Nghiên cứu hoàn thiện quy trình công nghệ chế biến tối thiểu khoai tây

Nguyễn Thị khả

bộ giáo dục và đào tạo
trường đại học bách khoa hà nội


luận văn thạc sĩ khoa học
*

ngành: công nghệ thực phẩm

công nghệ thực phẩm

nghiên cứu hoàn thiện quy trình
công nghệ chế biến tối thiểu
khoai tây

*

Nguyễn thị khả

2006 - 2008
Hµ Néi
2008

Hµ Néi - 2008


bộ giáo dục và đào tạo
trường đại học bách khoa hà nội

luận văn thạc sĩ khoa học

nghiên cứu hoàn thiện quy trình
công nghệ chế biến tối thiểu
khoai tây
Ngành: công nghệ thực phẩm
MÃ số: 09.0204

Nguyễn thị khả

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS. Nguyễn xuân phương

Hà Nội - 2008


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm Sau đại học, Viện Công nghệ
sinh học & thực phẩm - Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo mọi điều kiện
thuận lợi để tơi hồn thành bản luận văn.
Tơi xin chân thành cám ơn Ban lãnh đạo Viện Cơ điện nông nghiệp &
Công nghệ sau thu hoạch, lãnh đạo và cán bộ Bộ môn bảo quản (Viện cơ điện
nông nghiệp & Công nghệ sau thu hoạch) đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất
trong quá trình thực hiện các nghiên cứu liên quan đến luận văn.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy PGS.TS. Nguyễn Xuân
Phương (Bộ môn Công nghệ sau thu hoạch, Viện Công nghệ sinh học & thực
phẩm- Đại học Bách khoa Hà Nội) đã tận tình giúp đỡ chỉ bảo để tơi hồn
thành bản luận văn này.

Đặc biệt, tôi muốn cám ơn sinh viên Bùi Thị Phương, lớp CNTP2-K48,
Đại học Bách khoa Hà Nội đã tham gia thực hiện và giúp tơi hồn thành luận
văn này.
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp
đã động viên và nhiệt tình giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập cũng như
thực hiện đề tài.
Hà Nội, ngày

tháng 11 năm 2008

Nguyễn Thị Khả


1

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG..................................................................................... 3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ................................................................................ 5
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................ 7
MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 8
PHẦN I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................... 10
1.1. TÌM HIỂU CHUNG VỀ RAU QUẢ CHẾ BIẾN TỐI THIỂU .......................... 10

1.1.1.Khái niệm về rau quả chế biến tối thiểu.......................................... 10
1.1.2. Giá trị dinh dưỡng và tính an tồn của rau quả chế biến tối thiểu . 12
1.1.3. Những biến đổi của rau quả chế biến tối thiểu .............................. 13
1.1.3.Tình hình sản xuất và tiêu thụ rau quả chế biến tối thiểu ............... 18
1.2. NGUYÊN LIỆU KHOAI TÂY ............................................................................... 20

1.2.1. Cây khoai tây .................................................................................. 20
1.2.2. Củ khoai tây ................................................................................... 23
1.2.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai tây ........................................ 28
1.3. KHOAI TÂY CHẾ BIẾN TỐI THIỂU .................................................................. 30

1.3.1. Tình hình nghiên cứu về công nghệ chế biến tối thiểu khoai tây
trên thế giới .................................................................................... 30
1.3.2. Tình hình nghiên cứu chế biến tối thiểu khoai tây trong nước. ..... 35
1.3.3. Các chất chống oxy hoá biến màu khoai tây chế biến tối thiểu ..... 36
1.3.4. Các loại bao bì sử dụng trong chế biến tối thiểu khoai tây ............ 39
PHẦN II: VẬT LI ỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................ 42
2.1. NGUYÊN VẬT LI ỆU ............................................................................................. 42
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................................... 43


2

2.2.1. Phương pháp thí nghiệm ................................................................ 43
2.2.2. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng của khoai tây. ...... 44
PHẦN III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN...................................... 49
3.1. ĐẶC TÍNH LÝ HỐ CỦA KHOAI TÂY NGUN LIỆU ................................. 49
3.2. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT CHỐNG OXY HOÁ ĐẾN
CHẤT LƯỢNG KHOAI TÂY CHẾ BIẾN TỐI THIỂU TRONG QUÁ TRÌNH
BẢO QUẢN .................................................................................................................... 50

3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ các chất chống nâu hoá........................... 50
3.2.2. Ảnh hưởng của các chất chống nâu hoá ......................................... 53
3.3. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA DẠNG ĐỊNH HÌNH, NỒNG ĐỘ VÀ THỜI
GIAN XỬ LÝ CHỐNG NÂU HOÁ ĐẾN CHẤT LƯỢNG KHOAI TÂY CHẾ BIẾN
TỐI THIỂU .................................................................................................................... 61

3.3.1 Ảnh hưởng của dạng định hình và nồng độ dung dịch NaHSO3 .... 61
3.3.2. Ảnh hưởng của dạng định hình và thời gian xử lý NaHSO3......... 64
3.3.3. Ảnh hưởng của đa yếu tố nồng độ và thời gian xử lý NaHSO3 ..... 66
3.3.4. Ảnh hưởng của đa yếu tố nồng độ và thời gian xử lý chất chống
nâu hố và dạng định hình .............................................................. 75
3.4. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LOẠI VÀ ĐỘ DÀY BAO BÌ ĐẾN CHẤT
LƯỢNG KHOAI TÂY CHẾ BIẾN TỐI THIỂU ......................................................... 82
3.5. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ BẢO QUẢN ĐẾN CHẤT LƯỢNG KHOAI
TÂY CHẾ BIẾN TỐI THIỂU ....................................................................................... 84
3.6. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CẢM QUAN KHOAI TÂY CHẾ BIẾN TỐI
THIỂU............................................................................................................................. 89
3.7. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ .................................................................................. 93
PHẦN IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 96
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................... 98
PHỤ LỤC


