Thử nghiệm sử dụng Oligochitosan trong bảo quản măng tây tươi

Nội dung của đề tài bao gồm: 1 Sản xuất oligochitosan theo quy trình thủy phân bằng H 2 O 2 ; 2 Thử nghiệm sử dụng oligichitosan trong bảo quản măng tây tươi; 3 Đề xuất quy trình bảo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



NGUYỄN THỊ HƯƠNG

THỬ NGHIỆM SỬ DỤNG OLIGOCHITOSAN TRONG BẢO QUẢN

MĂNG TÂY TƯƠI

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành Đồ án này

Trước hết tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm khoa Công nghệ Thực phẩm, Phòng Đào tạo niềm kính trọng, sự tự hào được học tập tại Trường trong những năm qua

Sự biết ơn sâu sắc nhất tôi xin được giành cho cô: TS Vũ Ngọc Bội - Trưởng khoa Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang đã tài trợ kinh phí, tận tình hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện

đồ án tốt nghiệp này

Xin cám ơn: ThS Thái Văn Đức - Trưởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, ThS Nguyễn Thị Mỹ Trang - Bộ môn Đảm bảo Chất lượng và An toàn Thực phẩm và các thầy cô phản biện đã cho tôi những lời khuyên quí báu để công trình nghiên cứu được hoàn thành có chất lượng

Đặc biệt, xin được ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ của: các thầy cô giáo trong Bộ môn Công nghệ Thực phẩm và tập thể cán bộ trong Các phòng thí nghiệm - Trung tâm Thực hành Thí nghiệm - Trường Đại học Nha Trang

đã giúp đỡ nhiệt tình và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian tôi thực hiện đồ án này

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, người thân và các bạn bè đã tạo điều kiện, động viên khích lệ để tôi vượt qua mọi khó khăn trong quá trình học tập vừa qua

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

PTLT : Phân tử lƣợng thấp

VSVHK : Vi sinh vật hiếu khí

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Mô tả tiêu chuẩn cảm quan cho măng tây nguyên

Bảng 2.2 Bảng hệ số quan trọng của các chỉ tiêu cảm quan

Bảng 3.1 Chi phí nguyên vật liệu cho sản xuất 100g

51

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.2 Hình ảnh về Chitosan 5

Hình 1.3 Minh họa cơ chế cắt mạch chitosan bằng H2O2 19

Hình 1.4 Hình ảnh măng tây xanh 28

Hình 1.5 Hình ảnh măng tây trắng 28

Hình 1.6 Hình ảnh măng tây tím 29

Hình 2.1 Hình ảnh về măng tây nguyên liệu 32

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình sản xuất chitosan 33 Hình 2.3 Hình ảnh về chitosan đồ án 34

Hình 2.4 Sơ đồ quy trình sản xuất Oligochitosan 37

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian thủy

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nồng độ cồn để

kết tủa oligochitosan 39

Hình 2.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nồng độ COS để

Hình 2.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian bảo

Hình 3.1 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu quả

Hình 3.2 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất 44

thu hồi Oligochitosan

Hình 3.3 Ảnh hưởng của nồng độ cồn đến hiệu suất thu hồi

50

Hình 3.6

Ảnh hưởng của nồng độ COS đến chất lượng cảm quan của các mẫu măng tây xử lý bằng oligochitosan với nồng độ khác nhau

51

Hình 3.7 Ảnh hưởng COS 0,8% đến tổng số vi sinh vật hiếu

khí trên bề mặt măng tây sau 10 ngày bảo quản 53

Hình 3.8 Sự biến đổi chất lượng cảm quan của măng tây

theo thời gian bảo quản 54

Hình 3.9 Sơ đồ quy trình bảo quản măng tây nguyên liệu 55

MỤC LỤC

Trang

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 3

1.1 Giới thiệu về chitin 3

1.2 Tổng quan về Chitosan 4

1.3 Sơ lược về Chitosan oligosaccharide 7

1.4 Ứng dụng của chitin, chitosan và COS 8

1.5.Tình hình nghiên cứu sản xuất của chitin- chitosan- COS 15

1.6 Tổng quan về nghiên cứu sản xuất chitosan phân tử lượng thấp hoặc COS 17

1.7 Tổng quan về một số phương pháp bảo quản rau sau thu hoạch 20

1.8 Tổng quan về măng tây 26

CHƯƠNG II NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU 32

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

2.2.1 Phương pháp đánh giá cảm quan 34

2.2.2 Phương pháp phân tích hóa học 36

2.2.3 Phương pháp phân tích vi sinh 36

2.2.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm 37

2.2.4.1 Quy trình dự kiến sản xuất oligochitosan 37

2.2.4.2 Bố trí thí nghiệm 38

2.3 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất sử dụng trong nghiên cứu 41

CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 43

3.1 SẢN XUẤT OLIGOCHITOSAN THEO QUY TRÌNH SỬ DỤNG H2O2 43

3.1.1 Xác định thời gian thủy phân chitosan bằng H2O2 43

3.1.2 Xác định nồng độ cồn sử dụng để kết tủa oligochitosan 45

3.1.3 Đề xuất quy trình thủy phân chitosan để thu nhận oligochitosan 46

3.1.4 Tính toán sơ bộ chi phí nguyên vật liệu 48

3.2 THỬ NGHIỆM SỬ DỤNG OLIGOCHITOSAN ĐỂ BẢO QUẢN MĂNG

TÂY 49

3.2.1 Xác định tỷ lệ COS sử dụng xử lý măng tây 49

3.2.2 Đánh giá khả năng kháng khuẩn của oligochitosan 0,8% trong quá trình bảo quản măng tây 53

3.2.3 Xác định thời gian bảo quản măng tây 54

3.3 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH BẢO QUẢN MĂNG TÂY NGUYÊN LIỆU 55

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Măng tây là một loại rau có giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế cao Hiện măng tây được phát triển canh tác và trở thành loại cây trồng có giá trị kinh tế cao, giúp xóa đói giảm nghèo ở một số địa phương như Ninh Thuận, Bình Thuận,…Do giàu dinh dưỡng nên măng tây dễ bị hư hỏng Hiện người dân chủ yếu bảo quản theo phương pháp tự nhiên nên thời gian bảo quản măng tây ngắn

Oligochitosan là một dạng oligosaccharid cờ nguồn gốc từ vỏ tôm, có khả năng tan trong nước, độ nhớt thấp, phân tử lượng nhỏ, có hoạt tính sinh học: chống

vi khuẩn, nấm mốc, nấm men, tăng sức đề kháng, điều hòa lượng, chống ung thư máu, chống oxy hóa, chống bướu, chống bệnh tim mạch [14] Hiện oligochitosan bước đầu đã được một số tác giả nghiên cứu sử dụng trong bảo quản thịt, cá, dứa, thanh long,… Kết quả của các nghiên cứu này cho thấy oligochitosan an toàn với người sử dụng và có thể sử dụng trong bảo quản rau quả

Vì những tính năng ưu việc trên nên việc nghiên cứu và ứng dụng oligochitosan trong nhiều lĩnh vực nông nghiệp đặc biệt là bảo quản rau quả đang được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm

Từ cơ sở trên, được phép của Khoa Công nghệ Thực phẩm và Giáo viên

hướng dẫn, em thực hiện đề tài “Thử nghiệm sử dụng oligochitosan trong bảo

quản măng tây tươi” Mục đích của đề tài đánh giá khả năng sử dụng oligochitosan

để kéo dài thời gian bảo quản nguyên liệu măng tây

Nội dung của đề tài bao gồm:

1) Sản xuất oligochitosan theo quy trình thủy phân bằng H 2 O 2 ;

2) Thử nghiệm sử dụng oligichitosan trong bảo quản măng tây tươi;

3) Đề xuất quy trình bảo quản măng tây tươi bằng oligichitosan;

Ý nghĩa khoa học của đề tài:

Đề tài lần đầu nghiên cứu sử dụng oligichitosan (COS) trong xử lý măng tây nhằm ức chế vi khuẩn sống bám trên thân măng Kết quả nghiên cứu đề tài là các số liệu mới về khả năng sử dụng COS trong bảo quản rau quả

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Kết quả của đề tài góp phần mở ra một hướng mới trong việc ứng dụng COS trong công nghệ bảo quản măng tây nguyên liệu và là cơ sở để các doanh nghiệp chế biến rau quả sử dụng các chất ức khuẩn tự nhiên, không độc trong bảo quản măng tây sau thu hoạch

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về chitin

Chitin là polyme hữu cơ phổ biến trong tự nhiên sau cellulose Chitin ít khi ở dạng tự do mà luôn liên kết với protein dưới dạng phức hợp, cacbonat canxi và nhiều hợp chất hữu cơ khác, gây khó khăn cho việc tách chiết Chitin là một polysaccharit được cấu tạo bởi các monosaccharit liên kết với nhau bằng cầu nối 1,4- glucosid

