Ảnh hưởng của quá trình thanh trùng đến sự ổn định betacyanin trong thạch rau câu thanh long ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus)

TÓM TẮT:

Nghiên cứu nhằm xác định ảnh hưởng của quá trình thanh trùng bằng nhiệt đến sự thay đổi hàm lượng betacyanin và màu sắc của sản phẩm thạch rau câu thanh long ruột đỏ. Dịch thanh long được tạo bằng cách nghiền thịt quả và lọc bỏ hạt. Dịch carrageenan được hòa tan bởi 1,6g carrageenan trong 200ml nước. Sau đó, phối trộn tỷ lệ dịch carrageenan và dịch thanh long là 70:30. Bổ sung 16% đường vào hỗn hợp đã phối trộn. Giá trị pH cân bằng sau phối trộn là 4,09±0,02. Thanh trùng ở điều kiện nhiệt độ 80; 85; 90; 95 (^oC) với thời gian 20; 30; 40 phút. Kết quả cho thấy, ở 80^oC và thời gian từ 30 phút trở lại cho sự ổn định màu betacyanin tốt.

Từ khóa: thanh long ruột đỏ, betacyanin, thanh trùng, thạch rau câu.

1. Đặt vấn đề

Thanh long là một phần của họ Cactaceae và bộ Caryophyllales. Màu sắc của thanh long ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus) được đóng góp bởi betacyanin, một hợp chất từ tập hợp các sắc tố chứa nitơ hòa tan trong nước được gọi là betalain [1]. Trong trái thanh long ruột đỏ, betalain đóng một vai trò quan trọng như là chất chống oxy hóa chính trong khi các hợp chất phenolic không betalainic chỉ đóng vai trò nhỏ [2]. Betalain bao gồm betacyanin (đỏ tím) và betaxanthin (vàng). Tuy nhiên, betaxanthin không có trong thanh long ruột đỏ [3]. Hợp chất màu betacyanin có nhiều ở phần thịt quả và vỏ quả, khi chín hàm lượng betacyanin của quả thanh long ruột đỏ chiếm từ 32 đến 47 mg/100g thịt quả [4]. Độ ổn định của betacyanin bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, oxy, ánh sáng, độ pH và độ ẩm, những yếu tố này là nguyên nhân chính gây ra sự đổi màu của sắc tố betacyanin [5].

Thạch jelly là các chế phẩm dạng sền sệt, có thể phết được làm từ nước trái cây hoặc dịch chiết nước của trái cây tươi bằng cách đun sôi với đường, pectin và các loại acid citric hay acid tartaric có thể được thêm vào [6]. Các sản phẩm được phát triển dạng thạch jelly từ thanh long ruột đỏ đã được thực hiện [7-8]; pectin được sử dụng làm chất tạo đông chính và sản phẩm được bảo quản theo cách rót nóng vào hũ chứa và giữ ở điều kiện lạnh. Tuy nhiên, các phân tích đánh giá chất lượng sau chế biến jelly vẫn chưa đề cập đến thành phần sắc tố chính betacyanin trong sản phẩm. Vì vậy, nghiên cứu này sẽ phân tích ảnh hưởng của điều kiện thanh trùng thạch jelly thanh long ruột đỏ đến sự thay đổi hàm lượng betacyanin, thay đổi màu sắc sản phẩm với sự thay thế phụ gia tạo đông pectin bởi carrageenan.

2. Phương pháp nghiên cứu

2.1. Nguyên liệu

Thanh long ruột đỏ chín được mua tại siêu thị Coopmart. Quả thanh long ruột đỏ được rửa sạch, tách vỏ, cắt và nghiền mịn, sau đó rây loại bỏ hạt qua rây có kích thước 20 mesh. Dịch thanh long sau khi xử lý cơ học được sử dụng cho các thí nghiệm.

