Tạp chí Khoa học 2010:14 294-303 Trường Đại học Cần Thơ BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT SI-RÔ TỪ TRÁI SIM RỪNG Nguyễn Minh Thủy1 ABSTRACT Research on production of “sim” syrup was made base on the survey of the impact of concentrations (0.6÷1%) and hydrolysis time (1÷7h) of the enzyme pectinase Simultaneous selection of the formula of “sim” syrup processing with factors change, such as water added (30÷60%), sugar concentration (50÷60oBrix), the concentration of acid (0.3÷0.4%) and concentration of Carboxymethyl Cellulose (0.1÷0.2%) In addition, to extending product storage “sim” syrup, pasteurized process (with temperature changing from 80 to 90oC during to minutes) is also interested in the research The results showed that 0.8% pectinase enzyme used for hydrolysis for hours perform effectively extracted With appropriate formula processing (50% water added, 55oBrix and 0.35% citric acid), “sim” syrup can be produced having sour sweet harmony and specific characteristics (in term of taste and color) Products can maintain its quality longer when it is pasteurized at temperatures 85oC for minutes Keywords: Sim fruit, syrup, hydrolysis, quality Title: Research on “sim” syrup production TÓM TẮT Các nghiên cứu sản xuất si-rô sim thực sở khảo sát ảnh hưởng nồng độ (0,6÷1%) thời gian thủy phân (1÷7 giờ) enzyme pectinase đến q trình trích ly nước sim Đồng thời lựa chọn công thức phối chế si-rô sim với nhân tố thay đổi tỉ lệ nước thêm vào (30÷60%), nồng độ đường (50÷60 oBrix), nồng độ acid (0,3÷0,4%) nồng độ CMC (0,1÷0,2%) Hơn nữa, để kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm si-rô sim, chế độ trùng (nhiệt độ thay đổi từ 80 đến 90oC thời gian khảo sát từ đến phút) quan tâm khảo sát phần nghiên cứu Kết nghiên cứu cho thấy 0,8% enzyme pectinase sử dụng cho trình thủy phân khối sim nghiền sẵn thời gian cho hiệu suất thủy phân dịch độ cao, hỗ trợ tốt cho q trình lọc trích ly dịch sim Dịch nước sim (sau thủy phân) bổ sung 50% nước với công thức phối chế thích hợp (55oBrix 0,35% acid citric) tạo sản phẩm si-rơ sim có vị chua hài hịa, mùi vị màu sắc đặc trưng sim rừng Si-rơ sim có khả trì chất lượng tốt (màu sắc, mùi vị) thời gian dài trùng nhiệt độ 85oC thời gian phút Từ khóa: trái sim, si-rơ, thủy phân, chất lượng GIỚI THIỆU Trái sim (Hình 1) nguồn nguyên liệu lớn đảo Phú Quốc, rừng sim phân bố từ Bắc đến Nam đảo Với màu sắc quyến rũ, sim chín căng trịn nguồn ngun liệu cung cấp giá trị dinh dưỡng (các flavonoid, proanthocyanidin Khoa Nông nghiệp Sinh học Ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ 294 Tạp chí Khoa học 2010:14 294-303 Trường Đại học Cần Thơ anthocyanidin có nhóm phytochemical) có khả ngăn ngừa bệnh tim mạch, đột quỵ chống lão hóa, già nua tế bào Tuy nhiên, sản phẩm chế biến từ sim chưa ý mức, trái sim hái