Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của nhiều loại cây ăn trái có giá trị kinh tế. Theo số liệu thống kê trong tài liệu, cả nước có khoảng 425.000 ha diện tích trồng cây ăn trái với tổng sản lượng đạt xấp xỉ 3,8 triệu tấn (năng suất bình quân đạt 9 tấn/ha). Trong đó, vùng Đồng bằng sông Cửu Long chiếm khoảng 60% tổng diện tích cây ăn trái của cả nước. Xoài (Mangifera indica L.) là loại quả đặc trưng, có sản lượng lớn thứ hai tại khu vực này (chỉ sau chuối).

Mặc dù sản lượng thu hoạch hàng năm rất lớn, giá thành xoài vào chính vụ thường giảm mạnh do phần lớn nông sản chỉ được tiêu thụ dưới dạng quả tươi. Các phương pháp bảo quản sau thu hoạch và công nghệ chế biến hiện tại còn hạn chế; các sản phẩm chế biến sẵn từ xoài trên thị trường như nectar xoài, bột xoài hay mứt xoài nhuyễn có số lượng khiêm tốn và phần lớn là hàng nhập khẩu. Bên cạnh đó, ngành công nghiệp sản xuất bánh kẹo ngày càng chú trọng đến việc đa dạng hóa sản phẩm, kết hợp các hương vị tự nhiên và đáp ứng thị hiếu giải trí, dinh dưỡng của người tiêu dùng.

Trước thực trạng đó, đề tài chuyên đề tốt nghiệp "Nghiên cứu chế biến kẹo dẻo xoài muối ớt" được thực hiện nhằm giải quyết các nhiệm vụ và mục tiêu cụ thể:

  1. Mục tiêu nghiên cứu:

    • Xây dựng quy trình công nghệ chế biến kẹo dẻo xoài muối ớt với các thông số kỹ thuật tối ưu ở quy mô phòng thí nghiệm.
    • Nâng cao giá trị gia tăng và giá trị kinh tế cho quả xoài, góp phần giải quyết tình trạng dư thừa nông sản cục bộ vào mùa thu hoạch chính và đa dạng hóa các dòng sản phẩm bánh kẹo từ trái cây nhiệt đới.
  2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

    • Đối tượng nghiên cứu: Quả xoài thuộc họ Đào lộn hột (Anacardiaceae), chi Mangifera L., loài Mangifera indica L. (khảo sát trên 3 giống: xoài Cát Chu, xoài Cát Hòa Lộc và xoài Thanh Ca ở hai trạng thái: xoài chưa chín và xoài chín).
    • Nguyên liệu phụ và phụ gia: Đường saccharose, gelatin thực phẩm, acid citric, các loại muối ớt (muối tự phối chế đề xuất, muối tôm Như Bình, muối ớt Dh Foods).
    • Phạm vi không gian: Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp & Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học An Giang.
    • Phạm vi thời gian: Đề tài được triển khai từ tháng 01/2021 đến tháng 05/2021.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

Đề tài vận dụng lý thuyết chế biến bánh kẹo, hóa sinh học thực phẩm, công nghệ tạo gel và bảo quản thực phẩm. Các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia (TCVN) và quy chuẩn kỹ thuật quốc gia (QCVN) được sử dụng làm cơ sở kiểm soát chất lượng và đánh giá gồm:

  • TCVN 6958:2001: Tiêu chuẩn chất lượng đường tinh luyện (Độ Pol $\ge 99,80^\circ\text{Z}$, đường khử $\le 0,03%$, tro dẫn điện $\le 0,03%$).
  • QCVN 02:2009/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt dùng trong chế biến.
  • TCVN 9639:2013: Tiêu chuẩn muối thực phẩm ($\text{NaCl} \ge 99,00%$, độ ẩm $\le 5,00%$).
  • TCVN 1459:2008: Tiêu chuẩn về phụ gia điều vị bột ngọt (monosodium glutamate - MSG).
  • TCVN 5908:2009: Tiêu chuẩn quốc gia về sản phẩm kẹo dẻo (độ ẩm $10 - 12%$, hàm lượng đường khử $35 - 45%$, đường tổng số $\ge 40%$, tro không tan trong dung dịch $\text{HCl } 10% \le 0,1%$).
  • TCVN 3215-79: Phương pháp đánh giá cảm quan thực phẩm bằng hệ điểm 20 trên các chỉ tiêu trạng thái, màu sắc, mùi, vị.

