Đồ án HCMUTE: Tối ưu hóa công thức fruit bar và marmalade từ trái chanh Citrus Latifolia

Đồ án nghiên cứu hcmute tối ưu hóa công thức fruit bar và marmalade từ trái chanh citrus latifolia, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn, đánh giá tính khả thi dự

• Tác giả: Nguyễn Thị Kim Đoàn
• Người hướng dẫn: ThS. Phạm Thanh Tùng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Tối Ưu Hóa Công Thức Fruit-Bar Và Marmalade Từ Trái Chanh (Citrus Latifolia)
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về chanh
• 1.2. Đặc điểm hình thái
• 1.3. Thành phần hóa học chanh
• 1.4. Chất gây vị đắng trong chanh
• 1.5. Tinh dầu và các thành phần bay hơi
• 1.6. Tổng quan về Marmalade
• 1.7. Giới thiệu sản phẩm marmalade
• 1.8. Cơ chế tạo gel pectin trong marmalade
• 1.9. Fruit-bar chanh
• 1.10. Đặc điểm về fruit-bar
• 1.11. Các phương pháp sản xuất thanh trái cây
• 1.12. Tối ưu hóa bằng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM)
• 2. CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Quy trình chế biến marmalade chanh
• 2.2. Quy trình chế biến fruit-bar chanh
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4. Thiết kế thí nghiệm tối ưu hóa các thành phần nguyên liệu sản phẩm marmalade chanh
• 2.5. Thiết kế thí nghiệm tối ưu hóa các thành phần nguyên liệu sản phẩm fruit-bar chanh
• 2.6. Phương pháp đánh giá cảm quan
• 2.7. Phương pháp phân tích hóa lý
• 2.8. Phương pháp đo kết cấu
• 2.9. Phương pháp phân tích hàm lượng dinh dưỡng
• 2.10. Phương pháp phân tích chỉ tiêu vi sinh vật
• 2.11. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Tối ưu hóa thành phần nguyên liệu marmalade chanh bằng phương pháp bề mặt đáp ứng
• 3.1.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần nguyên liệu đến điểm cảm quan mùi hương
• 3.1.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần nguyên liệu đến điểm cảm quan mùi vị
• 3.1.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần nguyên liệu đến điểm cảm quan kết cấu
• 3.1.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần nguyên liệu đến điểm cảm quan yêu thích chung
• 3.2. Kết quả tối ưu hóa thành phần nguyên liệu của marmalade chanh theo độ yêu thích chung
• 3.3. Kết quả phân tích hóa lý marmalade chanh
• 3.4. Kết quả đo kết cấu marmalade chanh
• 3.5. Kết quả đánh giá chất lượng sản phẩm marmalade
• 3.6. Kết quả phân tích chỉ tiêu vi sinh vật trong marmalade
• 3.7. Tối ưu hóa thành phần nguyên liệu sản phẩm fruit-bar chanh bằng phương pháp bề mặt đáp ứng
• 3.7.1. Kết quả thí nghiệm cảm quan
• 3.7.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần nguyên liệu đến các chỉ tiêu màu sắc, mùi vị, độ ngọt, độ dẻo
• 3.8. Kết quả phân tích kết cấu fruit bar chanh
• 3.9. Kết quả phân tích thành phần dinh dưỡng
• 3.10. Kết quả phân tích vi sinh vật fruit bar chanh
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Thông tin về Chanh Citrus Latifolia và tiềm năng ứng dụng

Đề tài tập trung vào chanh Citrus Latifolia, một nguồn nguyên liệu dồi dào, đặc biệt ở Đồng bằng sông Cửu Long. Tuy nhiên, việc tận dụng phế phẩm chanh còn hạn chế. Nghiên cứu này hướng đến đa dạng hóa sản phẩm từ chanh, nâng cao giá trị kinh tế. Chanh Citrus Latifolia giàu vitamin C và chất chống oxy hóa, có lợi cho sức khỏe. Tuy nhiên, sản lượng chanh lớn chủ yếu tiêu thụ nội địa hoặc xuất khẩu dưới dạng tươi, giá trị kinh tế thấp. Nhiều chanh bị thải bỏ do không đạt chuẩn hoặc không tiêu thụ kịp thời. Do đó, đa dạng hóa sản phẩm từ chanh là cần thiết. Công thức làm fruit bar và công thức làm marmalade được chọn làm trọng tâm nghiên cứu, giúp giải quyết vấn đề phế phẩm và nâng cao giá trị kinh tế của chanh. Thông tin về Citrus Latifolia là nền tảng cho việc tối ưu hóa công thức.

1.1 Đặc điểm hình thái và thành phần hóa học của Chanh Citrus Latifolia

Chanh Citrus Latifolia có đặc điểm hình thái như quả có múi, khi chín có màu xanh hoặc vàng, vị chua. Thành phần hóa học phong phú bao gồm tinh dầu, alkaloid, flavonoid, carotenoid, vitamin, khoáng chất và nguyên tố vi lượng. Thành phần dinh dưỡng đáng kể gồm vitamin C, chất xơ, và các chất chống oxy hóa. Chất gây vị đắng trong chanh, chủ yếu là limonin và naringin, cần được xem xét trong quá trình chế biến để đảm bảo sản phẩm có hương vị chấp nhận được. Tinh dầu và các thành phần bay hơi tạo nên mùi thơm đặc trưng của chanh cũng được phân tích. Hiểu rõ thành phần hóa học là cơ sở để tối ưu hóa công thức làm fruit bar và công thức làm marmalade nhằm tận dụng tối đa các dưỡng chất có lợi.

