Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Thị trường mứt kẹo tại Việt Nam chủ yếu tồn tại hai xu hướng: các sản phẩm giá thành thấp sử dụng hương liệu nhân tạo và các sản phẩm chế biến trực tiếp từ trái cây tự nhiên. Dưới tác động của sự phát triển kinh tế và thay đổi trong hành vi tiêu dùng, nhu cầu đối với các mặt hàng thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên, giữ được hàm lượng dinh dưỡng cao đang ngày càng tăng.

Trái Tắc (còn gọi là Quất ở miền Bắc hay Hạnh ở miền Tây) là loại cây ăn trái thuộc họ cam chanh, được trồng phổ biến với năng suất cao tại nhiều địa phương như Bến Tre, Tiền Giang, Hội An. Quả tắc giàu acid hữu cơ, pectin và vitamin C (hàm lượng dao động 43 – 55 mg%), có mùi vị thơm đặc trưng. Tuy nhiên, nguồn nguyên liệu này phần lớn chỉ được tiêu thụ tươi trong nước hoặc phục vụ nhu cầu làm cây cảnh dịp Tết Nguyên Đán. Hoạt động chế biến công nghiệp còn rất hạn chế, thời điểm nghiên cứu chỉ ghi nhận một doanh nghiệp tại Long Xuyên (An Giang) khai thác xuất khẩu nước tắc tươi sang Đài Loan. Do đó, việc nghiên cứu giải pháp kỹ thuật nhằm chế biến trái tắc thành sản phẩm mứt đông dạng Marmalade có giá trị thương mại và chất lượng cảm quan tốt là vấn đề cấp thiết của ngành công nghệ thực phẩm.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định gồm:

  1. Phân tích các thành phần dinh dưỡng và tính chất kỹ thuật của trái tắc ở các độ chín khác nhau để lựa chọn nguyên liệu phù hợp.
  2. Nghiên cứu, xác lập các thông số kỹ thuật cho quy trình sản xuất sản phẩm Marmalade từ trái tắc (bao gồm xử lý nguyên liệu, tách vị đắng, chế độ nhiệt, tỷ lệ phối chế phụ gia tạo gel và vỏ sợi) nhằm tạo ra sản phẩm đạt chất lượng tốt.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Trái tắc tròn (Fortunella crassifolia, hay Tắc bánh xe) có độ chín từ 1/2 quả trở lên, thu mua tại chợ Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh; cùng các phụ gia thực phẩm (pectin Classic CJ 208, agar-agar, đường RE, acid citric, muối ăn).
  • Phạm vi không gian và thời gian: Thực hiện tại phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP. Hồ Chí Minh; hoàn thành vào tháng 08 năm 2009.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và tài liệu viện dẫn

  • Phân loại thực vật và đặc điểm quả chi Citrus/Fortunella: Hệ thống phân loại của Dr. Swingle (1915) tách chi Fortunella khỏi Citrus; các giống tắc trồng tại Việt Nam (Fortunella crassifolia, Fortunella hindsii, Fortunella margarita, Fortunella microcarpa).
  • Cơ chế hình thành vị đắng: Cơ chế chuyển hóa từ tiền chất nomilin thành limonoate-A-ring lactone và hình thành chất đắng limonin dưới tác dụng của enzyme limonoate-D-ring lactone hydrolase trong môi trường acid khi cấu trúc tế bào bị phá vỡ; sự hiện diện của flavonoid glycosid (naringin).
  • Lý thuyết tạo gel trong mứt đông: Định nghĩa và tiêu chuẩn sản phẩm mứt quả (Cruess, 1966; Chumsai Silavanich, 1995; R. Silavanich, 1995); cơ chế tạo mạng lưới gel ba chiều của High Methoxyl Pectin (HMP - yêu cầu nồng độ chất khô 65 – 68%, pH từ 2,8 – 3,5), Low Methoxyl Pectin (LMP - tạo gel khi có mặt ion hóa trị II như $Ca^{2+}$), và agar-agar (polysaccharide chiết xuất từ tảo đỏ Rhodophyceae, gồm agarose và agaropectin).
  • Tiêu chuẩn chất lượng: Tiêu chuẩn nước ăn uống sinh hoạt TCVN 5501-1991; tiêu chuẩn chất lượng phụ gia acid citric TCVN 5516-1991; quy định vi sinh vật đối với mứt quả.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

