Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ bảo quản nho Ninh Thuận bằng phương pháp điều chỉnh khí (Controlled AtmosphereCA) (tt)

Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ bảo quản nho Ninh Thuận bằng phương pháp điều chỉnh khí (Controlled AtmosphereCA) (LA tiến sĩ)Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ bảo quản nho Ninh Thuận bằng phương pháp điều chỉnh khí (Controlled AtmosphereCA) (LA tiến sĩ)Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ bảo quản nho Ninh Thuận bằng phương pháp điều chỉnh khí (Controlled AtmosphereCA) (LA tiến sĩ)Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ bảo quản nho Ninh Thuận bằng phương pháp điều chỉnh khí (Controlled AtmosphereCA) (LA tiến sĩ)Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ bảo quản nho Ninh Thuận bằng phương pháp điều chỉnh khí (Controlled AtmosphereCA) (LA tiến sĩ)Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ bảo quản nho Ninh Thuận bằng phương pháp điều chỉnh khí (Controlled AtmosphereCA) (LA tiến sĩ)Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ bảo quản nho Ninh Thuận bằng phương pháp điều chỉnh khí (Controlled AtmosphereCA) (LA tiến sĩ)Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ bảo quản nho Ninh Thuận bằng phương pháp điều chỉnh khí (Controlled AtmosphereCA) (LA tiến sĩ)

MỞ ĐẦU

Việt Nam là một quốc gia thuộc khu vực nhiệt đới gió mùa với điều kiện thổ nhưỡng thuận lợi để trồng nhiều loại rau quả có giá trị kinh tế cao Hiện cả nước có trên 800 nghìn ha trồng cây ăn quả; vùng ĐBSCL có diện tích và sản lượng lớn nhất

cả nước, tỷ suất hàng hoá cao nhất với gần 70% sản lượng được bán ra trên thị trường; tiếp đến vùng trung du miền núi phía Bắc; Tây Nguyên

Nho Ninh Thuận đã trở thành một đặc sản có tiếng trong cả nước Diện tích trồng nho của tỉnh khoảng 2.500 ha tập trung chủ yếu ở huyện Ninh Phước, Ninh Hải

và thị xã Phan Rang - Tháp Chàm, với nhiều loại giống nho mới cho năng suất cao, sản lượng hàng năm ổn định từ 60 - 65 ngàn tấn Tuy nhiên, việc sản xuất nho hiện nay tại Ninh Thuận đang gặp khó khăn như kỹ thuật canh tác chưa hợp lý, thu hoạch không đúng thời điểm, việc bảo quản còn nhiều bất cập, điều kiện sơ chế thô sơ nên chất lượng nho giảm, sản phẩm nho Ninh Thuận chưa được quảng bá và tiêu thụ rộng rãi ra cả nước (nhất là các tỉnh phía Bắc)

Bảo quản rau quả bằng phương pháp điều chỉnh khí CA (Controlled

Atmosphere) là một kỹ thuật tiên tiến, duy trì CO2 và O2 ở một nồng độ thích hợp nhằm hạn chế đến mức thấp nhất cường độ hô hấp, ngăn ngừa sự thoát hơi nước, duy trì chất lượng cảm quan, đặc biệt bảo quản bằng CA còn có hiệu quả ức chế sự hoạt động của vi sinh vật gây thối hỏng rau quả sau thu hoạch Đây là một công nghệ có nhiều tính năng ưu việt do vừa đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, vừa hạn chế sử dụng bao bì, mặt khác lại giữ được chất lượng của sản phẩm gần với tự nhiên so với các phương pháp bảo quản khác

Hiện nay, trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về ứng dụng của phương pháp CA trong quá trình bảo quản trên các đối tượng rau quả khác nhau và đem lại hiệu quả rõ rệt Tại Việt Nam đã có một số nghiên cứu về công nghệ CA cho các đối tượng như ớt, vải thiều và hoa lily Tuy vậy, cơ chế tác động của CA trong bảo quản mới về mặt sinh lý, để xây dựng được quy trình công nghệ bảo quản bằng

CA cho các đối tượng rau quả khác nhau cần phải có đầu tư nghiên cứu cơ bản về các đặc tính (sinh hóa, vi sinh vật) để xác định những giải pháp công nghệ kết hợp nhằm tạo ra quy trình công nghệ hoàn thiện

Xuất phát từ những lý do trên, tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu một số yếu

tố công nghệ bảo quản nho Ninh Thuận bằng phương pháp điều chỉnh khí (Controlled Atmosphere – CA)”