Hình 1.1 Hình ảnh về Chitin

Chitin có cấu trúc hóa học giống cellulose và có thể xem là một dẫn xuất của cellulose với nhóm acetamide ở cacbon số 2 [1]

Công thức cấu tạo:

Công thức phân tử của chitin: (C8H13O5N)n

Trong đó n: thay đổi tùy thuộc từng loại nguyên liệu, chẳng hạn Tôm thẻ: n=400-500, Tôm hùm: n=700-800, Cua: n=500-600

Phân tử lượng trung bình của chitin: (203,09)n

Chitin đóng vai trò là thành phần chính tạo nên độ cứng chắc của vỏ của giáp xác Chitin được tách chiết lần đầu tiên vào năm 1811 bở nhà dược hóa học người Pháp Henri Braconnot từ nấm ( Braconnot, 1811) [1]

Tính chất của chitin [1], [2]

Chitin có màu trắng, cũng giống cellulose, chitin có tính kỵ nước cao (đặc biệt đối với α-chitin) và không tan trong nước, trong kiềm, trong acid loãng và và các dung môi hữu cơ như ête, rượu Tính không tan của chitin là do chitin có cấu trúc chặt chẽ, có liên kết trong và liên kết phân tử mạnh thông qua các nhóm hydroxyl

và acetamide Tuy nhiên, β-chitin thì không giống như α-chitin, có tính nở với nước cao

Chitin hòa tan được trong dung dịch acid đậm đặc như HCl, H3PO4 và dimethyacetamide chứa 5% lithium chloride

Chitin tự nhiên có độ deacetyl dao động trong khoảng từ 8-12% phân tử lượng trung bình lớn hơn 1 triệu dalton Tuy nhiên, chitin chiết rút từ vi sinh vật thì có phân tử lượng thấp, chỉ khoảng vài chục ngàn dalton Khi đun nóng chitin trong dung dịch NaOH đặc thì chitin bị khử mất gốc acetyl tạo thành chitosan

Khi đun nóng chitin trong dung dịch HCl đặc thì chitin sẽ bị thủy phân tạo thành các phân tử glucosamin có hoạt tính sinh học cao

1.2 Tổng quan về Chitosan

Chitosan là một dẫn xuất của chitin được hình thành khi tách nhóm acetyl (quá trình deacetyl hóa chitin) khỏi chitin nên chitosan chứa rất nhiều nhóm amino Chitosan được phát hiện lần đầu tiên bởi Rouget vào năm 1859 Chitosan thường ở dạng vẩy hoặc dạng bột có màu trắng ngà Công thức cấu tạo của chitosan gần giống như chitin và cellulose, chỉ khác là chitosan chứa nhóm amin ở cacbon thứ 2 [1]

Hình 1.2 Hình ảnh về Chitosan

Công thức cấu tạo:

Công thức phân tử của chitosan: [C6H11N]n

Phân tử lượng trung bình của chitosan: M= (161,07)n

Phân tử lượng của chitosan là một thông số cấu trúc quan trọng, nó quyết định tính chất của chitosan như khả năng kết dính, tạo màng, tạo gel, khả năng hấp phụ màu , đặc biệt là khả năng ức chế vi sinh vật Chitosan có phân tử lượng càng lớn thì có độ nhớt càng cao Thông thường phân tử lượng của chitosan nằm trong khoảng 100.000 dalton đến 1.200.000 dalton (Li và cộng sự, 1997) Phân tử lượng của chitosan phụ thuộc vào nguồn chitin, điều kiện deacetyl và thường rất khó kiểm soát Tuy nhiên, chitosan có phân tử lượng thấp thì thường có hoạt tính sinh học cao hơn, thường có nhiều ứng dụng trong nông nghiệp, y học và công nghệ sinh học Chitosan có phân tử lượng lớn, có khả năng tạo màng tốt và màng chitosan tạo

thành có sức căng tốt Độ nhớt của chitosan phụ thuộc vào phân tử lượng Chitosan

có phân tử lượng thấp có độ nhớt từ 30-200 cps và chitosan có phân tử lượng lớn hơn 1 triêu dalton có độ nhớt lên đến 3.000-4.000 cps Ngoài ra, độ nhớt của chitosan còn phụ thuộc vào độ deacetyl, cường độ ion, pH, nhiệt độ [1]

Tính chất của chitosan [1], [2], [3]

Chitosan dạng bột có màu trắng ngà, dạng vẩy màu trắng trong hay hơi vàng Chitosan có tính kiềm nhẹ, không hoà tan trong nước, trong kiềm và cồn nhưng hoà tan trong axit axetic loãng tạo thành một dung dịch keo nhớt trong suốt Chitosan khi hoà tan trong dung dịch axit axetic loãng sẽ tạo thành dung dịch keo dương nhờ đó mà keo chitosan không bị kết tủa khi có mặt của một số ion kim loại nặng như Pb3

+

, Hg+ pKa của chitosan có giá trị từ 6,2 đến 6,8

Chitosan kết hợp với aldehyt trong điều kiện thích hợp để hình thành gel, đây

là cơ sở để bẫy tế bào, enzyme

Chitosan phản ứng với axit đậm đặc tạo muối khó tan, Chitosan kết hợp với iot trong môi trường H2SO4 cho phản ứng lên màu tím Đây là phản ứng dùng trong phân tích định tính chitosan

Keo chitosan là một keo dương nên có tính chất kháng khuẩn, kháng

nấm Chitosan là một polymer mang điện tích dương nên được xem như là một polycationic có khả năng bám dính vào bề mặt các điện tích âm Chính vì vậy

mà chitosan có thể tương tác với các polymer có điện tích âm như alginic và tạo lưới gel dẻo bền như lực liên kết tĩnh điện

Tính chất của chitosan như khả năng hút nước, khả năng hấp phụ chất màu, kim loại, kết dính với chất béo, kháng khuẩn, kháng nấm, mang DNA… phụ thuộc rất lớn vào độ deacetyl hóa Chitosan có độ deacetyl cao thì khả năng hấp phụ chất màu, tạo phức với kim loại tốt hơn Tương tự khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của chitosan ở các mẫu chitosan có độ deacetyl cao Cụ thể, khả năng kháng khuẩn tốt đối với chitosan có độ deacetyl trên 90% Tuy nhiên khả năng hút nước của chitosan thì giảm đi khi tăng độ deacetyl

Ngoài các tính chất nêu trên, chitosan còn có khả năng chống oxy hóa Khả năng chống oxy hóa của chitosan cũng phụ thuộc vào độ deacetyl, phân tử lượng và

độ nhớt của chitosan Chitosan có độ nhớt thấp thì có khả năng chống oxy hóa cao Hơn nữa, chitosan có thể gắn kết tốt với lipid, protein, các chất màu Do chitosan không tan trong nước nên chitosan ổn định hơn trong môi trường nước so với các polyme tan trong nước như alginat, agar Khả năng tạo phức, hấp phụ với lipid, protein và chất màu phụ thuộc nhiều vào phân tử lượng, độ deacetyl hóa, độ rắn và

độ tinh khiết của chitosan Chitosan có độ deacetyl cao thì thường hấp phụ màu tốt

1.3 Sơ lược về Chitosan oligosaccharide

COS là sản phẩm của quá trình thủy phân chitin-chitosan bằng các con đường hóa học hoặc sinh học Tùy theo từng điều kiện, chế độ thủy phân mà các COS có khối lượng phân tử khác nhau

Oligochitosan là một saccharide, được kết hợp bởi các monosaccharide từ 2 ÷

20 trong cấu trúc của chitin và chitosan

Oligochitosan được xem như một thực phẩm chức năng Ngoài việc COS có khả năng chống vi khuẩn, nấm mốc, nâm men, COS còn có khả năng chống cholesterol, chống ung thư, chống oxy hóa, chống bướu, chống bệnh tim mạch [4],[13]

Công thức cấu tạo COS

Công thức phân tử: (C6H11O4N)n ; n= 0 ÷ 6

Tính chất của COS

COS dạng bột có màu trắng hoặc hơi vàng, không mùi, vị đặc biệt Chúng có khả năng tan tốt trong nước, độ nhớt thấp, phân tử lượng nhỏ và dễ kết tinh, có tính

chất hoạt động sinh học cao như: tăng sức đề kháng, điều hòa lượng Cholesterol, cải thiện thiếu máu, bệnh gan, điều hòa huyết áp trong máu, làm tăng khả năng hấp thụ canxi, thúc đẩy quá trình bài tiết acid Uric, chống ung thư máu Ngoài ra COS còn tham gia điều trị các bệnh: viêm loét dạ dày, bệnh tiêu chảy, bệnh táo bón, chuột rút, đặt biệt có khả năng kết hợp với mangan tham gia vào quá trình hình thành xương sụn rất tốt [14]

