Luận án TS Công nghệ thực phẩm Đoàn Như Khuê: Gia nhiệt Ohm thanh trùng nước ép bưởi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐOÀN NHƯ KHUÊ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT GIA NHIỆT OHM ĐỂ THANH TRÙNG NƯỚC ÉP BƯỞI LUẬN ÁN TIẾN SĨ TP. HỒ CHÍ MINH - NĂM 2022 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐOÀN NHƯ KHUÊ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT GIA NHIỆT OHM ĐỂ THANH TRÙNG NƯỚC ÉP BƯỞI Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm Mã số chuyên ngành: 62540101 Phản biện độc lập: Phản biện độc lập: Phản biện: PGS.

Lê Nguyễn Đoan Duy Phản biện: PGS. Kha Chấn Tuyền Phản biện: PGS. Trần Thị Thu Trà NGƯỜI HƯỚNG DẪN: 1. TS LẠI QUỐC ĐẠT 2.

TS LÊ THỊ KIM PHỤNG LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án Chữ ký Đoàn Như Khuê i TÓM TẮT LUẬN ÁN Nước ép bưởi chứa hàm lượng cao các thành phần dinh dưỡng, các hợp chất có hoạt tính sinh học.

Tuy nhiên, nước ép bưởi có thể nhiễm vi sinh vật gây ngộ độc cho người, vi sinh vật gây hư hỏng sản phẩm và bị tách lớp do enzyme pectin methylesterase (PME). Gia nhiệt Ohm là một phương pháp gia nhiệt tiên tiến, có thể được áp dụng để thanh trùng/tiệt trùng nước ép quả nhằm ức chế sự phát triển của VSV, enzyme và giảm thiểu những thay đổi về dinh dưỡng và đặc tính cảm quan của nước ép. Hiệu quả của phương pháp gia nhiệt Ohm phụ thuộc vào các thông số của quá trình gia nhiệt, đặc tính của từng sản phẩm cụ thể. Do đó, mỗi loại thực phẩm khác nhau sẽ có những biến đổi khác nhau về thành phần hóa lý, cảm quan hay vi sinh khi chịu tác động của gia nhiệt Ohm.

Nghiên cứu này nhằm xác định tác động của gia nhiệt Ohm đến chất lượng nước ép bưởi thanh trùng thông qua việc đánh giá (1) ảnh hưởng của tần số, cường độ điện trường, nhiệt độ trong gia nhiệt Ohm đến vi sinh vật trong nước ép bưởi, (2) ảnh hưởng của tần số, nhiệt độ trong gia nhiệt Ohm đến enzyme trong nước ép bưởi, (3) ảnh hưởng của tần số, cường độ điện trường trong gia nhiệt Ohm đến các hợp chất có hoạt tính sinh học trong nước ép bưởi. Kết quả nghiên cứu chỉ ra tỷ lệ bất hoạt vi khuẩn gây bệnh Salmonella enterica serovar Enteritidis (S. Enteritidis), Escherichia coli O157:H7 (E. coli O157:H7) và vi khuẩn gây hư hỏng Lactobacillus plantarum (L.

plantarum) khi gia nhiệt Ohm cao hơn so với gia nhiệt thông thường (p <0,05). Các thông số bất hoạt vi sinh D và z trong điều kiện gia đã được được xác định. Ảnh hưởng của tần số và cường độ dòng điện xoay chiều đến sự bất hoạt của S. coli O157:H7 trong nước ép bưởi cũng được chỉ ra.

Kết quả cho thấy rằng áp dụng tần số dòng điện xoay chiều từ 50 đến 20.000 Hz ở cường độ trường 20, 30 V/cm tác động đáng kể đến sự bất hoạt S. Hiệu quả bất hoạt VSV cao nhất ở 60 và ≥ 500 Hz và cường độ điện trường càng cao, hiệu quả bất hoạt VSV càng lớn. plantarum bị bất hoạt cao nhất ở 60 Hz, theo sau là 50 Hz, hoặc trong dải tần số từ 500 Hz trở lên (p <0,05). Ngoài ra, hình thái tế bào và màng tế bào S.

coli O157:H7 được quan sát bằng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), đồng thời, độ hấp thu PI được xác định, để làm rõ tác động bất hoạt VSV trong quá trình OH. Đối với enzyme, động học bất hoạt PME khi xử lý nhiệt Ohm được chỉ ra và yếu tố phi nhiệt góp phần vào việc tăng cường sự bất hoạt PME. PME trong nước bưởi xử lý nhiệt Ohm bị bất hoạt nhanh ii hơn so với xử lý nhiệt thông thường. Tuy nhiên, xử lý nhiệt Ohm trong khoảng tần số 50 - 20.000 Hz tại cường độ điện trường 30 V/cm, không ảnh hưởng đến sự bất hoạt PME trong nước ép bưởi (p> 0,05).

Đối với các hợp chất hóa học: thực hiện gia nhiệt Ohm tại tần số 50 - 20.000 Hz ảnh hưởng đến sự phân hủy axít ascorbic (p<0,05) nhưng không tác động đến hàm lượng axít citric, polyphenol tổng, naringin, limonin khi gia nhiệt từ 20 đến 80 oC và giữ nhiệt trong 10 s (p > 0,05). Cường độ điện trường (20, 30 và 40 V/cm) ảnh hưởng đến hàm lượng axít ascorbic, polyphenol tổng, và hoạt tính chống oxy hóa, chúng bị giảm đáng kể ở cường độ điện trường thấp (20 V/cm). Sự phân hủy những hợp chất này trong nước ép tương tự ở cả hai phương thức xử lý: gia nhiệt Ohm (ở 30 V/cm và 60 Hz) và gia nhiệt thông thường. Điều này có nghĩa là yếu tố phi nhiệt không ảnh hưởng đến sự phân hủy của các hợp chất hóa học trong quá trình gia nhiệt Ohm nếu nước ép bưởi được thanh trùng ở các thông số phù hợp.

