CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Cà chua bi đen (Solanum lycopersicum L.) là loại cà chua có vỏ màu tím đen (Mes và cs., 2008) mới xuất hiện ở Việt Nam trong những năm gần đây và đang rất đƣợc ngƣời tiêu dùng quan tâm. Ở nƣớc ta, cà chua bi đen đƣợc trồng nhiều ở Đà Lạt cho năng suất cao và chất lƣợng tốt. Hiện nay, cây cà chua bi đen còn đƣợc mở rộng trồng với kỹ thuật công nghệ cao ở các địa phƣơng khác nhƣ Châu Đốc và Vĩnh Long. Lycopene là loại carotenoid dồi dào nhất và có khả năng chống oxy hóa cao nhất trong cà chua (Alda và cs.
Lycopene giúp giảm nguy cơ mắc các bệnh mãn tính, đặc biệt là ung thƣ tuyến tiền liệt (Ford & Erdman, 2012), ngăn ngừa bệnh tim mạch (Mordente và cs., 2011), giúp giảm nguy cơ tử vong do bệnh Alzheimer (Min & Min, 2014), có lợi trong điều trị bệnh Parkinson và các bất thƣờng về thần kinh khác (Kaur và cs. Bên cạnh carotenoid, các chất chống oxy hóa khác có trong cà chua nhƣ phenolic và ascorbic acid cũng có khả năng ức chế các loại oxy hoạt động gây ra nhiều bệnh nguy hiểm (Ilahy và cs. Đáng chú ý là hàm lƣợng các hợp chất phenolic và sắc tố carotenoid, đặc biệt là lycopene trong cà chua bi đen đƣợc tìm thấy còn cao hơn so với một số giống cà chua đỏ (Zhang và cs. Ngoài các hợp chất thông thƣờng đã đƣợc biết thì cà chua bi đen còn chứa thành phần độc đáo là anthocyanin tập trung chủ yếu ở vỏ và phần mô bên ngoài mà các loại cà chua khác không có (Li và cs.
Anthocyanin đã đƣợc chứng minh là có liên quan đến rất nhiều lợi ích về sức khỏe, giúp tăng cƣờng thị lực, giảm sự tăng sinh tế bào ung thƣ và ức chế sự hình thành khối u, bảo vệ khỏi bệnh tim mạch, hỗ trợ phòng ngừa béo phì và tiểu đƣờng, giúp tăng cƣờng trí nhớ và ngăn ngừa sự suy giảm liên quan đến tuổi tác trong chức năng thần kinh cũng nhƣ giảm tình trạng viêm (Lila, 2004). Các tác dụng sinh học của anthocyanin cũng do hoạt động chống oxy hóa (Pietta, 2000). Mặc dù chứa nhiều các hợp chất có hoạt tính sinh học cao nhƣng sau một thời gian ngắn đƣợc trồng thử nghiệm ở nhiều vùng nhƣ Đà Lạt, Châu Đốc và Vĩnh Long thì hiện nay sản lƣợng cà chua bi đen có khuynh hƣớng giảm xuống do trái có vị chua nhiều, ít ngọt nên không phù hợp với khẩu vị của ngƣời tiêu dùng. Từ đó đặt ra nhu cầu cần phải chế biến để đƣa nguyên liệu có lợi cho sức khỏe này đến gần với ngƣời tiêu dùng.
Bên cạnh đó, cà chua bi sấy dẻo là một đặc sản của Đà Lạt rất đƣợc ngƣời tiêu dùng ƣa thích. Hơn nữa, sản phẩm sấy dẻo còn có nhiều ƣu điểm nhƣ sự tiện dụng, khả năng bảo quản lâu, khối lƣợng và thể tích giảm nhƣng giá trị dinh dƣỡng tăng (Corrêa và cs. Mặt khác, kỹ thuật chân không đƣợc áp dụng trong chế biến rau quả với mục đích cải thiện chất lƣợng sản phẩm (Radziejewska-Kubzdela và cs. Trong quá trình tách nƣớc thẩm thấu, việc ứng dụng kỹ thuật chân không trong suốt quá trình hoặc chỉ trong thời gian đầu hoặc theo chu kỳ trong các dung dịch ƣu trƣơng giúp đẩy các khí bị nhốt bên trong ra ngoài và tạo điều kiện cho sự xâm nhập của dung dịch ƣu trƣơng vào 1 trong thực phẩm, nhờ đó cải thiện hiệu quả truyền khối (Giraldo và cs., 2003; Moreno và cs., 2004; Chiralt & Talens, 2005; Corrêa và cs.