COS còn có khả năng kháng bệnh cho cây trồng vật nuôi, đồng thời cũng là chất kích thích sinh trưởng rất tốt [4]

1.4 Ứng dụng của chitin, chitosan và COS

1.4.1 Ứng dụng của chitin, chitosan

Do tính chất không tan trong nước mà chitin ít được sử dụng trực tiếp Nhưng

từ nó trải qua nhiều giai đoạn xử lý hóa chất có thể điều chế dẫn xuất như Glucosamine, Chitosan… Thì nó được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực

1.4.1.1 Trong nông nghiệp

Trong nông nghiệp, chitosan dược sử dụng để bọc các hạt giống nhằm mục đích ngăn ngừa sự tấn công của nấm gây hỏng hạt trong đất, đồng thời nó còn có tác dụng cố định phân bón, thuốc trừ sâu, tăng cường khả năng nảy mầm cho hạt [1] Các nhà khoa học Nguyễn Thị Huệ, Lâm Ngọc Thụ, Nguyễn Văn Hoan đã sử dụng các chất có hoạt tính sinh học cao từ chitin để kích thích nảy mầm những hạt lúa giống Quốc gia ĐH 60 đã bảo quản sau thời gian 19 –21 tháng, đặc biệt là các hạt gần như mất khả năng nảy mầm Đồng thời khi sử dụng các chất có hoạt tính sinh học này nó còn kích thích cho sức sống của hạt giống tốt hơn, chất lượng cây mầm tốt hơn, góp phần nâng cao giá trị gieo trồng của hạt giống [5]

Viện Khoa học nông nghiệp Miền nam và Trung tâm công nghệ sinh học thuỷ sản cùng tham gia nghiên cứu tác dụng của chitosan lên một loài hạt dễ mất khả năng nảy mầm và góp phần thúc đẩy sinh trưởng, phát triển của cây trồng ngoài đồng Kết quả là kéo dài thời gian sống và duy trì khả năng nảy mầm tốt của hạt giống cà chua và hạt giống đậu côve sau thời gian bảo quản là 9 đến 12 tháng trong

điều kiện bình thường [4]

Nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan và các nguyên tố vi lượng lên một số chỉ tiêu sinh lý– sinh hoá của mạ lúa CR 203 ở nhiệt độ thấp của Lê Thu Hiền và Lê Thị lan Oanh, kết quả nghiên cứu cho thấy chitosan vi lượng làm tăng diệp lục tổng

số và hàm lượng nitơ; đồng thời hàm lượng các enzyme như amylaza, catalaza hay peroxidaza cũng tăng lên Kết quả này còn cho biết khi xử lý hạt giống bằng chitosan thì cây mạ có khả năng chống rét và phát triển tốt ở nhiệt độ 5- 80C [6] Năm 1987, Bentech đã được cấp bằng sáng chế nghiên cứu thành công khi dùng chitosan để bọc nang hạt giống Kết quả cho thấy ở vùng đất mà cây trồng thường bị nấm tấn công vào hệ rễ, khi bọc nang hạt giống bằng chitosan thì năng suất thu hoạch tăng lên 20%

Ngoài ra trong nông nghiệp còn sử dụng chitosan để bảo quản thực phẩm, trái cây

do dịch keo chitosan có tác dụng chống mốc, chống sự phá hủy của một số nấm men,

vi sinh vật gram âm trên các loại hoa quả Chitosan còn được làm nguyên liệu bổ sung vào thành phần thức ăn cho động vật thủy sản, giúp kích thích tăng trưởng tốt

Chitosan là một polyme tự nhiên có thời gian phân huỷ nhanh hơn rất nhiều so với các hợp chất tổng hợp Mặt khác, nó có tính kháng khuẩn tan trong môi trường axit axetic loãng, không độc hại và có khả năng tạo sợi nên được ứng dụng tạo chỉ khâu phẫu thuật

Học viện nghiên cứu biển thuộc trường Đại học Delaware đã chế tạo thành

công chỉ khâu phẫu thuật tự tiêu từ chitin nhờ phát hiện ra một dung môi đặc biệt có khả năng hoà tan chitin ở nhiệt độ thường mà không làm phân huỷ cấu trúc polymer

Nhật Bản đã sản xuất ra ra “Da nhân tạo” có nguồn gốc từ chitin được gọi là Beschitin.W, nó giống như một tấm vải (có kích thước 10cm x 10cm) và được bọc

ốp lên vết thương chỉ một lần đến khi khỏi Tấm Beschitin.W bị phân huỷ sinh học

từ từ cho đến lúc hình thành lớp biểu bì mới Nó có tác dụng giảm đau, giúp cho các vết sẹo bỏng phục hồi biểu bì nhanh chóng.[7]

Tại Mỹ, chất chitosan là nguyên liệu cơ bản sản xuất băng cứu thương mới với tác dụng quan trọng khi sử dụng ngoài chiến trường cũng như trong dân sự Phát minh này của công ty Hemcon ở Porland, Oregon vừa được cục quản lý thực phẩm

và dược phẩm mỹ (FDA) công nhận vào 4/11/2002 Theo công ty Hemcon, loại băng cầm máu này có công dụng lớn nó dễ dàng tháo ra khỏi túi vô trùng gắn kín và dán vào vết thương Các nhà nghiên cứu cho rằng sản phẩm này có thể kiểm soát được tình trạng xuất huyết nhanh, hạn chế hẳn số ca tử vong nặng dẫn đến chết chỉ trong vòng 5- 10 phút trên chiến trường [15]

Ở Việt Nam, các nhà khoa học thuộc Viện Hoá Học, Trung tâm khoa học tự nhiên và Công nghệ quốc gia và các bác sĩ Trường Đại học Y hà Nội đã nghiên cứu thành công Da nhân tạo có tên Vinachitin Vinachitin được dùng trong các trường hợp bệnh nhân bị thương, bỏng trên diện tích rộng, bệnh nhân bị choáng do mất nước dẫn đến đẽ bị nhiễm trùng Có tác dụng bảo vệ, chống nhiễm trùng, chống mất nước tăng khả năng tái tạo da và đặc biệt khi vết thương lành không để sẹo.[2] Các bác sỹ bệnh viên U bướu Hà Nội vừa cho biết, chế phẩm chitosan có thể làm giảm tác dụng phụ của hoá trị và xạ trị Đây là kết quả nghiên cứu mới của tiến

sĩ Lê Văn Thảo và cộng sự trên các bệnh nhân mắc nhiều loại ung thư như ung thư

vú, phế quản , dạ dày,… Các bệnh nhân này được điều trị bằng hóa trị, xạ trị hoặc kết hợp cả hai liệu pháp này [30]

Chitosan được nghiên cứu ứng dụng trong việc điều trị viêm loét dạ dày do có

tác dụng kháng khuẩn đối với chủng vi khuẩn Helicobacter pylori với kết quả khả

quan (Dodane và Vilivalam, 1998; Đức và Anh, 2005) [1] Hội dược học Thành phố

Hồ Chí Minh thuộc Khoa dược trường Đại học Y dược Thành phố Hồ Chí Minh đã bước đầu nghiên cứu thành công thuốc trị viêm loét dạ dày– tá tràng từ chitosan [8] Trong kỹ nghệ điều chế dược phẩm, chitosan làm chất tạo màng, viên nang, làm tá dược độn hay các chất mang sinh học dẫn thuốc,…Trên thế giới việc ứng dụng chitin – chitosan trong công nghệ sản xuất thuốc rất mạnh mẽ và hiệu quả Tác dụng của chitosan là bao bọc tá dược hay cố định thuốc để kéo dài thời gian sử dụng thuốc cũng như tác dụng phụ của thuốc

Ngoài việc gắn thuốc vào chất mang polymer – chitosan sẽ tạo ra một hợp chất mới là thuốc polymer do Nguyễn Thị Ngọc Tú– Viện Hoá học và Lê Thị Hải Yến, Trần Bình Nguyên – Công ty Dược liệu Trung Ương I hợp tác nghiên cứu Thuốc polymer cóưu điểm là : làm thay đổi dược động học của thuốc; thuốc có thể ở lâu trong cơ thể đồng thời có thể làm tăng tính hoà tan, giảm độc tính, giảm bớt mùi vị khó chịu Hiện nay Tổng Công ty Dược Việt Nam đang tiếp nhận công nghệ sản xuất dung dich bao phim thuốc viên bằng chitosan [31]

1.4.1.3 Trong công nghiệp

 Trong công nghiệp thực phẩm

Chitin, Chitosan là một polymer tự nhiên, không độc, rất an toàn cho thực phẩm

Nó có tính chất rất đặc trưng như có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, chống ẩm, tạo màng, có khả năng hấp phụ màu mà không hấp phụ mùi, hấp phụ một số kim loại nặng do đó nó ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghệ sản xuất [16]

