- Trang Chủ
- Hoá dầu
- Ảnh hưởng của phương pháp xử lý nhiệt và enzyme đối với chất lượng nước ca cao
Xem mẫu
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHIỆT VÀ ENZYME ĐỐI
VỚI CHẤT LƯỢNG NƯỚC CA CAO
Đặng Hoài Bảo Trân*
Trường Đại học Quốc tế - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
*Tác giả liên lạc: danghoaibaotran.bo165@gmail.com
TÓM TẮT
Bài nghiên cứu nhằm mục đích tìm ra sự ảnh hưởng của các phương pháp xử lý
nhiệt và enzyme đối với chất lượng nước ca cao. Các mẫu ca cao được xử lý bằng
các nồng độ enzyme khác nhau, với thời gian ủ enzyme từ 6 giờ đến 48 giờ, và
được thanh trùng ở 60C, 70C, 80C và 90C. Mẫu được xử lý với 0,075%
enzyme có sự gia tăng hàm lượng nước ca cao đáng kể nhất, đồng thời, tổng hàm
lượng hợp chất phenolic, khả năng chống oxy hóa tăng lần lượt là 141,63%,
45,21% và 30,52% so với nước ca cao tươi. Trong thời gian ủ enzyme, việc ủ mẫu
trong 6 giờ dẫn đến tăng năng suất nước, tổng hàm lượng phenolic và khả năng
chống oxy hóa so với nước ca cao tươi. Ngoài ra, khi nhiệt độ thanh trùng tăng,
tổng hàm lượng phenolic và khả năng chống oxy hóa trong mẫu có xu hướng
tăng, tuy nhiên, hàm lượng axit ascorbic trong mẫu giảm so với mẫu nước ca cao
tươi. Đồng thời, mối tương quan lớn giữa tổng hàm lượng hợp chất phenolic và
khả năng chống oxy hóa cho thấy hàm lượng hợp chất phenolic là các chất ảnh
hưởng chính đến khả năng chống oxy hóa của nước ca cao.
Từ khóa: Axit ascorbic, hợp chất phenolic, khả năng chống oxy hóa.
EFFECTS OF ENZYMATIC AND THERMAL TREATMENTS
ON THE QUALITY OF COCOA JUICE
Dang Hoai Bao Tran*
International University – VNU Ho Chi Minh City
*
Corresponding Author: danghoaibaotran.bo165@gmail.com
ABSTRACT
This study aimed to investigate effects of enzymatic and thermal treatments on
the quality of cocoa juice. The cocoa samples were examined with different
enzyme: bean ratios (0.050%, 0.075%, 0.100%), for different incubation time
varying from 6hr to 48hr, and different pasteurized temperature (60C, 70C,
80C, 90C). Overall, adding 0.075% of enzyme pectinex resulted in the highest
significantly increasing in the juice yield, total phenolic content, antioxidant
capacity by 141.63%, 45.21%, and 30.52% respectively, as compared to fresh
juice. Among enzymatic incubation time, the 6hr treatment resulted in the
significantly higher juice yield, total phenolic content (149.84mg Gallic Acid
Equivalent/100mL) and antioxidant capacity (1.45mM Trolox Equivalent) as
compared to the fresh juice. In addition, the higher pasteurization temperature
the higher total phenolic content and antioxidant capacity, however the lower
ascorbic acid content obtained in cocoa juice. There was only the 900C heated
juice sample met the microbiological standards for food safety.
Keywords: Ascorbic acid, phenolic compound, anti-oxygen.
