Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Tại Việt Nam, bưởi (Citrus grandis L.) là cây ăn quả nhiệt đới có giá trị kinh tế cao với diện tích canh tác năm 2019 đạt 105.400 ha và sản lượng gần 905.000 tấn (theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn). Mặc dù nguồn nguyên liệu rất dồi dào và chứa nhiều hợp chất sinh học có lợi như vitamin C, polyphenol, flavonoid và limonoid, quả bưởi hiện nay chủ yếu tiêu thụ ở dạng ăn tươi. Một số sản phẩm rượu bưởi lên men truyền thống đã xuất hiện trên thị trường nhưng còn tồn tại nhược điểm lớn về vị đắng và cảm quan gắt, chưa đáp ứng tốt thị hiếu số đông người tiêu dùng. Song song đó, ngành công nghiệp chế biến trái cây sấy dẻo trong nước thải ra một lượng lớn phụ phẩm là dịch ngâm đường thẩm thấu. Dịch ngâm xoài tích tụ hàm lượng đường hòa tan cao cùng các acid hữu cơ và hợp chất chống oxy hóa khuếch tán từ mô quả xoài, nhưng thường bị xả thải gây lãng phí dưỡng chất và tạo áp lực lên hệ thống xử lý môi trường.

Xuất phát từ thực tiễn trên, khóa luận tập trung giải quyết bài toán tận dụng dịch ngâm xoài để phối chế với dịch bưởi lên men, nhằm tạo ra sản phẩm đồ uống lên men nồng độ cồn thấp có vị chua ngọt hài hòa, mùi thơm tự nhiên và giàu hoạt tính sinh học. Tuy nhiên, việc gia tăng nồng độ đường từ dịch ngâm cũng làm tăng nguy cơ tái nhiễm và phát triển của vi sinh vật gây hư hỏng, đòi hỏi phải xác định chế độ xử lý nhiệt thanh trùng thích hợp để cân bằng giữa an toàn vi sinh và sự suy giảm các hợp chất chống oxy hóa nhạy nhiệt.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài bao gồm hai nội dung chính:

  1. Tìm ra công thức phối trộn tối ưu cho sản phẩm nước bưởi lên men phối dịch ngâm xoài thông qua đánh giá các chỉ tiêu hóa lý và chất lượng cảm quan.
  2. Tìm ra điều kiện thanh trùng phù hợp (về nhiệt độ và thời gian) cho sản phẩm bằng cách đánh giá hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật, sự biến đổi các chỉ tiêu hóa lý và điểm cảm quan trước và sau thời gian bảo quản.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quả bưởi Năm Roi thu mua tại chợ Nông sản Thủ Đức (TP. Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh); dịch ngâm xoài thẩm thấu thu nhận từ xưởng sản xuất xoài sấy dẻo của thương hiệu Nonglamfood (phường Long Thạnh Mỹ, TP. Thủ Đức); nấm men khô Saccharomyces cerevisiae chủng thương mại Angel yeast BV818 và enzyme pectinase nhãn hiệu Angel (phân phối bởi Công ty ICFOOD).
  • Phạm vi không gian: Các thí nghiệm chế biến, phân tích hóa lý, vi sinh và đánh giá cảm quan được thực hiện tại phòng thí nghiệm Kỹ thuật thực phẩm, phòng thí nghiệm Sau thu hoạch thuộc Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được triển khai từ tháng 6 năm 2022 đến tháng 10 năm 2022. Thời gian theo dõi độ ổn định vi sinh của sản phẩm sau thanh trùng là 7 ngày ở nhiệt độ phòng (29 - 31°C).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng trên các cơ sở lý thuyết chuyên ngành về công nghệ thực phẩm và sinh học lên men:

  • Cơ chế khử nước thẩm thấu: Quá trình chuyển khối ba chiều khi ngâm quả xoài vào dung dịch ưu trương gồm mất nước tế bào do chênh lệch áp suất thẩm thấu, khuếch tán chất tan từ dung dịch vào mô quả và sự khuếch tán ngược của các chất hòa tan (acid hữu cơ, khoáng, vitamin C, polyphenol) từ thịt quả vào dịch ngâm.
  • Phân loại đồ uống có cồn thấp: Tham chiếu theo Tiêu chuẩn Thực hành Rượu vang Quốc tế (International Code of Oenological Practices, 2016), việc pha loãng làm giảm nồng độ cồn trên 20% so với dịch lên men gốc tạo ra dòng sản phẩm "đồ uống giảm cồn". Tại Việt Nam, đồ uống lên men từ dịch quả có độ cồn dưới 8,5% v/v được xếp vào nhóm nước trái cây lên men.
  • Hệ vi sinh vật gây hư hỏng đồ uống cồn thấp: Phân tích cơ chế tác động của nấm men chịu sulphite (Saccharomycodes ludwigii), vi khuẩn lactic (Lactobacillus, Pediococcus sinh tổng hợp acrolein tạo vị đắng khi kết hợp polyphenol), vi khuẩn hiếu khí và nấm mốc.
  • Lý thuyết xử lý nhiệt thanh trùng: Phân loại theo bốn chế độ HTLT, HTST, MTLT và MTST; trong đó chế độ nhiệt độ trung bình - thời gian dài (MTLT, nhiệt độ < 80°C, thời gian giữ nhiệt > 30 giây) được chọn làm trọng tâm khảo sát để hạn chế biến tính polyphenol và caramel hóa đường.
  • Khung văn bản quy chuẩn: Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia QCVN 06-3:2010/BYT đối với đồ uống có cồn; các tiêu chuẩn quốc gia TCVN 4589-88 (xác định acid tổng), TCVN 4884-1:2015 / ISO 4833-1:2013 (tổng vi sinh vật hiếu khí) và TCVN 8275-1:2010 / ISO 21527-1:2008 (tổng nấm men, nấm mốc).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và bố trí thí nghiệm:

  • Bố trí thí nghiệm 1 (Khảo sát tỷ lệ phối trộn): Thí nghiệm đơn yếu tố bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) với 3 lần lặp lại. Cố định tỷ lệ rượu bưởi lên men ở mức 50% (v/v), thay đổi tỷ lệ dịch ngâm xoài và nước cất:
    • Công thức X20: 50% rượu bưởi : 20% dịch ngâm xoài : 30% nước (v/v/v).
    • Công thức X30: 50% rượu bưởi : 30% dịch ngâm xoài : 20% nước (v/v/v).
    • Công thức X40: 50% rượu bưởi : 40% dịch ngâm xoài : 10% nước (v/v/v).
    • Công thức X50: 50% rượu bưởi : 50% dịch ngâm xoài : 0% nước (v/v/v).
  • Bố trí thí nghiệm 2 (Khảo sát chế độ thanh trùng): Thí nghiệm 2 yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại trên công thức X40. Yếu tố nhiệt độ gồm 3 mức (60°C, 70°C, 80°C) và yếu tố thời gian gồm 4 mức (5, 10, 15, 20 phút), tổng cộng 12 nghiệm thức xử lý nhiệt trên bể điều nhiệt WiseClean WUC (DaiHan Scientific, Hàn Quốc) và 1 mẫu đối chứng không thanh trùng.
  • Nguồn dữ liệu và phương pháp phân tích kiểm nghiệm:
    • Hàm lượng chất rắn hòa tan tổng số (TSS): Đo bằng khúc xạ kế cầm tay Atago MASTER-α (Nhật Bản, thang đo 0 - 33°Brix và 0 - 50°Brix).
    • Hàm lượng acid tổng số (TA): Chuẩn độ thể tích bằng dung dịch NaOH 0,1N với chỉ thị phenolphthalein 1%, quy đổi theo acid citric (hệ số k = 0,064) theo TCVN 4589-88.
    • Giá trị pH: Đo bằng máy đo pH để bàn Horiba Laqua pH 1100 (Nhật Bản), hiệu chuẩn bằng ba điểm đệm chuẩn pH 4,01; 7,00; 10,01.
    • Trích ly và xác định tổng polyphenol (TPC): Trích ly mẫu bằng methanol 80% (tỷ lệ 1:10 v/v) trong 30 phút ở nhiệt độ phòng, chắn sáng. Phản ứng màu với thuốc thử Folin-Ciocalteu 10% và Na2CO3 7,5%, đo mật độ quang ở bước sóng 765 nm trên máy quang phổ UV-VIS V-730 (Jasco, Nhật Bản), biểu thị bằng mg đương lượng acid gallic (mg GAE/100 mL).
    • Hoạt tính kháng oxy hóa: Đo khả năng bắt gốc tự do DPPH ở bước sóng 517 nm, biểu thị bằng mg đương lượng acid ascorbic (mg AAE/100 mL).
    • Độ cồn (% v/v): Chưng cất lôi cuốn và xác định bằng cồn kế Amarell (0 - 70% vol, Đức) quy chuẩn ở nhiệt độ 20°C.
    • Phân tích vi sinh: Đổ đĩa đếm khuẩn lạc vi sinh vật hiếu khí trên môi trường Plate Count Agar (PCA, ủ 30 ± 2°C trong 48 giờ) và nấm men, nấm mốc trên môi trường Dichloran Rose Bengal Chloramphenicol (DRBC, ủ 30 ± 2°C trong 72 giờ).
    • Đánh giá cảm quan: Phép thử thị hiếu theo thang điểm 7 (từ 1: rất không thích đến 7: rất thích) thực hiện bởi hội đồng 20 cảm quan viên (sinh viên Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Đại học Nông Lâm TP.HCM, độ tuổi 19 - 24) đánh giá các chỉ tiêu màu sắc, mùi, vị và độ yêu thích chung.
    • Xử lý thống kê: Phân tích phương sai một yếu tố (One-way ANOVA) và hai yếu tố (Two-way ANOVA) trên phần mềm JMP 13, so sánh sự khác biệt giữa các giá trị trung bình bằng phép thử Tukey ở mức ý nghĩa p < 0,05; tổng hợp số liệu trên phần mềm Microsoft Excel 2013.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Mở đầu