Kỹ thuật chân không còn đƣợc ứng dụng trong quá trình sấy. Khi sấy trong điều kiện chân không, nhiệt độ sấy thấp hơn và môi trƣờng ít oxy hơn dẫn đến chất lƣợng của sản phẩm giữ đƣợc tốt hơn (Thorat và cs. Mặc dù trên thế giới kỹ thuật chân không đã đƣợc sử dụng rộng rãi từ rất lâu, tuy nhiên, cho đến nay việc nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật này ở nƣớc ta vẫn còn rất hạn chế. Từ các lý do đã nêu, nghiên cứu thực hiện chế biến ra sản phẩm sấy dẻo có giá trị cảm quan tốt và chứa hàm lƣợng cao các hợp chất có hoạt tính sinh học bằng cách ứng dụng kỹ thuật chân không trên giống cà chua bi đen cv.
OG có giá trị dinh dƣỡng cao. Đây là sản phẩm quen thuộc với ngƣời tiêu dùng, góp phần giải quyết đầu ra cho nguồn nguyên liệu, tăng thu nhập cho ngƣời trồng. Đồng thời với sản phẩm thông dụng chứa nhiều các hợp chất có hoạt tính sinh học sẽ giúp cải thiện sức khỏe con ngƣời.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.1 Mục tiêu chung Chế biến thành công sản phẩm cà chua bi đen sấy dẻo có giá trị cảm quan và giá trị sinh học cao bằng cách ứng dụng kỹ thuật chân không.2 Mục tiêu cụ thể Xác định đƣợc nồng độ dung dịch CaCl2, nhiệt độ và thời gian chần tối ƣu giúp cải thiện cấu trúc của trái cà chua bi đen khi thực hiện quá trình xử lý ở nhiệt độ cao tiếp theo. Xác định đƣợc các thông số tối ƣu về nồng độ dung dịch đƣờng, độ chân không và thời gian xử lý chân không nhằm thúc đẩy nhanh quá trình truyền khối, giúp loại bớt một phần nƣớc, từ đó rút ngắn thời gian sấy cũng nhƣ hạn chế sự tổn thất các hợp chất có hoạt tính sinh học khi sấy.
Xác định đƣợc các thông số tối ƣu về nhiệt độ và độ ẩm sau khi sấy chân không nhằm tạo ra sản phẩm an toàn cho bảo quản, có cấu trúc dẻo, màu sáng đẹp, mùi vị thơm ngon đồng thời duy trì đƣợc tối đa hàm lƣợng các hợp chất có hoạt tính sinh học. Xác định đƣợc loại bao bì thích hợp giúp duy trì chất lƣợng sản phẩm cà chua bi đen sấy dẻo trong quá trình bảo quản.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nội dung 1: Xác định các chỉ tiêu của nguyên liệu cà chua bi đen. Nội dung 2: Khảo sát ảnh hƣởng của chế độ chần cà chua bi đen trong dung dịch CaCl2 ở nhiệt độ thấp đến cấu trúc trái. Nội dung 3: Khảo sát ảnh hƣởng của chế độ tách nƣớc thẩm thấu chân không cà chua bi đen trong dung dịch đƣờng đến hiệu quả truyền khối và chất lƣợng sản phẩm.
2 Nội dung 4: Khảo sát ảnh hƣởng của chế độ sấy chân không cà chua bi đen đến chất lƣợng sản phẩm. Nội dung 5: Khảo sát ảnh hƣởng của loại bao bì đến khả năng bảo quản sản phẩm cà chua bi đen sấy dẻo.4 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu (i) vừa mang ý nghĩa khoa học khi ứng dụng công nghệ trong chế biến sản phẩm, (ii) vừa mang tính cấp thiết là sử dụng hiệu quả nguồn nguyên liệu giàu các hợp chất có hoạt tính sinh học, (iii) vừa mang tính thực tiễn là đa dạng hóa sản phẩm từ trái cà chua bi đen, thỏa mãn yêu cầu của ngƣời tiêu dùng với sản phẩm thực phẩm lành và có thể phòng chống bệnh tật trong một xã hội phát triển.5 ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI Ứng dụng công nghệ chân không cho quá trình tách nƣớc thẩm thấu trái cà chua bi đen trong dung dịch đƣờng nhằm tăng tốc độ truyền khối và cải thiện chất lƣợng sản phẩm. Ứng dụng công nghệ sấy chân không cho sản phẩm cà chua bi đen sấy dẻo nhằm tạo ra sản phẩm đạt chất lƣợng về cảm quan và có hoạt tính sinh học cao.6 PHƢƠNG THỨC CHUYỂN GIAO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐỊA CHỈ ỨNG DỤNG Sản phẩm nghiên cứu có thể đƣợc chuyển giao đến các cơ sở chế biến rau quả trên địa bàn tỉnh An Giang và các vùng lân cận, đặc biệt là ở những vùng trồng nguyên liệu. Đơn vị phối hợp, hỗ trợ: Sở Công thƣơng Tỉnh An Giang (Số 10, Lê Triệu Kiết, Phƣờng Mỹ Bình, Thành phố Long Xuyên, Tỉnh An Giang).
