Báo cáo Công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến

Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 1 MỤC LỤC 1. TỔNG QUAN ..................................................................................................................... 5 1.1 Phân loại...................................................................................................................... 5 1.2 Nguồn gốc và đặc điểm sinh thái ................................................................................. 7 1.2.1 Nguồn gốc ........................................................................................................... 7 1.2.2 Điều kiện sinh trưởng........................................................................................... 7 1.2.3 Sự ra hoa.............................................................................................................. 8 2. THU HOẠCH: .................................................................................................................... 9 2.1. Thu hoạch .................................................................................................................... 9 2.2. Thay đổi của trái thanh long trong quá trình chín ....................................................... 11 2.3. Ứng dụng chitosan làm màng bao bảo quản trái thanh long ........................................ 12 3. THÀNH PHẦN HÓA HỌC .............................................................................................. 14 3.1. Thành phần hoá học cơ bản ....................................................................................... 14 3.1.1 Carbohydrrate .................................................................................................... 15 3.1.2 Sắc tố ................................................................................................................. 16 3.1.3 Các hợp chất có hoạt tính khác ........................................................................... 17 3.1.4 Polysacharide từ thành tế bào của thịt trái .......................................................... 19 3.2. Hạt thanh long ........................................................................................................... 20 3.3. Thành phần hóa học của vỏ trái thanh long ................................................................ 22 4. THANH LONG BÌNH THUẬN VIỆT NAM, ĐẶC ĐIỂM VÀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT 24 5. SẢN PHẨM ...................................................................................................................... 26 5.1. Trái tươi: ................................................................................................................... 26 5.2. Nước thanh long đóng lon: ........................................................................................ 27 5.3. Dragon fruit juice concentrate: ................................................................................... 27 5.4. Dragon fruit jam: ....................................................................................................... 27 5.5. Freeze dried pitaya: (thanh long sấy): ........................................................................ 28 5.6. Dragon fruit juice enzyme (fermented dragon fruit juice): .......................................... 29 5.7. Sản phẩm khác .......................................................................................................... 29 6. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MỘT SỐ SẢN PHẨM TỪ TRÁI THANH LONG ................ 31 6.1. Nguyên liệu ............................................................................................................... 31 6.1.1. Trái thanh long: ................................................................................................. 31 Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 2 6.1.2. Nước .................................................................................................................. 31 6.1.3. Syrup đường ...................................................................................................... 34 6.1.4. Acid citric .......................................................................................................... 35 6.1.5. Phụ gia tạo đăc (thickening agent): xanthan gum ................................................ 36 6.1.6. Vitamine C ........................................................................................................ 37 6.2. Quy trình công nghệ ................................................................................................... 38 6.3. Giải thích một số quá trình ......................................................................................... 39 7. KẾT LUẬN ...................................................................................................................... 47 8. TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................ 47 Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 3 DANH MỤC BẢNG Bảng1.1. Khoá phân loại chi Hylocereus theo Britton và Rose .................................................... 5 Bảng 2.1: Sự thay đổi các thành phần và chất lượng của trái thanh long sau ra hoa.................. 11 Bảng 2.2: sự mất khối lượng theo thời gian bảo quản bằng chitosan .......................................... 12 Bảng 2.3: độ dẫn khí khổng trong các thời gian bảo quản sau thu hoạch .................................... 13 Bảng 2.4: thay đổi kích thước khí khổng (chiều rộng) trong thời gian bảo quản ......................... 13 Bảng 2.5: thay đổi kích thước khí khổng (chiều dài) trong thời gian bảo quản ........................... 13 Bảng 2.6: Độ mở khí khổng của vỏ thanh long theo thời gian bảo quản thanh long vơi màng phủ chitosan .................................................................................................................................... 13 Bảng 2.7: thời gian bảo quản của trái với các chế độ xử lý khác nhau ........................................ 13 Bảng 3.1 : Thành phần trung bình của trái thanh long tính trên 100g phần ăn được ................... 14 Bảng 3.2: Tính chất lý và hóa của hai loại thanh long H. undatus và H. polyrhizus.................... 15 Bảng 3.3: Các betacyanin từ kết quả phân tích HPLC................................................................ 17 Bảng 3.4 : Tính chất của phần bã không tan trong cồn của khối nghiền nhão từ Hylocereus sp (thanh long ruột đỏ) .................................................................................................................. 19 Bảng 3.5: Thành phần đường trung tính của các phân đoạn pectin khác nhau ............................ 20 Bảng 3.6: Thành phần acid béo (so với tổng acid béo) trong hạt của hai loại Hylocereus polyrhizus và Hylocereus undatus. ............................................................................................ 21 Bảng 3.7: Thành phần của tocopherol, acid phenolic và phytosterol của hạt thanh long ............. 21 Bảng 3.8: Thành phần của vỏ trái thanh long ............................................................................. 21 Bảng 3.9: Tính chất hóa lý của vỏ trái thanh long ...................................................................... 23 Bảng 3.10: Thành phần các polysaccharide trong vỏ thanh long ................................................ 23 Bảng 4.1: Sự sản xuất và tiêu thụ trái thanh long ở Bình thuận .................................................. 24 Bảng 4.2: Thành phần hóa học của trái thanh long từ các miền khác nhau ................................. 25 Bảng 6.1: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống (QCVN 01:2009/BYT) .... 31 Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 4 DANH MỤC HÌNH: Hình 1.1: Trái Hylocereus purssi và Hylocereus. costaricensis ................................................... 6 Hình 1.2: Trái Hylocereus undatus .............................................................................................. 7 Hình 1.3: Trái Hylocereus trigonus ............................................................................................. 7 Hình 1.4: Cây Hylocereus trigonus ở tây nam Ấn Độ .................................................................. 8 Hình 1.5: Thụ phấn nhân tạo trên hoa của Hylocereus sp ............................................................ 9 Hình 2.1: Sự thay đổi của trái sau ra hoa ở những thời điểm khác nhau ..................................... 11 Hình 3.1: Hoạt tính chống oxi hóa của dịch trích từ thịt trái (a) và vỏ trái thanh long (b) ........... 18 Hình 3.2 : Sự kìm hãm tế bào ung thư melanin B16F10 khi nuôi trong dịch trích từ thịt và vỏ trái thanh long (a) và betanin (b) ..................................................................................................... 18 Hình5.1: Sản phẩm trái thanh long tươi ..................................................................................... 26 Hình 5.2: Sản phẩm nước thanh long dạng lon .......................................................................... 27 Hình 5.3: Sản phẩm dragon fruit concentrate ............................................................................. 27 Hình 5.4: Sản phẩm dragon fruit jam ......................................................................................... 28 Hình 5.5: Sản phẩm thanh long sấy ........................................................................................... 28 Hình 5.6: Sản phẩm nước thanh long lên men ........................................................................... 29 Hình 6.1: Acid citric ................................................................................................................. 35 Hình 6.2: Xanthan gum ............................................................................................................. 37 Hình 6.3: Thiết bị ngam rửa xối tưới dạng băng tải ................................................................... 40 Hình 6.4: Thiết bị chà ............................................................................................................... 41 Hình 6.5: Thiết bị bình khuấy trộn bằng cánh khuấy ................................................................. 42 Hình 6.7: Thiết bị ủ enzyme ...................................................................................................... 44 Hình 6.8: Thiết bị ly tâm ........................................................................................................... 45 Hình 6.9: Thiết bị lọc khung bản BKL4/400 .............................................................................. 45 Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 5 1. TỔNG QUAN 1.1 Phân loại Thanh long (còn có nhiều cách gọi khác như pitaya hay pitahaya, dragon fruit, strawberry pear, nanettikafruit, kaktus madu Thanh long: - Giới (regnum): thực vật (plantae) - Bộ (ordo): cẩm chướng (Caryophyllales) - Họ (familia): xương rồng (cactaceae) - Chi (genus): Hylocereus Họ xương rồng (Cactaceae) gồm khoảng 120 – 200 chi gồm từ 1500 – 2000 loài được tìm thấy đặc biệt là ở vùng bán sa mạc, vùng nhiệt đới nóng của Mỹ Latinh. Cactaceae thường được trồng để làm cảnh, nhưng cũng có đến gần 250 loài được canh tác để lấy quả và cung cấp cho công nghiệp. Tuy nhiên, một số ít loài có giá trị kinh tế. Chi Opuntia mill có lẽ được canh tác nhiều nhất để lấy quả (cactus pear, prickly pear). Ở Mỹ Latinh, nhiều loài khác nhau được canh tác và trái của nó được gọi là thanh long. Tên chung và tên địa phương làm cho sự phân loại thực vật chúng khó khăn. Tuy nhiên, tất cả thanh long được nhóm vào 4 chi chính (main genera): Stenocereus Britton & Rose, Cereus Mill, Selenicereus Riccob và Hylocereus Britton & Rose. Chúng tôi tập trung đặc biệt vào chi Hylocereus. Hylocereus có đặc điểm thân leo với rễ ở trên không và tạo ra trái có bề mặt láng trên đó gắn những “vảy” lá lớn. Hylocereus là lưỡng bộ (2n = 22). Sau đây là khóa phân loại theo Britton và Rose cho chi Hylocereus Bảng1.1. Khoá phân loại chi Hylocereus theo Britton và Rose: A. Thân hơi xanh hay hơi xám, có núm gai, lá rìa, “vây” đỏ Gai ngắn, trái hình thuôn (oblong) ruột đỏ H. purpuslii Ít gai - Cành mảnh mai, trái hình thuôn, ruột đỏ H. polyrhizus - Cành chắc khoẻ, trái hình trứng, ruột màu tím đỏ H. costaricensis AA. Thân màu xanh sáng, có núm gai, có lá rìa, "vây" màu xanh Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 6 Gân của thân hình tai bèo, trái hình thuôn, ruột trắng H. undatus Trái hình thuôn - trứng gần như trơn láng, ruột trắng H. trigonus Có 16 loài của chi Hylocereus nó được sử dụng làm cảnh là vì hoa to (15 – 25 cm), nở vào ban đêm; màu kem, ngoại trừ H. stenopterus và H. extensus, cánh hoa của chúng có màu đỏ và hồng. Mặc dù tất cả những loài này có thể là những loài có tiềm năng cho trái cây, chỉ một số lượng chủ yếu được canh tác cho mục đích này H. purpusii (Weing) Britton & Rose có hoa rất lớn (25 cm) với những cái rìa; những đoạn bao bên ngoài màu hơi đỏ; giữa thì màu vàng, bên trong thì màu trắng. Nó có trái hình thuôn màu đỏ tươi được bao bởi những cái “vây” (dài: 10 – 15 cm; nặng 150 – 400 g); ruột đỏ với nhiều hạt nhỏ màu đen; có kết cấu tốt nhưng không gây hương vị mạnh Hình 1.1: trái Hylocereus purssi và H. costaricensis H. polyrhizus (Web) Britton & Rose có hoa rất dài (25 – 30 cm) với rìa; phần ngoài cùng hơi đỏ, đặc biệt ở mép. Trái của nó có màu đỏ tươi (dài 10 – 12 cm; khối lượng 130 – 350g) hình thuôn và có những “vẩy” với nhiều kích cỡ khác nhau; có ruột đỏ với nhiều hạt đen, có vị tốt. H. costaricensis (Web) Britton & Rose là loài chắc khoẻ nhất trong chi này. Thân có lớp sáp trắng và hoa thì gần giống như với H. polyrhizus; quả màu đỏ tươi (kích thước 10 – 15 cm) khối lượng 250 – 600 g) hình trứng và có những cái “vảy” với nhiều kích thước khác nhau. Thịt quả có màu đỏ - tím với nhiều những hạt đen. H. undatus (Haw) Britton & Rose có thân dài và xanh. Hoa rất dài (tới 29 cm); phần bao hoa ngoài cùng có màu xanh (hoặc vàng – xanh) và bên trong thì màu trắng tinh khiết. Trái có màu hồng – đỏ (dài 15 -22cm, nặng 300 – 800g) hình thuôn và được bọc bên ngoài với các cái Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 7 “vảy” màu đỏ dài và rộng, và xanh ở đỉnh. Thịt trái có màu trắng với nhiều hạt nhỏ màu đen, hương vị không mạnh Hình1.2: trái Hylocereus undatus Hình 1.3: trái Hylocereus trigonus 1.2 Nguồn gốc và đặc điểm sinh thái 1.2.1 Nguồn gốc Thanh long có nguồn gốc từ Mexico và trung và nam Mỹ (Benzing, 1990; Britton & Rose, 1963; Haber, 1983) và sau đó thì được trồng trọt rộng rãi ở các nước Colombia, Israel, Australia, Nicaragua, ở châu Á như Việt Nam, Đài Loan, Malysia, Philipine (Mizrahi, Nerd, & Nobel, 1997), ở Việt Nam thanh long đã được trồng ít nhất 100 năm, với sự đưa vào của người pháp ((Mizrahi, Nerd, & Nobel, 1997), ở châu á thì hay được gọi với tên “dragon fruit” vì màu đỏ sáng với các “vây” xanh trên vỏ của trái 1.2.2 Điều kiện sinh trưởng Thanh long là loài ưa khí hậu khô nhiệt đới. Nhiệt độ trung bình cho sự phát triển của nó là khoảng 21 – 29 oC, tối đa có thể lên tới 38 – 40 oC. Nhu cầu nước của nó khá khiêm tốn. Nếu lượng mưa quá dư có thể dẫn tới sự rụng hoa và hư hỏng trái non. Để phát triển tốt thanh long cần nhiều ánh sáng. Thanh long được nhân giống bằng cành giâm. Vì sự chịu đựng của loài của Hylocereus cho phép chúng phát triển tốt dưới những điều kiện sinh thái khác nhau. Ví dụ, ở Mexico, chúng được tìm thấy ở những vùng mưa rát nhiều (340 – 3500 mm/năm và ở độ cao tới 2750m so với mặt nước biển. Chúng có thể sống sót ở những điều kiện thời tiết rất