216
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
TỔNG QUAN nhẹ đặc biệt của nước ca cao. Do chứa
Ca cao (Theoroma Cacao L.) nổi tiếng hầu hết các chất dinh dưỡng có trong
trên toàn thế giới không chỉ hương vị nước ép khác, nước ca cao có tiềm
đặc biệt mà còn có lợi cho sức khỏe năng trở thành thức uống dinh dưỡng.
con người. Do đó, nhu cầu về sản phẩm Tuy nhiên, sự hiện diện của quá trình
từ ca cao luôn ở mức cao nhất. lên men tự phát trong ca cao gây ra vấn
Bột ca cao, rượu ca cao và sô cô la là đề nghiêm trọng trong việc bảo quản
những sản phẩm điển hình có nguồn thức nước này.
gốc từ ca cao với hương vị độc đáo và Việc bảo quản các sản phẩm nước trái
tốt cho sức khỏe. Tuy nhiên, rất ít cây là chìa khóa quan trọng trong
người biết về nước ca cao, nước ca cao ngành công nghiệp nước trái cây.
là dung dịch chiết xuất từ lớp thịt (lớp Trong số nhiều phương pháp bảo quản,
cơm nhầy) của hạt ca cao tươi. Cùng xử lý nhiệt có thể được coi là một trong
với việc sản xuất hạt ca cao lên men những phương pháp phổ biến nhất. Xử
thô, nước ca cao đã trở thành phụ phẩm lý nhiệt chủ yếu là tạo nhiệt để tiêu diệt
trong ngành công nghiệp này. Tuy các tế bào thực vật, và bất hoạt enzyme
nhiên, nước ca cao từng được xem là để ngăn chặn sự hư hỏng (Fryer, 1997).
chất thải và gây ô nhiễm môi trường Tuy nhiên, nhiệt độ cao gây ra sự biến
trong trong ngành công nghiệp ca cao đổi thực phẩm như thay đổi màu sắc,
(Adams et al., 1982). Hơn nữa, lợi ích tính chất vật lý và hóa học
từ việc loại bỏ bớt lớp thịt ca cao để (Krapfenbauer et al., 2006).
nâng cao chất lượng của quá trình lên Vì những lý do trên, mục tiêu của
men hạt ca cao đã thúc đẩy việc tăng nghiên cứu này là để tìm hiểu tác động
lượng nước ca cao thải ra môi trường của enzyme thương mại, Pectinex
(Endraiyani et al., 2011). Một số Ultra SP-L, lên chất lượng nước ca cao.
nghiên cứu, sau đó, đã được nghiên Bên cạnh đó, sự ảnh hưởng của thanh
cứu cho thấy nước ca cao có hương vị trùng trên nước ca cao cũng được
độc đáo và giá trị dinh dưỡng cao do nghiên cứu.
giàu các khóa ng chất, vitamin, đường,
chất đạm (Anvoh et al., 2009; NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG
Endraiyani et al., 2011; Schwan and PHÁP
Wheals, 2004). Nước ca cao đặc biệt Nguyên liệu
giàu kali, magie, đặc biệt là hàm lượng Tất cả các mẫu nước ca cao được chiết
canxi (Anvoh et al., 2009). Hàm lượng xuất từ hạt ca cao tươi chín được thu
chất rắn hòa tan trong nước ca cao cũng hoạch từ trang trại của Công ty Trọng
được xem là cao, và cao hơn so với Đức, Đồng Nai, Việt Nam. Vỏ quả ca
nước cam (Anvoh et al., 2009). Tương cao khi thu hoạch có cùng độ chín và
tự, hàm lượng chất béo và đạm được không có dấu hiệu tổn thương từ côn
tìm thấy trong nước ca cao cao gấp đôi trùng, nấm mốc và hư hại. Sau khi
so với nước cam (Anvoh et al., 2009). thanh trùng, các mẫu nước ca cao được
Bên cạnh đó, nước ca cao là một nguồn bảo quản ở 4C cho đến khi phân tích.
thực phẩm cung cấp vitamin tiềm năng Pectinex Ultra SP-L được sử dụng
như vitamin B6, niacin và pantothenate trong nghiên cứu này được mua từ
(Endraiyani et al., 2011). Sự kết hợp Novozyme Corp. (Bagsvaerd, Đan
của đường và axit hữu cơ, chủ yếu là Mạch) với đặc điểm kỹ thuật như sau:
axit citric, đã tạo ra hương vị chua ngọt Pectinex Ultra SP-L có nguồn gốc từ
217
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
Aspergillus aculeatus, thể lỏng, đơn vị Hannah Instrument Co., Ltd., Italy).
