Luận án Tiến sĩ: Độ tuổi thu hoạch và kỹ thuật chân không cho cà chua bi đen

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ HỒ THỊ NGÂN HÀ XÁC ĐỊNH ĐỘ TUỔI THU HOẠCH VÀ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT CHÂN KHÔNG TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN CÀ CHUA BI ĐEN (Solanum lycopersicum cv. OG) LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MÃ SỐ: 9540101 NĂM 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ HỒ THỊ NGÂN HÀ MÃ SỐ NCS: P1118001 XÁC ĐỊNH ĐỘ TUỔI THU HOẠCH VÀ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT CHÂN KHÔNG TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN CÀ CHUA BI ĐEN (Solanum lycopersicum cv. OG) LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MÃ SỐ: 9540101 NGƢỜI HƢỚNG DẪN GS. NGUYỄN MINH THỦY NĂM 2022 LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án tiến sĩ, ngoài nổ lực của bản thân, tôi đã nhận đƣợc sự giúp đỡ rất tận tình từ quý thầy cô, đơn vị và các bạn sinh viên.

Có đƣợc kết quả này, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: GS. Nguyễn Minh Thủy, Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông Nghiệp, Trƣờng Đại học Cần Thơ, ngƣời Cô kính mến đã hết lòng chỉ dạy và truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu giúp tôi tiếp cận các phƣơng pháp nghiên cứu mới và hoàn thành tốt luận án. Nguyễn Văn Thành, Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ sinh học, Trƣờng Đại học Cần Thơ đã tận tình hỗ trợ tôi trong quá trình học tập và thực hiện các chuyên đề, tiểu luận. Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Cần Thơ, Ban Chủ nhiệm Khoa Nông nghiệp và Khoa Sau đại học, Ban lãnh đạo cùng quý Thầy Cô Bộ môn Công nghệ thực phẩm và các phòng ban chức năng thuộc Trƣờng Đại học Cần Thơ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu.

Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học An Giang, Ban Chủ nhiệm Khoa Nông nghiệp và Tài nguyên thiên nhiên, Ban lãnh đạo cùng quý Thầy Cô Bộ môn Công nghệ thực phẩm và các phòng ban chức năng thuộc Trƣờng Đại học An Giang đã luôn quan tâm và giúp đỡ để tôi có thể hoàn thành tốt đƣợc cả công tác giảng dạy và học tập. Nghiên cứu viên Ngô Văn Tài và các bạn Trần Thanh Qui, Nguyễn Trí Tín, Nguyễn Thành Thƣ, Nguyễn Trọng Sơn, Dƣơng Thị Huyền Trang là sinh viên các khóa K41 và K42 ngành Công nghệ sau thu hoạch và Công nghệ thực phẩm, Trƣờng Đại học Cần Thơ cùng toàn thể các bạn trong MT’s Research Team đã luôn đồng hành và hết lòng hỗ trợ cùng thực hiện các thí nghiệm. Chú Hồ Tấn Phong (Tổ sản xuất rau an toàn Tuấn Phong, Thành phố Châu Đốc, An Giang) và anh Huỳnh Phú Lộc (Cơ sở kinh doanh Nam Long, Thành phố Vĩnh Long, Vĩnh Long) đã hỗ trợ kỹ thuật trồng và chăm sóc cây cà chua bi đen nhằm cung cấp nguồn nguyên liệu cho nghiên cứu. Cô Nguyễn Thị Mỹ Tuyền (Bộ môn Dinh dƣỡng thực phẩm, Trƣờng Đại học Quốc gia Chungnam, Hàn Quốc) đã giúp hỗ trợ trong quá trình phân tích mẫu.

Cuối cùng, tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình, ba mẹ hai bên và các em, đặc biệt là ông xã Nguyễn Thế Anh và hai con Nguyễn Hồ Ngân Thảo, Nguyễn Hồ Ngân Thƣơng đã luôn bên cạnh và ủng hộ hết mình để tôi có thể yên tâm học tập và nghiên cứu. Xin chân thành cảm ơn! Trân trọng NCS. Hồ Thị Ngân Hà i TÓM TẮT Cà chua bi đen (Solanum lycopersicum cv. OG) là nguồn nguyên liệu giàu các hợp chất có hoạt tính sinh học, đặc biệt là anthocyanin.

