 55-95oC Sự thay đổi giá trị a b tn theo mơ hình động học bậc E tn theo mơ hình mơ tả hai phản ứng hóa nâu khơng enzyme phá hủy sắc tố carotenoid Đối với số hóa nâu, HMF hình thành sắc tố màu nâu tăng tuyến tính với thời gian gia nhiệt giải thích cách sử dụng phản ứng động học bậc Kết cho thấy nhiệt độ xử lý có ảnh hưởng đáng kể đến thay đổi màu sắc nước dứa Sự phụ thuộc số tốc độ nhiệt độ đại diện phương trình Arrhenius Giới thiệu Dứa (Ananas cosmosus) loại trái thương mại quan trọng Thái Lan Trái tiêu thụ tươi chế biến nhiều hình thức nước dứa sản phẩm phổ biến mùi thơm hương vị dễ chịu Xử lý nhiệt thường áp dụng để gia tăng thời hạn sử dụng sản phẩm trái Tuy nhiên, q trình xử lý nhiệt ảnh hưởng đến thời hạn sử dụng sản phẩm trái Phản ứng hóa nâu phi enzyme phá hủy sắc tố tìm thấy nguyên nhân vấn đề Vì nghiên cứu động học bắt buộc sử dụng để dự đoán suy giảm chất lượng điều kiện q trình Phương pháp khác xử dụng để xác định mức độ thay đổi màu sắc Đo lường màu sắc đơn giản nhanh so với phân tích hóa học Các thơng số Hunter (L, a, b) chứng minh hữu ích để mô tả thay đổi màu sắc sản phẩm trái khác (Avila & Silva, 1999; Garza, Ibarz, Pag, Giner, 1999; Ibarz, Pagan, & Garza, 1999) Giá trị L đại diện cho phổ sáng-tối, giá trị a quang phổ màu xanh cây-đỏ b giá trị đại diện cho quang phổ xanh-vàng (Ranganna, 1986) Thí nghiệm khác bao gồm việc phân tích sản phẩm trung gian cuối phản ứng hóa nâu phi enzyme Đo 5-hydroxymethylfurfural (HMF), chất trung gian quan trọng, sử dụng chất thị phản ứng Maillard (sự tăng màu nâu) ( Bozkurt , Gogus Eren, 1999; Cohen, Birk , Mannheim Saguy, 1998; Garza cộng sự, 1999) Mơ hình động học phát triển để đánh giá suy giảm màu sắc phản ứng hóa nâu không enzyme chế biến sản phẩm nước trái nước táo (Cohen et al , 1998), lê ( Ibarz et al , 1999) đào ( Garza et al , 1999) Đối với sản phẩm dứa, Fontana, Howard, Criddle, Hansen, Wilhelmsen (1993) nghiên cứu ảnh hưởng việc bổ sung thành phần như: đường, acid hữu cơ, suy giảm chất lượng dứa nhiệt độ 60-80oC Tuy nhiên, thông tin thay đổi chất lượng nước dứa liên quan đến màu sắc màu nâu phản ứng phi enzyme suốt q trình xử lý nhiệt khơng có Cơng việc nhằm xác định mát chất lượng nước dứa bị ảnh hưởng xử lý nhiệt Màu sắc trực quan, hydroxymethylfurfural ( HMF ) tích tụ sắc tố màu nâu theo dõi trình gia nhiệt từ 55oC đến 95oC Động học số nghiên cứu Thơng tin thu từ nghiên cứu sử dụng để hướng dẫn việc thiết kế quy trình xử lý nhiệt làm giảm chất lượng sản phẩm Vật liệu phương pháp 2.1 Chuẩn bị nước dứa Dứa tươi Smooth Cayenne lấy từ chợ địa phương Sau rửa dứa nước máy, vỏ lõi gỡ bỏ dao làm thép không gỉ Thịt cắt thành miếng nhỏ nước cốt dứa chiết xuất cách sử dụng máy thủy lực (Sakaya mẫu 4104, Thái Lan) để trích xuất nước trái Tổng số chất rắn hòa tan (TTS) pH nước dứa xác định khoảng 12,2-14,4 độ Brix 3,74-4.00 Nước dứa giữ 4oC sử dụng 2.2 Xử lý nhiệt Sử dụng