ảnh hưởng của quá trình chế biến nhiệt đến sự thay đổi cấu trúc cà rốt

i






LÊ THỊ SO PHÔI



ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN NHIỆT
ĐẾN SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC CÀ RỐT



Luận văn tốt nghiệp
Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM









TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG

DỤNG

Cần Thơ, 2013


ii
Luận văn đính kèm theo đây với đề tài “ Ảnh hưởng của quá trình chế biến nhiệt
đến sự thay đổi cấu trúc của cà rốt” do sinh viên Lê Thị So Phôi thực hiện, báo
cáo và được hội đồng chấm luận văn thông qua.

Giáo viên hướng dẫn Giáo viên phản biện

ThS. Vũ Trường Sơn



Cần thơ, ngày 13 tháng 12 năm 2013
Chủ tịch hội đồng

iii
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu, kết quả
trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
công trình luận văn nào trước đây.

Tác giả đề tài

Lê Thị So Phôi

iv
LỜI CẢM TẠ

Qua ba tháng nghiên cứu đề tài luận văn tại phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ
Thực phẩm, khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ,
đến hôm nay đã hoàn thành quá trình nghiên cứu và thu hoạch được những kết quả
như mong muốn. Tất cả những thành quả có được như ngày hôm nay chính là nhờ
sự giúp đỡ của gia đình, thầy cô và bạn bè.
Con kính gởi đến cha mẹ và những người thân yêu nhất của con lòng biết ơn sâu sắc
về những gì mà mọi người đã làm cho con để con có đầy đủ điều kiện học tập và
nghiên cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Trường Sơn đã tận tình hướng dẫn, cung cấp tài
liệu, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu, quan tâm, động viên và giúp đỡ tôi
rất nhiều trong quá trình nghiên cứu, giúp đỡ tôi hoàn thành tốt đề tài luận văn của
mình.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Lê Nguyễn Đoan Duy, trưởng bộ môn Công nghệ
Thực phẩm, khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng đã giúp đỡ và tạo điều kiện
cho tôi có thể làm luận văn và hoàn thành tốt quá trình nghiên cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô của bộ môn Công nghệ Thực phẩm đã tận
tình truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt thời gian tôi học tại trường.

Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn sinh viên của bộ môn Công nghệ Thực phẩm,
nhất là các bạn sinh viên khóa 36 đã giúp đỡ và động viên tinh thần rất nhiều trong
quá trình tôi nghiên cứu đề tài của mình.
Kính chúc quý thầy cô và các bạn thật nhiều sức khỏe, luôn thành công trong công
việc và cuộc sống.
Chân thành cảm ơn!
Cần thơ, ngày 25 tháng 11 năm 2013
Sinh viên thực hiện

Lê Thị So Phôi









v
TÓM TẮT

Nghiên cứu được tiến hành trên cơ sở khảo sát sự thay đổi cấu trúc của cà rốt do
ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt khác nhau ở cả hai trường hợp có và không có
tác động của việc ngâm CaCl
2
(ngâm trong 20 phút với các nồng độ 0,4%, 0,5% và
0,6%). Kết quả nghiên cứu cho thấy, sự phá hủy cấu trúc của cà rốt tỉ lệ thuận với
sự gia tăng nhiệt độ. Giá trị độ cứng tương đối còn lại (H
∞

) của cà rốt ở nhiệt độ
80
o
C là cao nhất và ở nhiệt độ 100
o
C là thấp nhất. Động học sự thay đổi cấu trúc
của cà rốt tuân theo phương trình chuyển đổi một phần. Muối CaCl
2
có vai trò tích
cực trong việc cải thiện cấu trúc cà rốt trong quá trình xử lý nhiệt, điều này thể hiện
ở hằng số tốc độ k nhỏ và tỉ lệ độ cứng tương đối còn lại cao sau khi xử lý nhiệt.

vi

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN …………………………………………………………………ii
LỜI CẢM TẠ …………………………………………………………………… iii
TÓM TẮT …………………………………………………………………………iv
MỤC LỤC …………………………………………………………………………v
DANH SÁCH BẢNG …………………………………………………………… vii
DANH SÁCH HÌNH ……………………………………………………………. viii
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ……………………………………………………… 1
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ……………………………………………………………… 1
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ………………………………………………… 2
CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ………………………………………… 3

2.1. GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU CÀ RỐT …………………………………… 3
2.2. ĐẶC TÍNH CẤU TRÚC RAU QUẢ …………………………………………7
2.2.1. Tổng quan về cấu trúc ………………………………………………………7
2.2.2. Cấu trúc tế bào thực vật …………………………………………………… 8
2.2.3. Vai trò của pectin đối với cấu trúc rau quả …………………………………10
2.3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC CỦA CÀ
RỐT ……………………………………………………………………………….11
2.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ …………………………………………………….11
2.3.2. Ảnh hưởng của muối calcium ………………………………………………12
2.4. ĐỘNG HỌC SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC THEO NHIỆT ĐỘ…………… 13
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM…………….15
3.1. PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM …………………………………………… 15
3.1.1. Thời gian, địa điểm …………………………………………………………15
3.1.2. Dụng cụ, hóa chất ………………………………………………………… 15
3.2. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ……………………………………………. 15
3.2.1. Phương pháp đo đạc và xử lý số liệu ……………………………………….15
3.2.2. Chuẩn bị mẫu ……………………………………………………………….16


vii
3.2.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm …………………………………………… 17
CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN …………………………………….22
4.1. SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC CÀ RỐT TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NHIỆT
KHÁC NHAU …………………………………………………………………… 22
4.2. SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC CÀ RỐT KHI NGÂM TRONG CaCl
2
20 PHÚT
Ở CÁC NỒNG ĐỘ KHÁC NHAU THEO CÁC CHẾ ĐỘ XỬ LÝ NHIỆT KHÁC
NHAU …………………………………………………………………………… 24
CHƯƠNG V. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ……………………………………… 27