ăn tươi bán với giá thành thấp, số lượng tiêu thụ không lớn kéo dài thời gian bảo quản Thực tế cho thấy sản phẩm thu hoạch từ nông nghiệp thường có giá trị thấp sử dụng nguồn nguyên liệu thô Giá trị tăng thêm sản phẩm nông nghiệp đạt chúng chuyển sang dạng sản phẩm chế biến với chất lượng cao khả bảo quản lâu dài Vì vậy, việc nghiên cứu chế biến si-rô thực nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu, góp phần đa dạng hóa sản phẩm tăng giá trị sử dụng sim rừng Trên sở mục tiêu nghiên cứu khảo sát yếu tố ảnh hưởng (nồng độ thời gian thủy phân enzyme pectinase, tỷ lệ nước bổ sung, nồng độ đường, hàm lượng acid, hàm lượng carboxy methyl cellulose (CMC), nhiệt độ thời gian trùng) đến khả chế biến bảo quản sản phẩm si-rô sim Hình 1: Trái sim VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Chuẩn bị nguyên liệu Trái sim rừng thu hái từ rừng sim Phú Quốc, chọn lựa trái sim có độ chín đồng phù hợp cho q trình sản xuất sirơ sim 2.2 Quy trình sản xuất Trái sim rừng  Xử lý (rửa sơ bộ, loại tạp chất)  Nghiền  Thủy phân (bằng enzyme pectinase)  Lọc  Phối chế  Rót chai  Ghép nắp  Thanh trùng  Thành phẩm 2.3 Các thí nghiệm thực Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khả bảo quản sản phẩm sirô sim: + Nồng độ enzyme pectinase (0,6%, 0,8%, 1%) thời gian thủy phân (1 giờ, giờ, giờ, giờ) + Tỷ lệ nước thêm vào (30%, 40%, 50%, 60%) + Nồng độ đường (50, 55, 60 o Brix) acid (0,3%, 0,35%, 0,4%) + Nồng độ carboxymethyl cellulose (CMC) (0,1÷ 0,2%) 295 Tạp chí Khoa học 2010:14 294-303 Trường Đại học Cần Thơ + Khảo sát chế độ trùng nhiệt độ (80, 85, 90oC), thời gian trùng (2, 3, phút) Phương pháp phân tích tiêu chất lượng sản phẩm thể (Bảng 1) Bảng 1: Phương pháp phân tích tiêu lý hóa học đánh giá cảm quan sản phẩm Chỉ tiêu phân tích Xác định hàm lượng đường nguyên liệu Phương pháp Theo phương pháp Lane-Eynon Xác định hàm lượng vitamin C Chuẩn độ vitamin C 2,6 diclorophenol indophenol Xác định độ acid tồn phần Chuẩn độ tồn acid có mẫu dung dịch NaOH với giấy đo pH Định lượng pectin Phương pháp định lượng acid pectic dựa hình thành kết tủa pectat calci, từ tính hàm lượng acid pectic Định lượng tanin Định lượng acid tanic kali pecmanganat với indigocacmin làm thị màu Màu sắc Sử dụng máy đo màu colorimeter Xác định độ ẩm Sử dụng máy đo ẩm (Moisture Analyzer) Xác đinh độ hấp thu Sử dụng máy đo Spectrophotometer Xác định độ khô Sử dụng chiết quang kế cầm tay Đo độ nhớt Sử dụng máy đo độ nhớt (DV-E Viscometer, spindle: 60RPM) Đánh giá cảm quan Đánh giá cảm quan theo phương pháp cho điểm theo thang điểm Hendonic KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Thành phần hóa học ngun liệu Phân tích thành phần hóa học nguyên liệu trái sim rừng cho (Bảng 2) Bảng 2: Thành phần hóa học trái sim rừng (tính 100g ăn được) Thành phần Nước Đường tổng số Acid (citric) Tannin