1.2 Tổng quan về Fruit bar và Marmalade

Fruit bar là sản phẩm thanh trái cây giàu dinh dưỡng, thường được làm từ các loại trái cây nghiền nhuyễn, ép khô hoặc sấy khô. Công thức làm fruit bar đòi hỏi sự cân bằng giữa hương vị, kết cấu và độ bền. Marmalade là một loại mứt, đặc trưng bởi độ sánh đặc và kết cấu gel. Marmalade chanh sử dụng vỏ và thịt chanh tạo nên vị chua đặc trưng. Công thức làm marmalade cần chú trọng đến tỷ lệ pectin để tạo gel phù hợp. Hiểu rõ đặc điểm của hai sản phẩm này giúp định hướng tối ưu hóa công thức sao cho phù hợp với nguyên liệu chanh và khẩu vị người tiêu dùng. Cách làm fruit bar và cách làm marmalade được nghiên cứu kỹ lưỡng.

II. Tối ưu hóa công thức làm Fruit bar và Marmalade từ Chanh Citrus Latifolia

Phần này tập trung vào tối ưu hóa công thức, sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM). Ba yếu tố chính được nghiên cứu: tỷ lệ bã chanh, tỷ lệ đường và tỷ lệ pectin. Nguyên liệu làm fruit bar và nguyên liệu làm marmalade được xác định dựa trên kết quả thí nghiệm. Thiết kế thí nghiệm sử dụng phần mềm Minitab 2018, giúp xác định tỷ lệ nguyên liệu tối ưu cho cả hai sản phẩm. Cách chọn chanh Citrus Latifolia cũng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Phương pháp đánh giá cảm quan đóng vai trò quan trọng để đảm bảo sản phẩm đáp ứng yêu cầu của người tiêu dùng. Công thức fruit bar ít đường và công thức marmalade ít đường có thể được nghiên cứu thêm.

2.1 Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố đến chất lượng sản phẩm

Nghiên cứu phân tích ảnh hưởng của tỷ lệ bã chanh, đường, và pectin đến các đặc điểm cảm quan của fruit bar chanh và marmalade chanh. Các chỉ tiêu cảm quan bao gồm màu sắc, mùi vị, kết cấu, và độ yêu thích chung. Mẹo làm fruit bar ngon và mẹo làm marmalade ngon được rút ra từ kết quả phân tích. So sánh fruit bar và marmalade về các chỉ tiêu cảm quan giúp hiểu rõ sự khác biệt và ưu điểm của mỗi loại sản phẩm. Giải pháp bảo quản fruit bar và giải pháp bảo quản marmalade cũng được đề cập. Báo cáo chi tiết về kết quả thí nghiệm và phân tích thống kê được trình bày đầy đủ. Các biểu đồ và mô hình minh họa rõ ràng mối quan hệ giữa các yếu tố và chất lượng sản phẩm.

2.2 Kết quả tối ưu hóa và công thức sản phẩm

Kết quả nghiên cứu đưa ra công thức fruit bar tối ưu và công thức marmalade tối ưu. Công thức fruit bar và công thức marmalade này được xác định dựa trên kết quả phân tích RSM và đánh giá cảm quan. Giả trị dinh dưỡng fruit bar và giá trị dinh dưỡng marmalade được đánh giá. Phân tích hóa lý (ví dụ: độ ẩm, pH, tổng chất rắn hòa tan) và đo kết cấu (ví dụ: độ cứng, độ dính) được thực hiện để đánh giá chất lượng sản phẩm. Chỉ tiêu vi sinh vật cũng được kiểm tra đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm. Cách làm fruit bar tại nhà và cách làm marmalade tại nhà có thể được rút ra từ kết quả nghiên cứu. Các loại chanh dùng làm marmalade và các loại chanh dùng làm fruit bar có thể được đề xuất cụ thể.

III. Kết luận và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã thành công trong việc tối ưu hóa công thức làm fruit bar và marmalade từ chanh Citrus Latifolia. Công thức tối ưu đảm bảo chất lượng sản phẩm về cảm quan, dinh dưỡng và an toàn vệ sinh thực phẩm. Kết quả nghiên cứu có giá trị thực tiễn cao, giúp đa dạng hóa sản phẩm từ chanh, tăng giá trị kinh tế cho người trồng chanh, và cung cấp sản phẩm mới cho thị trường. Ứng dụng của Citrus Latifolia mở rộng ra nhiều lĩnh vực chế biến thực phẩm. Nghiên cứu mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các sản phẩm từ nguồn nguyên liệu sẵn có, giảm thiểu lãng phí, và đóng góp vào sự phát triển kinh tế bền vững.

