Thanh trùng sốt cà chua

NGHIÊN CỬU
THANH TRÙNG SỐT CÀ CHUA
TRỊNH THANH DUY Thạc sĩ, Trường Đại học An Giang
 , BÙI THẾ VINH Tiến sĩ, Trường Đại học Cửu Long
, VƯƠNG BÀO THY**,
LÊ VĂN HOÀNG“* Giáo sư - Tiến sĩ khoa học, Trường Đại học Cửu Long
, LÊ THỊ LIÊN THANH Phó Giáo sư- Tiến sĩ, Trường Đại học Cửu Long
, BÙI HỮU THUẬN**
Ngày nhận bài: 10/7/2019 - Ngày gửi phản biện: 13/7/2019
Tóm tắt
N
ghiên cứu thông số chết nhiệt của vỉ sinh vật hiếu khí trong sốt cà chua để tìm ra chế độ thanh trùng thích hợp. Đe tài được thực hiện trên cơ sở khảo sát ảnh hưởng của pH sốt cà chua từ 3,6+4,4, nhiệt độ thanh trùng 60+90°C và thời gian thanh trùng đến tống số vỉ sinh vật hiếu khí sổng sót.
Kết quả nghiên cứu đã cho thấy, hầu hết tổng số vỉ sinh vật hiếu khí bị tiêu diệt khi giữ nhiệt ở 90°c trong 10 phút (pH xốt cà chua = 3,6) và giá trị thanh trùng PU = 9,79 phút. Các thông số động học của tổng số vi sinh vật hiếu khỉ trong sốt cà chua này là: hệ số chết nhiệt k = 1,16 phút1, thời gian giảm 90 % vỉ sinh vật D = 1,99 phút và nhiệt độ tăng thêm để giảm D mười lần là z = 15,59°c.
Từ khóa: thanh trùng, sốt, cà chua, bảo quản
Abstract
Study on the thermal death parameters of aerobic microorganisms in tomato ketchup to find out a reasonable pasteurisation regime. Effects of tomato ketchup’s pH (3.6+4.4), pasteurization temperatures (60+90°C) and pasteurisation times on survival aerobic microorganisms were studied.
The research results showed that almost aerobic microorganisms were killed when temperature was held at 90°c in 10 min at the pH 3.6 with the pasterisation value PU 9.79 min. The parameters of total aerobic microorganism in the ketchup were: k = 1.16 min1, D = 1.99 min and z = 15.59°c
Keyword: pasteurisation, ketchup, tomato, preservation
THANH TRÙNG SỐT CÀ CHUA
Sốt cà chua là một sản phẩm điển hình, có thị trường rộng khắp. Sản phẩm này có thể biến đổi chất sau khi chế biến do nhiều nguyên nhân nhưng vi sinh vật là nguyên nhân quan trọng bậc nhất gây hư hỏng sản phẩm nhanh chóng.
Do sốt cà chua là sản phẩm có tính acid, pH thấp (< 4,6), phương pháp thanh trùng có thể được dùng để vô hoạt vi sinh vật.
Đề tài này khảo sát các thông số chết nhiệt của vi sinh vật hiếu khí trong tiến trình thanh trùng sốt cà chua. Vi sinh vật khi xử lý nhiệt ở pH và nhiệt độ xác định thường bị vô hoạt theo mô hình động học bậc 1 (Tucker et al., 2008) được trình bày ở phương trình (1).
dN/dt = kN	(1)
Ở đó N là mật số vi sinh vật sống sót (cfu/ml) và t là thời gian xử lý nhiệt (phút).
k là hằng số chết nhiệt (phút1).
Phương trình này còn được trình bày dưới dạng tích phân.