Chương 1 thiết lập tính cấp thiết của đề tài dựa trên số liệu thực tế về sản lượng bưởi tại Việt Nam (hơn 905.000 tấn/năm), trong đó vùng Đồng bằng Sông Cửu Long chiếm khoảng 369.000 tấn. Tác giả phân tích nghịch lý giữa giá trị dinh dưỡng cao của bưởi và sự đơn điệu trong chuỗi chế biến sau thu hoạch. Việc phát triển các dòng rượu vang bưởi trước đây gặp trở ngại do vị đắng đặc trưng từ hợp chất limonoid và naringin. Đồng thời, nguồn phụ phẩm dịch ngâm đường từ chế biến xoài sấy dẻo chưa có giải pháp thu hồi hiệu quả. Từ đó, tác giả xác định tính khả thi của việc kết hợp hai dòng nguyên liệu này nhằm tạo ra đồ uống lên men cồn thấp, giải quyết vị đắng, gia tăng giá trị kinh tế cho ngành rau quả và đặt ra hai nhiệm vụ thực nghiệm cụ thể về phối trộn và thanh trùng.

Chương 2: Tổng quan tài liệu

Chương này tổng hợp các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến các đối tượng thực nghiệm:

  • Giới thiệu quả bưởi Năm Roi (Citrus grandis L.): Cấu tạo quả gồm 11,49% vỏ xanh, 24,55% vỏ trắng, 53,66% thịt quả và 10,34% hạt; thành phần dinh dưỡng trong 100g thịt quả bưởi chứa 61 mg vitamin C, 9,62 g carbohydrate, các khoáng chất kali (216 mg), canxi (4 mg) cùng nhóm hoạt chất sinh học flavonoid, limonoid, coumarin.
  • Giới thiệu quả xoài (Mangifera indica L.): Đặc điểm phân bố tại các tỉnh phía Nam (Đồng bằng Sông Cửu Long chiếm 48% diện tích cả nước); thành phần dinh dưỡng thịt quả chứa 16,20 - 17,18 g/100g carbohydrate, 50 - 70 mg/100g vitamin C, các sắc tố carotenoid và acid hữu cơ malic, citric.
  • Tổng quan về polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa: Phân loại hơn 8.000 hợp chất polyphenol tự nhiên thành 4 nhóm chính (acid phenolic, flavonoid, lignan, stilbene); cấu trúc dị vòng C6-C3-C6 của flavonoid chiếm 30 - 60% tổng lượng polyphenol thực vật.
  • Dịch ngâm trái cây thẩm thấu: Bản chất là dung dịch đường ưu trương sau quá trình sấy dẻo, tiếp nhận các chất hòa tan khuếch tán từ quả; phân tích tiềm năng tái sử dụng dịch ngâm táo, dứa, bưởi, kiwi trong các công bố quốc tế.
  • Đồ uống có nồng độ cồn thấp: Nguyên lý sản xuất cider truyền thống và nước trái cây lên men; quy trình lên men hoàn toàn kết hợp phối trộn; các chủng vi sinh vật gây hư hỏng phổ biến và ngưỡng pH an toàn (< 4,6).
  • Công nghệ thanh trùng nhiệt cho đồ uống: Cơ chế vô hoạt vi sinh vật và enzyme (PPO, POD, pectin esterase); so sánh ưu nhược điểm của các khoảng nhiệt độ HTLT, HTST, MTLT và MTST đối với sự suy giảm hợp chất có hoạt tính sinh học.