ống thủy tinh mỏng (chiều dài 30cm, đường kính 5mm, bề dày 2mm) đổ đầy với 8ml nước dứa Các ống bịt kín hai đầu sau ngâm cốc nước nóng (Memmert Model W 600, Denmark) 55, 65, 75 85oC 80 phút Nhiệt độ nước trung tâm đo cặp nhiệt T với độ sai số ±1oC, ống dỡ 10p làm lạnh nhanh chóng bồn nước lạnh Các thí nghiệm kiểm chứng (không xử lý nhiệt) thực thông số Điền ml nước dứa vào ống đặt chúng trực tiếp bồn nước lạnh Sự thay đổi màu sắc, độ hóa nâu hydroxymethylfurfural ( HMF ) nước dứa xác định spectrocolorimeter ( JUKI Model JP7100 / C , Nhật Bản ) quang phổ ( Shimadzu Model UV -2101 PC, Nhật Bản), tương ứng Tất thí nghiệm thực lặp lại lần 2.3 Đo màu Sự thay đổi màu sắc nước dứa phân tích cách đo truyền suốt spectrocolorimeter Bóng đèn 2o North skylight sử dụng nguồn sáng Spectrocolorimeter hiệu chỉnh nước cất (L = 100, a=0, b=0) trước đo (theo tài liệu hướng dẫn thiết bị) Sử dụng cuvette thủy tinh (3.5 x x 1.5 cm3) chứa nước dứa xử lý nhiệt đặt khoang đo máy Nắp khoang phải đóng lại phân tích tiến hành Ba thông số Hunter, cụ thể “L” (độ sáng), “a” (đỏ xanh) “b” (vàng xanh da trời) đo tổng khác biệt màu sắc tính từ giá trị L, a b 2.4 Xác định số hóa nâu phi enzyme 5-hydroxymethylfurfural (HMF) Các xét nghiệm sau thực cách sử dụng phương pháp đề cập Cohen et al (1998) 5ml rượu etylic 95% thêm 5ml mẫu nước dứa Hỗn hợp ly tâm 1000 rpm 15 phút Phần mẫu ly tâm tách làm hai phần Một phần sử dụng để đo độ hấp thụ 420 nm cho số màu nâu không enzyme Để xác định lượng HMF, lấy 2ml phần lại cho vào ống nghiệm có nắp, 2ml trichloroacetic acid (TCA; Sigma, Germany) 12% w/w 2ml thiobabituric acid (TBA; Carlo Erba, Italy) 0.025M sau lắc Các ống mẫu sau đặt vào bồn nước (Memmert Model W 600, Denmark) 40oC (±0.5oC) Sau uru 50 phút, ống làm lạnh nước máy độ hấp thu đo bước sóng 443 nm Xây dựng đường cong hiệu chuẩn HMF (Aldrich, Germany) để định lượng nồng độ HMF 2.5 Thiết kế thí nghiệm Các thí nghiệm tiến hành cho năm cấp độ nhiệt (55, 65, 75, 85 95oC) Các thí nghiệm lặp lại lần 2.6 Phân tích liệu Các kết báo cáo trung bình ba lần lặp lại Phân tích phương sai (ANOVA) yếu tố áp dụng cho liệu khác với mức ý nghĩa 0,05 Kết bàn luận 3.1 Thay đổi màu sắc nước dứa suốt giai đoạn xử lý nhiệt Sự màu nước dứa bị ảnh hưởng thay đổi nhiệt độ nghiên cứu cách sử dụng thông số Hunter (L, a b) Các phản ứng hóa nâu enzyme bỏ qua nghiên cứu enzyme nhạy cảm nhiệt độ >50oC (Martinez & Whitaker, 1995) Vì vậy, màu nâu phản ứng phi enzyme phá hủy sắc tố coi nguyên nhân thay đổi màu sắc nước dứa Kết thu được biểu thị dạng L/L0, a/a0, b/b0 với L0, a0 b0 giá trị ban đầu mẫu đạt đến nhiệt độ cài đặt Các đồ thị biểu diễn liên quan thông số Hunter thời gian xử lý nhiệt độ khác thể hình 1-4 Hình Sự thay đổi độ sáng L/L0 nước dứa nhiệt độ xử lý khác Hình Sự thay đổi màu đỏ (a/a0) nước dứa nhiệt độ khác Hình Sự thay đổi màu vàng (b/b0) nước dứa nhiệt độ khác Hình Sự thay đổi