3

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Cường độ hô hấp của khoai tây chế biến tối thiểu ở các dạng
định hình và nhiệt độ khác nhau ..................................................... 14
Bảng 1.2: Thành phần dinh dưỡng trong 100 gam khoai tây nguyên liệu .......... 25
Bảng 1.3: Sản lượng khoai tây thế giới từ năm 1991 đến 2007 ..................... 28
Bảng 1.4: Sản xuất khoai tây ở một số vùng trên thế giới năm, 2007 ............ 29
Bảng 1.5: Một số quốc gia đứng đầu về sản lượng khoai tây năm 2007........ 29
Bảng 3.1: Các chỉ tiêu lý hoá của nguyên liệu ................................................ 49
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của nồng các chất chống nâu hoá đến chất lượng

khoai tây chế biến tối thiểu ............................................................. 51
Bảng 3.3: Hao hụt khối lượng của các mẫu xử lý trong quá trình bảo quản
ở 30C, % .......................................................................................... 54
Bảng 3.4: Tổng sự thay đổi màu sắc (∆E) của các mẫu xử lý trong
quá trình bảo quản ở 30C ................................................................ 55
Bảng 3.5: Hàm lượng vitamin C của các mẫu xử lý trong quá trình
bảo quản ở 30C, mg% ..................................................................... 56
Bảng 3.6: Hàm lượng đường khử tổng số của các mẫu xử lý trong
quá trình bảo quản ở 30C, % ........................................................... 58
Bảng 3.7: Hàm lượng axit của các mẫu xử lý trong quá trình bảo quản
ở 30C,% ........................................................................................... 59
Bảng 3.8: Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch NaHSO3 đến chất lượng
khoai tây chế biến tối thiểu sau 8 ngày bảo quản , ở 30C ............... 62
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của thời gian xử lý dung dịch NaHSO3 đến chất lượng
khoai tây chế biến tối thiểu sau 8 ngày bảo quản , ở 30C ............... 65


4

Bảng 3.10: Tối ưu hố q trình xử lý chất nâu hoá theo nồng độ và
thời gian xử lý đối với sản phẩm dạng con chì............................... 68
Bảng3.11: Tối ưu hố q trình xử lý chất nâu hố theo nồng độ và
thời gian xử lý đối với sản phẩm dạng lát ...................................... 72
Bảng3.12: Tối ưu hố q trình xử lý chất nâu hoá theo nồng độ và
thời gian xử lý đối với sản phẩm dạng khối ................................... 74
Bảng 3.15: Hao hụt khối lượng của khoai tây chế biến tối thiểu trong
quá trình bảo quản (%) .................................................................. 77
Bảng 3.15: Biến đổi màu sắc của khoai tây chế biến tối thiểu trong
quá trình bảo quản (∆E) ................................................................. 78
Bảng 3.16: Biến đổi hàm lượng vitamin C của khoai tây chế biến tối thiểu

trong quá trình bảo quản (mg%) .................................................. 79
Bảng 3.17: Hàm lượng đường khử tổng số của khoai tây chế biến tối thiểu
trong quá trình bảo quản (%) ....................................................... 80
Bảng 3.18: Hàm lượng axit tổng số của khoai tây chế biến tối thiểu
trong quá trình bảo quản ở 30C (%) ................................................ 81
Bảng 3.19: Ảnh hưởng của loại và độ dày bao bì đến chất lượng khoai
tây chế biến tối thiểu ....................................................................... 83
Bảng 3.20: Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến chất lượng của khoai tây
chế biến tối thiểu trong quá trình bảo quản .................................... 85
Bảng 3.21: Chất lượng cảm quan khoai tây chế biến tối thiểu dạng lát ......... 90
Bảng 3.22: Đánh giá chất lượng cảm quan khoai tây chế biến tối thiểu
dạng khối......................................................................................... 91
Bảng 3.23: Đánh giá chất lượng cảm quan khoai tây chế biến tối thiểu
dạng con chì .................................................................................... 91


5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Quả chế biến tối thiểu ..................................................................... 10
Hình 1.2: Rau chế biến tối thiểu ..................................................................... 11
Hình 1.3:Phản ứng nâu hóa xúc tác bởi enzim polyphenoloxidaza ............... 16
Hình 1.4: Sự biến đổi màu do phản ứng nâu hóa ở khoai tây và táo cắt ........ 17
Hình 1.5: Doanh thu rau quả chế biến tối thiểu tại Mỹ ................................ 19
Hình 1.6: Thành phần dinh dưỡng trong 100 gam khoai tây luộc cả vỏ ........ 25
Hình 1.7: Sơ đồ quy trình chế biến tối thiểu khoai tây ................................... 31
Hình 1.8: Cơ chế tạo thành hợp hợp chất menalin từ tyrozin ....................... 37
Hình 1.9: Cơ chế ngăn cản sự tạo thành hợp chất màu của sunphit .............. 38
Hình 1.10: Cơ chế ngăn cản sự tạo thành hợp chất màu của axit ascorbic ... 38
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống đo cường độ hô hấp dịng ......44