N = Ne*
0
(2)
hay một cách thực hành thường dưới dạng logarithm thập phân của (2)
(3)
No là mật số vi sinh vật ban đầu (cfu/ml) lúc t = 0 (phút)
Độ lớn của k cho biết tốc độ chết của vi sinh vật, k là một hàm theo nhiệt độ tuyệt đối T (K) thường được mô tả theo mô hình Arrhenius (Tucker et al., 2008).
logffc] = -	- logB (4)
trong đó R là hằng số khí lý tưởng, 8,314 J mol1 K1
E là năng lượng hoạt hóa (J/mol) của sự chết nhiệt
B là một hằng số
Giá trị D (phút) của thời gian thanh trùng để tỉ số (N/No) = 0,1, thường được dùng trong kỹ thuật thanh trùng với ý nghĩa là thời gian cần xử lý để mật số vi sinh vật sống sót còn lại 10%. Trị số của D của vi sinh vật ở cùng điều kiện chết nhiệt với giá trị k được cho bởi phương trình (5) (Tucker et al., 2008).
p =	(5)
Cũng như k, giá trị D này còn là hàm của nhiệt độ xử lý thanh trùng. Khi nhiệt độ thanh trùng tăng, giá trị D sẽ giảm. Khoảng gia tăng của nhiệt độ thanh trùng làm cho thời gian xử lý D giảm 10 lần thường được áp dụng trong kỹ thuật thanh trùng với giá trị z (°C) (Tucker et al., 2008).
Giá trị z có thể tính từ các giá trị của D tương ứng với các nhiệt độ T theo phương trình định nghĩa (6).
_ Tạ-r-t
iữỊỊDi-lúịỊD^	(6)
Các thông số k (phút1), D (phút), E (J/ mol) và z (°C) là những thông số chết nhiệt của vi sinh vật hữu dụng được dùng để tính chế độ thanh trùng thực phẩm.
Giá trị thanh trùng, PU (phút), trong một thời gian xử lý nhiệt dt là giá trị tích phân của phương trình (7) trong suốt thời gian mà quá trình nhiệt xảy ra ở điểm có nhiệt độ thấp nhất (Tucker et al., 2008).
PUịr = £ lO^dt (7)
Trong đó T là nhiệt độ tham chiếu, t là thời gian thanh trùng (phút).
Giá trị thanh trùng còn có ý nghĩa là mức thời gian áp dụng để giảm số log của mật số vi sinh vật như ở phương trình (8) (Tucker et al., 2008).
FƯ?r = Dlog[£]	(8)
PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỬU
Dụng cụ
Be nước ổn định nhiệt độ Grant GAI 50 (Anh), độ chính xác ± 0,2 °C.
Nhiệt độ được ghi trực tuyến trên máy tính bằng phần mềm Logger Lite, kết hợp với đầu cảm biến nhiệt độ TMP-BTA, độ chính xác ± 0,5 °C, Vernier (USA)
Ống nghiệm đường kính 10 mm, chứa dung dịch cà đến độ cao 4 cm, trang bị sensor đặt ở điểm có nhiệt độ thấp nhất, ở trục đối xứng để đo nhiệt.
Chuẩn bị mẫu
Sốt cà chua dùng trong nghiên cứu có phẩm chất được trình bày như bảng 1.
Vi sinh vật hiếu khí sống sót được thực hiện bằng cách nuôi cấy và đếm khuẩn lạc trên môi trường thạch PCA ủ ở nhiệt độ 37°c trong 24 giờ theo tiêu chuẩn của AFNOR, NF V08-051. Số vi sinh vật hiếu khí được tính qui về số khuẩn lạc/ ml sản phẩm. Các kết quả được trình bày là trung bình của 3 lần lặp lại.
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với các ống nghiệm đặt trong các bể điều nhiệt có kiểm soát 3 nhân tố pH, nhiệt độ thanh trùng, thời gian. Thí nghiệm được thực hiện với 3 lần lặp lại. pH của sản phẩm được thực hiện ở 3 mức 3,6 ; 4,0 ; và 4,4. Nhiệt độ thanh trùng được thực hiện ở 4 mức 60 °C, 70 °C, 80 °C và 90 °C và thời gian chịu nhiệt thanh trùng được thực hiện ở 6 mức 0, 2, 4, 6, 8 và 10 phút.