E nước dứa nhiệt độ khác Để giải thích tượng thay đổi màu sắc nước dứa, liệu kết hợp với mơ hình động học số tốc độ thể bảng Hình cho thấy thay đổi giá trị L tương đối suốt trình xử lý nhiệt điều kiện khác Với nhiệt độ thời gian tăng dần, nước dứa trở nên tối màu tương ứng với giảm giá trị L Hầu hết công trình trước chứng minh thay đổi giá trị L tương đối tuân theo động học bậc (Avila & Silva, 1999; Garza et al., 1999; Ibarz et al., 1999) Hơn nữa, hai phản ứng đề xuất liệu thực nghiệm mô tả phản ứng (Barreiro, Milano, & Sandoval, 1997) Tuy nhiên, rõ ràng thay đổi giá trị L tìm thấy nghiên cứu trang bị cho mơ hình động học đơn giản Sự giảm giá trị L bị ảnh hưởng tăng giá trị a giảm giá trị b Kết cho thấy giảm độ sáng ảnh hưởng chế Vì vậy, dùng động học để mơ tả giá trị L khơng xác Sự thay đổi thơng số a theo thời gian áp dụng phản ứng bậc bậc (hình 2) Bảng Các thơng số động học thay đổi màu nước dứa Tuy nhiên với nhiệt độ ngày tăng, liệu thực nghiệm áp dụng tốt với mơ hình động học bậc Phát phù hợp với nhiều nghiên cứu trước (Avila & Silva, 1999; Garza et al., 1999; Ibarz et al., 1999) Những giá trị số nhiệt động tăng theo nhiệt độ xử lý Điều phù hợp với lý thuyết gia tăng nhiệt độ gây thay đổi màu thành màu đỏ Vì màu nước ép từ dứa chủ yếu màu vàng, lượng sắc tố dứa tươi cách tuyệt vời để xác định chất lượng dứa (Mehrlich & Felton, 1980) Trong nghiên cứu này, giá trị b sử dụng số để mô tả giảm cường độ sắc tố nước dứa Hình cho thấy mơ hình động học bậc phù hợp với thông số b phù hợp với cơng trình trước (Avila & Silva, 1999; Barreiro et al., 1997) Hằng số tốc độ tăng nhiệt độ tăng Điều giải thích giả thuyết nhiệt độ cao thúc đẩy phản ứng đồng phân hóa carotenoid dẫn đến màu vàng (Chen, Peng, & Chen, 1995; Singleton, Gortner, & Young, 1961) Nghiên cứu trước thay đổi màu sắc trình xử lý nhiệt cho kết tương tự Avila Silva (1999) kiểm tra giảm màu sắc puree đào ảnh hưởng nhiệt độ Puree đào trở nên sẫm màu hơn, tương ứng với L giảm giá trị a tăng nhiệt độ tăng Hơn nữa, màu vàng thể giảm giá trị b Họ kết luận nguyên nhân thay đổi màu giảm lượng carotenoid màu nâu phi enzyme (Maillard) Để mô tả tổng màu sắc nước dứa, kết hợp thông số L, a, b, xác định dựa tổng số khác biệt màu sắc (E) E mẫu nước dứa tính tốn cách sử dụng phương trình (1): Đồ thị tổng khác biệt màu sắc nước dứa thời gian hiển thị hình Kết cho thấy E tăng lên đáng kể nhiệt độ đun cao thời gian xử lý kéo dài Đồ thị cho thấy phần đầu đường cong dốc cao nhiệt độ đun tăng lên Điều có nghĩa nhiệt độ cao đẩy nhanh phản ứng hóa học hầu hết thay đổi màu sắc xảy thời gian sưởi ấm đầu Để mô tả phản ứng chặt chẽ, mẫu nước trái thực thường xuyên nhiệt độ đun cao Trong nghiên cứu này, thay đổi E không phù hợp mơ hình động học bậc Thay đổi màu sắc nước dứa kết phản ứng phản ứng khơng xảy đồng thời nhiệt độ Do đó, nhiệt độ động lực quan trọng đằng sau thay đổi màu sắc mẫu đun