Mục tiêu nghiên cứu:

- Xác định được cơ sở khoa học và xây dựng được quy trình công nghệ sơ chế bảo quản quả nho Ninh Thuận bằng phương pháp điều chỉnh khí quyển CA

- Đảm bảo chất lượng dinh dưỡng, cảm quan và ATTP và kéo dài thời gian bảo từ

10 - 12 ngày so với phương pháp bảo quản lạnh ẩm thông thường

Nội dung nghiên cứu:

- Phân lập và định tên vi sinh vật từ 2 giống nho NH01-48 (nho xanh) và Red Cardinal (nho đỏ) Xác định giải pháp xử lý nguyên liệu tiền bảo quản bằng một

số axit hữu cơ thân thiện môi trường

- Nghiên cứu đặc tính sinh lý, những biến đổi sinh hóa của quả nho xanh NH01-48 Ninh Thuận và khả năng ức chế vi sinh vật trong môi trường điều chỉnh khí CA

- Nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố và đề xuất quy trình công nghệ sơ chế và bảo quản quả nho xanh NH01-48 Ninh Thuận bằng phương pháp điều chỉnh khí quyển

CA ở quy mô phòng thí nghiệm

- Nghiên cứu khảo nghiệm và hoàn thiện quy trình công nghệ sơ chế bảo quản quả nho xanh NH01-48 Ninh Thuận bằng phương pháp điều chỉnh khí quyển CA ở quy mô Pilot

Những đóng góp mới của luận án:

- Kết quả về vi sinh vật có mặt trên nho Ninh Thuận của nghiên cứu này là một trong

những kết quả đầu tiên đóng góp vào cơ sở dữ liệu về vi sinh vật có mặt trên nho ăn ở Việt Nam

- Xác định một số thông số kỹ thuật thích hợp trong bảo quản nho Ninh Thuận bằng phương pháp CA

- Xác định được điều kiện hạn chế rụng cuống của quả nho

Bố cục của luận án:

Luận án được trình bày trong 129 trang gồm 3 phần với 27 bảng và 33 hình vẽ, đồ thị Mở đầu (4 tr.) Chương 1 Tổng quan (28 tr.); Chương 2 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu (17 tr.); Chương 3 Kết quả và thảo luận (64 tr.) Kết luận và kiến nghị (2 tr.); Tài liệu tham khảo với 132 tài liệu tham khảo và Phần phụ lục

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

Tổng quan các vấn đề nghiên cứu của luận án được trình bày chi tiết về các phần:

1.1 Tổng quan chung về quả nho

1.2 Các phương pháp bảo quản nho sau thu hoạch

1.2.1 Bảo quản ở nhiệt độ thấp (bảo quản lạnh)

1.3 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam về phương pháp bảo quản

nho bằng CA

Từ tổng quan tài liệu và thực tế tình hình ứng dụng công nghệ bảo quản nho tại Việt Nam hiện nay cho thấy các nghiên cứu mới dừng lại ở chế độ xử lý nguyên liệu nhằm hạn chế sự hư hỏng do vi sinh vật kết hợp với bảo quản lạnh để kéo dài thời gian bảo quản, tuy vậy hiệu quả chưa cao Hai giống nho là Red Cardinal (Nho đỏ)

và NH01-48 (Nho xanh) được trồng phổ biến tại Ninh Thuận Việt Nam, tuy vậy cho đến nay trong nước cũng như trên thế giới còn thiếu những công trình nghiên cứu đầy đủ về đặc tính sinh lý, sinh hóa và vi sinh vật của 2 giống nho này làm cơ sở để nghiên cứu phát triển công nghệ bảo quản thích hợp Mặt khác trên thế giới công nghệ bảo quản bằng điều chỉnh khí CA là công nghệ tiên tiến và thân thiện môi trường, đang được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu phát triển ứng dụng cho nhiều đối tượng rau quả khác nhau

Để đáp ứng mục tiêu đặt ra của luận án, chúng tôi tiến hành nghiên cứu những nội dung chính sau đây:

1 Phân lập và sơ bộ định tên được vi sinh vật (vi khuẩn, nấm men, nấm mốc) từ 2 giống nho Cardinal và NH01-48 Từ đó khảo sát và xác định giải pháp công nghệ xử lý tiền bảo quản để ức chế sự phát triển gây hại, kết hợp với hiệu ứng