hoạt động 9500polygalacturonic/mL, Xác định hàm lượng axit ascorbic
khối lượng riêng 1.17g/mL, nhiệt độ (AAC): Hàm lượng axit ascorbic được
tối ưu 20-50C và pH tối ưu 3.0-4.5. xác định bằng phương pháp quang phổ
Thiết kế thí nghiệm 2,4-dinitrophenylhydrazine (2,4-
Thí nghiệm 1: Sản xuất nước ca cao DNPH) (Kapur et al., 2012). Các kết
với nồng độ enzyme khác nhau quả thu được được biểu thị bằng mg
Mỗi 10kg hạt cacao tươi được xử lý axit L-ascorbic (AA)/100 mL nước ép.
bằng enzyme ở các tỷ lệ khác nhau Xác định tổng hàm lượng hợp chất
(0,5, 0,75, 1mL enzyme/10kg hạt ca phenolic (TPC): Quy trình chiết xuất
cao tươi) đặt trong rổ tre để lên men. dựa trên quy trình của Vinson và đồng
Các rỗ được bao phủ bởi lá chuối bên tác giả (1998) với một số điều chỉnh.
trên để hỗ trợ quá trình lên men và túi Sau đó, tổng hàm lượng hợp chất
nhựa ở phía dưới để tránh rò rỉ nước ca phenolic được xác định bằng phương
cao. Nước ca cao được thu thập sau 6 pháp Folin-Ciocalteu (Velioglu et al.,
giờ, trước khi được lọc bằng vải và 1998). Tổng hàm lượng hợp chất
thanh trùng ở 80C trong 5 phút. Nước phenolic được biểu thị bằng mg gallic
ca cao tươi không chứa enzyme, thu acid tương đương (GAE)/100 mL nước
thập ngay lập tức từ hạt ca cao tươi và ép.
thanh trùng ở 80C trong 5 phút được Xác định khả năng chống oxy hóa
chọn làm mẫu kiểm sóa t. (AC): Phương pháp của Zabidah et al.
Thí nghiệm 2: Sản xuất nước ca cao (2011) đã được áp dụng với vài sửa đổi
với thời gian ủ enzyme khác nhau để phân tích khả năng chống oxy hóa.
Mỗi 10kg hạt ca cao tươi được trộn với Khả năng chống oxy hóa được thể hiện
0,075% enzyme và ủ trong 6 giờ, 24 dưới dạng mM Trolox tương đương
giờ và 48 giờ trong rổ tre. Hạt được đảo (TE).
trộn sau mỗi 24 giờ như trong thực tế. Phân tích thống kê số liệu
Quy trình, sau đó, được thực hiện như Tất cả các thí nghiệm được thực hiện
thí nghiệm 1. với ba lần lặp lại. Dữ liệu được biểu
Thí nghiệm 3: Sản xuất nước ca cao ở diễn dưới dạng giá trị trung bình ± độ
nhiệt độ thanh trùng khác nhau lệch chuẩn (SD) từ ba lần lặp lại. Phân
Các mẫu nước ca cao được thu thập tích thống kê được thực hiện bằng phần
theo quy trình như trên với 0,075% mềm Minitab 2016 (Minitab Ltd.,
enzyme trong 6 giờ. Sau đó, các mẫu Coventry, UK) với mức độ tin cậy 95%
nước ca cao được thanh trùng ở 60C, để đánh giá sự khác biệt giữa chất
70C, 80C và 90C trong 5 phút và lượng nước ca cao liên quan đến
được lưu trữ ở 4C để nghiên cứu. phương pháp xử lý bằng enzyme và
Phương pháp phân tích nhiệt. Sự khác biệt đáng kể được xác
Xác định tổng chất rắn hòa tan (TSS): định bằng cách sử dụng ANOVA, cũng
Tổng lượng rắn hòa tan của nước ca như, Turkey Significant Difference
cao được đo bằng máy đo khúc xạ Test cho mỗi cặp giá trị.
