Tổng quan nghiên cứu

Trái quách (Limonia acidissima L.) là loại cây ăn trái phổ biến tại Trà Vinh với năng suất cao nhưng giá trị kinh tế còn thấp. Theo ước tính, trái quách chứa nhiều chất dinh dưỡng và hợp chất sinh học có lợi cho sức khỏe, tuy nhiên việc khai thác và chế biến thành sản phẩm giá trị cao vẫn còn hạn chế. Mứt đông là sản phẩm thực phẩm phổ biến được chế biến từ các loại trái cây với độ khô từ 60-70%, có thể dùng làm món ăn sáng hoặc nguyên liệu cho các sản phẩm khác. Hiện nay, trên thị trường chưa có sản phẩm mứt đông từ trái quách, trong khi đó mứt đông từ các loại trái cây khác như táo, dâu, xoài đã được tiêu thụ rộng rãi.

Nghiên cứu được thực hiện tại Trung tâm Công nghệ sau thu hoạch, Trường Đại học Trà Vinh từ tháng 6/2014 đến tháng 7/2015 nhằm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình chế biến mứt đông từ trái quách. Các yếu tố được khảo sát bao gồm hàm lượng nước bổ sung (60-140%), độ Brix dịch quả (40-50oBx), pH (3,0-3,4), nồng độ pectin HMP (0,9-1,3%), tỉ lệ phối chế pectin:carrageenan, áp suất chân không (550-650 mmHg), thời gian giữ nhiệt (3-5 phút) và thời gian bảo quản sản phẩm. Mục tiêu cụ thể là đề xuất quy trình sản xuất mứt đông quách đạt chất lượng cảm quan cao, ổn định về cấu trúc và an toàn vi sinh trong thời gian bảo quản 3 tháng ở nhiệt độ phòng.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc đa dạng hóa sản phẩm từ trái quách, nâng cao giá trị kinh tế và giới thiệu đặc sản địa phương ra thị trường. Các chỉ số cảm quan như màu sắc (L*, a*, b*), độ cứng, độ kết dính và các chỉ tiêu hóa lý, vi sinh được sử dụng làm metrics đánh giá chất lượng sản phẩm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về sự tạo gel trong thực phẩm, đặc biệt là gel pectin và carrageenan. Pectin là polysaccharide phổ biến trong thực vật, có khả năng tạo gel trong môi trường acid và nồng độ đường cao. Pectin methoxyl hóa cao (HMP) tạo gel nhờ tương tác kỵ nước và cầu nối hydro, ổn định ở pH 3,1-3,4 và độ Brix trên 60%. Carrageenan là polysaccharide từ tảo biển đỏ, có khả năng tạo gel và điều chỉnh cấu trúc sản phẩm khi phối hợp với pectin. Sự phối hợp pectin và carrageenan giúp tạo cấu trúc gel ổn định, giảm hiện tượng tách nước.

Các khái niệm chính bao gồm: độ Brix (hàm lượng chất khô hòa tan), pH, độ cứng và độ kết dính (đo bằng thiết bị đo cấu trúc Zwick/Roell Z 1.0), áp suất chân không trong quá trình cô đặc, thời gian giữ nhiệt và các chỉ tiêu vi sinh vật. Lý thuyết về sự tạo gel của Spiese cũng được áp dụng để giải thích sự hình thành mạng lưới ba chiều giữ nước và đường trong mứt đông.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thu thập từ nguyên liệu trái quách thu mua tại chợ Trà Vinh, chọn trái chín vừa, trọng lượng 500-600g, bảo quản ở nhiệt độ phòng và tủ đông. Nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm Thực phẩm – Trung tâm Công nghệ sau thu hoạch – Trường Đại học Trà Vinh và phòng thí nghiệm hóa sinh – Trường Đại học Nông lâm TP.HCM.

Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

  • Thí nghiệm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng: gồm 5 thí nghiệm chính với bố trí ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần, sử dụng phương pháp phân tích đa nhân tố và phân tích thống kê bằng phần mềm JMP 9 và Excel 2007.