Hình 3.1:. Sự biến đổi tỷ lệ hao hụt của các mẫu xử lý trong quá trình
bảo quản ở 30C ................................................................................ 54
Hình 3.2: Sự biến đổi màu sắc của các mẫu xử lý trong thời gian bảo quản
ở 30C .............................................................................................. 55
Hình 3.3: Sự biến đổi thành phần Vitamin C của các mẫu xử lý trong quá
trình bảo quản ở 30C ....................................................................... 56
Hình 3.4: Sự biến đổi hàm lượng đường khử tổng số của các mẫu xử lý
trong quá trình bảo quản ở 30C ....................................................... 58
Hình 3.5: Sự biến đổi hàm lượng axit của các mẫu xử lý trong quá trình...... 59
Hình 3.6: Sự biến đổi cường độ hơ hấp của các mẫu xử lý, bảo quản ở 30C . 76
Hình 3.7: Sự biến đổi chỉ số tổn thất khối lượng các mẫu xử lý của 3 dạng
định hình trong quá trình bảo quản ở 30C....................................... 77
Hình 3.8: Sự biến đổi màu sắc của các mẫu xử lý của 3 dạng định hình trong
quá trình bảo quản ở 30C ................................................................ 78


6

Hình 3.9: Sự biến đổi lượng vitamin C các mẫu xử lý của 3 dạng định hình
trong quá trình bảo quản ở 30C ...................................................... 79
Hình 3.10: Sự biến đổi lượng đường các mẫu xử lý của 3 dạng định hình
trong quá trình bảo quản ở 30C ..................................................... 80
Hình 3.11: Sự biến đổi lượng axit các mẫu xử lý của 3 dạng định hình trong
quá trình bảo quản ở 30C ................................................................ 81
Hình 3.12: Biểu đồ so sánh tỷ lệ giảm khối lượng (%) theo thời gian bảo quản
ở các nhiệt độ khác nhau .............................................................. 86
Hình 3.13: Sự biến đổi màu sắc (ΔE) theo thời gian bảo quản ở các nhiệt độ
khác nhau ...................................................................................... 86
Hình 3.14: Sự thay đổi hàm lượng vitamin C (mg%) theo thời gian bảo quản
ở các nhiệt độ khác nhau ............................................................... 86

Hình 3.15: Sự thay đổi hàm lượng đường (%) theo thời gian bảo quản ở các
nhiệt độ khác nhau ........................................................................ 87
Hình 3.16: Sự thay đổi hàm lượng axit hữu cơ (%) theo thời gian bảo quản ở
các nhiệt độ khác nhau.................................................................. 87


7

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DV

Daily Value

FDA

Food and Drug Administration

GAP

Good Agricultural Practices

GMP

Good Manufactural Practices

IFPA

International Fresh-cut Produce
Association

LDPE

Low-density Polyethylene

MAP

Modified Atmosphere Packing

MVP

Modified Vacuum Packing

PE

Polyethylene

OPP

Orirened polypropylene

PMA

Produce Marketing Association

USDA

United States Department of Agriculture


8

MỞ ĐẦU
Rau quả là một nguồn thực phẩm rất quan trọng và cần thiết trong khẩu
phần ăn của con người trên tồn thế giới. Rau quả khơng những cung cấp các
vitamin, khống chất mà chúng cịn là chất xơ tiêu hố tốt nhất cho cơ thể.
Nó như một nhân tố tích cực làm tăng dinh dưỡng, tuổi thọ của con người. Do
vậy trong chế độ ăn hàng ngày không thể thiếu được rau quả.
Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu của con người về thực phẩm ngày
càng cao. Họ khơng những địi hỏi thực phẩm có chất lượng tốt mà phải có
tính tiện lợi, an tồn và giảm thiểu được thời gian chuẩn bị. Do vậy đã hình
thành một trào lưu quốc tế mới về nghiên cứu và thương mại hoá thực phẩm
tối thiểu, đặc biệt là các sản phẩm rau quả chế biến tối thiểu (minimally
processing fruits and vegetables) hay rau quả cắt (fresh-cut fruits and
vegetables). Theo Hiệp hội sản phẩm dạng cắt quốc tế (IFPA), rau quả chế
biến tối thiểu là một trong những sản phẩm có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất
ở thị trường Mỹ. Giá trị thương mại của rau quả chể biến tối thiểu tăng mạnh
từ 3,3 tỷ USD năm 1994 lên 11 tỷ năm 2000 và 15 tỷ USD năm 2005.
Ở Việt Nam, rau quả chế biến tối thiểu là một xu thế mới và sẽ là tất
yếu theo quá trình phát triển của xã hội. Gần đây, các sản phẩm rau quả chế
biến tối thiểu rau quả đã xâm nhập vào thị trường các thành phố thông qua hệ
thống siêu thị lớn như Metrô. Các sản phẩm này đẵ bắt đầu được người tiêu
dùng ưa thích và sẵn sàng trả tiền để mua thay cho việc mua nguyên củ,
nguyên quả. Tuy nhiên,các sản phẩm này chủ yếu nhập ngoại, giá thành cao.
Các cơ sở sơ chế và chế biến đã bắt đầu cung cấp ra thị trường loại sản phẩm
dạng này, nhưng chất lượng chưa cao và chủ yếu tiêu thụ trong ngày. Vì vậy
việc nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ chế biến tối thiểu rau quả ở nước ta là
rất cần thiết.