(Atago RX-5000, Công ty Atago,
Tokyo, Nhật Bản) và được biểu thị KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
dưới dạng Brix. Ảnh hưởng của nồng độ Pectinex
Xác định pH: Độ pH của nước ca cao Ultra SP-L đến chất lượng nước ca
cao
được đo bằng máy đo pH (HI 2216-02,
218
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
Bảng 1. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến chất lượng nước ca cao
Nước tươi 0.050% 0.075% 0.100%
Thể tích nước (mL) 261.0±9.0c 538.3±25.3b 631.0±10.0a 618.0±16.7a
pH 3.71±0.03c 3.91±0.02b 3.97±0.02a 3.94±0.02ab
a b b
TSS (Brix) 15.07±0.08 14.55±0.02 14.49±0.04 14.50±0.05b
AAC (mgAA/100mL)8.53±0.32a 8.62±0.35a 8.53±0.23a 8.76±0.31a
TPC
103.00±0.86c 150.64±2.63a 149.57±1.16a 132.68±1.69b
(mgGAE/100mL)
AC (mM TE) 0.95±0.02c 1.57±0.10a 1.24±0.11b 1.11±0.08bc
Dữ liệu được thể hiện dưới dạng giá trị trung bình ± SD. Số liệu nằm cùng hàng có các
chữ cái khác nhau thì có ý nghĩa khác nhau đáng kể (p
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
hơn hàm lượng chất hòa tan trong nước được xử lý bằng 0,050%, 0,075%,
ca cao. 0,100% enzyme tăng 46,25%, 45,21%
Tổng hàm lượng axit ascorbic, tổng và 28,81%, tương ứng, khi so sánh với
hàm lượng hợp chất phenolic và khả nước ca cao tươi. Tổng hàm lượng hợp
năng chống oxy hóaKết quả từ Bảng 1 chất phenolic ban đầu của nước ca cao
cho thấy nồng độ enzyme không có là phù hợp với nghiên cứu của
ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng axit Endraiyani và đồng tác giả (2011).
ascorbic. Hàm lượng axit ascorbic vào Nhìn chung, kết quả thu được chỉ ra
khoảng 8.50mg L-AA/100mL nước ca rằng việc bổ sung 0,075% Pectinex
cao, mặc dù nước ca cao không cung Ultra SP-L trong hạt ca cao tươi sẽ
cấp lượng vitamin C cao như cam nâng cao chất lượng cao của nước ca
(55.00mg/100mL) thay vào đó nó đáp cao và khai thác tiềm năng kinh tế đầy
ứng lượng vitamin C của nước trái cây hứa hẹn của loại nước ca cao này.
khác như nho (11.00mg/100mL), mơ Trong thí nghiệm này, sản lượng nước
(10.00mg/100mL), táo (9mg/100ml), ca cao tăng đáng kể lên, tổng hàm
và đào (7.00mg/100mL) (Kall, 2003). lượng phenolic, khả năng chống oxy
Sự khác biệt đáng kể về tổng hàm hóa tăng 141,63%, 45,21%, 30,52%
lượng hợp chất phenolic được phát tương ứng so với nước ca cao tươi.
hiện giữa các mẫu có và không có xử Đồng thời, biện pháp ứng dụng
lý với enzyme và giữa các mẫu được enzyme được lựa chọn phù hợp với
xử lý với nồng độ Pectinex Ultra SP-L việc cải thiện chất lượng hạt ca cao lên
khác nhau (Bảng 1). Cụ thể, hàm lượng men trong nghiên cứu của Bình và
hợp chất phenolic của nước ca cao đồng tác giả (2012).
