HÀ VĂN THUYẾT (Chủ biên)
CAO HOÀNG LAN - NGUYEN
t h ị
h ạ n h
HÀ VĂN THUYÉT (Chủ biên)
CAO HOÀNG LAN - NGUYỄN THỊ HẠNH
CÔNG NGHỆ RAU QUẢ
Bản quyền thuộc về trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
Mọi hình thức xuất bản, sao chép mà không có sự cho phép bằng văn bàn cùa trường là vi phạm pháp luật.
M ã số: 58-2013/CXB/l3 9-01/BKHN
Biên mục trên xuẩt bản phẩm của Thư viện Quốc gia Việt Nam
Hà Vân Thuyết
Công nghệ rau quả / Hà Văn Thuyết (ch.b.), Cao Hoàng Lan, Nguyễn Thi Hạnh. - H. : Bách khoa Hà Nội, 2013. - 380tr.: hình vẽ, bảng ; 24 cm
Thu mục: tr, 177-379 ISBN 9786049113895
1. Công nghệ thực phẩm 2. Rau quả 3. Giáo trình 664 - dcl4
LỜI NÓI ĐẲU
Công nghệ bảo quản và chế biến rau quả chiếm một vị trí quan trọng trong công nghiệp chế biến thực phẩm nói chung ở hầu hết các nước trên thể giới. Việt Nam là nưóc nông nghiệp thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nên cỏ rất nhiều lợi thế để phát triển mặt hàng rau quả đặc sản. Vỉ vậy, rau quả đã và đang ừờ thành nguồn hàng hóa nông sản dồi dào, tham gia tích cực vào thị trưởng ừong nước cũng như xuất khẩu, góp phần đáng kể vào sự phát triển kinh tế quốc đân.
Muốn khai thác tốt nguồn lợi rau quả, cần đẩy mạnh hơn nữa công tác nghiên cửu khoa học, công nghệ trong lĩnh vực sản xuất nguyên liệu, bảo quản và chế biến, nhằm nâng cao chất lượng nguyên liệu cũng như sản phẩm, đáp ứng tốt hom yêu cầu ngày càng cao cùa khách hàng.
Đào tạo cán bộ khoa học kỹ thuật cho ngành bảo quàn và chế biến rau quả là một ưong những khâu mẩu chốt quan trọng thúc đẩy sự phát triển của ngành,
Để góp phần vào việc thực hiện tốt hon chương trình đào tạo cán bộ khoa học, kỹ thuật cho ngành công nghiệp thục phẩm nỏi chung, bảo quản và chế biến rau quả nói riêng, chúng tôi biên soạn cuốn giáo trinh Công nghệ rau quảgồm ba phần:
Phần I. Nguyên liệu rau quả; Phần II. Bảo quàn rau quả; Phần III. Chế biển rau quả.
Nội đung của giáo trinh được trinh bảy rất tổng quát và cơ bản, tạo cơ sở cho quá trình tư đuy và sáng tạo của người đọc.
Mục tiêu của giáo trình là cung cấp cho sinh viên học ở bậc cao đẳng, đại học thuộc ngành công nghệ thực phẩm một lượng kiến thức cơ bàn về nguyên liệu, kỹ thuật bảo quản và chế biển rau quả, đủ để sau khi ra tnrởng có trỉnh độ điều hành, quản lý kỹ thuật, nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực công nghệ rau quả. Cuốn sách còn lả tài liệu tham khảo, bổ sung kiến thức cho bậc cao học và nghiên cứu sinh thuộc chuyên ngành bảo quản, chế biến rau quả.
Mặc dù nhóm tác giả đa cỏ nhiều cổ gắng, nhung chắc chắn cuốn giáo trình còn tồn tại nhiều thiểu sót về nội dung và hỉnh thức. Chứng tôi mong nhận được sự thông cảm và góp ý cùa quý bạn đọc.
Thay mặt nhóm tác giả PGS. TS. Hà Vãn Thuyểt
MỤC LỤC
LỜI NÓI Đ Ầ u!...3
M Ở ĐẰ U ...9
1. MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA CÔNG NGHIỆP BẢO QUẢN VÀ CHE BIẾN RAU QUẢ... ... ...9
2. BẢN CHẮT VÀ NGUYÊN LÝ c ơ BẢN CỦA BÀO QUÀN NGUYỀN LIỆU VÀ SẢN PHẤM CHẾ BIỂN TỪ RAU QUÀ...10
PHÀN I. NGUYÊN LIỆU RAU QUẢ
Chương 1. CÁƯ TẠO TẾ BÀO VÀ THÀNH PHẢN HỎA HỌC CỦA RAU QUẢ TƯƠI... 121.1. CẤU TẠO TÉ BÀO THỰC VẬT...12
1.1.1. Thành phần nguyên sinh... 13 1.1.2. Nhân... ... 15 1.1.3. Ty thể... ... ... ... 15 1.1.4. Lạp th ể... ... ...15 1.1.5. Không bào... ...16 1.1.6. Vách (vỏ) tế bào... ... ... ... 16 1.1.7. Mồ thực vật... ... 19
1.2. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA RAU QUẢ...20
1.2.1. N ước... ...20
1.2.2. Chất k h ô ... ... ... ... 21
1.3. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIÊN VÀ CHÍN CỦA RAU Q U À ...40
1.3.1. Quả trình phát triển., ,... ...40
1.3.2. Độ chín của rau quả...41
Chưomg 2. CÁC LOẠI RAU QUẢ CHÍNH DÙNG CHO BẢO QUẢN VÀ CHÉ BIẾN...:... ... ...43
2.1. PHÂN LOẠI RAU QUẢ... 43
2.2. CÁC LOẠI RAU QUẢ CHÍNH... ...44
2.2.1. Các loại q u ả... 45
2.2.2. Các loại rau, củ và hạt... 63
2.2.3. Rau thơm và rau gia vị... 69
Chương 3. THU HOẠCH, VẬN CHUYẾN, THU NHẬN VÀ BẢO QUẢN
TẠM THỜI RAU QUẢ TƯƠI... 76
3.1. THƯ HOẠCH...76
3.2. VẬN CHUYẾN...77
3.3. THƯ NHẬN VÀ BẢO QUẢN TẠM THỜI NGUYÊN LIỆU RAUQƯÀ... ...!... 78
PHÀN II. BẢO QUÀN RAU QUÀ TƯƠI
Chương 1. NHỮNG BIẾN ĐỎI CỦA RAU QUẢ SAU KHI THU HÁI... 811.1. CÁC QUÁ TRÌNH VẬT LÝ...81
1.1.1. Sự bay hơi nước... ... ...81
1.1.2. Sự giảm khối lượng tự nhiên...83
1.1.3. Sự sính nhiệt... ...85
1.2. CÁC QUÁ TRÌNH SINH HÓA, SINH LÝ...86
1.2.1. Biến đổi thành phần hóa học... ... 86
1.2.2. Quá trinh hô hấp của rau quả tươi... 87
1.2.3. Sự sinh ethylene...93
Chương 2. CÁC YỂU TÓ ẢNH HƯỞNG ĐẾN THỜI HẠN BẢO QUẲN RAU QUẢ TƯƠI...94
2.1. ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ BỀN... 94 2.2. NHIỆT Đ ộ ... 95 2.3. Đ ộ ÂM TƯƠNG ĐỐI CỦA KHÔNG KHÍ... 97 2.4. THÀNH PHẢN KHÍ QUYỂN... 97 2.5. THÔNG GIÓ... 98 2.6. ẢNH SẢNG...99 2.7. KỸ THUẬT CHẮM BÓ N ... 99
Chương 3. KỸ THUẬT BẢO QUẢN RAU QUẢ TƯƠI...100
3.1. KHO BẢO QUẢN... 100
3.1.1. Kho bào quản đơn giản... 100
3.1.2. Kho xây dựng cố định... 102
3.2. CẢC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN RAU QUẢ TƯ Ơ I...104
3.2.1. Bảo quàn ở nhiệt độ thấp (bảo quản lạnh)...104
3.2.2. Bảo quản trong môi trường thay đổi thành phần khí quyển... 120
3.2.3. Bảo quản bằng hóa chất... 123
3.2.4. Bảo quản rau quả bằng màng polymer sinh họic... 125
3.2.5. Bảo quản bằng tia bức xạ... ... ... 129
3.3. CHẾ Đ ộ BẢO QUẢN MỘT SỐ LOẠI RAU QUẢ T Ư Ơ I...133
3.3.1. Bảo quản quả có múi (họ Citrus)... 133
3.3.2. Bào quàn chuối... ...139
3.3.3. Bảo quản dứ a... ...144
3.3.4. Quy trình bảo quàn lạnh xoài... 147
3.3.5. Bảo quản các loại quả khác...148
3.3.6. Bảo quản khoai tâ y ...149
3.3.7. Bảo quàn cả chua...151
3.3.8. Bảo quản bắp cải, su hào, cà rổt... 154
3.3.9. Bảo quản hành, tỏ i... ... 155
p h a n
111. CHÉ BIẾN RAU QUÀ
Chương 1. CÁC QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ c ơ BẢN TRONG CHỂ BIÉN RAU QUẢ...1561.1. LựA CHỌN, PHÂN LOẠI... ... 156
1.2. R Ử A ...161
1.2.1. Quá trình rửa...L61 1.2.2. Các yếu tổ ảnh hưởng đến quá trinh rử a ...163
1.2.3. Chất rử a .... ...I ...165 1.2.4. Thiết bị rử a ... 165 1.3. LOẠI BỎ CÁC PHẦN ÍT CHÁT DINH DƯỠNG... 169 1.3.1. Bỏ vò... ... 169 1.3.2. Bỏ hạt...175 1.3.3. Bỏ cuống, lõi... ... ... ... ... ...176 1.4. CẮT, THÁI, NGHIỀN, X É ... ... ...177 1.4.1. cẳt, thái... ...177 1.4.2. Nghiền, xé... ... 180