  • Phương pháp công nghệ: Thực nghiệm thăm dò và tối ưu hóa từng công đoạn chế biến: chần nhiệt bóc vỏ ngoài, xử lý ruột tắc bằng dung dịch kiềm $NaOH\ 1%$ để làm sạch màng múi (giảm đắng và giảm độ nhớt bất lợi), xử lý khử đắng sợi vỏ tắc, ép thu dịch quả, phối trộn dịch quả - đường - acid - phụ gia tạo gel, gia nhiệt cô đặc và làm nguội tạo gel.
  • Phương pháp phân tích hóa lý: Xác định tỷ lệ các phần cấu trúc của quả (vỏ, dịch, bã, hạt); đo hàm lượng chất khô hòa tan ($^\circ Bx$), độ acid tổng số, hàm lượng vitamin C và độ nhớt dịch quả.
  • Phương pháp phân tích vi sinh vật: Kiểm nghiệm tổng số vi sinh vật hiếu khí, nấm men, nấm mốc và vi khuẩn gây bệnh trong bán thành phẩm và thành phẩm.
  • Phương pháp đánh giá cảm quan và xử lý số liệu: Sử dụng phương pháp cho điểm cảm quan theo hệ thống điểm số và mức chất lượng; phương pháp đánh giá thị hiếu người tiêu dùng; phân tích phương sai thống kê (ANOVA) để so sánh các nghiệm thức thí nghiệm.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương này phân tích tổng quan bối cảnh ngành mứt kẹo, xu thế tiêu dùng thực phẩm tự nhiên giàu vitamin và khoáng chất. Tác giả nêu rõ thực trạng canh tác và tiêu thụ trái tắc tại Việt Nam: mặc dù năng suất cao, hương vị thơm ngon đặc trưng và giàu vitamin C (43 – 55 mg%), nhưng quả tươi chỉ tiêu thụ cục bộ hoặc bán cây kiểng Tết, chưa có nhiều sản phẩm chế biến thương mại trên thị trường ngoài một nhà máy xuất khẩu nước tắc tươi tại Long Xuyên. Từ đó, tác giả luận giải tính cấp thiết và xác định mục tiêu nghiên cứu của đề tài.

Chương 2: Tổng quan

Chương 2 cung cấp cơ sở dữ liệu lý thuyết và tổng tài liệu chuyên ngành về ba nhóm nội dung chính:

  1. Cây tắc và quả tắc: Nguồn gốc lịch sử du nhập từ Trung Quốc, Nhật Bản; phân loại thực vật 4 giống tắc chính tại Việt Nam; kỹ thuật chiết cành, bón phân NPK, đảo quất để xử lý ra quả dịp Tết; công dụng y học cổ truyền (chữa ho, viêm họng, rối loạn tiêu hóa) và phân tích thành phần hóa học quả tắc so với các quả có múi khác.
Chỉ tiêu dinh dưỡng (trong 100g phần ăn được) Trái Tắc Trái Cam Trái Chanh Trái Bưởi Trái Quýt
Nước (%) 85,4 65,7 65,8 58,3 65,5
Protein (%) 0,9 0,7 0,7 0,1 0,6
Lipit (%) 0,4 0,1 3,6 1,1 0,7
Glucid (%) 5,3 6,3 3,5 4,8 6,4
Cellulose (%) 3,9 1,0 1,0 0,5 0,4
Năng lượng (Calo/100g) 25 33 32 25 32
Canxi - Ca (mg) 119 25,5 30 15 25,9
Photpho - P (mg) 40,3 17,3 16,5 11,7 12,6
Sắt - Fe (mg) 17 0,3 0,5 0,3 0,3
Vitamin C (mg) 41 30 30 62 41

Chương cũng chỉ rõ hàm lượng limonin trong tinh dầu vỏ tắc chiếm 8,40% (bên cạnh $\beta$-pinen 2,70%, sabinen 2,80%, linalol 1,55%), giải thích bản chất phát sinh vị đắng và các kỹ thuật khử đắng (dùng enzyme naringinase/limonin glucosyltransferase, công nghệ màng vi lọc, hạt nhựa hấp phụ).

  1. Các sản phẩm chế biến từ tắc: Giới thiệu quy trình sản xuất truyền thống của tắc muối, mứt trái tắc nguyên quả, tắc sợi ướp đường và ô mai tắc (tắc cam thảo cay).
  2. Lý thuyết mứt quả và cơ chế tạo đông: Định nghĩa mứt quả; phân loại mứt truyền thống (mứt khô, mứt dẻo, mứt rim) và mứt đông (Jam, Jelly, Marmalade, Preserve, Conserve, Fruit spread, Fruit butter, Fruit paste). Đi sâu vào điều kiện tạo gel của pectin theo chỉ số DE (HMP hoạt động ở pH 2,8 – 3,4, hàm lượng đường 65%), vai trò nghịch đảo đường saccharose ($35 - 40%$), cấu trúc và tính chất đông tụ của agar-agar (nhiệt độ tạo gel 32 – 39°C, nóng chảy 60 – 97°C), kèm công thức tham khảo của Marmalade cam công nghiệp.

Chương 3: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

Nội dung chương trình bày chi tiết vật liệu, hóa chất, thiết bị và phương pháp bố trí thí nghiệm:

  • Nguyên liệu: Quả tắc giống Fortunella crassifolia mua tại chợ Thủ Đức, quả to, vỏ nhẵn, không dập, độ chín $\ge 1/2$ quả; đường tinh luyện RE Biên Hòa; phụ gia Pectin Classic CJ 208; phụ gia Agar-agar; muối ăn ($\text{NaCl} \ge 95%$, độ ẩm $\le 12%$); nước đạt chuẩn TCVN 5501-1991; dung dịch $NaOH\ 1%$, acid citric đạt chuẩn TCVN 5516-1991, acid ascorbic.
  • Quy trình công nghệ dự kiến: Tiếp nhận nguyên liệu $\rightarrow$ Phân loại, rửa $\rightarrow$ Chần bóc vỏ ngoài $\rightarrow$ Bóc màng ruột bằng dung dịch $NaOH\ 1%$ $\rightarrow$ Ép tách dịch quả và bã $\rightarrow$ Xử lý sợi vỏ tắc $\rightarrow$ Phối trộn (dịch quả, nước, đường, pectin, agar, acid) $\rightarrow$ Gia nhiệt cô đặc $\rightarrow$ Rót lọ, làm nguội tạo gel $\rightarrow$ Thành phẩm Marmalade Tắc.
  • Phương pháp phân tích: Mô tả chi tiết kỹ thuật đo độ nhớt, đo chất khô, xác định vi sinh vật hiếu khí, nấm men, nấm mốc và phiếu đánh giá cảm quan theo phương pháp cho điểm thị hiếu.

Chương 4: Kết quả nghiên cứu

Chương 4 tổng hợp các chuỗi thí nghiệm thực nghiệm và đánh giá chất lượng sản phẩm:

  • Khảo sát nguyên liệu: Đo đạc tỷ lệ khối lượng các thành phần tự nhiên của quả tắc (tỷ lệ vỏ ngoài, múi ruột, dịch quả, hạt, bã) và các chỉ tiêu hóa học của dịch quả (hàm lượng chất khô, độ acid, vitamin C).
  • Khảo sát công đoạn chần bóc vỏ: Thử nghiệm các mức nhiệt độ và thời gian chần nhằm tối ưu hóa khả năng bóc tách vỏ ngoài, giảm thiểu tổn thất chất khô hòa tan vào nước chần.
  • Khảo sát quá trình chần ruột bằng dung dịch $NaOH\ 1%$: Xác định thời gian chần ruột tối ưu để loại bỏ lớp màng bao quanh múi tắc, khảo sát sự biến đổi độ nhớt của dịch quả sau xử lý kiềm.
  • Khảo sát phối chế và bổ sung sợi vỏ tắc: Xác định tỷ lệ pha loãng dịch quả với nước và tỷ lệ bổ sung vỏ tắc cắt sợi vào khối marmalade dựa trên điểm đánh giá cảm quan về trạng thái phân bố, màu sắc và vị the.
  • Tối ưu hóa hệ tạo gel: So sánh ba phương án tạo gel: (1) chỉ sử dụng phụ gia pectin Classic CJ 208 ở các nồng độ khác nhau; (2) chỉ sử dụng agar-agar; (3) phối hợp hỗn hợp pectin và agar-agar. Đánh giá cấu trúc gel, độ đàn hồi, độ trong và mức độ ưa thích của người thử nghiệm.
  • Đánh giá chỉ tiêu thành phẩm: Kiểm nghiệm toàn diện các chỉ tiêu hóa lý (chất khô hòa tan, tổng lượng acid), chỉ tiêu vi sinh vật (tổng khuẩn hiếu khí, nấm mốc, nấm men) và tổng kết điểm cảm quan thị hiếu của sản phẩm Marmalade Tắc hoàn chỉnh.