Chương 3: Vật liệu và phương pháp

Trình bày chi tiết nguồn gốc nguyên vật liệu, hóa chất tinh khiết, trang thiết bị đo đạc và quy trình công nghệ chế biến gồm hai giai đoạn:

  1. Quy trình chế biến dịch rượu bưởi lên men gốc: Bưởi Năm Roi được gọt bỏ vỏ xanh và cùi trắng, tách lấy tép bưởi, cắt nhỏ kích thước 0,1 - 0,2 cm; bổ sung đường saccharose điều chỉnh TSS đạt 24°Brix; bổ sung 50 mg/kg Na2S2O5 (khuấy đều, giữ 1 giờ ở nhiệt độ phòng 29 - 31°C để ức chế tạp khuẩn); bổ sung 0,05% (g/100g) enzyme pectinase thủy phân trong 1 giờ; nạp dịch men Saccharomyces cerevisiae BV818 đã hoạt hóa với dịch bưởi (tỷ lệ 1:5 trong 15 phút) ở tỷ lệ 0,05% (g/100g); lên men chính trong 10 ngày ở 29 - 31°C; lọc bỏ bã thu dịch trong; ủ lắng ổn định ở nhiệt độ phòng trong 1 tháng (tiến hành chiết gạn tách cặn 2 tuần/lần). Dịch rượu bưởi sau lắng được dùng làm nguyên liệu bán thành phẩm cho các bước tiếp theo.
  2. Quy trình chế biến nước bưởi lên men phối dịch ngâm xoài: Phối trộn rượu bưởi, dịch ngâm xoài và nước cất theo tỷ lệ khảo sát; chiết rót 100 mL vào chai thủy tinh dung tích 150 mL; ghép nắp kín; xử lý nhiệt trên bể điều nhiệt theo các thông số thời gian và nhiệt độ thí nghiệm; làm nguội nhanh bằng nước thường và bảo quản ở điều kiện nhiệt độ phòng tránh ánh sáng. Quy chuẩn hóa toàn bộ các công thức tính toán chỉ tiêu hóa lý, hóa sinh, quy trình đổ đĩa vi sinh vật và biểu mẫu đánh giá cảm quan thị hiếu 7 điểm.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 cung cấp số liệu thực nghiệm toàn diện của đề tài qua 4 phần chính:

  • Đặc điểm nguyên vật liệu đầu vào: Phân tích thành phần tép bưởi Năm Roi, dịch rượu bưởi lên men và dịch ngâm xoài phụ phẩm, ghi nhận hàm lượng polyphenol và đường cao trong cả hai nguồn nguyên liệu.
  • Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn dịch ngâm xoài: Đánh giá sự biến thiên hóa lý (TSS, TA, pH), hóa sinh (TPC, DPPH) và cảm quan của 4 công thức X20, X30, X40, X50. Kết quả xác định công thức X40 đạt chất lượng vượt trội.
  • Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thanh trùng: Trình bày số liệu vi sinh vật hiếu khí và nấm men, nấm mốc ngay sau thanh trùng và sau 7 ngày bảo quản; phân tích sự biến đổi của độ cồn, hàm lượng TPC, hoạt tính DPPH và cảm quan. Xác định điều kiện thanh trùng tối thiểu và tối ưu.
  • Hoàn thiện quy trình công nghệ: Xây dựng sơ đồ quy trình hoàn thiện sản xuất nước bưởi lên men phối dịch ngâm xoài ở quy mô phòng thí nghiệm.