    • Thí nghiệm 1: ảnh hưởng của tỉ lệ pha loãng nước bổ sung (60-140%) đến chất lượng cảm quan.
    • Thí nghiệm 2: ảnh hưởng của độ Brix dịch quả (40-55oBx) và pH (3,0-3,4) đến chất lượng sản phẩm.
    • Thí nghiệm 3: ảnh hưởng của tỉ lệ pectin HMP (0,9-1,3%) và phối hợp pectin:carrageenan đến cấu trúc sản phẩm.
    • Thí nghiệm 4: ảnh hưởng của áp suất chân không (550-650 mmHg) và thời gian giữ nhiệt (3-5 phút) đến chất lượng mứt.
    • Thí nghiệm 5: khảo sát thời gian bảo quản sản phẩm trong 3 tháng ở nhiệt độ phòng.

  • Đánh giá chất lượng sản phẩm: đo các chỉ tiêu lý hóa (pH, độ Brix, độ acid, hàm lượng đường tổng), đo màu sắc (L*, a*, b*), đánh giá cảm quan (màu sắc, mùi, vị, cấu trúc) bằng phương pháp QDA với hội đồng 13 thành viên chuyên môn và so sánh cặp đôi với 40 thành viên. Đo độ cứng và độ kết dính bằng thiết bị đo cấu trúc.

  • Phân tích vi sinh vật: tổng số vi khuẩn hiếu khí, tổng số nấm men, nấm mốc theo tiêu chuẩn ISO.

  • Xử lý số liệu: sử dụng phân tích thống kê ANOVA, hồi quy tuyến tính với mức ý nghĩa p < 0,05.

Timeline nghiên cứu kéo dài 13 tháng, từ tháng 6/2014 đến tháng 7/2015.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thành phần hóa học của trái quách: Hàm lượng nước chiếm 74%, độ Brix 13,5, pH 3,98 và vitamin C khoảng 3 mg%. Tỉ lệ thịt quả chiếm 65% trọng lượng nguyên liệu, phần còn lại là hạt, xơ và vỏ.

  2. Ảnh hưởng của tỉ lệ pha loãng nước bổ sung: Khi tăng tỉ lệ nước từ 60% đến 140%, giá trị L* (độ sáng) tăng từ 24,56 đến 30,15, giá trị a* (đỏ) tăng từ 1,05 đến 4,59 và b* (vàng) tăng từ 0,96 đến 5,59 (p < 0,05). Tuy nhiên, tỉ lệ pha loãng 100% cho giá trị cảm quan cao nhất về màu sắc và mùi, cân bằng giữa màu sắc sáng đẹp và giữ mùi đặc trưng của quách.

  3. Ảnh hưởng của độ Brix và pH đến chất lượng sản phẩm: Độ Brix cuối sản phẩm tăng theo độ Brix dịch quả ban đầu, dao động từ 46,8 đến 69,0oBx. pH cuối sản phẩm tăng nhẹ so với pH ban đầu, dao động từ 3,81 đến 4,14. Hàm lượng acid giảm khi pH tăng, với acid cao nhất ở pH 3,0 (0,80%). Giá trị cảm quan cao nhất đạt được ở pH 3,2 và độ Brix 50oBx với điểm vị đạt 4,89/5 (p < 0,05). Độ Brix thấp (40-45oBx) gây hiện tượng tách nước và trạng thái lỏng sau 1 ngày bảo quản.

  4. Ảnh hưởng của chất tạo đông pectin và carrageenan: Tỉ lệ pectin HMP từ 0,9% đến 1,3% làm tăng đáng kể độ cứng và độ kết dính của mứt (p < 0,05). Khi phối hợp pectin:carrageenan với tỉ lệ 0,7:0,6, sản phẩm có cấu trúc ổn định nhất với độ cứng 1,43 N và độ kết dính 20,66 N. So sánh cảm quan cho thấy mẫu phối hợp pectin và carrageenan được ưa thích hơn so với chỉ dùng pectin.

  5. Ảnh hưởng của áp suất chân không và thời gian giữ nhiệt: Gia nhiệt ở áp suất 600 mmHg trong 4 phút tạo ra sản phẩm có điểm cảm quan cao nhất: màu sắc 4,77; mùi 4,77; vị 4,85; cấu trúc 4,69 (thang điểm 5). Điều kiện này giúp giữ màu sắc sáng, mùi thơm đặc trưng và cấu trúc gel ổn định.

  6. Thời gian bảo quản: Sản phẩm bảo quản 3 tháng ở nhiệt độ phòng không phát hiện tổng số bào tử nấm men, nấm mốc và tổng vi sinh vật hiếu khí vẫn trong giới hạn cho phép. Các chỉ tiêu lý hóa và cảm quan không thay đổi đáng kể trong suốt thời gian này.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc điều chỉnh tỉ lệ nước bổ sung ảnh hưởng trực tiếp đến màu sắc và cảm quan sản phẩm, phù hợp với lý thuyết về sự pha loãng ảnh hưởng đến độ sáng và sắc tố. Độ Brix và pH là các yếu tố then chốt trong quá trình tạo gel pectin methoxyl hóa cao, đảm bảo cấu trúc gel bền vững và vị chua ngọt hài hòa. Việc phối hợp pectin với carrageenan cải thiện đáng kể cấu trúc gel, giảm hiện tượng tách nước, phù hợp với các nghiên cứu trước đây về sự tương tác giữa các polysaccharide tạo gel.

Điều kiện gia nhiệt trong môi trường chân không giúp giảm thiểu sự phân hủy vitamin C và giữ màu sắc sản phẩm, đồng thời rút ngắn thời gian nấu, tăng hiệu quả sản xuất. Thời gian bảo quản 3 tháng ở nhiệt độ phòng cho thấy sản phẩm có tính ổn định vi sinh và chất lượng, phù hợp với yêu cầu thị trường.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện sự thay đổi giá trị L*, a*, b* theo tỉ lệ pha loãng; bảng so sánh các chỉ tiêu lý hóa và cảm quan theo độ Brix và pH; biểu đồ cột thể hiện độ cứng và độ kết dính theo tỉ lệ pectin và phối hợp pectin:carrageenan; bảng điểm cảm quan theo điều kiện gia nhiệt.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng tỉ lệ pha loãng nước bổ sung 100% so với khối lượng thịt quả để đảm bảo màu sắc và mùi thơm đặc trưng của mứt đông quách, giúp nâng cao giá trị cảm quan sản phẩm. Thời gian thực hiện: ngay trong quy trình sản xuất.

  2. Điều chỉnh độ Brix phối chế ở mức 50oBx và pH 3,2 để tạo vị chua ngọt hài hòa, cấu trúc gel ổn định, hạn chế tách nước. Chủ thể thực hiện: bộ phận kỹ thuật sản xuất, kiểm soát chất lượng.

  3. Sử dụng phối hợp pectin HMP và carrageenan với tỉ lệ 0,7:0,6% để tăng độ cứng, độ kết dính và ổn định cấu trúc mứt, nâng cao độ bền sản phẩm trong bảo quản. Thời gian áp dụng: trong công thức phối trộn nguyên liệu.

  4. Gia nhiệt trong nồi cô đặc chân không ở áp suất 600 mmHg trong 4 phút để giữ màu sắc, mùi vị và cấu trúc sản phẩm tốt nhất, đồng thời bảo vệ vitamin C và giảm thời gian nấu. Chủ thể thực hiện: bộ phận vận hành thiết bị.

  5. Bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ phòng trong tối đa 3 tháng với bao bì kín, đảm bảo an toàn vi sinh và giữ nguyên chất lượng cảm quan. Khuyến nghị áp dụng trong khâu đóng gói và lưu kho.