9

Khoai tây là một loại cây trồng vụ đơng có giá trị dinh dưỡng, giá trị
kinh tế cao, sản lượng lớn. Khoai tây có thời gian sinh trưởng ngắn, tính thích
ứng rộng, nên được trồng ở khắp các vùng miền trong cả nước. Thành phần
dinh dưỡng của khoai tây tương đối tồn diện. Nó khơng chỉ là một loại
lương thực có thể dùng thay thế các loại ngũ cốc mà còn là một loại thực
phẩm, một loại rau củ tương đối thơng dụng trong các bữa ăn gia đình, nhà
hàng, hội nghị. Với vai trị đặc biệt quan trọng đó, khoai tây được coi là “vua
của các loài thực vật” và Liên hợp quốc đã quyết định chọn năm 2008 là
năm quốc tế về khoai tây.
Xuất phát từ cơ sở khoa học và thực tiễn trên, chúng tôi lựa chọn đề tài:
“Nghiên cứu hồn thiện quy trình cơng nghệ chế biến tối thiểu khoai tây”
+ Mục đích của đề tài:
Hồn thiện quy trình cơng nghệ chế biến tối thiểu khoai tây với các
dạng sản phẩm khác nhau. Sản phẩm tạo ra phải có chất lượng tốt, tiện lợi khi
sử dụng và đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm.
+ Nội dung của đề tài và các vấn đề cần giải quyết:
1. Xác định các chỉ tiêu hoá lý của khoai tây nguyên liệu
2. Nghiên cứu lựa chọn loại hoá chất, nồng độ và thời gian xử lý phù hợp
với các dạng sản phẩm khoai tây chế biến tối thiểu .
3. Nghiên cứu lựa chọn loại và độ dày bao bì phù hợp với sản phẩm khoai
tây chế biến tối thiểu.
4. Nghiên cứu lựa chọn nhiệt độ phù hợp với bảo quản khoai tây chế biến
tối thiểu
5. Đánh giá chất lượng sản phẩm khoai tây chế biến tối thiểu
6. Quy trình công nghệ chế biến khoai tây tối thiểu


10

PHẦN I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. TÌM HIỂU CHUNG VỀ RAU QUẢ CHẾ BIẾN TỐI THIỂU

1.1.1.Khái niệm về rau quả chế biến tối thiểu
Rau quả chế biến tối thiểu (minimally processing fruits and vegetables)
hay rau quả cắt (fresh-cut fruits and vegetables) là rau quả được chế biến ở
mức ít nhất và “sẵn sàng để ăn” hay “sẵn sàng để nấu”. Theo nhiều tác giả,
rau quả chế biến tối thiểu hay rau quả cắt được hiểu theo các cách khác nhau:
• Chế biến tối thiểu là việc xử lý ít nhất để đạt được mục đích sử dụng
(Manvell, 1996) [18].
• USDA và FDA định nghĩa rau quả chế biến tối thiểu là sản phẩm
được cắt, định hình tươi, rửa, đóng gói và bảo quản ở điều kiện lạnh. Sản
phẩm chế biến tối thiểu ở dạng nguyên liệu, sẵn sàng để ăn hay nấu, khơng có
q trình xử lý nhiệt, xử lý với chất phụ gia hay chất bảo quản [20].
• Hiệp hội sản phẩm dạng cắt quốc tế (IFPA) định nghĩa “rau quả
chế biến tối thiểu được cắt tỉa, gọt vỏ, rửa và cắt định hình thành dạng có
thể dùng được 100% sau đó đóng gói và bảo quản”. Rau quả chế biến tối
thiểu thường có giá trị dinh dưỡng cao, thuận tiện và có lợi cho sức khỏe
trong khi vẫn duy trì được trạng thái tươi như mong muốn của người tiêu
dùng [18].

Hình 1.1: Quả chế biến tối thiểu


11

Hình 1.2: Rau chế biến tối thiểu
Ưu điểm của rau quả chế biến tối thiểu là đã được chế biến sẵn nên
người dùng không cần phải nhặt, rửa hay thái. Hiện nay, các khâu này thường
được thực hiện ở nhà hay tại các nhà hàng và đều có nguy cơ lây nhiễm các

tác nhân gây ngộ độc thực phẩm. Việc sử dụng các sản phẩm rau quả chế biến
tối thiểu là giải pháp hợp lý và cần thiết để giảm tối đa sự tiếp xúc với thực
phẩm, hạn chế các mối nguy hiểm của các tác nhân gây bệnh nhiễm vào thực
phẩm và đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm. Mặt khác, rau quả chế biến tối
thiểu được sản xuất tập trung nên tận dụng phế liệu sử dụng cho các mục đích
khác như: chế biến thức ăn gia súc, phân bón…, đồng thời hạn chế rác thải
gây ơ nhiễm môi trường.
Trong hướng dẫn chế độ ăn hàng ngày của người Mỹ năm 2005 khuyến
cáo mọi người nên ăn nhiều rau quả hơn các thực phẩm khác [33]. Tuy nhiên
việc cung cấp đủ lượng rau quả tươi cho nhu cầu này rất khó khăn, đặc biệt ở
các khu đơ thị, thành phố tập trung đông dân cư. Sự phát triển của rau quả chế
biến tối thiểu giúp loại bỏ được khó khăn này và giúp người tiêu dùng dễ


12

dàng lựa chọn chế độ ăn nhiều rau quả. Ăn nhiều rau quả tốt cho sức khỏe:
giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch, bệnh tiểu đường loại 2, áp huyết cao, nhiều
loại bệnh ung thư và giúp duy trì trọng lượng cơ thể.
1.1.2. Giá trị dinh dưỡng và tính an tồn của rau quả chế biến tối thiểu
Đã có rất nhiều nghiên cứu về giá trị dinh dưỡng của rau quả chế biến
tối thiểu. Nghiên cứu của TS. Gil và TS. Kader đã chỉ ra rằng [24]: Khơng có
sự biến đổi đáng kể nào về các chất dinh dưỡng quan trọng (vitamin C,
vitamin A…) do quá trình chế biến tối thiểu hay trong thời hạn sử dụng của
sản phẩm. Thông thường, sản phẩm rau quả chế biến tối thiểu thối hỏng trước
khi bị mất nhiều chất dinh dưỡng. Sự tổn thất chất dinh dưỡng theo thời gian
sau khi thu hoạch là một quá trình tự nhiên trong cả sản phẩm để nguyên hay
chế biến tối thiểu. Chất lượng dinh dưỡng của sản phẩm thường đạt tối ưu
ngay sau khi thu hoạch. Cơng nghệ đóng gói thường khơng làm đẩy nhanh sự
hao hụt chất dinh dưỡng của sản phẩm trừ khi dùng công nghệ không đúng

