Đặt vấn đề Hiện nay, chất lượng cuộc sống của con người ngày càng nâng cao, nhu cầu ăn uống cũng được quan tâm nhiều hơn. Xu hướng hiện nay không những ăn uống ngon mà còn phải đảm bảo đủ dinh dưỡng cung cấp cho cơ thể. Chuối là loại trái cây được trồng tại Việt Nam với diện tích cao khoảng 126100 ha với sản lượng 189100 triệu tấn, chiếm khoảng 19% tổng diện tích cây ăn quả ở nước ta [9]. Theo số liệu của The Econnic, Việt Nam nằm trong top 15 nước có sản lượng chuối lớn nhất thế giới.
Chuối là mặt hàng có triển vọng xuất khẩu của nước ta. Nhưng với sản lượng lớn do thu hoạch đồng loạt nên vấn đề đặt ra là cần phải xử lý như thế nào để giải quyết tình trạng ứ đọng trên, đồng thời đảm bảo giá trị kinh tế, chất lượng dinh dưỡng, cung cấp thường xuyên cho người tiêu dùng. Chính vì vậy chuối cần được chế biến thành các dạng sản phẩm khác nhau để phục vụ nhu cầu người tiêu dùng đang ngày càng cấp thiết. Do đó bột chuối là một trong những giải pháp hữu ích vừa giải quyết được vấn đề trên vừa tạo ra nhiều sản phẩm phục vụ thị trường, sản phẩm còn cung cấp chất dinh dưỡng, tiện lợi, dễ sử dụng và bảo quản được trong thời gian dài.
Tuy nhiên, với một hàm lượng pectin khá cao có mặt trong thịt quả lại là nguyên nhân gây cản trở cho một số công đoạn chế biến đạt hiệu quả thấp do: Sự có mặt của pectin tạo cho nước quả có độ nhớt cao là nguyên nhân chính gây khó khăn cho quá trình sản xuất bột, pectin hoà tan có thể tạo các cấu tử bền khiến cho bột quả không tan hoàn toàn khi được pha thành nước [2]. Những yếu tố trên khiến cho quá trình sản xuất bột quả trở nên khó khăn, chi phí sản xuất tăng, giảm lượng thu hồi, tất cả những yếu tố đó đã làm cho 2 giá thành sản phẩm còn cao nhưng chất lượng bột quả không cao, chưa được thị trường tiêu thụ chấp nhận. Từ các lý do trên cho thấy việc nghiên cứu ứng dụng enzyme pectinase vào quy trình sản xuất bột chuối rất có ý nghĩa thực tế, nó góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm, đa dạng hóa và phát triển các sản phẩm bột quả nói riêng và các sản phẩm chế biến từ chuối nói chung. Xuất phát từ thực tiễn đó, chúng tôi tiến hành:“ Nghiên cứu quy trình sản xuất bột chuối ứng dụng chế phẩm enzyme pectinase”.
Mục đích của đề tài - Xây dựng quy trình chế biến sản phẩm bột chuối 1. Yêu cầu của đề tài - Xác định được tiêu chuẩn nguyên liệu cho mục đích chế biến bột chuối - Xác định được một số thông số công nghệ chính trong quá trình chế biến bột chuối từ nguyên liệu quả chuối tươi. - Xây dựng được quy trình công nghệ chế biến bột chuối từ quả chuối. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa khoa học: Xác định được các thông số công nghệ phù hợp nhằm tạo ra sản phẩm bột chuối có chất lượng cao, đảm bảo an toàn thực phẩm, đạt hiệu quả kinh tế.
- Ý nghĩa thực tiễn: Tạo ra sản phẩm bột chuối nhằm đa dạng hóa sản phẩm, đáp ứng nhu cầu của thị trường đồng thời tạo ra sản phẩm mang tính tiện dụng cao, góp phần gia tăng giá trị của quả chuối, tạo đầu ra ổn định cho loại nông sản (quả chuối) chủ lực của miền bắc nước ta. 3 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Giới thiệu chung về cây chuối 2.Các giống chuối trồng ở nước ta Cây chuối thuộc hộ Musaceae, bộ Scitamineae có nguồn gốc từ hai nguồn chuối dại: Musa acuminata và Musa balbisiana. Theo các nhà thực vật học, họ Musaceae có nguồn gốc từ vùng Đông Dương Indonesia, Philippin, Nhật Bản và các đảo của Thái Bình Dương.