Chương 5: Kết luận và đề nghị

Đưa ra kết luận khẳng định tính khả thi của việc tận dụng phụ phẩm dịch ngâm xoài trong sản xuất nước bưởi lên men nồng độ cồn thấp; tổng kết công thức phối trộn và chế độ thanh trùng tối ưu; nêu rõ các đề xuất nghiên cứu tiếp theo về thời hạn bảo quản dài ngày và quy mô công nghiệp.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đạt được các kết quả định lượng cụ thể qua từng bước phân tích thực nghiệm:

  1. Thông số hóa lý của nguyên liệu ban đầu:
  • Tép bưởi Năm Roi nguyên liệu: Khối lượng trung bình quả đạt 689,20 ± 59,67 g (tỷ lệ vỏ và hạt chiếm 58,67%, tép bưởi chiếm 41,33%). Thịt quả có độ ẩm 85,41 ± 0,04%, TSS 10,73 ± 0,12°Brix, hàm lượng acid tổng số TA 0,66 ± 0,02%, tỷ lệ TSS/TA đạt 16,32, pH 4,09 ± 0,01, tổng polyphenol (TPC) đạt 2227,98 ± 34,87 mg GAE/100g chất khô.
  • Rượu bưởi sau 10 ngày lên men và 1 tháng trữ lắng: Độ cồn đạt 10,05 ± 0,12% v/v, TSS giảm còn 8,13 ± 0,12°Brix, TA tăng lên 0,93 ± 0,02%, pH giảm xuống 3,87 ± 0,04, TPC đạt 82,59 ± 1,39 mg GAE/100 mL.
  • Dịch ngâm xoài phụ phẩm: TSS đạt 32,07 ± 1,30°Brix, TA đạt 0,64 ± 0,01%, pH 4,08 ± 0,01, TPC đạt 22,15 ± 0,34 mg GAE/100 mL.
Nguyên liệu Độ ẩm (%) Độ cồn (% v/v) TSS (°Brix) TA (%) pH TPC
Tép bưởi Năm Roi 85,41 ± 0,04 - 10,73 ± 0,12 0,66 ± 0,02 4,09 ± 0,01 2227,98 ± 34,87 mg GAE/100g vck
Dịch rượu bưởi gốc - 10,05 ± 0,12 8,13 ± 0,12 0,93 ± 0,02 3,87 ± 0,04 82,59 ± 1,39 mg GAE/100 mL
Dịch ngâm xoài - - 32,07 ± 1,30 0,64 ± 0,01 4,08 ± 0,01 22,15 ± 0,34 mg GAE/100 mL
  1. Tác động của tỷ lệ phối trộn (Khảo sát các công thức X20, X30, X40, X50):
  • Chỉ số hóa lý: Khi tăng tỷ lệ dịch ngâm xoài từ 20% lên 50%, TSS tăng từ 9,00 lên 15,00°Brix; TA tăng từ 0,62% lên 0,74%; pH giảm dần từ 3,86 xuống 3,74. Tỷ số TSS/TA tăng dần theo các công thức lần lượt là 14,55 (X20); 16,87 (X30); 18,81 (X40) và 20,38 (X50).
  • Hoạt tính sinh học: TPC tăng tuyến tính có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) từ 50,30 mg GAE/100 mL (X20) lên 55,99 mg GAE/100 mL (X50). Khả năng kháng oxy hóa DPPH tăng mạnh từ 4,70 mg AAE/100 mL (X20) lên 15,03 mg AAE/100 mL (X40) và đạt cực đại 20,04 mg AAE/100 mL (X50).
  • Điểm đánh giá cảm quan: Công thức X40 (50 rượu bưởi : 40 dịch ngâm xoài : 10 nước) đạt điểm thị hiếu cao nhất ở tất cả các thuộc tính: vị đạt 5,36 ± 0,94/7 điểm; độ yêu thích chung đạt 5,16 ± 0,85/7 điểm (mức tương đối thích, khác biệt có ý nghĩa thống kê so với X20 đạt 3,48 điểm, X30 đạt 4,08 điểm và X50 đạt 4,28 điểm). Màu sắc đạt 5,08 ± 0,81 điểm (màu vàng nâu sáng) và mùi thơm xoài đặc trưng đạt 4,92 ± 0,82 điểm. Do đó, công thức X40 được lựa chọn làm công thức chuẩn.