3.1 Ý nghĩa và đóng góp của nghiên cứu

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc tối ưu hóa công thức nấu ăn, cụ thể là công thức làm mứt và công thức làm bánh từ chanh. Bài viết về Citrus Latifolia cung cấp kiến thức khoa học về loại cây này và tiềm năng ứng dụng của nó trong ngành công nghiệp thực phẩm. Ứng dụng của Citrus Latifolia trong sản xuất thực phẩm giúp tăng thêm sự đa dạng và giá trị gia tăng cho sản phẩm. Công thức làm mứt chanh, công thức làm kẹo chanh, và công thức làm bánh chanh có thể được phát triển dựa trên kết quả nghiên cứu. Sử dụng Citrus Latifolia hiệu quả trong các sản phẩm này góp phần giải quyết vấn đề phế phẩm nông nghiệp và thúc đẩy phát triển kinh tế bền vững.

3.2 Hướng phát triển trong tương lai

Nghiên cứu có thể được mở rộng để tìm hiểu thêm về các yếu tố khác ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Tối ưu hóa công thức nấu ăn có thể được áp dụng cho các loại sản phẩm khác từ chanh. Nghiên cứu sâu hơn về Citrus Latifolia sẽ giúp khai thác triệt để tiềm năng của loại cây này. Ứng dụng công nghệ tiên tiến trong quá trình sản xuất có thể giúp nâng cao hiệu quả và chất lượng sản phẩm. Phát triển thị trường cho các sản phẩm từ chanh là một hướng đi quan trọng để tối đa hóa hiệu quả kinh tế.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Chanh không hạt (Citrus latifolia), hay còn gọi là chanh tứ quý (Persian lime/Tahiti lime), thuộc họ Rutaceae, là một trong những loại cây ăn trái có sản lượng lớn tại Việt Nam. Vùng Đồng bằng sông Cửu Long chiếm khoảng 60% tổng diện tích trồng chanh của cả nước, trong đó tập trung nhiều nhất tại tỉnh Long An với 5.042 hecta (chiếm 27,3% diện tích). Chanh là nguồn thực phẩm giàu vitamin C, khoáng chất, chất xơ và các hợp chất chống oxy hóa tự nhiên giúp hỗ trợ phòng ngừa sỏi thận, huyết áp và tim mạch.

Mặc dù sản lượng thu hoạch hàng năm lên đến hàng chục nghìn tấn, việc tiêu thụ chanh tại Việt Nam chủ yếu dừng lại ở dạng quả tươi xuất khẩu và sử dụng nội địa. Hình thức này mang lại giá trị kinh tế thấp và tạo ra lượng lớn phế phẩm quả không đạt chuẩn (vỏ sỉn màu, héo) hoặc tồn đọng do không tiêu thụ kịp thời. Hơn nữa, việc chế biến sâu từ chanh gặp rào cản lớn do vị đắng đặc trưng gây ra bởi các hợp chất nhóm limonoid (chủ yếu là limonin) và polyphenol/flavanone (chủ yếu là naringin) phân bố trong vỏ (flavedo), cùi trắng (albedo) và màng múi quả. Để nâng cao giá trị gia tăng và tận dụng triệt để nguồn nguyên liệu cũng như phụ phẩm bã chanh, việc xây dựng quy trình chế biến và công thức sản phẩm mới có tính thương mại cao là yêu cầu thực tiễn cần giải quyết.

Khóa luận tốt nghiệp tập trung giải quyết 4 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

1. Đánh giá ảnh hưởng của các thành phần nguyên liệu chính gồm bã chanh, đường và pectin đến các chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm.
2. Xây dựng công thức thanh trái cây (fruit-bar) chanh và mứt đông (marmalade) chanh bằng phương pháp tối ưu hóa bề mặt đáp ứng (Response Surface Methodology - RSM).
3. Tiến hành phân tích các chỉ tiêu hóa lý và đo kết cấu (Texture Profile Analysis - TPA) của sản phẩm.
4. Đánh giá thành phần dinh dưỡng và các chỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm fruit-bar chanh và marmalade chanh thành phẩm.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Trái chanh không hạt (Citrus latifolia) tươi thu nhận tại chợ Thủ Đức, Quận 9, TP. Hồ Chí Minh; sản phẩm mứt marmalade chanh và thanh trái cây fruit-bar chanh.
• Phạm vi không gian: Thí nghiệm công nghệ và đánh giá cảm quan thực hiện tại Phòng thí nghiệm Hóa sinh, Phòng thí nghiệm Hóa vi sinh và Xưởng Công nghệ Thực phẩm 3 thuộc Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Phân tích dinh dưỡng thực hiện tại Trung tâm Sắc ký Hải Đăng; phân tích vi sinh vật thực hiện tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 3 (QUATEST 3).
• Phạm vi thời gian: Đề tài được thực hiện từ ngày 01/05/2020 đến ngày 31/08/2020.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và mô hình nghiên cứu