2.2. Phương pháp phân tích

2.2.1. Xác định hàm lượng betacyanin tổng

Thạch rau câu thanh long được nghiền mịn và pha loãng trong dung dịch đệm gồm 30 mL acid citric 0,1M và 70 mL natri phosphate 0,2M (có pH = 6,5). Mẫu được đo độ hấp thu quang phổ ở bước sóng 537 nm.

Công thức xác định hàm lượng betacyanin tổng số [9]:

Trong đó: BC là hàm lượng betacyanin tổng số (mg/L); A là giá trị hấp thụ tại bước sóng 537 nm; F là hệ số pha loãng; MW là khối lượng phân tử của betacyanin (550 g/mol); ε là độ hấp thụ phân tử của betacyanin trong nước (60.000 L/mol.cm); l là chiều dầy cuvert (1 cm).

Tỷ lệ betacyanin còn lại được tính theo công thức [10]:

Với: BC₀ là hàm lượng betacyanin của mẫu thanh long ban đầu; BC₁ là hàm lượng betacyanin của mẫu thạch rau câu sau khi thanh trùng.

2.2.2. Đo đạc tính chất vật lý

Giá trị pH được đo trực tiếp trên sản phẩm đã nghiền mịn bằng pH kế Hanna HI99161. Màu sắc của sản phẩm được xác định bằng hệ màu Hunter Lab (L*a*b*). Các thông số L*, a*, b* được xác đinh bằng máy so màu vật rắn CR-400/CR-410 Konica Minolta. Trong đó: L*: độ sáng hay tối của màu; a*: màu xanh lá đến màu đỏ; b*: màu xanh da trời đến màu vàng.

2.2.3. Đánh giá cảm quan

Đánh giá chất lượng cảm quan theo phương pháp cho điểm thị hiếu Hedonic từ 1-7 điểm. Với số lượng thành viên là 90 người, chỉ tiêu cảm quan gồm màu sắc và vị của sản phẩm

2.3. Phân tích thống kê

Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần. Dữ liệu được thu thập và xử lý bằng phần mềm thống kê Statgraphics Centrution XVI và phần mềm Excel 2019. Phân tích phương sai (ANOVA) và kiểm định LSD với độ tin cậy 95% được áp dụng để kết luận về sự khác biệt giữa các nghiệm thức.

2.4. Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm 1: khảo sát tỷ lệ phối trộn của tỷ lệ dung dịch carrageenan:dịch thanh long và đường đến chất lượng cảm quan (màu sắc, vị) và pH cân bằng của sản phẩm.

Dung dịch thạch rau câu được chuẩn bị với 1,6g bột carrageenan pha với 200 ml nước lọc được đun nóng và khuấy để hòa tan hoàn toàn. Phối trộn 100g hỗn hợp gồm dịch carrageenan vào dịch thanh long ruột đỏ theo tỷ lệ phần trăm khối lượng: 50:50; 70:30; 80:20 (%). Tiếp tục thêm đường vào 100g hỗn hợp các tỷ lệ dịch đã trộn lần lượt: 8; 12; 16 (%). Rót khuôn và để nguội chờ thạch đông và phân tích các chỉ tiêu cảm quan (màu sắc, vị), giá trị pH cân bằng. Thí nghiệm được lặp lại 3 lần.

Thí nghiệm 2: ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thanh trùng đến sự thay đổi chất lượng của sản phẩm thạch rau câu thanh long ruột đỏ.

Sử dụng công thức phối trộn được chọn từ thí nghiệm 1, dung dịch thạch rau câu được rót nóng khoảng 80^oC vào hũ thủy tinh 70 mL, ghép nắp và thanh trùng trong bể điều nhiệt (hiệu Memmert WNB22) ở các nhiệt độ: 80; 85; 90; 95 (^oC) với các mức thời gian: 20; 30; 40 (phút). Mẫu thí nghiệm sau thanh trùng được làm nguội nhanh bằng nước đến nhiệt độ khoảng 30 ± 0,5^oC. Tiến hành phân tích các chỉ tiêu hàm lượng betacyanin còn lại, đo màu sắc sản phẩm. Thí nghiệm được lặp lại 3 lần.

3. Kết quả thảo luận

3.1. Thí nghiệm 1

Tỷ lệ phối trộn các thành phần nguyên liệu thực phẩm có ảnh hưởng trực tiếp đến sự yêu thích cảm quan của người dùng và giải pháp áp dụng để bảo quản cho sản phẩm. Kết quả phân tích cảm quan và đo pH cân bằng của sản phẩm thạch rau câu thanh long được trình bày ở Bảng 1.

Bảng 1. Điểm cảm quan màu sắc, vị và giá trị pH cân bằng
của sản phẩm phối trộn

(Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa của các nghiệm thức khảo sát ở mức độ tin cậy 95%)

Bảng 1 cho thấy, tỷ lệ phối trộn 50:50 có sự khác biệt ý nghĩa thống kê so với tỷ lệ 70:30 và 80:20 ở hầu hết các nồng độ đường bổ sung. Điểm cảm quan vị ngọt của sản phẩm có sự khác biệt lớn ở các nồng độ đường bổ sung 8%; 12%; 16% trong cùng một tỷ lệ dịch carrageenan và dịch thanh long.

Mức độ yêu thích trung bình cao nhất được ghi nhận ở tỷ lệ 70:30 và 16% đường bổ sung. Kết quả đo pH sản phẩm sau khi phối trộn các nghiệm thức đều có pH < 4,6 phù hợp để áp dụng phương pháp thanh trùng nhiệt cho bảo quản. Hàm lượng đường cao (16%) và giá trị pH cân bằng của sản phẩm thấp (pH = 4.0) là điều kiện thuận lợi để betacyanin được giữ ổn định khi xử lý nhiệt [11-12].

3.2. Thí nghiệm 2

3.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thanh trùng đến sự thay đổi hàm lượng betacyanin

Công thức phối trộn dịch carrageenan:dịch thanh long (70:30), nồng độ đường thêm vào hỗn hợp là 16% được sử dụng cho thí nghiệm này. Hàm lượng betacyanin trong sản phẩm thạch rau câu sau thanh trùng được đánh giá thông qua công thức tỷ lệ betacyanin còn lại. Kết quả trình bày ở Bảng 2.

Bảng 2. Tỷ lệ betacyanin còn lại trong sản phẩm sau khi thanh trùng

a, b, c, d: Các số trung bình trong cùng một cột có chữ cái khác nhau biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa của các nghiệm thức khảo sát ở mức độ tin cậy 95%.

A, B, C, D: Các số trung bình trong cùng một dòng có chữ cái khác nhau biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa của các nghiệm thức khảo sát ở mức độ tin cậy 95%.

Kết quả ở Bảng 2 cho thấy, mức độ giảm betacyanin đáng kể được quan sát ở tất cả các nhiệt độ khi bắt đầu từ 20 phút trở đi. Sự khác nhau về tỷ lệ betacyanin còn lại ở 30 phút và 40 phút xử lý ở các nhiệt độ 80; 85; 90; 95 (^oC) là không nhiều. Nghiên cứu hiện tại cho thấy, betacyanin nhạy cảm với nhiệt như báo cáo trước đây của [13]. Do sắc tố betacyanin nhạy cảm với nhiệt, nên nhiệt độ thấp nhất là 80^oC được chọn để xử lý sản phẩm thạch rau câu thanh long ruột đỏ (tỷ lệ betacyanin còn lại là 0,69±0,01 sau 40 phút) và thời gian gia nhiệt được chọn tối đa 30 phút ở 80oC. Kết quả này hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu tỷ lệ betacyanin còn lại trong nước ép thanh long ruột đỏ thanh trùng của Phan Thị Thanh Quế và cộng sự [11].

3.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thanh trùng đến sự thay đổi màu sắc

Chất lượng thực phẩm có thể được đánh giá thông qua thuộc tính màu sắc [14]. Trong đó, độ sáng L* có ý nghĩa rất quan trọng trong chế biến thực phẩm đặc biệt là ảnh hưởng của việc xử lý thực phẩm trong môi trường có sự tham gia của nhiệt độ. Sự khác biệt DL được định nghĩa là sự khác biệt về độ sáng giữa mẫu trước và sau khi xử lý, được sử dụng trong đánh giá sự thay đổi màu sắc của thạch rau câu thanh long. Sự thay đổi DL được thể hiện qua Hình 1.

Hình 1: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian thanh trùng đến màu sắc sản phẩm

a, b, c, d: Các số trung bình có chữ cái khác nhau biểu thị sự khác biệt ý nghĩa về thời gian của các nghiệm thức khảo sát ở mức độ tin cậy 95%.

A, B, C, D: Các số trung bình có chữ cái khác nhau biểu thị sự khác biệt ý nghĩa về nhiệt độ của các nghiệm thức khảo sát ở mức độ tin cậy 95%.

Kết quả phân tích màu sắc Hình 1 cho thấy, giá trị DL có khác biệt ý nghĩa (p < 0,05) ở các mức nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt. Ở thời gian 30 phút xử lý nhiệt ở 95^oC cho kết quả màu sắc DL sáng nhất, nhưng tại 90^oC lại có DL nhỏ hơn khi xử lý ở 80^oC hay 85^oC. Ở 80^oC thời gian xử lý 30 phút và 40 phút cho thấy vẫn có độ ổn định màu sắc sản phẩm. Rõ ràng, màu sắc của sản phẩm phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố ngoài betacyanin còn có thể có sự biến đổi các nhóm sắc tố khác hoặc các phản ứng hóa nâu do enzyme. Sự thay đổi giá trị DL của sản phẩm sau khi thanh trùng không hoàn toàn phụ thuộc vào sự giảm hàm lượng betacyanin (Bảng 2). Ngoài ra, bản chất của sản phẩm thạch rau câu tồn tại ở dạng gel có độ nhớt cao, khi thanh trùng tác động nhiệt không đều lên các vị trí của sản phẩm cũng có thể gây ra biến đổi ngẫu nhiên màu sắc ở các vị trí của sản phẩm trong thiết bị thanh trùng.

4. Kết luận

Nhiệt độ và thời gian xử lý là yếu tố làm giảm hàm lượng betacyanin trong sản phẩm rau câu thanh long ruột đỏ. Xử lý nhiệt từ mức 80^oC trong thời gian dưới 30 phút sẽ giữ được hàm lượng betacyanin và sự ổn định màu sắc hiệu quả nhất. Các mẫu sản phẩm sau khi thanh trùng đều đạt giá trị an toàn vi sinh vật với tổng số vi khuẩn hiếu khí là 0,5x102 cfu/g với phương pháp thử TCVN 4884:2005.

TÀI LIỆU  THAM KHẢO:

1. O. P. S. Rebecca, A. N. Boyce, and S. Chandran (2010). Pigment identification and antioxidant properties of red dragon fruit (Hylocereus polyrhizus). African J. Biotechnol., 9(10), 1450-1454.
2. P. Esquivel, F. C. Stintzing, and R. Carle (2007). Phenolic compound profiles and their corresponding antioxidant capacity of purple pitaya (Hylocereus sp.) genotypes. Zeitschrift fur Naturforsch. - Sect. C J. Biosci., 62(9-10), 636-644.
3. F. Le Bellec, F. Vaillant, and E. Imbert (2006). Pitahaya (Hylocereus spp.): A new fruit crop, a market with a future. Fruits, 61(4), 237-250.
4. W. Liaotrakoon (2013) Characterization of dragon fruit (Hylocereus spp.) components with valorization potential. [Online] Available at https://core.ac.uk/download/pdf/55814526.pdf
5. K. K. Woo, F. H. Ngou, L. S. Ngo, W. K. Soong, and P. Y. Tang (2011). Stability of betalain pigment from red dragon fruit (Hylocereus polyrhizus). Am. J. Food Technol., 6(2), 140-148.
6. H. Belitz, W. Grosch, and P. Schieberle (2019). Food chemistry. [Online] Available at doi: 10.1016/B978-0-12-814887-7.00009-5.
7. M. Islam, M. Khan, M. Hoque, and M. Rahman (2012). Studies on the Processing and Preservation of Dragon Fruit (Hylocereus undatus) Jelly. Agric., 10(2), 29-35.
8. J. B. Panchal, R. S. Gaikwad, J. K. Dhemre, and U. D. Chavan (2018). Studies on preparation and storage of jelly from dragon fruit (Hylocereus undatus). J. Pharmacogn. Phytochem., 7(4), 2648-2655.
9. Y. M. Wong and L. F. Siow (2015). Effects of heat, pH, antioxidant, agitation and light on betacyanin stability using red-fleshed dragon fruit (Hylocereus polyrhizus) juice and concentrate as models. J. Food Sci. Technol., 52,(5), 3086-3092.
10. R. M. Schweiggert, M. G. Villalobos-Gutierrez, P. Esquivel, and R. Carle, (2009). Development and optimization of low temperature enzyme-assisted liquefaction for the production of colouring foodstuff from purple pitaya (Hylocereus sp. [Weber] Britton & Rose). Eur. Food Res. Technol., 230(2), 269-280.
11. P. T. T. Quế, N. T. T. Thủy, T. T. A. Ngọc, and L. D. Nghĩa (2017). Ảnh hưởng của điều kiện chế biến và bảo quản đến sự ổn định màu betacyanin trong nước ép thịt quả thanh long ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus). Can Tho Univ. J. Sci., 51,16.
12. L. F. Siow and Y. M. Wong (2017). Effect of juice concentration on storage stability, betacyanin degradation kinetics, and sensory acceptance of red-fleshed dragon fruit (Hylocereus polyrhizus) juice. Int. J. Food Prop., 20(3), 623-632.
13. K. K. Woo, F. N. F. Wong, H. S. C. Chua, and P. Y. Tang (2011). Stability of the spray-dried pigment of red dragon fruit [Hylocereus polyrhizus (Weber) Britton and rose] as a function of organic acid additives and storage conditions. Philipp. Agric. Sci., 94(3), 264-269.
14. L. M. M. Tijskens, S. A. Barringer, and E. S. A. Biekman (2001). Modelling the effect of pH on the colour degradation of blanched broccoli. Innov. Food Sci. Emerg. Technol., 2(4), 315-322.

IMPACTS OF THE PASTEURIZATION

ON THE BETACYANIN STABILITY OF DRAGON FRUIT

(HYLOCEREUS POLYRHIZUS) JELLY

• NGUYEN DUC TOAN

Center of Post-harvest technology

Faculty of Agriculture and Fisheries, Tra Vinh University 

ABSTRACT:

This study is to determine the impact of heat pasteurization on the change in betacyanin content and color of red fleshed dragon fruit (Hylocereus polyrhizus) jelly. Dragon fruit juice is made by crushing the flesh of the fruit, and the seeds are removed. Carrageenan solution is made by dissolving 1.6 gr of carrageenan into 200 ml of water. Then, the carrageenan solution and the dragon fruit juice are mixed in the ratio of 70:30. 16 percent of sugar is added to the mixture. After mixing, the mixture’s equilibrium pH value is 4,09±0,02. The mixture is pasteurizedat 80, 85, 90, and 95oC for 20, 30, and 40 minutes. The study finds that if the mixture is pasteurized at 80oC for 30 minutes or less, the betacyanin color will be stable.

Keywords: hylocereus polyrhizus, betacyanin, pasteurization, jelly.

[Tạp chí Công Thương - Các kết quả nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghệ, Số 12 tháng 5 năm 2023]