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………… 28
PHỤ LỤC

viii
DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1. Thành phần các chất dinh dưỡng trong cà rốt (tính trên 100g nguyên liệu
tươi) ……………………………………………………………………………… 5
Bảng 4.1. Giá trị k và H
∞
của sự thay đổi cấu trúc của cà rốt ở các chế độ xử lý nhiệt
khác nhau ……………………………………………………………………22
Bảng 4.2. Giá trị k và H
∞
của sự thay đổi cấu trúc của cà rốt khi ngâm trong CaCl
2
ở
các nồng độ khác nhau theo các chế độ xử lý nhiệt khác nhau…………………….24

ix
DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1. Các bộ phận của cây cà rốt ………………………………………………3
Hình 2.2. Sơ đồ mô tả các cấp độ cấu trúc của thực phẩm nguồn gốc thực vật…….9
Hình 2.3. Cấu tạo một đoạn mạch pectin ………………………………………….10
Hình 2.4. Sự tạo thành pectate – calci trên tế bào thực vật ……………………… 12
Hình 2.5. Sự phân cắt protopectin dạng không tan thành dạng hòa tan ………… 13
Hình 3.1. Máy Texture Analyser TA – XT2i …………………………………… 15
Hình 3.2. Ống chứa mẫu và ống cắt ……………………………………………….15
Hình 3.3. Đồ thị xác định cấu trúc (độ cứng) của mẫu ……………………………16
Hình 3.4. Cà rốt sau khi xử lý cơ học …………………………………………… 16
Hình 3.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát sự thay đổi cấu trúc của cà rốt trong quá
trình xử lý nhiệt khác nhau ……………………………………………………… 18
Hình 3.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát sự thay đổi cấu trúc cà rốt khi ngâm
trong CaCl
2
20 phút ở các nồng độ khác nhau theo các chế độ xử lý nhiệt khác nhau
…………………………………………………………………………………… 20
Hình 4.1. Đồ thị biểu diễn động học sự thay đổi cấu trúc cà rốt ở các chế độ xử lý
nhiệt khác nhau ……………………………………………………………………23
Hình 4.2. Đồ thị biểu diễn động học sự thay đổi cấu trúc cà rốt khi ngâm CaCl
2

0,4% trong 20 phút ……………………………………………………………… 25
Hình 4.3. Đồ thị biểu diễn động học sự thay đổi cấu trúc cà rốt khi ngâm CaCl
2

0,5% trong 20 phút ……………………………………………………………… 25
Hình 4.4. Đồ thị biểu diễn động học sự thay đổi cấu trúc cà rốt khi ngâm CaCl
2

0,6% trong 20 phút ……………………………………………………………….25

1
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU

1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong quá trình chế biến, yếu tố chất lượng luôn là mục tiêu hàng đầu của các nhà
sản xuất. Sự biến đổi của cà rốt cũng như các loại rau quả khác sau thu hoạch phụ
thuộc rất lớn vào điều kiện nhiệt độ, độ ẩm môi trường bảo quản, các biến đổi hóa
lý sau thu hoạch và các xử lý hóa học nhằm cải thiện chất lượng sản phẩm. Như
chúng ta biết thì chế biến nhiệt là một trong những nguyên nhân làm thay đổi các
thành phần dinh dưỡng và cảm quan của sản phẩm. Cà rốt qua quá trình chế biến
nhiệt sẽ dẫn đến sự thay đổi cấu trúc: cà rốt bị mềm, mất đi tính đặc trưng của
nguyên liệu cà rốt tươi ban đầu. Bênh cạnh ảnh hưởng của nhiệt, cấu trúc của rau
quả cũng bị ảnh hưởng do sự hiện diện của các chất hóa học như sodium chloride,
citric acid, ascorbic acid,…(Heil và McCarthy, 1989). Duy trì chất lượng và cấu
trúc của rau quả trong quá trình chế biến cần thiết có những kiến thức về động học
của sự phá vỡ cấu trúc. Những thông số động học có thể giúp hiểu và dự đoán
những thay đổi xảy ra trong quá trình chế biến. Để cải thiện sự làm mềm cấu trúc
rau quả do xử lý nhiệt một số quá trình được đề nghị. Xử lý đầu tiên là thêm ion
calci (Loconti và Kertesz, 1941; Doesburg, 1965; Grant và các cộng sự., 1973; Van
Buren, 1986), để tạo thành cầu nối calci giữa các gốc galacturonic acid, McFeeters
và Fleming (1989) trình bày ảnh hưởng đối với cấu trúc của ion calci là kết quả của