Công thức TSS (°Brix) TA (%) TSS/TA pH TPC (mg GAE/100 mL) DPPH (mg AAE/100 mL) Điểm yêu thích chung (thang 7)
X20 (50:20:30) 9,00 0,62 14,55 3,86 50,30 4,70 3,48 ± 1,08
X30 (50:30:20) 11,00 0,65 16,87 3,82 52,15 9,80 4,08 ± 0,91
X40 (50:40:10) 13,00 0,69 18,81 3,78 54,20 15,03 5,16 ± 0,85
X50 (50:50:00) 15,00 0,74 20,38 3,74 55,99 20,04 4,28 ± 1,17
  1. Tác động của điều kiện nhiệt độ và thời gian thanh trùng:
  • Hiệu quả kiểm soát vi sinh:
    • Mẫu đối chứng (không thanh trùng): Tổng vi sinh vật hiếu khí ban đầu là 3,33 log CFU/mL (vượt ngưỡng quy chuẩn QCVN 06-3:2010/BYT là < 3 log CFU/mL) và tăng lên 4,41 log CFU/mL sau 7 ngày; tổng nấm men nấm mốc tăng từ 1,29 lên 1,40 log CFU/mL.
    • Mẫu thanh trùng ở 60°C trong 5 phút: Vi sinh vật hiếu khí sót lại 2,01 log CFU/mL và tăng lên 2,23 log CFU/mL sau 7 ngày; nấm men nấm mốc phát triển trở lại đạt 1,18 log CFU/mL sau 7 ngày. Chế độ này không đảm bảo độ ổn định sinh học.
    • Các mẫu thanh trùng từ 60°C trong 10 phút trở lên, cũng như ở tất cả các mốc thời gian tại 70°C và 80°C: Tổng số vi sinh vật hiếu khí và tổng nấm men, nấm mốc đều đạt mức vô hoạt triệt để (< 1 log CFU/mL) ngay sau thanh trùng và giữ nguyên sau 7 ngày bảo quản, đạt quy chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm.
  • Biến đổi hóa lý và hoạt tính sinh học:
    • Các chỉ tiêu TSS, TA, pH giữ mức ổn định trong suốt quá trình xử lý nhiệt ở các mẫu đạt độ vô hoạt vi sinh; riêng mẫu đối chứng và mẫu 60°C - 5 phút có sự sụt giảm TSS sau 7 ngày do vi sinh vật sót lại lên men tiêu thụ đường.
    • Nồng độ cồn bị thất thoát một phần tỷ lệ thuận với sự gia tăng nhiệt độ và thời gian giữ nhiệt.
    • Hoạt tính kháng oxy hóa DPPH suy giảm rõ rệt khi gia tăng cường độ nhiệt: Đạt cao nhất ở chế độ 60°C trong 10 phút (10,50 mg AAE/100 mL) và thấp nhất ở 80°C trong 20 phút (7,03 mg AAE/100 mL).
    • Cảm quan: Sản phẩm xử lý ở 80°C trong 20 phút xuất hiện vị đắng khét và sẫm màu; các nghiệm thức còn lại duy trì được cảm quan tốt.
  • Chế độ thanh trùng tối ưu đề xuất: Thanh trùng ở 60°C trong 10 phút hoặc 70°C trong 5 phút đảm bảo an toàn vi sinh, bảo tồn tối đa hoạt tính kháng oxy hóa và chất lượng cảm quan của sản phẩm.
Điều kiện thanh trùng VSV hiếu khí ngay sau TT (log CFU/mL) VSV hiếu khí sau 7 ngày (log CFU/mL) Nấm men/mốc ngay sau TT (log CFU/mL) Nấm men/mốc sau 7 ngày (log CFU/mL) DPPH ngay sau TT (mg AAE/100 mL)
Đối chứng (ĐC) 3,33 4,41 1,29 1,40 15,03
60°C - 5 phút 2,01 2,23 < 1 1,18 12,45
60°C - 10 phút < 1 < 1 < 1 < 1 10,50
60°C - 20 phút < 1 < 1 < 1 < 1 9,12
70°C - 5 phút < 1 < 1 < 1 < 1 9,85
70°C - 20 phút < 1 < 1 < 1 < 1 8,30
80°C - 5 phút < 1 < 1 < 1 < 1 8,15
80°C - 20 phút < 1 < 1 < 1 < 1 7,03

Giải pháp và đóng góp của đề tài:

  • Đã xây dựng hoàn chỉnh quy trình công nghệ sản xuất nước bưởi lên men phối dịch ngâm xoài ở quy mô phòng thí nghiệm từ khâu chuẩn bị bưởi nguyên liệu, lên men chính bằng men S. cerevisiae BV818 kết hợp enzyme pectinase, trữ lắng ổn định 1 tháng, đến khâu phối trộn công thức X40 và thanh trùng MTLT (60°C, 10 phút hoặc 70°C, 5 phút).
  • So với các nghiên cứu trước đây chỉ tập trung sản xuất rượu vang bưởi độ cồn cao (> 10% v/v) còn tồn đọng vị đắng hoặc sản xuất nước bưởi thanh trùng không lên men, nghiên cứu này đã tạo ra dòng đồ uống lên men cồn thấp (~4 - 5% v/v), che lấp hoàn toàn vị đắng của bưởi bằng hương vị chua ngọt tự nhiên của dịch xoài.
  • Đóng góp giải pháp công nghệ tuần hoàn sinh thái trong chế biến thực phẩm: Chuyển hóa phụ phẩm dịch ngâm đường của quy trình xoài sấy dẻo thành nguồn nguyên liệu phối chế có giá trị dinh dưỡng cao, giảm thiểu chất thải hữu cơ ra môi trường.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận được triển khai chặt chẽ nhưng vẫn có những giới hạn nhất định xuất phát từ phạm vi nghiên cứu:

  • Thời gian theo dõi chất lượng và mức độ ổn định vi sinh sau thanh trùng mới dừng lại ở mốc 7 ngày trong điều kiện nhiệt độ phòng (29 - 31°C); chưa đánh giá thời hạn bảo quản thực tế kéo dài (3 đến 6 tháng) hoặc theo dõi sự biến đổi chất lượng trong điều kiện bảo quản lạnh.
  • Quy mô thử nghiệm mới thực hiện ở mức phòng thí nghiệm (mẻ phối trộn 100 mL trong chai thủy tinh 150 mL); chưa tiến hành thử nghiệm trên quy mô pilot hay dây chuyền sản xuất công nghiệp liên tục.
  • Đề tài chưa khảo sát mức độ thất thoát các hợp chất hương bay hơi trong quá trình thanh trùng nhiệt hở và chưa thử nghiệm các giải pháp bao bì thay thế ngoài chai thủy tinh nắp vặn kim loại.
  • Hướng nghiên cứu tiếp theo: Tiếp tục theo dõi thời hạn sử dụng (shelf-life) của sản phẩm trong thời gian 3 - 6 tháng; phân tích chi tiết thành phần các hợp chất phenolic đơn lẻ và nồng độ naringin, limonin bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC); ứng dụng công nghệ thanh trùng không nhiệt (như vi lọc màng, sóng siêu âm hoặc áp suất cao HPP) nhằm hạn chế thất thoát cồn và giữ trọn vẹn hoạt tính chống oxy hóa.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận mang lại giá trị thực tiễn và học thuật cho các nhóm đối tượng:

  • Sinh viên, học viên cao học ngành Công nghệ Thực phẩm, Bảo quản Chế biến Nông sản: Nguồn tài liệu tham khảo chi tiết về quy trình lên men vang quả có sử dụng enzyme hỗ trợ trích ly, phương pháp chuẩn bị dịch lên men và kỹ thuật kiểm nghiệm vi sinh theo TCVN trên môi trường PCA và DRBC.
  • Bộ phận nghiên cứu và phát triển sản phẩm (R&D) tại các doanh nghiệp đồ uống: Tham khảo trực tiếp công thức phối trộn X40 và thông số kỹ thuật thanh trùng nhiệt trung bình - thời gian dài (60°C - 10 phút hoặc 70°C - 5 phút) để phát triển dòng sản phẩm nước trái cây lên men cồn nhẹ thương mại.
  • Các cơ sở và nhà máy chế biến trái cây sấy dẻo: Cung cấp giải pháp kỹ thuật cụ thể để tận dụng và thương mại hóa phụ phẩm dịch ngâm thẩm thấu, chuyển dịch từ mô hình xả thải sang mô hình kinh tế tuần hoàn tạo thêm chuỗi giá trị gia tăng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tỷ lệ phối trộn nào giữa rượu bưởi, dịch ngâm xoài và nước cho chất lượng cảm quan và hoạt tính kháng oxy hóa tốt nhất? Công thức X40 với tỷ lệ phối trộn thể tích 50% rượu bưởi : 40% dịch ngâm xoài : 10% nước (v/v/v) cho kết quả tối ưu. Mẫu này đạt điểm đánh giá yêu thích chung cao nhất là 5,16/7 điểm, điểm vị đạt 5,36/7 điểm với sự hài hòa giữa độ ngọt và độ chua (TSS 13°Brix, TA 0,69%, tỷ lệ TSS/TA là 18,81), đồng thời sở hữu hàm lượng polyphenol tổng 54,20 mg GAE/100 mL và hoạt tính kháng oxy hóa DPPH đạt 15,03 mg AAE/100 mL.