ức chế và tiêu diệt vi sinh vật của công nghệ CA nhằm nâng cao hiệu quả bảo quản quả nho

2 Do giá trị kinh tế so sánh giữa nho đỏ và nho xanh thấy rằng nho xanh có giá trị cao hơn Mặt khác nho xanh có vị ngọt dịu, thích hợp dùng để ăn tươi và phù hợp với thị hiếu của người tiêu dùng hơn nên sau khi có kết quả nghiên cứu về vi sinh vật của 02 loại giống nho Cardinal và NH01-48, đề tài lựa chọn loại nho xanh NH01- 48 làm đối tượng nghiên cứu tiếp theo

3 Kết quả nghiên cứu (1) và (2) làm cơ sở thiết lập mô hình thực nghiệm đa yếu

tố với các yếu tố ảnh hưởng đã được khảo sát có miền biến thiên phù hợp với

đối tượng quả nho xanh NH01-48 Từ mô hình thực nghiệm có thể mô phỏng quá trình thông qua các hàm mục tiêu và tối ưu hóa chế độ công nghệ bảo quản bằng CA ở quy mô phòng thí nghiệm

4 Từ kết quả tối ưu hóa quá trình bảo quản bằng CA đã được xác định, đề tài tiến hành khảo nghiệm quy trình công nghệ bảo quản bằng CA ở quy mô Pilot

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu

Hai giống nho được sử dụng cho nghiên cứu gồm Red Cardinal (Nho đỏ) và

NH01-48 (Nho xanh) Quả nho được lấy mẫu vào chính vụ thu hoạch tháng 4 các năm 2014,

2015, 2016 và 2017 tại thôn Thanh Sơn, xã Xuân Hải, huyện Ninh Hải, tỉnh Ninh Thuận là vùng nho sản xuất đạt chuẩn VietGAP

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Nội dung và phương pháp thực nghiệm

2.2.1.1 Phương pháp phân lập và định tên vi sinh vật trên nho Ninh Thuận

2.2.1.2 Nghiên cứu khả năng kháng vi sinh vật phân lập từ nho Ninh Thuận của một

số axit hữu cơ

2.2.1.3 Khả năng ức chế vi sinh vật của axit hữu cơ trên quả nho NH 01-48

Tiến hành 5 mẫu thí nghiệm:

TN0.1: Mẫu nguyên liệu nho không xử lý đem bảo quản

TN0.2: Mẫu nguyên liệu nho rửa nước cất đem bảo quản

TN0.3: Mẫu nguyên liệu nho nhiễm chủ động VSV đem bảo quản

TN0.4: Mẫu nguyên liệu nho nhiễm VSV, nhúng axit lactic 3% đem bảo quản

TN0.5: Mẫu nguyên liệu nho nhúng axit lactic 3% đem bảo quản

2.2.1.4 Nghiên cứu sự biến đổi sinh lý và sinh hóa của nho xanh Ninh Thuận trong thời gian bảo quản

a Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự biến đổi cường độ hô hấp và chất lượng của quả nho xanh

- Tiến hành khảo sát 5 mức nhiệt độ (20C, 40C, 60C, 150C và nhiệt độ môi trường, 0,50C) kí hiệu TN1.1, TN1.2, TN1.3, TN1.4, TN1.5, độ ẩm 90 - 95%

b Ảnh hưởng của nồng độ khí O2 và nồng độ khí CO2 đến sự biến đổi chất lượng quả nho xanh:

- Tiến hành 4 thí nghiệm ký hiệu (TN2.1, TN2.2, TN2.3, TN2.4, TN2.5) tương ứng các mức nồng độ khí O2 (2%, 4%, 6%, 8% ±0,5%, nồng độ khí CO2 8 % và điều kiện thường, nhiệt độ 4 ± 0,50C, độ ẩm 90 - 95%)

- Tiến hành 4 thí nghiệm có ký hiệu (TN3.1, TN3.2, TN3.3, TN3.4, TN3.5) tương

ứng các mức nồng độ khí CO2 (8%, 10%, 12%, 14% ±0,5%, nồng độ khí O2 6%

và điều kiện thường, nhiệt độ 4 ± 0,50C, độ ẩm 90 - 95%)