liên kết của calci ở vị trí khác với nhóm carboxyl trong pectin. Trong quá trình chế
biến rau quả, sự hiện diện của các hóa chất (các ion hóa trị 1 và hóa trị 2, các acid
hữu cơ,…) cũng ảnh hưởng đối với cấu trúc của rau quả. Heil và McCarthy (1989)
trình bày cà rốt đóng hộp với 0,77% gluconic acid trong nước muối duy trì cấu trúc
chắc hơn trường hợp đóng hộp không thêm acid. Tuy nhiên cho đến hiện nay chưa
có nghiên cứu chi tiết nào về động học của các quá trình này. Những thông số động
học này rất quan trọng trong thiết kế và điều khiển quá trình.
Chính vì thế, việc nghiên cứu tìm ra những đặc điểm trong quá trình biến đổi của cà
rốt bởi nhiệt độ là một vấn đề cần thiết nhằm làm tăng giá trị cảm quan của sản
phẩm. Nghiên cứu được tiến hành dựa trên cơ sở khảo sát: “ Ảnh hưởng của quá
trình chế biến nhiệt đến sự thay đổi cấu trúc cà rốt”.






2

1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
- Khảo sát sự thay đổi cấu trúc cà rốt trong quá trình xử lý nhiệt khác nhau.
- Khảo sát sự thay đổi cấu trúc cà rốt khi ngâm trong CaCl
2
ở các nồng độ khác
nhau.

3

CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1. GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU CÀ RỐT
Cà rốt có tên khoa học là Daucus carota L., tên nước ngoài: carrot (Anh); carrotte
racine jaune (Pháp). Các loài cà rốt là các cây thân thảo sống hai năm, ít khi một
năm hay lâu năm. Thân đơn độc mọc thẳng đứng, rễ thường gọi là củ, khía dọc,
phân cành, có lông mọc ngược. Lá cắt thành bản dẹp, mọc so le, các lá có cuống,
mọc cách, phiến lá xẻ lông chim 2-3 lần, các chét lá nhỏ và hẹp. Hoa tập hợp thành
tán kép, các tán hoa mọc ở đầu cành hay nách lá, dạng kép lỏng lẻo; nhiều lá bắc
hình lông chim, nhiều tia, trải rộng hay cong vào sau khi nở; nhiều lá bắc con khía
răng cưa hay nguyên mép; các tán nhiều hoa. Các hoa trung tâm thường vô sinh với
các cánh hoa màu tía và lớn. Các răng nhỏ của đài hoa bị teo đi. Hoa tạp tính, màu
trắng hay hồng, hình tim ngược với đỉnh cụp vào trong, các cánh bên ngoài của các
hoa phía ngoài trong tán hoa lớn và tỏa ra. Gốc trụ hình nón, vòi nhụy ngắn. Hoa
thụ phấn nhờ các loại côn trùng.
Quả hình trứng, bị nén ở phần sống lưng, chứa hai hạt dài 3-4 mm; các gân chính
hình chỉ, cứng; các gân phụ có cánh, các cánh với gai móc; các ống tinh dầu nhỏ với
số lượng là một tại các rãnh cắt phía dưới các gân thứ cấp và hai trên chỗ nói. Mặt
hạt hơi lõm tới gần phẳng. Hạt cà rốt có vỏ gỗ và lớp lông cứng che phủ. Cuống lá
noãn nguyên hay chẻ đôi ở đỉnh. Rễ củ to, dài, hình cọc, có nhiều màu tùy theo
chủng loại; các loại cà rốt thường gặp có màu trắng, vàng, cam, đỏ, tím.


Hình 2.1. Các bộ phận của cây cà rốt: (1) lá và hoa cà rốt; (2) rễ (củ) cà rốt; (3) hạt cà rốt.

4
(Nguồn: cus carota /.).
Cà rốt có nguồn gốc từ khu vực Bắc Phi, Tây Nam Á và Châu Âu, nhưng hiện nay
được gieo trồng rộng khắp thế giới, chủ yếu là khu vực ôn đới; thích hợp với các
vùng thấp có khí hậu mát, có mưa mùa hè và đầu mùa thu. Hai chủng Nantes và
Chantenay của Pháp được trồng phổ biến trên thế giới và tương đối thích hợp với
vùng nhiệt đới.
Ở Việt Nam cà rốt được nhập vào và trồng thí điểm trong những năm cuối thế kỷ
XIX do người Pháp đem từ Châu Âu sang. Hiện nay, cà rốt được trồng ở nhiều nơi
như: Lâm Đồng, các tỉnh miền Bắc, miền Trung và một số tỉnh thuộc miền Đông
Nam Bộ.
* Thành phần dinh dưỡng của cà rốt
Cà rốt là một trong những loại rau trồng rộng rãi nhất và lâu đời nhất thế giới.
Thành phần dinh dưỡng của cà rốt phụ thuộc vào mức độ già của củ hay nói cách
khác chính là thời gian thu hoạch. Ngoài ra, các giống khác nhau, điều kiện canh tác
khác nhau sẽ cho thành phần dinh dưỡng khác nhau. Một cách tổng quát bao gồm:
nước, protid, glucid, cellulose, tro. Cà rốt còn chứa các loại muối khoáng như: kali,
canxi, sắt, photpho, đồng, bo, mangan, magie,… Hàm lượng trung bình các chất
dinh dưỡng trong cà rốt được thể hiện trong bảng 2.1.