Phương pháp phân tích và thiết bị nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm phòng thí nghiệm kết hợp phân tích hóa lý, đo đạc cơ lý và khảo sát thị hiếu người tiêu dùng:

Chỉ tiêu phân tích Phương pháp / Thiết bị sử dụng
Cấu trúc kẹo (độ cứng, dẻo dai) Máy đo cấu trúc Brookfield CT3
Hệ màu sắc ($L^, a^, b^*$) Máy đo màu quang phổ Konica Minolta
Hàm lượng đường tổng số Phương pháp hóa học Bertrand
Hàm lượng acid tổng số Phương pháp chuẩn độ định phân bằng dung dịch $\text{NaOH } 0,1\text{N}$
Độ ẩm Phương pháp sấy đến khối lượng không đổi ở $105^\circ\text{C}$
Độ brix (hàm lượng chất khô hòa tan) Khúc xạ kế (Brix kế)
Khối lượng mẫu Cân kỹ thuật điện tử AND GF-6100 (Nhật Bản)
Đánh giá cảm quan Phương pháp cho điểm thị hiếu và điểm chất lượng theo TCVN 3215-79
Khảo sát người tiêu dùng Bảng câu hỏi cấu trúc điều tra thị hiếu và mức độ chấp nhận

Phương pháp xử lý số liệu

Tất cả các thí nghiệm công nghệ đều được bố trí ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại ($n = 3$). Dữ liệu thực nghiệm được xử lý thống kê, phân tích phương sai (ANOVA) và so sánh sự khác biệt có ý nghĩa giữa các giá trị trung bình bằng phép thử LSD (Least Significant Difference) ở mức ý nghĩa $p < 0,05$ ($95%$) thông qua phần mềm Statgraphics Centurion 15.0 và Microsoft Excel.


Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương này trình bày lý do chọn đề tài dựa trên tiềm năng sản lượng xoài tại Đồng bằng sông Cửu Long (đặc biệt tại An Giang, Tiền Giang, Đồng Tháp), thực trạng tiêu thụ nông sản và tính cấp thiết của việc phát triển sản phẩm chế biến sâu. Tác giả xác định rõ 2 mục tiêu nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu là quả xoài (Mangifera indica L.), liệt kê 4 nội dung thí nghiệm chính và khẳng định tính mới của đề tài trong việc phối hợp vị chua ngọt tự nhiên của xoài với vị cay mặn đặc trưng của muối ớt để tạo nên dòng kẹo dẻo mới lạ.

Chương 2: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Chương 2 cung cấp hệ thống tài liệu tổng quan toàn diện phục vụ quá trình thực nghiệm:

  • Tổng quan về nguyên liệu xoài: Nguồn gốc, phân loại hai nhóm xoài đơn phôi (Ấn Độ) và đa phôi (Đông Nam Á). Đặc tính nông học và hóa sinh của các giống xoài phổ biến: xoài Cát Hòa Lộc ($20 - 24^\circ\text{Brix}$, tỷ lệ thịt $> 80%$), xoài Cát Chu ($18 - 20^\circ\text{Brix}$, tỷ lệ thịt $78 - 80%$, thịt dày $2,3\text{ cm}$), xoài Thanh Ca ($18 - 20^\circ\text{Brix}$, tỷ lệ thịt $70 - 75%$), xoài Bưởi, xoài Hôi và xoài Trứng. Thành phần dinh dưỡng trong $100\text{g}$ xoài: nước ($86,5\text{g}$), glucid ($15,9\text{g}$), protein ($0,6\text{g}$), lipid ($0,3\text{g}$), tro ($0,6\text{g}$), vitamin A ($1,88\text{mg}$), năng lượng ($620\text{ calo}$).
  • Tổng quan về phụ gia và gia vị: Cấu trúc và tính chất đường saccharose ($\text{C}{12}\text{H}{22}\text{O}_{11}$, $d = 1,5879\text{ g/cm}^3$); tính chất tạo gel thuận nghịch sol - gel của protein gelatin (nhiệt độ nóng chảy $27 - 34^\circ\text{C}$); vai trò điều vị và chống oxy hóa của acid citric ($\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_7\cdot\text{H}_2\text{O}$); đặc điểm của muối tôm Như Bình (Tây Ninh), muối ớt Dh Foods và công thức muối đề xuất (gồm muối ăn $\text{NaCl}$, đường, bột ngọt, tỏi chứa allicin $\text{C}6\text{H}{10}\text{OS}_2$ và ớt chứa capsicum $1,3%$).
  • Các quá trình công nghệ cơ bản: Cơ chế lực nén, va đập, ma sát trong quá trình nghiền/xay; động học và thủy lực của quá trình lọc tách bã; nguyên lý khuấy trộn phối chế; các thông số nhiệt độ sôi, thời gian, cường độ bốc hơi trong quá trình cô đặc dịch đường.
  • Biến đổi hóa lý trong chế biến kẹo: Phản ứng caramel hóa ở nhiệt độ cao ($> 120^\circ\text{C}$); phản ứng Maillard giữa nhóm amino và đường khử tạo hợp chất melanoidin; cơ chế kết tinh gây hiện tượng "hồi đường" do mất cân bằng giữa saccharose và glucose/fructose; hiện tượng "chảy kẹo" do hút ẩm từ môi trường.
  • Bao bì thực phẩm: Cấu trúc phân tử, phản ứng trùng ngưng và các đặc tính cơ lý, độ thấm khí của màng nhựa Polyethylene terephthalate (PET).
  • Tổng quan nghiên cứu liên quan: Kế thừa thông số công nghệ từ các công trình kẹo dẻo ổi ruột đỏ (Nguyễn Kiều Phương, 2011), kẹo dẻo thốt nốt (Lê Thị Phương Tâm), kẹo dẻo sim (Vũ Hà Trinh Nữ), kẹo dẻo cóc - chanh dây (Lê Thị Cẩm Vân, 2010) và kẹo dẻo gừng cam (Trần Thị Đang Khanh, 2013).

Chương 3: Phương tiện và phương pháp nghiên cứu

Trình bày kế hoạch thực hiện, trang thiết bị thí nghiệm, quy trình nghiên cứu dự kiến và phương pháp bố trí 4 nội dung thực nghiệm:

  • Thí nghiệm 1: Bố trí 2 nhân tố hoàn toàn ngẫu nhiên gồm Loại xoài (3 mức: Cát Hòa Lộc, Cát Chu, Thanh Ca) $\times$ Tỷ lệ phối trộn xoài chưa chín/xoài chín (4 mức: 4:1, 3:1, 2:1, 1:1) với 3 lần lặp lại ($3 \times 4 \times 3 = 36\text{ đơn vị thí nghiệm}$).
  • Thí nghiệm 2: Bố trí 2 nhân tố gồm Hàm lượng đường (3 mức: 45%, 50%, 55%) $\times$ Hàm lượng gelatin (3 mức: 10%, 12%, 14%) với 3 lần lặp lại ($3 \times 3 \times 3 = 27\text{ đơn vị thí nghiệm}$).
  • Thí nghiệm 3: Bố trí 2 nhân tố gồm Loại muối ớt (3 loại: muối đề xuất, muối tôm Như Bình, muối ớt Dh Foods) $\times$ Tỷ lệ bổ sung muối ớt (4 mức: 1%, 2%, 3%, 4%) với 3 lần lặp lại ($3 \times 4 \times 3 = 36\text{ đơn vị thí nghiệm}$).
  • Thí nghiệm 4: Điều tra xã hội học đánh giá mức độ ưa thích, chất lượng cảm quan và khả năng chấp nhận chi trả của người tiêu dùng đối với sản phẩm hoàn thiện.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Phân tích chi tiết tác động của từng thông số công nghệ đến các chỉ tiêu hóa lý (đường tổng, acid tổng, độ ẩm, màu sắc $L^, a^, b^*$, độ bền gel/cấu trúc) và chỉ tiêu cảm quan (màu sắc, mùi vị, trạng thái):

  1. Ảnh hưởng của loại xoài và tỷ lệ phối trộn sống/chín: Xoài Cát Chu phối trộn ở tỷ lệ 3 phần xoài chưa chín : 1 phần xoài chín tạo được độ chua - ngọt cân bằng, màu vàng cam tự nhiên và điểm cảm quan vượt trội so với xoài Cát Hòa Lộc và xoài Thanh Ca.
  2. Ảnh hưởng của hàm lượng đường và hàm lượng gelatin: Nồng độ đường 50% kết hợp 12% gelatin tạo được cấu trúc gel đàn hồi dẻo dai tối ưu, không bị hiện tượng chảy dính hay quá cứng, đồng thời hạn chế tối đa nguy cơ hồi đường khi làm nguội.
  3. Ảnh hưởng của loại muối ớt và tỷ lệ bổ sung: Muối tôm Như Bình với nồng độ bổ sung 2% mang lại sự hài hòa tốt nhất về vị mặn, ngọt, chua, cay, làm nổi bật hương vị đặc trưng của xoài mà không gây át mùi hay làm biến đổi màu sắc khối kẹo.
  4. Đánh giá của người tiêu dùng: Kết quả phân tích dữ liệu điều tra thị hiếu cho thấy sản phẩm nhận được tỷ lệ chấp nhận cao từ người tiêu dùng về hình thức màu sắc, cấu trúc mềm dẻo và tính mới của hương vị xoài muối ớt.

Chương 5: Kết luận và khuyến nghị

Tổng kết các thông số kỹ thuật tối ưu đã xác lập được từ chuỗi thí nghiệm, hoàn thiện sơ đồ quy trình công nghệ chế biến kẹo dẻo xoài muối ớt hoàn chỉnh và đưa ra các khuyến nghị về việc kiểm soát điều kiện bao gói bằng bao bì PET/PVC nhằm duy trì chất lượng sản phẩm trong bảo quản.


Kết quả và đóng góp

Kết quả thông số kỹ thuật tối ưu

Nghiên cứu đã hoàn thiện quy trình công nghệ chế biến kẹo dẻo xoài muối ớt ở quy mô phòng thí nghiệm với bộ thông số kỹ thuật xác định:

Công đoạn / Thông số Giá trị tối ưu được xác lập
Giống xoài lựa chọn Xoài Cát Chu
Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu xoài 3 phần xoài chưa chín : 1 phần xoài chín (3:1)
Thời gian ngâm trương nở gelatin 10 phút trong dịch quả xoài đã lọc
Điều kiện cô đặc dịch đường Cô đặc cùng acid citric ở nhiệt độ $85^\circ\text{C}$ trong thời gian 6 phút
Hàm lượng đường bổ sung 50%
Hàm lượng gelatin tạo gel 12%
Loại muối ớt sử dụng Muối tôm Như Bình (Tây Ninh)
Tỷ lệ muối ớt bổ sung 2%
Quy cách bao gói Màng/hộp bao bì PET nguyên sinh

Đóng góp thực tiễn của đề tài

  • Đa dạng hóa sản phẩm nông sản: Tạo ra sản phẩm kẹo dẻo phối chế từ quả xoài tươi kết hợp vị gia vị muối ớt truyền thống, mở ra hướng đi mới cho công nghệ chế biến sâu trái cây nhiệt đới tại ĐBSCL.
  • Giá trị kinh tế cho chuỗi cung ứng xoài: Cung cấp giải pháp kỹ thuật cụ thể giúp tiêu thụ một phần sản lượng xoài tươi vào mùa thu hoạch rộ, giảm thiểu tổn thất sau thu hoạch và nâng cao giá trị gia tăng của nông sản địa phương.
  • Dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác: Cung cấp hệ thống dữ liệu định lượng về các biến đổi hóa lý, đặc tính lưu biến và điểm cảm quan của hệ gel gelatin - đường - dịch quả xoài - muối ớt.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên nội dung và phạm vi nghiên cứu được trình bày trong khóa luận, các hạn chế và hướng phát triển tiếp theo gồm:

  • Quy mô thực nghiệm: Nghiên cứu mới dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm với các mẻ mẫu nhỏ; chưa tiến hành thử nghiệm sản xuất liên tục trên dây chuyền thiết bị bán công nghiệp hoặc công nghiệp.
  • Đánh giá thời hạn bảo quản: Khóa luận tập trung chủ yếu vào việc tối ưu hóa công thức phối chế ban đầu; các nghiên cứu tiếp theo cần khảo sát chuyên sâu sự biến đổi chất lượng hóa lý, vi sinh và độ oxy hóa chất béo/màu sắc theo thời gian bảo quản trong các điều kiện nhiệt độ và bao bì khác nhau.
  • Tối ưu hóa năng lượng: Cần khảo sát thêm các phương pháp cô đặc chân không ở nhiệt độ thấp hơn nhằm bảo toàn tối đa hàm lượng vitamin C và các hợp chất mùi hương nhạy nhiệt trong dịch quả xoài.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo chuyên môn thiết thực cho các đối tượng:

  • Sinh viên, học viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sau thu hoạch: Tham khảo phương pháp luận bố trí thí nghiệm đa nhân tố, kỹ thuật đo cấu trúc thực phẩm bằng máy Brookfield CT3, phương pháp đo màu Konica Minolta và cách thức xử lý số liệu thống kê ANOVA bằng phần mềm Statgraphics.
  • Cán bộ R&D tại các doanh nghiệp bánh kẹo: Sử dụng công thức phối chế (tỷ lệ xoài 3:1, đường 50%, gelatin 12%, muối tôm 2%) làm tài liệu nền tảng để nghiên cứu phát triển các dòng kẹo dẻo trái cây có bổ sung gia vị mặn - cay.
  • Cơ sở chế biến nông sản tại Đồng bằng sông Cửu Long: Tham khảo quy trình kỹ thuật để đa dạng hóa các sản phẩm chế biến từ xoài Cát Chu và các giống xoài địa phương.

Câu hỏi thường gặp

1. Giống xoài nào và tỷ lệ phối trộn nào cho chất lượng kẹo dẻo tốt nhất trong nghiên cứu?

Nghiên cứu đã khảo sát 3 giống xoài (xoài Cát Chu, xoài Cát Hòa Lộc, xoài Thanh Ca) và kết luận xoài Cát Chu phối trộn theo tỷ lệ 3 phần xoài chưa chín : 1 phần xoài chín (3:1) cho sản phẩm có giá trị cảm quan, màu sắc và mùi vị hài hòa cao nhất.

2. Hàm lượng đường và gelatin tối ưu được xác lập là bao nhiêu?

Hàm lượng đường tối ưu là 50% và hàm lượng gelatin là 12%. Tỷ lệ này giúp khối kẹo đạt độ dẻo dai, độ đàn hồi vừa phải, không bị chảy dính và hạn chế hiện tượng hồi đường.

3. Loại muối ớt nào được lựa chọn và tỷ lệ bổ sung vào kẹo là bao nhiêu?

Trong 3 loại khảo sát (muối đề xuất tự làm, muối tôm Như Bình, muối ớt Dh Foods), muối tôm Như Bình bổ sung ở tỷ lệ 2% cho sản phẩm có sự cân bằng hương vị chua, cay, mặn, ngọt tối ưu nhất.

4. Quy trình cô đặc dịch đường được thực hiện ở điều kiện nhiệt độ và thời gian nào?

Theo thuyết minh quy trình dự kiến, hỗn hợp đường, nước và acid citric được cô đặc đạt nhiệt độ $85^\circ\text{C}$ trong thời gian 6 phút trước khi phối trộn với dịch quả xoài đã ngâm trương nở gelatin.

5. Dữ liệu thực nghiệm được xử lý bằng công cụ thống kê nào?

Số liệu thu thập từ các lần lặp lại được phân tích phương sai (ANOVA) qua phép thử so sánh LSD ở mức ý nghĩa $95%$ ($p < 0,05$) bằng phần mềm chuyên dụng Statgraphics Centurion 15.0 và Microsoft Excel.


Kết luận

Chuyên đề tốt nghiệp đại học "Nghiên cứu chế biến kẹo dẻo xoài muối ớt" của tác giả Khưu Thị Huỳnh Quỳnh đã xây dựng thành công quy trình công nghệ chế biến kẹo dẻo từ nguyên liệu xoài Cát Chu tươi kết hợp muối tôm ở quy mô phòng thí nghiệm. Bằng phương pháp bố trí thí nghiệm ngẫu nhiên và phân tích hóa lý - cảm quan có hệ thống, đề tài đã xác lập được bộ thông số tối ưu gồm tỷ lệ xoài sống/chín 3:1, đường 50%, gelatin 12% và muối tôm 2%. Kết quả nghiên cứu không chỉ đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật về kẹo dẻo theo TCVN 5908:2009 mà còn mở ra tiềm năng ứng dụng thực tiễn trong việc gia tăng giá trị kinh tế cho nông sản vùng Đồng bằng sông Cửu Long.