2.2.1.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của đa yếu tố (nồng độ khí O 2 và CO 2 ) đến chất lượng

và thời gian bảo quản nho xanh Ninh Thuận

2.2.1.6 Khảo nghiệm quy trình công nghệ bảo quản CA ở quy mô Pilot

3.1.2.1 Phân lập và định tên vi khuẩn

Kết quả định danh vi khuẩn trên hai giống nho Cardinal và NH01-48 được cho trong

3.1.2.2 Phân lập và định tên nấm men

Kết quả định danh nấm men được cho trong bảng 3.2

ảng 3.2 Định tên nấm men phân lập được trên quả nho Ninh Thuận

đồng (%) Cardinal

Kết quả định danh nấm mốc được cho trong bảng 3.3

Bảng 3.3 Định tên nấm mốc phân lập được trên quả nho Ninh Thuận

Giống

nho

Nho đỏ 10.1 Penicillium corylophilum 100 %

Nho xanh 13.1

13.2

Penicillium corylophilum Penicillium corylophilum

3.2.1.2 Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của axit hữu cơ với vi khuẩn phân lập được

Bảng 3.5 MIC của axit hữu cơ với vi khuẩn phân lập được

3.2.1.3 Nồng độ diệt khuẩn tối thiểu của axit hữu cơ với vi khuẩn phân lập được

Bảng 3.6 MBC của axit hữu cơ với vi khuẩn phân lập được

3.2.2.1 Nồng độ ức chế nấm tối thiểu của axit hữu cơ với nấm men phân lập được

ảng 3.7 Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của axit lactic và axit citric

Nấm men

MIC (%) Axit lactic Axit citric

3.2.2.2 Xác định nồng độ tiêu diệt nấm tối thiểu (MFC)

ảng 3.8 MFC của axit hữu cơ với nấm men phân lập được

Nấm men

Giá trị MFC (%) Axit lactic Axit citric

Bảng 3.9 Số lượng khuẩn lạc nấm mốc Penicillium sau 48h nuôi cấy

Thời gian (h) Axit lactic

3.2.3.1 Xác định giá trị MIC của axit lactic và axit citric đối với nấm mốc

Bảng 3.10 MIC của axit lactic và axit citric với nấm mốc phân lập được

Bảng 3.11 MFC của axit lactic và axit citric với nấm mốc phân lập được

Tổng hợp kết quả mục 3.2.1.; 3.2.2 và 3.2.3 ta thấy axit lactic 3% có thể ức chế được

hệ nấm mốc trên cả 2 loại nho; axit citric 3% và 6% có thể ức chế được hệ nấm mốc trên nho đỏ và nho xanh So sánh giữa axit lactic và axit citric cho thấy, với nồng độ axit citric là 6% dễ gây ảnh hưởng xấu đến mùi vị cho quản nho sau khi bảo quản Vì vậy chúng tôi sử dụng axit lactic 3% trong nội dung tiếp theo

3.2.4 Ứng dụng axit lactic trong tiền xử lý bảo quản quả nho NH 01-48

3.2.4.1 Ảnh hưởng của nồng độ axit lactic đến độ cứng của quả

3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8

Thời gian (ngày)

Hình 3.1 Ảnh hưởng của nồng độ axit lactic đến độ cứng của quả nho NH 01-48

Nhìn vào đồ thị hình 3.1 ta thấy rằng độ cứng của quả nho giảm trong thời gian bảo quản Tất cả các mẫu không xử lý axit lactic có tốc độ giảm nhanh hơn các mẫu khác

2 mẫu TN0.1 và TN 0.2 đã bị hư hỏng sau 15 ngày bảo quản đồng nghĩa với độ cứng giảm xuống thấp nhất (4,23 và 4,25 N) Nếu không xử lý axit lactic mà chỉ rửa qua nước cất để loại bỏ một phần vi sinh vật vi sinh vật bám trên bề mặt quả thì độ cứng

có giảm chậm hơn Tuy nhiên thời gian cũng chỉ thêm 5 ngày mẫu TN 0.2 đã bị hư hỏng Đối với 2 mẫu đem xử lý 3% axit lactic thì tốc độ giảm độ cứng là tương đương

3.2.4.2 Ảnh hưởng của xử lý axit lactic đến màu sắc của quả

Hình 3.2 Ảnh hưởng của nồng độ axit lactic đến sự biến đổi màu sắc

ΔE càng lớn chứng tỏ màu sắc của quả nho biến đổi càng nhiều Các mẫu không được xử lý axit có ΔE tăng mạnh sau 15 ngày bảo quản, các mẫu xử lý axit lactic thì