hay nhiệt độ sử dụng không thích hợp. Các bước xử lý khơng có ảnh hưởng
bất lợi nào đến chất lượng dinh dưỡng của rau quả chế biến tối thiểu.
Theo kết quả nghiên cứu của Tudela J.A.và cộng sự [21], thành phần
axit ascorbic tăng 16 ÷ 108 % sau khi bảo quản 2 ÷ 4 ngày ở 3,30C (380F) do
khoai tây vẫn tiếp tục tổng hợp vitamin C sau khi chế biến tối thiểu.
Rau quả chế biến tối thiểu được chế biến trong điều kiện đảm bảo vệ
sinh nên sản phẩm cuối cùng cũng đảm bảo vệ sinh an tồn thực phẩm. Sản
phẩm này khơng cần phải rửa lại mà có thể sử dụng ngay. TS. Linda Harris,
một chuyên gia về an toàn vệ sinh an toàn thực phẩm tại trường đại học
Califorlia, cho biết: “Rất an tồn khi ăn sản phẩm rau được đóng trong túi.
Rau salad thường được sơ chế trong điều kiện thuận lợi và sạch hơn bất kì
bếp gia đình nào”.


13

1.1.3. Những biến đổi của rau quả chế biến tối thiểu
Sau khi thu hoạch, rau quả không được cung cấp nước, chất khoáng và
các chất dinh dưỡng cần thiết. Tuy nhiên, tế bào rau quả vẫn tiếp tục hô hấp,
sử dụng đường và axit hữu cơ có sẵn và chúng sẽ nhanh chóng trở nên già cỗi.
Sự tổn thất chất lượng sau thu hoạch là một hàm của quá trình hơ hấp, q
trình chín (rau quả hơ hấp đột biến), mất nước, biến đổi màu do enzim của bề
mặt cắt, sự phá hủy bởi vi sinh vật, già hóa và tổn thất cơ học trong quá trình
chế biến, vận chuyển, bảo quản và phân phối (Schlimme & Rooney, 1994;
Watada & cộng sự, 1996). Quá trình chế biến tối thiểu làm tăng cường độ hơ
hấp, tổn thương tế bào khi đó enzim và cơ chất cô lập trong không bào sẽ trộn
lẫn với tế bào chất. Đồng thời chế biến tối thiểu cũng làm tăng C2H4, nước tự
do và diện tích bề mặt trên một đơn vị thể tích, đẩy nhanh việc mất nước và
sự phát triển của vi sinh vật (King & Bolin, 1989; Watada & cộng sự, 1990;
Watada & Qi, 1999; Wiley, 1994). Sự biến đổi này có thể dẫn đến sự mất mùi

vị, biến đổi màu bề mặt cắt, mất màu, thối hỏng, tăng cường độ mất vitamin,
giảm độ cứng và giảm thời gian bảo quản. Vì vậy phải kiểm sốt nhiệt độ
thích hợp trong q trình chế biến, bảo quản, phân phối để duy trì chất lượng
của sản phẩm.
1.1.3.1. Q trình hơ hấp
Rau quả là sinh vật sống và cần oxi để hô hấp, sản phẩm của q
trình hơ hấp là CO2, C2H4 và nước. Nhưng khi khơng có mặt oxi sẽ xảy ra
q trình hơ hấp yếm khí hay xuất hiện sự lên men. Q trình lên men tạo
ra cồn và aldehyt, làm mất mùi vị của sản phẩm (Camile, 2000). Khi tế bào
bị tổn thương, sản sinh ra lượng ethylene cao, kích thích q trình hô hấp.
Sự phá vỡ tinh bột làm đẩy nhanh chu trình Krebs và chuỗi vận chuyển
electron (Brecht, 1995).


14

Cường độ hô hấp phụ thuộc vào nhiệt độ và dạng định hình. Khi nhiệt
độ càng cao, cường độ hơ hấp càng tăng; nguyên nhân là khi số Q10 cứ tăng
nhiệt độ lên 100C thì cường độ hơ hấp sẽ tăng lên từ 3,4 ÷ 8,3 lần tuỳ loại sản
phẩm rau quả chế biến tối thiểu (Watada et al, 1996). Với cà chua, kiwi hệ số
Q10 là 3,5, trong khi đó hạt tiêu, dưa hấu hệ số đó là 8,3. Đồng thời khi dạng
định hình có kích thước càng nhỏ thì lượng tế bào bị tổn thương, bề mặt tiếp
xúc với khơng khí càng lớn và cường độ hơ hấp càng cao. Điều này được thể
hiện rõ hơn qua số liệu bảng sau:
Bảng 1.1: Cường độ hô hấp của khoai tây chế biến tối thiểu ở các dạng
định hình và nhiệt độ khác nhau
Dạng định hình
Nhiệt độ,
(ºC)

Nguyên củ

Một nửa củ

Lát
(2 mm)

Dạng thanh
(0,95 x 0,95
cm)

Đơn vị, mg CO2 . kg -1. h-1
2

6,0 ÷ 8,0

8,0

10,0 ÷ 12,0

12,2

5

7,8

7,8 ÷ 9,8

11,7 ÷ 15,6

-

10

17,1 ÷ 19,0

21 ÷ 22,8

38,0

-

23

54 ÷ 63

81

-

117 ÷ 126

Nguồn: Gorny (1997) [17]
1.1.3.2. Sự sản sinh ethylene
Ethylene (C2H4) là sản phẩm của quá trình hơ hấp của rau quả, như một
hoocmon điều chỉnh độ chín. Lượng ethylene sinh ra phụ thuộc độ chín, tổn
thương cơ học (vết thương, vết thâm), lượng nước hao hụt, nhiệt độ và lượng
oxi thấp (< 8%), CO2 (> 2%) (Camile, 2000).

