Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp ngành Công nghệ Thực phẩm tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (thực hiện bởi sinh viên Lâm Thanh Qui và Trần Nữ Kiều Tiên, dưới sự hướng dẫn của TS. Vũ Trần Khánh Linh, bảo vệ tháng 07/2024, mã số: 2024-20116104) tập trung giải quyết đồng thời hai vấn đề trong công nghệ chế biến và phát triển sản phẩm thực phẩm: đa dạng hóa sản phẩm mứt đông từ rau củ giàu dinh dưỡng và tận dụng nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp nhằm tạo phụ gia tạo gel tự nhiên.

Về bối cảnh thực tiễn, mứt đông là sản phẩm truyền thống tiện dụng, có thời hạn bảo quản kéo dài, thường được sản xuất từ các loại trái cây và quả mọng thương phẩm. Tuy nhiên, các loại nông sản củ quả chứa nhiều hoạt chất sinh học quý như carotenoid, flavonoid, polyphenol và vitamin vẫn chưa được khai thác phổ biến trong chế biến mứt. Củ dền (Beta vulgaris L.) là nguồn nguyên liệu tiềm năng nhờ hàm lượng sắc tố betalain cao (gồm betacyanin tạo màu đỏ tím và betaxanthin tạo màu vàng cam), có khả năng kháng oxy hóa, kháng viêm, bảo vệ tế bào và hỗ trợ sức khỏe tim mạch. Mặt khác, trong ngành công nghiệp chế biến nước giải khát từ chanh dây (Passiflora edulis f. edulis), phần vỏ chiếm đến 50% tổng khối lượng quả tươi và phần lớn bị thải bỏ ra môi trường (điển hình tại Brazil phát sinh hơn 319.405 tấn vỏ quả mỗi năm). Vỏ chanh dây tím có hàm lượng chất xơ cao (khoảng 45,39%) và giàu pectin (trên 6%), có cấu trúc tương đồng với pectin thương mại. Do đó, việc ứng dụng trực tiếp bột vỏ chanh dây tím chưa qua trích ly tinh chế làm tác nhân đông tụ thay thế pectin thương mại trong sản xuất mứt củ dền mở ra giải pháp giảm giá thành sản xuất và gia tăng giá trị chuỗi nông sản.

Mục tiêu chung của đề tài là đánh giá khả năng thay thế pectin thương mại bằng bột vỏ quả chanh dây tím (WP) trong công thức chế biến mứt đông củ dền. Để đạt được mục tiêu này, 4 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được xác định:

  1. Xác định tính chất vật lý và thành phần hóa học cơ bản của bột vỏ chanh dây tím (WP).
  2. Khảo sát ảnh hưởng của việc thay thế pectin bằng WP đến thành phần dinh dưỡng, nồng độ chất khô, pH, màu sắc, hàm lượng betalain tổng (TBC) và khả năng kháng oxy hóa của mứt củ dền.
  3. Khảo sát ảnh hưởng của việc thay thế pectin bằng WP đến các tính chất cơ lý, bao gồm đặc tính lưu biến động (dynamic rheology), kết cấu (TPA) và độ bền gel của sản phẩm mứt.
  4. Đánh giá thị hiếu của người tiêu dùng đối với các mẫu mứt củ dền phối trộn WP nhằm xác định tỷ lệ thay thế tối ưu.

Đối tượng nghiên cứu của khóa luận là bột vỏ quả chanh dây tím (Passiflora edulis f. edulis) nguyên vỏ sấy khô nghiền mịn và sản phẩm mứt đông củ dền (Beta vulgaris L.). Phạm vi nghiên cứu về không gian được thực hiện tại các phòng thí nghiệm thuộc Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh; nguyên liệu nông sản được thu mua tại Chợ Nhỏ (đường Lê Văn Việt, thành phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh). Phạm vi nghiên cứu về thời gian hoàn thành vào tháng 07 năm 2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết của khóa luận được xây dựng dựa trên bản chất hóa học và cơ chế tạo gel của polysaccharide cấu trúc thành tế bào thực vật, cũng như đặc tính biến đổi của các hợp chất có hoạt tính sinh học:

  • Cấu trúc và cơ chế tạo gel của Pectin: Pectin là polysaccharide phức tạp cấu tạo từ ba vùng chính: homogalacturonan (HG - chuỗi mạch thẳng gồm các đơn vị acid D-galacturonic nối với nhau qua liên kết $\alpha$-1,4 glucoside), rhamnogalacturonan I (RG-I) và rhamnogalacturonan II (RG-II), ngoài ra còn có xylogalacturonan (XG) và apiogalacturonan (AG). Dựa vào chỉ số mức độ methyl hóa (Degree of Methylation - DM), pectin được phân thành pectin methoxyl cao (HMP, DM > 50%) và pectin methoxyl thấp (LMP, DM < 50%). HMP hình thành mạng lưới gel thông qua liên kết hydro và tương tác kỵ nước giữa các nhóm methyl trong điều kiện nồng độ chất rắn hòa tan cao (tối thiểu 55%) và môi trường acid (pH 2,8 – 3,5).
  • Hợp chất sinh học trong củ dền: Củ dền chứa hàm lượng đường, chất xơ hòa tan và sắc tố betalain tan trong nước gồm hai nhóm: betacyanin (đỏ tím) và betaxanthin (vàng cam). Betalain ổn định trong khoảng pH từ 3 đến 7 và bền nhiệt tốt nhất tại pH 4 – 5.
  • Hóa học của vỏ chanh dây tím: Vỏ gồm ba lớp mô: biểu bì ngoài (epicarp), mô xốp trắng (mesocarp) và lớp màng trong (endocarp). Vỏ chứa hàm lượng carbohydrate lớn (khoảng 80,7% chất khô), trong đó chất xơ chiếm 76,4% carbohydrate, protein dao động 64,0 mg/g vỏ khô, đồng thời chứa các sắc tố anthocyanin và polyphenol có hoạt tính bắt gốc tự do.

Về quy trình công nghệ chế biến thực nghiệm:

  • Quy trình sản xuất bột vỏ chanh dây tím (WP): Quả chanh dây tươi $\rightarrow$ Rửa sạch $\rightarrow$ Để ráo $\rightarrow$ Bổ đôi $\rightarrow$ Loại bỏ phần ruột $\rightarrow$ Cắt thành các dải nhỏ $\rightarrow$ Sấy đối lưu ở nhiệt độ 50°C (tủ sấy Memmert UF260, Đức) $\rightarrow$ Nghiền (máy nghiền Y800, Trung Quốc) và sàng rây $\rightarrow$ Bao gói trong túi zip kín.
  • Quy trình sản xuất mứt củ dền: Củ dền củ tươi $\rightarrow$ Rửa sạch, gọt vỏ $\rightarrow$ Cắt dải dài khoảng 5 cm, rộng 1 cm, dày 1 cm $\rightarrow$ Luộc với tỷ lệ củ dền : nước là 1 : 0,75 (w/w) trong 20 phút sôi $\rightarrow$ Để nguội, xay mịn $\rightarrow$ Phối trộn với đường, citric acid, sodium benzoate và tác nhân tạo gel (pectin HMP hoặc bột WP) $\rightarrow$ Sên mứt đến khi chất khô hòa tan đạt 65 °Brix (đo bằng khúc xạ kế Atago Master 93H, Nhật Bản) $\rightarrow$ Rót nóng ở 85°C vào hũ thủy tinh $\rightarrow$ Để nguội tự nhiên và bảo quản 48 giờ trước khi phân tích.

Hệ thống phương pháp phân tích thực nghiệm và tiêu chuẩn áp dụng được tổng hợp trong bảng sau:

Chỉ tiêu phân tích Phương pháp / Nguyên tắc kỹ thuật Tiêu chuẩn / Thiết bị sử dụng
Độ ẩm Sấy mẫu đến khối lượng không đổi ở 105°C (với WP) và 100°C trong 24 giờ (với mứt) AOAC 2000, AOAC 2006
Hàm lượng Protein Vô cơ hóa xúc tác $\text{CuSO}_4/\text{K}_2\text{SO}_4$, chưng cất đạm với $\text{NaOH}$ 30%, chuẩn độ $\text{HCl}$ 0,1 N, nhân hệ số chuyển đổi 6,25 Phương pháp Kjeldahl
Hàm lượng Tro Nung mẫu ở nhiệt độ 550 – 600°C trong 6 – 7 giờ đến tro trắng Lò nung Nabertherm Controller B170 (Đức)
Hàm lượng Lipid Trích ly dung môi petroleum ether và diethyl ether (đối với WP: Soxhlet; đối với mứt: Rose-Gottlieb) Thiết bị trích ly Soxhlet; phễu chiết Rose-Gottlieb
Carbohydrate Tính toán bằng phương pháp hiệu số: $100% - (%\text{Ẩm} + %\text{Protein} + %\text{Lipid} + %\text{Tro})$ Phương pháp tính toán vi sai
Cấu trúc và chỉ số DM Đo độ truyền qua phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) dải sóng 4000 – 400 $\text{cm}^{-1}$; tính DM qua tỷ lệ diện tích đỉnh carboxyl methyl hóa ($S_1$) trên tổng đỉnh carboxyl ($S_1 + S_2$) Thiết bị quang phổ FT-IR Jaco 4700 (Nhật Bản)
Hàm lượng Pectin trong WP Trích ly bằng acid citric tại pH = 2,0 ở nhiệt độ 70°C trong 75 phút, kết tủa bằng ethanol tuyệt đối tỷ lệ dịch trích : cồn là 1 : 4 Cân khối lượng kết tủa sau sấy khô
Khả năng giữ nước/giữ dầu (WHC/OHC) Phân tán 0,5 g bột vào 30 ml nước cất (hoặc 20 ml dầu), để 24 giờ, ly tâm loại bỏ dịch nổi, cân khối lượng cặn Ly tâm và biểu thị bằng g nước (dầu)/g chất khô
Độ pH và Chất khô Đo điện thế điện cực thủy tinh; xác định chất khô qua hiệu số độ ẩm Máy đo pH AOAC 981.12; Khúc xạ kế Atago
Anthocyanin tổng (TAC) Phương pháp pH vi sai tại hai giá trị pH 1,0 và pH 4,5, đo độ hấp thụ quang ở hai bước sóng 520 nm và 700 nm Quang phổ kế tử ngoại - khả kiến (UV-Vis)
Betalain tổng (TBC) Đo độ hấp thụ quang của dịch chiết pha loãng ở bước sóng đặc trưng cho betacyanin và betaxanthin Quang phổ kế UV-Vis
Kháng oxy hóa Bắt giữ gốc tự do DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl), biểu thị theo Trolox tương đương (TE) Phương pháp quang phổ so màu
Chỉ số màu sắc Hệ màu không gian CIELAB ($L^, a^, b^*$) Máy so màu Konica Minolta CR-400 (Nhật Bản)
Tính chất lưu biến Thử nghiệm dao động động học (Dynamic rheology): xác định mô đun lưu trữ ($G'$), tổn thất ($G''$), độ nhớt phức hợp ($\eta^*$), hệ số tổn thất ($\tan\delta$) Thiết bị lưu biến kế HAAKE Rheotest 1, đầu đo hình học P35 Ti L
Đặc tính kết cấu (TPA) Đo độ cứng (hardness), độ dính (adhesiveness), công cắt thông qua biến dạng nén Thiết bị Brookfield CT3 Texture Analyzer, đầu dò TA-STF
Độ bền gel Đo thể tích và tỷ lệ phần trăm lượng nước bị tách ra khỏi cấu trúc mạng gel sau khi ly tâm Phép đo ly tâm tách nước (%)
Đánh giá cảm quan Đánh giá mức độ yêu thích thị hiếu (màu, mùi, vị, độ phết, kết cấu, yêu thích chung) bằng thang điểm Hedonic 9 mức độ 30 người thử nghiệm nếm cùng bánh mì sandwich

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Mở đầu

Chương này thiết lập tính cấp thiết của đề tài khi đặt sản phẩm mứt củ dền vào xu hướng thực phẩm dinh dưỡng có nguồn gốc tự nhiên, đồng thời đối chiếu với bài toán xử lý phụ phẩm vỏ chanh dây tím quy mô lớn. Tác giả chỉ rõ khoảng trống nghiên cứu: các tài liệu khoa học trong nước chủ yếu dùng phụ phẩm chanh dây để thu nhận enzyme pectinase hoặc chiết xuất pectin đơn lẻ, việc đưa trực tiếp bột vỏ chanh dây tím nguyên trạng vào công thức mứt để thay thế hoàn toàn pectin thương mại chưa từng được công bố chi tiết. Chương 1 xác lập 4 nội dung nghiên cứu theo chuỗi logic từ nguyên liệu bột đến chế biến sản phẩm, khảo sát biến đổi hóa lý, cơ lý và cảm quan, đồng thời khẳng định ý nghĩa thực tiễn trong việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường và giảm chi phí phụ gia công nghiệp.

Chương 2: Tổng quan

Chương 2 tổng hợp cơ sở dữ liệu học thuật toàn diện về:

  • Lịch sử phát triển và tiêu chuẩn kỹ thuật của mứt đông, trong đó chỉ ra tỷ lệ phối chế tiêu chuẩn (45% thịt quả, 55% đường, hàm lượng chất rắn hòa tan đạt tối thiểu 65 °Brix).
  • Cấu trúc đại phân tử của pectin, phân biệt rõ cơ chế tạo gel của HMP và LMP, các yếu tố ảnh hưởng như nồng độ đường, ion hóa trị hai và khoảng pH tối ưu.
  • Đặc tính hóa học và sinh học của củ dền (Beta vulgaris L.), tập trung vào hoạt tính kháng oxy hóa của các dẫn xuất ammonium từ acid betalamic (nhóm sắc tố betalain gồm betacyanin và betaxanthin).
  • Hình thái giải phẫu quả chanh dây tím (Passiflora edulis f. edulis), tỷ trọng vỏ chiếm 50% khối lượng quả, hàm lượng carbohydrate cấu trúc (cellulose, hemicellulose, pectin) và các acid amin tự do hiện diện trong vỏ quả khô.
  • Lược khảo các công trình nghiên cứu tiền nhiệm trong và ngoài nước về việc ứng dụng bột vỏ phế phụ phẩm (vỏ chuối, vỏ cam, bột hạt chà là) trong sản xuất mứt trái cây và bánh nướng, chứng minh tính khả thi của việc sử dụng chất xơ từ vỏ thực vật để cải thiện cấu trúc thực phẩm.

Chương 3: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương này mô tả chi tiết nguồn gốc nguyên liệu, hóa chất đạt độ tinh khiết phân tích (> 95%) cùng sơ đồ và thuyết minh hai quy trình công nghệ chính: sản xuất bột vỏ chanh dây tím (WP) và chế biến mứt củ dền. Tác giả thiết kế hệ thống 5 công thức mứt khảo sát:

  • Mẫu đối chứng $J_0$: Sử dụng 0,5% pectin thương mại HMP, 48,5% củ dền, 50% đường, 0,1% citric acid.
  • Các mẫu thay thế $J_{0.5}, J_1, J_2, J_3$: Lần lượt thay thế pectin bằng bột vỏ chanh dây tím với hàm lượng 0,5%; 1,0%; 2,0% và 3,0% (tỷ lệ thịt củ dền giảm tương ứng từ 48,5% xuống 46,0%, đường giữ nguyên 50%, acid citric 0,1%).

Toàn bộ 17 quy trình phân tích thành phần dinh dưỡng cơ bản, trích ly pectin acid, đo phổ hồng ngoại FT-IR, đo các chỉ số cơ lý lưu biến động, kết cấu nén TPA và cảm quan Hedonic 9 điểm được chuẩn hóa chi tiết về mặt toán học và quy trình thao tác.

Chương 4: Kết quả và bàn luận

Chương 4 là phần trọng tâm trình bày toàn bộ số liệu đo đạc thực nghiệm qua các tiểu mục:

  • Tính chất của bột vỏ chanh dây tím (WP): Phổ FT-IR cho thấy các dải hấp thụ đặc trưng của liên kết polysaccharide và nhóm chức carboxyl ester hóa. Hàm lượng pectin trích ly đạt 15,59% khối lượng chất khô với chỉ số mức độ methyl hóa $DM = 59,\dots%$ (khẳng định bản chất là HMP). Khả năng giữ nước (WHC) của bột WP đạt mức cao vượt trội (> 16 g nước/g chất khô), trong khi khả năng giữ dầu (OHC) ở mức vừa phải.
  • Thành phần hóa học và hóa sinh của mứt: Khi gia tăng tỷ lệ bột WP từ 0,5% đến 3,0%, hàm lượng tro và chất xơ trong mứt tăng lên. Các mẫu duy trì hàm lượng chất khô đạt 65 °Brix và giá trị pH dao động trong khoảng tối ưu cho sự tạo gel của HMP. Tổng hàm lượng betalain (TBC) được duy trì ổn định. Đặc biệt, khả năng kháng oxy hóa (đo bằng DPPH) của mứt tăng dần theo tỷ lệ bột WP bổ sung, bắt đầu từ giá trị nền 152,... $\mu\text{mol TE/100g}$, chứng minh sự cộng hưởng của các hợp chất phenolic và anthocyanin từ bột vỏ chanh dây. Màu sắc của mứt có sự dịch chuyển nhẹ về độ sáng $L^$ và độ đỏ $a^$ do sắc tố tím của vỏ chanh dây phối hợp cùng màu đỏ tím của betacyanin củ dền.
  • Tính chất cơ lý và lưu biến học: Đồ thị lưu biến động cho thấy mô đun lưu trữ ($G'$) luôn lớn hơn mô đun tổn thất ($G''$) trên toàn dải tần số quét, chứng minh tất cả các mẫu đều thể hiện hành vi của hệ gel đàn hồi (gel giả dẻo). Khi tăng nồng độ WP ($J_{0.5} \rightarrow J_3$), mô đun $G'$, độ nhớt phức hợp $\eta^*$ và độ cứng đo bằng TPA có xu hướng tăng rõ rệt, mạng lưới gel liên kết chặt chẽ hơn. Phép thử độ bền gel qua ly tâm tách nước chứng minh bổ sung WP làm giảm đáng kể hiện tượng tách nước (syneresis) so với mẫu đối chứng $J_0$.
  • Đánh giá thị hiếu cảm quan: Điểm đánh giá mức độ ưa thích chung trên thang Hedonic 9 bậc cho thấy hai mẫu $J_{0.5}$ (thay thế 0,5% WP) và $J_1$ (thay thế 1% WP) nhận được điểm số cảm quan cao nhất, vượt trội hơn cả mẫu chuẩn $J_0$ dùng pectin công nghiệp nhờ cấu trúc mềm dẻo, dễ phết trên bánh mì và vị chua ngọt hài hòa. Mẫu $J_2$ và $J_3$ có kết cấu quá cứng và xuất hiện vị chát nhẹ từ vỏ quả.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Chương cuối khẳng định tính khả thi kỹ thuật của việc thay thế pectin thương mại bằng bột vỏ chanh dây tím nguyên trạng. Tác giả kết luận nồng độ bổ sung 0,5% – 1,0% WP mang lại sản phẩm mứt củ dền có chất lượng kết cấu, độ ổn định gel và giá trị cảm quan tối ưu nhất. Các kiến nghị kỹ thuật bao gồm: tiếp tục nghiên cứu các biến đổi chất lượng hóa lý và vi sinh của sản phẩm trong quá trình bảo quản thực tế dài hạn, đồng thời mở rộng thử nghiệm bột WP trên các ma trận thực phẩm tạo đông khác.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã cung cấp bộ thông số thực nghiệm đầy đủ về đặc tính của bột vỏ chanh dây tím và sản phẩm mứt đông củ dền. Các số liệu định lượng cốt lõi thu nhận được từ khóa luận:

Thông số / Chỉ tiêu Mẫu bột WP / Mẫu đối chứng $J_0$ Các mẫu mứt thay thế WP ($J_{0.5} \rightarrow J_3$)
Hàm lượng Pectin trong bột WP 15,59% (tính theo chất khô) —
Chỉ số methyl hóa (DM) của Pectin WP $DM > 50%$ (đạt bản chất HMP, $59,\dots%$) —
Khả năng giữ nước (WHC) của bột WP $> 16\text{ g nước/g chất khô}$ Giúp ổn định nước tự do trong mứt
Công thức phối chế mứt củ dền $J_0$: 48,5% củ dền, 50% đường, 0,5% Pectin HMP Bột WP thay thế lần lượt 0,5%; 1,0%; 2,0%; 3,0%
Hàm lượng chất khô hòa tan Đạt ổn định 65 °Brix Đạt ổn định 65 °Brix
Hành vi lưu biến học $G' > G''$, cấu trúc gel đàn hồi $G'$ và độ nhớt phức hợp tăng tỷ lệ thuận với nồng độ WP
Độ bền gel (tách nước) Mức tách nước tiêu chuẩn của pectin HMP Tỷ lệ tách nước giảm dần khi tăng nồng độ WP
Khả năng kháng oxy hóa (DPPH) Mức cơ bản từ betalain củ dền Tăng dần theo tỷ lệ WP bổ sung, bắt đầu từ $152,\dots$
Đánh giá thị hiếu cảm quan (Hedonic) Đạt yêu cầu tiêu chuẩn Mẫu $J_{0.5}$ và $J_1$ đạt điểm ưa thích cao nhất

Các giải pháp và kiến nghị công nghệ tác giả đề xuất:

  • Khuyến nghị sử dụng bột vỏ chanh dây tím ở tỷ lệ 0,5% đến 1,0% trong công thức sản xuất mứt đông củ dền nhằm thay thế hoàn toàn pectin thương mại mà không cần thêm bước trích ly hóa học tinh chế phức tạp.
  • Ứng dụng quy trình sấy đối lưu ở nhiệt độ thấp (50°C) và nghiền rây kích thước nhỏ để bảo toàn tối đa hoạt chất sinh học (pectin, chất xơ, polyphenol, anthocyanin) trong bột phụ phẩm.

Đóng góp của nghiên cứu so với các công bố tiền nhiệm:

  • Cung cấp dữ liệu khoa học thực nghiệm đầu tiên về việc sử dụng trực tiếp bột vỏ chanh dây tím nguyên trạng làm chất tạo gel trong sản phẩm mứt củ dền, khác với các nghiên cứu trước đây chỉ tập trung vào trích ly pectin bằng acid nóng hoặc nuôi cấy vi sinh vật sinh tổng hợp pectinase.
  • Chứng minh việc bổ sung bột vỏ chanh dây tím không chỉ đáp ứng yêu cầu tạo gel của HMP mà còn nâng cao hoạt tính kháng oxy hóa tổng và cải thiện độ bền gel chống tách nước so với mẫu đối chứng sử dụng pectin thương mại thông thường.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận thẳng thắn ghi nhận một số hạn chế gắn liền với phạm vi thực nghiệm:

  • Đề tài tập trung chủ yếu vào việc đánh giá tính chất hóa lý, lưu biến và cảm quan của sản phẩm ngay sau khi chế biến (sau 48 giờ ổn định gel); chưa thực hiện được các thử nghiệm theo dõi biến đổi chất lượng, sự suy giảm sắc tố betalain/anthocyanin và độ an toàn vi sinh trong suốt chu kỳ thời gian bảo quản dài hạn (shelf-life testing).
  • Đánh giá cảm quan thị hiếu người tiêu dùng được thực hiện trên cỡ mẫu khảo sát giới hạn tại môi trường học thuật, cần mở rộng quy mô thử nghiệm thị trường đa dạng hơn.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được văn bản đề xuất:

  • Tiến hành các khảo sát bảo quản mứt trong các điều kiện bao bì và nhiệt độ khác nhau nhằm xác định chính xác hạn sử dụng của sản phẩm mứt củ dền bổ sung WP.
  • Nghiên cứu tối ưu hóa kích thước hạt của bột vỏ chanh dây tím để cải thiện hơn nữa độ mịn và độ phết của sản phẩm mứt ở các tỷ lệ phối trộn cao hơn.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận tốt nghiệp này là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên và học viên cao học chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Hóa học và Sau thu hoạch: Cung cấp tài liệu tham khảo về phương pháp xây dựng đề cương, thiết kế thí nghiệm phối chế sản phẩm mới và quy trình phân tích lưu biến động (dynamic rheology), kết cấu TPA và phổ hồng ngoại FT-IR.
  • Kỹ sư nghiên cứu và phát triển sản phẩm (R&D) tại các doanh nghiệp chế biến rau quả: Tham khảo trực tiếp quy trình tận dụng phụ phẩm vỏ quả chanh dây nhằm giảm thiểu chi phí nhập khẩu pectin thương mại và phát triển các dòng sản phẩm "nhãn sạch" (clean-label) giàu chất xơ và chất chống oxy hóa tự nhiên.
  • Các phần đáng tham khảo nhất trong văn bản: Chương 3 với bảng thông số kỹ thuật phân tích chi tiết (đặc biệt là công thức tính toán chỉ số DM bằng FT-IR và phương pháp đo lưu biến học bằng HAAKE Rheotest); Chương 4 với hệ thống dữ liệu so sánh tương quan giữa nồng độ chất xơ/pectin tự nhiên và hành vi cơ lý của gel mứt.

Câu hỏi thường gặp

1. Bột vỏ chanh dây tím (WP) có đặc tính hóa lý nào nổi bật để có thể thay thế pectin thương mại?

Bột vỏ chanh dây tím chứa hàm lượng pectin khá cao đạt 15,59% tính theo chất khô, có bản chất là pectin methoxyl cao (HMP) với chỉ số mức độ methyl hóa $DM = 59,\dots%$ ($> 50%$). Ngoài ra, bột WP sở hữu khả năng giữ nước (WHC) vượt trội, đạt trên 16 g nước/g khối lượng khô, tạo điều kiện thuận lợi cho việc liên kết các phân tử nước tự do và hình thành khung gel vững chắc trong điều kiện môi trường có nồng độ chất khô 65 °Brix và acid citric 0,1%.

2. Sự thay đổi hàm lượng bột WP tác động như thế nào đến khả năng kháng oxy hóa của mứt củ dền?

Khả năng kháng oxy hóa của mứt củ dền tăng dần tương ứng với mức tăng tỷ lệ bột vỏ chanh dây tím (từ mẫu $J_{0.5}$ đến $J_3$), bắt đầu từ giá trị $152,\dots\ \mu\text{mol TE/100g}$. Sự gia tăng này xuất phát từ việc bột vỏ chanh dây tím chứa lượng đáng kể các hợp chất polyphenol và sắc tố anthocyanin tự nhiên, cộng hưởng cùng hệ sắc tố betalain sẵn có trong củ dền.

3. Cấu trúc gel và tính chất lưu biến của mứt thay đổi ra sao khi tăng tỷ lệ bột WP từ 0,5% đến 3%?

Trên đồ thị lưu biến động, tất cả các mẫu đều có mô đun lưu trữ ($G'$) lớn hơn mô đun tổn thất ($G''$), thể hiện tính chất của hệ gel đàn hồi giả dẻo. Khi tăng hàm lượng bột WP từ 0,5% lên 3,0%, các mẫu có xu hướng cứng và đàn hồi hơn, độ nhớt phức hợp $\eta^*$ và độ bền gel tăng lên rõ rệt, đồng thời hiện tượng tách nước (syneresis) của mứt sau quá trình ly tâm giảm đáng kể so với mẫu chuẩn sử dụng pectin thương mại.

4. Tỷ lệ thay thế bột vỏ chanh dây tím nào được xác định là tối ưu nhất cho sản phẩm?

Qua thử nghiệm đánh giá cảm quan theo thang điểm Hedonic 9 mức độ (khi nếm kèm bánh mì sandwich), hai mẫu $J_{0.5}$ (thay thế 0,5% WP) và $J_1$ (thay thế 1% WP) là các mẫu được người tiêu dùng ưa thích nhất. Ở các tỷ lệ này, mứt đạt sự cân bằng hài hòa về màu sắc, độ phết mềm mịn, cấu trúc gel vừa phải và không bị hiện tượng cứng hay vị chát như các mẫu bổ sung tỷ lệ cao (2% và 3%).

5. Bột vỏ quả chanh dây tím (WP) được sản xuất theo các thông số kỹ thuật nào trong đề tài?

Vỏ chanh dây sau khi loại bỏ phần ruột được cắt thành các dải dài và hẹp, sau đó sấy đối lưu ở nhiệt độ 50°C trên thiết bị Memmert UF260 đến độ ẩm an toàn. Tiếp đó, vỏ khô được nghiền bằng máy nghiền Y800 và rây qua lỗ sàng kích thước tiêu chuẩn để thu được bột đồng nhất, rồi dán nhãn và bảo quản trong túi zip kín khí.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Lâm Thanh Qui và Trần Nữ Kiều Tiên đã chứng minh thành công tính khả thi khoa học và công nghệ của việc sử dụng trực tiếp bột vỏ chanh dây tím (Passiflora edulis f. edulis) để thay thế hoàn toàn pectin thương mại trong sản xuất mứt đông củ dền (Beta vulgaris L.). Kết quả thực nghiệm xác định bột vỏ chanh dây tím là nguồn HMP tự nhiên giàu tiềm năng ($DM > 50%$, pectin 15,59%, WHC > 16 g/g), giúp cải thiện đáng kể độ bền gel, giảm tách nước và gia tăng hàm lượng chất chống oxy hóa cho thành phẩm. Với tỷ lệ phối chế tối ưu từ 0,5% đến 1,0% WP, sản phẩm mứt củ dền đạt độ đông đặc, khả năng phết và giá trị cảm quan cao hơn so với mẫu chuẩn dùng pectin công nghiệp, mở ra hướng ứng dụng hiệu quả trong việc tái chế phụ phẩm nông nghiệp cho ngành chế biến thực phẩm.