Kết quả và đóng góp của đồ án

Kết quả kỹ thuật chính

  1. Đặc tính nguyên liệu: Làm rõ tỷ lệ các phần cấu tạo của giống tắc Fortunella crassifolia chín từ $1/2$ quả; xác định dịch quả giàu acid và chứa lượng vitamin C cao, trong khi tinh dầu vỏ chứa 8,40% limonin - yếu tố gây đắng cần xử lý kỹ thuật.
  2. Thông số tiền xử lý:
    • Xác lập chế độ chần quả thích hợp giúp bóc vỏ ngoài dễ dàng, bảo toàn tối đa chất khô.
    • Ứng dụng thành công dung dịch $NaOH\ 1%$ để chần phần ruột quả, loại bỏ màng múi bọc ngoài, làm giảm độ nhớt bất lợi của dịch quả và hạn chế vị đắng chuyển hóa từ màng ruột vào sản phẩm.
    • Xử lý sợi vỏ tắc đạt độ mềm dẻo, giữ được màu vàng sáng tự nhiên và giảm the đắng trước khi phối trộn.
  3. Thông số tạo gel và phối chế:
    • Xác định được tỷ lệ pha loãng dịch quả và nồng độ chất khô hòa tan thích hợp cho sản phẩm marmalade.
    • Làm rõ tương quan tạo gel: việc kết hợp hệ phụ gia hỗn hợp giữa Pectin và Agar-agar mang lại cấu trúc gel có độ đông tụ vững chắc, tính đàn hồi tốt, bề mặt bóng đẹp và khả năng giữ các sợi vỏ tắc phân bố đồng đều lơ lửng trong khối gel mà không bị lắng hay nổi.
  4. Chất lượng thành phẩm: Sản phẩm Marmalade Tắc đạt tổng hàm lượng chất rắn hòa tan $\ge 65%$, cấu trúc mềm dẻo đặc trưng, vị chua ngọt hài hòa, thơm mùi tinh dầu tắc tự nhiên, đạt tiêu chuẩn an toàn vi sinh vật đối với mứt đông quả.

Đóng góp thực tiễn

  • Đồ án là công trình nghiên cứu thực nghiệm đầu tiên xây dựng quy trình công nghệ chế biến mứt đông Marmalade từ trái tắc tại Việt Nam.
  • Đề xuất giải pháp kỹ thuật cụ thể (xử lý kiềm $NaOH\ 1%$ màng ruột, khử đắng vỏ và kết hợp pectin - agar) giúp đa dạng hóa sản phẩm chế biến từ cây tắc, mở rộng hướng nâng cao giá trị nông sản ngoài việc tiêu thụ quả tươi và làm cây cảnh.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

  • Đề tài thực hiện trong phạm vi quy mô phòng thí nghiệm, thời gian và trang thiết bị thực nghiệm còn hạn chế nên chưa tiến hành khảo sát biến thiên chất lượng trên nhiều giống tắc khác nhau ở từng thời điểm thu hoạch trong năm.
  • Chưa khảo sát chi tiết động học biến đổi hàm lượng vitamin C và các hợp chất chống oxy hóa trong suốt quá trình cô đặc nhiệt và thời gian bảo quản dài hạn.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Nghiên cứu mở rộng quy mô sản xuất trên hệ thống thiết bị cô đặc chân không nhằm giảm bớt nhiệt độ gia nhiệt, giúp giữ trọn vẹn màu sắc tự nhiên, hương thơm tinh dầu bay hơi và hàm lượng vitamin C của trái tắc.
  • Thử nghiệm theo dõi thời hạn bảo quản thực tế của sản phẩm Marmalade Tắc trong các loại bao bì thủy tinh, màng ghép nhựa ở điều kiện nhiệt độ thường và nhiệt độ mát.
  • Nghiên cứu ứng dụng các chất tạo ngọt năng lượng thấp hoặc các loại pectin LM kết hợp muối calci để phát triển dòng sản phẩm Marmalade Tắc ăn kiêng (hàm lượng đường thấp).