15

Rosen và Kader (1989) đã tiến hành nghiên cứu so sánh sự biến đổi
sinh lý trong quá trình bảo quản giữa dạng nguyên quả và dạng chế biến tối
thiểu của quả dâu tây và quả lê. Kết quả cho thấy dâu tây khi chế biến tối
thiểu sinh ra nhiều CO2, C2H4 và giảm độ cứng hơn so với khi để nguyên quả,
tuy nhiên khi ngâm trong dung dịch CaCl2 1% và đóng gói với thành phần khí
CO2 12% đã giảm tối đa sự khác nhau giữa dạng nguyên quả và dạng chế biến
tối thiểu. Đối với lê, chế biến tối thiểu làm tăng lượng sản phẩm CO2, không
tăng C2H2 , giảm độ cứng đồng thời xảy ra phản ứng nâu hóa so với dạng
ngun quả.
Agar và cộng sự (1999) cơng bố rằng kiwi gọt vỏ và cắt làm tăng CO2
và C2H4 sau 2 ÷ 6 giờ ở 200C, lượng CO2 và C2H4 sinh ra tăng khoảng 2 ÷ 4
lần so với dạng cắt để nguyên vỏ. Khi để nguyên quả cho thấy khơng có sự
biến đổi CO2 và C2H4 đáng kể nào sau 6h ở 200C và sau 3 ngày ở 30C [9].
Cường độ hô hấp và lượng C2H4 sinh ra tăng khi nhiệt độ tăng.
1.1.3.3. Sự phá hủy màng bảo vệ
Để để nghiên cứu cấu trúc tế bào thực vật có thể dùng kính hiển vi (loại
quang học, điện tử hay nguyên tử), một số kỹ thuật xem hình ảnh và định vị
khác (tia X, vi phân tích, v.v…). Việc hình dung và hiểu đúng cấu trúc có thể
giúp giải thích q trình phân hủy kết cấu mơ tế bào (Alzamora & cộng sự,
2000; Soliva-Fortuny & cộng sự, 2003).
Chế biến tối thiểu làm mất màng bảo vệ dẫn đến sự chia cắt cấu trúc và
tổ chức tế bào, mất chức năng của tế bào bình thường. Đây là nguyên nhân
gây phản ứng nâu hóa tế bào, làm mất mùi vị, sản sinh ra oxi tự do, kích thích
enzim phân hủy thành phần màng, sản sinh ra axit béo tự do bởi các enzim


16

hydrolaza, phospholipaza-D từ màng lipit (Lamikanra, 2002). Soliva-Fortuny
& cộng sự (2002; 2003) nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình chế biến tối
thiểu và đóng gói điều biến khơng khí đến đặc tính cấu trúc, kết cấu của lê và
táo cắt, sử dụng thiết bị quan sát vi cấu trúc và kết cấu. Họ cho rằng CO2 là
chất độc khi ở nồng độ cao và làm rối loạn sinh lý do làm tăng độ axit khi hòa
tan trong tế bào trung gian, là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến sự
thay đổi chất lượng cảm quan gây tổn thương cấu trúc mơ tế bào.
1.1.3.4. Phản ứng nâu hóa
Chế biến tối thiểu gây phá vỡ cấu trúc tế bào, biến màu bề mặt cắt và khi
tế bào bị phá vỡ tạo điều kiện cho cơ chất và oxidaza sẽ tiếp xúc với nhau. Nâu
hóa là yếu tố hạn chế trong bảo quản của các loại rau quả (Brecht, 1995). Phản
ứng nâu hóa thường do enzim polyphenol oxidaza (PPO), khi có mặt O2 enzim
này chuyển hợp chất phenolic trong rau quả thành chất màu đen (Beauliu và
Gorny). Phản ứng nâu hóa xảy ra do enzim PPO xúc tác theo hai giai đoạn:
(1) Hydroxyl hóa monophenol thành o-diphenol

(2) Oxi hóa o-diphenol thành o-quinon.
Hình 1.3:Phản ứng nâu hóa xúc tác bởi enzim polyphenoloxidaza


17

Hình 1.4: Sự biến đổi màu do phản ứng nâu hóa ở khoai tây và táo cắt
1.1.3.5. Tổng hợp chất trao đổi phụ
Khi chế biến tối thiểu dẫn đến các tế bào bị tổn thương, đồng thời xuất
hiện phản ứng tự chữa lành vết thương bằng cách tổng hợp hợp chất phụ. Hợp
chất này phụ thuộc vào từng loài thực vật và ảnh hưởng đến mùi vị, cảm
quan, giá trị dinh dưỡng và tính an tồn của sản phẩm chế biến tối thiểu
(Brecht, 1995).
1.1.3.6. Sự thốt hơi nước