• Đặc điểm hình thái và hóa học của chanh (Citrus latifolia): Cấu trúc quả gồm flavedo (chứa tinh dầu, sắc tố), albedo (chứa flavanone, pectin, chất đắng), bó mạch và múi quả. Cơ chế tạo vị đắng chậm do tiền chất acid limonic tiếp xúc với môi trường acid khi ép quả tạo thành limonin (ngưỡng nhận biết từ 0,075 đến 5,0 ppm).
• Cơ chế tạo gel của Pectin trong Marmalade: Sử dụng pectin có mức độ methoxyl hóa cao (High Methoxyl Pectin - HMP, DE = 72%). Gel HMP hình thành trong môi trường nồng độ chất khô hòa tan cao (55–65% hoặc 600–800 g/kg) và pH acid thấp (2,5–3,5) nhờ liên kết hydro và tương tác kỵ nước giữa các chuỗi polyme acid D-galacturonic.
• Đặc tính thanh trái cây (Fruit-bar): Thuộc nhóm thực phẩm có độ ẩm trung gian (Intermediate Moisture Foods - IMF) với độ ẩm từ 15–25%, hoạt độ nước ($a_w$) khoảng 0,6, được sấy ở nhiệt độ 55–65°C nhằm chuyển hóa hệ phân tán từ dạng gel sang dạng sol dẻo, giữ ổn định vi sinh vật và bảo toàn hoạt chất sinh học.
• Phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM): Ứng dụng mô hình quy hoạch thực nghiệm trực giao bậc 2 (Central Composite Design - CCD) để thiết lập phương trình hồi quy đa thức bậc hai: $$Y = b_0 + \sum_{i=1}^3 b_i X_i + \sum_{i=1}^3 b_{ii} X_i^2 + \sum_{i<j} b_{ij} X_i X_j$$ Trong đó $Y$ là hàm mục tiêu (điểm cảm quan màu sắc, mùi hương, mùi vị, kết cấu, độ dẻo, độ ưa thích chung), $X_1, X_2, X_3$ là các biến độc lập mã hóa đại diện cho tỷ lệ bã chanh, đường và pectin.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

• Xử lý nguyên liệu và giảm đắng: Tách vỏ xanh, ép lấy dịch và bã. Bã chanh được nghiền nhỏ (2–4 mm) và xử lý bằng dung dịch $\text{Ca(OH)}_2$ để khử chất đắng limonin và naringin trong mô albedo.
• Phương pháp đánh giá cảm quan thị hiếu: Sử dụng phép thử cho điểm thị hiếu theo thang điểm 9 bậc (từ 1: Cực kỳ không thích đến 9: Cực kỳ thích) theo tiêu chuẩn ISO 4121:2003 và ISO 5492:2008. Hội đồng cảm quan gồm 300 người thử chưa qua huấn luyện là sinh viên Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh (độ tuổi 18–26).
• Phương pháp phân tích hóa lý:
  • Hoạt độ nước ($a_w$): Đo bằng máy EZ-200 (FREUND – Nhật Bản), thang đo 0,10–0,98 $a_w$, độ chính xác $\pm 0,01$.
  • Độ pH: Đo bằng máy đo pH kỹ thuật số Model 8000 (ORION, Rockford, IL, USA).
  • Tổng hàm lượng chất rắn hòa tan (°Brix): Xác định bằng khúc xạ kế đo ở 20°C (ATAGO Master-2M, Nhật Bản).
  • Độ ẩm: Xác định bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi ở $105 \pm 2^\circ\text{C}$ theo TCVN 1867:2001.
  • Phân tích màu sắc: Sử dụng máy đo màu Konica Minolta CR-400 biểu thị theo hệ màu $L^, a^, b^*$ và độ lệch màu $\Delta E$.
• Phương pháp đo kết cấu (Texture Profile Analysis - TPA): Thực hiện trên máy đo kết cấu Brookfield Model CT3 (Mỹ), sử dụng cảm biến lực 4.500 g, đầu dò hình trụ đường kính 36 mm, tốc độ nén 10 mm/phút với chu kỳ 2 lần nén liên tiếp để xác định độ cứng (hardness), độ kết dính (cohesiveness) và độ bám dính bề mặt (adhesiveness).
• Phương pháp phân tích thành phần dinh dưỡng: Đường tổng theo TCVN 4594:1988; Xơ dinh dưỡng theo AOAC 001.43; Vitamin C theo AOAC 2012.21; Độ ẩm theo phương pháp nội bộ EVN-R-RD-2-TP-3496.
• Phương pháp phân tích vi sinh vật: Tổng số vi sinh vật hiếu khí theo ISO 4833-1:2013; Escherichia coli theo ISO 16649-2:2001; Tổng số nấm men và nấm mốc theo ISO 21527-1:2008.
• Xử lý số liệu: Phân tích phương sai (ANOVA), phân tích hồi quy và tối ưu hóa đa mục tiêu bằng phần mềm Minitab 18 (Minitab 2018) và Microsoft Excel 2016.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở khoa học về trái chanh không hạt (Citrus latifolia), bao gồm đặc điểm hình thái học, phân loại các lớp vỏ flavedo, albedo và thịt quả. Tác giả trình bày thành phần hóa học của chanh (trong 100 g chanh không vỏ chứa 29 kcal năng lượng, 89 g nước, 9,04 g carbohydrate, 26 mg calci, 138 mg kali và các vitamin nhóm B, C). Chương này phân tích chi tiết nguồn gốc gây vị đắng do hợp chất limonin và naringin, thành phần tinh dầu bay hơi gốc terpene, quy chuẩn và công nghệ sản xuất mứt marmalade (yêu cầu hàm lượng chất khô hòa tan 60–65°Brix, pH 2,5–3,5), cơ chế tạo mạng gel của High Methoxyl Pectin (HMP). Đồng thời, chương 1 giới thiệu khái niệm thanh trái cây (fruit-bar, fruit-leather), các thông số kỹ thuật (độ ẩm 15–25%, $a_w \approx 0,6$, nhiệt độ sấy 55–65°C) và nguyên lý ứng dụng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) trong thiết kế thực nghiệm ngành thực phẩm.

Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết nguồn nguyên liệu chanh không hạt, đường tinh luyện RE Biên Hòa, phụ gia GENU® Pectin type VIS (DE = 72%), $\text{Ca(OH)}_2$, acid citric, natri benzoat (E211) và màu thực phẩm tartrazine (E102).

Quy trình chế biến marmalade chanh gồm các bước: Phân loại $\rightarrow$ Tách cuống, rửa $\rightarrow$ Tách vỏ xanh, ép lấy nước và bã $\rightarrow$ Sơ chế vỏ chần 30 phút, bã nghiền nhỏ 2–4 mm $\rightarrow$ Phối trộn đường, nước chanh, acid citric, pectin $\rightarrow$ Nấu cô đặc ở 89–95°C trong 45 phút đạt 60°Brix $\rightarrow$ Rót chai $\rightarrow$ Làm nguội $\rightarrow$ Đóng nắp.

Quy trình chế biến fruit-bar chanh gồm các bước: Phân loại $\rightarrow$ Rửa $\rightarrow$ Tách vỏ xanh, ép bã $\rightarrow$ Nghiền nhuyễn bã $\rightarrow$ Xử lý khử đắng bằng dung dịch $\text{Ca(OH)}_2$ $\rightarrow$ Phối trộn phụ gia, đường, pectin, acid citric $\rightarrow$ Nấu gia nhiệt $\rightarrow$ Đổ khuôn inox $\rightarrow$ Sấy ở 55–65°C $\rightarrow$ Làm nguội định hình $\rightarrow$ Cắt thanh $\rightarrow$ Đóng gói.

Thông số thí nghiệm	Marmalade chanh	Fruit-bar chanh
Miền khảo sát bã chanh ($X_1$)	90 – 150 g/kg (tổng vỏ + bã)	15 – 25 g / 100 g nguyên liệu
Miền khảo sát đường ($X_2$)	550 – 650 g/kg	25 – 45 g / 100 g nguyên liệu
Miền khảo sát pectin ($X_3$)	6 – 10 g/kg	0,4 – 0,6 g / 100 g nguyên liệu
Thành phần cố định	Acid citric 0,3%; Nước cốt chanh 25 ml; Nước 650 ml; Natri benzoat 0,1%	Acid citric 0,5 g; Vỏ chanh xanh 2 g; Nước 100 ml/100g
Số lượng thí nghiệm RSM	18 thí nghiệm (4 điểm tâm)	18 thí nghiệm (4 điểm tâm)

Chương 3: Kết quả và bàn luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm tối ưu hóa trên phần mềm Minitab 18:

1. Tối ưu hóa Marmalade chanh:
   • Điểm cảm quan mùi hương ($Y_1$): Mô hình đạt $R^2 = 0,94$, chịu ảnh hưởng chính bởi tỷ lệ vỏ + bã chanh ($X_1$) và tương tác $X_1 X_3$. Mùi hương đạt cực đại khi $X_1$ trong khoảng 105–135 g/kg; vượt quá ngưỡng này tinh dầu vỏ chanh gây mùi nồng hắc làm giảm điểm đánh giá. Pectin ít ảnh hưởng đến mùi hương.
   • Điểm cảm quan mùi vị ($Y_2$): Đạt $R^2 = 0,94$, chịu ảnh hưởng có ý nghĩa bởi đường ($X_2$), bã chanh ($X_1$) và tương tác $X_1 X_2$. Vùng ưa thích cao xuất hiện ở mức đường 600–635 g/kg kết hợp acid citric 0,3% và 25 ml nước cốt chanh tạo vị chua ngọt hài hòa. Hàm lượng bã chanh cao ($>120$ g/kg) làm tăng vị đắng.
   • Điểm cảm quan kết cấu ($Y_3$): Đạt $R^2 = 0,95$, chịu ảnh hưởng bởi $X_1, X_2, X_3$ và tương tác $X_1 X_3$. Pectin ở mức 8,04 g/kg cho độ đặc ổn định; hàm lượng pectin cao hơn làm gel bị cứng và giòn.
   • Độ yêu thích chung ($Y$): Đạt $R^2 = 0,97$. Tỷ lệ đường là yếu tố quyết định hàng đầu đến mức độ chấp nhận của người tiêu dùng đối với marmalade chanh, trong khi pectin đóng vai trò tạo cấu trúc vật lý nhưng ít ảnh hưởng trực tiếp đến thị hiếu tổng thể của người thử chưa qua đào tạo.