Chitosan có khả năng hấp thụ các chất màu, không hấp phụ mùi nên ứng dụng

trong khử màu nước uống Chitosan có tính diệt khuẩn, không hoà tan trong nước,

trong kiềm, alcol và trong acetone nhưng lại tan trong axit acetic loãng và tráng mỏng khi khô tạo màng Do dó nó được tạo thành màng mỏng dùng trong bao gói sản phẩm thực phẩm cao cấp chống ẩm mốc, chống mất nước

Sử dụng màng Chitosan bao bọc thực phẩm để kéo dài thời gian bảo quản và cải thiện chất lượng thực phẩm tươi, thực phẩm cấp đông đã được thử nghiệm suốt

những năm qua Những lớp màng ngoài này có thể cung cấp bổ sung và còn là công

cụ cần thiết để kiểm soát những sự thay đổi về sinh lý, hình thái, lý hóa ở các sản phẩm thực phẩm [4]

Chitosan có độ chống thấm cao đối với các chất như chất béo và dầu, kiểm soát nhiệt độ, củng cố cấu trúc thực phẩm và giữ mùi Màng Chitosan dai, bền, dẻo

và rất khó rách

Chitosan với bản chất là một polymer dương, nó có khả năng “bắt giữ” các keo âm trong dich quả, bia, rượu vang, nước giải khát nên chúng được sử dụng như một chất trợ lọc mang lại hiệu quả lọc cao

Năm 1983, Thực phẩm Mỹ (USFDA) đã chấp nhận Chitosan được dùng làm chất phụ gia trong thực phẩm và dược phẩm Chitosan tạo màng mỏng bao gói bảo quản thực phẩm, ngoài ra chúng còn dùng để khử màu các sản phẩm thẩm màu như dầu cá, nước mắm xuất khẩu

Tại Canada và Mỹ từ lâu đã cho phép sử dụng vỏ bọc thực phẩm bằng màng Chitosan, là một dạng của polymer được dùng an toàn cho người, vì có hoạt tính sinh học đa dạng nên Chitosan đã được đưa vào thành phần trong thức ăn như sữa chua, bánh kẹo và nước ngọt [4]

 Trong công nghệ sinh học [1]

Chitin, chitosan với tính chất tương thích sinh học cao, tự hủy sinh học, kháng nấm, kháng khuẩn, tạo màng, tạo gel, có nguồn gốc sinh học đã có rất nhiều ứng dụng trong công nghệ sinh học như trong nuôi cấy mô, cố định tế bào, làm chất mang DNA trong kỹ thuật liệu pháp gene, chất kháng khuẩn, kháng nấm sinh học, cảm biến sinh học

- Ứng dụng chitin, chitosan trong công nghệ cố định enzym và tế bào

Chitin, chitosan có thể sử dụng làm chất mang ở dạng hạt, dạng vẩy hoặc dạng keo để cố định nhiều loại enzym và tế bào bằng nhiều phương pháp cố định khác nhau Các enzym cố định rất đa dạng (phosphatase, protease, oxidase, cellulase, chitosanase…) Các enzym cố định trên chất mang chitin/chitosan có khả năng chịu nhiệt, pH tốt hơn và các tác động vật lý tốt hơn so với enzym tự do Việc cố định

enzym cho phép sử dụng được enzym nhiều lần với độ ổn định cao

- Ứng dụng chitosan và dẫn xuất chitosan trong việc chế tạo màng bao, màng

vi bao, chất mang sinh học và nuôi cấy mô

Trong việc ứng dụng chitosan để bảo vệ, duy trì hoạt tính của các chất có giá trị, chitosan đã được nghiên cứu bảo vệ, tăng cường độ ổn định của các chất hoạt tính sinh học như thuốc, chất màu, vitamin, DNA

Chitosan được nghiên cứu rất nhiều trong công nghệ làm chất mang DNA (DNA-carrier) trong lĩnh vực hệ phân phối không dùng vi rút (Non- viral delivery system) trong liệu pháp gen Trong các nghiên cứu này DNA được cố định trong các hạt nano chitosan Công nghệ cố định DNA vào chất mang chitosan có rất nhiều

ưu điểm như an toàn hơn so với dùng véc tơ vi rút, ổn định hơn, dễ dàng sản xuất ở quy mô lớn

Trong lĩnh vực nuôi cấy mô, chitosan được sử dụng nghiên cứu ứng dụng làm giá thể vì chitosan có cấu trúc xốp, có tính chất tạo gen (gel), dễ dàng thực hiện cải biến học, có ái lực cao đối với các đại phân tử Rất nhiều nghiên cứu ứng dụng chitosan đã được triển khai trong kỹ thuật mô xương, chủ yếu tập trung vào hợp chất chitosan- phốt phát canxi

 Ứng dụng trong một số ngành công nghiệp khác:

- Trong công nghệ xử lý nước thải: Nhờ khả năng làm ngưng kết các thể rắn lơ lửng, thể keo (chủ yếu trong nước thải là keo âm) và nhờ khả năng kết dính tốt cac

ion kim loại nặng như Pb2

+

, Hg+ (khả năng tạo phức) Do đó chitin- chitosan được

sử dụng để tẩy lọc nguồn nước thải công nghiệp từ các nhà máy chế biến thực phẩm, các nguồn nước nhiễm độc

- Trong công nghiệp giấy: Do chitosan có cấu trúc tương tự cellulose nên chitosan được nghiên cứu bổ sung vào làm nguyên liệu giấy Sự có mặt của chitosan có tác dụng làm tăng độ bền dai của giấy, tăng khả chống thấm của giấy, đồng thời việc in ấn trên giấy cũng tốt hơn

- Trong công nghiệp dệt: dung dịch chitosan có thể thay thế hồ tinh bột để hồ vải, chitosan thấm vào sợi vải có tác dụng làm cho tơ sợi bền, mịn, bóng đẹp, cố

định hình in, chịu được axit và kiềm nhẹ Chitosan kết hợp với một số thành phần khác để sản xuất vải chịu nhiệt, vải chống thấm

- Trong hoá mỹ phẩm: Chitosan được sử dụng để sản xuất kem giữ ẩm chống

khô da, do tính chất của chitosan dễ dàng cốđịnh trên biểu bì của da nhờ nhóm –

1.4.2 Ứng dụng của Oligochitosan [4], [9], [14]

COS được các nhà khoa học trên thế giới và trong nước nghiên cứu, ứng dụng

và ngày càng có nhiều thông tin khoa học, nhiều đặc tính quý của COS được công

bố Đặc điểm khác của COS so với chitin, chitosan là nó có khả năng tan trong nước, có hoạt tính sinh học nên được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực và đời sống

1.4.2.1 Trong nông nghiệp

COS tạo nên một lớp phủ ngoài bảo quản hạt, điều hòa đất, làm tăng trưởng lá, cành, tiêu diệt mầm bệnh, chống lại vi sinh vật…

COS được ứng dụng vào quá trình sinh trưởng và phát triển của cải bắp, đậu cove và một số loại rau khác Nó có tác dụng tăng năng suất, tăng khả năng kháng bệnh, hạn chế dược việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật bằng hóa chất, góp phần bảo

vệ môi trường

Chế phẩm COS ảnh hưởng tích cực đến sinh trưởng và phát triển làm tăng năng suất của Ngô Theo các nhà khoa học trường Đại học Nông Nghiệp I Hà Nội đã nghiên cứu phun chế phẩm từ COS với nồng độ khoảng 40ppm, với 3 lần/vụ, ở liều lượng phun 300 l/ha Kết quả cho năng suất sau khi sử dụng COS tăng 20% so với đối chứng COS có tính hòa tan cao, dễ dàng phát triển- chế biến thực phẩm có lợi cho sức khỏe, đặc biệt thực phẩm dinh dưỡng và những loại đồ uống khác nhau

COS có tính kháng khuẩn cao nên được sử dụng làm tăng thời hạn bảo quản sản phẩm

1.4.2.2 Trong y học

COS và các chế phẩm của nó có đặc tính miễn dịch do nó có kích thích các tế bào giữ nhiệm vụ bảo vệ miễn dịch với các tế bào khối u và các tác nhân gây bệnh Đồng thời COS còn được sử dụng làm thuốc để hạ Cholesterol trong máu

COS được xem như một thực phẩm chức năng, có khả năng chống vi khuẩn, nấm mốc, nấm men, chống cholesterol, chống ung thư, chống oxy hóa, có khả năng làm tăng chức năng miễn dịch, chống bướu, chống bệnh tim mạch