Vitamin C Pectin Giá trị 100g phần ăn 71,6 ± 1,25* 7,32 ± 0,12 0,21 ± 0,04 1,69 x10-3 ± 0,23x10-3 13,2 ± 2,56 0,67 ± 0,06 Đơn vị g g g g mg g Ghi chú:*: Độ lệch chuẩn (STD) giá trị trung bình Trái sim rừng có hàm lượng chất khơ hịa tan tương đối cao, chủ yếu đường acid Hàm lượng pectin diện trái làm cho dịch có độ nhớt cao, khó lọc q trình chế biến dạng sản phẩm nước Do hiệu suất thu hồi thường 296 Tạp chí Khoa học 2010:14 294-303 Trường Đại học Cần Thơ 3.2 Ảnh hưởng nồng độ thời gian thủy phân enzyme pectinase đến hiệu suất thu hồi độ nước sim 3.2.1 Ảnh hưởng nồng độ thời gian thủy phân enzyme pectinase đến hiệu suất thu hồi dịch sim Kết nghiên cứu cho thấy hiệu suất trích ly dịch sim thường không cao (56,67%) Hiệu suất phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nồng độ enzyme, nồng độ chất, chất ức chế, nhiệt độ, pH… Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ enzyme thời gian thủy phân đến hiệu suất thu hồi sản phẩm cho (Hình 2) Đối chứng 0.6 (%) 66 Hiệu suất thủy phân (%) 64 0.8 (%) (%) 62 60 58 56 54 52 Thời gian thủy phân (giờ) Hình 2: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thủy phân theo nồng độ enzyme thời gian thủy phân Với nồng độ enzyme thấp 0,6% hiệu suất thủy phân chưa cao Khi thủy phân nồng độ enzyme 0,8% 1% hiệu suất thủy phân tăng có khác biệt ý nghĩa so với mẫu thủy phân nồng độ 0,6% Tuy nhiên, tăng nồng độ enzyme lên 1% hiệu suất thu hồi dịch không tăng thêm Đối với phản ứng thủy phân enzyme điều kiện cố định nhiệt độ pH, hiệu suất thủy phân đạt cao nồng độ enzyme nồng độ chất đạt tỉ lệ thích hợp Khi đạt tỷ lệ tăng nồng độ enzyme hiệu suất thủy phân khơng tăng lên Bên cạnh đó, thời gian thủy phân không ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất thu hồi dịch Enzyme pectinase (có thêm enzyme khác cellulase, hemicellulase…) đưa vào phản ứng thủy phân khối sim nghiền sẵn với hai mục đích phá vỡ thành tế bào thực vật nhằm nâng cao hiệu suất trích ly làm dịch sim Mặt khác, nồng độ enzyme tương đối cao (0,8 1%) nên nhóm enzyme phá vỡ hầu hết thành tế bào khối sim nghiền sau thời gian phản ứng Chính mà hiệu suất trích ly dịch sim khơng có khác biệt ý nghĩa kéo dài thời gian thủy phân (1÷7 giờ) 3.2.2 Ảnh hưởng nồng độ thời gian thủy phân enzyme pectinase đến độ dịch sim Sự khác biệt độ dịch thủy phân nồng độ enzyme thời gian khác cho (Hình 3) Độ hấp thu (A) phụ thuộc vào nồng độ enzyme sử dụng phụ thuộc vào thời gian thủy phân nhiệt độ thích hợp (40-45oC) (Lê Ngọc Tú, 2005) Với thời 297 Tạp chí Khoa học 2010:14 294-303 Trường Đại học Cần Thơ gian thủy phân 5-7 độ hấp thu ánh sáng nước sim không thay đổi lượng pectin dịch thủy phân gần hoàn toàn Do kéo dài thời gian phản ứng màu sắc độ dịch sim khơng khác biệt có ý nghĩa 1.6 Đối chứng 1.4 0.6 (%) 0.8 (%) Độ hấp thụ (A) 1.2 (%) 