nóng, với nhiệt độ lên tới 38 – 40 oC. Các loài của chi Hylocereus là thực vật bán biểu sinh và do đó thường ưa sống trong điều kiện “nửa bóng tối” (được tạo nên bởi cây). Các loài chính có thể phát triển rất tốt ở dưới mặt trời (ví dụ H. undatus, H. costaricensis và H. purpusii). Tuy nhiên, thời tiết nóng và thiếu nước có thể dẫn tới đốt cháy thân cây. Ở sa mạc Neveg ở Israel, điều kiện thuận lợi Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 8 nhất cho sự phát triển và ra trái được tìm ra là 30% bóng tối cho loài H. polyrhizus. Ở Tây Ấn của Pháp (Guadeloupe và Saint – Martin), việc trồng trọt H. trigonus chỉ có thể ở điều kiện khoảng 50% bóng tối. Dư thừa nước một cách hệ thống sẽ dẫn tới hiện tượng rụng hoa và trái non. Các loài của chi Hylocereus có thể thích nghi với loại đất thoát nước tốt. Hình 1.4: Cây Hylocereus trigonus ở tây nam Ấn Độ 1.2.3 Sự ra hoa Sự phát triển của hoa không phụ thuộc vào lượng nước đang có, nhưng phụ thuộc vào độ dài ngày; ở Việt Nam, sự bắt đầu ra hoa thường được gây ra bằng ánh sáng nhân tạo để tăng chiều dài ngày lên. Ở Reunion Island, người ta chứng minh được rằng số lượng hoa thu được bằng sử dụng ánh sáng nhân tạo về đêm tỉ lệ với khoảng cách giữa điểm tiếp nhận và nguồn sáng. Những nụ hoa có thể còn lại trong trạng thái tiềm ẩn trong vài tuần, và thường sẽ bắt đầu ra hoa sau mùa mưa. ở Bán cầu nam, H. undatus và H. costaricensis ra hoa từ tháng 11 tới tháng 4 và, ở Bắc bán cầu lại từ tháng 5 tới tháng 10. Các thời kì ra hoa là có chu kì (cyclic) và trải ra suốt cả thời kì Số lượng các giai đoạn ra hoa phụ thuộc vào loài: 7- 8 đối với H. costaricensis và 5-6 đối với H. undatus. Một thời kì kéo dài từ 3 tới 4 tuần, bao gồm sự ra nụ, nở hoa, ra trái non và trái chín thuần thục trên cùng một cây. Những giai đoạn giữa sự xuất hiện của nụ hoa và sự nở hoa (giai đoạn 1) và giữa sự nở hoa và thu hoạch trái (giai đoạn 2) rất ngắn: khoảng 15 đến 20 ngày cho giai đoạn 1 và 30 ngày cho giai đoạn 2. Tại các đất nước bản xứ của chúng, sự thụ phấn của hai loài này được thực hiện bởi dơi vào ban đêm hoặc bởi bướm thuộc họ Sphingideae, của chi Maduca. Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GVHD: TS. Trần Bích Lam 9 Hoa mở ra xảy ra vài giờ trước khi hoa mở hoàn toàn. Phấn hoa nhiều, nặng và không bột. Hoa bắt đầu mở ở khoảng giữa 20 giờ và 20 giờ rưỡi; hoa chỉ nở trong một ngày và sau đó đóng lại (dù có được thụ phấn hay không) vào buổi sáng của ngày sau khi nở hoa. Ngày sau đó thì cánh hoa trở nên mềm và từ từ khô lại. Phần không được thụ phấn thì trở thành màu hơi vàng và toàn bộ hoa rụng đi sau 4 đến 6 ngày, trong khi phần được thu phấn còn lại màu hơi xanh và tăng trưởng về khối lượng và thể tích chứng tỏ trái đã được tạo ra. Chất lượng của quả từ sự thụ phấn tự nhiên thường sẽ thấp hơn so với thụ phấn nhân tạo. Nguồn gốc của sự thụ phấn cũng có thể ảnh hưởng đến thời gian giữa thụ phấn cho đến lúc thu hoạch (được biết như là hiện tượng metaxenia, điều này được phát hiện trước đó trên loài H. polyhrizus) Hình1.5: thụ phấn nhân tạo trên hoa của Hylocereus sp. 2. THU HOẠCH: 2.1. Thu hoạch Vỏ trái đổi màu rất chậm trong giai đoạn chín, chuyển từ xanh sang đỏ hay hồng sẫm (25 hoặc 27 ngày phụ thuộc loài) sau khi nở hoa. Khoảng 1 tuần sau đó thì trái đạt đến màu tối đa của nó. Nerd và cộng sự (1999) khuyến cáo nên thu hái trái từ 32 – 35 ngày sau ra hoa. Khi trái chín độ axit tăng nồng độ chất khô hòa tan tăng lên. Tiêu chuẩn của sự chín khi thường là khi màu sắc chuyển hoàn toàn sang màu đỏ (Nerd và cộng sự 1999). Tiêu chuẩn thu hoạch bao gồm: màu sắc, nồng độ chất rắn hòa tan, độ axit, số ngày sau khi ra hoa (tối thiểu là 32 ngày). Thu hoạch bắt đầu từ tháng thứ 18 sau khi trồng. Trái thanh long là trái không có đỉnh sinh trưởng - Sản xuất rất ít hoặc không sản xuất ethylene (0.025 - 0.091 μL kg -1 h -1 ) (Nerd và cộng sự, 1999). Báo cáo công nghệ và sản phẩm thanh long chế biến GV