1.5 Tình hình nghiên cứu sản xuất của chitin- chitosan- COS

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Ở nước ta, Trường Đại học Thủy sản bắt đầu nghiên cứu chiết tách được Chitin – Chitosan từ năm 1978 với qui trình của kỹ sư Đỗ Minh Phụng nhưng chưa có ứng dụng

cụ thể trong sản xuất Sau một thời gian, khi phát hiện ra nhiều ưu điểm của Chitin – Chitosan thì chúng đã trở thành nhu cầu trong nhiều ngành công nghiệp và trở thành mặt hàng có giá trị thì nhiều cơ quan nghiên cứu khác cũng tập trung vào nghiên cứu ứng dụng công nghệ này như trường Đại học Bách Khoa Thành phô Hồ Chí Minh, Trung tâm Công nghệ sinh học thuộc Trung tâm nghiên cứu nuôi trồng Thủy sản II, trường Đại học Y Dược thành phố Hồ Chí Minh, Phân viện khoa học Việt Nam Cho đến nay việc tận dụng các nguồn phế liệu giáp xác nói chung và tận dụng phế liệu từ vỏ tôm nói riêng đang dần được mở rộng và được đánh giá là có tiềm năng lớn

Hiện nay một số cơ sở đang nghiên cứu sản xuất chitin, chitosan trong đó Trung Tâm chế biến Trường Đại học Nha Trang là nơi sản xuất chitosan có chất lượng cao

Ở miền Bắc, Viện Khoa Học Việt Nam đã kết hợp với xí nghiệp Thủy Sản Hà Nội sản xuất chitosan và ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp

Ở miền Nam, Trung tâm Công nghệ Sinh học và Sinh học Thủy sản phối hợp với một số cơ quan khác nhau như: ĐH Y Dược TP.HCM, Phân viện Khoa học Việt Nam, Viện Khoa học Nông Nghiệp Việt Nam… đang nghiên cứu sản xuất và ứng

dụng chitin, chitosan trong các lĩnh vực nông nghiệp, y dược và mỹ phẩm

Trường Đại học Nha Trang đã nghiên cứu thành công các quy trình: Quy trình công nghệ sản xuất Chitosan từ vỏ nghẹ (Trần Thị Luyến), Quy trình công nghệ sản xuất Chitosan tử vỏ tôm Mũ ni (Huỳnh Nguyễn Duy Bảo), Quy trình sử dụng

papain để sản xuất Chitosan (Trần Thị Luyến)

Năm 2005 Trần Thị Luyến nghiên cứu sản xuất COS từ chitin-chitosan bằng phương pháp hóa học

Trần Thị Luyến và cộng tác viên trường Đại học Nha Trang đã nghiên cứu sản xuất Oligoglucosamin từ Chitosan bằng phương pháp hóa học và đã nghiên cứu sử dụng Chitosan, Oligoglucosamin vào bảo quản dứa, cá ngân, thịt heo, thịt bò (2006) cho thấy Chitosan, Oligoglucosamin có khả năng bảo quản thực phẩm cao

1.5.2 Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước

Nghiên cứu sự tồn tại, cấu trúc, tính chất lý hóa và công nghệ tách chiết chitin

đã có từ những năm 30 của thế kỷ này Theo Hiranol công nghệ sản xuất chitin lần đầu tiên trên thế giới bởi Kyowa Yushi.Inc (1988), từ đó một vài công ty Nhật tham gia sản xuất chitin, chitosan thương mại Công nghệ chitin, chitosan cũng được sản

xuất với quy mô vừa và nhỏ ở Mỹ và một số quốc gia khác.[17]

Mãi đến năm 1975 những ứng dụng chitin, chitosan mới phát hiện Kể từ đó, chúng được đưa vào ứng dụng có hiệu quả trong nhiều lĩnh vực khác nhau

Do những hạn chế về khả năng hòa tan của chitin, chitosan nên người ta tiến hành nghiên cứu các chế phẩm từ chitin, chitosan

Năm 1859 nhờ vào phát minh đầu tiên của Rouget khi đun sôi chitin trong dung dịch HCl đậm đặc Và về sau đã có nhiều công trình nghiên cứu về chitin, chitosan và các sản phẩm thủy phân chitin, chitosan [18]

Năm 1997 Muzzarelli cũng cho rằng hemicellulase, papain và lipase thủy phân Chitosan ở những độ nhớt rất khác nhau, hemicellulase thủy phân Chitosan, sản lương (GlcNAc)n n=6 thu được 18%, Muzzarelli (1997) cũng cho rằng Strepmyces

griseus Hut 6037 tiết ra enzyme ngoại bào chitinase và chitosanase ứng dụng thủy phân Chitin và Chitosan của loài giáp xác [19]

Một nghiên cứu khác của Zhu cùng cộng tác viên (2001) cho rằng dùng hemicellulase thủy phân Chitosan, sản lượng hexaose thu được 18% và dùng cellulase thủy phân Chitosan cho sản lượng GlcNAc là 37% [19]

Murakami cùng cộng tác viên (1992) cho rằng mỗi enzyme thủy phân Chitosan khác nhau sẽ có kết quả về sản lượng khác nhau do mức độ deacetyl của Chitosan khác nhau [2], [20]

1.6 Tổng quan về nghiên cứu sản xuất chitosan phân tử lượng thấp hoặc COS 1.6.1 Các phương pháp thủy phân

Có rất nhiều phương pháp để sản xuất chitosan phân tử lượng thấp hoặc COS, nhưng người ta phân loại chúng thành các phương pháp sau: phương pháp sinh học, hóa học và vât lý Trong đó, phương pháp hóa học và sinh học được ứng dụng nhiều nhất trong cuộc sống bởi chúng có một số ưu điểm vượt trội

Phương pháp hóa học thường cho hiệu quả cắt mạch cao Tuy nhiên các nhà khoa học lo ngại về hoạt tính sinh học của sản phẩm thủy phân tạo thành (hoạt tính kháng khuẩn, chống oxy hóa, khả năng hấp thụ chất béo) không cao và có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường Do đó cần phải tìm ra một phương pháp hóa học hoàn hảo hơn có thể khắc phục được hai nhược điểm trên

1.6.1.2 Dùng tác nhân sinh học

Có hơn 30 loại enzyme có thể được sử dụng để cắt mạch chitosan: Chitosanase, Celluloase thu được từ các vi sinh vật khác nhau (vi khuẩn, nấm mốc) papain chiết tách từ đu đủ…[26], [23], [27]

Phương pháp cắt mạch bằng enzyme có hiệu quả cắt mạch tốt và không gây ô nhiễm môi trường Tuy vậy, phương pháp này vẫn còn những hạn chế khi sản xuất

ở quy mô lớn như: chi phí sản xuất cao do công đoạn tinh sạch sản phẩm khó khăn, quy trình sản xuất phức tạp, tính đặc hiệu của enzyme cao nên chỉ có những enzyme chỉ cắt liên kết giữa các đơn vị có chứa nhóm acetyl, hoặc chỉ cắt liên kết giữa các đơn vị đã bị khử nhóm acetyl nên hiệu quả thủy phân chưa cao

1.6.1.3 Dùng tác nhân vật lý

Wasikiewicz và cộng sự, 2004 đã dùng tia gamma, tia UV và sóng siêu âm để thủy phân chitosan Kết quả thu được COS có phân tử lượng khá thấp (>25kDa) Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là chitosan phải hòa tan trong môi trường acid trước thủy phân với nồng độ thấp (0.1-1%) và thời gian thủy phân dài, nên đã gây khó khăn cho quá trình sản xuất ở quy mô công nghiệp [28]

Có những phương pháp chiếu xạ sau:

- Chiếu xạ ở trạng thái khô: dùng tia gamma phát ra từ nguồn 60Co với liều lượng là 0.56 Gy s-

-, O* và nhóm –OH-, điều đó có nghĩa H2O2 bị phân hủy liên tục Quá trình diễn ra theo phản ứng sau:

HOO-  OH

H2O2 + HOO-  HO * + O2

* + H2O2

Gốc hydroxyl có khả năng oxy hóa rất mạnh, nó phản ứng với carbohydrates rất nhanh Nhóm HO* lấy hydro nguyên tử của mạch phân tử chitosan và nước được hình thành tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thủy phân tạo thành glucosamine (GlcN)

Phản ứng:

(GlcN)m−(GlcN)n + HO*→ (GlcN)m−(GlcN)n + H2O

(GlcN)m−(GlcN)n + H2O→ (GlcN)m+(GlcN)n

(a) quá trình phá vỡ cấu trúc kết tinh, (b)quá trình phân cắt phần không kết tinh

Trong suốt quá trình phản ứng cấu trúc của chitosan không có sự thay đổi Mạch chitosan chỉ bị ngắn lại do liên kết glucoside 1,4 bị cắt đứt, còn các nhóm amino được bảo vệ bởi axit

1.7 Tổng quan về một số phương pháp bảo quản rau sau thu hoạch [10] 1.7.1 Nguyên lý bảo quản nguyên liệu và sản phẩm thực phẩm