1.5. THU NHẬN DỊCH VÀ BỘT (PURE), RAU QUẢ... 182
1.5.1. Chà... ...182
1.5.2. Ép... ... ... ...184
1.5.3. Cảc phương pháp tách địch khác... ...[92
1.6. LÀM TRONG NƯỚC QUẢ ... 194
1.6.1. Trạng thải cúa dịch quả sau khi thu n h ận ... 194
1.6.2. Các phượng pháp làm trong nước quả... ... 195
1.7. ĐỒNG H O A ... ... ... ... ... 208
1.8. PHỐI CHÉ... ...212
1.10. RÁN... ... 221
1.10.1. Mục đích và quả trinh rán... ... 221
1.10.2. Kỳ thuật rá n ... 222
1.10.3. Dầu và sự biến đồi chất lượng dầu... 222
1.10.4. Thiết bị rán... 225
1.11. CÔĐẬC... 226
1.11.1. Cô đặc dưới áp suất khí quyển... ... 226
1.11.2. Cô đặc chân không... .. ... 227
1.11.3. Cô đặc bằng lạnh đông...229
1.11.4. Cô đặc bằng phương pháp thẩm thấu ngược...230
1.11.5. Thiết bị cô đặc bằng phương pháp bay hơi nước... 231
1.12. VẢO BAO B Ì... 237
1.12.1. Các loại bao b ì ...237
1.12.2. Cho sản phẩm vào bao b ì... 238
1.12.3. Thiết bị vào bao b i ... ...240
1.13. BÀI K H Í... 240
1.13.1. Mục đích bài k hí... ... ...240
1.13.2. Hiện tuợng tạo vi pin - ăn mòn điện hóa... 241
1.13.3. Áp suất không khi trong hộp... 242
1.13.4. Phương pháp bài k h í...243
1.13.5. Thiết bí bài khí...244
1.14. GHÉP KÍN... 246
1.14.1. Các kiểu miệng và nắp bao bì thủy tình... 246
1.14.2. Các kiểu mổi ghép bao bỉ kìm lo ại... 248
1.14.3. Các ỉoại máy ghép nắp... ...248
1.14.4. Kiểm tra chất lượng mối ghép ...249
1.15. THANH TRÙNG... ... ... 250
1.15.1. Khải niệm cơ bản...250
1.15.2. Thanh trùng nhiệt... . ... ... ...251
1.16. BẢO ÔN... ... 266
1.17. HOÀN THIỆN... ... ... 267
Chương 2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHÉ BIẾN RAU Q U Ả ... 269
2.1, CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐỔ H ộ p RAU Q U Ả ... 269
2.1.1. Định nghĩa và phân loại đồ hộp... 269
2.1.2. Quy trinh sản xuất một số loại đồ h ộ p ... „..272
2.1.3. Những biến đồi của đồ hộp trong quá trinh bảo quán.;...287
2.2. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RAU QUẢ SẤY K H Ô ... 290
2.2.2. Các phương pháp sấy...293
2.2.3. Thiết bị s ấ y ... ... 294
2.2.4. Quy trình công nghệ sấy một số loại rau quả...299
2.3. CÔNG NGHỆ SẢN XUÁT RAU QUẢ LẠNH ĐÔNG...305
2.3.1. Cơ sở lý thuyết về lạnh đông rau q u ả ...305
2.3.2. Quy trinh sản xuất một số loại rau quà lạnh đ ô n g ... 307
2.4. CÔNG NGHỆ SẢN XUẨT RAU QUẢ MUỐI CHUA... 316
2.4.1. Cơ sờ lý thuyết... ... 316
2-4.2. Công nghệ muối chua một số loại rau quả...320
2.5. CÔNG NGHỆ SẢN XƯÁT VÀ BÀO QUẢN BÁN CHẾ PHẲM RAU QUẢ....!....,;... 323
2.5.1. Các dạng bản chế phẩm ... 323
2.5.2. Cạc phựơng pháp bảo quản bán chế phẩm..;...324
2.5.3. Quy trình công nghệ sàn xuất bán chế phẩm cà chua cô đặc.... 335
Chương 3. s ử DỤNG PHẾ LIỆU RAU QUẢ... ... 340
3.1. S ử DỤNG PHẾ LIỆU QUẢ HỌ CITRUS (CAM, CHANH, QUÝT, BƯỞI)... ... ;... 340
3.1.1. Thu nhậu tinh dầu tù vở quả họ Citrus..:...;... 340
3.1.2. Sản xuất Pectin từ vô quả họ Citrus vàb ẵ táo tây...341
3.1.3. Thu nhận pectin có độ ester hóa thấp..„... ... 343
3.2. SỬ DỤNG PHẾ U ỆU DỬA... ... ...343
3.2.1. Sản xuấtaxit citric tír phế liệu d ứ a... 344
3.2.2. Sản xuất enzym Bromelin từphế liệu d ứ á...344
3.2.3. Sản xuất giấm từ phế liệu dứa...344
3.3. S ừ DỰNG PHẾ LIỆU CÀ CHƯA... ... 344
3.3.1. Thu nhận chất màu Licopỉn ^... . ...344
3.3.2. Thu nhận chất bẻo... ... ... ... 344
Chương 4. MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG, KIỂM TRA THƯỞNG DÙNG TRONG BẲO QUẢN VÀ CHỂ BẾN RAU QUẢ..,... ... ...345
4.1. CHIẾT QUANG KẾ... ... ... ... ...345
4.2. CÁC LOẠI ẨM KỂ, NHIỆT KẾ ... ... 347
4.2.1. Các loại ẩm kế . ...! ... . ...347
4.2.2. Cắc loại nhiệt k ể :... ... ...353
PHỤ LỤC.. . ... ... ...;... ... ... ...358
MỞĐẰU
1. MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CÙA CỐNG NGHIỆP BÀO QUẢN VÀ
CHẾ BIÉN RAU QUẢ
Rau quả là nguồn thức ăn cần thiết không thể thiểu của con nguời. Chúng cung cấp khá đầy đủ các thành phần hóa học có giá trị dinh dưỡng và sinh học cao, cần thiết cho sự phát triển và duy ưì sự sống của cơ thể. Đó là các chất glucid, protid, lipid, các vitamin, axit hữu Cữ, chất khoảng, các hợp chất phenol, chất thơm..., trong đó có nhiều thành phần sinh học mà cơ thể con nguời không tồng hợp được. Hầu hết lượng vitamin cần thiết cho hoạt động sinh ỉý, sinh hỏa của con người được cung cẩp từ rau quả, nhất lả vitamin c . Ngoài giả trị dinh dưỡng, một số loại rau quả còn có khả năng chữa một số bệnh về đường ruột, túi mật, gan.., Nguời ta cho răng nếu dùng liên tục hằng tháng với khối lượng khoảng 1 kg/ngày các loại cù cải, táo, nho, mơ... thl có thể chữa được bệnh viêm gan, xơ cứng động mạch, suỵ nhược... Ngoài ra, có nhiều bài thuốc dân gian rất công hiệu mà nguyên liệu chủ yếu là rau quả.
Do tinh chất không thể thay thế của rau quả trong khẩu phần thức ăn của con người nên hầu hết các nưóc trên thể giới đều rất chú ý đến việc phát triển, trồng trọt loại thức ăn này. Chính vì vậy, rau quả đã trở thành mặt hàng lưu thông trên thị trường thế giới.
Rau quả sau khi thu hái rất đễ bị hư hỏng, thổi rữa do tác dụng của các yếu tố môi trường (không khí, độ ẩm, nhiệt độ, vi sinh vật...). Vỉ vậy, song song với việc phát triền sản xuất, vấn đề chế biến và bảo quản nhằm giữ hoặc nâng cao chất lượng và kéo dài thời gian sử dụng rau quả cũng được chú ỷ phát triển.
Công nghiệp chế biến và bảo quản rau quả đóng vai trò quan trọng trong đàri sống kinh tể của nhân dân, cụ thể như sau:
- Có đù sản phầm để phân phổi, điều hòa đồng đều giữa cảc mùa và các vùng tiêu thụ. Rau quả phát triển theo thời vụ, theo vùng khí hậu. Mỗi năm mỗi loại chi thu hoạch vào những khoảng thời gian nhất định. Ở mỗi vùng khí hậu đều có những loại rau quả đặc sản như: nho, táo, anh đào, dâu tây... ở châu Âu; cam, chuối, đứa... ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới... Trong điều kiện không có bảo quản và chế biến thỉ dân vùng nào chì biết được hucmg vị của ioại rau quả vùng đấy, mùa nào chi được dùng thức đẩy chứ không thề thỏa mãn được nhu cầu đa dạng hàng ngày cùa nhân dần như ngày nay.