Bảng 2. Hệ số tương quan (r) giữa khả năng chống oxy hóa, hàm lượng hợp
chất phenolic, và hàm lượng axit ascorbic trong nước cacao
Experiment AAC (mgAA/100mL) TPC (mgGAE/100mL)
1 0.089 0.829
AC
2 0.884 0.990
(mM TE)
3 -0.904 0.876
Ảnh hưởng của thời gian ủ Pectinex triển mạnh sau 6 giờ và nhiều enzyme
Ultra SP-L đến chất lượng nước ca hơn được tạo ra (Galvez et al., 2007;
cao Schwan and Wheals, 2004). Tác dụng
Sau 6 giờ ủ với enzyme, thu được tốt nhất của thời gian ủ enzyme trong
nhiều nước ca cao hơn. Có sự gia tăng quả hóa lỏng pectin đã được chứng
đáng kể (p
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
fructose thành ethanol, trong khi vi axit ascorbic giảm, hợp chất phenolic
khuẩn lactic tạo ra axit lactic từ đã được chứng minh là yếu tố quan
glucose. Nấm men đã được chứng trọng hơn góp phần vào khả năng
minh là vi sinh vật sinh trưởng vượt chống oxy hóa trong nước ca cao do có
trội trong giai đoạn đầu (Galvez et al., hệ số tương quan cao hơn (Bảng 2).
2007; Schwan and Wheals, 2004); do pH
đó, tổng lượng chất rắn hòa tan bắt đầu pH có một xu hướng tăng nhẹ của mẫu
giảm sau 6 giờ. Cùng với sự gia tăng tương ứng với sự gia tăng nhiệt độ
của nấm men, số lượng vi khuẩn lactic thanh trùng. Tuy nhiên, không có sự
tăng đáng kể trong 24 giờ (Schwan and khác biệt đáng kể về pH giữa các mẫu
Wheals, 2004; Vuyst and Weckx, nước ca cao được thanh trùng ở các
2016), do đó, tổng lượng chất rắn hòa nhiệt độ khác nhau được ghi nhận. Giá
tan của các mẫu sau thời gian này khác trị pH là 4,55. Xu hướng này có thể
biệt đáng kể so với mẫu thu được sau 6 được giải thích bằng sự hiện diện của
giờ. axit lactic, loại axit dồi dào trong nước
Tổng hàm lượng axit ascorbic, tổng ép ca cao ở giai đoạn này, trong quá
hàm lượng hợp chất phenolic và khả trình xử lý nhiệt. Axit lactic được
năng chống oxy hóa chứng minh bắt đầu phân hủy khi nhiệt
Tổng hàm lượng hợp chất phenolic của độ lên đến 50C và tốc độ phân hủy
nước ca cao tăng đáng kể khi kéo dài tăng lên trong thời gian gia tăng nhiệt
thời gian ủ enzyme. Tổng hàm lượng độ (Komesu et al., 2017). Ngoài ra,
hợp chất phenolic của nước ca cao thu nhiệt độ dưới 100C được xác nhận có
được trong 6 giờ, 24 giờ và 48 giờ, tăng ảnh hưởng nhỏ đến hàm lượng axit
45,48%, 71,11% và 88,80% tương ứng citric trong nghiên cứu của Barbooti và
so với nước ca cao tươi. Tuy nhiên, vai Sammerrai (1986).
trò của enzyme ảnh hưởng đến tổng Tổng hàm lượng axit ascorbic, tổng
hàm lượng hợp chất phenolic của lớp hàm lượng hợp chất phenolic và khả
thịt ca cao trong 24 giờ đầu tiên do sự năng chống oxy hóa
phân hủy pectin. Sau đó, lượng thịt ca Hàm lượng axit ascorbic giảm đáng kể
cao giảm xuống, enzyme tiếp tục phá khi nhiệt độ tăng, mức thất thóa t cao
vỡ pectin trong vỏ hạt ca cao, dẫn đến nhất được ghi nhận ở 90°C và giảm gần
sự rò rỉ của hợp chất phenolic từ lớp vỏ 20% so với mẫu ở 60C, trong khi mức
này. Hơn nữa, hạt ca cao mất khả năng thất thóa t ở nhiệt độ khác có thể được
sinh trưởng sau 30-36 giờ lên men gây coi là như nhau. Sự suy giảm gây ra bởi
ra sự khuếch tán của các hợp chất sự phân hủy của vitamin C dưới tác
phenolic từ hạt vào nước ca cao dụng của nhiệt độ cao (Bandelin and
(Roelofsen, 1958). Do đó, số lượng Tuschhoff, 1955; Bhattacherjee et al.,
hợp chất phenolic tăng lên đáng kể. 2011). Tuy nhiên, không có sự khác
Đồng thời, thời gian ủ enzyme ảnh biệt đáng kể giữa các mẫu được thanh
hưởng đáng kể, theo xu hướng tăng, trùng ở 60C, 70C và 80C. Điều này
đến khả năng chống oxy hóa. Ví dụ, có thể là do nồng độ đường cao và pH
khả năng chống oxy hóa của nước ca thấp trong nước ca cao làm giảm sự
cao thu thập được trong 6 giờ tăng phân hủy của axit ascorbic (Bandelin
52,63% và khả năng chống oxy hóa and Tuschhoff, 1955). Tỷ lệ tổn thất
của nước ca cao thu thập trong 24 giờ thóa t của vitamin C trong nước ép ca
và 48 giờ tăng khoảng gấp đôi so với cao dưới quá trình thanh trùng có xu
nước ca cao tươi. Mặc dù, hàm lượng
221
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
hướng tương tự với một nghiên cứu kết ester và flavanone glycosides đều
trong nước ép aonala của bị biến đổi.