Khi lưu trữ rau quả tươi sau thu hái trong điều kiện môi trường khí quyển bình thường, chất lượng của chúng sẽ giảm dần và tiến tới hư hỏng hoàn toàn do thối rữa Thời gian từ khi thu hái tới khi rau quả bị hư hỏng dài hay ngắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: giống, loại rau quả, thời gian thu hái, điều kiện môi trường, v.v Nguyên nhân trực tiếp cơ bản dẫn đến sự hư hỏng thối rữa rau quả đó là hiện tượng chín và hiện tượng nhiễm bệnh

Chín là một trong những giai đoạn phát triển sinh lý bình thường trong chu kỳ sinh học của một cơ thể sống Đó là: sinh ra - lớn lên - già - chết Rau quả tươi sau khi thu hái vẫn tiếp tục quá trình sống như còn ở trên cây mẹ, tức là vẫn tiếp tục biến đổi theo chiều hướng tất yếu của chu kỳ sinh học nói trên Quá trình chín của rau quả phụ thuộc vào cường độ hô hấp, quá trình hô hấp của rau quả sau khi thu hái xảy ra với cường độ càng cao thì hiện tượng chín càng nhanh chóng xảy ra Điều đóđồng nghĩa với thời hạn bảo quản của rau quả càng bị rút ngắn Thực tế cho thấy quả càng chín bao nhiêu thì càng trở nên mềm, sức chịu đựng tác động cơ học càng kém là do trong quá trình chín enzyme protopectinase hoạt động mạnh, phân hủy protopectin (là chất gắn kết tế bào với nhau) thành pectin hòa tan, làmyếu dần mối liên kết giữa các tế bào thậm chí làm cho các tế bào tách hẳn khỏi nhau dẫn đến hiện tượng chảy thành dịch lỏng Vì vậy sức đề kháng bệnh lý của quả chín kém hơn nhiều so với quả chưa chín, đó là cơ hội tốt cho các loại vi sinh vật phát triển gây thối rữa hư hỏng nhanh chóng Như vậy để kéo dài thời hạn bảo quản nguyên liệu rau quả trước hết cần thực hiện theo nguyên tắc thứ nhất là kìm hãm hoạt động sống tức làức chế cường độ hô hấp, từ đó kìm hãm tốc độ chín và nẩy mầm Sự hư hỏng, thối rữa của rau quả sau khi thu hái xảy ra chủ yếu là do

nguyên nhân nhiễm bệnh Trong nhiều trường hợp cho dù nguyên liệu được hạn chế quá trình chín đến mức tốt nhất, nhưng khi vi sinh vật nhất là nấm mốc có điều kiện hoạt động tốt thì chúng sẽ gây bệnh dẫn đến thối rữa hư hỏng đáng kể Như vậy nguyên tắc thứ hai để kéo dài thời hạn bảo quản rau quả là: ức chế sự hoạt động, sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật

Như vậy thực chất của các phương pháp bảo quản là sự điều chỉnh các quá trình sinh học xảy ra trong rau quả tươi cũng như trong vi sinh vật Khi thay đổi điều kiện môi trường sẽ tác động đến các yếu tố vật lý, hóa học dẫn tới tiêu diệt hay ức chế hoặc bảo toàn quá trình sống của rau quả

1.7.2 Các phương pháp bảo quản rau quả

Dựa trên những nguyên lý sinh học, giáo sư Nikitin chia các phương pháp bảo quản thành 3 nhóm:

Nhóm thứ nhất bao gồm các phương pháp dựa trên nguyên lý bảo toàn sự

sống - Bioza (Boisis) Thời gian bảo quản rau quả này phụ thuộc vào khả năng tự

đề kháng bệnh lý và độ bền của từng loại quả khi quá trình sống của chúng được duy trì bình 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 cường độ sống nhằm giảm mức phân hủy thành phần dinh dưỡng do hô hấp và giảm tổn hao khối lượng tự nhiên do bay hơi nước

Nhóm thứ hai bao gồm các phương pháp dựa trên nguyên lý tiềm sinh -

Anabioza - tức là làm chậm, ức chế hoạt động sống của nguyên liệu và vi sinh vật Nhờđó, làm chậm thời gian hư hỏng thối rữa của rau quả Trong thực tế, để ức chế hoạt động sống của nguyên liệu cũng như vi sinh vật, cần có 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, côđặc, sấy, điều chỉnh thành phần khí quyển, muối chua, dầm giấm,v.v Đặc điểm chung của phương pháp này là tạo ra môi trường không thuận lợi cho hoạt động sống của nguyên liệu và vi sinh vật, nhờ vậy kìm hãm được cường độ

của các quá trình sinh học xảy ra trong nguyên liệu cũng như trong vi sinh vật

Nhóm thứ ba là nhóm các phương pháp dựa trên nguyên lý phi tiềm sinh

Abioza Đó là phương pháp loại bỏ sự sống trong nguyên liệu cũng như 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), nguyênliệu mất hoàn toàn tính kháng khuẩn và trở 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 tối đa hoạt động sống của vi sinh vật có trong sản phẩm Những phương pháp bảo quản thuộc nhóm này gồm: thanh trùng nhiệt, thanh trùng bằng dòng điện cao tần, các phương pháp bảo quản bằng hóa chất hoặc bằng kháng sinh, dùng tia phóng xạ, tia cực tím,v.v

1.7.2.1 Bảo quản ở điều kiện thường

Điều kiện thường được hiểu là điều kiện nhiệt độ và độ ẩm bình thường của tự nhiên Nhiệt độ và độ ẩm tự nhiên hoàn toàn phụ thuộc vào sự biến động khí hậu và thời tiết Phương pháp bảo quản rau quả ở điều kiện thường ít phù hợp với điều kiện ở Việt Nam Nói cách khác khí hậu Việt Nam hoàn toàn bất lợi cho việc lưu trữ rau quả sau khi thu hái vì nhiệt độ và độ ẩm ở Việt Nam là rất cao (miền Bắc nhiệt độ trung bình là 23,30C, độẩm trung bình là 83,5%; miền Trung nhiệt độ trung bình là 25,10

C, độẩm trung bình là 88,5%; miền Nam nhiệt độ trung bình là 270

C, độ ẩm trung bình là 82%) tạo điều kiện thuận l ợi cho quá trình hô hấp của rau quả Tuy nhiên trong thực

tế, khi cần thiết chúng ta có thể giữ nguyên liệu rau quả ở điều kiện thường trước lúc phân phối đến người tiêu dùng hoặc trước khi chế biến công nghiệp

Bảo quản rau quả ở điều kiện thường hoàn toàn dựa vào nguyên lý bảo toàn

sự sống (Bioza) Thời hạn bảo quản phụ thuộc vào đặc tính sinh học của từng loại rau quả, phần lớn các loại rau quả chỉ bảo quản được ở điều kiện thường trong khoảng vài ngày

Một trong những yếu tố quan trọng giữ chất lượng của rau quả khi bảo quản ở

điều kiện thường là thông gió Thông gió nhằm tạo ra môi trường khí quyển xung quanh nguyên liệu cũng thoáng như không gian tự do, tức là có nhiệt độ, độ ẩm, thành phần khí quyển trong khối nguyên liệu không khác với tự nhiên Ngoài ra rau quả cũng được che chắn khỏi tác động trực tiếp của ánh sáng để hạn chế nguyên nhân làm tăng cường độ hô hấp Để đảm bảo chế độ thông gió tự nhiên cũng như cưỡng bức, khối nguyên liệu cần được xếp sao cho có những kẻ hở để không khí có thể luồn qua Rau quả được đựng trong sọt thưa xếp trên sàn thành lô có chiều cao 3 ÷ 4m Sàn kho cần kê cao tạo rãnh hút gió có chiều rộng khoảng 2cm

Bảo quản lạnh là dựa vào nguyên lý tiềm sinh, phương pháp này được sử dụng rất phổ biến trên thế giới hiện nay vìđây là phương phát có độ tin cậy cao, hiệu quả, ít làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và có thể bảo quản rau quả trong thời gian dài đặc biệt là khi kết hợp với các phương pháp bảo quản khác Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là hao tốn năng lượng, tốn chi phí ban đầu để xây kho

1.7.2.3 Bảo quản bằng hóa chất

Bảo quản lạnh làm giảm quá trình chín của rau quả nhưng đối với một số loại rau quả không ngăn được quá trình nẩy mầm do vậy trong thực tế người ta vẫn thường sử dụng một số loại hóa chất ở những liều lượng khác nhau nhằm kéo dài thời hạn bảo quản của rau quả

Đối với rau quả tươi, một số loại hóa chất có khả năng ức chế sinh trưởng tức

là làm chậm quá trình phát triển sinh lý, cụ thể là quá trình nẩy mầm của rau quả

Loại hóa chất khác có khả năng thẩm thấu sâu vào màng tế bào của vi sinh vật, tác dụng với protein của chất nguyên sinh, làm tê liệt hoạt động sống của tế bào và do

