Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Quả trâm (Syzygium cumini) là loại quả đặc sản phổ biến tại khu vực Bảy Núi, huyện Tri Tôn, tỉnh An Giang. Trái trâm tươi có giá trị dinh dưỡng cao, chứa nhiều hợp chất sinh học có lợi như vitamin C và anthocyanin. Tuy nhiên, quả trâm tươi có nhược điểm lớn là thời gian bảo quản sau thu hoạch rất ngắn, chỉ duy trì được từ 3 đến 5 ngày ở điều kiện tự nhiên, gây trở ngại lớn cho khâu vận chuyển, thương mại hóa và tiêu thụ sản phẩm. Việc nghiên cứu chế biến quả trâm thành các sản phẩm có thời hạn sử dụng dài hơn như kẹo dẻo là giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao chuỗi giá trị nông sản địa phương.

Đề tài "Nghiên cứu bảo quản kẹo dẻo từ nước ép trâm (Syzygium cumini)" được thực hiện bởi sinh viên Lann Thet (ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học An Giang) dưới sự hướng dẫn của ThS. Trịnh Thanh Duy.

Mục tiêu nghiên cứu cụ thể bao gồm:

  1. Xác định loại bao bì và nồng độ chất bảo quản kali sorbate phù hợp nhằm duy trì chất lượng cảm quan, hóa lý, vi sinh và hoạt chất sinh học của kẹo dẻo nước ép trâm trong suốt quá trình tồn trữ.
  2. Đảm bảo sản phẩm kẹo dẻo hoàn thiện đạt các chỉ tiêu chất lượng theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5908:2009 về sản phẩm kẹo.
  3. Đánh giá mức độ chấp nhận của người tiêu dùng đối với sản phẩm kẹo dẻo trâm về mặt cảm quan và khả năng thương mại hóa.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Kẹo dẻo sản xuất từ dịch ép quả trâm tươi kết hợp phụ gia tạo đông (gelatine, pectin), đường và chất bảo quản kali sorbate; 3 loại bao bì đóng gói gồm Polyethylene (PE), Polyethylene terephthalate (PET) và Thủy tinh sẫm màu quấn giấy bạc.
  • Phạm vi không gian: Khu thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học An Giang; địa bàn khảo sát thị hiếu người tiêu dùng tại Thành phố Long Xuyên và Huyện Tri Tôn, tỉnh An Giang.
  • Phạm vi thời gian: Quá trình thực nghiệm và khảo sát được tiến hành từ tháng 02/2021 đến tháng 05/2021; bảo vệ chuyên đề vào tháng 06/2021.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng trên các cơ sở lý thuyết về chế biến bánh kẹo, hóa sinh học thực phẩm, cơ chế biến đổi chất lượng trong quá trình bảo quản và kỹ thuật đóng gói thực phẩm:

  • Tiêu chuẩn chất lượng: Áp dụng TCVN 5908:2009 quy định các chỉ tiêu cảm quan (màu sắc, hình dáng, tạp chất, cấu trúc, mùi vị), hóa lý (đường toàn phần $\ge 45%$, đường khử $35-45%$, độ ẩm $10-12%$, tro không tan $\le 0,1%$) và vi sinh vật cho sản phẩm kẹo dẻo.
  • Chất bảo quản: Nghiên cứu cơ chế kháng vi sinh vật của muối kali sorbate đối với nấm men (Saccharomyces, Candida, Byssochlamys...), nấm mốc (Aspergillus, Penicillium, Mucor...) và vi khuẩn thông qua việc làm mất hoạt tính enzyme dehydrogenase và cơ chế lực vận chuyển proton qua màng tế bào.
  • Vật liệu bao bì: Đặc tính thấm khí, thấm ẩm, cản ánh sáng của màng PE, nhựa PET và thủy tinh sẫm màu.
  • Các biến đổi chất lượng: Cơ chế sẫm màu, tổn thất vitamin C do oxy hóa, suy giảm anthocyanin và biến đổi độ cứng/ẩm độ trong thời gian bảo quản.