Bhattacherjee và đồng tác giả (2011).
Tổng hàm lượng hợp chất phenolic của KẾT LUẬN
các mẫu được xử lý ở 70C, 80C, và Trong nghiên cứu này, nồng độ
90C tăng 7,87%, 10,01% và 9,43% enzyme, thời gian ủ enzyme và nhiệt
tương ứng so với mẫu ở nhiệt độ 60C. độ thanh trùng cho thấy có sự ảnh
Điều này phù hợp bởi vì nhiều nghiên hưởng đáng kể đến chất lượng nước ca
cứu trước đây đã cho thấy lợi ích của cao. Khi áp dụng 0,075% enzyme
việc xử lý nhiệt trong việc làm tăng trong 6 giờ đã làm tăng đáng kể sản
hàm lượng hợp chất phenolic. Xu và lượng nước ca cao thành phẩm, tổng
đồng tác giả (2007) cho rằng xử lý mẫu hàm lượng hợp chất phenolic và khả
ở nhiệt thích hợp có thể tăng cường năng chống oxy hóa của nước ca cao.
tổng hàm lượng hợp chất phenolic Hệ số tương quan lớn giữa tổng hàm
trong tế bào thực vật. Bằng cách sử lượng hợp chất phenolic và khả năng
dụng sắc ký lỏng hiệu năng cao, Xu và chống oxy hóa cho thấy hàm lượng
đồng tác giả (2007) cho thấy rằng trong hợp chất phenolic là thành phần chính
quá trình xử lý nhiệt, nhiều hợp chất ảnh đóng góp vào khả năng chống oxy
phenolic tự do được giải phóng, nhưng hóa của nước ca cao. Việc nghiên cứu
hợp chất phenolic dưới dạng liên kết về vi sinh trên nước ca cao nên được
như este, glycoside, axit phenolic liên khảo sát để xác định sự ảnh hưởng của
vi sinh vật lên việc bảo quản sản phẩm.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
ADAMS, M., DOUGAN, J., GLOSSOP, E., AND TWIDDY, D. (1982). Cocoa
sweatings-An effluent of potential value. Agricultural Wastes, 4(3), 225-
229.
ANVOH, K., BI, A. Z., AND GNAKRI, D. (2009). Production and
characterization of juice from mucilage of cocoa beans and its
transformation into marmalade. Pakistan Journal of Nutrition, 8(2), 129-
133.
BANDELIN, F. J., AND TUSCHHOFF, J. V. (1955). The stability of ascorbic
acid in various liquid media. Journal of the American Pharmaceutical
Association (Scientific ed.), 44(4), 241-244.
BINH, P. T., TRAM, T. T. H., ANH, T. T. H., THUONG, N. V., THOA, P. T.,
THAO, P. V., AND HA, T. T. T. (2012). Using ultrazyme (Novozyme) for
improving cocoa fermentation process and cocoa bean quality in Vietnam.
Journal of Agricultural Science and Technology, 8(5), 1613-1623.
222
nguon tai.lieu . vn