đó vi sinh vật ngừng hoạt động Để kéo dài thời hạn bảo quản rau quả chủ yếu là dựa vào khả năng tiêu diệt vi sinh vật Thực tế cho thấy, khi sử dụng hóa chất phù hợp rau quả có thể bảo quản được dài ngày ngay cả ở nhiệt độ bình thường Tuy nhiên nếu kết hợp xử lý hóa chất với bảo quản lạnh thì hiệu quả tăng lên nhiều Nhược điểm của việc sử dụng hóa chất như là chất bảo quản làở chỗ hóa chất

có thể làm biến đổi phần nào chất lượng của rau quả, tạo mùi vị không tốt Quan trọng hơn, có thể gây hại cho sức khỏe con người Tác hại của hóa chất đối với sức khỏe có thể xảy ra tức khắc hoặc lâu dài Tức là có thể gây ngộ độc ngay sau khi cơ thể nhận một lượng hóa chất vượt quá mức chịu đựng của con người Tác hại lâu dài là khi cơ thể tích lũy dần dần một chất nào đó có khả năng trở thành nhân tố sinh ra một số bệnh nguy hiểm Như vậy chúng ta cần thận trọng khi quyết định dùng hóa chất để xử lý bảo quản rau quả tươi

1.7.2.4 Bảo quản trong môi trường thay đổi thành phần khí quyển

* Bảo quản rau quả trong môi trường khí quyển được kiểm soát (Controled

Atmosphere- CA)

Đây là phương pháp bảo quản rau quả tươi trong môi trường khí quyển mà thành phần không khí như O2, CO2 được điều chỉnh (hay được kiểm soát) khác với khí quyển bình thường

Như đã biết, khí O2, CO2 có tác dụng trực tiếp lên quá trình sinh lý, sinh hóa của rau quả và từđó làm ảnh hưởng đến thời hạn bảo quản của chúng Mặt khác ta cũng biết rằng trong khí quyển bình thường có chứa 21% O2, 0,03% CO2 còn lại gần 79% N2 và các khí khác Khi bảo quản ở điều kiện thường với hàm lượng O2

và CO2 như trên thì chắc chắn cường độ hô hấp hiếu khí sẽ rất cao đến mức rau quả chín chỉ vài ngày sau thu hoạch

Người ta bảo quản rau quả tươi trong điều kiện hạ thấp nồng độ O2 xuống dưới 21% Kết quả cho thấy thời hạn bảo quản tăng

* Bảo quản rau quả tươi trong môi trường khí quyển cải biến (Modified

Atmosphere - MA)

Đây là phương pháp bảo quản mà rau quả được đựng trong túi màng mỏng polietylen có tính thẩm thấu chọn lọc, mỗi túi nặng từ 1÷3 kg hoặc đựng trong sọt 2÷30 kg có lót màng polietylen Thậm chí rau quả còn được đựng trong container sức chứa 300÷1000 kg, được lót bằng vật liệu tổng hợp có tính thẩm thấu chọn lọc đối với các loại khí

Mức độ thẩm thấu của các loại màng rất khác nhau phụ thuộc vào loại màng,

độ dày của lớp màng Nếu độ thấm của màng cao thì rau quả có xu hướng hô hấp mạnh dẫn đến mau chín, mau hư hỏng còn nếu màng có độ thấm kém thì O2 khó đi vào và CO2 khóđi ra dẫn đến nồng độ O2 giảm, nồng độ CO2 tăng làm cho rau quả

hô hấp yếm khí, rau quả mau hư hỏng

Trong quá trình bảo quản do quá trình hô hấp hàm lượng O2 giảm, CO2 tăng, hơi nước tăng và do chênh lệch hàm lượng các chất này với môi trường bên ngoài nên CO2 và hơi nước di chuyển ra còn O2 di chuyển vào Khi đạt cân bằng nồng độ

O2 đi vào bằng nồng độ O2 cần cho quá trình hô hấp, nồng độ CO2 đi ra bằng nồng

độ CO2 thải ra do quá trình hô hấp

1.7.2.5 Bảo quản bằng phương pháp chiếu xạ

Nguyên lý của phương pháp bảo quản bằng tia bức xạ (chiếu xạ) là: khi chiếu bức xạ vào sản phẩm thì một mặt vi sinh vật sẽ bị tiêu diệt, mặt khác đối với rau quả tươi quá trình sinh lý, sinh hóa có thể bịức chế, nhờ vậy kéo dài được thời hạn bảo quản

1.7.2.6 Bảo quản rau quả bằng màng Chitosan

Chitosan được sản xuất từ chitin ( chitin sau khi tách chiết được deacetyl hóa với kiềm hoặc được enzyme hóa bằng một chủng enzyme đặc biệt sẽ cho Chitosan)

mà chitin có nhiều trong vỏ tôm, mai cua Chitosan khi tạo thành màng có những tính chất như: thấm khí chọn lọc, có tính kháng vi sinh vật và có tính tự phân hủy Cách sử dụng Chitosan để bảo quản một số loại rau quả tươi: trước tiên người ta

tạo ra dung dịch Chitosan bằng cách hòa tan Chitosan nguyên liệu vào môi trường acid acetic Có thể bổ sung thêm chất phụ gia để tăng tính kháng nấm hoặc để tăng cường khả năng tạo màng của dung dịch Chitosan

Quả tươi, sau khi thu hái, được phân loại, làm sạch rồi nhúng vào dung dịch Chitosan đã chuẩn bị sẵn trong thời gian thích hợp, sau đó được vớt ra làm khô để tạo màng Chitosan

Tác dụng bảo quản của màng Chitosan: màng tạo ra có khả năng kháng vi sinh vật, hạn chế sự trao đổi O2 và CO2 với môi trường xung quanh tạo ra được môi trường O2 và CO2 phù hợp, do hạn chế hô hấp nên cũng hạn chế được việc sinh ra etylen, hạn chế quá trình bay hơi nước Khi dùng màng bao Chitosan để bảo quản cần chú ý đến độ dày của lớp màng, độ dày của màng phụ thuộc vào từng loại rau quả, nếu màng dày quá thì dễ sinh ra hô hấp yếm khí, rau quả có hình dạng không đẹp gồ ghề và xù xì

1.8 Tổng quan về măng tây

1.8.1 Nguồn gốc và lịch sử của măng tây [32]

Măng tây được cho là có nguồn gốc ở khu vực phía đông Địa Trung Hải, tuy nhiên các nhà khảo cổ đã tìm thấy dấu vết của giống hoang dã này ở châu Phi và nó cũng được cho là đã được trồng ở Ai Cập cổ đại

Tên "măng tây" xuất phát từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là "mầm" hoặc “cành non” và nó là một thành viên của gia đình hoa huệ tây (hoa loa kèn) như là hành tây, tỏi, tỏi tây, củ cải và lay ơn Người Hy Lạp cổ đại yêu măng tây hoang dã nhưng nó đã được người La Mã là người đầu tiên trồng nó Sau đó nó đã được trồng phổ biến bởi những người Hy Lạp cổ đại, người ta tin rằng nó có sức mạnh thần thánh và kích thích tình dục và nó được biết rằng Hippocrates sử dụng nó cho mục đích y tế chẳng hạn như điều trị tiêu chảy và các vấn đề tiết niệu

Trong thế kỷ 16, măng tây trở nên phổ biến ở Pháp và Anh Từ đó những người đi khai hoang đã mang nó sang Mỹ Măng tây thường được gọi là “thực phẩm

của vị vua” Vua Louis XIV của Pháp đã rất thích món ăn này, ông ra lệnh cho xây dựng nhà kính đặc biệt để có thể thưởng thức măng tây quanh năm

Đến thế kỷ 17, măng tây đã được trồng thương mại tại Anh

Đến thế kỷ 19 London trở nên xây dựng các lĩnh vực mà măng tây mới được thành lập trong The Vale của Evesham, Worcestershire, đó vẫn được coi là nhà của măng tây ngày hôm nay

1.8.2 Đặc điểm thực vật và sinh học cây măng tây

Măng tây thuộc cây trồng lâu năm, dạng bụi, thân thảo Cây có hoa đơn tính khác gốc Có khoảng một nửa số cây mang hoa đực, một nửa mang hoa cái Hoa có màu vàng hoặc lục nhạt Quả mọng, ba ngăn, khi chín có màu đỏ Mỗi ngăn có 1 –2 hạt màu đen, vỏ hạt rất cứng

Hạt măng tây có thể nẩy mầm ở nhiệt độ 200C nhưng thích hợp là 250C và đây cũng là nhiệt độ trung bình cần thiết cho cây phát triển Ngay sau khi hạt nảy mầm,

rễ chính rất ngắn bị chết Thay vào đó là một rễ trụ thẳng đứng được tạo thành và các rễ khác mọc ngang từ rễ trụ này Sau đóở khoảng cách gần mặt đất, trên các đốt của rễ trụ hình thành các thân mầm mới –được gọi là măng Măng là nơi tập trung các chất dinh dưỡng của cây khi còn non Măng được thu hoạch trong nhiều năm (8 – 10 năm) nhưng sản lượng lớn thường tập trung ở các năm thứ 3- thứ 5 Sang năm thứ 7 – 8 , khi năng suất và chất lượng giảm thì cần phá đi trồng mới Trước khi nhú khỏi mặt đất, măng có màu trắng, mềm, khi mọc cao khỏi mặt đất chúng ngả màu xanh và phát sinh cành có thể dài tới 2m