Tuy nhiên, cho đến nay loại trái này vẫn chƣa đƣợc nghiên cứu đầy đủ về kỹ thuật trồng, thu hoạch, xử lý, bảo quản và chế biến. Bên cạnh đó, kỹ thuật chân không từ lâu đã đƣợc ứng dụng rộng rãi trên thế giới để cải thiện chất lƣợng sản phẩm rau quả nhƣng việc ứng dụng kỹ thuật này ở Việt Nam vẫn còn hạn chế. Từ đó, ba nội dung nghiên cứu chủ yếu đã đƣợc thực hiện trong luận án. Ở nội dung thứ nhất, nghiên cứu tìm hiểu các yếu tố ảnh hƣởng đến kỹ thuật sau thu hoạch cà chua bi đen.

Kết quả cho thấy giống cà chua bi đen Mỹ OG chứa hàm lƣợng cao các hợp chất có hoạt tính sinh học, đặc biệt là anthocyanin tập trung ở phần vỏ và cả lớp mô bên ngoài. Có 6 hợp phần anthocyanin đƣợc tìm thấy, trong đó 2 anthocyanin chƣa đƣợc phát hiện trƣớc đây trong cà chua. Kỹ thuật ghép giúp cây phát triển tốt hơn thể hiện qua thời điểm thu hoạch sớm hơn (28 ngày sau khi đậu trái) và trái thu đƣợc có hàm lƣợng anthocyanin, lycopene và vitamin C cao hơn so với trái không ghép. Quá trình xử lý cà chua bi đen trong dung dịch CaCl2 (1,06% w/v) có ứng dụng chân không (độ chân không 626,90 mmHg và thời gian 15,96 phút) giúp làm tăng hàm lƣợng calci và độ cứng cho trái, do đó, thời gian bảo quản dài hơn so với mẫu xử lý ở điều kiện áp suất khí quyển.

Nhiệt độ 10-12oC và bao bì PE cho khả năng bảo quản trái tốt hơn so với nhiệt độ 3-5oC và bao bì PP. Trong điều kiện này, trái đƣợc bảo quản tốt trong 30 ngày. Việc chọn đƣợc độ tuổi thu hoạch thích hợp và ứng dụng kỹ thuật chân không để xử lý trái trong dung dịch CaCl2 đã giúp thu đƣợc trái cà chua bi đen có chất lƣợng cao và kéo dài đƣợc thời gian bảo quản. Ở nội dung thứ hai, nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến tiến trình chế biến và chất lƣợng sản phẩm sốt cà chua bi đen.

Kỹ thuật xử lý chân không (độ chân không 620,70 mmHg và thời gian 22,27 phút) đã chứng minh đƣợc hiệu quả cải thiện khả năng truyền nhiệt trong quá trình chần. Với điều kiện chần tối ƣu (88,71oC trong 80,14 giây), giá trị thấp nhất của hoạt tính peroxidase và hàm lƣợng cao nhất của pectin cùng các hợp chất có hoạt tính sinh học đƣợc thu nhận. Động học quá trình vô hoạt peroxidase và phân hủy anthocyanin tuân theo mô hình bậc nhất. Tỷ lệ gum xanthan và pectin đƣợc phối chế tƣơng ứng là 0,2% (w/w) và 0,1% (w/w) giúp cải thiện trạng thái cho sốt cà chua.

Sản phẩm đƣợc cô đặc ở độ chân không 650 mmHg đến độ Brix 30% có hàm lƣợng các hợp chất có hoạt tính sinh học và giá trị cảm quan cao hơn so với cô đặc ở điều kiện khí quyển. Mô hình hàm mũ ba tham số phù hợp hơn để mô tả quá trình cô đặc so với mô hình hai tham số và bốn tham số. Sản phẩm chứa trong chai thủy tinh đƣợc thanh trùng ở 95oC trong 1 phút đảm bảo an toàn về vi sinh, duy trì tốt các hợp chất có hoạt tính sinh học và đƣợc bảo quản tốt trong 20 tuần ở điều kiện nhiệt độ thƣờng. Kỹ thuật chân không đƣợc ứng dụng trong tiến trình chế biến sốt cà chua bi đen đã giúp rút ngắn các quá trình chế biến nhiệt, từ đó hạn chế tối đa sự tổn thất các hợp chất có hoạt tính sinh học, đặc biệt là anthocyanin.