3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU CÀ CHUA 2.1 Giới thiệu chung Cà chua là một trong những cây rau đƣợc trồng và tiêu thụ rộng rãi nhất trên thế giới. Theo số liệu từ Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (FAO, 2021), sản lƣợng cà chua trên toàn cầu tăng liên tục từ 153 triệu tấn (2010) đến 181 triệu tấn (2019).2 Giá trị dinh dƣỡng Thành phần dinh dƣỡng trong 100 g phần ăn đƣợc của cà chua đƣợc thể hiện ở Bảng 1. Bảng 1 Thành phần dinh dƣỡng trong 100 g phần ăn đƣợc của cà chua Thành phần dinh dƣỡng Đơn vị Hàm lƣợng Nƣớc g 94 Năng lƣợng kcal 20 Protein g 0,6 Lipid g 0,2 Glucid g 4,0 Cellulose g 0,8 Tro g 0,4 Đƣờng tổng số g 2,62 - Fructose g 1,37 - Glucose g 1,25 Calci mg 12 Sắt mg 1,4 Magie mg 15 Phospho mg 26 Kali mg 275 Natri mg 12 Vitamin C mg 40 Vitamin PP mg 0,5 Vitamin E mg 0,54 β-carotene mg 393 α-carotene μg 112 Lycopene μg 3025 Lutein + Zeaxanthin μg 130 (Nguồn: Bộ Y Tế, Viện Dinh Dƣỡng, 2007) 4 Hai loại carotenoid chính trong cà chua là lycopene (chiếm 80-90% tổng lƣợng carotenoid) tạo nên màu đỏ cho quả và β-carotene (chiếm 7-10%) (Frusciante và cs. Ngoài ra, cà chua còn là nguồn dồi dào vitamin C, α-tocopherol và các hợp chất phenolic (Raffo và cs.
Hàm lƣợng phenolic tổng trong 5 giống cà chua dao động từ 4,43 đến 28,84 mgGAE/100g (GAE, gallic acid equivalent - đƣơng lƣợng gallic acid) (Minoggio và cs. Trong một nghiên cứu khác trên trái cà chua bi thì hàm lƣợng phenolic tổng đạt đƣợc cao hơn (73,51±2,03 mgGAE/100g) (Fu và cs. Cà chua chứa nhiều loại flavonoid trong mô, chúng tích lũy một lƣợng nhỏ naringenin chalcone và một số flavonol, nhƣ quercetin và kaempferol glycoside tập trung ở vỏ nhƣng không tổng hợp đƣợc anthocyanin (Torres và cs., 2005; Mes và cs. Bên cạnh đó, cà chua cũng là nguồn chất xơ tan và không tan, bao gồm pectin, hemicellulose và cellulose với hàm lƣợng từ 0,8 đến 1,3 g/100g và chứa 1-3 g/100g acid hữu cơ, trong đó chủ yếu là citric acid (Frusciante và cs.3 Cà chua bi đen Trái cà chua đen (hay cà chua tím) thƣờng đƣợc mô tả ở một số giống là do đột biến làm ảnh hƣởng đến sự phân hủy diệp lục tố và tổng hợp carotenoid mà không liên quan đến việc hình thành anthocyanin (Mes và cs.
Ngƣợc lại, Butelli và cs. Hình 1 Cà chua biến đổi gen Del/Ros1N (Nguồn: Butelli và cs., 2008) Tuy nhiên, thực phẩm biến đổi gen vẫn còn đối mặt với sự kháng cự mạnh mẽ của ngƣời tiêu dùng ở hầu hết các quốc gia vì những lo ngại về an toàn (Bruening & Lyons, 2000). Bên cạnh đó, một số loài gần gũi với cà chua lại có chứa anthocyanin nhƣ Lycopersicon chilense, Lycopersicon hirsutum, Lycopersicon cheesmaniae, Solanum lycopersicoides (Jones và cs.