nóng Kết cho thấy thay đổi E chịu ảnh hưởng hai yếu tố màu nâu không enzyme phá hủy sắc tố Mơ hình kết hợp sử dụng để mơ tả tượng xảy trình làm nóng nước ép dứa Có nhiều tác giả sử dụng mơ hình kết hợp sử dụng rộng rãi để giải thích thay đổi màu sắc nhiều sản phẩm trái ( Avila & Silva , 1999; Garza cộng sự, 1999; Ibarz cộng sự, 1999; Lozano & Ibarz , 1997) đề xuất chế hai giai đoạn ( Ibarz et al , 1999) Giai đoạn hình thành màu phản ứng Maillard mơ tả động học bậc ( k0 ) Giai đoạn thứ hai phá hủy sắc tố trái tự nhiên tuân theo động học bậc ( K1 ) Mơ hình động học kết hợp thể phương trình (2) : Thay C với E E lúc ban đầu (CO ¼ 0), phương trình (2) trở thành Kc ¼ k0 = k1 Trong nghiên cứu này, kết cho thấy hai phản ứng xảy với tốc độ cao nhiệt độ tăng lên Kc đại diện cho mối quan hệ số động học, k0 (hình thành màu) k1 (phá hủy sắc tố) Kc giá trị lớn phản ứng Maillard chiếm ưu phá hủy sắc tố Hơn nữa, nhiệt độ cao, giá trị Kc cao Điều cho thấy tốc độ phản ứng phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ chế biến Nhiều nghiên cứu thay đổi màu sắc trình xử lý nhiệt trái nghiền chứng minh chứng minh điều tương tự Ibarz et al (1999) phát mơ hình kết hợp sử dụng để mô tả thay đổi E lê xay nhuyễn Phản ứng Maillard tạo thành với vai trị lấn át sắc tố khơng phải phá hủy sắc tố Garza et al (1999) E phù hợp kết hợp mơ hình động học cho thấy sắc tố nâu hình thành nhiều phá hủy sắc tố puree đào Bảng Các đại lượng phương trình Arrhenius với biến nước dứa Sự thay đổi số nhiệt động với nhiệt độ đun sơi mô tả cách sử dụng định luật Arrhenius Các thông số không đổi thu từ phương trình Arrhenius đưa Bảng Trong nghiên cứu này, a, b E chọn để thể thay đổi màu nước dứa đun nóng Giá trị lượng hoạt hóa 39.78 , 39.20 47.33 kJ / mol thu cho thông số a, b E tương ứng Những giá trị thấp so với báo cáo tương tự purre đào (Avila & Silva, 1999; Ibarz cộng sự, 1999) puree lê (Garza cộng sự, 1999) Ở khác loại nguyên liệu nghiên cứu, khác biệt thành phần đường hàm lượng axit amin, tổng hàm lượng chất rắn , độ pH , độ chua nhiệt độ nghiên cứu ( Beveridge & Harrison , 1984; Ahmed , Shivhare , & Kaur , 2002) Kết nghiên cứu phù hợp với kết Lozano Ibarz (1997) Tác giả thay đổi màu sắc q trình đun nóng khác cho nước trái Ví dụ , nước táo nhạy cảm với đổi màu q trình làm nóng nước mận Vì vậy, thành phần sản phẩm khác độ mẫn cảm với nhiệt Hình Giá trị tương đối HMF mẫu nước dứa nhiệt độ khác 3.2 5-hydroxymethylfurfural (HMF) tích tụ hình thành sắc tố màu nâu nước dứa lúc xử lý nhiệt Phản ứng hóa nâu khơng enzyme nguyên nhân thay đổi màu sắc sản phẩm trái cây, nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đun thời gian xử lý hình thành HMF hình thành sắc tố màu nâu nhiệm vụ nghiên cứu Mối liên quan lượng HMF tương đối (HMF = HMF 0) thời gian xử lý nhiệt độ khác thể hình Kết cho thấy nhiệt độ đun có ảnh hưởng đáng kể đến hình thành HMF Lượng HMF tăng