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Thời gian thủy phân (giờ) Hình 3: Đồ thị biểu diễn thay đổi độ hấp thu ánh sáng (A) theo nồng độ enzyme thời gian thủy phân 3.3 Ảnh hưởng tỷ lệ nước thêm vào đến giá trị cảm quan sản phẩm 3.3.1 Ảnh hưởng tỷ lệ nước thêm vào đến giá trị cảm quan sản phẩm Đánh giá cảm quan sản phẩm si-rô sim với lượng nước thêm vào theo thang điểm Hedonic (chỉ mức độ ưa thích) thể (Bảng 2) Bảng 2: Đánh giá cảm quan si-rô sim với tỷ lệ nước bổ sung Tỷ lệ nước thêm vào 30 40 50 60 Điểm trung bình thành viên 8,1b 7,9b 8b 6,8a Ghi chú: trung bình nghiệm thức kèm với chữ giống khơng có khác biệt ý nghĩa cột hàng, mức độ tin cậy 95% Lượng nước bổ sung có ảnh hưởng nhiều đến giá trị cảm quan sản phẩm Nếu bổ sung nước nhiều sản phẩm bị pha lỗng, khơng cịn mùi vị màu sắc đặc trưng sim Tuy nhiên, tỷ lệ nước bổ sung khơng bổ sung khơng có lợi mặt kinh tế Hơn dịch sim cịn có lượng tannin khơng nhiều tạo vị chát cho sản phẩm 3.3.2 Ảnh hưởng tỷ lệ nước thêm vào đến độ hấp thu ánh sáng (A) dịch sim Độ hấp thu (A) dịch sim sau thủy phân thể hình cho thấy có khác biệt có ý nghĩa màu sắc mẫu bổ sung nước tỷ lệ khác Các chất hòa tan đường, acid màu anthocyan…hòa tan tốt 298 Tạp chí Khoa học 2010:14 294-303 Trường Đại học Cần Thơ Độ hấp thu (A) nước (Lê Ngọc Tú cộng sự, 2005) bổ sung nước vào làm cho độ hấp thu ánh sáng giảm dần 1.8 1.6 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 30 40 50 Tỷ lệ nước: sim (%) 60 Hình 4: Đồ thị biểu diễn thay đổi độ hấp thu ánh sáng theo tỷ lệ pha loãng nước sim Ghi chú: sai số thể sơ đồ hình cột độ lệch chuẩn (STD) giá trị trung bình 3.4 Ảnh hưởng nồng độ đường acid đến sản giá trị cảm quan sản phẩm si-rô sim 3.4.1 Ảnh hưởng nồng độ đường acid đến giá trị cảm quan sản phẩm si-rô sim Kết đánh giá cảm quan si-rô sim tỷ lệ phối chế đường acid khác thể (Bảng 3) Bảng 3: Điểm đánh giá cảm quan trình phối chế Nồng độ đường (Brix) 50 55 60 Trung bình 0,3 6,4 7,3 5,2 6,30a Nồng độ acid (%) 0,35 0,4 7,2 7,1 8,0 7,2 7,3 6,8 b 7,50 7.03b Trung bình 6,90a 7,50b 6,43a 6,94 Ghi chú: trung bình nghiệm thức kèm với chữ giống khơng có khác biệt ý nghĩa cột hàng, mức độ tin cậy 95% Kết đánh giá cảm quan cho thấy có khác biệt ý nghĩa mẫu Nồng độ đường acid ảnh hưởng đến vị chát nước sim Nếu nồng độ đường sử dụng cao vị lấn át vị chát dịch sim Mẫu ưa thích đạt số điểm cao mẫu phối chế nồng độ đường là: 55oBrix nồng độ acid citric 0,35% Mẫu si-rơ có pH 3,34 độ nhớt 21,85cP 3.4.2 Ảnh hưởng nồng độ đường acid đến độ hấp thu (A) sản phẩm si-rô sim So sánh khác độ hấp thu ánh sáng dịch sim sau phối chế đường acid thể (Hình 5) 299 Tạp chí Khoa học 2010:14 294-303 Trường Đại học Cần Thơ 0.84 0.82 50 (%) 55(%) Độ hấp thu ánh sáng 0.8 60(%) 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68 0.66 0.3 0.35 Nồng độ acid (%) 0.4 Hình 5: Đồ thị