Bình thường, tế bào thực vật ở trạng thái cân bằng với khí quyển ở
cùng nhiệt độ và độ ẩm. Nhưng khi rau quả bị cắt hay gọt vỏ tế bào bị lộ ra
bên ngồi và chính điều này làm tăng tốc độ bay hơi nước. Tốc độ mất nước
của bề mặt thực vật bị tổn thương so với không bị tổn thương khác nhau phụ
thuộc vào từng loài (Watada & Qi, 1999).
Aguayo và cộng sự (2004) cho rằng tổn thất khối lượng do mất nước
phụ thuộc vào từng dạng định hình. Khi bề mặt tiếp xúc của dạng định hình


18

với khơng khí càng lớn thì sự mất nước càng lớn. Họ đã tiến hành nghiên cứu
với dưa và cho thấy tỷ lệ mất mát là 1,1% khi định hình ở dạng lát; 1,0% khi
ở dạng hình trụ và 0,6% khi ở dạng hình thang [2]. Dạng lát giảm khối lượng
nhiều hơn do có diện tích tiếp xúc với khơng khí lớn nhất và khơng cịn tế bào
biểu bì bảo vệ. Đồng thời sự mất mát này cũng phụ thuộc vào từng loại giống,
nhiệt độ bảo quản. Đối với hai giống Piel de Sapo và Amarillo, tổn thất khối
lượng ở 00C (0,85%) thấp hơn so với ở 50C (1,28%) [9].
1.1.3.7. Thối hỏng do vi sinh vật
Trong các túi rau quả chế biến tối thiểu tìm thấy một số vi sinh vật phát
triển mạnh như vi khuẩn ưa ẩm vừa phải, vi khuẩn lactic, coliform, nấm men,
nấm mốc. Khi tăng vi sinh vật tổng số đồng nghĩa với việc tăng cường độ hô
hấp trong thời gian bảo quản. Chế biến tối thiểu gây tổn hại các mô và phá vỡ
tế bào, chính điều này cung cấp chất dinh dưỡng và mơi trường thuận lợi cho
hầu hết các loại vi sinh vật phát triển (Lamikanra, 2002).
Khi đóng gói điều biến khí có thể hạn chế sự phát triển của một số vi
sinh vật, nhưng vẫn có một số tác nhân gây bệnh phát triển ở điều kiện này.
Quá trình cắt tỉa và rửa có thể loại trừ được một số vi sinh vật gây thối hỏng
thơng thường, nhưng vẫn có thể đưa vào một số tác nhân gây bệnh và tạo điều
kiện cho chúng phát triển. Do vậy, bảo quản ở nhiệt độ thấp là cần thiết để

làm giảm được cường độ hô hấp, làm chậm sự thối hỏng đồng thời cũng làm
chậm sự phát triển của vi sinh vật.
1.1.3.Tình hình sản xuất và tiêu thụ rau quả chế biến tối thiểu
1.1.3.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ rau quả chế biến tối thiểu trên thế giới
Trên thế giới, rau quả chế biến tối thiểu rất phát triển, tạo thị trường
rộng lớn trên nhiều nước.


19

Về rau, các sản phẩm chế biến tối thiểu rất đa dạng: xúp lơ xanh và
trắng, nấm, cà chua, khoai tây, cà rốt, bắp cải, hành, rau chân vịt, cần tây, dưa
chuột, đậu, đỗ xanh, đỗ hà lan, ớt xanh…
Về quả, một số nước trên thế giới đã thương mại hố sản phẩm chế
biến tối thiểu: dứa, đào, xồi, bưởi, đu đủ, dâu tây, mận, táo, lê, dừa, mít,
lạc tiên…cơng nghệ chế biến tối thiểu hoàn chỉnh, thời hạn bảo quản sản
phẩm có thể lên tới 3 tháng. Với sầu riêng, Thái lan đã chế biến tối thiểu
rất tốt loại quả này.
20
15

15.9

2005

2007

Tỷ đơ la

15

8.9

10
6
5

3.3

0
1994

1999

2003
Năm

Hình 1.5: Doanh thu rau quả chế biến tối thiểu tại Mỹ (IFPA)
Rau quả chế biến tối thiểu là một trong những sản phẩm có tốc độ tăng
trưởng nhanh nhất ở Mỹ. Theo IFPA ước tính giá trị thương mại của rau quả
chế biến tối thiểu tăng mạnh từ 3,3 tỷ USD năm 1994 lên 8,9 tỷ USD năm
2003 và cung cấp hơn 60% nhu cầu của người tiêu dùng, đến năm 2005 tăng
lên đến 15 tỷ USD [13]. Theo dự bào của IFPA, trong tương lai chắc chắn sẽ
có bước nhảy vọt của ngành cơng nghiệp chế biến tối thiểu để có thể cung cấp
rau quả đến từng hộ gia đình, trường học bằng các máy bán hàng tự động.
1.1.3.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ rau quả chế biến tối thiểu trong
nước
Chế biến tối thiểu ở Việt Nam cho đến thời điểm hiện nay chưa có cơng
trình nghiên cứu nào cơng bố. Trước đây TS. Trần Thị Mai và cộng sự - Viện
công nghệ sau thu hoạch đã nghiên cứu thăm dò về chế biến tối thiểu khoai