5

Bảng 2.1: Thành phần các chất dinh dưỡng trong cà rốt (tính trên 100g nguyên liệu tươi).
Thành phần Đơn vị tính Hàm lượng
Nước g 88,5
Năng lượng kcal 41,0
Protein g 1,0
Tổng số lipid (chất béo) g 0,2
Carbohydrate g 9,0
Calci mg 33,0
Sắt mg 0,66
Magie mg 18,0
Phospho mg 35,0
Kali mg 240,0
Natri mg 115,7
Vitamin C mg 0,007
Thiamine (vitamin B
1
) mg 0,04
Vitamin B
2
mg 0,05

Vitamin B
3
mg 1,2
Vitamin B
6
mg 0,1
Vitamin B
9
mg 0,019
Vitamin A mg 0,835
β – carotene mg 8,285
(Nguồn: USDA dinh dưỡng của cơ sở dữ liệu cho Tiêu chuẩn tham khảo, Release 13 (tháng 11 năm
1999)).

* Phân loại cà rốt
Cà rốt cũng được trồng nhiều ở nước ta. Hiện nay, các vùng trồng rau đang trồng
phổ biến hai loại cà rốt: một loại có củ màu đỏ tươi; một loại có củ màu đỏ ngả sang
da cam.
+ Loại vỏ đỏ (cà rốt đỏ) được nhập trồng từ lâu, chủ yếu là các giống Văn Đức
(miền Bắc) và giống Đà Lạt (miền Nam). Loại cà rốt này có củ to nhỏ không đều,
lõi to, nhiều xơ, hay phân nhánh, kém ngọt. Khả năng thích ứng đất đai và thời tiết
tốt hơn giống ngoại nhập.


6
+ Loại vỏ màu đỏ ngả sang màu da cam là cà rốt nhập của Pháp (cà rốt Tim -Tom)
sinh trưởng nhanh hơn cà rốt đỏ; tỷ lệ củ trên 80%, da nhẵn, lõi nhỏ, ít bị phân
nhánh nhưng củ hơi ngắn, mập hơn, ăn ngon. Các giống ngoại nhập khác gồm có:
NS, Nans, Nataise Amelirec,… của Pháp; PS của Mỹ, giống 555 của Thái Lan,…
Đây là các giống lai F1, ưu thế lớn nhất là năng suất cao, củ to, đều, ít xơ, ăn ngọt

và được thị trường ưa chuộng.
* Thời vụ gieo trồng của cà rốt
+ Vụ sớm: trên các chân đất cao, gieo hạt từ tháng 7, tháng 8; thu hoạch tháng 10,
tháng 12.
+ Vụ chính: gieo hạt tháng 9, tháng 10 để thu hoạch vào tháng 12, tháng 1. Đây là
thời vụ cho năng suất cao vì điều kiện thích hợp cho toàn bộ thời gian sinh trưởng
và phát triển của cà rốt.
+ Ngoài ra cũng có thể trồng thêm vụ muộn: gieo hạt vào tháng 12, tháng 1 để thu
hoạch vào tháng 3, tháng 4.
Cà rốt được trồng phổ biến với giống địa phương (chủ yếu là giống Đà Lạt) có thời
gian sinh trưởng 95-100 ngày, kích thước 18-22 cm x 2,5-3 cm, màu đỏ nhạt, năng
suất trung bình 20-25 tấn/ ha và các giống của Pháp như Nantaise, Tim-Tom,
Seamllienee có củ to, kích thước 22-25 cm x 3-3,5 cm, có tiềm năng tăng mạnh sản
lượng trong tương lai.
Cà rốt sẵn sang thu hoạch sau khi gieo hạt giống 90 ngày nhưng tiếp tục lớn lên và
mở rộng sau đó. Thu hoạch khi rễ có kích thước tốt nhưng vẫn còn mềm. Cà rốt có
thể được trữ trên đất trong suốt những tháng màu đông. Nếu cà rốt lấy khỏi đất quá
lâu rễ trở nên dai, nhiều gỗ và có thể gãy.
* Công dụng của cà rốt
Cà rốt là một trong những loại rau quý nhất được các thầy thuốc trên thế giới đánh
giá cao về giá trị dinh dưỡng và chữa bệnh đối với con người. Người La Mã gọi cà
rốt là nữ hoàng của các loài rau. Cà rốt giàu về lượng đường, các vitamin và chất
khoáng. Đường thường tập trung ở lớp vỏ và thịt nạc của củ còn phần lõi thì rất ít.
Vì vậy, củ cà rốt có lớp vỏ dày, lõi nhỏ mới là củ tốt. Đường trong cà rốt chủ yếu là
đường đơn (fructose, glucose) chiếm tới 50% tổng lượng đường có trong củ.
Trong cà rốt có rất nhiều vitamin C, D, E và các vitamin nhóm B. Ngoài ra, cà rốt
còn chứa nhiều

-carotene, sau khi vào cơ thể, chất này sẽ chuyển hóa dần tạo
thành hai phân tử vitamin A. Beta-carotene có cấu trúc hóa học và hoạt tính sinh

học tương tự vitamin A nhưng ở người nó được dự trữ ở khắp các mô còn vitamin
A được dự trữ ở gan. So với vitamin A thì carotene ít độc hơn, vì nó được chuyển