biểu diễn thay đổi độ hấp thu ánh sáng (A) với công thức phối chế Ghi chú: Sai số thể sơ đồ hình cột độ lệch chuẩn (STD) giá trị trung bình Nhận thấy có khác biệt ý nghĩa độ hấp thu mẫu phối chế với nồng độ đường acid khác nhau, màu sắc nước sim bị ảnh hưởng nhiều nồng độ đường nồng độ acid Khi nồng độ đường cao, độ hấp thu ánh sáng (A) giảm dần thể màu sắc dung dịch sáng lên hòa tan đường vào dịch sim phân tử anthocyan kết hợp với đường làm tăng tính hịa tan nước anthocyan (Lê Ngọc Tú cộng sự, 2005) Ngược lại, nồng độ acid cao độ hấp thu A tăng màu anthocyan phụ thuộc mạnh vào pH môi trường (Lê Ngọc Tú cộng sự, 2005) Khi nồng độ acid citric tăng (0,3÷0,4%) làm cho pH dịch giảm màu dịch sim (trong thí có pH nằm khoảng 4÷3) từ đỏ nhạt chuyển sang đỏ làm độ hấp thụ tăng 3.4.3 Ảnh hưởng nồng độ đường đến độ nhớt dịch nước sim Kết thể bảng cho thấy gia tăng độ nhớt tỷ lệ thuận với nồng độ đường Nồng độ đường tăng độ nhớt tăng độ nhớt dung dịch định chủ yếu dung dịch đường Bảng 4: Sự thay đổi độ nhớt trình bổ sung đường Nồng độ đường (%) 50 55 60 Độ nhớt (cP) 15,95 a 21,85 b 35,05c Ghi chú: trung bình nghiệm thức kèm với chữ giống khơng có khác biệt ý nghĩa cột hàng, mức độ tin cậy 95% 3.5 Ảnh hưởng nồng độ carboxymethyl cellulose (CMC) sử dụng đến trạng thái sản phẩm si-rô sim 3.5.1 Ảnh hưởng nồng độ CMC sử dụng đến giá trị cảm quan sản phẩm Sự khác biệt mẫu trình đánh giá cảm quan thể (Bảng 5) 300 Tạp chí Khoa học 2010:14 294-303 Trường Đại học Cần Thơ Bảng 5: Điểm đánh giá cảm quan ảnh hưởng nồng độ CMC sử dụng đến trạng thái sản phẩm si-rô sim Nồng độ CMC (%) 0,1 0,15 0,2 Điểm 6,8a 8b 7,3 a Ghi chú: trung bình nghiệm thức kèm với chữ giống khơng có khác biệt ý nghĩa cột hàng, mức độ tin cậy 95% Kết đánh giá cảm quan cho thấy có khác biệt ý nghĩa điểm cảm quan si-rô bổ sung CMC nồng độ 0,15% so với nồng độ lại Với nồng độ CMC sử dụng (0,1÷0,2%) si-rơ khơng bị lắng sau hai tuần Tuy nhiên, nồng độ CMC 0,15% cho sản phẩm có giá trị cảm quan cao đạt độ sệt thích hợp 3.5.2 Ảnh hưởng nồng độ CMC đến độ nhớt sản phẩm Kết mẫu phối chế nồng độ CMC khác thể bảng cho thấy độ nhớt dịch sim tỷ lệ thuận với nồng độ CMC có khác biệt ý nghĩa với CMC polyme mạnh thẳng cho chất lỏng phi Newton, có khối lượng phân tử lớn cho vào dung dịch làm tăng độ nhớt dung dịch Bảng 6: Sự thay đổi độ nhớt theo nồng độ CMC Nồng độ CMC (%) 0,1 0,15 0,2 Độ nhớt trung bình 31,65a 43,2b 55,25c Ghi chú: trung bình nghiệm thức kèm với chữ giống khơng có khác biệt ý nghĩa cột hàng, mức độ tin cậy 95% 3.6 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian trùng đến chất lượng thời gian bảo quản Sản phẩm si-rơ sim đựng nhiều loại bao bì làm vật liệu khác như: thủy tinh, sắt tây, với kích thước khác Với sản phẩm sirô sim thực chế độ trùng chai thủy tinh Si-rơ sim thuộc nhóm thực phẩm chua có pH