Hiện nay, chuối được trồng ở hầu hết các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới, phân bố từ 30o vĩ độ Bắc đến 30o vĩ độ Nam[4]. Các giống chuối chính ở nước ta được xếp vào các nhóm sau: Nhóm chuối tiêu (Cavendish): Nhóm này có 3 giống là tiêu lùn, tiêu nhỏ, tiêu cao. Năng suất quả từ trung bình đến rất cao, phẩm chất thơm ngon, thích hợp để xuất khẩu quả tươi, sinh trưởng khoẻ, thích hợp với các vùng có khí hậu mùa đông lạnh. Giống chuối tiêu ở miền Bắc bình quân đạt 13-14 kg/buồng, năng suất trung bình đạt 12 -15 tấn/ha [4].
Nhóm chuối tây (chuối sứ, chuối xiêm): Gồm các giống chuối tây, tây hồng, tây phấn, tây sứ, được trồng phổ biến ở nhiều nơi. Cây cao, sinh trưởng khoẻ, không kén đất, chịu hạn, nóng và khả năng chịu rét khá song dễ bị héo rụi (vàng lá Panama), quả to, mập, ngọt đậm và kém thơm hơn so với các giống khác [9]. Chuối bom: Được trồng phổ biến ở miền đông Nam Bộ. Trọng lượng buồng thấp, chỉ đạt từ 6-8 kg/buồng.
Nhưng thời gian sinh trưởng ngắn cho nên có hệ số sản xuất cao (5 buồng trong 20 tháng/gốc) và có thể trồng dầy từ 1.500 cây/ha nên năng suất có thể đạt 25-40 tấn/ha. Quả được dùng để ăn tươi, làm chuối sấy [4]. 4 Chuối ngự: Bao gồm các giống chuối ngự tiến, chuối ngự mắn. Cây cao 2,5-3m, cho quả nhỏ, màu vỏ sáng, đẹp, thịt quả chắc, vị thơm đặc biệt, nhưng năng suất thấp [4].
Chuối Ngốp: Bao gồm giống ngốp cao, ngốp thấp. Là nhóm có chiều cao cây 3-5m.Cây sinh trưởng khoẻ, chịu bóng, ít sâu bệnh, chịu hạn tốt.Thích hợp trồng ở vùng đồi.Quả tương đối lớn, vỏ dầy, vỏ nâu đen khi chín, thịt quả nhão, hơi chua [4]. Ngoài ra còn các giống chuối mắn, chuối lá, chuối hột v.v… nhưng các giống này được trồng rất ít vì giá trị kinh tế thấp. Thành phần hóa học của quả chuối Chuối là loại quả giàu chất dinh dưỡng, chuối chín chứa 70 – 80% nước, 20 – 30% chất khô chủ yếu là đường, trong đó đường khử chiếm 55%.
Hàm lượng protein thấp 1 – 1,8% gồm 17 amin chủ yếu là histidin. Hàm lượng chất béo không đáng kể. Acid trong chuối chiếm 0,2% chủ yếu là acid malic và acid oxalic vì thế chuối có độ chua dịu [6]. Ngoài ra trong chuối còn có chứa các vitamin, tuy hàm lượng thấp hơn các loại quả khác (carotene, vitamin B1, C, acid panthotenic, acid folic, inositol) nhưng hàm lượng cân đối, ngoài ra còn có muối khoáng, pectin và hợp chất polyphenol [10].