Các giải pháp trên cần được triển khai đồng bộ trong quy trình sản xuất để tối ưu hóa chất lượng và giá trị kinh tế của sản phẩm mứt đông quách.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ thực phẩm: Nghiên cứu cung cấp dữ liệu thực nghiệm chi tiết về quy trình chế biến mứt đông từ nguyên liệu đặc sản, giúp phát triển các đề tài liên quan đến tạo gel và bảo quản thực phẩm.

  2. Doanh nghiệp sản xuất thực phẩm chế biến từ trái cây: Tham khảo để áp dụng công nghệ mới, cải tiến công thức và quy trình sản xuất mứt đông, đa dạng hóa sản phẩm, nâng cao chất lượng và thời gian bảo quản.

  3. Cơ quan quản lý chất lượng và an toàn thực phẩm: Sử dụng kết quả nghiên cứu làm cơ sở khoa học cho việc xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật, quy chuẩn chất lượng sản phẩm mứt đông từ trái cây đặc sản.

  4. Nông dân và hợp tác xã trồng cây trái quách: Hiểu rõ giá trị dinh dưỡng và tiềm năng chế biến của trái quách, từ đó phát triển chuỗi giá trị, nâng cao thu nhập và mở rộng thị trường tiêu thụ.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao phải điều chỉnh độ Brix và pH trong quá trình chế biến mứt đông?
    Độ Brix và pH ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tạo gel của pectin methoxyl hóa cao, cấu trúc gel và vị chua ngọt của sản phẩm. Ví dụ, pH tối ưu từ 3,1 đến 3,4 giúp gel bền vững và vị cân bằng, tránh hiện tượng tách nước.

  2. Lợi ích của việc phối hợp pectin và carrageenan là gì?
    Phối hợp hai chất tạo gel này giúp cải thiện cấu trúc gel, tăng độ cứng và độ kết dính, giảm hiện tượng tách nước, đồng thời tạo cấu trúc ổn định hơn so với chỉ dùng pectin đơn lẻ.

  3. Gia nhiệt trong môi trường chân không có ưu điểm gì?
    Gia nhiệt chân không giúp giảm nhiệt độ nấu, bảo vệ vitamin C và màu sắc sản phẩm, đồng thời rút ngắn thời gian nấu, giữ được mùi thơm đặc trưng và cấu trúc gel tốt hơn.

  4. Sản phẩm mứt đông quách có thể bảo quản được bao lâu?
    Theo nghiên cứu, sản phẩm có thể bảo quản ở nhiệt độ phòng trong 3 tháng mà không phát hiện vi sinh vật gây hại và không thay đổi đáng kể về chất lượng cảm quan.

  5. Có thể áp dụng quy trình này cho các loại trái cây khác không?
    Quy trình và các yếu tố kỹ thuật có thể điều chỉnh phù hợp với đặc tính từng loại trái cây, đặc biệt các loại có hàm lượng pectin và acid tương tự, giúp tối ưu hóa chất lượng mứt đông.

Kết luận

  • Đã xác định được các yếu tố ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng mứt đông từ trái quách gồm tỉ lệ nước bổ sung, độ Brix, pH, tỉ lệ pectin và carrageenan, áp suất chân không và thời gian giữ nhiệt.
  • Quy trình tối ưu gồm pha loãng nước 100%, độ Brix 50oBx, pH 3,2, phối hợp pectin:carrageenan 0,7:0,6%, gia nhiệt chân không 600 mmHg trong 4 phút.
  • Sản phẩm đạt chất lượng cảm quan cao, cấu trúc ổn định, an toàn vi sinh và bảo quản được 3 tháng ở nhiệt độ phòng.
  • Nghiên cứu góp phần đa dạng hóa sản phẩm từ trái quách, nâng cao giá trị kinh tế và phát triển ngành công nghệ sau thu hoạch tại Trà Vinh.
  • Đề xuất triển khai áp dụng quy trình trong sản xuất thực tế và nghiên cứu mở rộng về bảo quản lâu dài, phát triển sản phẩm mới từ trái quách.

Quý độc giả và các đơn vị quan tâm được khuyến khích áp dụng và phát triển nghiên cứu để nâng cao giá trị sản phẩm đặc sản địa phương.