Phương pháp nghiên cứu và bố trí thí nghiệm:

  • Bố trí thí nghiệm bảo quản: Thí nghiệm 2 nhân tố với 3 lần lặp lại. Nhân tố A là nồng độ kali sorbate (4 mức: 0%, 0,02%, 0,04%, 0,06%). Nhân tố L là loại bao bì (3 loại: túi PE, hộp PET, hộp thủy tinh sẫm màu). Tổng cộng có 12 nghiệm thức, theo dõi định kỳ hàng tuần trong thời gian 6 tuần (tổng số 72 lượt mẫu phân tích).
  • Phương pháp khảo sát thị hiếu: Thiết kế phiếu điều tra phỏng vấn trực tiếp 100 người tiêu dùng ngẫu nhiên chia thành 3 nhóm đối tượng (học sinh - sinh viên, công nhân viên chức, người buôn bán).
  • Phương pháp phân tích chỉ tiêu:
    • Màu sắc (độ sáng L): Đo bằng máy đo màu Konica Minolta CR-400 (hệ màu Hunter L, a, b).
    • Độ cứng cấu trúc: Đo bằng máy phân tích cấu trúc Texture Analyser TA / Brookfield CT3-1000 (đầu đo dao dày 3 mm, hành trình cắt dài 40 mm).
    • Đường tổng số: Phương pháp so màu quang phổ với thuốc thử acid dinitrosalicylic (DNS) ở bước sóng 540 nm (nguyên lý Bertrand cải tiến).
    • Vitamin C: Phương pháp chuẩn độ oxy hóa - khử bằng dung dịch $I_2$ 0,01 N với chỉ thị hồ tinh bột 1%.
    • Acid tổng số: Chuẩn độ trung hòa bằng dung dịch NaOH 0,1 N với chỉ thị phenolphtalein, quy đổi theo acid citric ($K = 0,0064$).
    • Anthocyanin: Phương pháp đo mật độ quang vi sai (pH vi sai ở pH 1,0 và pH 4,5 tại bước sóng hấp thụ cực đại và 700 nm).
    • Tanin: Phương pháp Folin-Denis đo quang ở bước sóng 700 nm theo đường chuẩn acid tannic.
    • Vi sinh vật: Tổng số vi khuẩn hiếu khí theo TCVN 11039-1:2015; tổng số nấm men và nấm mốc theo TCVN 11039-8:2015.
    • Cảm quan: Đánh giá theo thang điểm Hedonic và hệ thống đánh giá chất lượng 20 điểm (thang 6 bậc, điểm từ 0 đến 5).
  • Xử lý số liệu: Tính toán giá trị trung bình bằng Microsoft Excel và phân tích phương sai, so sánh khác biệt ý nghĩa nhỏ nhất LSD ở mức xác suất $p < 0,05$ bằng phần mềm Statgraphics.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương 1 thiết lập tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ tiềm năng của nguồn nguyên liệu trái trâm Tri Tôn - An Giang. Nêu rõ các rào cản về thời gian bảo quản ngắn của quả tươi và xác định việc phát triển sản phẩm kẹo dẻo trâm đóng gói là hướng đi thích hợp nhằm đa dạng hóa sản phẩm bánh kẹo đặc sản địa phương. Chương này công bố mục tiêu nghiên cứu, 2 nội dung thí nghiệm chính cần thực hiện.

Chương 2: Lược khảo tài liệu

Tổng quan chi tiết về nguyên liệu trâm (Syzygium cumini), các hợp chất dinh dưỡng và sắc tố tự nhiên. Trình bày các tiêu chuẩn kỹ thuật kẹo dẻo theo TCVN 5908:2009. Thuyết minh hoàn chỉnh quy trình sản xuất kẹo dẻo trâm gồm các công đoạn: tiếp nhận nguyên liệu quả trâm chín $\rightarrow$ xử lý $\rightarrow$ chần nước nóng ($80^\circ\text{C}$, 2 phút) $\rightarrow$ chà tách hạt (tỷ lệ nước 1:1) $\rightarrow$ lọc dịch $\rightarrow$ ngâm trương nở phụ gia tạo đông (gelatine, pectin trong 10 phút) $\rightarrow$ phối chế và cô đặc ($85^\circ\text{C}$, 5 phút) $\rightarrow$ rót khuôn định hình trong tủ lạnh (2 giờ) $\rightarrow$ tách khuôn $\rightarrow$ bao gói.