Ngoài ra, các khoáng chất trong chuối cũng chiếm hàm lượng đáng kể.1: Thành phần hóa học của chuối (trong 100g) Thành phần hóa học Chuối xanh Chuối chín Nước (g) 72,4 68,6 – 78,1 Protein (g) 1,1 1,1 – 1,78 Gluxit (g) 25,3 19,33 – 25,8 Chất béo (g) 0,3 0,016 – 0,4 Canxi (mg) 11,0 3,2 – 13,8 Phospho (mg) 28,0 16,3 – 50,4 (nguồn:Theo ED informatics và The banana nutrition group (UK) [9], [11] 5 Ngoài ra trong chuối chín chứa hợp chất polyphenol với hàm lượng thấp. Tuy hàm lượng thấp, nhưng hoạt động của các enzyme peroxidase, polyphenoloxydase mạnh nên hợp chất này rất dễ dàng bị oxy hóa và tạo cho sản phẩm bị biến màu trong quá trình bảo quản và chế biến. Một trong những thành phần có mặt trong thịt quả chuối có ảnh hưởng đến chất lượng cũng như công nghệ chế biến các sản phẩm từ chuối đó là các chất pectin, trong quả chuối Pectin chiếm khoảng 0,7 – 1,2% đây là thành phần gây khó khăn cho một số công đoạn trong công nghệ chế biến, đặc biệt đối với sản phẩm nước và bột chuối.2: Thành phần hóa học của chuối ở các độ chín khác nhau [10] Thành phần Chuối xanh (%) Chuối ƣơng (%) Chuối chín (%) Tinh bột 20,6 3,52 1,95 Fructose 0,32 3,42 5,00 Glucose 0,12 1,48 4,81 Saccharose 1,00 0,20 5,98 Xenlulase 0,59 0,58 0,50 Pectin 0,8 0,82 0,84 Tanin 0,21 0,2 0,18 Acid hữu cơ 0,19 0,51 0,36 Bảng 2.3: Thành phần hóa học của chuối theo thời gian thu hoạch [10] Chỉ tiêu Quý I Quý II Quý III Quý IV Tinh bột (%) 0,45 - 0,90 0,23 - 1 0,2 - 0,45 0 - 0,45 Đƣờng (%) 19,5 - 21,5 18,5 - 21 18,5 - 23 19,5 - 22,5 Acid (%) 0,22 - 0,24 0,19 - 0,22 0,14 - 0,19 0,2 - 0,24 Vitamin 54 - 60 14,5 - 30,7 15,6 – 22 45,5 – 70 (mg%) 6 Một số thành phần có trong quả chuối có ảnh hƣởng đến quá trình chế biến Pectin [3], [7] Pectin là polysaccharide, mạch thẳng, cấu tạo từ sự liên kết giữa các mạch của phân tử acid D – galacturonic C6H10O7, liên kết với nhau bằng liên kết 1,4 – glucoside. Trong đó, có một số gốc acid có chứa nhóm methoxyl (- OCH3).
Chiều dài của chuỗi acid polygalacturonic có thể biến đổi từ vài đơn vị đến hàng trăm đơn vị acid galacturonic. Phân tử lượng của nó thấp hơn nhiều so với cellulose và hemicellulose từ 20 ÷ 50 nghìn. Trong rau quả, chúng đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi nước của sự chuyển hoá các chất và trong quá trình chín của rau quả. Cấu tạo một phân tử pectin Hình 2.1 : Cấu tạo một đơn vị chuỗi pectin [10] Trong thực vật, pectin tồn tại dưới 2 dạng: dạng protopectin không tan và dạng pectin tan.
Dạng protopectin không tan tồn tại chủ yếu ở thành tế bào, có khả năng hấp thu một lượng nước rất lớn. Dưới tác dụng của acid hoặc enzyme protopectinase, protopectin sẽ chuyển sang pectin hoà tan. Trong rau quả, protopectin là vật liệu gắn kết các chùm cellulose trên màng tế bào tạo sự rắn chắc của quả khi còn xanh. Protopectin có nhiều trong rau quả xanh khoảng 1 7 ÷ 1,5%, riêng bí ngô, cà rốt lên đến 2,5%, khi quả già chín protopectin chuyển thành pectin hòa tan.
Dạng pectin hoà tan tồn tại chủ yếu ở dịch tế bào. Pectin hoà tan là polysaccharide cấu tạo bởi các gốc acid galacturonic trong đó có một số gốc acid có chức nhóm thế methoxyl. Hàm lượng pectin trong quả thường cao nhất khi quả vừa chín tới, sau đó giảm do bị demethyl hóa. Khi quả thối, pectin bị phân hủy triệt để hơn.
Phân loại pectin: + Pectin có hàm lượng metoxyl cao hay Higher ester pectin > 50% DE. Cơ chế tạo gel của Higher ester pectin bởi acid – đường – pectin Hình 2.2 : Cơ chế tạo gel của Higher ester pectin [6] + Pectin có hàm lượng metoxyl thấp hay Lower ester pectin : ≤ 50% DE. Cơ chế tạo gel lower ester pectin còn cần thêm sự phối hợp của ion Ca2+.