Giá trị tham khảo

Đồ án có giá trị tham khảo thiết thực cho:

  • Sinh viên và học viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sau thu hoạch: Nắm bắt phương pháp nghiên cứu thực nghiệm mứt quả, kỹ thuật kiểm soát cơ chế tạo gel của hệ keo Hydrocolloid (Pectin, Agar) và phương pháp xử lý nguyên liệu có múi chứa hợp chất đắng.
  • Kỹ sư R&D và doanh nghiệp chế biến thực phẩm: Tham khảo quy trình công nghệ xử lý vỏ tắc, tẩy màng múi bằng dung dịch kiềm loãng và công thức phối chế tạo gel để ứng dụng sản xuất mứt đông, sốt trái cây hoặc topping từ quả tắc và các trái cây họ Citrus.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận sử dụng giống tắc nào làm nguyên liệu chính và mua ở đâu? Tác giả sử dụng giống Tắc bánh xe (tên khoa học: Fortunella crassifolia), thuộc dạng trái tắc tròn, vỏ bóng, thịt quả dày, nhiều nước và ít hạt. Nguyên liệu được thu mua tại chợ Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh với độ chín từ $1/2$ quả trở lên.

2. Hợp chất nào trong vỏ trái tắc gây đắng cho sản phẩm và tỷ lệ của nó là bao nhiêu? Hợp chất gây đắng chính trong vỏ quả tắc là Limonin (thuộc nhóm Limonoids), chiếm tỷ lệ 8,40% trong tinh dầu vỏ tắc. Limonin sinh ra vị đắng khi tiếp xúc với acid citric trong dịch quả lúc mô tế bào bị phá vỡ.

3. Tại sao trong quy trình cần dùng dung dịch $NaOH\ 1%$ để chần phần ruột quả tắc? Chần ruột quả tắc qua dung dịch $NaOH\ 1%$ nhằm mục đích làm mềm và bóc sạch lớp màng bao quanh các múi tắc. Việc này giúp giảm vị đắng, hạ độ nhớt bất lợi của dịch quả khi ép và nâng cao chất lượng cảm quan của bán thành phẩm.

4. Khóa luận đã thử nghiệm những hệ chất tạo gel nào cho Marmalade Tắc? Tác giả đã thử nghiệm và đánh giá ba hệ tạo gel: (1) chỉ sử dụng Pectin Classic CJ 208; (2) chỉ sử dụng Agar-agar; (3) phối hợp hỗn hợp giữa Pectin và Agar-agar. Kết quả cho thấy hệ hỗn hợp Pectin + Agar tạo ra cấu trúc gel mềm dẻo, đàn hồi tốt và giữ sợi vỏ phân bố đều nhất.

5. Sản phẩm Marmalade Tắc đạt nồng độ chất khô hòa tan là bao nhiêu? Sản phẩm Marmalade Tắc hoàn chỉnh đạt hàm lượng chất rắn hòa tan từ 65% trở lên (tính theo độ $^\circ Bx$), đáp ứng đúng tiêu chuẩn kỹ thuật của dòng sản phẩm mứt đông marmalade.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu sản phẩm Marmalade từ trái Tắc" của tác giả Lê Thị Thùy Trang đã giải quyết thành công các thách thức công nghệ trong việc chế biến trái tắc thành sản phẩm mứt đông chất lượng cao. Thông qua việc tối ưu hóa các công đoạn chần tách vỏ, xử lý màng ruột bằng dung dịch kiềm $NaOH\ 1%$ và thiết lập hệ tạo gel phối hợp giữa Pectin và Agar, nghiên cứu đã tạo ra sản phẩm Marmalade Tắc thơm ngon, giữ được màu sắc tự nhiên và cấu trúc đông tụ bền vững. Đây là tài liệu thực nghiệm có giá trị khoa học và thực tiễn cao, đóng góp giải pháp hữu ích cho việc gia tăng chuỗi giá trị nông sản quả có múi tại Việt Nam.