- Sản xuất ra mặt hàng mới nhằm đáp ứng nhu cầu về chất lượng (đinh dưỡng, khẩu vị) cho ngưòi tiêu thụ. Ngoài đùng tươi, nhiều khi con người còn cần dùng rau quả dưới dạng chể biến, bởi lẽ qua chế biến chất lượng rau quả được điều chinh,
1
bổ sung, hoàn thiện thêm cho phù hợp với mục đích sử dụng và khẩu vị của người tiêu dùng.
- Ngành chế biến và bảo quàn rau quả có vai trò hỗ trợ cho ngành nông nghiệp (nhất là ngành “làm vườn”) phát triển được đồng đều và ổn định. Ngành trồng trọt rau quả càng phát triển thỉ công nghiệp chế biến và bảo quản cũng cần phải phát triển tương xứng, nhằm bảo đảm sử dụng triệt để những sàn phẩm nông nghiệp được sản xuất ra, cỏ như vậy mới tránh được sự lãng phí, hư hỏng. Ngược lại, muốn phát triển công nghiệp chể biến và bảo quản thì không thể không chú ý đển nguồn cung cấp nguyên liệu, nghĩa là phải đẩy mạnh trồng ưọt.
- Chế biến vả bào quản rau quả làm tăng nguồn hàng xuất khẩu, góp phần thu ngoại tệ. Mỗi nước, mỗi vùng đều có rau quả đặc sàn của mình, do đó rau quả đã ứở thành mặt hàng có giá trị xuất khẩu, chiếm tỷ lệ đáng kể trong nền kinh tế quốc dân. Nước ta hằng năm xuất khẩu ra nước ngoải hàng nghìn tấn rau quả tươi và chế biến, thu một khối lượng ngoại tệ đáng kể.
2. BÀN CHÁT VÀ NGUYÊN LÝ Cơ BẢN CỦA BẢO QUÀN NGUYÊN
LIỆU VÀ SẢN PHẤM CHÉ BIÉN Từ RAU QUẢ
Sau khi tách khỏi cây mẹ, rau quả vẫn tiếp tục quá trình sổng cúa mình bằng năng lượng thu đuợc do quá trình phân hủy các chất hữu cơ cỏ trong chúng, thông qua quá trinh hô hấp. Quả trình này được xủc tiến dướỉ tác dụng của các yếu tố môi trường: ảnh sảng, không khí, độ ẩm, nhiệt độ. Sự phãĩi hủy các thành phần hóa học của rau quâ còn do tác dụng của vi sinh vật. Trong điều kiện thuận lợi, ví sinh vật có thể làm thối rữa, hư hỏng, hủy hoại chất lượng cửa rau quá.
Sản phẩm rau quả còn bị biến đổi do tác dựng của các enzym có trong chúng. Các enzym này có thể lảm biến màu, xúc tiểri quá trinh phân hủy các thàrih phần hỗa học..., làm giảm chất lượng rau quả. Bởi vậy, muốn giữ được chất lượng của rau quả cần phải có biện pháp chế biến và bảo quản thích hợp.
Như vậy, bản chất của quá trình chể biển và bảố quản rau quả lả: cách ly hoặc hạn chế rau quả và sản phẩm từ fãù quả khỏi tấc dụng của các yếu tổ sinh hỏã, sinh lý, vi sinh bằng cách ức chế hoặc vô hoặt hỏa enzym, tiêu điệt, ức chế hoặc cách ly vi sinh vật khỏi môi trường sống, ức chế quá trinh hô hấp và duy trì sự sống của tể bào (bảo quản tươi).
Để bảo quản nguyên liệu và sản phầm chế biến từ rau qua, có thể tiến hành bằng nhiều phương pháp khác nhau, Dựa trên những nguyên lý sinh học, có thể chia các phương pháp bắò quản thành ba nhóm cơ bản sau:
- Nhóm thứ nhất: bao gồm các phương pháp dựa trên nguyên lý bảo toàn sự sống - Biose. Thơi gian bào quàn rau quả bằng phương pháp này phụ thuộc vào khả nâng tự đề kháng bệnh lý và độ bền của từng loại quả khi quả trinh sống của chúng được duý tri binh thường. Với phương pháp bảo quản theo nguyên lý này, rau quả được
giữ nguyên trạng thái sống bình thường, không cần tác động bất cứ giải pháp xử lý nào, ngoài một vài tác động hạn chế cưởng độ sống nhẳm giảm mức phân hủy thành phần dinh dưỡng đo hô hấp và giảm tổn hao khối lượng tự nhiên đo bay hơi nước.
- Nhóm thứ hai: gồm các phương pháp dựa trên nguyên lý tiềm sinh - Anabiose - tức là làm chậm, ức chế hoạt động séng của nguyên liệu và vi sinh vật, nhờ đó làm chậm thời gian hư hòng thối rữa của rau quà. Trong thực tế, để ức chế hoạt động sống của ngụyên liệu cũng nhu của vi sinh vật, cần cỏ sự can thiệp của một số yếu tố vật lý và hóa học. Đó là các biện pháp bảo quản ở nhiệt độ lạnh, lạnh đông, cô đặc, sấy, điều chỉnh thành phần khí quyển, muối chua, dầm giấm... Đặc điểm chung của các phuơng pháp này là tạo ra môi trường không thuận lợi cho hoạt động sinh hóa, sinh lý cùa nguyên liệu và vi sinh vật, nhờ vậy, kìm hẫm đuợc cường độ của các quá trình xảy ra ừong chúng.
- Nhóm thứ ba: là nhóm các phương pháp dựa trên nguyên lý phi tiềm sinh - Abiose. Đó lả phương pháp loại bỏ sự sống trong nguyên liệu cũng như trong vi sinh vật. Đình chỉ sự sống trong nguyên liệu tức là ngăn chặn mọi tác động dẫn đến phân giải thành các thành phần hóa học do các hoạt động của quá trình sinh học xảy ra trong tế bào sống. Khi không còn hoạt động {đã chế biến thành sản phẩm), nguyên liệu mất hoàn toàn tính kháng khuẩn và trớ thành môi trường phát triển tốt cho vi sinh vật. Trong trường hợp này, muốn giữ sản phẩm khỏi hư hỏng thì phải tiêu diệt hoàn toàn hoặc ức chế tổi đa hoạt động sống của vi sinh vật cỏ trong sản phẩm. Những phương pháp bảo quản thuộc nhỏm này gồm: thanh trùng nhiệt, thanh trùng bằng dòng điện cao tần, các phương pháp bão quàn bàng hóa chất hoặc bàng kháng sinh, dùng tia phóng xạ, tia cực tỉm,...
PHẦN I
NGUYÊN LIỆU RAU QUẢ
Chương 1
CÁU TẠO TÉ BÀO VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC
CỦA RAU QUẢ TƯƠI
Nguyên liệu rau quả dùng cho bảo quản và chế biến rất đa dạng về chủng loại, về giống. Chúng có thể được sử dụng những phần khác nhau như: quà, cây, củ, lá... Mỗi m ột phần lại có đặc điểm cấu trúc khác nhau, nên chịu tác dụng khác nhau của các quá trình chế biến. Bởi vậy, việc tìm hiểu, nghiên cứu cấu trúc tế bào và mô thực vật của nguyên liệu rau quả là rất cần thiết.
1.1. CÁU TẠO TẾ BÀO THỰC VẬT
Thực vật được cấu tạo từ những đơn vị sống nhò nhất gọi là tế bào. Te bào là đơn vị cấu trúc, chức năng của cơ thể. Mọi cơ thể đều cấu trúc bắt đầu từ tế bào (trừ virut). Mọi hoạt động sinh lý của cơ thể đều bẳt nguồn từ các hoạt động sinh trường, phát triển, sinh sản, trao đổi chất, cảm ứng, vận động của tế bào. R au quả là thực vật nên cũng được cấu tạo bằng tế bào, trong đó có chứa tất cà các thành phần hóa học tích trữ được trong quá trình phát triển cùa chúng.
Te bào thực vật gồm hai loại: tể bào nhu mô và tế bào hình thoi. Tế bào nhu mô thường có hình cầu hoặc hình đa diện với kích thước các cạnh gần bằng nhau và xê dịch trong khoảng 10 đến 100 micron. Các tế bào chứa nước, tinh bột, protid,... thường có kích thước lớn, ví dụ như tế bào các loại rau quả nạc (táo tây, cà chua, dưa bờ, khoai tây) cỏ kích thước từ 100 đến 200 micron. Tể bào hình thoi là những tế bào m à kích thước chiều dài lớn hơn chiều rộng nhiều lần. Tế bào hình thoi cấu tạo nên các phần cứng của mô thực vật như: mô che chờ, mô dẫn ... 100 triệu tế bào sẽ có thể tích 1 cm 3. Như vậy, m ột cây do từ hàng tỷ tế bào cấu tạo nên.
Tế bào thực vật được cấu tạo bởi các thành phần sau: thành phần nguyên sinh nhân, ty thể và sắc lạp. Đó là những thành phần có thể quan sát được bằng kính hiển vi ánh sáng. T ừ những thành phần trên, trong quá trình hoạt động của chúng xuất hiện các phần khác của tế bào như: m àng vỏ tế bào, không bào (hình 1).