7
dạng theo nhu cầu của cơ thể và ít bị phá hủy hơn. Một số nhà khoa học khuyến cáo
nên dùng carotene hơn là vitamin A.
Người ta thường sử dụng cà rốt dưới dạng tươi để ăn sống (làm gỏi, trộn dầu giấm)
hay xào, nấu canh, hầm thịt. Có thể dùng cà rốt ép lấy dịch, phối hợp với các loại
hoa quả khác để làm nước giải khát hoặc nước dinh dưỡng.
Thịt củ, dịch (nước ép cà rốt) và hạt non còn được dùng để làm thuốc. Cà rốt có các
tính chất: bổ, giàu chất khoáng, làm tăng lượng hồng cầu, tăng sự miễn dịch tự
nhiên, là yếu tố sinh trưởng, kích thích sự tiết sữa, làm cho các mô và da trẻ lại. Nó
còn giúp lọc máu, làm loãng mật, trị ho, lợi tiểu, trị giun và liền sẹo.
Cà rốt chứa nhiều pectin nên có tác dụng điều hoà nhu động ruột, hút các chất động
trong ruột, tạo lớp băng bảo vệ niêm mạc ruột.
Các carotene rất tốt cho sự tăng trưởng của trẻ từ nhỏ cho đến khi dậy thì nếu trong
chế độ ăn có bổ sung cà rốt.
Việc dùng cà rốt sống hay chín cũng có ý kiến trái ngược. Theo các chuyên gia Đại
học tổng hợp Arkansas (Mỹ) ăn cà rốt chín hàm lượng dinh dưỡng cao hơn so với
cà rốt sống (tăng 34%). Trong chế biến thực phẩm nên phối hợp với gan một số
động vật (gà, lợn) để có sự phối hợp hai loại vitamin A: động vật và thực vật, tác
dụng dược lý tốt hơn (khi nấu nên dùng dầu thực vật vì vitamin A tan trong dầu…).
Cà rốt quý nhưng cũng không nên lạm dụng dùng bừa bãi,tùy thích, vì nếu ăn nhiều
cà rốt sẽ dẫn đến vàng da mà nên căn cứ vào nhu cầu tối thiểu hằng ngày của

-
carotene.
2.2. ĐẶC TÍNH CẤU TRÚC RAU QUẢ
2.2.1. Tổng quan về cấu trúc

Cấu trúc (độ cứng) là một trong những thành phần quan trọng có ảnh hưởng rất lớn
đến chất lượng của rau quả khi chế biến nhiệt. Cấu trúc (độ cứng) có thể định nghĩa:
“ Cấu trúc (độ cứng) được tạo thành từ những đặc tính vật lý, cảm nhận được bằng
xúc giác, có liên quan đến sự phá vỡ dưới tác dụng của lực và có thể đo được bằng
hàm số về khối lượng, thời gian và khoảng cách” (Bourne, 1982; cited by Rizvi and
Tong, 1997).
Một định nghĩa khác về cấu trúc (độ cứng) được xem là đúng nhất bởi Jowitt (1974;
cited by Bourne, 2002): “ Cấu trúc (độ cứng) là những thuộc tính vật chất được kết
hợp bởi những đặc tính vật lý và được nhận biết bằng các giác quan (bao gồm sự
cảm nhận bằng miệng), nhìn và nghe. Những đặc tính vật lý đó có thể gồm kích
thước, hình dạng, con số, tự nhiên và sự hợp thành những yếu tố thuộc về cấu trúc”.


8
Mặc dù không có định nghĩa nào về cấu trúc (độ cứng) được nêu ra một cách thuyết
phục, nhưng cấu trúc (độ cứng) của thực phẩm xem như có thể tin cậy được thể hiện
ở những đặc tính sau đây:
1. Cấu trúc (độ cứng) là một nhóm đặc tính vật lý xuất phát từ cấu trúc (độ cứng)
của thực phẩm.
2. Cấu trúc (độ cứng) bao gồm một nhóm đặc tính không có đặc tính riêng lẽ.
3. Cấu trúc (độ cứng) được nhận biết chủ yếu bằng xúc giác, thường bằng miệng
nhưng có thể sử dụng những phần khác của cơ thể (bàn tay).
4. Cấu trúc (độ cứng) không có mối liên quan với các thành phần hóa học của thực
phẩm về mùi hay vị.
Cấu trúc (độ cứng) thường được xác định bởi một số đặc tính cơ bản như đánh giá
bằng giác quan hay dụng cụ đo đạc (Brennan, 1980). Những đặc tính cấu trúc được
chia làm ba loại: cơ học, hình học và những đặc tính khác.
“ Đặc tính cơ học” nhận diện cấu trúc thực phẩm bằng cách làm biến dạng thực
phẩm.
“ Đặc tính hình học” được thực hiện chủ yếu bằng xúc giác và cảm nhận bằng mắt