tuyến tính với thời gian nhiệt độ cao lượng tạo thành nhiều Mối liên quan A420 tương đối (A420/A0420) thời gian cho kết tuyến tính, tương tự việc tạo thành HMF Do đó, động học bậc áp dụng để mơ tả thay đổi hai chất phương trình sử dụng là: Bảng cho thấy giá trị thông số động học HMF hình thành sắc tố màu nâu Các số động học có xu hướng tăng nhiệt độ tăng Điều HMF hình thành với tốc độ cao nhiệt độ cao sau tượng ảnh hưởng hình thành màu nâu Bảng Thông số động học cho phát triển hình thành HMF sắc tố màu nâu nước dứa Bảng Thông số Arrhenius cho biến khác nước dứa Một số công trình nghiên cứu phản ứng Maillard hệ thống dịch chứa glucose acid amin ( Carabasa - Giribet & Ibarz - Ribas , 2000; Gogus , Bozkurt , Eren năm 1998; Reyes, Poocharoen , & Wrolstad , 1982) Garza et al (1999) cho biết hàm lượng HMF tăng theo thời gian chế biến Sự gia tăng xảy từ với biến sucrose phản ứng Maillard thủy phân sucrose tăng lên với nhiệt độ chế biến Nước dứa thường chứa nhiều đường sucrose , glucose fructose (Camara, Dıez, & Torija, 1995) chất cho phản ứng Maillard Khi nhiệt độ tăng, sucrose nước dễ dàng thủy phân glucoza fructoza hình thành , phản ứng Maillard dễ xảy Hơn nữa, nhiệt độ cao tốc độ phản ứng nhanh số tốc độ tăng Sự thay đổi độ hấp thụ tương đối 420 nm (A 420/A0420) có liên quan đến hình thành màu nâu mơ tả đầy đủ động học bậc với độ tương quan cao (R > 0,95) Kết thu từ nghiên cứu phù hợp với cơng trình trước Beveridge Harrison (1984) nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ (50-80 C ) nồng độ chất khơ hịa tan ( 45,2-72,5 o Bx) với hình thành màu nâu nước lê đặc màu nâu mơ hình hóa với phương trình động học bậc Cohen cộng (1998 ) cho mơ hình động học bậc sử dụng số hóa nâu khơng enzyme (A 420) cho nước táo (13oBx) đun nóng 95-123 oC So sánh lượng hoạt hóa thu cho HMF/HMF đến A420/A0420 cho thấy lượng hoạt hóa cho hình thành HMF thấp so với hình thành sắc tố màu nâu Kết ngụ ý HMF xảy với tốc độ cao so với chất khác Sau làm nóng , HMF giữ lại nước ảnh hưởng đến hình thành màu nâu bảo quản Vì vậy, HMF đề xuất số để xác định thay đổi màu sắc nước dứa (Bảng 4) Kết luận Sự suy giảm chất lượng nước dứa nhiệt độ chế biến nghiên cứu nhiệt độ khác nhau, 55-95 oC Sự thay đổi thông số Hunter: a b theo động học bậc L thay đổi không theo mối tương quan đơn giản Tổng số khác biệt màu sắc (E) mơ tả mơ hình kết hợp bao gồm ảnh hưởng hai yếu tố: màu nâu phi enzyme hình thành phá hủy sắc tố nước Sự thay đổi - hydroxymethylfurfural ( HMF ) hình thành màu nâu chọn để chứng minh phản ứng hóa nâu phi enzyme xảy trình nghiên cứu tìm thấy tn theo mơ hình động học bậc Kết cho thấy nhiệt độ xử lý ảnh hưởng mạnh đến tốc độ phản ứng Mơ hình Arrhenius sử dụng để mô tả phụ thuộc nhiệt độ số tốc độ phản ứng cho tất thơng số Trong tương lai cần có nghiên cứu chất dinh dưỡng, cụ thể đường axit amin , chất phản ứng Maillard, với phá hủy carotenoid nhiệt