20

tây và cà rốt [5]. Kết quả thu được rất khả quan, đã triển khai sản xuất thử tại
doanh nghiệp. Tuy nhiên thời gian bảo quản còn ngắn và còn nhiều vấn đề
cần hoàn thiện thêm: bảo quản MAP, các biện pháp chống nâu hóa cho miếng
khoai tây. Gần đây, phân viện miền Nam đã bắt đầu nghiên cứu chế biến tối
thiểu dừa, các kết quả nghiên cứu chưa được công bố.
Hiện nay, trong hệ thống các siêu thị đã xuất hiện một số sản phẩm chế
biến tối thiểu như khoai tây, rau hỗn hợp, măng, ngô bao tử, dứa, v.v… Hầu
hết được nhập khẩu nên giá thành cao hay sản xuất ở một vài cơ sở nhỏ lẻ,
không đảm bảo an toàn vệ sinh. Yêu cầu cấp thiết đặt ra là phát triển công
nghệ chế biến tối thiểu đối với một số loại rau quả, đáp ứng nhu cầu ngày
càng tăng của người tiêu dùng. Tuy nhiên cần phải nghiên cứu, tìm hiểu kỹ
những biến đổi xảy ra của rau quả sau khi chế biến tối thiểu trước khi đưa ra
sản xuất thực tế.
1.2. NGUYÊN LIỆU KHOAI TÂY

1.2.1. Cây khoai tây
1.2.1.1.Nguồn gốc cây khoai tây
Cây khoai tây tên khoa học là Solanum tuberosum L. thuộc họ
Solanaceae, có nguồn gốc từ vùng núi Andes của Bolivia và Peru, nơi mà có
khoảng 5.500 loại khoai tây được trồng bởi những thế hệ nông dân tại vùng
này. Chúng được đem tới Tây Ban Nha và Châu Âu vào cuối thế kỷ 16, lồi
cây này nhanh chóng thích nghi và sớm thành một thực phẩm chính tại thời
điểm mà dân số tăng nhanh. Từ Châu Âu chúng được đem đến mọi nơi trên thế
giới. Và ngày nay khoai tây được trồng trên một diện tích ước đạt 180.000 km2,
từ cao nguyên Vân Nam Trung Quốc tới vùng đất trũng cận nhiệt đới của Ấn
Độ, tới khu vực cao nguyên gần xích đạo của Java cho tới Ucraina [ 27]
Ở Việt Nam, một người Pháp đã đem hạt khoai tây sang nước ta và

trồng thử vào năm 1980. Do khoai tây dễ trồng, củ ăn ngon, nên nó mong
chóng được trồng ở nhiều địa phương trong cả nước [26].


21

1.2.1.2. Đặc điểm cây khoai tây
Khoai tây (Solanum tuberosum) là một loại cây thảo mộc một mùa.
Trong sản xuất, khoai tây là cây trồng vụ đông, nhiệt độ tối ưu cho sự phát
triển của cây từ 10 ÷ 180C [33]. Phần cho giá trị thương mại của cây khoai tây
là củ khoai, củ là phần phình to của thân chìm phía dưới mặt đất. Chỗ phình
to là do sự di chuyển, tổng hợp và dự trữ carbohydrat của phần phía trên của
cây. Dựa vào phần thân cây và lá ở trên người ta có thể biết được lúc nào có
thể thu hoạch được củ.
 Bộ rễ
Rễ khoai tây thuộc loại rễ chùm (trồng từ củ), có rễ cọc (khi trồng bằng
hạt), từ rễ cọc phát triển ra nhiều rễ phụ khác. Phần lớn rễ tập trung ở độ sâu
30 ÷ 40 cm, nhưng cũng có rễ ăn sâu tới 1,5 ÷ 2
m. Ngồi ra rễ cịn phát triển trên củ nhưng ngắn,
ít phân nhánh và cũng có chức năng như những
rễ khác. Rễ khoai tây phát triển mạnh ở thời kỳ
Bộ rễ
ra hoa (ở dưới mặt đất lúc này đã hình thành củ và củ bắt đầu
lớn). Rễ có

nhiệm vụ hút nước và thức ăn từ đất để nuôi cây.
 Thân
Thân khoai tây mọc thẳng, đơi khi có cấu tạo dích dắc, có 3 ÷ 4 cạnh,
cao trung bình từ 40 ÷ 70 cm. Phụ thuộc vào giống, thời vụ, điều kiện chăm
sóc v.v… mà chiều cao cây có thể khác nhau. Thân cây thường có màu xanh

hoặc xanh nhạt hay đậm, đơi khi có màu phớt hồng hoặc tím v.v… tùy thuộc
vào từng giống. Trên thân cây có lớp lơng tơ mềm (khi cây cịn non) cứng dần
và rụng theo thời gian sinh trưởng.


22

 Lá

1. Lá chét
2. Lá chét cuối
cùng
3. Lá chét đầu tiên
4. Lá chét phụ
5. Gân giữa lá
6. Lá chét phôi thai
7. Cuống lá

Lá khoai tây tương tự như lá cà chua, nhưng khác một số điểm - thuộc
lá phức tạp, bản lá to, mọc cánh xẻ lơng chim, có 3 ÷ 7 đôi mọc đối xứng qua
trục và một lá lẻ trên cùng thường lớn hơn gọi là lá chét đỉnh. Lá khoai tây dài
khoảng 10 ÷ 15 cm, mặt lá phẳng hoặc gợn
sóng, bản lá thường to hơn lá cà chua. Màu sắc
lá phụ thuộc vào giống, thời vụ, điều kiện chăm
sóc mà có thể màu xanh, xanh đậm hoặc xanh
nhạt, v.v…
 Hoa
Hoa khoai tây thường mọc tập trung trên một chùm hoa. Nó thuộc loại
hoa lưỡng tính và có cấu tạo 5:5:5, cuống ngắn. Màu sắc hoa thường trắng,
cũng có thể là phớt hồng, hồng, tím, đỏ, v.v… phụ thuộc vào từng loại và

giống.
 Quả
Quả thuộc loại quả mọng. Hình dạng quả trịn hoặc trái xoan. Khi chín
quả màu trắng bạc hoặc phớt hồng. Quả có từ 2 hoặc 3 ngăn, trong đó chứa
nhiều hạt (30 ÷ 300 hạt).