Chương 2 cũng phân tích cấu trúc polymer và tính chất cơ lý của 3 loại bao bì (PE, PET, thủy tinh); dược tính và cơ chế kháng nấm men, nấm mốc, vi khuẩn của kali sorbate; đồng thời phân loại các dạng biến đổi vật lý, hóa học, sinh học xảy ra trong suốt thời gian bảo quản sản phẩm kẹo dẻo.

Chương 3: Phương tiện và phương pháp nghiên cứu

Trình bày địa điểm, thời gian, danh mục hóa chất tinh khiết và trang thiết bị chuyên dụng tại phòng thí nghiệm (cân phân tích Ohaus 4 số lẻ, máy đo màu CR-400, máy đo cấu trúc Brookfield CT3, máy so màu UV-VIS SP-1920, máy đo pH Mi51). Mô tả chi tiết sơ đồ bố trí Thí nghiệm 1 (ảnh hưởng của bao bì và nồng độ kali sorbate qua 6 tuần bảo quản) và quy trình điều tra xã hội học trong Thí nghiệm 2 (khảo sát thị hiếu 100 người tiêu dùng tại TP. Long Xuyên và Tri Tôn). Nêu đầy đủ các nguyên tắc hóa lý, công thức tính toán cho từng chỉ tiêu phân tích.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Trình bày toàn bộ số liệu thực nghiệm thông qua các bảng thống kê LSD và biểu đồ phân tích.