Trước khi thanh trùng, mẫu được phân tích vi sinh vật tổng số. Sau giai đoạn giữ nhiệt, các ống nghiệm được làm lạnh nhanh trong nước đá sau đó mẫu được phân tích vi sinh vật tổng số.
Bảng 1. Phẩm chất của sốt cà chua dùng trong thí nghiệm
Loại phẩm chất
Giá trị
°Brix
37,9 ±0,1
Độ ẩm
59,9 ± 0,2%
Chất khô không tan
3,5 ± 0,1%
Độ acid (tính theo acid acetic)
0,77 ± 0,01%
pH
3,65 ± 0,02
Độ sệt (Bostwick)
6,4 ± 0,6 cm
Phương pháp xử lý thống kê số liệu
Các thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên theo phương thức thừa số với 3 lần lặp lại. Các kết quả thu nhận được phân tích thống kê bằng phần mềm Statgraphics V. 15.0. Giá trị trung bình của các nghiệm thức được trình bày hên các bảng kết quả và được so sánh từng cặp bằng phép kiểm định LSD.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Động học sự chết nhiệt của tổng số vi sinh vật hiếu khí trong sản phẩm sốt cà chua khỉ thanh trùng
Ảnh hưởng của pH sốt cà, nhiệt độ 
và thời gian xử lỉ nhiệt đên mật sô vỉ sinh vật hiếu khỉ còn lại trong sản phẩm
Kết quả phân tích Anova về ảnh hưởng của các nhân tố pH, nhiệt độ và thời gian thanh trùng trên mật số vi sinh vật được cho trong bảng 3.
Bảng 3. Kết quả phân tích Anova của pH, nhiệt độ, thời gian xử lý trên mật số vi sình vật N
(cfu/ml) của sốt cà chua
Nguồn biến động
Độ tự do
• •
Trung bình bình phương
Giá tri F
•
Xác suất p
A:pH
2
4,91.108
1345,74
0,0000
B: Nhiệt độ
3
3,85.109
10562,26
0,0000
C: Thời gian
5
l,60.109
4378,99
0,0000
A*B*C
30
6,91.106
18,94
0,0000
Bảng 3 cho thấy, cả ba nhân tố pH, nhiệt độ và thời gian xử lí nhiệt đều rất ảnh hưởng đến lượng vi sinh vật còn sống sót lại trong sốt cà và ba nhân tố này cũng rất tưong tác với nhau. Biến đổi của log (N/No) ở các pH và nhiệt độ được trình bày ở hình 3.
Theo kết quả chết nhiệt của vi sinh vật hiếu khí (hình 3), độ dốc của các đường biểu diễn ở pH 3.6 và nhiệt độ 90 °C lớn nhất cho thấy vi sinh vật ở pH và nhiệt độ xử lý này có tốc độ chết nhanh hon. Tốc độ chết nhiệt này được tính và trình bày ở bảng 4.
Tỉ số vi sinh vật hiếu khỉ còn sổng sót, giá trị k, D ở các nhiệt độ và pH sốt cà khác nhau
Nhiệt độ
* * • Ẽ(|	® ffl a
« * « gã	□ □ □ jn
Nhiệt độ
* É. Ri	e a ‘í 71-
>4í * :+ gr.	□ □ □ ỉn
Thòi gian (phút)
IN mệt đô	* Me go o □ □ áí
Hình 3. Log của tỉ lệ của mật số vỉ sinh vật sống sót biến đổi theo thòi gian thanh trùng
ở các pH khác nhau
Theo kết quả này giá trị k tăng theo nhiệt độ thanh trùng. Ở mỗi mức pH nhất định, các giá trị k của từng mức nhiệt độ khác nhau đều có sự khác biệt ý nghĩa (P < 0,01).
Mặt khác, khi giá trị pH của xốt cà chua tăng, hằng số tốc độ chết nhiệt của vi sinh vật thay đổi theo chiều hướng giảm. Tuy nhiên, sự thay đổi hằng số k theo pH không nhiều so với sự thay đổi của nhiệt độ. Do đó, nhiệt độ thanh trùng là tác nhân ảnh hưởng quan trọng hom đến hằng số chết nhiệt của tổng số vi sinh vật hiếu khí trong sản phẩm sốt cà chua.
Bảng 4. Hằng sổ chết nhiệt k (phút1) ở các nhiệt độ xử lý và pH sốt cà chua
pH
Nhiệt độ thanh trùng (°C)
60
70
80
90
3,6
0,01j
o,p
0,46d
l,16a
4
0,01j
0,04”
0,3 le
0,77”
4,4
0,01j
0,04”
0,25f
0,52c
Ghi chủ: Các sổ trung bình đi kèm với các chữ khác nhau có sự khác biệt ỷ nghĩa ở mức độ tin cậy 99 %.
Thời gian thanh trùng D (phút) để mật số vi sinh vật còn 10% được trình bày ở bảng 5
Bảng 5. Thời gian thanh trùng D (phút) để giảm 90% vi sinh vật hiếu khí
pH
Nhiệt độ thanh trùng (°C)
60
70
80
90
3,6
161,82”
24,14d
5,0 lde
l,99e
4
174,98”
58,27c
7,46de
3,01e
4,4
220,64a
67,86c
9,13d
4,40e
Ghi chú: Các sổ trung bình đi kèm với các chữ khác nhau có sự khác biệt ỷ nghĩa với mức độ tin cậy 99 %.
Năng lượng hoạt hóa Ea và giá trị z của sản phẩm sốt cà chua ở các giá trị pH khác nhau
Năng lượng hoạt hóa E và giá trị z tưong ứng ở các pH của sốt cà được trình bày trong bảng 6.
Bảng 6. Năng lượng hoạt hóa Ea (kJ/mol) và khoảng nhiệt độ z (°C) theo pH của sốt cà chua
pH của sốt cà chua
Ea (kJ/mol)
Z(°C)
3,6
138,34a
15,59a
4,0
143,15ab
16,16ab
4,4
148,91b
16,75b
Ghi chú: Các trung bình nghiệm thức đi kèm với các chữ khác nhau trên cùng một cột có sự khác biệt ỷ nghĩa với mức độ tin cậy 99 %.
Bảng 6 chứng tỏ khi pH của sốt cà chua càng lớn, cần tiêu tốn nhiều năng lượng hơn để tiêu diệt vi sinh vật hiếu khí trong sản phẩm, khi đó, giá trị z (°C) cũng gia tăng. Điều này cho thấy khi pH của sản phẩm lớn hơn, mức tăng nhiệt độ cũng phải lớn hơn để giảm 10 lần thời gian D (phút). Ket quả này ủng hộ kết quả của York (1975), giá trị z là 15,6 °C được tìm thấy khi thanh trùng nước cà chua.
Giá trị thanh trùng
Phân tích vi sinh vật sống sót trong các ống nghiệm xốt cà pH 3.6, được thanh trùng ở các nhiệt độ 60-90 °C và thời gian từ 0 đến 10 phút cho kết quả ở bảng 7. Theo kết quả này, ở các nhiệt độ, vi sinh vật sống sót giảm theo thời gian thanh trùng và vi sinh vật hiếu khí hầu như không còn sống sót ở các ống nghiệm được xử lý ở 90 °C trong 10 phút.
Bảng 7. Mật số vi sinh vật hiếu khí N (cfu/ml) biến đổi theo nhiệt độ và thời gian thanh
trùng khi sốt có pH = 3,6
pH sốt
Nhiệt
Thòi gian thanh trùng (phút)
cà
độ (°C)
0
2
4
6
8
10
3,6
60
27.455a
26.212ab
25.636bc
25.152bcd
24.454cde
23.939de
70
25.394bcd
21.939f
17.182*
14.212jk
12.939k
10.7881
80
27.546a
19.818®11
9.000m
2.418“
1.512“°
391°
90
23.000ef
18.727hi
2.148“
93°
28°
0°
Ghi chủ: Các sô trung bình đi kèm với các chữ khác nhau có sự khác biệt ỷ nghĩa ở mức độ tin cậy 99 %.
tìm thấy là 9,79 phút (bảng 8). Giá trị này có thể dùng để thiết kế một chế độ thanh trùng ở các nhiệt độ và pH để có các sản phẩm cùng phẩm chất vi sinh vật.
Dựa theo kết quả này và diễn biến nhiệt độ được ghi lại ở thí nghiệm, giá trị thanh trùng PU tương ứng có thể tính. Giá trị PU khi thanh trùng 10 phút ở sốt có pH 3.6 được
Bảng 8. Giá trị PU khi thanh trùng sốt cà có pH = 3,6 ở 90 °C trong 10 phút
Thòi gian (phút)
Giữ nhiệt 90 °C
T (°C)
10(T-Tr)/z At
0
30,5
0,000
1
89
0,863
2
89,5
0,929
3
90
1,000
4
90
1,000
5
90
1,000
6
90
1,000
7
90
1,000
8
90
1,000
9
90
1,000
10
90
1,000
Giá trị thanh trùng PU (phút)
9,792
Giá tri thanh trùng này là 9,79 phút bằng 4,92 D cho phép giảm 104’92 lần vi sinh vật ban đầu để đưa phẩm chất của sản phẩm về tiêu chí vi sinh vật của sản phẩm. Đối với thực phẩm sẵn sàng để ăn, tiêu chí vi sinh vật hiếu khí tổng số đối với thể loại thực phẩm tốt là < 104 cfii/ml. Mật độ vi sinh vật ban đầu đối với sản phẩm sốt cà chua theo công nghệ chế biến này khoảng 3.104 cfii/ml. Theo đó sốt cà chua này chỉ cần dùng giá trị khử trùng PU = 1D đủ để đạt yêu càu. Như vậy, giá trị thanh trùng PU 9,79 phút làm sản phẩm đạt yêu cầu về phẩm chất vi sinh vật hiếu khí sau khi thanh trùng và có mức an toàn so với tiêu chuẩn vi sinh vật là 4D.
KẾT LUẬN
Khử trùng sốt cà chua có pH 3.6 ở nhiệt độ 90 °C có hằng số tốc độ chết nhiệt k là 1,16 phút’1 và thời gian để vô hoạt 90% vi sinh vật hiếu khí D là 1,99 phút. Ở pH 3.6, năng lượng hoạt hóa E là 138,34 kJ/mol và giá trị z là 15,59 °C. Giá trị thanh trùng PU này cho phép làm các chế độ thanh trùng phù hợp đối với những sản phẩm sốt cà chua có tính chất nhiệt và vi sinh tương tự. Giá trị thanh trùng PU = 9,79 phút gần tương đương với 5D, khi mật số vi sinh vật ban đầu trong sản phẩm ở mức 3.104, giá trị thanh trùng này cho phép vô hoạt toàn bộ vi sinh vật hiếu khí của loại sốt cà chua.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tucker G., Campden and Chorleywood Food Research Association, 2008, Advances in indicators to monitor production of in-pack processed foods in inpack-processed food improving quality. In: Richardson p., editor. Inpack-processed food improving quality. 1 ed. Boca Raton, Fl, USA: CRC Press, p. 131-151.
Vitacel, 2002, Tomato ketchup made with Vitacel tomato fiber. J.RS. www.jrs.de/jrs/uk/ nm/a_tomato.htm.
York G, Heil J, Marsh G, Ansa A, Merson R, Wolcott T and Leonard s., 1975, Thermal bacteriology of canned tomato juice, Journal of food science, Vol 40, p 764.