Hàm mục tiêu Marmalade	Phương trình hồi quy đa thức bậc hai tương ứng
Mùi hương ($Y_1$)	$Y_1 = 6,94 + 0,16 X_1 - 0,08 X_3 - 0,42 X_1^2 - 0,21 X_3^2 + 0,15 X_1 X_3$
Mùi vị ($Y_2$)	$Y_2 = 7,00 - 0,38 X_1 + 0,34 X_2 - 0,38 X_1^2 - 0,41 X_2^2 - 0,22 X_1 X_2$
Kết cấu ($Y_3$)	$Y_3 = 6,95 - 0,28 X_1 + 0,12 X_2 + 0,07 X_3 - 0,37 X_1^2 - 0,24 X_2^2 - 0,18 X_3^2 + 0,14 X_1 X_3$
Độ yêu thích chung ($Y$)	$Y = 6,97 - 0,26 X_1 + 0,31 X_2 + 0,06 X_3 - 0,41 X_1^2 - 0,36 X_2^2 - 0,19 X_3^2 - 0,18 X_1 X_2 + 0,12 X_1 X_3 - 0,15 X_2 X_3$

2. Tối ưu hóa Fruit-bar chanh: Thiết kế 18 thí nghiệm quy hoạch thực nghiệm xác định được ảnh hưởng của bã chanh, đường và pectin đến màu sắc ($L^, a^, b^*$), mùi vị, độ ngọt, độ dẻo và phân tích thành phần chính (PCA) với biểu đồ Loading plot.
3. Kiểm chứng hóa lý, kết cấu TPA, dinh dưỡng và vi sinh: Phân tích sản phẩm ở điều kiện công thức tối ưu cho thấy sản phẩm đạt cấu trúc gel dẻo dai, ổn định, hoạt độ nước an toàn và đạt tiêu chuẩn an toàn thực phẩm.

Chương 4: Kết luận

Chương 4 tóm tắt các kết quả đạt được về tỷ lệ phối trộn tối ưu cho 2 dòng sản phẩm, xác nhận tính phù hợp của mô hình bề mặt đáp ứng RSM và khẳng định khả năng tận dụng nguồn phụ phẩm bã chanh trong chế biến thực phẩm.

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng chính của đề tài

Nghiên cứu đã xây dựng thành công bộ công thức tối ưu cho 2 dòng sản phẩm từ chanh không hạt (Citrus latifolia):

Chỉ tiêu / Thành phần	Marmalade chanh tối ưu	Fruit-bar chanh tối ưu
Hàm lượng bã chanh	114,43 g/kg (tổng bã + vỏ)	18,7 g / 100 g nguyên liệu
Hàm lượng đường	619,28 g/kg	39,7 g / 100 g nguyên liệu
Hàm lượng pectin	7,69 g/kg	0,58 g / 100 g nguyên liệu
Điểm cảm quan ưa thích chung	6,97 / 9,0 (Độ tin cậy $d = 0,96$)	Mức độ chấp nhận thị hiếu cao
Chỉ tiêu vi sinh vật	Đạt chuẩn (VSV hiếu khí, E. coli, nấm men, nấm mốc trong giới hạn cho phép)	Đạt chuẩn FSSAI / TCVN
Đặc tính dinh dưỡng & hóa lý	Giàu xơ, vitamin C, Brix $\ge 60^\circ$, pH 2,5–3,5	Độ ẩm 15–25%, $a_w \approx 0,6$, dẻo dai

Đóng góp khoa học và thực tiễn của đề tài

• Giải quyết bài toán phụ phẩm: Tận dụng thành công phần bã và vỏ chanh vốn là phế liệu sau quá trình ép dịch, nâng cao giá trị kinh tế cho chuỗi sản xuất nông sản chanh không hạt tại Đồng bằng sông Cửu Long.
• Giải pháp công nghệ xử lý vị đắng: Ứng dụng giải pháp ngâm xử lý bã chanh với $\text{Ca(OH)}_2$ kết hợp chần vỏ, giúp giảm thiểu đáng kể nồng độ limonin và naringin tự do, xử lý được rào cản cảm quan lớn nhất của các sản phẩm chế biến từ cây có múi.
• Ứng dụng RSM trong tối ưu hóa công thức: Xác lập hệ thống phương trình toán học bậc hai mô tả chính xác tương tác phức tạp giữa 3 cấu tử (bã chanh - đường - pectin) tới từng chỉ tiêu cảm quan riêng biệt (mùi hương, mùi vị, kết cấu) và độ yêu thích chung với độ tin cậy $R^2 > 0,94$.
• Làm rõ tâm lý thị hiếu người tiêu dùng: Chỉ ra rằng đối với sản phẩm marmalade, người tiêu dùng không chuyên bị chi phối mạnh mẽ nhất bởi sự cân bằng giữa vị ngọt của đường và vị chua của acid citric/dịch chanh; pectin đóng vai trò tạo cấu trúc cơ học nhưng không phải yếu tố quyết định điểm thị hiếu chung.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên nội dung và phạm vi nghiên cứu được trình bày trong văn bản:

• Hội đồng đánh giá cảm quan: Khảo sát cảm quan thực hiện trên 300 người thử là sinh viên lứa tuổi 18–26 (người tiêu dùng chưa qua đào tạo). Nhóm tác giả kiến nghị cần thực hiện thêm các phép thử phân tích cảm quan mô tả định lượng (Quantitative Descriptive Analysis - QDA) với hội đồng chuyên gia đã qua huấn luyện để đánh giá chi tiết hơn về các thuộc tính cấu trúc và khả năng phết dính của mứt.
• Thời hạn bảo quản và độ ổn định: Đề tài mới dừng lại ở việc kiểm tra các chỉ tiêu hóa lý, dinh dưỡng và vi sinh vật tại thời điểm sau chế biến; chưa khảo sát theo dõi động học biến đổi chất lượng, sự suy giảm hàm lượng vitamin C và màu sắc trong các điều kiện bảo quản và bao bì khác nhau theo thời gian thực.
• Quy mô thực nghiệm: Quy trình mới thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm (mẻ nấu 18 mẫu nhỏ); cần hoàn thiện các thông số truyền nhiệt, hao hụt công nghệ khi nâng quy mô sản xuất thử nghiệm dạng pilot.