  1. Ảnh hưởng của loại bao bì đến chất lượng kẹo dẻo trâm sau 6 tuần:
    • Bao bì PE: Độ sáng L giảm từ 26,63 xuống 25,53 (sản phẩm tối màu hơn do ánh sáng chiếu qua màng trong suốt). Điểm cảm quan cấu trúc giảm từ 4,10 xuống 3,96 ($p < 0,05$). Ẩm độ kẹo tăng từ 23,193% lên 25,458% do màng PE có tính thấm ẩm/khí cao, dẫn đến độ cứng cơ học giảm từ 1616,75 glực xuống 1524,17 glực. Hàm lượng vitamin C giảm từ 0,069% xuống 0,056%. Hàm lượng đường tổng (47,582% $\rightarrow$ 47,400%), acid tổng (0,844% $\rightarrow$ 0,821%) và anthocyanin (23,988 mg/l $\rightarrow$ 23,211 mg/l) không có sự sai khác mang ý nghĩa thống kê ($p > 0,05$).
    • Bao bì PET: Cho xu hướng biến đổi tương tự PE nhưng mức độ tốt hơn nhẹ. Độ sáng L giảm từ 26,63 xuống 25,57; điểm cấu trúc giảm từ 4,10 xuống 3,98; ẩm độ tăng lên 25,323%; độ cứng giảm còn 1525,83 glực; vitamin C giảm còn 0,056%; đường tổng đạt 47,395%; acid tổng đạt 0,826% và anthocyanin đạt 23,311 mg/l.
    • Bao bì Thủy tinh sẫm màu: Khả năng bảo quản vượt trội nhất. Độ sáng L duy trì ở mức 26,02; điểm cảm quan màu sắc (4,42), mùi vị (4,31) và cấu trúc (4,02) không bị suy giảm có ý nghĩa thống kê ($p > 0,05$). Ẩm độ chỉ tăng nhẹ lên 23,282%, độ cứng đạt 1602,50 glực, anthocyanin đạt 23,361 mg/l, acid tổng đạt 0,829% và đường tổng đạt 47,400%. Tuy nhiên, vitamin C vẫn giảm có ý nghĩa từ tuần thứ 5 (xuống 0,065% ở tuần 6).
Chỉ tiêu theo dõi sau 6 tuần Mẫu ban đầu (Tuần 0) Bao bì PE (Tuần 6) Bao bì PET (Tuần 6) Thủy tinh sẫm màu (Tuần 6)
Độ sáng $L$ 26,63 25,53 25,57 26,02
Điểm cảm quan cấu trúc (thang 5) 4,10 3,96 3,98 4,02
Ẩm độ (%) 23,193 25,458 25,323 23,282
Độ cứng (glực) 1616,75 1524,17 1525,83 1602,50
Hàm lượng Vitamin C (%) 0,069 0,056 0,056 0,065
Hàm lượng Acid tổng (%) 0,844 0,821 0,826 0,829
Hàm lượng Đường tổng (%) 47,582 47,400 47,395 47,400
Hàm lượng Anthocyanin (mg/l) 23,988 23,211 23,311 23,361
  1. Ảnh hưởng của nồng độ kali sorbate đến vi sinh và chất lượng kẹo:
    • Mẫu đối chứng (0% kali sorbate): Sau 2 tuần xuất hiện nấm mốc, vi sinh vật hiếu khí tăng nhanh, mẫu bị hư hỏng hoàn toàn từ tuần thứ 3 (không phân tích tiếp).
    • Nồng độ 0,02%: Ức chế vi sinh trong 3 tuần đầu, nhưng đến tuần thứ 4 đã xuất hiện nấm mốc.
    • Nồng độ 0,04% và 0,06%: Sau 6 tuần bảo quản, hoàn toàn không phát hiện nấm mốc; tổng số vi sinh vật hiếu khí ở mức an toàn (14 CFU/g đối với mẫu 0,04% và 7 CFU/g đối với mẫu 0,06%).
    • Về cảm quan mùi vị tại tuần thứ 6: Mẫu bổ sung 0,04% kali sorbate đạt điểm cảm quan mùi vị 4,33 (giữ mùi thơm tự nhiên của trâm), cao hơn có ý nghĩa ($p < 0,05$) so với mẫu 0,06% chỉ đạt 4,28 điểm (do xuất hiện mùi lạ của chất bảo quản).
Nồng độ Kali sorbate (%) Vi sinh vật hiếu khí tuần 6 (CFU/g) Nấm mốc tuần 6 Điểm màu sắc tuần 6 Điểm mùi vị tuần 6 Điểm cấu trúc tuần 6
0% KPT (hỏng từ tuần 2) Dương tính (+) - - -
0,02% KPT (hỏng từ tuần 4) Dương tính (+) - - -
0,04% 14 Âm tính (-) 4,39 4,33 4,02
0,06% 7 Âm tính (-) 4,41 4,28 4,02
  1. Kết quả khảo sát thị hiếu người tiêu dùng (n = 100):
    • Cơ cấu mẫu: 50% học sinh - sinh viên (7-24 tuổi), 30% công nhân viên chức (25-50 tuổi), 20% người buôn bán (25-60 tuổi).
    • Mật độ tiêu dùng kẹo dẻo: 30% thỉnh thoảng (1-2 lần/tuần), 30% thường xuyên (2-3 lần/tuần), 25% rất ít sử dụng, 15% rất thường xuyên (3-5 lần/tuần).
    • Mối quan tâm của người dùng: Giá trị cảm quan chiếm 43%, an toàn vệ sinh thực phẩm chiếm 28%, giá trị dinh dưỡng chiếm 20%, hạn sử dụng chiếm 9%.
    • Yếu tố quyết định mua: Giá trị cảm quan (46%), giá trị dinh dưỡng (28%), giá thành (22%), tiếp thị/quảng cáo (4%).
    • Đánh giá chất lượng kẹo dẻo trâm: 79% đánh giá sản phẩm có độ hấp dẫn; 56% rất thích màu sắc; 45% đánh giá cấu trúc rất tốt (35% tương đối tốt); 75% đánh giá mùi vị rất ngon và hài hòa.
    • Tiềm năng thương mại: 79% người được hỏi đồng ý mua sản phẩm; 40% người đồng ý với mức giá đề xuất 22.000 đồng/100g kẹo (bảng 14 ghi nhận 20.000 đồng chiếm 40% và 24.000 đồng chiếm 12%).

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết các thông số kỹ thuật tối ưu rút ra từ nghiên cứu và đưa ra các kiến nghị mở rộng nhằm hoàn thiện quy trình sản xuất quy mô công nghiệp.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu mang lại các kết quả thực nghiệm và giá trị ứng dụng cụ thể:

  • Xác định được chế độ bảo quản tối ưu cho kẹo dẻo nước ép trâm: Bao bì thủy tinh sẫm màu cho hiệu quả duy trì hóa lý và hoạt chất sinh học tốt nhất. Tuy nhiên, xét trên khía cạnh kinh tế, chi phí đầu tư và tính tiện dụng khi vận chuyển, việc lựa chọn bao bì PET (hoặc PE) kết hợp bổ sung kali sorbate ở nồng độ 0,04% là giải pháp kỹ thuật tối ưu, đảm bảo độ an toàn vi sinh và giữ trọn vẹn giá trị cảm quan sau 6 tuần tồn trữ.
  • Cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm về động học biến đổi của các thành phần hóa sinh (ẩm độ, độ cứng, vitamin C, acid tổng, đường tổng, anthocyanin) trong kẹo dẻo trâm qua các mốc thời gian bảo quản.
  • Chứng minh tiềm năng thị trường của dòng sản phẩm bánh kẹo từ quả trâm bản địa với tỷ lệ chấp nhận mua đạt 79% và mức giá thương mại hóa phù hợp là 22.000 đồng/100g.
  • Đóng góp vào định hướng đa dạng hóa sản phẩm chế biến sâu từ nông sản vùng Bảy Núi - An Giang, giải quyết bài toán thời vụ và hao hụt sau thu hoạch cho trái trâm tươi.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận ghi nhận một số hạn chế và định hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Thời gian theo dõi thực nghiệm của đề tài mới dừng lại ở quy mô 6 tuần (1,5 tháng); cần tiếp tục theo dõi thời gian bảo quản dài hơn (3 đến 6 tháng hoặc 1 năm) để xác định chính xác hạn sử dụng tối đa của sản phẩm.
  • Nghiên cứu chỉ mới thử nghiệm bảo quản ở điều kiện nhiệt độ phòng; cần mở rộng khảo sát ở các điều kiện nhiệt độ, độ ẩm môi trường khác nhau và thử nghiệm thêm các loại bao bì màng ghép phức hợp đa lớp có khả năng chống thấm khí/cản sáng cao hơn.
  • Cần nghiên cứu các giải pháp công nghệ nhằm khắc phục và hạn chế hiện tượng dính bề mặt của kẹo dẻo trong quá trình đóng gói và lưu thông phân phối.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo chuyên môn hữu ích cho:

  • Sinh viên, học viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Đảm bảo chất lượng và An toàn thực phẩm khi thực hiện đồ án, khóa luận về công nghệ chế biến kẹo dẻo (gummy candy), kỹ thuật tạo gel gelatin-pectin, và công nghệ bảo quản thực phẩm.
  • Các nhà nghiên cứu, cán bộ kỹ thuật tại các cơ sở chế biến thực phẩm quan tâm đến phương pháp phân tích hàm lượng sắc tố anthocyanin bằng phương pháp vi sai pH, kỹ thuật chuẩn độ xác định vitamin C, đường tổng (DNS/Bertrand), cũng như quy trình đánh giá kết cấu thực phẩm bằng máy đo cấu trúc chuyên dụng.
  • Doanh nghiệp, cơ sở sản xuất nông sản tại tỉnh An Giang và vùng Đồng bằng sông Cửu Long muốn phát triển sản phẩm giá trị gia tăng từ nguồn nguyên liệu quả trâm bản địa.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao mẫu kẹo dẻo trâm không bổ sung kali sorbate (0%) bị hỏng nhanh chóng chỉ sau 2 tuần bảo quản? Kẹo dẻo trâm có hàm lượng ẩm tương đối cao (khoảng 23,19%), kết hợp với hàm lượng đường tự nhiên và dinh dưỡng từ dịch quả trâm, tạo môi trường thuận lợi cho nấm men, nấm mốc và vi khuẩn phát triển. Nếu không có chất ức chế vi sinh vật, sau 2 tuần mẫu đã bị nhiễm mốc bề mặt và hư hỏng.