ii Ở nội dung thứ ba, nghiên cứu tập trung vào các yếu tố ảnh hƣởng đến tiến trình chế biến và chất lƣợng sản phẩm cà chua bi đen sấy dẻo. Kết quả cho thấy quá trình chần ở nhiệt độ thấp (62,05oC trong 23,09 phút) trong dung dịch CaCl2 (2,08% w/v) giúp cải thiện độ cứng của trái sau khi tiếp tục chần ở nhiệt độ cao. Việc xử lý ở độ chân không 627,22 mmHg gián đoạn cứ 11,61 phút đầu tiên của mỗi giờ thẩm thấu trong dung dịch đƣờng saccharose 59,38oBx đã giúp tăng hiệu quả tách nƣớc và giảm thời gian thẩm thấu. Mô hình khuếch tán thể hiện sự tƣơng thích tốt với dữ liệu thực nghiệm của lƣợng nƣớc mất và lƣợng chất khô tăng.

Khi ứng dụng kỹ thuật sấy ở điều kiện chân không với độ chân không 700 mmHg và nhiệt độ 60oC để làm khô đến độ ẩm 25% (w/w), sản phẩm đạt giá trị aw an toàn cho bảo quản, duy trì hàm lƣợng các hợp chất có hoạt tính sinh học và giá trị cảm quan tốt hơn so với sấy ở điều kiện khí quyển. Mô hình logarit đƣợc chọn để mô tả động học tiến trình sấy cà chua bi đen. Sản phẩm đƣợc bảo quản tốt (11 tuần) ở điều kiện nhiệt độ thƣờng trong bao bì nhôm 2 mặt. Việc kết hợp chần trong dung dịch CaCl2 ở nhiệt độ thấp với ứng dụng chân không trong tiến trình tách nƣớc thẩm thấu và sấy đã giúp cải thiện chất lƣợng sản phẩm cà chua bi đen sấy dẻo.

Từ khóa: cà chua bi đen (Solanum lycopersicum cv. OG), chân không, thu hoạch, bảo quản, chế biến, hợp chất có hoạt tính sinh học. iii ABSTRACT Black cherry tomatoes (Solanum lycopersicum cv. OG) are rich in bioactive compounds, especially anthocyanin.

However, these fruits have not been fully studied on planting, harvesting, pretreating, preserving, and processing technologies. Besides, vacuum technology has long been widely applied in the world to improve the quality of fruit and vegetable products, but the application in Vietnam is still limited. Therefore, three main research contents have been carried out in the thesis. Firstly, the study considered the factors affecting the post-harvest technology of black cherry tomatoes.

Results showed that the variety of OG contained high levels of bioactive compounds, especially anthocyanin not only in the skin but also in the outer tissue. Six anthocyanin compounds were identified, of which, two new ones were discovered in the tomato. The grafting helped tomato plants to grow better as shown by the earlier harvest stage (28 days after fruit formation) and the obtained fruits had higher levels of anthocyanin, lycopene, and vitamin C than non-grafted fruits. The total calcium content and firmness of tomatoes increased when fruits were treated in CaCl2 solution (1.06% w/v) with vacuum application (vacuum level of 626.96 min), therefore, the storage time was longer than that of samples treated at atmospheric pressure.

The temperature of 10-12oC and PE bags gave better preservation of tomatoes than the temperature of 3-5oC and PP bags. Under these conditions, fruits were stored well for 30 days. With the selection of the appropriate harvest stage and the application of vacuum technology to infiltrate the fruits in CaCl2 solution, high-quality fruits were obtained and the storage time was prolonged. Secondly, the study investigated the factors affecting the processing process and quality of black cherry tomato sauce.

The vacuum treatment (vacuum level of 620.27 min) had been proven to improve effectively the heat transfer during blanching. With optimal blanching conditions (88.14 s), the lowest value of peroxidase activity and the highest contents of pectin and bioactive compounds were predicted. The kinetics of peroxidase inactivation and anthocyanin degradation followed the first-order reaction. Xanthan gum and pectin were added of 0.1% (w/w), respectively to create a good appearance for the sauce.