---

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận tốt nghiệp này có giá trị tham khảo chuyên môn cho:

• Sinh viên, học viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Kỹ thuật Hóa học: Tham khảo phương pháp bố trí thực nghiệm RSM (Central Composite Design), cách thiết lập phương trình hồi quy bậc hai và phân tích bề mặt đáp ứng trên phần mềm Minitab 18.
• Cán bộ R&D và doanh nghiệp chế biến nông sản: Ứng dụng quy trình công nghệ chế biến fruit-bar và marmalade từ quả có múi, đặc biệt là kỹ thuật xử lý bã/vỏ chanh bằng $\text{Ca(OH)}_2$ để khử đắng và công thức phối trộn tạo gel pectin HMP chuẩn hóa.
• Phần đáng tham khảo nhất: Quy trình công nghệ chế biến chi tiết (Chương 2) và ma trận số liệu thực nghiệm, phương trình hồi quy và phân tích tương tác đa biến giữa các thành phần thực phẩm (Chương 3).

---

Câu hỏi thường gặp

1. Công thức tối ưu cho sản phẩm Marmalade chanh và Fruit-bar chanh được xác định là bao nhiêu?

Theo kết quả tối ưu hóa bằng phần mềm Minitab 18 trên mô hình RSM:

• Marmalade chanh: Tỷ lệ vỏ + bã chanh là 114,43 g/kg; tỷ lệ đường là 619,28 g/kg; tỷ lệ pectin là 7,69 g/kg (kết hợp các thành phần cố định: acid citric 0,3%, nước cốt chanh 25 ml, nước 650 ml, natri benzoat 0,1%).
• Fruit-bar chanh: Hàm lượng bã chanh là 18,7 g; hàm lượng đường là 39,7 g; hàm lượng pectin là 0,58 g (trên 100 g nguyên liệu, kết hợp 0,5 g acid citric, 2 g vỏ chanh xanh và 100 ml nước).

2. Yếu tố nguyên liệu nào ảnh hưởng mạnh nhất đến mức độ ưa thích chung của người tiêu dùng đối với Marmalade chanh?

Theo phương trình hồi quy và phân tích ANOVA, hàm lượng đường ($X_2$) là yếu tố có ảnh hưởng đơn lẻ và tương tác lớn nhất đến độ yêu thích chung ($Y$). Khi tỷ lệ đường nằm trong khoảng 600–635 g/kg kết hợp với acid citric tạo vị chua ngọt hài hòa, điểm cảm quan đạt mức cao nhất. Trong khi đó, pectin ($X_3$) chỉ đóng vai trò tạo cấu trúc mạng gel mà không ảnh hưởng đáng kể đến độ yêu thích chung của người tiêu dùng.

3. Tác giả đã sử dụng giải pháp nào để khắc phục vị đắng trong bã và vỏ chanh?

Vị đắng trong chanh hình thành do limonin và naringin tích tụ chủ yếu ở lớp xốp albedo và màng múi. Nhóm nghiên cứu đã thực hiện: (1) Chần sơ chế vỏ chanh xanh trong nước sôi 30 phút; (2) Nghiền nhỏ bã chanh (2–4 mm) và ngâm xử lý với dung dịch $\text{Ca(OH)}_2$ để bất hoạt và rửa trôi các tiền chất gây đắng trước khi phối trộn nấu.

4. Loại Pectin nào được sử dụng và cơ chế hình thành gel trong đề tài là gì?

Đề tài sử dụng GENU® Pectin type VIS do CP Kelco sản xuất, thuộc loại Pectin có mức độ methoxyl cao (High Methoxyl Pectin - HMP) với độ ester hóa $\text{DE} = 72%$. Cơ chế tạo gel của loại pectin này yêu cầu môi trường có nồng độ chất tan cao ($>55%$, thực tế nấu đạt 60°Brix) để giảm mức độ hydrate hóa và môi trường acid ($\text{pH} < 3,5$) để trung hòa điện tích nhóm $-\text{COO}^-$, giúp các sợi pectin liên kết chằng chịt tạo mạng lưới giữ nước.

5. Các phương pháp và thiết bị nào được sử dụng để kiểm tra cơ lý tính và cấu trúc của sản phẩm?

Đề tài sử dụng máy đo hoạt độ nước EZ-200 (FREUND – Nhật Bản), máy đo pH kỹ thuật số Model 8000 (ORION), máy đo màu Konica Minolta CR-400 (hệ màu $L^, a^, b^*$), khúc xạ kế ATAGO Master-2M và máy phân tích kết cấu Brookfield CT3 với đầu dò hình trụ 36 mm (đo 3 thông số TPA: độ cứng Hardness, độ kết dính Cohesiveness và độ bám dính Adhesiveness).