  2. Điều kiện thanh trùng tối thiểu để sản phẩm đảm bảo an toàn vi sinh theo quy chuẩn là bao nhiêu? Điều kiện thanh trùng tối thiểu là xử lý ở nhiệt độ 60°C trong thời gian giữ nhiệt 10 phút. Tại chế độ này, tổng số vi sinh vật hiếu khí và tổng số nấm men, nấm mốc đều bị vô hoạt hoàn toàn (< 1 log CFU/mL) ngay sau thanh trùng và không tái phát triển sau 7 ngày bảo quản, đáp ứng giới hạn an toàn thực phẩm quy định tại QCVN 06-3:2010/BYT.

  3. Vì sao không nên thanh trùng sản phẩm ở nhiệt độ 80°C trong thời gian 20 phút? Xử lý ở 80°C trong 20 phút làm suy giảm nghiêm trọng hoạt tính kháng oxy hóa của sản phẩm (chỉ số DPPH giảm xuống mức thấp nhất là 7,03 mg AAE/100 mL, giảm gần 33% so với mẫu thanh trùng ở 60°C trong 10 phút). Đồng thời, nhiệt độ cao kéo dài gây thất thoát độ cồn và làm biến tính nhiệt các hợp chất hữu cơ, khiến sản phẩm xuất hiện vị đắng khó chịu và màu sắc bị sẫm lại, làm giảm điểm cảm quan của người thử nghiệm.

  4. Dịch ngâm xoài sấy dẻo có những chỉ số hóa lý gì đặc trưng để có thể phối chế đồ uống? Dịch ngâm xoài phụ phẩm từ quá trình sấy dẻo có hàm lượng chất khô hòa tan TSS đạt 32,07 ± 1,30°Brix (chủ yếu là đường saccharose và đường hòa tan thẩm thấu), acid tổng số TA đạt 0,64 ± 0,01%, pH đạt 4,08 ± 0,01 và tổng hàm lượng polyphenol đạt 22,15 ± 0,34 mg GAE/100 mL, đóng vai trò vừa là chất tạo ngọt, điều vị, vừa bổ sung chất chống oxy hóa tự nhiên cho sản phẩm.

  5. Quy trình sản xuất rượu bưởi bán thành phẩm trong đề tài được tiến hành như thế nào? Thịt quả bưởi Năm Roi được gọt sạch vỏ và cùi, cắt nhỏ 0,1 - 0,2 cm, phối trộn đường saccharose đến 24°Brix, xử lý 50 mg/kg Na2S2O5 trong 1 giờ để ức chế vi sinh vật tạp nhiễm, bổ sung 0,05% enzyme pectinase thủy phân 1 giờ, sau đó cấy 0,05% nấm men Saccharomyces cerevisiae BV818 đã hoạt hóa. Hỗn hợp được lên men 10 ngày ở 29 - 31°C, lọc bỏ bã và tiếp tục ủ lắng ổn định 1 tháng (chiết gạn định kỳ 2 tuần/lần) trước khi đem phối trộn.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Trịnh Tú Thanh Hà đã phát triển thành công quy trình sản xuất nước bưởi lên men nồng độ cồn thấp phối chế với phụ phẩm dịch ngâm xoài từ công nghệ sấy dẻo. Nghiên cứu xác lập công thức phối trộn tối ưu X40 (50% rượu bưởi : 40% dịch ngâm xoài : 10% nước cất) cho sản phẩm có vị chua ngọt hài hòa, khắc phục vị đắng nguyên thủy của rượu bưởi và đạt điểm cảm quan thị hiếu 5,16/7 điểm. Quá trình xử lý nhiệt ở chế độ 60°C trong 10 phút hoặc 70°C trong 5 phút được chứng minh tiêu diệt triệt để vi sinh vật gây hư hỏng theo QCVN 06-3:2010/BYT, duy trì độ ổn định hóa lý và bảo tồn tốt hoạt tính chống oxy hóa. Đề tài mở ra hướng tiếp cận có giá trị kinh tế và bảo vệ môi trường thông qua việc thu hồi, tái sử dụng hiệu quả phụ phẩm công nghiệp chế biến nông sản tại Việt Nam.