Hình 1. Cấu tạo té bào thực vật
1. Thành tế bào; 2. Màng sinh chất; 3. Vi ống; 4. Vi sợi; 5. Túi; 6. Nhân; 7. Golgi; 8. Không bào trung tám; 9. Ty thể; 10. Lục lạp; 11. Lưới nội chất có hạt; 12. Lưới nội chắt trơn;
13. Ribosom (gắn trên luới nội chất có hạt); 14. Ribosom (nằm tự do trong tể bào chất); 15. Màng nhản; 16. Hạch nhản; 17. ADN + Chất nhân.
1.1.1. T h àn h p h ần n g u y ên sin h
Trong thành phần nguyên sinh gồm: nguyên sinh chất, màng nguyên sinh, mạng lưới nội tương dịch, lisosom, ribosom, phức hợp Golgi...
- Nguyên sinh chất
Là thành phần cơ bản của tế bào sống, nó tồn tại ở thể keo bán chất lỏng đồng nhất và có thể chuyển từ cấu trúc thể gel sang zol ở từng phần hoặc hoàn toàn. Chất này có tính hút nước cao nên có khả năng giữ nước tốt. Do thành phần hóa học chủ yếu của nguyên sinh chất là protid nên chúng dễ đông tụ ở nhiệt độ âm và nhiệt độ cao (trên 60°C), có thể bị ảnh hường bởi muối, chất độc, dòng điện cao tần...
Thành phần hóa học của nguyên sinh chất ngoài protid còn có lipid và m ột số enzym. Protid trong đó tồn tại dưới dạng đơn giản gọi là protein và dạng liên kết với các thành phần khác gọi là proteid, ví dụ nucleproteid.
Đặc tính quan trọng của nguyên sinh chất là tính linh hoạt (hay tính chuyển động). Dịch nguyên sinh luôn luôn ở trạng thái chuyển động hoặc xoay tròn quanh không bào lớn hoặc chuyển động thành nhiều dòng xung quanh nhiều không bào trong cùng tế bào. Nhờ sự chuyển động m à quá trình trao đổi chất ưong các tế bào xảy ra tích cực hơn. Đặc tính chuyển động được thể hiện rõ ờ các tế bào trường thành. Tốc độ chuyển động cùa nguyên sinh chất bị giảm khi giảm nhiệt độ môi trường.
ở các tế bào non, nguyên sinh chất chiếm phần lớn thể tích khoang bào. Tế bào càng già, nguyên sinh chất càng ít, dành chỗ cho không bào. Do tính bán thẩm thấu của màng tế bào, chất nguyên sinh có thể bị teo đi khi mất nước hoặc trương ra khi hút nước. Hiện tượng đó được gọi là sự co nguyên sinh hoặc sự trương nguyên sinh.
Nhờ tính chất này mà các sản phẩm rau quả dạng bạt sấy hoặc phơi khô có thể phục hồi phần nào trạng thái ban đầu của nguyên liệu khi ngâm chúng trong nuớc.
- Màng nguyên sinh
Màng nguyên sinh là lớp mảng bao bọc chất nguyên sinh nằm sát vỏ tế bào, là bộ phận cùa vỏ tế bảo cỏ độ dày khoảng 100 Ấ.
Màng nguyên sinh được cấu tạo bởi lóp phân tử lipoproteid. Trạng thái của màng không ổn định (không tĩnh), có thể biển dạng hoặc phục hồi hoặc có thể tái tạo nhằm tăng thiểt diện, thể hiện qua khả năng phản ủng với những biến đổi cơ học.
Màng nguyên sinh đảm nhiệm lihiều chức năng: điều chình khả năng thẩm thấu của tế bào, hấp thụ hoặc thải các chất, các quá trỉnh thủy phân enzym, tổng hợp các chất tạo nên vỏ tế bảo...
Màng nguyên sinh còn có tính bán thẩm thấu, cỏ thể cho nuớc tự do thấm qua màng nhung làm giảm hàng ngàn lần tốc độ khuếch tán cùa các chất khác.
- Mạng lưới nội tương dịch
Gồm mạng lưới vỉ mao quản được tạo thành tù hai lớp màng mỏng xuất phát từ nhân. Các mao quản của mạng lưới nội-tương dịch có thể xuyên qua vỏ tế bào đi vào các tế bào khác. Chức năng chù yểu của mạng ỉưới nội dịch là vận chuyển, phân tán các chất tổng hợp được từ nhân vào nguyên sinh chất và các tế bào lân cận. Ngoài ra nó còn đỏng vai ừò tổng hợp glucid, enzym và hô hấp.
- Ribosom
Ribosom có kích thuớc bé nhất, khoảng 0,015 micron. Chúng tồn tại ở tất cả các tể bảo, trong các vị tri gần dính với mạng lưới nội tương dịch hoặc trong khoang nguyên sinh chất. Tại ribosom tập trung khoảng 2/3 lchổi lượng ARN trong nguyên sinh. Chức năng quan trọng nhất của ribosom là tổng hợp protid. Quá trình này xảy ra rất nhanh. Người ta thấy rằng để trùng hợp các chuỗi phân tử polypeptid đến phân từ lượng 20000 chi cần 5 giây.
- Lisosom
Lisosom có kích thước khoảng 0,4 micron. Tróííg nỏ có chứa khoảng 10 loại enzym thủy phân protid và polysaccharide. Khi các enzym này thoát ra khỏi ỉisosom thỉ nguyên sinh chất bị phá hủy, làm cho tế bào bị chết. Điều đó giải thích tại sao khi rau quả bị bầm giập ở phần nào thi tể bào phần đấy bị chểt (thối rữa, biến màu, chầy dịch...).
- S/erosom
Là thể hình cầu cổ kích thước 0,5 - 1 micron, có tính khúc xạ ánh sáng mạnh. Thành phần hóa học của Sferosom gồm protid và một số enzym phân hủy gỉicerid phosphat, giãi phóng axit phosphoric. Người ta thấy ràng chức năng đặc trưng của Sferosom là sản sinh lipid.
1.1.2. Nhân
Nhân tế bào có hình cầu hoặc oval. Thành phần của nó gồm màng nhân, chất nhân và hạch nhân. Trong chất nhân có chứa các chất tuơng tự nhu nguyên sinh chất nhưng lượng axit nucleic nhiều hon. Hạch nhân cỏ gen di truyền và ADN. Nhân tế bào đàm nhiệm chức nâng sinh sản ra tế bào mới.
1.1.3. Ty thể
Gồm những hạt không màu cỏ hình dáng khác nhau với chiều dài trung bình khoảng 1 - 2 micron và chiều rộng 0,5 micron. Có hai lớp màng sơ cấp: trong và ngoài, khoảng cách giữa chúng khoảng 100 Ấ. Giữa hai lóp màng là chất ty thể. Trong chất ty thể cỏ chứa protíd, enzym, khoảng 3,5% ARN và 0,5% ADN.
Ty thể là trung tâm hô hấp của tế bào. Năng lượng thu được do phân giải các chất dinh dưỡng được tích trữ dưới dạng ATP, từ đỏ được chuyển đi sử dụng lúc cẩn thiết. Hồ hấp xảy ra ở ty thể là quá trình biển đổi năng lượng hỏa học trong các hydratcacbon thành năng lượng dưới dạng ATP (adenosine triphosphate) - là một chất mang nãng lượng hóa học phổ biển trong té bào. Có thể biểu diễn hô hấp của tế bào bằng phương trình sau:
Hydratcacbon + Oxy —> Khí cacbonic + nước + năng lượng
1.1.4. Lạp thề
Lạp thể là những hạt độc lập nằm trong khoang nguyên sinh có tính chất vật lý, hỏa học giống nguyên sinh chất. Kích thước lạp thể khoảng 3 - 10 micron. Lạp thể sinh sản băng cách phân chia, có khả năng tạo thành các sắc tố và tinh bột. Lạp thể được chia thành ba loại: lục lạp, sắc lạp và vô sắc lạp.
- L ục lợp
Lục lạp cỏ dạng hạt màu xanh lá cây đo chứa các loại chlorophyll a, b. Trong thành phần lục lạp có chứa khoảng 9% chlorophyll, 4% carotenoid, còn lại là các chất protid, lipiđ.
Lục lạp chứa nhiều nhất trong các tế bào lả xanh. Trong 1 m2 lá xanh có thể chứa 0,3 - 0,7g chlorophyll. Lượng chlorophyll a (cỏ màu xanh lá cầy) nhiều gấp 2 - 3 lần lựợng chlorophyll b. Cũng trong 1 m2 lả cây xanh có thể đếm được khoảng 400 ooo hạt lục lạp. Kỉch thước của lục lạp xê dich rẩt lớn, nhưng có thể lấy trung bỉnh khoảng 3 - 6 micron.
Lục lạp đóng vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp. Nguỉri ta đã chứng minh rằng nỏ có thể tự tiến hành quá trinh quang hợp tạo nên các hydratcacbon (đưòng) với sự tham gia của CƠ2, ánh sáng mặt tròi và nưóc.
- sắ c lạp
Sắc lạp cỏ chứa trên 58 loại carotenoid có màu từ vàng đến đỏ thẫm. Chúng tạo thành màu của các loại ớt cay, ớt ngọt, cà chua, dưa hấu, cà rốt và các loại rau quà khác. Các sắc tố tồn tại ở dạng liên kết với protiđ và lipid, được gọi là lipocromoproteid.
— Vô sắc lạp
Thường gặp trong các tế bào của các mô không màu. C húng có kích thước nhỏ nhất so với các loại khác, không chứa sắc tổ. Trong vô sắc lạp thường tạo ra tinh bột hoặc tinh thể protid. Đặc biệt trong vô sắc lạp của củ cài đường, đường được tạo nên thay vào việc tạo thành hạt tinh bột.
Các lạp thể có thể biến đổi từ loại này sang loại khác. Khi khoai tây hoặc cà rốt đang trong thời gian phát triển mà bị ánh sáng chiếu trực tiếp, chúng sẽ có màu xanh lá cây, do vô sắc lạp ở khoai tây hay sắc iạp ở cà rốt đã bị chuyển thành lục lạp. Hiện tượng thường gặp nhất là sự chuyển hóa từ lục lạp sang sắc lạp. T rong quá trình phát triển và chín của các loại rau quả như ớt xanh, cà chua xanh,..., quả chuyển sang màu đò khi chín. Trong trường hợp này, sự chuyển hóa của lạp thể chi xảy ra m ột chiều, đơn phương, không thuận nghịch: màu xanh cùa quà xanh chi chuyến hóa m ột chiều thành màu đỏ hoặc vàng của quả chín; từ quà chín đó sẽ không có hiện tượng chuyển hóa ngược lại từ m àu vàng (đò) sang xanh.
v ề thành phần hỏa học, trong lạp thể của cà rốt, khoai tây, ớt đò có chứa 20 - 50% protid, 20 - 50% lipid, 6 - 1 1 % muối khoáng và 20 - 30% các chất khác, chù yếu là carbohydrat, các loại vitam in A, E, K ... (% tính theo chất khô). Chất khô của lạp thể nằm trong khoảng 24 - 40% . Ví dụ, trong sắc lạp của ớt đỏ độ khô là 40%, trong cà rốt l'à 24%.
1.1.5. K hông b ào
Không bào được tạo thành bởi một lớp m àng túi trong đó có chứa chất lỏng gọi là dịch bào. Trong các tế bào non, không bào có kích thước bé, số lượng có thể nhiều, nhưng khi tế bào càng phát triền, các túi không bào càng lớn lên, dịch bào càng nhiều, nhiều không bào chập lại với nhau tạo thành không bào lớn. Cứ như vậy, khi rau quả chín, không bào chiếm hầu hết thể tích tế bào, chứa lượng dịch bào nhiều nhất.
M àng không bào được coi là vật chắn, điều chinh sự thẩm thấu qua lại (vào ra không bào) của các chất khác nhau. Chức năng của không bào là chứa dịch bào có nồng độ cao và gây ra áp suất thẩm thấu nhất định. Đây là cơ sờ để tiến hành trao đổi nước và muối khoáng với môi trường bên ngoài. Trong dịch bào chứa phần lớn các thành phần hóa học quý cùa rau quả.
1.1.6. V ách (vỏ) tế bào
Vách tế bào là phần bao bọc lớp ngoài của chúng. Một trong những chức năng sinh học quan trọng của vách tế bào thực vật là bảo vệ tế bào khỏi sự tấn công của các
tác nhân gây hại. Vách tể bào gồm ba lớp: lớp vách sơ cấp, lớp thứ cấp và lớp m àng nguyên sinh. G iữa hai tể bào lân cận có lớp màng trung gian (hình 2). Đ ặc điểm quan trọng của vách té bào thực vật là được cấu tạo chủ yếu từ các loại polysaccharide như pectin, cellulose, hem icellulose. Ngoài ra, vách tế bào cũng chứa m ột số các chất khác như Lignin. Lignin liên kết đồng hóa trị với hem icellulose, do đó tạo mối liên kết chéo giữa các phân từ polysaccharide và tạo sự vững chắc cơ học của vách tế bào.
Hình 2. Tế bào thực vật
1. Thành tế bào; 2. Màng sinh chất; 3. Sợi liên bào; 4. Tế bào chất; 5. Màng không bào; 6. Không bào.
- Vách s ơ cấp: được cấu tạo bởi những phân tử cellulose có hình sợi xếp chồng lên nhau thành chùm gọi là micelle. Tập hợp của nhiều m icelle tạo thành fibril. Khoảng không gian giữa các fibril có chứa hem icellulose và pectin.
- Vách thứ cấp: là lớp màng đuợc tạo thành sau khi tể bào đã phát triển đầy đù. Vách thứ cấp rất rắn chắc, thường phân lớp và được cấu tạo từ cellulose, hem icellulose và pectin.
- L ớp trung gian: được xây dựng bởi những phân tử protopectin (pectin không tan). Lớp này gắn các tế bào lân cận với nhau. Khi quả chín hoặc khi có m ột yếu tố nào đó làm cho protopectin bị thủy phân thành pectin hòa tan, mối liên kết giữa các tế bào sẽ yếu đi, thậm chí các tế bào tách rời khỏi nhau ra.
Đ ó là nguyên nhân làm cho rau quả trở nên mềm khi chín hoặc khi bj gia nhiệt. - Liên bào
Các tế bào lân cận có liên quan với nhau qua liên bào. Nó có hình sợi xuyên qua vỏ tế bào lân cận. Sự trao đổi các chất từ tế bào này qua tế bào khác đều thông qua liên bào. G iữa các tế bào có thể có khoảng trống. Những khoảng trống này có thể liền nhau và tạo thành kênh m ao quản. T rong khoảng trống có chứa chất lỏng, không khí hoặc chất khí nào đó.
V ách thứ cấp (ba lớp) Vách sơ cấp Lớp trung gian K hông bào Vách tế bào ÊSH l l E I Hình 3. Cấu trúc vách té bào S ự biến đồi của vách tế bào
Song song với sự phát triển chung của tế bào, vách tế bào cũng luôn thay đổi. Tùy thuộc vào vị trí của chúng trong các mô thực vật mà vách tế bào có những biến đổi khác nhau, dẫn đến sự biến đổi về chất lượng cùa rau quả. Các biến đồi đó là: gỗ hóa, bần hóa, kitin hóa, khoáng hóa và sự tạo nhớt.
- G ỗ hóa: là hiện tượng tạo ra lignin trong vách tế bào, làm cho vách tế bào trở nên cứng hơn, ngãn chặn được sự xâm nhập của vi sinh vật. Trong các loại quả như lê, ổi, lignin thường tập trung trong từng nhóm tế bào làm cho chúng cứng như đá, gọi là thạch bào. Quá trình tạo thành thạch bào lignin là thuận nghịch. Khi lignin được tạo thành ở thời kỳ phát triển, đến lúc chín chúng có thể phân giải thành các chất hòa tan khác làm cho quả m ềm ra (ví dụ: ổi, lê hết sạn).
- Bần h ó a : là quá trình xâm nhập của suberin vào thành của tế bào, làm cho nó mất tính thấm khí, thấm ẩm. Hiện tượng bần hóa thường xảy ra ở các tế bào biểu bì của các phần thân, lá, quả.
- H iện tượng kiíin hóa: xảy ra ờ các tế bào biểu bì. M ặt ngoài của thành tế bào biểu bì được phủ bằng m ột lớp kitin làm cho chúng chống được sự thấm nước và ngăn chặn vi sinh vật.
- Hiện tượng khoảng hóa: trong quá trình phát triển của tế bào, một số chất khoáng như silic, canxi, có thể xâm nhập vào vách tế bào làm cho vách cứng thêm. Đó là hiện tượng khoáng hóa.
- S ự tạo thành chất nhờn: khi ngâm hạt lê trong nước, sau m ột vài phút bề mặt hạt trở nên nhờn. Đó là sự tạo thành chất nhờn từ cellulose hoặc từ tinh bột.
Ị
1.1.7. Mô th ự c vật
Mô thực vật là tập hợp các tế bào có cùng cấu tạo, hình dạng, vị trí và cùng đóng một vai trò trong tổ chức thực vật. Mô thực vật được chia làm hai loại chủ yếu: mô cấu tạo và mô không đổi.
- M ô cấu tạo', bao gồm các tế bào cỏ kích thước bé, nhân to, nhiều nguyên sinh chất, không bào nhỏ. Mô cấu tạo tập trung ờ những đình chồi, chóp rễ,... làm chức năng sinh sản ra tế bào mới. Khi mô cấu tạo nằm ờ phần đinh (đầu) của tổ chức thực vật mới được tạo thành thỉ gọi là mô sơ cấp hay mô sinh sản, còn khi chúng nằm ở những tổ chúc đã được hình thành, chi có nhiệm vụ phát triển thêm thì được gọi là mô thứ cấp. Với sự phát triển của mô cấu tạo, thân, lá, rễ sẽ tăng thêm bề dày (ngang).
- M ô không đổi: khác với mô cấu tạo ờ chỗ các tế bào cúa chúng lớn hơn và không phân chia, có không bào lớn, ít nguyên sinh chất, vỏ tế bào dày. Trong nhóm mô không đồi có mô nạc, mô che chờ, mô dẫn, mô cơ, mô tuyến (mỡ).
+ M ô nạc: bao gồm các tế bào hình đa diện, vỏ tế bào có nhiều khe hở, qua đó có thể trao đổi chất dễ dàng. Loại mô này chứa nhiều khoảng trống giữa các tể bào, có khi lớn hơn tế bào nhiều lần. Mô nạc thực hiện nhiều chức năng khác nhau tùy theo từng loại thực vật. Ở phần rễ, mô nạc làm nhiệm vụ hút dung dịch từ đất lên cây. Ở lá, mô nạc làm nhiệm vụ đồng hóa, thực hiện quá trình quang hợp. Trong nhiều trường hợp, mô nạc trở thành nơi tích lũy các chất dinh dưỡng như đường, protid, tinh bột, chất béo, axit... nên được coi như mô dự trữ.
M ô nạc cỏ thể có chức năng thông thoảng và chức năng vận chuyển do có chứa khí và khoảng trống tạo thành mao dẫn.
+ Mô che chờ: bao gồm các tế bào biểu bì (vỏ và m àng vỏ lụa), làm nhiệm vụ che chờ các cơ quan bên trong thực vật khỏi tác dụng của các yếu tố cơ học, vi sinh, đồng thời hạn chế sự bay hơi nước. Đối với rau quả, lớp màng vỏ của mô che chờ cỏ nhiều ý nghĩa nhất. Lớp màng này được tạo thành bời một lớp tế bào sống sắp xếp liền nhau, không có khoảng trống giữa các tế bào. ở màng vỏ không chứa sắc tố mà chi có vô sắc lạp. Bên ngoài màng vỏ có phủ m ột lớp cellulose và ngoài cùng là lớp kutin. Hai lớp này tạo thành m àng chắn chống thấm hơi nước và khí.
Thông thường, phần ngoài lớp kitin được phủ m ột lớp sáp dưới dạng bột mịn, làm tăng thêm khả năng chống thấm cùa vỏ. Lớp sáp này còn có tác dụng không cho nước mưa bám vào vỏ, do đó vi sinh vật sẽ khó phát triển trên đó. Ở một số loại quả, bên ngoài vỏ thường được phủ bằng một lớp phấn hoặc lông mịn, giúp ức chế quá trình bay hơi nước và giữ ẩm.
Đ e tăng cường chức năng bảo vệ của mình, các tế bào trong mô che chở còn có khả năng bần hỏa nhanh để hình thành lớp che chở mới sau khi quả bị tổn thương. Ví dụ, cù khoai tây bị xước vỏ có thể tự hình thành lớp vỏ mới sau m ột thời gian. Đó gọi là khả năng tự lành vết thương.
Để tiện việc trao đổi chất với môi trường xung quanh như hút, nhả O2, CO2, hơi nước..., trên mặt biểu bl hlnh thành những lỗ khí gọi là khí khổng. Lỗ khí khổng rất nhò, khoảng 20 - 40 micron, nhưng số luợng lại nhiều. Trên 1 mm2 lá có thể có tới 100 đến 300 lỗ, điều đó giúp cho việc thoát hơi dễ dàng.
+ Mô dẫn: mô dẫn làm nhiệm vụ chuyển dung dịch nước và các chất dinh dưỡng từ vùng này đến vùng khác của thực vật. c ỏ hai loại mô dẫn: một loại làm nhiệm vụ vận chuyển nước và chẩt khoáng từ đất lên thân, lá cây, một loại khác vận chuyển sân phẩm quang hợp tù lá đến các cơ quan của cây.
+ Mô cơ: các cơ quan thực vật kể cả rau quà muốn chống lại tác động cơ học từ bên ngoài cần phải có độ cứng, độ chắc nhất định. Các tế bào nhu mô có lớp vỏ bằng cellulose đủ tạo độ cứng cho các phần thực vật. Độ cứng của rau quà được tăng cường khi các tế bào ờ trạng thái “trương nguyên sinh”, Khi tế bào mất nước, trạng thái “trương nguyên sinh” sỗ giảm, do đó độ cứng cũng giảm. Yểu tố cơ bàn làm cho các tế bào mô cơ có độ cứng, độ chắc lả các thành phần cấu tạo nên vò tế bào và lớp trung gian. Protopectin cấu tạo nên lớp trung gian được coi như chất liệu gắn các tể bào với nhau. Sự tạo thành thạch bào trong vỏ tế bào làm cho toàn quả trớ nên cứng và chắc.
+ Mô tuyến: trong quá trình trao đổi chất, thường sinh ra những chất chưa cần sủ dụng trực tiểp cho nhu cầụ của thực vật, ví dụ như: tinh dầu, chẩt nhựa (sáp), một số axit, alkaloid, các chẩt nhờn... Thường những chất này đuợc tích lũy tại các mô mà ở đỏ chúng được tạo ra và được chứa trong các khoảng trống giữa các tế bào hoặc trong bản thân tế bào. Có nhiều trưòng hợp chụng được thải ra ngoải.
Mô tuyển bao gồm các tế bào tuyến, chúng có thể nằm ờ lá, rễ, thân, vò, hoa hay quả. Trong cam, chanh, mô tuyến nằm ở dưới vỏ, trong các loại rau thơm mô tuyền nằm ở lá,...
1.2. THÀNH
p h a nH
ó a h ọ cc ủ a r a u q u àThành phần hóa học cùa rau quả bao gồni tất cả các chất hữu cơ, vô cơ hỉnh thành nên rau quả. c ỏ thể chia chúng thành hai phần cơ bản: nước vả chất khô.
1.2.1. Nước
Trong rau quả tươi, nưỏc chiếm khoảng từ 70 đến 95% khối lượng, đóng vai ứò quan trọng trọng hoạt động sống của tế bào; Nước vừa được coi như một thành phần hóa học, vừa là môi trường hỏa tan các chất để thực hiện các quá trinh tổng hợp, phân giải chất trong quá trinh sống của rau quả.
Mức độ tiến triển của cảc quá trình sinh hóa trong rau quà phụ thuộc vào hàm lượng nước ít hay nhiều. Nếu trong tế bào chửa ít nước thì sẽ cản trở hoạt tính của các enzym.
Hàm lượng nước cao ừong rau quả làm giảm độ calo, nhưng mặt khác có ưu điểm là làm cho các chất dinh dưỡng trong chúng dễ tiêu hóa.
Để bào quản tốt sàn phẩm rau quả, nguời ta thường làm mất nước bằng cách sấy. Muốn bảo quản rau quà tươi thì phải làm ngược lại, túc là giữ cho nước có trong chúng không bị mất đi. Trong trường hợp này, nếu nước giảm thl sẽ làm cho sự trương nờ (căng) của tế bào giảm, dẫn đến rối loạn quá trinh trao đổi chất, đổng thời làm giảm khối lượng tự nhiên của rau quà.
Hàm lượng của nước phân phối trong các mô rau quả không giống nhau, Trong mô che chở (võ) và hạt, lượng nước ít hơn nhiều so vói trong mô nạc (phần thịt quà).
Trong tế bào rau quả, nước tồn tại 4/5 ở dạng tự do, 1/5 ở dạng liên kết. Nước liên kết được giữ trong các tế bào keo. Do chúng tồn tại ở hai dạng như vậy nên tốc độ bổc hơi nước của quá ưình sống giảm dần, cho đến khi trong sàn phẩm chì còn 7 - 8% nước thì sự tách nước trở nên rất khó khăn. Đó là vì lúc này chi còn lại nước ở dạng liên kết, khó tách, Tương tự như vậy, ta thấy trong quá trình làm đông lạnh rau quả, ban đầu nưởc trong rau quả đóng băng ở nhiệt độ khoảng -5°C; càng về sau nước còn lại càng ít thì càng khó đóng băng. Muốn đóng băng hầu hết lượng nước trong rau quả phải cần nhiệt độ đến -31 °c, có khi đến *-50°C.
Cấu tạo phân tử nuớc là phân cực (lưỡng cực), chúng cỏ thể liên' kết với những nhóm có ion duơng hoặc ion âm của protid, các axit nucleic, các lipoid... Độ bền vững của mối liên kết đó phụ thuộc vào nhiệt độ, pH và các yếu tố cơ học,... Mối liên kết càng bền thì càng khó chuyển nước ở dạng liên kết sang tự do.
Nước trong rau quả có khả năng giữ nhiệt độ không đổi trong các tế bào và trong toàn cơ quan thực vật. Chúng có thể dẫn nhiệt và hấp thụ nhiệt tốt, trở thành nơi tích nhiệt để cung cấp cho quá trình bay hơi nước vả các quá trình sinh hóa khác.
Nước chứa các chẩt đinh dưỡng và lả phương tiện vận chuyển các chất đó từ cơ quan này sang cơ quan khác trong các tổ chức te bào rau quả.
Khi lượng nước giảrri, thưòng làm giảm các quá trinh sống của rau quả, nguyên liệu trở nên nhăn nheo, nhưng khi hấp thụ nước trở lại thỉ các quá trình sống lại được “thức tinh”: hạt tniơng Ĩ1Ở, trạng thái quả tươi lại... Hoạt động của các quá trình sống trong rau quả cỏ liên quan tương ứng với lượng nước trong chúng. Nước ít quá hoặc nhiều quá sẽ ảnh hưởng không tốt tứi sự sống của rau quả.
1.2.2. Chát khô
Chất khô là tất cả các thành phần hóa học có trong rau quả, không kể núớc. Chất khô gồm cỏ chất khô hòa tan và không hòa tan. Chất khô hòa tan trong rau quả bao gồm: các loại đường (fructose, saccharose, glucose...); các loại rượu cao phân tử (manit, sorbit, inozit..); các axit hữu cơ (axit malic, axit citric, axit acetic, axit benzoic, axit salicylic, axit foocmic...); các pectin, các chẩt đạm (axit amin, amỉt, nitrat...); các chất chát; chất thơm; chất màu; một số vitamin, một số erizym; một số chất khoáng và muối cùa các axit hữu cơ... Chất khô hòa tan có hai loại. Loại thứ nhất gồm các chắt mà dung dịch của chúng cỏ góc khúc xạ ánh sáng tỳ lệ thuận với nồng độ chất tan, vi thế mà hàm lượng các chất này cỏ thể xác định bằng chiết quang kế (reữactometer).
Loại chất khô hòa tan này thường được gọi là chất khô chiết quang. Chúng bao gồm các chất thuộc nhóm carbohydrat như các loại đường, pectin, tinh bột hòa tan... Loại thứ hai ỉà các chất hòa tan không có tính khúc xạ, không đo được bằng chiết quang kế, như các axit, vitamin...
Chất khô không hòa tan trong nước gồm: cellulose, hemicellulose, protopectin, tinh bột, các chất béo, một sổ vitamin A, D,..., một số chất khoáng và một sổ muối cùa axit hữu cơ, một số thành phần chất khô chứa nỉtơ...
Thành phần chất khô chủ yếu trong hầu hết các loại quả là các loại đường, sau đó là các axit hữu cơ và các chẩt khác. Trong các loại rau thì tùy từng giống, từng Loại mà tỷ lệ các chất có khác nhau.
Hàm luợng chất khô trong rau quả phụ thuộc không những vào loại mà còn vào giổng. Thường giống chín sớm có độ khô thấp hơn giống chín muộn; giống có kích thước quả lớn thường có độ khô cao hơn giống cỏ kích thuớc bé. Rau quả càng chín độ khô càng cao.
Mổi quan hệ giữa các loại chất khô hhư sau:
Chất khô tổng số (toàn phần) - chất khỗ hòa tan + chất khô không hòa tan.
Trong kỹ thuật, thường xác định chất khô toàn phần (là tổng lượng các chất trong rau quả) bằng phương pháp sấy ở khoảng 90 -
100°c
đến trọng lượng không đổi rồi cân, hoặc có thể chưng cất bằng toluene. Đối với rau quả, chất khô hòa tan được xác đjnh chủ yéu bằng chiết quang kế, vì hầu hết chất khô hòa tan thuộc nhóm carbohydrat (đường). Phương pháp này đựạ trên sự liên quan giữa nồng độ chất hòa tan (nhẩt là đường) và hệ số khủc xạ của chúng.Có thể khải quát thành phần chất khô của rau quả bặng sơ đồ hình 4.
Giucìd
Là thành phần chất khô chủ yểu trong rau quả, vừa là vật liệu xây dựng tế bào, vừa tham gia vào câc quá trinh trao đổi chất chủ yếu. Glucid cũng là nguồn dự trữ năng ỉượng cho các quá trình sống của rail quả tươi khi bảo quẳn.
Thành phần glucid chủ yếu trong các loại rau quả là khác nhau, chẳng hạn trong khoai tây, chuối xanh là tinh bột, trong rau là cellullose, trong đậu là tinh bột và đường, trong quả chín ìà đừờng.
Trong thành phần glucíd của rau quả gồm:
- Các loại đường đơn và đuờng kép: saccharose, fructose, glucose, maltose, galactose, ribose...
Các loại polysaccharide: tinh bột, pectin, cellulose, hemicellulose, inulin, glucozen,... .
Hình 4. Thành phần chất khô trong rau q u i
* Các loại đường
Đường là thành phần cơ bản trong hầu hết các loại quà và phần nhiều các loại rau. Chúng chiếm khoảng 80 - 95% tổng chất khô trong quả, lả thành phần chất khô chủ yếu trong rau quả, vừa là vật liệu xây dựng tế bào, vừa tham gia vào các quá trình trao đổi chất chử yếu. Glucid cũng là nguồn dự trữ năng lượng cho các quá trình sống của rau quả tươi khi bào quản. Đây là thành phần cung cấp nhiều năng lượng cho cơ thể, nên cỏ giả trị dinh dưỡng cao. Đường trong rau quả đa phần lả đưòng tự do (hòa tan trồng dịch tế bào), chủ yếu là fructose, glucose, saccharose. Ngoài ra còn các loại đường khác cỏ hàm lượng ít hơn nhiều như maltose, galactose, ríbose, ramnose, manose, arabinose...
Fructose và glucose là hai loại đường đơn được bộ máy tiêu hóa của người hấp thụ trục tiếp. Do vậy mà rau quả là loại thức ăn dễ tiêu. Đổi với các loại đường khác, cơ thể chi tiêu hóa được khi chúng phân giải đến sản phẩm là glucose và fructose.
Mỗi một loại rau quả có chứa một loại đường đặc trưng chiếm tỷ lệ cao nhất, ngoài ra có thể không cổ hoặc có với tỷ lệ ít hơn các loại dường khác. Ví dụ trong cam, đứa chứa nhiều đường saccharose, còn trong chuối hầu hết là đường glucosẹ...
Vị ngọt của rau quả chủ yểu là do đường tạo nên. Các ỉoại đưcmg có độ ngọt khác nhau. Nếu cho độ ngọt của đường saccharose - 100, thì của fructose - 173, glucose = 74, maltose = 32 và lactose =16.
Sự có mặt cùa các thành phần khác trong rau quả sẽ làm thay đổi vị ngọt của rau quả. Ví dụ: axit, tanm, glucozit..., làm giảm, còn muối khoáng làm tầng vị ngọt cùa đường. Các axit hữu cơ mậc dù làm giảm vị ngọt nhưng sự phối hợp giữa chúng với đường lảm tăng thêm vị cảm quan đặc tnmg của rau quả, tức là khi tỷ íệ giữa đường và axit thích hợp thì vị cùa rau quả sẽ là tốt nhất. Tỷ lệ đó thường được gọi là chì số
đuờng /axit. Chi số đưỉmg/axit được biểu điễn bằng % khối lượng đường trên % khối
lượng axít. Mỗi loại sàn phẩm có một giá tri chỉ số đường/axit nhất định, ví dụ, nước cam là khoảng 20 - 30, nước đu đú 40 - 50. Chỉ số này được xác định khi rau quả đạt tới chất lượng cao nhât. Do vậy để xác định thời điểm thu hái, người ta cũng có thể dựa vào chi số này.
Tính chất cùa các loại đường khi ở trong rau quả cũng giống như khi tồn tại độc lập. Chúng dễ tan trong nước. Độ hòa tan càng tăng khi tăng nhiệt độ. Vi vậy khi làm chín rau quả, tốt nhất lấ dùng biện pháp chần bằng hợi nước để làm giảm tổn thất đưèmg do hòa tan. Nồng độ bão hòa của đường saccharose trong dung dịch ở 20°c là 70%, fructose vả glucose thì cao hơn. Trên nồng độ bão hòa chúng sẽ kết tinh. Vì vậy các loại quả dùng để chế biến các loại mứt nhuyễn, bảnh kẹo cần có độ axit thích hợp, nếu không đủ phải bổ sung thêm axit để chống kết tinh đường. Tính hút ẩm cùa đường khá cao, Trong môi trưởng ẩm, saccharoses hút tói 13% ẩm, glucose 15% và fructose 30%. Do đó đối với các sản phẩm rau quả chứa nhiều đường (mứt khô, rau quả sấy khô), cần bảo quản trong bao bì kín đệ tránh hút ẩm. Đồng thời, các loại rau quả chứa nhiều đường, nhất là đường fructose và glucose rất khó sấy đến mức có thể xay thành bột được.
Khi đun nóng đển nhiệt độ nóng chảy, đường sẽ bị phân hủy thành sản phẩm cuổi cùng là caramelin có màu vàng nâu đến đen, vị đắng. Hiện tượng này gọi là quá trình caramel hóa hay hiộn tượng cháy đường. Đó là quá trình dohydrat hóa (mất nước) dần dần để tạo thành các sản phẩm trung gian có màu và mùị thơm ở giai đoạn đầu (mùi rau quả chiên, nấu), nhung ở nhiệt độ cao và.thời giạn lâụ thi sự sẫm màu sẽ càng nhanh, tạo vj đắng. Quá trinh CaramẹỊ hỏa xảy ra như sau:
CiaH^Oj! Saccharose 160®C^HjQ Glucosan Fructosan CtaHhoOio Isosaccharosan 3HjO 190
°c
-2H20V200®c
C24H2é0 13 Caramelin CggHsoO^ Caramelen C24H3gOi8 CaramclanSự sẫm màu các sản phẩm rau quả khi chế biến còn do tác dụng cùa đuờng khử với các axit amin (phản ứng melanoíd) tạo ra các melanoidin iàm giảm chất lượng của sản phẩm về màu sắc và mùi vị. Ngoài ra, khi đun nấu rau quà, nếu để tăng nhiệt độ cục bộ trong thiết bịt nhẩt là những phần tiếp xúc với thiết diện truyền nhiệt, rất dễ xây ra hiện tượng cháy đường, làm biến màu vả vị sàn phẩm.