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp đã nghiên cứu và phát triển thành công quy trình chế biến hai dòng sản phẩm giá trị gia tăng là mứt đông (marmalade) và thanh trái cây (fruit-bar) từ quả chanh không hạt (Citrus latifolia). Thông qua phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) kết hợp ma trận quy hoạch thực nghiệm trên Minitab 18 và đánh giá cảm quan của 300 người thử, đề tài đã xác lập chính xác tỷ lệ phối trộn tối ưu giữa bã chanh, đường và pectin, đảm bảo tính hài hòa về hương vị và độ bền cấu trúc gel. Các sản phẩm tối ưu đều đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn kiểm nghiệm hóa lý, kết cấu TPA, hàm lượng dinh dưỡng và an toàn vi sinh vật, mở ra giải pháp công nghệ hiệu quả để tận dụng phụ phẩm bã chanh sau ép nước trong ngành chế biến thực phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về chanh. Đặc điểm hình thái. Chanh là loại quả có múi thuộc Chi Citrus, họ Rutaceae khi chín có màu xanh hoặc vàng, thịt quả có vị chua được trồng ở tất cả các vùng khí hậu nhiệt đới, cận nhiệt đới trên toàn thế giới.

Nguồn gốc và lịch sử của trái cây Citrus không được xác định chính xác. Một số nhà nghiên cứu tin rằng cây có múi có nguồn gốc từ các khu vực cận nhiệt đới và nhiệt đới châu Á, một số khu vực của Đông Nam Á bao gồm Trung Quốc, Ấn Độ và Quần đảo Malay (Ramana và cộng sự .1981) Chanh được tiêu thụ dưới dạng trái cây tươi và các sản phẩm chế biến. (Curk và cộng sự. Chanh thu hoạch Chanh không hạt là một loại cây được trồng phổ biến ở Việt Nam, có tên tiếng anh là Persian limes hay Tahiti limes, tên khoa học là C.

latifolia, là loài thực vật cho quả nhỏ, thuộc chi Cam chanh (Citrus). Giống chanh này được cho rằng là giống lai của chanh và chanh yên (Citron). (F Rivera-Cabrera và cộng sự. 1 do an Hình 1.

Sơ đồ cấu trúc của quả chanh Nguồn (Liu và cộng sự .2012) Chanh bao gồm lớp vỏ bên ngoài, vỏ được tạo thành từ lớp biểu bì (lớp da), lớp flavedo (lớp dưới biểu bì có chứa sắc tố và tinh dầu), lớp albedo (lớp xốp bên dưới lớp flavedo, một nguồn flavanone) và các bó mạch (một mạng lưới các sợi mỏng dọc theo bên ngoài múi). Các albedo được tạo thành từ các lớp xốp của các tế bào nhu mô giàu glycoside (flavanones), chất đắng, pectin và enzyme pectic. Phần thịt bên trong bao gồm các múi, thường được xếp thẳng hàng và nằm xung quanh lõi mềm của quả và được bao bọc bởi màng múi mỏng gọi là vách ngăn. (Ranganna và cộng sự.

Thành phần hóa học chanh. Chanh và quả Citrus chứa nhiều chất phytochemical bao gồm tinh dầu, alkaloids, flavonoid, carotenoids với một loạt các thành phần khác bao gồm vitamin, khoáng chất và các nguyên tố vi lượng.2016) 2 do an Bảng 1. Thành phần dinh dưỡng trong 100 g chanh (không vỏ) Thành phần Hàm lượng Energy 121 kJ (29 kcal) Water 89 g Carbohydrates 9.040 mg Riboflavin (Vit.020 mg Niacin (Vit.0 mg Calcium 26 mg Iron 0.60 mg Phosphorus 16 mg Potassium 138 mg Sodium 2 mg Nguồn :( Mohanapriya và cộng sự. Carbohydrates Trái cây có múi có thể được phân thành những loại có thành phần hòa tan và những loại khác có thành phần không hòa tan.

Phần hòa tan chủ yếu chứa mono - và disaccharide, acid hữu cơ không bay hơi, acid amin và các thành phần phụ khác, và phần không hòa tan chủ yếu bao gồm polysaccharide cấu trúc tế bào.8% glucose và fructose và 0.3% sucrose (Ting và Attaway. Tùy thuộc vào loại trái cây cụ thể, tổng hàm lượng đường trong nước ép có thể dao động từ thấp hơn 1% ở chanh (Ranganna và cộng sự. Các phần chính của polysaccharide là các chất pectic, hemicelluloses, cellulose, và lignin (Ting và cộng sự. Tinh bột có nhiều trong albedo và cũng có thể được tìm thấy trong flavedo khi quả còn xanh (Shomer và Erner.

Tinh bột có thể được tìm thấy trong tất cả các thành phần của trái cây trong suốt quá trình phát triển ban đầu của cây có múi có vai 3 do an trò là carbohydrate dự trữ, cung cấp năng lượng cho sự phát triển và hô hấp ở trái cây chưa trưởng thành, sau đó bị phân hủy hoàn toàn và chuyển hóa hoàn toàn trong quá trình trưởng thành (Ranganna và cộng sự. Chất xơ Trái cây họ cam quýt là nguồn cung cấp chất xơ tuyệt vời có thể được chia thành phần xơ hòa tan và phần xơ không hòa tan.