Như vậy, trong gia nhiệt Ohm, yếu tố phi nhiệt tăng cường bất hoạt VSV và enzyme nhưng không phá hủy các hợp chất hóa học trong nước ép bưởi (khảo sát tại 60 Hz, 30 V/cm), , dẫn đến giảm thiểu tác động bất lợi của quá trình thanh trùng đối với sản phẩm nước quả chế biến. Do đó, gia nhiệt Ohm có thể được đề xuất như một phương pháp thanh trùng nước ép bưởi hiệu quả. iii ABSTRACT Pomelo (Citrus maxima) juice contains high content of nutrients and bioactive compounds. Unfortunately, it can be contaminated with pathogenic microorganisms, spoilage microorganisms and changed in delamination, and turbidity by pectin methylesterases (PME).

Ohm heating (OH) is an advanced heating method that pasteurizes/sterilizes fruit juice to inactivate the growth of microorganisms and enzyme while minimizing changes in nutritional and organoleptic qualities of the juice. The efficiency of OH depends on the system parameters and the characteristics of the specific food products. Therefore, each different kind of food will have different changes in chemical, physical, sensory, or microbiological properties when subjected to OH. This study examined the impact of OH on the quality of pomelo juice, including: 1) studying the effect of frequency, electric field strength, and temperature parameters of OH on microorganisms in pomelo juice, 2) studying the effect of frequency and temperature parameters of OH on enzymes in pomelo juice, and 3) studying the effect of frequency and electric field strength of OH on bioactive compounds in pomelo juice.

As a result, the inactivation rates of Salmonella Enteritidis (S. Enteritidis), Escherichia coli O157:H7 (E. coli O157:H7) and Lactobacillus plantarum (L. plantarum) in pomelo juice were higher when subjected to OH as compared to conventional heating (CH) (p <0.

The inactivating parameters of D, z of the bacteria were estimated. The influence of alternating current frequency and electric field strength on the inactivation of S. coli O157:H7 in pomelo juice were also investigated. Results showed that alternating current frequency from 50 to 20,000 Hz at electric field strengths of 20 and 30 V/cm had a statistically significant effect on the inactivation of S.

The frequencies of highest bacteria inactivation were 60 and ≥ 500 Hz and the higher electric field strength, the greater the bacteria inactivation efficiency. plantarum was most effectively inactivated at 60 Hz, followed by 50 Hz, and in the frequency range ≥ 500 Hz (p < 0. In addition, bacterial cell morphology and membrane were observed by TEM imaging and evaluated through PI absorbance, to further clarify the effect of OH. The results demonstrated that the electric field of OH had an additional effect on microbial destruction.

For enzymes, frequency range of 50 – 20,000 Hz and an electric field strength of 30 V/cm in OH did not influence the inactivation of PME in pomelo juice (p > iv 0. In addition, the inactivation kinetics of PME and the impact of nonthermal factor were given. The nonthermal factor has contributed to the inactivation enhancement of PME. For chemical compounds, frequency range of 50 – 20.000 Hz significantly influenced the degradation of acid ascorbic, but insignificantly influenced citric acid, total phenolic content, antioxidant activity, naringin, and limonin in pomelo juice when OH temperature ranged from 20 to 80 oC and remaining time was 10 s (p > 0,05).

The electric field strength (20, 30 and 40 V/cm) affects the decomposition of chemical compounds. Ascorbic acid, total polyphenols content, and antioxidant activity were significantly reduced at low electric field strength (20 V/cm). The degradation of these compounds in the juice at the same temperature was similar in both treatments: OH (at 30 V/cm and 60 Hz) and CH. This means that the nonthermal factor did not affect the degradation of these compounds during OH if the juice was heated at those approximate parameters.

OH increased the inactivation of bacteria and enzymes in pomelo juice, but did not destroy the chemical compounds of the juice (surveyed at 60 Hz, 30 V/cm), thereby, minimized the negative effects of pasteurization on processed juice products. OH can be recommended as an effective method of pasteurization for pomelo juice. v LỜI CÁM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài: “Ứng dụng kỹ thuật gia nhiệt Ohm để thanh trùng nước ép bưởi”, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của nhà trường, các Thầy, Cô hướng dẫn, các cơ quan, đơn vị, đồng nghiệp, bạn bè, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo sau đại học, khoa kỹ thuật hóa học, bộ môn Công nghệ thực phẩm, các đơn vị của Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh và Ban lãnh đạo, đồng nghiệp của tôi tại trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi thực hiện luận án trong những năm qua.

Tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Lại Quốc Đạt và PGS. TS Lê Thị Kim Phụng đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu và hoàn thành luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn bạn bè trong và ngoài cơ quan, và nhất là người thân trong gia đình luôn hết lòng động viên, khích lệ và giúp đỡ cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án.

Chân thành cảm ơn Đoàn Như Khuê vi MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. vi MỤC LỤC. vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH. xi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.

xiv CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU .3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .2 Phạm vi nghiên cứu.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .1 Ý nghĩa khoa học .2 Ý nghĩa thực tiễn. 4 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU .1 Đặc tính hóa, sinh của nước ép bưởi .1 Thành phần hóa lý trong nước ép bưởi .2 Vi sinh vật trong nước ép bưởi .3 Enzyme gây hư hỏng nước ép bưởi .2 Đặc tính của nước ép bưởi Năm Roi .3 Gia nhiệt Ohm .2 Cấu hình cơ bản của hệ thống gia nhiệt Ohm .