Nhiệt độ đun nấu còn dẫn đến sự tác dụng giữa đường và axit amin có trong rau quà, gọi là phản ứng melanoid hay phản ứng Maillard. Phàn ứng melanoid xảy ra mạnh nhất khi ti lệ giữa các axit amin và đường khử đạt khoảng 1 : 2. Ở nhiệt độ dưới 100°c, phản ứng Maillard xảy ra giữa đưcmg khử và axit amin, còn khi nhiệt độ trên 120°c các loại, đường saccharose, dextrin bắt đầu tác dụng với axit amin. Sàn phẩm cuối cùng cùa phàn ứng này là Melanoidin cỏ màu từ vàng đến nâu sẫm (màu cà phê). Đây là một trong những yếu tể làm biến màu sản phẩm: tốc độ phán ứng melanoid phụ thuộc vào pH, loại axit amin, loại đường và nhiệt độ, ánh sáng..., pH càng thấp tốc độ phản ứng càng nhanh. Axit amin dễ tham gia phản ứng, nhất là lizin, sau đó là arginine, histidine... Các loại đường dễ tham gia phản ứng là fructose, glucose...
Màu sản phẩm có thể bị sẫm đi, mùi vị thay đổi đo tạo thành oxymethyl furfural từ đường hexose (fructose, sorbose
Hexose - HíO — * OMF
Các loại đường trong rau quả tham gia tích cực vào các quả trinh lên men rượu hoặc axit, Lượng đường trong phần lớn rau quả đủ hoặc thừa cho các quá trình chuyển hóa Ịên men để biến thành rượu hoặc axit. Công nghiệp sàn xuất rượu quà hoặc muối chua rau quả lả dựa vào tính chất này. Rau quả tươi nhanh hòng một phần là do khả năng dễ lên men của đường.
- Tinh bột
Lượng tinh bột trong phần tón các toại quả chín chì trên dưới 1%. Trong một số loại quả xanh, lựợng tính bột có nhiều hơn. Ví dụ trong chuối xanh cỏ khoảng 2Q - 30%, táo tây xanh 2 -! 3%... Một số loại rau, ,củ như khoai táy, đậụ, có từ 10 - 20% tịnh bột. Trong quá trình chín của rau quả, hàm lượng tinh bột luôn biển đổi. Chúng chuyển hóa thành đưởng glucose và chi còn lại khoảng 1 - 2% (trong chuối chín). Trong rau đậu thỉ ngược lại: đường chuyển hỏa thành tinh bột, làm cho các loại rau này chửa nhiều tinh bột ở giai đoạn chín già. Kích thưóc hạt tinh bột càng ỉớn (trển 20 |j.m) thì cù, quả càng bở, xổp khi nấu chín (ăn có độ bùi). Các loại quả, hạt, củ để lâu (cù lâu năm không nhổ dỡ; hạt, củ; qúả bảo quản lâú ngày), kích thước hạt tinh bột giảm dần sẽ trở nên quánh (dẻo), sứợng khi nấu chỉn nhu: sán, khoai lang, đậu xanh, đậu đen.
Nhú đã rõ, thành phần củá tinh bột bao gồm hai toại chủ yếu, đó là attiylose vả amylòpeetin. Aroylopectin chứa nhiều trong một số loại rau đậu, trong ngô cổ khoảng 70 - 80%. Nói ehung trong tinh bột quả không chứa nhiều amylopectin, riêng trong tinh bột chuối amylopectin chiếm khoảng 75% .
Amylose dễ tan trong nước nóng, còn amylopectin chi hòa tan trong nước ờ điều kiện áp suất cao. Dung dịch amylopectitì có độ nhớt cao hơn dung dịch amylose. cấu trúc phân tử của amylose (1) và amylopectin (2) như sau:
Tinh bột bị hồ hỏa ờ nhiệt độ từ 55°c đển 80°c, Trong quá trình hồ hóa, độ nhớt tăng lên cho đến khi hồ hóa hoàn toàn, sau đỏ giảm dần nếu quá trình gia nhiệt vẫn tiếp tục.
Ducri tác dụng của môi truờng axit hoặc enzym, tinh bột phân giái thảnh dextrin, maltose và cuối cùng là đường glucose.
- Cellulose
Cellulose trong rau quả chiếm khoảng 1 - 3%. Chúng phân bố khắp các cơ quan của rau quả, nhưng nhiều nhất là ở lớp vỏ. Chúng là thảnh phần chủ yểu cẩu tạo nên vỏ tế bào. Loại rau quả nào càng chứa nhiều cellulose tải càng xơ, cứng. Cellulose là một polysaccharide gồm 20.000 -ỉ- 100.000 phân tử glucose. Các phân tử cellulose hình sợi dài liên kết với nhau bằng cầu hydro (H-O-H) tạo thành bỏ sợi gọi lả micelle, nhiều micelle liên kết với nhau thành chùm sợi. Giữa các chùm sợi cổ các chất gian bào là hemicellulosé, protopectìn, lignin, ki tin, chúng “ximăng hóa" gắn kết các chùm sợi cellhilose lại với nhau lảm cho mô vỏ quả ĩắn chẳc và rau quà cứng khi còn xanh.
Ờ một sổ loại rau quả có cấu trúc cellulose phân tử đài, liên kết mạng chặt chẽ, dày đặc sẽ có tính bảo vệ đế các chất địch bào.không bị men tiêu hỏa tác dụng, chúng kém giá trị tiêu thụ .trực tiếp (kém dinh dưỡng) nệo phải gọt vỏ, đột lõi, cắt mắt (dứa), tước xơ (đậu quả), chà, ép, lấy thịt quả và nước rau quả (dứa, chuối, cam, nho...). Cellulose nói chung không có giá trị dinh dưỡng, khó tiêu hóa, chi có tác dụng lảm tăng nhu động của rùột trong quá trình tiêu hóa khi hàm lượng của chúng trong thức ăn không nhiều. Hàm lượng cẹllulose quá nhiều trong thức ăn sẽ làm giảm khà năng tiêu hỏa của cơ thể, hiệu suất hấp thự kém. Bởi vậy, đối vóá rau quả nhiều cellulose, không nên chế biếnnước rau quà nghiền mà chi nên ép lấy nước (nước quả ép).
Cellulose không tan trong nước, trong đung môi hữu cơ và ừong axit hoặc kiềm loãng.
1- Amylose
Trong môi trưởng axit đậc hoặc dưới tác dụng cùa enzym cellulase, cellulose bị thủy phân thành glucose. Các loại động vật ăn cò sở dĩ tiêu hóa được cellulose lả nhờ trong dạ dày cùa chúng có loại vi khuẩn sinh enzym cellulase.
Khi vận chuyển và xếp dỡ, bảo quản rau quả, cellulose có tính báo vệ cơ học (chổng giập nát khi va chạm, nén ép) và điều hòa nhiệt độ cho khối rau quả. Khi chế biến công nghiệp, cellulose gây khó khăn như: giảm hiệu quả truyền nhiệt khi đun nóng - làm nguội, cản trở quá trình chà và đồng hóa, làm giảm cóng suất thiết bị, gây đục. Tuy vậy, khối cellulose lại đóng vai trò là chất trợ lọc khi ép, vắt nước rau quà.
— Hemiceỉỉuỉose
Hemicellulose tồn tại cùng với cellulose nhưng kém bền hơn cellulose về mặt hóa học, có thể bị thủy phân bởi dung địch axit yếu hay kiềm yểu. Người ta lợi dụng khả năng này để bóc vỏ quả, củ bằng phương pháp hóa học (dùng kiềm, axit hay chất oxy hóa mạnh).
Trong phân tử cùa hemicellulose gồm cellulose và pentosan, vỉ vậy nó vừa là chất tạo nên độ cứng cúa rau quả, vừa là chất dự trữ năng lượng. Người ta thấy rằng, khi cơ thể (rau quả) đã sử đụng hết các nguồn năng' ỉưọng khác như các loại đường, thỉ bát đầu thủy phân hemicellulose để giải phóng các pentosan. Từ đỏ, pentosan chuyển thành pentose và tham gia vào quá trình tạo năng hrợng. Hàm lượng hemicellulose trong rau quả khoảng 0,5 - 4%. Hemicellulose không bị thủy phân ưong đường tiêu hoá của người do đó chúng cũng như cellulose, không oó giá trị về mặt dinh duõĩig mà chi cỏ tác dụng nâng cao nhu động ruột.
- Các chất pectin
Các chất pectin bao gồm các chất keo vả carbohydrat gặp trong thực vật mà phân tử của chúng được tạo thảnh hầu hết tử axit d-galacturonic. Khi nói đến pectin chúng ta cần phải phân biệt các dạng của nỏ theo đặc tinh hóa học sau đây:
+ Protopectin: là các chất pectin không hòa tan trong nước, có trong mô thực vật. + Axit polygalacturonic: là axit cao phân tử, hợp thảnh từ các phân tử axit galacturonic.
+ Axitpectic: ỉả axit polygalacturonic đa bị ester hóa một phần bởi rượu methylic. + Pectat: là mụối cùa axit polygalacturọnic.
+ Pectỉnat: là muổi của axit pectin.
+ Pectin thương phẩm: là hỗn hợp cơ học giữa axit pectin hay muối của nó với cảc chất phụ được tách ra từ thục vật
+ Dẩn xuất pectin', lả đẫn xuất của axít polygalacturonic và axit pectic.
Các chất pectin chi có trong thực vật. Chúng tồn tại trong tế bào dưới hai dạng: dạng không hòa tan - protopectin và dạng hòa tán - pectin.
Trọng rau quả, các chất pectin tập trung nhiều nhất ờ vố, ví dụ trong vô cam có chứa 4,7%, vô chanh chứa 7%, vỏ táo táy cũng chứa nhiều pectin, trong khi đỏ ở phần