Măng tây là cây ưa ánh sáng Vì vậy, nếu trồng măng ở nơi bị che lợp thì hiệu suất quang hợp thấp, cây sinh sản kém, năng suất măng sẽ giảm Ngoài ra, măng tây rất mẫn cảm với đất trồng, đất phải có độ phì nhiêu cao, tơi xốp, giàu mùn, pH = 6 –

7, độẩm đất từ 65 – 70%

Khi thu hái, măng tươi chứa nhiều nước, và khá ngọt (lượng đường có thể lên đến 4 %) Một khi đã hái, các hoạt động sinh học trong măng vẫn tiếp diễn và tiêu thụ đường rất nhanh Vị măng kém đi, nước ngọt mất dần để măng trở thành sơ, bắt

đầu từ phần gốc, các sự biến đổi này diễn ra nhanh chóng, ngay trong vòng 24 giờ

từ khi măng được cắt hái, nhiệt độ và ánh sáng làm nhanh thêm tiến trình

1.8.3 Các giống măng tây

Măng xanh: (tên khoa học là Asparagus Officinalis Linn), giống California

500, loại này cho năng suất cao, dễ trồng, dễ thu hoạch nhưng giá trị thương phẩm không cao [11]

Hình 1.4 Hình ảnh về măng tây xanh

Măng trắng: Đại diện giống F Mary Washington là giống trồng phổ biến cho năng suất và chất lượng cao [11] Măng Tây Trắng thực ra là một dạng của Măng Tây Xanh được trồng ở Úc Sự khác nhau là măng tây trắng được trồng trong bóng tối Khi Măng Tây tiếp xúc với ánh sáng mặt trời đầu tiên chúng sẽ chuyển sang hồng và sau đó là màu xanh Lý do chính làm cho giá của măng tây trắng cao hơn nhiều so với giá của măng tây xanh là măng tây trắng có một nguồn cung hạn chế

và các chi phí sản xuất cao

Hình 1.5 Hình ảnh về măng tây trắng

Măng tím: Măng tây tím là một dạng khác của măng tây xanh và măng tây trắng Màu tím của nó xuất phát từ mức độ cao của anthocyanin (chất chống oxy hóa mạnh) trong các đọt Nó có hàm lượng chất xơ thấp hơn so với măng tây trắng

và măng tây xanh, làm cho nó mềm hơn và toàn bộ đọt có thể ăn từ gốc cho đến ngọn Măng tây tím ngọt ngào, đọt dày hơn so với măng tây xanh và măng tây trắng Măng tây tím thường có ở Úc vào tháng 10 và giữa tháng 12

Hình 1.6 Hình ảnh về măng tây tím 1.8.4 Thành phần dinh dưỡng của măng tây [33]

Măng tây là một loại rau cao cấp có hàm lượng dinh dưỡng khá cao, gồm 83% nước 17% chất khô; trong đó có 2,2% đạm protein, 1,2% đường glucid, 2,3% chất

xơ celluloze, 0,6% tro, 21% các chất khoáng như kali, magnê, canxi, sắt, kẽm, selenium, đồng, phospho, Ngoài ra, măng tây xanh còn chứa rất nhiều loại vitamin quan trọng như vitamin K, C, A, Pyridoxine (B6), Riboflavin (B2), Thiamin (B1) và các chất khác như Triptophan, Folate,

1.8.5 Lợi ích của măng tây mang lại

Măng tây được xem là loại rau chứa nhiều chất xơ, nước và các vitamin Thành phần dinh dưỡng của măng tây gồm có: chất đạm, béo, chất xơ, canxi, sắt, kẽm, đồng, axit folic, axit ascorbic…

Măng tây không chỉ giàu dinh dưỡng, mà nó còn chứa các chất có hoạt tính sinh học và đã được chứng minh có tác dụng tích cực đến sức khỏe với các công dụng sau:

- Măng tây giàu chất chống viêm

Măng tây có chứa một nhóm các chất có khả năng chống viêm bao gồm các saponin măng tây (asparanin, sarsasapogenin, protodioscin, và diosgenin) và flavonoid quercetin, rutin, kaempferol và isorhamnetin Các hợp chất chống viêm này là một trong những tác nhân tốt nhất giúp phòng chống các bệnh mãn tính như tiểu đường type 2, bệnh tim và bệnh ung thư

- Nguồn chất chống oxy hóa

Măng tây còn là nguồn dồi dào các chất chống oxy hóa bao gồm vitamin C, beta-carotene và các khoáng chất kẽm, selen, mangan Đặc biệt là glutathione (GSH) – một tripeptide có trong măng tây có tác dụng chống oxy hóa mạnh Chúng tham gia vào các phản ứng của cơ thể với vai trò xúc tác, chống lại sự sản xuất dư thừa gốc tự do, chống lại quá trình chết tế bào, kìm hãm quá trình lão hóa, giúp da mịn màng

Theo báo cáo của Viện Ung thư Quốc gia Hoa Kỳ, măng tây có chứa lượng glutathione cao nhất trong số các thực phẩm được thử nghiệm Các chất chống oxy hóa trong măng tây cũng góp phần không nhỏ trong việc giảm nguy cơ mắc các bệnh tim mạch, tiểu đường và bệnh ung thư

- Ngăn ngừa suy tĩnh mạch, bảo vệ tim

Măng tây chứa nhiều potassium, folate giúp điều hòa, ổn định huyết áp, giúp cho tim khỏe mạnh, phòng ngừa bệnh xơ vữa động mạch, bệnh đột quỵ tim mạch Bên cạnh đó, trong cây măng tây còn có dược chất Asparagin được sử dụng trong điều trị bệnh tim mạch Đối với các bệnh suy tĩnh mạch, măng tây còn là dược liệu tốt để điều trị (vì trong măng tây chứa nhiều hợp chất flavonoid) giúp cơ thể cải

thiện tuần hoàn máu, củng cố các mạch máu Những người bị suy tĩnh mạch dùng măng tây thường xuyên sẽ rất có ích

- Hỗ trợ đường ruột

Măng tây chứa một polysaccaride có tên gọi là inulin (thuộc nhóm chất xơ fructan) có tác dụng hỗ trợ tiêu hóa Inulin không bị tiêu hóa ở ruột non, khi di chuyển đến ruột già, nó sẽ trở thành nguồn thức ăn cho một số loại vi khuẩn có lợimnhư Bifidobacteria và Lactobacilli, làm tăng khả năng chống lại sự phát triển của các vi khuẩn có hại, giúp cơ thể hấp thu triệt để các chất dinh dưỡng, làm giảm nguy cơ dịứng, và giảm nguy cơ ung thư ruột kết

- Và các thành phần có giá trị khác

Một loại protein đặc biệt trong măng tây có tên gọi histone được cho là chủ động trong việc kiểm soát sự phát triển của tế bào nên có thể kìm hãm sự phát triển của các tế bào ung thư

Măng tây cũng rất giàu axit folic nên là loại thực phẩm tốt đối với phụ nữ mang thai, vì nó bảo vệ chống lại các khuyết tật ống thần kinh ở trẻ và rất cần thiết cho sản xuất ra các tế bào hồng cầu mới

Chất asparagin có trong măng tây rất cần thiết cho sự xây dựng và phân chia tế bào, được sử dụng trong điều trị bệnh tim và gút (goutte)

CHƯƠNG II NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU

- Măng tây: Măng tây (Asparagus officinalis Linn) tươi được thu mua tại các

cơ sở trồng măng tây tại Ninh Thuận và vận chuyển tươi về phòng thí nghiệm để sử dụng cho quá trình nghiên cứu

Măng tây được lựa chọn là loại măng có phần ngọn trung bình: 19 - 23 cm, non mềm, tươi giòn, không có xơ, có vị ngọt và mùi thơm đặc trưng

Hình 2.1 Hình ảnh về măng tây (Asparagus officinalis Linn) nguyên liệu

- Chitin: sử dụng chitin được sản xuất tại phòng thí nghiệm Công nghệ Thực

phẩm-Trường Đại học Nha Trang

Từ chitin nguyên liệu chúng tôi tiến hành sản xuất chitosan theo quy trình của Trần Thị Luyến được trình bày ở hình 2.2 Sau sản xuất chitosan có độ deacetyl trên 80% Chúng tôi sử dụng chitosan đã sản xuất làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất oligochitosan

Sản xuất chitosan theo quy trình như sau: