Sử dụng màng chitosan trong bảo quản một số loại trái cây phổ biến ở việt nam

Nhiều công trình nghiên cứu về bảo quản rau quả tươi sau thu hoạch trong và ngoài nước đã và đang tiến hành với nhiều phương pháp khác nhau nhưng chủ yếu sử dụng các loại hóa chất.. Do đ

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Xuân Phương đã

thu nhận, trực tiếp hướng dẫn, quan tâm tận tình chỉ bảo tôi trong suốt quá

trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành khóa luận này

Tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo, các cán bộ nhân viên của Viện sau đại

học, Viện công nghệ sinh học và thực phẩm, Đại học Bách Khoa Hà đã giảng

dạy và chỉ bảo cho tôi những kiến thức và kỹ năng quý báu trong quá trình

học tập hoàn thành chương trình thạc sỹ tại nhà trường

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô phụ trách, anh chị kỹ thuật viên

thuộc Trung tâm đào tạo và phát triển sản phẩm thực phẩm- trường Đại học

Bách khoa Hà Nội đã nhiệt tình giúp đỡ về cơ sở vật chất và chỉ dạy tôi trong

quá trình tôi thực hiện thí nghiệm tại trung tâm

Tôi gửi lời cám ơn chân thành tới anh Đức, chị Trang cùng các anh chị

cán bộ tại viện sau thu hoạch, số 4 - Ngô Quyền - Hai Bà Trưng - Hà Nội đã

giúp đỡ tôi nhiệt tình trong quá trình tôi tiến hành một số thí nghiệm đánh giá

tại viện

Lời cuối cùng, tôi gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cha mẹ, những người thân

trong gia đình tôi và bạn bè đã ủng hộ, tạo điều kiện và chia sẻ khó khăn

cùng tôi trong suốt thời gian qua

Xin chân thành cảm ơn!

Tác giả luận văn:

Nguyễn Thị Hương Giang

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

PHẦN MỘT: TỔNG QUAN 1

1.1 TỔNG QUAN VỀ CHITOSAN 1

1.1.1 Lịch sử phát hiện 1

1.1.2 Nguồn gốc, cấu trúc của Chitosan 2

1.1.3 Tính chất sinh học của chitosan 5

1.1.4 Độc tính của chitosan 6

1.1.5 Quá trình sản xuất và ứng dụng của Chitosan 7

1.2 TỔNG QUAN VỀ CAM 16

1.2.1 Nguồn gốc 16

1.2.2 Phân loại 16

1.2.3 Đặc điểm hình thái 17

1.2.4 Thành phần hóa học và giá trị của quả cam 19

1.2.5 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cam trên thế giới và ở Việt Nam 21

1.2.6 Một số ứng dụng trong và ngoài nước về bảo quản cam 23

1.3 TỔNG QUAN VỀ TÁO 25

1.3.1 Nguồn gốc 25

1.3.2 Phân loại 25

1.3.3 Giá trị dinh dưỡng của táo 26

1.3.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ táo trên thế giới và Việt Nam 27

1.4 CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG CHITOSAN TRONG BẢO QUẢN RAU QUẢ 28

1.4.1 Các biến đổi xảy ra trong quá trình bảo quản rau quả 28

1.4.2 Lý thuyết bảo quản rau quả 34

1.5 ƯU ĐIỂM VÀ NGHIÊN CỨU ĐẠT ĐƯỢC CỦA CHITOSAN TRONG BẢO QUẢN TRÁI CÂY 37

1.5.1 Ưu điểm của chitosan trong bảo quản trái cây 37

1.5.2 Một số nghiên cứu đạt được của chitosan trong bảo quản trái cây 38 PHẦN HAI: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP 41

NGHIÊN CỨU 41

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 41

2.1.1 Chitosan 41

2.2.2 Cây cam đường canh 41

2.2.3 Táo tây 42

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 42

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 43

2.3.1 Phương pháp xử lý số liệu 43

2.3.2 Các phương pháp phân tích 43

2.4 Một số khảo sát sơ bộ trước khi tiến hành thí nghiệm 53

2.4.1.Các điều kiện bảo quản: 53

2.4.2 Chitosan và các nồng độ tạo màng 53

2.4.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 54

2.4.4 Giải thích sơ đồ tiến hành thí nghiệm 57

PHẦN BA: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 59

3.1.KHẢO SÁT SƠ BỘ SỐ LẦN NHÚNG CHITOSAN PHÙ HỢP TRONG BẢO QUẢN CAM VÀ TÁO 59

3.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BẢO QUẢN CAM ĐƯỜNG CANH BĂNG DUNG DỊCH CHITOSAN 59

3.2.1 Kết quả bảo quản cam ở nhiệt độ thường (18- 22 o C) 59

3.2.2 Kết quả bảo quản cam ở nhiệt độ thấp (8 - 10 o C) 86

3.3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BẢO QUẢN TÁO BẰNG DUNG DỊCH CHITOSAN (CTS) 91

3.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ CTS đến độ hao hụt khối lượng của táo 91

3.3.2 Ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến hàm lượng chất khô hòa tan95

3.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến hàm lượng axit tổng số 98

3.3.4 Ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến sự thay đổi cường độ màu của táo tây 102

3.3.5 Ảnh hưởng của nồng độ chitosan đối với chỉ tiêu cảm quan 105

3.4 KẾT QUẢ BẢO QUẢN TÁO BẰNG CHITOSAN KẾT HỢP VỚI BỌC GIẤY BẢN: 109

3.4.1 Nghiên cứu về độ hao hụt khối lượng 110

3.4.2 Đánh giá về chỉ tiêu cảm quan 112

3.5 TÍNH CHI PHÍ NGUYÊN LIỆU CHO BẢO QUẢN 114

3.5.1 Chi phí nguyên liệu cho bảo quản cam đường canh 114

3.5.2 Chi phí nguyên liệu cho bảo quản táo 115

3.6 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH BẢO QUẢN CAM ĐƯỜNG CANH VÀ TÁO BẰNG CHITOSAN 116

3.6.1 Sơ đồ quy trình bảo quản 117

3.6.2 Thuyết minh quy trình bảo quản 118

PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 120

4.1 KẾT LUẬN 120

4.2 KIẾN NGHỊ 121

TÀI LIỆU THAM KHẢO 129 Tài liệu tiếng Việt: 129

Tài liệu tiếng Anh: 130

Một số Website 133

MỞ ĐẦU

Trong thời gian gần đây, cùng với sự phát triển của nền kinh tế, ngành

nông nghiệp nói chung và nghề trồng rau quả nói riêng của nước ta cũng

không ngừng lớn mạnh Sản lượng và chất lượng rau quả ngày một tăng nhằm

đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước và xuất khẩu Thị trường tiêu thụ nước

ngoài là một tiềm năng lớn, tuy nhiên sản lượng rau quả xuất khẩu của nước

ta lại ít, cung không đủ cầu Một trong số những nguyên nhân gây ra hiện

tượng này là do rau quả chưa được áp dụng công nghệ bảo quản tốt

Việt Nam là một nước nhiệt đới gió mùa, điều kiện khí hậu, đất đai thuận

lợi, do đó có thể trồng nhiều loại trái cây có nguồn gốc khác nhau như cam,

bưởi, xoài, đu đủ, nhãn, hồng… Bên cạnh các loại trái cây bản địa, Việt Nam

cũng nhập khẩu một lượng lớn các loại trái cây như kiwi, lê, xoài, táo,

cherry,…Để các loại trái cây tươi thực sự trở thành mặt hàng có giá trị kinh tế

cũng như giá trị dinh dưỡng cao thì cần phải có công nghệ bảo quản thích

hợp Vì trong quả tươi, ngoài các thành phần dinh dưỡng chính như đường,

vitamin, chất khoáng… thì 70 - 85% khối lượng quả là nước nên quả tươi rất

dễ bị dập nát khi va chạm mạnh, đồng thời dễ bị thối hỏng khi tồn trữ trong

điều kiện không thuận lợi Nhiều công trình nghiên cứu về bảo quản rau quả

tươi sau thu hoạch trong và ngoài nước đã và đang tiến hành với nhiều

phương pháp khác nhau nhưng chủ yếu sử dụng các loại hóa chất Hiện nay,

trên thị trường đã xuất hiện nhiều chế phẩm bảo quản không rõ nguồn gốc, có

thể giữ tươi rau quả sau thu hoạch trong thời gian dài Do đó, người tiêu dùng

không khỏi băn khoăn về dư lượng hóa chất khi sử dụng những rau quả tươi

trái vụ hoặc được nhập từ thị trường xa

Để góp phần khắc phục trở ngại trên, tôi tiến hành nghiên cứu bảo quản

hai loại trái cây phổ biến trên thị trường rau quả Việt Nam: cam đường canh –

một loại quả đặc sản của Việt Nam và Táo tây (trái bom) – loại trái cây giàu

dinh dưỡng nhập khẩu từ nước ngoài, bằng hợp chất hữu cơ không độc nguồn

gốc tự nhiên - chitosan Màng bọc chitosan với những khả năng đặc biệt như

hạn chế mất nước, kháng khuẩn, kháng nấm, từ lâu đã được nhiều nhà khoa

học trong và ngoài nước nghiên cứu ứng dụng đem lại kết quả khả quan trong

nhiều lĩnh vực đặc biệt là trong bảo quản thực phẩm Tuy vậy, ở Việt Nam

việc nghiên cứu sử dụng màng bọc chitosan trong bảo quản rau quả tươi đến

nay vẫn chưa được phổ biến, chỉ dừng lại ở mức độ thử nghiệm thăm dò, chưa

đưa ra được quy trình có thể áp dụng trong thực tế ở quy mô công nghiệp Do

đó, việc nghiên cứu ứng dụng màng chitosan trên nhiều đối tượng rau quả

khác nhau nhằm mục đích kéo dài thời gian bảo quản không chỉ tìm ra giải

pháp hiệu quả giảm tổn thất sau thu hoạch hướng tới áp dụng trên quy mô

công nghiệp mà còn giúp đa dạng hóa các ứng dụng của chitosan, đem lại

niềm tin cho người tiêu dùng, nâng cao giá trị kinh tế của nguồn phế liệu vỏ

tôm, cua (nguồn nguyên liệu sản xuất chitosan)… giải quyết một lượng lớn

phế thải thủy hải sản

Xuất phát từ những lý do trên, tôi lựa chọn đề tài: “Sử dụng màng

chitosan trong bảo quản một số loại trái cây phổ biến ở Việt Nam”, với mục

tiêu:

- Kéo dài thời gian bảo quản một số loại trái cây phổ biến trên thị trường

rau quả Việt Nam (đối tượng nghiên cứu: cam đường canh, táo tây)

- Mở rộng phạm vi ứng dụng của chitosan, đánh giá khả năng và tính

hiệu quả khi bảo quản trái cây bằng màng bao chitosan

- Tìm ra nồng độ chitosan và độ chín của cam đường canh phù hợp nhất

cho việc bảo quản

- Tìm ra nồng độ chitosan thích hợp nhất cho việc bảo quản táo

- Nghiên cứu kết hợp sử dụng chitosan và giấy bản trong bảo quản táo để

đem lại hiệu quả cao nhất

- Xây dựng quy trình tổng quát để bảo quản cam đường canh và táo bằng

màng chitosan

PHẦN MỘT: TỔNG QUAN1.1 TỔNG QUAN VỀ CHITOSAN

1.1.1 Lịch sử phát hiện

Chitin được Bracannot phát hiện lần đầu tiên vào năm 1811 trong cặn

dịch chiết của một loại nấm và đặt tên là “fungine” để ghi nhớ nguồn gốc tìm

ra nó Năm 1823, Odier đã phân lập được một chất từ bọ cánh cứng và ông

gọi là chitin hay “chitine” có nghĩa là lớp vỏ, nhưng không phát hiện sự có

mặt của nitơ Cuối cùng cả Bracannot và Odier đều cho rằng cấu trúc của

chitin giống cấu trúc của xenluloza[25]

Năm 1929, Karrer đun sôi chitin 24h trong dung dịch KOH 5% và đun

tiếp 50 phút ở 160o

C với kiềm bão hòa, ông thu được sản phẩm có phản ứng màu đặc trưng với thuốc thử, chất đó chính là chitosan [25]

Việc nghiên cứu về dạng tồn tại, cấu trúc, tính chất lý hóa, ứng dụng của

chitosan đã được công bố từ những năm 30 của thế kỷ XX Những nước đã

thành công trong lĩnh vực nghiên cứu sản xuất chitosan đó là: Nhật, Mỹ,

Trung Quốc, Ấn Độ, Pháp Nhật bản là nước đầu tiên trên thế giới năm 1973

sản xuất 20 tấn/năm Và đến nay đã lên tới 700 tấn/năm Mỹ sản xuất trên 300

tấn/năm Người ta ước tính sản lượng chitosan sẽ đạt 118000 tấn/năm; trong

đó Nhật, Mỹ là hai nước dẫn đầu về công nghệ sản xuất và buôn bán chitin,

chitosan[7]

Ở Việt Nam, việc nghiên cứu sản xuất và ứng dụng của chitin, chitosan

trong sản xuất phục vụ đời sống là một vấn đề tương đối mới mẻ ở nước ta

Vào những năm 1978 - 1980, trường Đại học Thủy sản Nha Trang công bố

quy trình sản xuất chitosan của tác giả Đỗ Minh Phụng mở đầu bước ngoặt

quan trọng trong việc nghiên cứu và ứng dụng chitosan vào thực tế

1.1.2 Nguồn gốc, cấu trúc của Chitosan

Trong tự nhiên, chất Chitosan rất hiếm – chỉ có ở màng tế bào nấm mốc

thuộc họ Zygemyceses và ở vài loài côn trùng như có ở thành bụng của mối

chúa, có ở một vài loại tảo

Công thức phân tử: (C6H11O4N)n

Phân tử lượng: M= (161.07)n

Chitosan là dẫn xuất đề axetyl hóa của chitin, trong đó nhóm amino

(-NH2) thay thế nhóm axetyl amino (-NHCOCH3) ở vị trí C2 Chitosan được

cấu tạo từ các mắt xích D-glucozamin, liên kết với nhau bởi liên kết

β-1,4-glucozit, do vậy Chitosan có thể gọi là poly β-(1,4)-D-glucosamin, hay còn

gọi là poly β-(1,4)-amino-2-deoxy-D-glucose

Hình 1.4: Cấu trúc hóa học của Chitosan

Tuy nhiên, trên thực tế thường có mắt xích chitin đan xen trong mạch

cao phân tử của Chitosan (khoảng 10%) Vì vậy chế phẩm này còn có tên

PDP ( Poly β-(1,4)-2-amino-2-deoxy-D-glucose), công thức chính xác của

chitosan được thể hiện như sau:

Hình 1.5: Cấu trúc hóa học của chitosan

Trong đó tỷ lệ m/n phụ thuộc vào mức độ deaxetyl hóa – DD (Degree of

deaxetylation): là tỷ lệ thay thế nhóm (-NHCOCH3) bằng nhóm (-NH2) trong

phân tử chitin) Nếu: DD< 50%  chitin

Qúa trình deaxetyl hóa biểu hiện bằng hình sau:

Hình 1.6: Sơ đồ quá trình deaxetyl hóa

Phương pháp xác định:

- Dựa vào phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (H-NMR)

- Phổ hồng ngoại IR

- Chưng cất chitin, chitosan với axit phosphoric

- Phản ứng tạo màu với Ninhidrin

- Xác định theo Nitơ

1.1.3 Tính chất sinh học của chitosan

Chitosan có nhiều tác dụng sinh học đa dạng như: có khả năng hút

nước, giữ ẩm, tính kháng nấm, tính kháng khuẩn với nhiều chủng loại khác

nhau, kích thích sự phát triển tăng sinh của tế bào, có khả năng nuôi dưỡng tế

bào trong điều kiện nghèo dinh dưỡng, tác dụng cầm máu, chống sưng u

Vật liệu chitosan có nguồn gốc tự nhiên, an toàn cho người Chúng có

tính hòa hợp sinh học cao với cơ thể nhờ khả năng hấp thu dầu mỡ rất cao, có

thể hấp thu gấp 6 - 8 lần trọng lượng của nó Chitosan phân tử nhỏ có điện

tích dương nên có khả năng gắn kết với điện tích âm của lipid và axit mật tạo

thành những chất có phân tử lớn không bị tác dụng bởi các men tiêu hóa và do

đó không bị hấp thu vào cơ thể mà được thải ra ngoài theo phân , nó cũng có

khả năng tự phân hủy sinh học cao Qua đó làm giảm mức cholesterol nhất là

LDL-cholesterol, axit uric trong máu nên có thể giúp ta tránh các nguy cơ

bệnh tim mạch, bệnh gút, kiểm soát được tăng huyết áp và giảm cân

Chitosan không những ức chế các vi khuẩn gram dương, gram âm mà

cả nấm men và nấm mốc Khả năng kháng khuẩn của chitosan phụ thuộc một

vài yếu tố như loại chitosan sử dụng (độ deacetyl, khối lượng phân tử), pH

môi trường, nhiệt độ, sự có mặt của một số thành phần thực phẩm Khả năng

kháng khuẩn của chitosan và dẫn xuất của nó đã được nghiên cứu bởi một số

tác giả, trong đó cơ chế kháng khuẩn cũng đã được giải thích trong một số

trường hợp Mặc dù chưa có một giải thích đầy đủ cho khả năng kháng khuẩn

đối với tất cả các đối tượng vi sinh vật, nhưng hầu hết đều cho rằng khả năng

kháng khuẩn liên quan đến mức độ hấp phụ chitosan lên bề mặt tế bào Trong

đó, chitosan hấp phụ lên bề mặt vi khuẩn gram âm tốt hơn vi khuẩn gram

dương

Một số cơ chế đã được giải thích như sau:

 Nhờ tác dụng của những nhóm –NH2 trong Chitosan lên các vị trí mang

điện âm ở trên màng tế bào vi sinh vật, dẫn tới sự thay đổi tính thấm của

màng tế bào Qúa trình trao đổi chất qua màng tế bào bị ảnh hưởng Lúc này,

vi sinh vật không thể nhận các chất dinh dưỡng cơ bản cho sự phát triển bình

thường như glucose dẫn đến mất cân bằng giữa bên trong và bên ngoài màng

tế bào Cuối cùng dẫn đến sự chết của tế bào[36]

 Chitosan có thể ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn do có khả năng lấy

đi các ion kim loại quan trọng như Cu2+

; Co2+ , Cd+ của tế bào vi khuẩn nhờ hoạt động của các nhóm amino trong chitosan có thể tác động với các nhóm

anion của bề mặt thành tế bào Như vậy, vi sinh vật sẽ bị ức chế phát triển do

sự mất cân bằng liên quan đến các ion quan trọng[40]

 Điện tích dương của các nhóm –NH2 của glucosamine monomer ở

pH<6.3 tác động lên các điện tích âm ở thành tế bào vi khuẩn, dẫn đến sự rò rỉ

các phần tử ở bên trong màng tế bào vi sinh vật, ảnh hưởng đến sự tổng hợp

mARN và Protein của tế bào[40]

 Chitosan có khả năng phá hủy màng tế bào thông qua tương tác của

những nhóm -NH2 với những nhóm phosphoryl của thành phần phospholipid

của màng tế bào vi khuẩn

1.1.4 Độc tính của chitosan

Để dùng trong y tế và thực phẩm, đã có nhiều công trình nghiên cứu về

độc tính của chitosan và đưa ra các kết luận:

 Chitosan hầu như không độc, không gây độc trên súc vật thực nghiệm

và người, không gây độc tính trường diễn

 Chitosan là vật liệu hòa hợp sinh học cao, nó là chất mang lý tưởng

trong hệ thống vận tải thuốc, không những sử dụng cho đường uống, tiêm tĩnh

mạch, tiêm bắp, tiêm dưới da, mà còn ứng dụng an toàn trong ghép mô

 Dùng chitosan với trọng lượng phân tử thấp để tiêm tĩnh mạch, không

thấy có tích lũy ở gan Loại chitosan có DD = 50%, có khả năng phân hủy

sinh học cao Sau khi tiêm vào ổ bụng chuột, nó được thải trừ dễ dàng, nhanh

chóng qua thận và nước tiểu, không phân bổ tới gan và lá lách

 Những lợi điểm của chitosan: tính chất cơ học tốt, không độc, dễ tạo

màng, có thể tự phân hủy sinh học, hòa hợp sinh học không những đối với

động vật mà còn đối với các mô thực vật, là vật liệu y sinh tốt làm mau liền

vết thương, có thể sử dụng an toàn trên con người

1.1.5 Quá trình sản xuất và ứng dụng của Chitosan

1.1.5.1 Quá trình sản xuất

Nguyên liệu

Nguồn nguyên liệu phong phú nhất để sản xuất chitosan là từ phế liệu

của ngành thủy sản: từ vỏ của các loài giáp xác (tôm, cua) và một số bộ phận

của các loài nhuyễn thể như mai mực, đỉa biển, Trữ lượng chitin trong thiên

nhiên ước tính 100 tỉ tấn/năm nhưng lượng tiêu thụ chỉ có 1100-1300

tấn/năm[23] Điều này chứng tỏ nguyên liệu để khai thác là rất dồi dào Sản

lượng đánh bắt các loài giáp xác trên thế giới là 6 triệu tấn/năm tạo nguồn phế

liệu ổn định cho sản xuất chitosan

Ở nước ta có bờ biển dài, lượng thủy hải sản lớn, ước tính hàng năm

Việt Nam có khoảng 70.000 tấn vỏ tôm phế thải từ các nhà máy tôm đông

lạnh, chỉ riêng ở tỉnh Bạc Liêu mỗi ngày thải ra 35 tấn đầu và vỏ tôm[8]

Trong năm 2007, sản lượng thủy sản cả nước ước đạt 3,9 triệu tấn gồm khai

thác đạt 1,95 triệu tấn, nuôi trồng 1,95 triệu tấn Trong đó, sản phẩm tôm

đông lạnh chiếm sản lượng lớn nhất trong các sản phẩm đông lạnh Các công

trình nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trên thế giới đã chứng minh, trong

vỏ tôm có chứa 27% chitin, từ chất chitin này người ta có thể chiết tách thành

chitosan

Tuy nhiên trên thực tế, nguồn phế thải thủy hải sản này chủ yếu được

sử dụng làm thức ăn gia súc hay thải ra ngoài môi trường gây ô nhiễm Vì vậy

việc tận dụng nguồn nguyên phế liệu lớn, rẻ tiền, có sẵn quanh năm này là cần

thiết, tiềm năng trong sản xuất chitin/chitosan

Bảng1.1: Hàm lượng chitin trong vỏ một số động vật giáp xác

Nguyên tắc chung sản xuất Chitosan

Trong phế thải thủy sản ( vỏ tôm, đầu tôm, mai mực, vỏ cua…) có chứa chủ

yếu là Protein, Chitin và chất khoáng, chất màu Trong đó, chitin chiếm

khoảng 14-35% Như vậy, muốn thu được chitin ta cần loại bỏ protein và

khoáng chất sau đó deaxetyl hóa chitin sẽ thu được chitosan[25]

Hình 1.7: Sơ đồ sản xuất chitosan

Loại Protein

Deaxetyl hóa

Nguyên liệu

Loại chất màu Loại chất khoáng

Chitin

Chitosan

Phương pháp hóa học Hoặc

Phương pháp sinh học

Thuyết minh quy trình

Nguyên liệu:

Vỏ tôm, mai cua, mai mực…từ các nhà máy đông lạnh được thu gom

và sử lý sơ bộ bằng cách rửa sạch, sấy khô, sau đó nghiền nhỏ

Sản xuất Chitin:

Hiện nay có hai nhóm phương pháp sản xuất chitin từ vỏ giáp xác đó là

phương pháp hóa học và phương pháp sinh học[15],[33],[37] Trong đó,

phương pháp hóa học tách chiết chitin là phương pháp đã có từ rất lâu và

ngày nay vẫn là phương pháp chính được áp dụng trong sản xuất polyme sinh

học này, còn phương pháp sinh học mới được nghiên cứu áp dụng trong thời

gian gần đây với mục đích thay thế phương pháp hóa học truyền thống tiêu

hao nhiều hóa chất và gây ô nhiễm môi trường Hai phương pháp này giống

nhau ở điểm là chúng đều được thực hiện theo 3 công đoạn chính: loại

khoáng, loại protein, loại chất màu, tuy trình tự các công đoạn có thể phụ

thuộc từng phương pháp Điểm khác nhau căn bản của 2 phương pháp này là

ở cách thức loại protein Trong phương pháp sinh học, protein bị loại trong

những điều kiện rất “mềm” nhờ sử dụng hoạt tính proteolytic (phân hủy

protein) của các enzyme thuộc nhóm protease, còn trong phương pháp hóa

học protein được loại bằng axit và kiềm[9]

- Loại Protein:

Như đã đề cập tới ở trên, protein trong nguyên liệu sản xuất

chitin/chitosan có thể được loại bỏ bằng nhiều cách khác nhau, có thể dùng

phương pháp sinh học (dùng enzyme), hoặc loại bằng phương pháp hóa học

(dùng kiềm hoặc axit), ngoài ra người ta còn có thể loại bỏ bằng phương pháp

cơ học

+ Dùng phương pháp sinh học: Trong phương pháp này người ta có thể

dùng các chế phẩm enzyme protease hoặc hiện nay người ta đang nghiên cứu

sử dụng chủng vi sinh vật để phân hủy protein

 Ưu điểm của phương pháp sinh học là sạch, giảm chi phí, tạo những

chất thải hữu cơ dễ phân hủy

 Nhược điểm: Protein tách ra không triệt để

+ Phương pháp hóa học: Protein thường được loại bỏ bằng axit HCl

loãng sau đó sử dụng kiềm NaOH, KOH 2%[9]

Phương pháp này có ưu điểm hơn là tách được triệt để protein (Protein cấu

trúc và Protein liên kết) song lại tạo ra nhiều chất thải khó xử lý, tốn năng

lượng, không ổn định và làm thay đổi khối lượng phân tử chitin do mạch bị

cắt ngẫu nhiên dẫn đến thay đổi độ nhớt

+ Phương pháp cơ học: Nguyên liệu được sấy khô và nghiền sau khi đã

tách tạp chất, sau đó dùng quạt gió để phân loại, phần protein nặng hơn được

tách ra khỏi hỗn hợp Ưu điểm của phương pháp này là có thể thu được lượng

protein để tái sử dụng vào việc khác, nhưng nhược điểm chính là tách protein

không triệt để nên chitin thu được có độ tinh khiết không cao

- Loại khoáng

Các chất khoáng trong vỏ tôm thường tồn tại dưới dạng muối vô cơ

(chủ yếu là CaCO3) thường được loại bằng axit HCl 2,74N có kết hợp đun

sôi ở 120o

C trong 1-2 giờ

- Loại chất màu

Các chất màu trong chế phẩm chitin thô được tẩy bằng cách ngâm xử lý

qua 2 lần Lần 1 ngâm 15 phút với dung dịch thuốc tím KMnO4 0,1%, sau đó

ngâm từ 1 đến 2 giờ với dung dịch axit oxalic C2H2O4 0,1% cho đến khi sản

phẩm có màu trắng thì lấy ra rửa sạch, phơi khô hoặc sấy ở nhiệt độ dưới

50oC sẽ thu được chế phẩm chitin sạch

- Deaxetyl hóa:

Chitosan thu được bằng cách deaxetyl hóa chitin bằng dung dịch NaOH

đặc Tùy thuộc vào mức độ axetyl hóa mà chế phẩm chitosan thu được có độ

DD khác nhau Qúa trình này được khống chế bằng nồng độ NaOH 15M,

nhiệt độ 150oC và thời gian 1-1,5 giờ

Một số cơ sở đang nghiên cứu và sản xuất chitin/chitosan ở Việt Nam

 Trung tâm chế biến – trường Đại học thủy sản Nha Trang: sản xuất

chitin chất lượng cao

 Viện khoa học Việt Nam kết hợp với xí nghiệp chế biến thủy sản Hà

Nội: sản xuất chitin ứng dụng trong nông nghiệp

 Trung tâm công nghệ sinh học và sinh học thủy sản phối hợp với đại

học y dược thành phố Hồ Chí Minh, phân viện khoa học Việt Nam, viện khoa

học nông nghiệp Việt Nam

1.1.5.2 Ứng dụng của chitosan

Chitin/chitosan và các dẫn xuất của chúng có nhiều đặc tính quý báu: có

hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn, có khả năng tự phân hủy sinh học cao,

không gây dị ứng, không gây độc hại cho người và gia súc, có khả năng tạo

phức với một số kim loại chuyển tiếp như Cu(II), Ni(II), Co(II)…Do vậy

chitin/chitosan và các dẫn xuất của chúng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều

lĩnh vực: Trong xử lý nước thải và bảo vệ môi trường, công nghệ sinh học và

thực phẩm, dược học và y học, mỹ phẩm, công nghiệp giấy, dệt,…

a, Trong công nghệ thực phẩm:

Do bản chất là một hợp chất polyme tự nhiên không độc với những tính

chất khá đặc trưng như khả năng kháng khuẩn, giữ ẩm, tạo màng, có khả năng

hấp phụ màu mà không hấp phụ mùi, hấp phụ một số kim loại nặng…, an

toàn đối với thực phẩm nên chitosan được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực

công nghệ sản xuất và bảo quản thực phẩm

- Năm 1983, cục quản lý thực phẩm và dược phẩm của Mỹ (FDA) đã

chấp nhận chitosan được dùng làm chất phụ gia trong thực phẩm và dược

phẩm[21] Tổ chức y tế thế giới (WHO) đã chính thức cho phép dùng

chitosan trong y học và dược phẩm[25] Ở Việt Nam, chitosan cũng đã được

sử dụng thay hàn the trong sản xuất giò chả, bánh cuốn, bánh su sê…

Chitosan còn được đưa vào làm thành phần trong thức ăn: sữa chua, bánh kẹo,

rượu vang, nước giải khát…

- Nhiều kết quả nghiên cứu đã được công bố trên thế giới về khả năng

kết hợp của chitosan với các loại phụ liệu như tinh bột hồ hóa, sorbitol, PVA

(polyvinyl acetate) tạo màng bao có đặc tính cơ lý khá tốt (mềm dẻo, độ bền

cao) đáp ứng yêu cầu về bao gói thực phẩm, tăng khả năng kéo dài thời gian

bảo quản của chitosan và các dẫn xuất của nó trên nhiều đối tượng thực phẩm

(đào, lê, xoài, nho, carrot, thịt, trứng,…)[25]

- Một số ví dụ về việc ứng dụng dẫn xuất của chitosan trong bảo quản

thực phẩm: N-cacboxymetyl chitosan được dùng như antioxidant để bảo quản

thực phẩm do chúng có khả năng kết hợp với kim loại (Fe) – là những chất

xúc tác của quá trình ôi hóa dầu mỡ, do đó N-cacboxymetyl có khả năng ngăn

cho các sản phẩm chứa dầu mỡ khỏi bị ôi hóa[21] Olygoglucosamin – một

dẫn xuất của chitosan cũng đã được tác giả Trần Thị Luyến và cộng sự (thuộc

Đại học thủy sản Nha Trang) nghiên cứu sử dụng thay thế NaNO3 trong bảo

quản xúc xích gà surimi [14]

b, Trong y học:

Ứng dụng trong y học là ứng dụng quan trọng nhất, mang lại hiệu quả

kinh tế cao của chitosan, đang được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm

- Chitosan phân tử nhỏ có điện tích dương nên có khả năng gắn kết với

điện tích âm của lipid và axit mật tạo thành những chất có phân tử lớn không

bị tác dụng bởi các men tiêu hóa và do đó không bị hấp thu vào cơ thể mà

được thải ra ngoài, nó cũng có khả năng tự phân hủy sinh học cao Qua đó

làm giảm mức cholesterol nhất là LDL-cholesterol, axit uric trong máu nên có

thể giúp ta tránh các nguy cơ bệnh tim mạch, bệnh gút, kiểm soát được tăng

huyết áp và giảm cân

- Với khả năng thúc đẩy hoạt động của các peptide - insulin, kích thích

việc tiết ra insulin ở tuyến tụy nên chitosan đã dùng để điều trị bệnh tiểu

đường Nhiều công trình đã công bố khả năng đột biến, kích thích làm tăng

cường hệ thống miễn dịch cơ thể, khôi phục bạch cầu, hạn chế sự phát triển

các tế bào u, ung thư, HIV/AIDS Ngoài ra, chitosan còn có tác dụng làm

giảm cholesterol và lipid máu, làm to vi động mạch và hạ huyết áp, điều trị

thận mãn tính, chống rối loạn nội tiết

- Nhật Bản đã có những sản phẩm ăn kiêng được bán rộng rãi trên thị

trường (bánh mỳ, khoai tây chiên, dấm, nước chấm,…) có chứa chitosan để

làm giảm cholesterol và lipid máu, giảm cân nặng, chống béo phì, dùng để

tránh nguy cơ mắc bệnh tim mạch, tiểu đường

- Do khả năng kháng khuẩn và tạo màng nên chitosan được ứng dụng

phối hợp với một số thành phần phụ liệu khác để tạo da nhân tạo chống nhiễm

khuẩn và cầm máu Hiện nay ở Việt nam cũng đã chế tạo được màng chữa tổn

thương về da có tên là Vinachitin do các ngành khoa học thuộc Viện Hóa học

– Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia cùng các bác sĩ

trường Đại học Y khoa Hà Nội – Bộ y tế phối hợp nghiên cứu Màng

vinachitin được dùng để chữa các vết thương ở diện rộng và tương đối sâu

Chúng có khả năng hòa hợp sinh học rất cao và thúc đẩy việc gắn liền vết

thương, bị phân hủy sau hai tuần Nó có tác dụng bảo vệ, chống nhiễm trùng,

chống mất nước, tăng khả năng tái tạo da, đặc biệt không để lại sẹo

- Tác giả Lê Văn Thảo và cộng sự thuộc bệnh viện U Bướu Hà Nội đã

nghiên cứu sử dụng chế phẩm chitosan mang thuốc điều trị trên các bệnh

nhân mắc nhiều loại ung thư Kết quả là hầu hết các bệnh nhân đều có thể

trạng chung tốt, ăn được, ngủ ngon, trọng lượng cơ thể không thay đổi trước

và sau khi điều trị Chế phẩm chitosan làm giảm thiểu tối đa các tác dụng phụ

(giảm lượng hồng cầu, bạch cầu trong cơ thể dẫn tới sự suy sụp thể trạng của

bệnh nhân) của hai phương pháp hóa trị và xạ trị trong điều trị ung thư

- Ngoài ra, chitosan còn được ứng dụng trong việc điều trị viêm loét dạ

dày, chữa xương khớp, bào chế dược phẩm,…

c Ứng dụng trong các lĩnh vực khác:

- Trong công nghiệp xử lý nước, nhờ khả năng làm đông tụ các thể rắn

lơ lửng giàu protein và nhờ khả năng kết dính tốt với các ion kim loại như:

Pb+, Hg+… nên chitosan được sử dụng để tẩy lọc nguồn nước thải công

nghiệp từ các nhà máy chế biến thực phẩm

- Trong công nghiệp giấy, do cấu trúc tương tự cellulose nên chitosan

được nghiên cứu bổ sung vào làm nguyên liệu sản xuất giấy Chitosan làm

tăng độ bền dai của giấy, đồng thời việc in trên giấy cũng tốt hơn

- Trong công nghiệp dệt, dung dịch chitosan có thể thay hồ tinh bột để

hồ vải Nó có tác dụng làm sợi tơ bền, mịn, bóng đẹp, cố định hình in, chịu

được axit và kiềm nhẹ Chitosan có thể kết hợp với một số thành phần khác để

sản xuất vải chịu nhiệt, vải chống thấm

- Trong hóa mỹ phẩm, chitosan được sử dụng để sản xuất kem giữ ẩm

chống khô da do tính chất của chitosan là có thể cố định dễ dàng trên biểu bì

của da nhờ các nhóm NH4+ Các nhóm này liên kết với tế bào sừng hóa của

da, nhờ vậy mà các nhà khoa học đã nghiên cứu sử dụng chitosan làm các loại

kem dưỡng da chống nắng

1.2 TỔNG QUAN VỀ CAM

1.2.1 Nguồn gốc

Cây cam thuộc bộ Sapindales, họ Rutaceae, giống cây có múi (citrus),

loài Citrus sinensis, tên khoa học Citrus sinensis Cam được xem là cây lai

giữa cây bưởi(Citrus maxima) và cây quýt (Citrus reticulata) [31],[41] Mặc

dù, có nguồn gốc từ Đông Nam Á và được trồng ở Trung Quốc từ 2500 năm

trước công nguyên, nhưng ngày nay cam được trồng rộng rãi ở các nước nhiệt

đới và cận nhiệt đới như Brazil, Bồ Đào Nha, Mexico, Ấn Độ, Tây Ban Nha,

Mỹ và Bắc Phi[44]

1.2.2 Phân loại

Cam được biết đến với hai loại đặc trưng là cam chua và cam ngọt

Trong đó, cam ngọt chiếm 70% sản lượng quả có múi Cam ngọt (Citrus

sinensis) được phát hiện ở Trung Quốc và phổ biến ở châu Âu bởi người Bồ

Đào Nha, khoảng thế kỷ 16 Các giống cam ngọt này nhanh chóng trở thành

hàng hóa của người Bồ Đào Nha và được phân phối rộng rãi đến những quốc

gia Địa Trung Hải[41] Cam chua (citrus aurantium) hay còn gọi là cam đắng

được phát triển trong thế kỷ 10 ở phía Đông Địa Trung Hải, và muộn hơn ở

châu Phi và phía Nam châu Âu Ngày nay, trên thế giới cam đang được trồng

rộng rãi, đa dạng về chủng loại, về giống

Một số giống cam ngọt chủ yếu như: Cam Ba Tư, cam rốn, cam sành,

cam máu, cam Venencia,

Cam Ba Tư ( Persian orange): Có nguồn gốc từ Ấn Độ, được những

người lái buôn Bồ Đào Nha mang sang Châu Âu vào thế kỷ 15 Ngày nay

giống cam này được trồng rộng rãi ở phía Nam Châu Âu Qủa cam tròn

mọng, khi chín phần thịt quả có màu vàng cam đặc trưng[43]

Cam máu (blood orange): Hình dạng quả tròn, cân đối Khi chín, vỏ quả

màu đỏ cam, phần thịt quả có những đường sọc đỏ thẫm, nước ép màu đỏ tía

Cam rốn ( Navel orange): Là một sản phẩm đột biến đơn bội Phần đáy

quả lõm xuống, bên trong quả tại vị trí lõm này có một quả rất nhỏ, được cho

là quả sinh đôi nối với quả lớn nhưng được không phát triển Giống cam này

có hình tròn hoặc hình ovan Khi chín, vỏ quả màu vàng cam, tươi sáng Phần

thịt quả màu vàng cam hoặc màu hồng đỏ, không có hạt[42]

Bên cạnh đó, các giống cam chua cũng rất đa dạng, chủ yếu được trồng

để sản xuất đồ uống, làm mứt, lấy tinh dầu cho sản xuất nước hoa, trè, Ví

dụ: cam Seville, cam Chinotto, cam Bergamot

1.2.3 Đặc điểm hình thái

Cam là một loại quả thuộc họ có múi được trồng phổ biến ở các vùng khí

hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới Quả cam có hình cầu, hoặc ovan, vỏ sần sùi

hoặc nhẵn bóng, cùi dày; khi chín thường có màu vàng chanh, vàng da cam

hoặc màu đỏ thẫm, có mùi thơm đặc trưng, vị biến đổi từ chua đến ngọt tùy

giống cam Nhìn chung, quả cam được cấu tạo gồm 3 phần sau:

- Vỏ ngoài:

Gồm lớp biểu bì với lớp cutin dày và các lỗ khí, lấm chấm các ô mạng

dày đặc chứa tinh dầu Bên dưới có lớp biểu bì là lớp tế bào nhu mô vách

mỏng, giàu lục nạp nên có thể quang hợp được khi trái còn xanh Trong giai

đoạn chín, diệp lục tố sẽ bị phân hủy, nhóm sắc tố màu Xanthophyl và

Carotene trở nên chiếm ưu thế, màu sắc trái thay đổi từ xanh sang vàng hay

màu da cam Các túi tinh dầu nằm trong các mô, được giữ lại dưới sức trương

của các tế bào xung quanh

- Vỏ giữa:

Là phần phía trong kế với vỏ ngoài, đây là một lớp gồm nhiều tầng tế

bào hợp thành, có màu trắng, đôi khi có màu vàng nhạt Các tế bào cấu tạo

với những khoang gian bào rộng, chứa nhiều đường, tinh bột, Vitamin C và

pectin Khi trái còn non, lượng pectin cao (20%) giữ vai trò quan trọng trong

việc hút nước cung cấp cho quả

- Phần thịt quả:

Gồm các múi được bao quanh bởi vách mỏng trong suốt Bên trong vách

có núi các sợi đa bào, phát triển và đầy dần dịch nước chiếm đầy các múi chỉ

chừa lại một số khoảng trống để phát triển

Cây cam có thể sinh trưởng và phát triển trong khoảng nhiệt độ thích hợp

nhất là từ 23- 29oC Ở nhiệt độ dưới 13o

C và trên 42oC thì sự sinh trưởng và phát triển ngừng lại, cây bị chết ở dưới -5o

C

Cam thường chín ở độ tuổi từ 190 - 240 ngày kể từ khi đậu quả Thường

cây có rất nhiều hoa nhưng tỷ lệ quả đậu rồi phát triển lên không nhiều do hoa

và quả non bị rụng nhiều, thời gian này kéo dài từ 10- 12 tuần sau khi hoa nở

Quá trình hình thành quả được chia làm 3 giai đoạn rõ rệt:

+ Giai đoạn 1: Từ 4- 9 tuần sau khi đậu quả, được gọi là “giai đoạn phân

chia tế bào” Kích cỡ và cân nặng của quả tăng lên phần lớn là do sự phát

triển của vỏ quả bởi phân chia tế bào cùng với sự tăng lên cả trọng lượng khô

và tươi của quả

+ Giai đoạn 2: Bản chất là giai đoạn tăng lên của tế bào, kích cỡ tăng lên

bởi sự phát triển của tế bào phân chia và các mô giãn ra Vỏ quả bắt đầu biến

đổi màu sắc khi quả bắt đầu trưởng thành

+ Giai đoạn 3: Giai đoạn trưởng thành Lúc này vỏ cam chuyển sang màu

vàng, lượng axit giảm và vỏ mỏng đi, có mùi thơm đặc trưng

Cam được thu hái trong khoảng thời gian từ 6 - 10 tháng kể từ khi ra hoa

ở những cây có 3 năm tuổi trở lên, thời gian thu hoạch tùy thuộc vào giống,

thời tiết, điều kiện canh tác Quả được xác định là chín khi có 20- 50% diện

tích vỏ quả có màu vàng, trọng lượng dịch quả chiếm 50% trọng lượng quả

trở lên Cam được bảo quản ở 5oC, độ ẩm khoảng 88- 92% có thể giữ được

phẩm chất từ 5- 6 tuần

1.2.4 Thành phần hóa học và giá trị của quả cam

Cam quýt thuộc loại quả cao cấp có giá trị dinh dưỡng cao, có thể ăn

tươi, làm mứt hay sản xuất nước quả Trong thành phần thịt quả chứa 6 -

12% đường, vitamin C từ 40 - 80mg/ 100g quả tươi, axit hữu cơ từ 0,4 -

1,2%, trong đó có nhiều chất có hoạt tính sinh học cao cùng các chất khoáng

và dầu thơm

Bảng 1.2 : Thành phần hóa học trong 100g nước ép cam tươi

1.2.5 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cam trên thế giới và ở Việt Nam

1.2.5.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cam trên thế giới

Cam được trồng và tiêu thụ rộng khắp trên thế giới, đứng thứ 2 sau quả

nho Theo thống kê của tổ chức nông lương liên hiệp quốc (FAO), năm 2008

sản lượng cam trên toàn thế giới đạt 68,5 triệu tấn, chủ yếu ở Brazil, bang

Califonia và Florida của Mỹ[44]

Sản lượng quả có múi ở Mỹ năm 2005 là 11,75 triệu tấn trong đó cam

chiếm 72% (8,4 triệu tấn) Sản lượng cam của Brazil là 17,8 triệu tấn, tăng

20% so với năm 2004 Cam trở thành loại quả được sử dụng rộng rãi và ưa

chuộng trên toàn thế giới với lượng sản xuất và xuất khẩu ngày càng tăng

Bảng 1.3: Sản lượng cam năm 2005 và 2008 của một số nước thế giới

1.2.5.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cam ở Việt Nam

Việt Nam là một trong những nước nằm trong trung tâm phát sinh cây có

múi (Đông Nam Á), nên cây có múi đã được trồng rất lâu đời và phân bố rộng

khắp từ Bắc đến Nam Việt Nam Từ năm 2003 sản lượng và diện tích trồng

cây có múi có xu hướng gia tăng nhờ mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn so với

các loại cây trồng khác Điều này đã kích thích nhà vườn mạnh dạn đầu tư

vào việc trồng cây có múi Theo niên giám thống kê của cục thống kê, tổng

diện tích trồng cây có múi chiếm gần 80.000 ha, sản lượng 523.326 tấn tập

trung chủ yếu ở Đồng bằng sông Cửu Long (chiếm 53,6% diện tích và

70,33% sản lượng), một số tỉnh miền Bắc như Hà Giang (24.700 tấn năm

2005), Hưng Yên (30.160 tấn năm 2008)…

Ở nước ta, người dân trồng 3 loại cam chính là cam chanh, cam sành và

cam đường

- Cam chanh: cam Xã Đoài, cam Vinh, cam Vân Du,… quả vàng đẹp,

mọng nước, mùi thơm, vị ngọt dịu, thanh mát

- Cam sành: cam Hà Giang, cam Vĩnh Long, cam Hàm Yên (Tuyên

Quang),… quả sần sùi, vỏ dày, ruột vàng đỏ, vị ngọt hoặc hơi chua

- Cam đường: cam Canh, cam Đồng Dụ (Hải Phòng), cam Bù (Hà

Tĩnh),… loại cam này gọi là cam nhưng thực chất thì gần với quýt hơn, vỏ

mỏng, màu vàng đỏ tươi, thơm ngon, vị ngọt mát

Cam thường ra hoa vào tháng 1 đến tháng 2 và thu hoạch quả trong

khoảng thời gian từ tháng 8 đến tháng 12 Do sản lượng lớn, thời gian thu

hoạch tập trung nên việc tiêu thụ sản phẩm ở một số địa phương gặp một số

khó khăn dẫn tới hiện tượng bị ứ đọng cục bộ, cam thối hỏng, giá cả xuống

thấp làm ảnh hưởng tới đời sống của người nông dân

Cam thu hoạch chủ yếu được sử dụng với mục đích ăn tươi nên tình

trạng cung lớn hơn cầu diễn ra khá phổ biến mà chủ vườn chưa biết cách áp

dụng các phương pháp bảo quản tốt Theo điều tra của tỉnh Hà Giang cho biết

nhiều hộ trồng cam sau khi cam gần được thu hoạch đã sử dụng loại hóa chất

không rõ nguồn gốc được nhập từ Trung Quốc về tiến hành phun ủ bảo quản

cam trong khoảng thời gian từ 2-3 tháng chờ tới thời điểm giá cao vào dịp tết

mới đem ra bán Điều đáng nói ở đây là với phương pháp bảo quản cam như

vậy dẫn đến nguy cơ gây ngộ độc thực phẩm cao cho người tiêu dùng và hiện

đang là vấn đề bức xúc của toàn xã hội

1.2.6 Một số ứng dụng trong và ngoài nước về bảo quản cam

Việt nam là nước khí hậu nhiệt đới rất phù hợp cho nhiều loại nấm bệnh

và côn trùng gây hại cho sự phát triển của cây Chính vì vậy quả cam sau khi

được thu hái gặp rất nhiều bất lợi trong khâu bảo quản Ở nước ta đã có khá

nhiều nghiên cứu về bảo quản cam mang lại hiệu quả tốt

Theo Nguyễn Văn Thoa, xử lý cam quýt bằng dung dịch Topsin-Metyl

Tiophalat (C12H24N4O4S2) 0,1% có khả năng diệt nấm tốt Kết quả là sau 3

tuần tồn trữ, lượng tế bào vi sinh vật giảm từ 1750 tế bào/gam quả xuống 30

tế bào/gam quả và không thấy đại diện các chủng gây hư hỏng

Năm 2005, Nguyễn Thị Tuyết Mai, Nguyễn Bảo Vệ và Thái Thị Hòa (Sở

nông nghiệp và phát triển nông thôn tỉnh Vĩnh Long) đã nghiên cứu ảnh

hưởng của nhiệt độ bảo quản lạnh đến thời gian tồn trữ và phẩm chất của quả

cam sành Tam Bình - tỉnh Vĩnh Long, kết luận là bảo quản can sành ở nhiệt

độ 8oC có thể kéo dài thời gian bảo quản được 5 tuần (so với đối chứng là chỉ

có 1 tuần) Màu sắc vỏ và thịt quả vàng, chậm biến đổi theo thời gian, tỷ lệ

hao hụt trọng lượng quả khoảng 8% Nhìn chung quả giữ được chất lượng khá

tốt sau bảo quản Nhóm tác giả này cũng nghiên cứu xác định độ chín của loại

cam sành Tam Bình và rút ra kết luận: thời điểm thu hoạch quả cam sành tốt

nhất từ 28- 32 tuần sau khi đậu quả, giai đoạn này cam sành cho chất lượng

tốt nhất

Năm 2006, đề tài của kỹ sư Vũ Đức Hưng, viện Cơ điện Nông nghiệp và

sau thu hoạch nghiên cứu bảo quản cam bằng màng bán thấm BEQ15, cam

bảo quản ở nhiệt độ thường được 60 - 65 ngày, tuy nhiên ứng dụng phương

pháp này chưa có ý nghĩa thực tiễn, hóa chất bảo quản chưa phổ biến

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều ứng dụng để xử lý kéo dài thời gian

bảo quản trái cây Phương pháp môi trường khí điều biến là xu hướng chung

được phát triển mạnh ở nhiều nước như Mỹ, Canada, Nhật,… Kỹ thuật dùng

màng bao polyme làm cho sự hô hấp của quả chậm lại kéo theo quá trình chín

của quả cũng chậm lại, do đó kéo dài được thời gian sống của quả

Ngoài ra để hạn chế cường độ hô hấp của cam nhằm kéo dài thời gian

bảo quản, người ta còn sử dụng phương pháp bảo quản trong môi trường nhiệt

độ thấp Theo SeaLand (1991) cam bảo quản ở nhiệt độ 7,8oC và độ ẩm 85-

90% được 56- 84 ngày; ở 4,4oC và độ ẩm 90- 95% được 21- 56 ngày Hai

phương pháp này khá phổ biến, đã được kết hợp với nhau tạo ra kỹ thuật bảo

quản tốt hơn nhưng chi phí khá cao, chưa phù hợp với điều kiện kinh tế ở Việt

Nam, đặc biệt không thực tế đối với những quy mô sản xuất nhỏ

Xu thế hiện nay trên thế giới các nước đang chuyển sang sử dụng

phương pháp bao màng bán thấm (coating) Nó tồn tại ở các dạng dung dịch

thể nhũ tương (Emulsion), sử dụng bao ngoài hoa quả vừa nhằm tác dụng bảo

quản, vừa mang tính thẩm mỹ rất cao (tạo bề mặt bóng đẹp cho quả, tăng sức

hấp dẫn cho người tiêu dùng) Việc ứng dụng công nghệ bao gói màng đối

với những sản phẩm hoa quả tươi thường có chi phí thấp hơn so với những

phương pháp bảo quản cùng loại (màng PE, PP…) và điều đó mang lại lợi

nhuận cao hơn Tuy nhiên, phương pháp này đã và đang được áp dụng cho

các sản phẩm rau hoa quả nhưng ở mức độ bán công nghiệp Do vậy trong

tương lai sẽ phải nghiên cứu chế tạo các máy móc thiết bị chuyên dụng để đáp

đáp ứng công nghệ bao màng

1.3 TỔNG QUAN VỀ TÁO

1.3.1 Nguồn gốc

Qủa táo có tên khoa học là Malus domestica thuộc bộ Rosales, họ

Rosaceae, chi Malus, loài M domestica Tổ tiên của táo ngày nay là giống táo

dại có tên Malus sieversi được xem là có nguồn gốc từ Tây Á Từ hàng nghìn

năm trước táo đã được trồng ở Châu Âu và Châu Á, sau đó nhờ thực dân

Châu Âu táo mới được di thực sang Nam Mỹ[46]

1.3.2 Phân loại

Theo hiệp hội về táo của Mỹ, hiện nay có hơn 7500 loại táo đang được

trồng trên toàn thế giới, chỉ riêng tại các bang của Mỹ táo cũng được trồng với

hơn 2500 loại khác nhau

Một số loại táo phổ biến đang được trồng trên thế giới hiện nay:

Táo xanh Granny Smith Táo McIntosh Táo Hồng

Táo Gravenstein Táo Honeycrisp

Hình 1.8: Một số loại táo phổ biến hiện nay trên thế giới

1.3.3 Giá trị dinh dưỡng của táo

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, trong táo chứa rất nhiều loại vitamin

như B1,B2, B3, B5, B6, B9,…cùng hàm lượng chất xơ và các hợp chất chống

oxy hóa cao như polyphenol, flavonoid giúp giảm nguy cơ ung thư ruột kết,

ung thư tuyến tiền liệt, ung thư phổi, giảm cholesterol trong cơ thể và giảm

nguy cơ mắc các bệnh do thoái hóa thần kinh như Alzheimer, Parkinson

Ngoài ra, táo còn được khuyến cáo đối với một số chứng bệnh như: viêm

khớp, béo phì, sỏi túi mật, viêm dây thần kinh và chứng hôi miệng[48]

Bảng 1.4: Thành phần các chất dinh dưỡng trong táo

(Giá trị dinh dưỡng tính trên 100 g táo tươi )

1.3.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ táo trên thế giới và Việt Nam

1.3.4.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ táo trên thế giới

Theo thống kê của tổ chức nông – lương liên hiệp quốc (FAO), có

khoảng 55 triệu tấn táo được trồng trên toàn thế giới vào năm 2005 Hai phần

năm tổng sản lượng này đến từ Trung Quốc, hơn 7,5% đến từ Mỹ, trong đó,

chỉ riêng tại bang Washington sản lượng táo đã chiếm 60% tổng sản lượng

táo trên toàn quốc Ngoài ra, Newzealand và Úc cũng là hai nước có sản

lượng táo tăng hàng năm, cạnh tranh với táo Mỹ[44]

Bảng 1.5: Mười nhà sản xuất táo hàng đầu thế giới

(Nguồn: Số liệu năm 2005 của tổ chức nông lương liên hiệp quốc (FAO))

1.3.4.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ táo ở Việt Nam

Hiện nay trên thị trường rau quả Việt Nam, táo được tiêu thụ chủ yếu là

táo nhập khẩu từ các nước Mỹ, ÚC, Newzealand, Trung Quốc,…Táo tây ở

Việt Nam chủ yếu là các loại táo nhỏ thuộc giống táo mèo được trồng ở các

tỉnh miền núi phía Bắc như Hà Giang, Yên Bái, Sơn La, Lào Cai,…không

đáp ứng yêu cầu táo thương mại

1.4 CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG CHITOSAN TRONG BẢO

QUẢN RAU QUẢ

1.4.1 Các biến đổi xảy ra trong quá trình bảo quản rau quả

Qủa sau khi thu hái vẫn tiếp tục có những hoạt động sống, nhiều biến

đổi sinh lý, sinh hoá…trong quả vẫn xảy ra trong quá trình bảo quản Dưới

đây là một số quá trình chính diễn ra sau thu hoạch:

1.4.1.1 Quá trình hô hấp:

Hô hấp là quá trình sinh lý quan trọng của quả sau thu hoạch Sự hô

hấp làm giảm khối lượng một cách tự nhiên vì khi hô hấp quả sử dụng chất

dinh dưỡng (tinh bột, đường và các hợp chất khác), thải ra năng lượng ở dạng

nhiệt (làm nóng khối quả), nước, khí CO2 và đôi khi cả rượu Có hai loại hô

hấp chủ yếu là hô hấp hiếu khí và kị khí

Quá trình hô hấp hiếu khí: có sự tham gia của oxi không khí, sản phẩm của

quá trình là CO2, H2O và nhiệt Tiêu biểu là phản ứng:

C 6 H 12 O 6 + O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + 673Kcal Quá trình hô hấp yếm khí: tạo ra một lượng lớn các chất trung gian, trong đó

đáng kể nhất là quá trình biến đổi đường thành rượu và khí carbonic Chính

những sản phẩm trung gian này đã làm quá trình hư hỏng của quả xảy ra

nhanh hơn, dẫn đến biến đổi mùi vị, màu sắc, trạng thái quả một cách đáng

kể Tiêu biểu là phản ứng:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 28Kcal Như vậy, khi sự thông khí trong bảo quản kém sẽ làm tăng nồng độ khí

CO2, tăng nhiệt độ xung quanh quả và tạo môi trường thuận lợi cho hô hấp

yếm khí và các vi sinh vật phát triển, kết quả là quả bị hư hỏng nhanh chóng

Nước và nhiệt sinh ra làm quả bị ẩm ướt và dễ bị thối, đặc biệt là nấm mốc

Vì vậy, sự đảm bảo sự thông khí một cách thích hợp tránh hô hấp yếm khí và

đảm bảo hô hấp hiếu khí xảy ra thích hợp rất quan trọng và có ý nghĩa quyết

định đến chất lượng của quá trình bảo quản

Cường độ hô hấp của quả:

Khi quả đang chín có cường độ hô hấp cao nhất Từ lúc chín hẳn đến

quá chín, cường độ hô hấp giảm nhanh đồng thời giảm khả năng đề kháng

cho nên quả dễ bị thối hỏng Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ hô hấp là:

nhiệt độ, độ ẩm, thành phần không khí môi trường Trong điều kiện ít Oxy,

nhiều khí Cacbonic, không có chất kích thích chín Ethylen…thì cường độ hô

hấp giảm Quả thường có hai loại hô hấp: hô hấp thường ( non-climacteric) và

hô hấp đột biến (Climacteric)

Hô hấp đột biến: Một số quả thể hiện sự tăng nhanh tốc độ hô hấp và

trùng với sự chín của nó, đồng thời thể hiện những thay đổi chín rất nhanh sau

thu hoạch là đột biến hô hấp

Hô hấp thường: Đối với một số quả cường độ hô hấp giảm dần sau

thu hoạch, không có sự thay đổi cường độ hô hấp trong quá trình chín là quả

hô hấp thường Quá trình chín của quả không đột biến hô hấp thường lâu hơn

so với quả đột biến hô hấp

Bảng 1.6: Một số ví dụ của quả đột biến hô hấp và không đột biến hô hấp

Táo, Mơ, Đào

Đu đủ, Lạc tiên Hồng,

Na Mận, Hồng xiêm

Măm xôi

Ca cao, Chanh Chà là, Nhãn Nho, Vải Bưởi, Táo xanh

Đậu, Dứa Cam, Dâu tây

Cà tím, Quýt Dưa chuột

Ớt, Dưa hấu

Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ hô hấp:

Nhiệt độ: Nhiệt độ môi trường càng cao thì cường độ hô hấp càng

mạnh Sự phụ thuộc này được biểu thị qua biểu thức:

dC/dt = kC Trong đó: C – cường độ hô hấp (mg CO2/kg.h)

t – nhiệt độ bảo quản (oC)

k – hệ số nhiệt độ (oC-1)

Thành phần không khí: Khí O2 càng nhiều thì cường độ hô hấp càng

cao Trái lại, khi O2 thấp, CO2 và N2 cao thì cường độ hô hấp bị ức chế Sự có

mặt của một số hydrocacbon không no như Etylen làm cho cường độ hô hấp

tăng nhanh

Độ ẩm và ánh sáng: Độ ẩm và ánh sáng cũng làm ảnh hưởng đáng kể

đến cường độ hô hấp Độ ẩm cao sẽ làm giảm cường độ hô hấp Còn cường

độ ánh sáng thì phụ thuộc tỉ lệ thuận với cường độ hô hấp

1.4.1.2 Quá trình chín tiếp của quả:

Việc thu hoạch thường tiến hành vào lúc rau quả đạt độ chín kỹ thuật

(quả đạt độ già, mới chín một phần), vì vậy trong quá trình bảo quản quá trình

chín tiếp tục diễn ra đến khi quả đạt độ chín hoàn toàn

Xét về mặt chất lượng, quá trình chín của quả sau thu hoạch là quá trình

có lợi vì nó hoàn thiện chất lượng của quả Tuy nhiên, trong quá trình chín

tiếp lượng hơi nước và nhiệt sinh ra là khá lớn, nếu tích tụ lại có thể gây ra

hiện tượng thối rữa quả Vì vậy, cần các biện pháp khắc phục nhược điểm

này

1.4.1.3 Sự sản sinh khí etylen:

Song song với quá trình hô hấp, quả sản sinh ra khí etylen Khi quả gần

chín hàm lượng chất này đạt đến mức cực đại Khí etylen tạo ra trong suốt

quá trình hô hấp kích thích sự phân giải cholorophyl và là nguyên nhân quan

trọng thúc đẩy quá trình chín của quả Etylen là một hormon thực vật tự nhiên

liên quan đến quá trình sinh trưởng, phát triển, chín và sự lão hóa của thực

vật

Một số giả thiết cho rằng, phytohormon này thúc đẩy quá trình chín của

nhiều loại quả như chuối, dứa, cà chua, xoài, dưa hấu, đu đủ Etylen được tạo

ra ở nhiều nồng độ khác nhau phụ thuộc vào nhiều loại quả Khi nồng độ

etylen đạt từ 0,1 ppm đến 1 ppm thì bắt đầu xảy ra quá trình chín của quả

vùng nhiệt đới Sản phẩm etylen trong quả là tín hiệu cho hoạt động của nhiều

enzyme khác nhau dẫn đến những thay đổi sinh lý như: quả có sự thay đổi

màu sắc từ xanh sang đỏ, trạng thái quả chuyển sang mềm, thay đổi mùi, vị

Quả đột biến hô hấp sinh ra nhiều etylen trong quá trình chín hơn các

loại khác Sự chín trong quả đột biến hô hấp được bắt đầu bởi sự tăng đột biến

sự sinh etylen Mức độ sản sinh ra etylen thay đổi theo từng loại quả

Bảng 1.7: Phân loại trái cây theo tỷ lệ sinh khí etylen

Xếp loại Nồng độ Etylen

(µ│C 2 H 2 /kg/giờ)

Sản phẩm

Rất thấp <0,1 Suplơ, quả có mùi, nho, táo nhỏ, dâu

tây, rau ăn lá, rau ăn củ, khoai tây, hoa cắt

Thấp 0,1-1,0 Dưa hấu, dưa chuột, cà tím dài, ớt ngọt

và ớt cay, bí đỏ Trung bình 1,0-10,0 Chuối, xoài, cà chua

Cao 1,0-100,0 Táo, mơ, đào, lê, mận, đu đủ

Rất cao >100,0 Qủa lạc tiên, hồng xiêm

1.4.1.4 Sự sinh nhiệt

Nhiệt được sinh ra trong quá trình bảo quản quả tươi là do hô hấp 2/3

lượng nhiệt đó được thải ra ngoài môi trường, 1/3 lượng nhiệt còn lại được

dùng vào các quá trình trao đổi chất bên trong tế bào, quá trình bay hơi nước

Trong bảo quản cần duy trì các thông số nhiệt độ, độ ẩm tối ưu trong kho Khi

nhiệt độ tăng kích thích cường độ hô hấp mạnh lên, từ đó đẩy mạnh chu trình:

nhiệt độ ẩm tăng làm quá trình hô hấp tăng, sự phát triển sinh vật tăng, lượng

nhiệt sinh ra lại tăng hơn nữa Đó là điều kiện dẫn đến hư hỏng nhanh chóng

1.4.1.5 Sự bay hơi nước

Quả sau khi tách khỏi cây sẽ xảy ra quá trình mất nước tự nhiên do bay

hơi, dẫn đến quả bị nhăn nheo, hình thức xấu Nếu quá trình mất nước nhanh

làm rối loạn sinh lý, làm tăng hô hấp dẫn đến quả mau hỏng Mức độ bay hơi

nước phụ thuộc vào từng loại quả, giống và cấu tạo của quả (quả vỏ dày hay

vỏ mỏng, dai hay giòn), độ chín của quả, mức độ bầm dập cơ học Mức độ

bay hơi nước còn phụ thuộc vào độ ẩm và nhiệt độ môi trường, phương thức

bao gói

Quả non, xanh bốc hơi nước nhanh nên chóng bị héo Quả bị khuyết tật

do côn trùng, nấm bệnh, bầm dập cơ học cũng làm tăng sự mất nước Sự mất

nước cũng thay đổi theo thời gian bảo quản: Sau khi thu hái mất nước mạnh,

sau đó tăng dần lên đến khi quả chín rồi thối hỏng Độ ẩm môi trường thấp,

nhiệt độ môi trường cao cũng làm tăng sự mất nước

1.4.1.6 Sự giảm khối lượng tự nhiên

Khi xảy ra hiện tượng bay hơi nước trong quá trình bảo quản thì khối

lượng của quả bị giảm và chất dinh dưỡng của quả cũng bị tổn thất Sự tổn

hao chất dinh dưỡng là do quả phải sử dụng chất dinh dưỡng (chủ yếu là

đường) để duy trì sự sống sau khi ngắt khỏi cây mẹ do đó quả bị giảm hàm

lượng chất khô sau thời gian bảo quản

1.4.1.7 Sự thay đổi thành phần hóa học

Biến đổi pectin: Trong quá trình quả chín, quả trở nên mềm do chất

protopectin chuyển thành pectin hòa tan dưới tác dụng của enzyme

protopectinaza Sự biến đổi này là một yếu tố quan trọng, cần chú ý trong quá

trình bảo quản quả Đặc biệt đối với một số loại quả như xoài, chuối, đu đủ,

protopectin làm cho quả có cấu trúc cứng góp phần chống sự xâm nhập của vi

sinh vật Vì vậy, khi thu hoạch cần phải xác định thời điểm chín thích hợp

Nếu quả chín quá sẽ khó bảo quản, còn nếu quả xanh thì chất lượng quả

không tốt

Biến đổi hàm lượng đường: Gluxit (các chất đường, tinh bột) là thành

phần thay đổi lớn và mạnh nhất trong khi bảo quản Đối với quả đã chín trong

thời gian bảo quản, đường được sử dụng cho quá trình hô hấp chuyển hóa

thành năng lượng, hàm lượng đường bị giảm theo thời gian Các loại quả

chưa chín hoặc tỷ lệ chín thấp thì tiếp tục chín trong quá trình bảo quản, khi

đó tinh bột chuyển thành đường, một phần được sử dụng để sinh nhiệt phần

còn lại tích tụ trong quả làm tổng lượng đường trong quả tăng theo thời gian

bảo quản

Biến đổi về axit hữu cơ: Trong quả chín có chứa 0,5 – 1,0% axit hữu

cơ Các axit hữu cơ thường gặp là axit malic, axit tactric, axit citric…Trong

quá trình bảo quản, ở giai đoạn đầu lượng axit hữu cơ giảm rõ rệt cả về chất

và lượng, điều này làm cho vị chua của quả giảm đi và vị ngọt tăng lên khi

quả chín

Biến đổi về sắc tố: màu sắc của quả do chất chlorophyll, anthocyanin,

carotenoid quyết định Tùy theo mức độ chín của từng loại quả mà màu xanh

của quả mất dần do chlorophyll giảm, màu vàng, đỏ tăng dần do hàm lượng

carotenoid và antoxian tăng

Biến đổi các chất gây hương, gây vị: trong quả xanh thường chứa nhiều