ΔE tăng chậm hơn Điều này cho thấy axit lactic có khả năng làm chậm lại sự biến đổi màu của chùm nho trong quá trình bảo quản Sau 30 ngày, màu sắc của chùm nho

ở 2 mẫu TN0.4 và TN 0.5 chỉ biến đổi từ xanh lá cây sang xanh mờ Trong khi 3 mẫu còn lại bị hư hỏng rất nhanh và sau 15 ngày đã xuất hiện màu nâu ở quả

3.2.4.3 Ảnh hưởng của xử lý axit lactic đến hàm lượng TSS của quả

Hình 3.3 Ảnh hưởng của xử lý axit lactic đến hàm lượng TSS

Nhìn vào đồ thị cho thấy tất cả các mẫu trong 5 ngày đầu, hàm lượng TSS có xu hướng tăng do mất nước làm chỉ số này tăng lên Sau đó lại giảm là do quả bị phân hủy Điều này là phù hợp với quá trình già hóa của quả Hai mẫu được xử lý axit lactic có độ giảm TSS chậm hơn và sau 30 ngày chỉ số này vẫn còn ở mức 14,8 và 14,6%

3.2.4.4 Ảnh hưởng của xử lý axit lactic đến hàm lượng axit tổng số của quả

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

Thời gian (ngày)

Hình 3.4 Ảnh hưởng của nồng độ axit lactic đến hàm lượng axit tổng số

Hàm lượng axit tổng số là một trong những chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng của quả nho Hàm lượng này giảm sau thu hoạch đồng nghĩa với quả nho

bị biến đổi chất lượng theo chiều hướng xấu Trong quá trình bảo quản chỉ số axit giảm Tuy nhiên các mẫu bảo quản có xử lý axit tốc độ giảm chậm hơn

3.2.4.5 Ảnh hưởng của xử lý axit lactic đến hàm lượng VSV tổng số của quả

Hình 3.5 Ảnh hưởng của nồng độ axit lactic đến hàm lượng VSV tổng số

Hàm lượng VSN tổng số tăng lên ở tất cả các mẫu Giá trị này của mẫu nguyên liệu là 1,81 log CFU/g Các mẫu không xử lý axit giá trị này tăng mạnh, 2 mẫu TN0.1

và TN0.3 tăng đến 5,08 và 4,95 log CFU/g sau 15 ngày, mẫu TN0.2 là 5,04 log CFU/g sau 20 ngày Các mẫu TN0.4 và 0.5 đến ngày 30 giá trị này mới đạt đến 3,14

và 3,12 log CFU/g Như vậy axit lactic 3% đã ức chế được vi sinh vật gây thối hỏng

nho Ninh Thuận NH 01-48, từ đó kéo dài thời gian sử dụng cho giống nho này mà vẫn đảm bảo chỉ tiêu về hàm lượng vi sinh vật tổng số đối với quả tươi

Qua kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của việc xử lý axit lactic đến chất lượng quả nho NH01-48 trong thời gian bảo quản cho thấy: Axit lactic ở nồng độ 3% có khả năng

ức chế được hoạt động của vi sinh vật gây thối hỏng nho xanh Ninh Thuận, làm chậm lại sự biến đổi các chỉ tiêu về chất lượng dinh dưỡng cũng như chất lượng cảm quan của giống nho này Vì vậy chúng tôi sử dụng axit lactic 3% trong tiền xử lý giống nho này trước khi tiến hành bảo quản bằng công nghệ CA

3.3 Nghiên cứu đặc tính và sự biến đổi sinh lý, sinh hóa của nho xanh Ninh

Thuận trong thời gian bảo quản

3.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cường độ hô hấp của quả nho xanh NH 01-48 trong thời gian bảo quản

Hình 3.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cường độ hô hấp của quả nho xanh NH 01-48

Ở điều kiện môi trường tại thời điểm thí nghiệm nhiệt độ phòng khoảng 20 - 220

C cường độ hô hấp của quả nho xanh là 10,15 - 15,68 ml CO2/kg.giờ Trong khi, cường

độ hô hấp giảm đáng kể ở điều kiện nhiệt độ lạnh sau 1 - 2 ngày đầu, tiếp theo đến ngày thứ 22 với cả 4 thí nghiệm cường độ hô hấp tương đối ổn định từ 5,8 - 7,2 ml

CO2/kg.giờ (150C), từ 3,4 - 6,3 ml CO2/kg.giờ (60C), từ 2,1 - 4,2 ml CO2/kg.giờ (40