2. Giữa hai nồng độ kali sorbate 0,04% và 0,06%, vì sao tác giả lựa chọn nồng độ 0,04%? Cả hai nồng độ 0,04% và 0,06% đều ức chế hoàn toàn nấm mốc và kiểm soát tổng số vi khuẩn hiếu khí ở mức an toàn sau 6 tuần. Tuy nhiên, ở nồng độ 0,06%, sản phẩm xuất hiện mùi vị lạ làm giảm điểm đánh giá cảm quan mùi vị xuống 4,28 điểm; trong khi ở nồng độ 0,04%, kẹo đạt 4,33 điểm cảm quan và giữ được hương vị tự nhiên đặc trưng của quả trâm.

3. Bao bì thủy tinh sẫm màu có ưu và nhược điểm gì so với bao bì nhựa PE và PET? Bao bì thủy tinh sẫm màu cản ánh sáng trực tiếp và chống thấm khí/hơi nước rất tốt, giúp duy trì độ cứng (1602,50 glực), hạn chế tăng ẩm (23,28%) và giữ hàm lượng vitamin C (0,065%) cao hơn rõ rệt sau 6 tuần. Tuy nhiên, nhược điểm của bao bì thủy tinh là giá thành cao, khối lượng nặng và dễ vỡ gây khó khăn cho việc vận chuyển thương mại.

4. Sự thay đổi chất lượng rõ rệt nhất của kẹo khi bảo quản trong bao bì PE và PET là gì? Do đặc tính thấm khí và hơi nước của màng nhựa PE và PET, độ ẩm của kẹo tăng nhanh từ tuần thứ 3 (từ 23,19% lên trên 25,3%), dẫn đến độ cứng của kẹo suy giảm từ 1616,75 glực xuống khoảng 1524 - 1525 glực. Đồng thời, do bao bì trong suốt cho ánh sáng đi qua nên hàm lượng vitamin C bị oxy hóa giảm từ 0,069% xuống 0,056% và độ sáng L giảm làm kẹo sẫm màu hơn.

5. Khảo sát thị hiếu 100 người tiêu dùng cho thấy mức giá nào được đánh giá là phù hợp nhất cho sản phẩm? Trong số các ý kiến khảo sát, có 79% người tiêu dùng đồng ý mua sản phẩm khi thương mại hóa, và mức giá đề xuất 22.000 đồng cho một gói 100g kẹo dẻo trâm nhận được sự đồng thuận cao nhất (chiếm 40% tỷ lệ lựa chọn).

Kết luận

Chuyên đề tốt nghiệp của tác giả Lann Thet đã xây dựng thành công cơ sở khoa học cho quy trình bảo quản kẹo dẻo từ nước ép quả trâm tươi Tri Tôn - An Giang. Kết quả nghiên cứu xác định việc sử dụng nồng độ chất bảo quản kali sorbate 0,04% kết hợp với bao bì PET/PE giúp sản phẩm duy trì tốt các chỉ tiêu chất lượng cảm quan, hóa lý và vi sinh theo TCVN 5908:2009 trong 6 tuần bảo quản. Nghiên cứu cung cấp giải pháp kỹ thuật có tính ứng dụng thực tiễn cao, góp phần thúc đẩy tiềm năng chế biến sâu và gia tăng giá trị kinh tế cho nông sản đặc thù của địa phương.