từ những thao tác trên thực phẩm bằng cách đặt thực phẩm vào giữa hai hàm răng
và cắn.
“ Đặc tính khác” cũng đại diện cho viêc cảm nhận thực phẩm nhưng không phải
bằng đặc tính hình học mà bằng cách làm ướt thực phẩm (nấu), chiên (Bourne,
2002).
Mặc dù một nhóm người cũng được huấn luyện để đánh giá mùi vị, đặc tính cấu
trúc nhưng có thể học đánh giá không đúng về cấu trúc thực phẩm, hay các thành
viên này sẽ làm thay đổi một số thông số trong suốt quá trình huấn luyện. Chính
điều đó đã thúc đẩy các nhà khoa học và kỹ sư thực phẩm có thể định lượng một
cách nghiêm ngặt hơn về đặc tính của thực phẩm.
Hơn nữa vấn đề cũng được đặt ra là việc sử dụng dụng cụ đo để đánh giá cấu trúc
thực phẩm thì tốt hơn là dùng phương pháp phân tích bằng cảm giác. Phương pháp
sử dụng dụng cụ đo có thể tiến hành một cách chính xác, rõ ràng hơn và có độ tin
cậy cao. Tuy nhiên cấu trúc ảnh hưởng mạnh bởi nhũng phương pháp thử, bao gồm
việc chọn lựa dụng cụ đo như sử dụng lực để đo, phương pháp cơ học làm biến
dạng bằng cách nén, cắt hay căng dãn thực phẩm cũng tốt như việc dùng phương
pháp thử bằng hình học và kích thước (Luyten & Vanvliet, 1990).
2.2.2. Cấu trúc tế bào thực vật


9
Cấu trúc là một trong những thuộc tính chất lượng quan trọng đối với thực phẩm có
nguồn gốc thực vật. Có nhiều khái niệm để mô tả tính chất cảm quan về cấu trúc
của rau và trái như cứng, mềm, giòn, dai, giống bột, khô,… Sự thay đổi cấu trúc
phụ thuộc vào những biến đổi hóa học và sinh hóa học ở các cấp độ khác nhau trong
tổ chức của vách tế bào (hình 2.2) (Waldron et al., 1997b).
Các cấp độ cấu trúc được mô tả như sau:

Hình 2.2. Sơ đồ mô tả các cấp độ cấu trúc của thực phẩm nguồn gốc thực vật.
(Nguồn: Keith W. Waldron et al., 1997b).
Cấp độ thứ nhất, cơ bản nhất của cấu trúc chính là các polymer tham gia vào tạo
nên vách tế bào, bao gồm cellulose, hemicellulose và pectin. Cách mà chúng sắp
xếp (ví dụ như kiểu ma trận polysaccharide hay các vi sợi phức tạp của cellulose) và
liên kết với nhau, cả về lý học và hóa học sẽ quyết định lớn đối với đặc tính bền cơ
học của vách tế bào. Các liên kết có thể bị ảnh hưởng bởi độ dày của vách tế bào và
cấu tạo của các chất chứa trong đó. Độ cứng của mỗi tế bào chịu ảnh hưởng bởi độ
đàn hồi của vách tế bào, có liên quan đến áp lực thẩm thấu. Áp lực thẩm thấu là kết
quả của sự thấm các thành phần từ dung dịch có nồng độ chất tan cao vào trong tế
bào bởi tính bán thấm của màng tế bào. Áp lực thẩm thấu là yếu tố quan trọng đối
với sự giãn nở của tế bào, như là một kết quả của sự trượt lên nhau của các polymer
ở trong vách tế bào.
Cấp độ thứ hai của cấu trúc khác nhau ở hình dạng kích cỡ và thành phần của tế
bào, tùy thuộc vào chức năng của chúng. Các tế bào có thể liên kết với nhau qua

phiến với phạm vi và mức độ gắn chặt khác nhau tạo nên các mô và chính hình
dạng, sự sắp xếp của các mô tạo nên cấp độ kế tiếp của cấu trúc.
Liên kết giữa các tế bào
Liên kết phức
Sự sắp xếp, độ dày
Thành phần tế bào
Bộ phận
Cấu trúc
Mô
Tế bào
Vách tế bào
Polymer
Các tính chất cơ học
Cấu tạo hóa học


10
2.2.3. Vai trò của pectin đối với cấu trúc rau quả



Hình 2.3. Cấu tạo một đoạn mạch pectin.
(Nguồn: Nguyễn Thị Thu Thủy, 2011)
Pectin là hợp chất cao phân tử mạch thẳng có cấu tạo từ sự kết hợp của các acid
galacturonic qua các liên kết

-1,4 - glucoside. Pectin không hòa tan trong rượu và
các dung môi hữu cơ khác. Pectin hòa tan trong nước, amoniac, dung dịch kiềm
carbonate natri và trong glycerine nóng. Độ hòa tan của pectin trong nước tăng lên
khi mức độ ester hóa trong phân tử pectin tăng và khi khối lượng phân tử pectin

giảm xuống.
Pectin là tên gọi chung cho các hỗn hợp chứa các thành phần rất khác nhau, trong
đó, acid pectinic là thành phần chủ yếu. Các pectin tự nhiên định vị trong thành tế
bào có thể liên kết với các cấu trúc polysaccharide và protein để tạo thành các
protopectin không tan. Có thể phân hủy để làm cho pectin tan trong nước bằng cách
đun nóng pectin trong môi trường acid. Vì thế, các pectin tan thu nhận được là kết
quả của sự phân hủy phân tử pectin không tan và chúng không đồng dạng với nhau.
Trong thực vật, pectin tồn tại dưới ba dạng: pectin hòa tan, acid pectinic và
protopectin.
+ Pectin hòa tan là ester methylic của acid polygalacturonic pectin, trong tự nhiên
có khoảng 2/3 số nhóm carboxyl của acid polygalacturonic được ester hóa bằng
methanol. Pectin được ester hóa cao sẽ tạo gel đặc trong dung dịch acid và trong
dung dịch đường có nồng độ 65%. Enzyme pectinase tác động lên các hợp chất
pectin có khối lượng phân tử khác nhau và cấu trúc hóa học không đồng dạng. Cấu
trúc hóa học cơ bản của pectin là

-D- galacturonan hay

-D- galacturonoglycan,
mạch thẳng, chúng được cấu tạo từ các đơn vị D – galactopyranosyluronic acid (liên
kết theo kiểu

-1,4). Mặt khác, mức độ oxy hóa trong các phân tử polymer này
cũng khác nhau, trong đó một số nhất định các nhóm carboxyl bị ester hóa bởi các
nhóm methoxyl.
+ Acid pectinic là polygalacturonic acid có một phần nhỏ các nhóm carboxyl được
ester hóa bằng methanol. Pectinate là muối của acid pectinic. Pectic acid là
polygalacturonic acid đã hoàn toàn giải phóng khỏi nhóm methoxyl, tức là trong đó

11
có chứa một nhóm carboxyl tự do trên một đơn vị galacturonic acid. Pectate là muối
của pectic acid.
+ Protopectin tạo độ cứng cho rau quả khi còn sống, không tan trong nước và có cấu
tạo hóa học phức tạp. Trong thành phần pectin có các phân tử pectin, các phân tử
cellulose và các ion Ca
2+
, Mg
2+
, các gốc phosphoric acid, acid acetic và đường.
Protopectin khi bị thủy phân bằng acid hoặc dưới tác dụng của enzyme
protopectinase hoặc khi đun nóng thì giải phóng pectin hòa tan.
Trong bào tương, pectin nằm ở dạng hòa tan. Trong màng tế bào và gian bào, chúng
nằm ở dạng không hòa tan gọi là protopectin. Protopectin ở màng gian bào có chứa
lượng kim loại khá cao và một lượng nhóm methyl đủ để làm protopectin bền vững.
Còn protopectin ở màng tế bào chứa một lượng kim loại không nhiều, có độ
methoxyl hóa cao. Vì thế, tế bào thực vật có khả năng trương nở tốt.
Nếu enzyme tham gia phân giải pectin ở gian bào sẽ làm các tế bào khó liên kết với
nhau và thịt quả dễ dàng bị mềm ra. Pectin thường có mối liên kết hydro và liên kết
nguyên tử yếu hơn so với cellulose. Tham gia phân hủy pectin gồm nhiều loại
enzyme. Sự phá vỡ pectin trong tế bào xảy ra do xúc tác của các enzyme pectinase
khác nhau pectinmethylesterase (PME) và polygalacturonase (PG) (Van Buren,
1979; Adams, 1991). Sự phá vỡ pectin do phản ứng xúc tác của enzyme PME and
PG xãy ra trong 2 giai đoạn: (i) pectin bị khử methyl hóa một phần do xúc tác của
PME sinh ra methanol, pectin có độ methyl hóa thấp and acid polygalacturonic; (ii)
ở giai đoạn tiếp theo do xúc tác của enzyme PG mạch phân tử pectin bị cắt ngắn.
Kết quả là tạo ra những dãy pectin khử methyl hóa làm thay đổi rõ rệt cấu trúc rau
quả dẫn tới làm mềm mô rau quả.
2.3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC CỦA CÀ
RỐT

2.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Trong quá trình chế biến rau quả, xử lý nhiệt (thanh trùng, tiệt trùng sản phẩm) là
một khâu cần thiết và rất thường được áp dụng. Trong suốt thời gian gia nhiệt, rau
quả thường bị mềm, đầu tiên là do sự mất đi tính trương nở của tế bào (Greve et al.,
1994), kế tiếp là gia tăng cường độ phân tách tế bào (Van Buren, 1979). Quá trình
gia nhiệt có ảnh hưởng rất lớn đến cấu trúc của tế bào, pectin bị phá vỡ và những
đặc tính vật lý của tế bào cũng thay đổi theo. Khi rau quả bị nấu chín, protopectin sẽ
bị thủy phân thành pectin, kết quả là tạo độ mềm cho rau quả (Nguyễn Minh Thủy,
2010).




12
2.3.2. Ảnh hưởng của muối calcium
Muối calcium thường được sử dụng trong công nghiệp như một tác nhân tạo sự rắn
chắc cho rau quả, đặc biệt là các sản phẩm rau quả phải trải qua quá trình xử lý
nhiệt. Cấu trúc của nhiều loại rau quả sẽ được cải thiện khi ngâm muối calcium
(Luna - Guzmán et al., 1999 and 2000; Alonso et al., 1997; Suutarinen et al., 2000).
Các loại muối calcium thường được sử dụng phổ biến là calci chloride và calci
lactate (Baker, 1993; Sato et al., 2006; Greve et al., 1994).
Trong môi trường nước, CaCl
2
hòa tan thành ion Ca
2+
và Cl
-
. Khi ngâm nguyên liệu
vào trong dung dịch thì ion Ca
2+

sẽ khuếch tán vào trong nguyên liệu làm cho
nguyên liệu có cấu trúc cứng hơn. Mặt khác, muối calcium có thể tác động lên mô
tế bào góp phần làm tăng tính nguyên vẹn của tế bào và kết quả là giữ vững hay
tăng lực cứng của tế bào (Luna - Guzmán et al., 2000). Tác động này chỉ có hiệu
quả cao nhất khi pectin hiện diện ở dạng pectin có độ methoxyl thấp (acid pectinic).
Khi đó, Ca
2+
sẽ dễ dàng gắn vào mạch, tạo pectate - calci.



Hình 2.4. Sự tạo thành pectate – calci trên tế bào thực vật.
(Nguồn: Lý Nguyễn Bình, 2004).
Trong trường hợp không có tác động của Ca
2+
, quả sẽ mềm hơn do tác động của
enzyme polygalacturonase phân giải pectin thành pectin có trọng lượng phân tử
thấp hơn hay đơn phân galacturonic acid.








13

Hình 2.5. Sự phân cắt protopectin dạng không tan thành dạng hòa tan.
(Nguồn: Nguyễn Thị Thu Thủy, 2011).
Muối calcium cũng được sử dụng để lảm giảm ảnh hưởng bất lợi của nhiệt độ đến
cấu trúc của các sản phẩm xử lý nhiệt (Trích dẫn bởi Alonso, 1997; Suutarinen,
2000).
2.4. ĐỘNG HỌC SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC THEO NHIỆT ĐỘ
Sự thay đổi cấu trúc của các loại rau quả theo nhiệt độ thường tuân theo phương
trình động học phản ứng bậc một.



Đối với một số loại rau củ như cà rốt, khóm, biến đổi này thường tuân theo phương
trình bậc một chuyển đổi một phần (fractional conversion model) (Rizvi and Tong,

1997). Khi đó, độ cứng của nguyên liệu không đổi và được biểu diễn là H
∞
:




Protopectin
Protopectinase

Pectin
Acid pectinic
CH
3
OH + H
2
O
Acid pectic (Acid polygalacturonic)
CH
3
OH + H
2
O
Acid galacturonic
Polygalacturonase

H
2
O
Pectin methyl esterase

Pectin methyl esterase


 
tk
HH
HH
f
o
t
*ln1ln 





(2)
 

 HHk
dt
dH
(1)


14
Sắp xếp lại phương trình (2) ta được phương trình (3).
H = H

∞
+ ( H
o
- H
∞
)exp (-k*t)
Trong đó:
H - cấu trúc thay đổi theo thời gian t
H
o
- cấu trúc ban đầu
H
∞
- cấu trúc còn lại sau quá trình xử lý nhiệt kéo dài
t - thời gian xử lý nhiệt (phút)
k - hằng số tốc độ bậc một (1/phút)

(3)


15
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

3.1. PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM
3.1.1. Thời gian, địa điểm
Địa điểm: thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm, Bộ môn Công nghệ
Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ.
Thời gian: từ tháng 8/2013 đến tháng 12/2013.
3.1.2. Dụng cụ, hóa chất
* Dụng cụ

- Bể ổn định nhiệt độ (water bath).
- Ống chứa mẫu làm bằng thép không rỉ có đường kính 13 mm và chiều dài 150
mm.
- Ống cắt mẫu làm bằng thép không rỉ có đường kính 12 mm.
- Nhiệt kế trung tâm (Thermocouple).
- Máy đo cấu trúc (Texture Analyser TA – XT2i).







Hình 3.1. Máy Texture Analyser TA – XT2i. Hình 3.2. Ống chứa mẫu và ống cắt.
* Hóa chất
CaCl
2
với các nồng độ 0,4%; 0,5% và 0,6%.
3.2. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
3.2.1. Phương pháp đo đạc và xử lý số liệu.
3.2.1.1. Phương pháp đo cấu trúc
Cấu trúc (độ cứng) của cà rốt được đo bằng thiết bị đo cấu trúc TA - XT2i Stable
Micro System với các thông số sử dụng: bộ phận cảm ứng lực 25 kg, đầu đo hình


16
trụ 25 mm bằng nhôm, vận tốc chuyển động của đầu đo 1mm/giây, mức độ biến
dạng 30%. Cấu trúc (độ cứng) được định nghĩa là lực tác động lớn nhất của lần nén
thứ nhất (hình 3.3). Giá trị của độ cứng là giá trị trung bình cộng của 10 lần đo.

Hình 3.3: Đồ thị xác định cấu trúc (độ cứng) của mẫu.
3.2.1.2. Phương pháp xử lý số liệu
Số liệu sau khi thu thập được xử lý, phân tích biến đổi động học bằng chương trình
SAS 9.1 và phần mềm Microsoft Excel.
3.2.2. Chuẩn bị mẫu
Cà rốt được mua về từ chợ Xuân Khánh. Sau đó, sử dụng ống cắt hình trụ có đường
kính 12 mm tiến hành cắt cà rốt thành những miếng hình trụ có kích như nhau 12
mm x 10 mm (chú ý không lấy phần lõi của cà rốt). Phương pháp chuẩn bị mẫu
được thể hiện ở hình 3.4.














Hình 3.4. Cà rốt sau khi xử lý cơ học