Ảnh hưởng của nhiệt độ chế biến đến mất chất lượng của nước dứa

Nội dung text: Ảnh hưởng của nhiệt độ chế biến đến mất chất lượng của nước dứa

1. Ảnh hưởng của nhiệt độ chế biến đến mất chất lượng của nước dứa Mở đầu Có 3 chỉ số, cụ thể là: thông số của sắc kế đo màu (L, a, b, E), hydroxymethylfurfural (HMF) và sự hình thành sắc tố màu nâu, đã được nghiên cứu để xác định sự mất chất dinh dưỡng trong nước dứa ở nhiệt độ từ 55-95oC. Sự thay đổi của giá trị a và b đã tuân theo mô hình động học bậc 1 trong khi đó E tuân theo mô hình mô tả cả hai phản ứng hóa nâu không enzyme và phá hủy các sắc tố carotenoid. Đối với chỉ số hóa nâu, HMF và sự hình thành sắc tố màu nâu tăng tuyến tính với thời gian gia nhiệt và có thể được giải thích bằng cách sử dụng phản ứng động học bậc 0. Kết quả cho thấy nhiệt độ xử lý có ảnh hưởng đáng kể đến sự thay đổi màu sắc của nước dứa. Sự phụ thuộc của hằng số tốc độ trên nhiệt độ được đại diện bởi một phương trình Arrhenius. Giới thiệu Dứa (Ananas cosmosus) là một trong những loại trái cây thương mại quan trọng nhất của Thái Lan. Trái cây có thể được tiêu thụ tươi hoặc chế biến dưới nhiều hình thức và nước dứa là một sản phẩm phổ biến do mùi thơm và hương vị rất dễ chịu của nó. Xử lý nhiệt thường được áp dụng để gia tăng thời hạn sử dụng của sản phẩm trái cây. Tuy nhiên, quá trình xử lý nhiệt có thể ảnh hưởng đến thời hạn sử dụng của sản phẩm trái cây. Phản ứng hóa nâu phi enzyme và phá hủy sắc tố đã được tìm thấy là nguyên nhân chính của những vấn đề này. Vì vậy các nghiên cứu động học là bắt buộc và được sử dụng để dự đoán sự suy giảm chất lượng do điều kiện quá trình. Phương pháp khác nhau có thể được xử dụng để xác định mức độ thay đổi màu sắc. Đo lường màu sắc là đơn giản và nhanh hơn so với phân tích hóa học. Các thông số Hunter (L, a, b) đã được chứng minh là hữu ích để mô tả sự thay đổi màu sắc của sản phẩm trái cây khác nhau (Avila & Silva, 1999; Garza, Ibarz, Pag, và Giner, 1999; Ibarz, Pagan, & Garza, 1999). Giá trị L đại diện cho phổ sáng-tối, giá trị a là quang phổ màu xanh lá cây-đỏ và b là giá trị đại diện cho quang phổ xanh-vàng (Ranganna, 1986). Thí nghiệm khác bao gồm việc phân tích các sản phẩm trung gian và cuối cùng của phản ứng hóa nâu phi enzyme. Đo 5-hydroxymethylfurfural (HMF), một chất trung gian quan trọng, được sử dụng như là một chất chỉ thị của phản ứng Maillard (sự tăng của màu nâu) ( Bozkurt , Gogus và Eren, 1999; Cohen, Birk , Mannheim và Saguy, 1998; Garza và cộng sự, 1999). Mô hình động học đã được phát triển để đánh giá suy giảm màu sắc và phản ứng hóa nâu không enzyme trong chế biến sản phẩm nước trái cây như nước táo (Cohen et al. , 1998), lê ( Ibarz et al. , 1999) và đào ( Garza et al. , 1999). Đối với sản phẩm dứa, Fontana, Howard, Criddle, Hansen, và Wilhelmsen (1993) đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc bổ sung các thành phần như: đường, acid hữu cơ, trên sự suy giảm chất lượng dứa ở nhiệt độ 60-80oC. Tuy nhiên, thông tin về những thay đổi trong chất lượng của nước dứa liên quan đến màu sắc và màu nâu của phản ứng phi enzyme trong suốt quá trình xử lý nhiệt là không có. Công việc này nhằm xác định sự mất mát chất lượng nước dứa bị ảnh hưởng bởi xử lý nhiệt. Màu sắc trực quan, 5 - hydroxymethylfurfural ( HMF ) và tích tụ sắc tố màu nâu được theo dõi trong quá trình gia nhiệt từ 55oC đến 95oC. Động học của các chỉ số này cũng đã được nghiên cứu. Thông tin thu được từ
2. Các ống mẫu sau đó được đặt vào bồn nước (Memmert Model W 600, Denmark) tại 40oC (±0.5oC). Sau khi uru trong 50 phút, ống được làm lạnh ngay lập tức bằng nước máy và độ hấp thu được đo tại bước sóng 443 nm. Xây dựng một đường cong hiệu chuẩn của HMF (Aldrich, Germany) để định lượng nồng độ HMF. 2.5. Thiết kế thí nghiệm Các thí nghiệm được tiến hành cho năm cấp độ nhiệt (55, 65, 75, 85 và 95oC). Các thí nghiệm được lặp lại 3 lần. 2.6. Phân tích dữ liệu Các kết quả được báo cáo là trung bình của ba lần lặp lại. Phân tích phương sai (ANOVA) 2 yếu tố được áp dụng cho các bộ dữ liệu khác nhau với mức ý nghĩa 0,05. 3. Kết quả và bàn luận 3.1. Thay đổi màu sắc của nước dứa trong suốt giai đoạn xử lý nhiệt Sự mất màu của nước dứa bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt độ đã được nghiên cứu bằng cách sử dụng các thông số Hunter (L, a và b). Các phản ứng hóa nâu do enzyme đã được bỏ qua trong nghiên cứu này vì các enzyme đó rất nhạy cảm ở nhiệt độ >50oC (Martinez & Whitaker, 1995). Vì vậy, màu nâu của phản ứng phi enzyme và phá hủy sắc tố được coi là nguyên nhân chính của sự thay đổi màu sắc của nước dứa. Kết quả thu được đã được biểu thị dưới dạng L/L0, a/a0, b/b0 với L0, a0 và b0 là giá trị ban đầu khi mẫu đạt đến nhiệt độ cài đặt. Các đồ thị biểu diễn sự liên quan giữa các thông số Hunter và thời gian xử lý ở các nhiệt độ khác nhau được thể hiện trong hình 1-4. Hình 1. Sự thay đổi độ sáng L/L0 của nước dứa tại các nhiệt độ xử lý khác nhau
3. Hình 4. Sự thay đổi E của nước dứa tại các nhiệt độ khác nhau Để giải thích các hiện tượng thay đổi màu sắc trong nước dứa, dữ liệu được kết hợp với một mô hình động học và hằng số tốc độ được thể hiện trong bảng 1. Hình 1 cho thấy sự thay đổi ở giá trị L tương đối trong suốt quá trình xử lý nhiệt ở các điều kiện khác nhau. Với nhiệt độ và thời gian tăng dần, nước dứa trở nên tối màu và tương ứng với sự giảm giá trị L. Hầu hết các công trình trước đây đã chứng minh rằng những thay đổi trong giá trị L tương đối tuân theo động học bậc 1 (Avila & Silva, 1999; Garza et al., 1999; Ibarz et al., 1999). Hơn nữa, hai phản ứng đầu tiên đã được đề xuất khi các dữ liệu thực nghiệm không thể được mô tả bởi một phản ứng duy nhất (Barreiro, Milano, & Sandoval, 1997). Tuy nhiên, rõ ràng là những thay đổi trong giá trị L tìm thấy trong nghiên cứu này không thể được trang bị cho bất kỳ một mô hình động học đơn giản nào. Sự giảm giá trị L có thể bị ảnh hưởng bởi sự tăng của giá trị a và giảm của giá trị b. Kết quả cho thấy sự giảm độ sáng không phải ảnh hưởng của 1 cơ chế duy nhất. Vì vậy, dùng động học để mô tả giá trị L là không chính xác. Sự thay đổi của thông số a theo thời gian có thể được áp dụng bằng phản ứng bậc 0 và bậc 1 (hình 2). Bảng 1. Các thông số động học của sự thay đổi màu nước dứa
4. Trong nghiên cứu này, sự thay đổi trong E không phù hợp mô hình động học bậc 0 và 1. Thay đổi màu sắc của nước dứa có thể là kết quả của hơn một phản ứng và các phản ứng này có thể không xảy ra đồng thời cùng một nhiệt độ. Do đó, nhiệt độ là một động lực quan trọng đằng sau những thay đổi trong màu sắc của mẫu được đun nóng. Kết quả cho thấy sự thay đổi trong E chịu ảnh hưởng của cả hai yếu tố màu nâu không enzyme và phá hủy sắc tố . Mô hình kết hợp được sử dụng để mô tả các hiện tượng xảy ra trong quá trình làm nóng nước ép dứa. Có nhiều tác giả đã sử dụng mô hình kết hợp được sử dụng rộng rãi để giải thích sự thay đổi màu sắc trong nhiều sản phẩm trái cây ( Avila & Silva , 1999; Garza và cộng sự, 1999; . . Ibarz và cộng sự, 1999; Lozano & Ibarz , 1997) và đã được đề xuất như một cơ chế hai giai đoạn ( Ibarz et al. , 1999). Giai đoạn đầu tiên là hình thành màu do phản ứng Maillard được mô tả bằng động học bậc 0 ( k0 ) . Giai đoạn thứ hai là phá hủy các sắc tố trái cây tự nhiên tuân theo động học bậc 1 ( K1 ) . Mô hình động học kết hợp được thể hiện trong phương trình . (2) : Thay thế C với E và E lúc ban đầu là 0 (CO ¼ 0), phương trình. (2) trở thành Kc ¼ k0 = k1. Trong nghiên cứu này, kết quả cho thấy hai phản ứng xảy ra với tốc độ cao hơn khi nhiệt độ tăng lên. Kc đại diện cho mối quan hệ giữa hằng số động học, k0 (hình thành màu) và k1 (phá hủy sắc tố). Kc giá trị lớn hơn 1 chỉ ra rằng phản ứng Maillard chiếm ưu thế hơn phá hủy sắc tố. Hơn nữa, nhiệt độ càng cao, giá trị Kc càng cao. Điều này cho thấy tốc độ phản ứng là phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ chế biến. Nhiều nghiên cứu về sự thay đổi màu sắc trong quá trình xử lý nhiệt của trái cây nghiền chứng minh cũng chứng minh điều tương tự. Ibarz et al. (1999) phát hiện ra rằng một mô hình kết hợp có thể được sử dụng để mô tả sự thay đổi của E ở lê xay nhuyễn. Phản ứng Maillard được tạo thành với vai trò lấn át sắc tố chứ không phải là phá hủy sắc tố. Garza et al. (1999) chỉ ra rằng E phù hợp trong kết hợp mô hình động học và cho thấy sắc tố nâu hình thành nhiều hơn phá hủy sắc tố trong puree đào. Bảng 2. Các đại lượng của phương trình Arrhenius với các biến của nước dứa Sự thay đổi trong các hằng số nhiệt động với nhiệt độ đun sôi có thể được mô tả bằng cách sử dụng định luật Arrhenius . Các thông số không đổi thu được từ phương trình Arrhenius
5. Bảng 3 cho thấy các giá trị của các thông số động học của HMF và sự hình thành sắc tố màu nâu . Các hằng số động học có xu hướng tăng khi nhiệt độ tăng. Điều này chỉ ra rằng HMF được hình thành với tốc độ cao hơn ở nhiệt độ cao và sau đó hiện tượng này ảnh hưởng hình thành màu nâu . Bảng 3. Thông số động học cho sự phát triển và hình thành HMF và sắc tố màu nâu của nước dứa Bảng 5. Thông số Arrhenius cho các biến khác nhau của nước dứa Một số công trình nghiên cứu phản ứng Maillard trong các hệ thống dịch chứa glucose và acid amin ( Carabasa - Giribet & Ibarz - Ribas , 2000; Gogus , Bozkurt , và Eren năm 1998; Reyes, Poocharoen , & Wrolstad , 1982). Garza et al. (1999) cho biết hàm lượng HMF tăng theo thời gian chế biến. Sự gia tăng này xảy ra từ với sự biến mất của sucrose do phản ứng Maillard và thủy phân sucrose tăng lên với nhiệt độ chế biến. Nước dứa thường chứa nhiều đường sucrose , glucose và fructose (Camara, Dıez, & Torija, 1995) và là các chất nền cho phản ứng Maillard . Khi nhiệt độ tăng, sucrose trong nước được dễ dàng thủy phân và glucoza và fructoza được hình thành , và phản ứng Maillard càng dễ xảy ra. Hơn nữa, nhiệt độ cao tốc độ phản ứng nhanh hơn do hằng số tốc độ tăng. 0 Sự thay đổi trong độ hấp thụ tương đối ở 420 nm (A 420/A 420) có liên quan đến sự hình thành màu nâu được mô tả đầy đủ bởi động học bậc 0 với độ tương quan cao (R 2 > 0,95) . Kết quả thu được từ nghiên cứu này là phù hợp với các công trình trước đó. Beveridge và Harrison (1984) nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ (50-80 C ) và nồng độ chất khô hòa tan ( 45,2-72,5 o Bx) với sự hình thành màu nâu trong nước lê cô đặc và màu nâu có thể được mô hình hóa với phương trình động học bậc 0. Cohen và cộng sự . (1998 ) cho rằng mô hình động học bậc 0 có o thể được sử dụng như là chỉ số hóa nâu không enzyme (A 420) cho nước táo (13 Bx) đun nóng tại 95-123 oC.