Nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan và composit chitosan với axit béo tới khả năng bảo quản quả dưa chuột

Luận văn, thạc sĩ, tiến sĩ, khóa luận, cao học, đề tài

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-
 -

bïi thÞ thanh h−êng

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHITOSAN

VÀ COMPOSIT CHITOSAN VỚI AXIT BÉO

TỚI KHẢ NĂNG BẢO QUẢN QUẢ DƯA CHUỘT

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

Mã số : 60.54.10

Người hướng dẫn khoa học: TS nguyÔn duy l©m

HÀ NỘI - 2010

LỜI CAM ðOAN

- Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn

là trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào

- Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn

ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc

Hà nội, ngày tháng năm 2010

Tác giả luận văn

Bùi Thị Thanh Hường

- Khoa quản trị chế biến món ăn - Trường Cao ñẳng Du lịch Hà Nội

Trung tâm Nghiên cứu và Kiểm tra chất lượng nông sản thực phẩm Viện Cơ ñiện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch ñã tạo ñiều kiện giúp

-ñỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu ñề tài

ðặc biệt, tôi xin trân trọng cảm ơn thầy giáo Tiến sỹ Nguyễn Duy Lâm

- Giám ñốc Trung tâm Nghiên cứu và Kiểm tra chất lượng sản thực phẩm ñã hướng dẫn tôi một cách tận tình, chu ñáo trong thời gian thực hiện ñề tài cho ñến khi luận văn ñược hoàn thành, hơn nữa qua ñây tôi cũng ñã học hỏi ñược

ở thầy nhiều về tác phong làm việc nghiêm túc, khoa học và khả năng tư duy trong phân tích và ñánh giá kết quả nghiên cứu

Cuối cùng, tôi mong muốn nhận ñược sự quan tâm hơn nữa của các thầy cô, bạn bè và ñồng nghiệp ñể ñạt ñược tiến bộ hơn

Hà nội, ngày tháng năm 2010

Bùi Thị Thanh Hường

2.3 Các nghiên cứu ứng dụng chitosan trong bảo quản rau quả 15 2.4 Các nghiên cứu ứng dụng chitosan và composit chitosan với axit

3 ðỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

4.1 Ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng tự

4.1.1 Ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng 28 4.1.2 Ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan ñến biến ñổi màu sắc vỏ quả 29 4.2 Ảnh hưởng của pH ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng tự nhiên và biến

4.2.1 Ảnh hưởng của pH dung dịch chitosan ñến tỷ lệ hao hụt khối

4.3.2 Ảnh hưởng của chất dẻo hoá Propyl Glycerol ñến biến ñổi màu

4.4 Ảnh hưởng của chitosan ñược bổ sung axit oleic và lauric ñến tỷ

lệ hao hụt khối lượng và biến ñổi màu sắc vỏ quả dưa chuột 37 4.4.1 Ảnh hưởng của bổ sung axit oleic và lauric ñến hao hụt khối

4.4.2 Ảnh hưởng của bổ sung axit oleic và lauric ñến biến ñổi màu

4.5 Thử nghiệm ñánh giá hiệu quả bảo quản dưa chuột bằng chế

4.5.1 Ảnh hưởng của chế pẩm composit ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng

4.5.2 Ảnh hưởng của chế pẩm composit ñến tỷ lệ thối hỏng quả dưa chuột 41 4.5.3 Ảnh hưởng của (T.P-9/10) ñến biến ñổi màu sắc vỏ quả dưa chuột 42 4.5.4 Ảnh hưởng của (T.P-9/10) ñến biến ñổi cường ñộ hô hấp quả dưa chuột 44 4.5 Ảnh hưởng của (T.P-9/10) ñến biến ñổi ñộ cứng quả dưa chuột 45 4.5.6 Ảnh hưởng của (T.P-9/10) ñến chỉ tiêu hoá sinh quả dưa chuột 47 4.5.7 Ảnh hưởng của (T.P-9/10) tới chất lượng cảm quan 50

DANH MỤC BẢNG

2.2 Ảnh hưởngcủa nhiệt ñộ ñến cường ñộ hô hấp của dưa chuột 6 2.3 Thành phần hóa học của vỏ tôm (% chất khô) 9 2.4 So sánh chitosan với các chất ức chế khác 14 4.1 Ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng

4.2 Ảnh hưởng của pH dung dịch chitosan ñến tỷ lệ hao hụt khối

lượng tự nhiên của dưa chuột trong quá trình bảo quản 32 4.3 Ảnh hưởng của chất dẻo hoá PG tới ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng

4.4 Ảnh hưởng của các axit béo tới tính cản mất nước của màng

chitosan ñối với dưa chuột trong quá trình bảo quản 38 4.5 Ảnh hưởng của T.P-9/10 ñến hao hụt khối lượng tự nhiên quả

4.6 Ảnh hưởng của chế phẩm CP-07 ñến tỷ lệ thối hỏng quả dưa

4.7 Ảnh hưởng của T.P-9/10 tới chất lượng cảm quan 50

DANH MỤC ðỒ THỊ

4.1 Ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan ñến biến ñổi màu sắc vỏ quả

4.2 Ảnh hưởng của pH chitosan ñến biến ñổi màu sắc vỏ quả dưa

4.3 Ảnh hưởng của chất dẻo hoá Propyl Glycerol ñến biến ñổi màu

4.4 Ảnh hưởng của bổ sung axit béo ñến khả năng giữ màu của chế

4.5 Ảnh hưởng của (T.P-9/10) ñến biến ñổi màu sắc vỏ quả dưa

4.6 Ảnh hưởng của (T.P-9/10) ñến biến ñổi cường ñộ hô hấp quả

4.7 Ảnh hưởng của chế phẩm T.P-9/10 ñến ñộ cứng (kg/cm2) của

4.8 Ảnh hưởng của (T.P-9/10) ñến hàm lượng chất rắn hòa tan tổng

4.9 Ảnh hưởng của chế phẩm (T.P-9/10) ñến hàm lượng axit hữu cơ

tổng số của dưa chuột trong quá trình bảo quản 49

DANH MỤC HÌNH

3.2 Dưa chuột nguyên liệu và khâu xử lý vệ sinh quả trước thí nghiệm 22 4.1 Hình thức bên ngoài của dưa chuột sau 10 ngày bảo quản bằng

1 MỞ ðẦU

1.1 ðặt vấn ñề

Chất tạo màng ăn ñược ñã ñược sử dụng từ lâu nhằm duy trì chất lượng

và kéo dài thời gian bảo quản nhiều loại rau quả chẳng hạn quả có múi, táo, xoài, cà chua và dưa chuột (Baldwin và CS, 1996; Li và Barth, 1998) Rau quả luôn luôn ñược phủ bằng cách phun hay nhúng với các vật liệu ăn ñược ñể tạo

ra một màng bán thấm trên bề mặt có tác dụng hạn chế hô hấp, kiểm soát sự thoát nước và tạo ra các tính chất chức năng khác (Ukai và CS, 1976; Thomson, 2003) Nhiều thành phần ăn ñược như lipid, polysacharid và protein

ñã ñược sử dụng riêng rẽ hoặc phối hợp với nhau ñể tạo ra các công thức pha chế chất tạo màng (Ukai và CS, 1976; Kestẻ và Fennema, 1986)

Trong thời gian gần ñây, xu hướng phát triển là tạo ra các vật liệu tạo màng dạng composit hoặc hai lớp chẳng hạn phối trộn protein, polysacharid với lipid cùng với nhau ñể cải tiến các chức năng của màng Polysacharid và protein có bản chất polyme và ưa nước (hydrophilic) do vậy có khả năng tạo màng tốt và ngăn cản cao sự trao ñổi khí oxy, carbonic, hương thơm Tuy nhiên, màng làm từ các chất này không có khả năng giữ ẩm cao so với ña số các màng chất dẻo tổng hợp chẳng hạn polyethylene mật ñọ thấp (LDPE) Ngược lại, các chất béo lipid là những chất kị nước (hydrophobic) lại có khả năng ngăn cản mất hơi nước tốt hơn so với polysacharid và protein Tuy nhiên, do bản chất không phải là polyme nên khả năng tạo màng của lipid bị hạn chế (Krochta, 1997)

Chitosan là một polysacharid, một polyme mạch thẳng của deoxy-β-D-glucan Chitosan là sản phẩm ñề axetil hoá của chitin Chitosan có thể ñược ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như là chất ngưng kết, chất làm trong, chất tạo nền, chất tạo màng, chất kích thích sinh trưởng thực vật, chất

2-amino-2-làm lành vết thương và chất kháng vi sinh vật (Brine và CS, 1991; Goosen, 1997) Chitosan ñược ñánh giá là một vật liệu tạo màng ñầy triển vọng ñể bảo quản rau quả vì tính chất tạo màng rất tốt, phổ hoạt tính kháng vi sinh vật rộng

và dễ dàng tương hợp với nhiều thành phần bổ sung thêm như vitamin, chất khoáng, chất diệt khuẩn, diệt nấm (Durango và CS, 2006; Chien và CS, 2007)

Trên thế giới ñã có rất nhiều công trình nghiên cứu về tính năng của màng chitosan ñối với các loại rau quả khác nhau và thu ñược nhiều kết quả

có lợi cho quá trình bảo quản rau quả tươi như làm chậm chín và giảm cường

ñộ hô hấp của rau quả hay giảm sự mất mát khối lượng, úa màu ñối với ớt chuông và dưa chuột (El Ghaouth và CS 1992), táo và lê (Elson và CS, 1985), dâu tây (Zhang và Quantick, 1998, Han và CS, 2004) Rất nhiều kết quả nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam ñã chứng tỏ chitosan có tính chất kháng khuẩn và kháng nấm có lợi cho quá trình bảo quản (Allan và Hadwiger, 1979; Hirano và Nagao, 1989)

ðể cải thiện tính chất của chitosan nhằm tăng cường hiệu quả và phát triển thành các sản phẩm thương mại trong bảo quản rau quả tươi, hiện nay một số nơi trên thế giới ñã tiếp cận theo hướng tạo dẫn xuất của chitosan và tạo vật liệu composit từ chitosan với thành phần axit béo Theo cách thứ nhất

ñã có sản phẩm thương mại hoá có tên là “Nutri-Save” do Canada sản xuất ðây là dẫn xuất metyl hoá của chitosan (N,O-carboxymetyl chitosan = CM chitosan) Sản phẩm này ñã ñược thử nghiệm ñối với nhiều loại rau quả và chứng tỏ khả năng giảm cường ñộ hô hấp tốt hơn do có khả năng cản CO2 gấp

2 lần Tuy nhiên, sản phẩm này do không cải thiện ñược sự ngăn cản mất nước nên hiệu quả bảo quản tổng thể chưa cao (Banará và CS, 1989) Theo cách thứ hai là tạo nhũ tương chitosan với axit béo mặc dù chưa có nhiều nghiên cứu và thử nghiệm nhưng những kết quả có ñược trên quả dâu tây (Vargas và

CS, 2006) và táo cắt (Pennisi, 1992) là rất triển vọng Vargas và CS ñã tạo composit chitosan trọng lượng phân tử lớn kết hợp với axit oleic và ñánh gía

hiệu quả trên quả dâu tây và chỉ ra rằng việc bổ sung axit oleic không chỉ tăng cường hoạt tính kháng vi sinh vật của chitosan mà còn cải thiện ñược tính ngăn cản mất nước của quả Ở Việt Nam mới bước ñầu thử nghiệm bảo quản bằng phương pháp tạo màng ñối với quả có múi như cam, bưởi mà chưa chú

ý tới các loại rau ăn quả ðối với các loại rau này ví dụ: dưa chuột và cà chua

là loại ăn trực tiếp cả vỏ, nên yêu cầu về an toàn thực phẩm của chế phẩm ñược chú ý rất cao

Xuất phát từ nhu cầu thực tế ñó chúng tôi tiến hành ”Nghiên cứu ảnh

hưởng của chitosan và composit chitosan với axit béo tới khả năng bảo quản quả dưa chuột“

1.2 Mục ñích và yêu cầu

1.2.1 Mục ñích

Tạo ñược một chế phẩm composit chitosan với axit béo dùng cho bảo quản dưa chuột và tiến hành ñánh giá hiệu quả của chế phẩm ñó qua thử nghiệm bảo quản dưa chuột qui mô phòng thí nghiệm

1.2.2 Yêu cầu

1 Xác ñịnh ñược nồng ñộ chitosan có tác dụng tốt nhất ñến hạn chế biến ñổi màu sắc và hao hụt khối lượng của dưa chuột trong quá trình bảo quản

2 Xác ñịnh ñược pH có tác dụng tốt nhất ñến hạn chế biến ñổi màu sắc và hao hụt khối lượng của dưa chuột trong quá trình bảo quản

3 Xác ñịnh ñược tỷ lệ chitosan và Propyl Glycerol có tác dụng tốt nhất ñến hạn chế biến ñổi màu sắc và hao hụt khối lượng của dưa chuột trong quá trình bảo quản

4 Lựa chọn ñược axit béo có tác dụng tốt nhất ñến hạn chế biến ñổi màu sắc và hao hụt khối lượng của dưa chuột trong quá trình bảo quản

5 So sánh hiệu quả bảo quản của chế phẩm composit tạo ra với chế phẩm BQE-625 nhập nhập của Mỹ

2 TỔNG QUAN

2.1 Giới thiệu về dưa chuột

2.1.1 ðặc ñiểm sự phân bố dưa chuột

Dưa chuột (Cucumis sativus L), ở miền nam nước ta còn gọi là “dưa leo”,

là một cây trồng phổ biến trong họ bầu bí Cucurbitaceae Những thực vật và thảo mộc phổ biến khác bao gồm trong họ hàng này là bí ngô, bí ñao, mướp ñắng, dưa gang…Dưa chuột có ở Châu Á và châu Phi Người Trung Quốc cổ ñại ñã biết ñến loại thực vật này khoảng 100 năm trước công nguyên

Dưa chuột dạng cây thảo, sống hàng năm, thân dây, có nhiều cành, tua cuốn ñơn, lá khía thuỳ nông, cuống lá dài 8-20 cm, có lông ngắn cứng Phiến

lá hình tim, chiều dài 7-20cm Gân lá hình chân chim từ gốc toả ra các thuỳ Hai mặt lá ñều có lông Mép lá khía răng cưa nhỏ Hoa của cây dưa chuột có mầu vàng, cuống hoa ngắn, hoa ñực và hoa cái cùng gốc Quả dài thẳng hoặc uốn cong, vỏ quả xanh Quả già có những u lồi hình gai hoặc ñầu tù, hạt dẹt màu trắng [25]

Dưa chuột là loại cây ưa thời tiết mát mẻ Nhiệt ñộ thích hợp cho cây sinh trưởng là 20-250C [31]

Tại Việt Nam dưa chuột ñược trồng hiện nay phần lớn là ở các ñịa phương như Hải Dương, Thái Bình, Cao Bằng, Thanh Hoá, Vĩnh Phúc và một số tỉnh miền nam [9],[10]

2.1.2 Thành phần hoá học của dưa chuột

Dưa chuột không những mát, ngon mà còn rất bổ dưỡng Một quả dưa chuột trung bình cung cấp lượng dinh dưỡng nêu trong bảng 2.1 [31]

Dưa chuột có tác dụng làm sạch axit và ñộc tố trong máu, ngăn ngừa sự rối loạn trên da và làm giảm sự mệt mỏi ở mắt Nó làm giảm sự mất nước và loại bỏ sự kích thích trong nước tiểu Nếu dưa chuột ñược dùng như salat với

một lát bánh mỳ, thì nó là thực ñơn hữu ích cho những ai muốn giảm cân Nó cũng làm giảm huyết áp cao, bảo vệ chúng ta từ những bệnh do virus gây ra Dưa chuột chứa nhiều nước và nhiều chất dinh dưỡng khác cần thiết cho cơ thể con người [16] [17]

Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng của dưa chuột

2.1.3 Tiêu chuẩn chất lượng dưa chuột

Chất lượng của dưa chuột ăn tươi chủ yếu dựa vào tính ñồng nhất về hình dạng, ñộ rắn chắc và có vỏ màu xanh sẫm hoặc sáng Các chỉ tiêu bổ sung là kích cỡ, không bị khuyết tật và thối hỏng, không bị vàng [9]

2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới bảo quản dưa chuột

2.1.4.1 Nhiệt ñộ và ñộ ẩm không khí bảo quản tối ưu

Nhiệt ñộ và ñộ ẩm bảo quản tối ưu: 10-12,5°C; 95% R.H Thời gian bảo quản tối ña ñối với dưa chuột thường ít hơn 14 ngày vì hình thức và chất lượng cảm quan bị kém ñi nhanh chóng Sự héo nhăn, sự vàng hoá và thối hỏng tăng lên trong thời gian khoảng hai tuần ñó, ñặc biệt là sau khi chuyển sang ñiều kiện bán lẻ Nhiệt ñộ tồn trữ ngắn hạn và trong vận chuyển thấp hơn khoảng nhiệt ñộ ñó, chẳng hạn 7,2 ° C cũng thường ñược dùng nhưng quả sẽ bị tổn thương lạnh sau 2-3 ngày [31],[32]

2.1.4.2 Cường ñộ hô hấp và cường ñộ sinh etilen

Hô hấp dao ñộng trong khoảng rộng trên 10°C do các giai ñoạn chín khác nhau Dưa chưa chín thuần thục có cường ñộ hô hấp cao hơn Bảng 2.2 thể hiện sự ảnh hưởng của nhiệt ñộ bảo quản tới cường ñộ hô hấp của dưa chuột [25, 31]

Bảng 2.2 Ảnh hưởngcủa nhiệt ñộ ñến cường ñộ hô hấp của dưa chuột

Nhiệt ñộ 10°C(50°F) 15°C(59°F) 20°C(68°F) 25°C(77°F)

Cường ñộ sinh khí etilen: 0.1 - 1.0µl / kg·hr at 20°C(68°F)

2.1.4.3 Phản ứng với ethylen và môi trường khí quyển kiểm soát (CA)

Dưa chuột rất nhạy cảm với ethylen ngoại sinh Trong qúa trình phân phối và tồn trữ, tốc ñộ vàng hoá (Yellowing) nhanh và sẽ cho kết quả khi nồng ñộ ethylen thấp (1-5ppm) Vì vậy khi bảo quản dưa chuột, không ñể lẫn với chuối, dưa hấu, cà chua.[33]

Kiểm soát hay thay ñổi không khí khi tồn trữ tại chỗ hay trong vận chuyển ñể ít ảnh hưởng tới chất lượng dưa chuột Giữ mức O2 ở tỷ lệ thấp (3-5%) sẽ làm chậm trễ yellowing một vài ngày Tăng CO2 (CA) lên 10%

nhưng khi tăng quá 10% CO2sẽ sinh ra quá trình hô hấp yếm khí, phá vỡ cân bằng các qúa trình sinh lý làm mất khả năng kháng tự nhiên của dưa dẫn ñến

sự thâm ñen và thối hỏng [31,32,33]

2.1.5 Các hư hỏng thường gặp trong quá trình bảo quản dưa chuột

2.1.5.1 Các rối loạn sinh lý và cơ lý

Tổn thương lạnh: Dưa chuột nhạy cảm tổn thương lạnh ở nhiệt ñộ

dưới 10°C nếu giữ ở ñiều kiện ñó ñến hơn 3 ngày tùy thuộc vào nhiệt ñộ và giống Hậu quả của tổn thương lạnh là hình thành những vết ướt nước, những

lỗ thủng nhỏ và nhanh chóng bị hư hỏng Tổn thương lạnh có thể ñược bắt ñầu trước khi thu hoạch Các giống khác nhau có ảnh hưởng ñến mức tổn thương khác nhau [25],[31]

Tổn thương ñông lạnh: Sự xuất hiện tổn thương ñược thấy ở nhiệt ñộ

- 0.5°C Những triệu chứng tổn thương ñông lạnh bao gồm thịt quả bị nhão nước trở nên màu nâu và keo nhớt

Tổn thương cơ lý: Thu hoạch phải ñược thực hiện bằng cách cắt thay

vì bứt Quả bị bứt ñứt cuống bị xếp loại chất lượng thấp, coi như bị khuyết tật Trầy xước và tổn thương do xếp ñống nếu thiếu chú ý cẩn thận khi thu hoạch và xử lý sau ñó [31],[32]

2.1.5.2 Các rối loạn bệnh do vi sinh vật

Bệnh quả là một nguồn quan trọng gây ra tổn thất sau thu hoạch, ñặc biệt khi kết hợp với tổn thương lạnh Một loạt tác nhân gây bệnh là vi khuẩn

và nấm gây ra tổn thất sau thu hoạch trong quá trình vận chuyển, tồn trữ và

khâu tiêu thụ Các chủng Alternaria, Didymella, Rhizopus là những loại gây

hỏng dưa chuột phổ biến [31],[32]

2.2 Giới thiệu về chitosan

2.2.1 Bản chất, nguồn gốc và phương pháp thu nhận chitosan

2.2.1.1 Bản chất của chitosan

Chitosan là dẫn xuất ñề axetyl hoá của chitin, trong ñó nhóm (–NH2) thay thế nhóm (-COCH3) ở vị trí C(2)[23, 24]

chitin

2.2.1.2 Nguồn gốc của chitosan

Chitosan ñược xem là polymer tự nhiên quan trọng nhất Với ñặc tính

có thể hoà tan tốt trong môi trường axit, chitosan ñược ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm Chitosan có khả năng tạo màng, tích ñiện dương do ñó nó có thể kết hợp với những chất tích ñiện âm như chất béo và axit Chitosan là polymer không ñộc, có khả năng phân hủy

sinh học và có tính tương thích về mặt sinh học

Trong nhiều năm qua, các polymer có nguồn gốc từ chitin ñặc biệt là

chitosan ñã ñược chú ý ñặc biệt như là một loại vật liệu mới có ứng dụng ñặc biệt trong công nghiệp dược ,y học, xử lý nước thải và trong công nghiệp thực phẩm như là tác nhân kết hợp, gel hóa, hay tác nhân ổn ñịnh… Trong các loài thủy sản ñặc biệt là trong vỏ tôm, cua, ghẹ, hàm lượng, chitin - chitosan chiếm khá cao dao ñộng từ 14 - 35% so với trọng lượng khô Vì vậy vỏ tôm, cua, ghẹ là nguồn nguyên liệu chính ñể sản xuất chitin – chitosan [23], [25]

Bảng 2.3 Thành phần hóa học của vỏ tôm (% chất khô)

Chitin Protein Canxi Tro Phospho Lipit

2.2.1.2 Phương pháp thu nhận chitosan

Nguyên liệu Khử khoáng Rửa trung tính Khử Protein và deacetyl Rửa sạch Làm khô Chitosan

Nguyên liệu: vỏ cua, vỏ tôm ñã khô, sạch

Khử khoáng : bằng HCl 2N, 6N

Khử Protein và deacetyl: ñồng thời trong dung dịch NaOH 15N ở nhiệt

ñộ 1500C trong 1 giờ Hoặc có thể thay thế bằng phương pháp sinh học, ñó là khử protein bằng proteaza và deacetyl bằng enzym deacetylaza

Tẩy màu bằng KMnO4 1% trong môi trường H2SO4 10%, sau 1 giờ ñem rửa sạch và khử màu phụ bằng Na2S2O3 1,5% Rửa sạch và sấy khô thu ñựơc chitosan [23]

2.2.2 Tính chất hoá lý của chitosan

2.2.2.1 Trọng lượng phân tử của chitosan

Chitosan là polymer sinh học có khối lượng phân tử cao khoảng 100.000-1.200.000 Dalton, phụ thuộc quá trình chế biến và loại sản phẩm Thông thường ở nhiệt ñộ cao, sự có mặt của oxy và axit ñặc như HCl, H2SO2làm thay ñổi khối lượng phân tử của chitosan [24]

2.2.2.2 ðộ nhớt của chitosan

ðộ nhớt là một nhân tố quan trọng ñể xác ñịnh khối lượng phân tử của chitosan Chitosan phân tử lượng cao thường làm cho dung dịch có ñộ nhớt cao, ñiều này có thể không mong muốn trong ñóng gói công nghiệp ðộ nhớt của chitosan trong dung dịch acid acetic tăng khi pH của dung dịch này giảm, tuy nhiên nó lại giảm khi pH của dung dịch HCl giảm Quá trình loại protein trong dung dịch NaOH 3% và sự khử trong quá trình khử khoáng làm giảm

ñộ nhớt của dung dịch chitosan thành phẩm Tương tự như vậy, ñộ nhớt của chitosan bị ảnh hưởng ñáng kể bởi các biện pháp xử lý vật lý (nghiền, gia nhiệt, hấp khử trùng, siêu âm) và hóa học (xử lý bằng ozon), trừ quá trình làm lạnh thì nó sẽ giảm khi thời gian và nhiệt ñộ xử lý tăng Dung dịch chitosan bảo quản ở 4°C ñược cho là ổn ñịnh nhất [23] [24]

2.2.2.3 Tính tan của chitosan

Chitosan tan trong các dung dịch acid có pH nhỏ hơn 6 Các acid hữu

cơ như acetic, formic và lactic thường ñược sử dụng ñể hòa tan chitosan Thường sử dụng nhất là dung dịch chitosan 1% tại pH 4.0 Chitosan cũng tan trong dung dịch HCl 1% nhưng không tan trong H2SO4 và H3PO4 Ở pH cao,

có thể xảy ra hiện tượng kết tủa hoặc ñông tụ, nguyên nhân là do hình thành hỗn hợp poly - ion với chất keo anion [24] [25]

2.2.2.4 Tỷ trọng của chitosan

Tỷ trọng của chitin từ tôm và cua thường là 0,06 và 0,17 g/ml, ñiều

này cho thấy chitin từ tôm xốp hơn từ cua Chitin từ nhuyễn thể xốp hơn từ cua 2,6 lần [23] [25]

2.2.2.5 Khả năng tạo màng của chitosan

Chitosan có khả năng tạo màng sử dụng trong bảo quản thực phẩm nhằm hạn chế các tác nhân gây bệnh tâm thần trong các sản phẩm ñóng gói trong áp suất thay ñổi của thịt, cá tươi hay ñã qua chế biến

Khi dùng màng chitosan, dễ dàng ñiều chỉnh ñộ ẩm, ñộ thoáng không khí cho thực phẩm Nếu dùng bao gói bằng PE thì mức cung cấp oxy bị hạn chế, nước sẽ bị ngưng ñọng tạo môi trường cho nấm mốc phát triển

Màng chitosan cũng khá dai, khó xé rách, có ñộ bền tương ñương với một số chất dẻo vẫn ñược dùng làm bao gói

Màng chitosan làm chậm lại quá trình bị thâm của rau quả Rau quả sau khi thu hoạch sẽ dần dần bị thâm, làm giảm chất lượng và giá trị Rau quả

bị thâm là do quá trình lên men tạo ra các sản phẩm polyme hóa của oquinon Nhờ bao gói bằng màng chitosan mà ức chế ñược hoạt tính oxy hóa của các polyphenol, làm thành phần của anthocyamin, flavonoid và tổng lượng các hợp chất phenol ít biến ñổi, giữ cho rau quả tươi lâu hơn Táo có phủ màng chitosan có thể giữ tươi trong 6 tháng, nó cũng làm chậm quá trình chín chuối hơn 30 ngày, chuối có màu vàng nhạt khác hẳn với màu thâm như bảo quản thông thường [23], [25]

2.2.3 Tính chất kháng vi sinh vật của chitosan

Gần ñây những nghiên cứu về tính kháng khuẩn của chitosan ñã chỉ ra rằng chitosan có khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn

Trong một nghiên cứu khá rộng về tính kháng khuẩn của chitosan từ

tôm chống lại vi khuẩn E.coli, người ta ñã tìm ra rằng nhiệt ñộ cao và pH acid

của thức ăn làm tăng ảnh hưởng của chitosan ñến vi khuẩn Nó cũng chỉ ra cơ chế ức chế vi khuẩn của chitosan là do liên kết giữa chuỗi polyme của chitosan với các ion kim loại trên bề mặt vi khuẩn làm thay ñổi tính thấm của màng tế bào Khi bổ sung chitosan vào môi trường, tế bào vi khuẩn sẽ chuyển

từ tích ñiện âm sang tích ñiện dương Quan sát trên kính hiển vi huỳnh quang

cho thấy rằng chitosan không trực tiếp hoạt ñộng ức chế vi khuẩn E.coli do

mà là do sự kết lại của các tế bào và sự tích ñiện dương ở màng của vi khuẩn Chitosan N-carboxybutyl, một polycation tự nhiên, có thể tương tác và hình thành polyelectrolyte với polyme acid tính có trên bề mặt vi khuẩn, do ñó làm dính kết một lượng vi khuẩn với nhau

Cũng từ thí nghiệm này người ta thấy rằng có rất nhiều ion kim loại có thể ảnh hưởng ñến ñặc tính kháng khuẩn của chitosan như K+, Na+,Mg2+ và

Ca2+ Nồng ñộ lớn các ion kim loại có thể khiến mất tính chất này, ngoại trừ ảnh hưởng của Na+ ñối với hoạt ñộng kháng Staphylococcus aureus Người ta cũng thấy rằng chitosan có thể làm yếu ñi chức năng bảo vệ của thành tế bào nhiều vi khuẩn Khi sử dụng chitosan, thì một lượng lớn các ion K+ với ATP bị

rò rỉ ở vi khuẩn Staphylococcus aureus và nấm candida albicans Cả chitosan

phân tử lượng 50kDa và 5kDa ñều kháng tốt hai loại trên nhưng chitosan phân

tử lượng 50kDa làm mất nhiều gấp 2-4 lần ion K+ với ATP chitosan 5kDa ðiều này thể hiện cơ chế kháng khuẩn khác nhau ở chitosan khối lượng phân

tử thấp và cao Hoạt ñộng kháng khuẩn của chitosan phân tử lượng khác nhau

ñã ñược nghiên cứu trên 6 loài vi khuẩn Và cơ chế kháng khuẩn này ñã ñược chứng minh ñựa trên việc ño tính thấm của màng tế bào vi khuẩn và quan sát

sự nguyên vẹn của tế bào Kết quả chỉ ra rằng khả năng này giảm khi khối lượng nguyên tử tăng Và nó tăng cao ở nồng pH thấp, giảm rõ rệt khi có mặt ion Ca2+, Mg2+ Nồng ñộ ức chế thấp nhất khoảng 0,03-0,25%, thay ñổi tùy từng loài vi khuẩn và khối kượng phân tử của chitosan

Tính kháng khuẩn này phụ thuộc vào khối lượng phân tử và loại vi khuẩn ðối với vi khuẩn Gram dương, chitosan 470 KDalton có ảnh hưởng ñến hầu hết các loài trừ lactoBacillus sp trong khi với vi khuẩn Gram âm chitosan có khối lượng 1106 KDalton mới có ảnh hưởng Nhìn chung, chitosan ở nồng ñộ 0.1% có ảnh hưởng mạnh hơn ñến vi khuân Gram dương

như Listeria monocytogenes, Bacillus megaterium, B.cereus, Staphylococcus aureus, lactoBacillus plantarum, L brevis và L bulgaris hơn là vi khuẩn Gram âm như E coli, Psedomonas fluorescens, Salmonella typmurium và Vibrio parahaemolyticus Nghiên cứu trên vật thí nghiệm cho thấy chitin và

chitosan có hoạt ñộng ức chế vi khuẩn và nấm

Một trong các ñồng phân của chitosan là N- carboxybutyl chitosan

có tác dụng kìm hãm và tiêu diệt 298 loài vi sinh vật gây bệnh Khi có

chitosan và chitin trên bề mặt các tác nhân gây bệnh ở thực vật, chúng ức chế sự phát triển của những loài này Ở nồng ñộ 0,1% và pH 5,6 chúng

kháng các loại nấm: Fusarium, Alternaria, Rhizopus… Và hoạt ñộng

kháng này sẽ giảm ở những vi sinh vật mà trên thành tế bào có chứa chitin, chitosan hoặc chitin-ß-glucan

Ngược lại, sự ức chế và làm ngưng hoạt ñộng của nấm men, nấm mốc lại phụ thuộc vào nồng ñộ chitosan, pH, và nhiệt ñộ Hoạt ñộng ức chế vi khuẩn của chitosan chịu ảnh hưởng của các nhân tố bên trong cũng như bên ngoài ví dụ loại chitosan, mức ñộ polyme hóa, ñặc ñiểm dinh dưỡng của vật chủ, các chất hóa học thành phần dinh dưỡng và các ñiều kiện của môi trường như hoạt ñộ của nước…

Chitosan ñã ñược cho phép làm chất phụ gia thực phẩm ở Nhật và Hàn Quốc lần lượt từ năm 1983 và 1995 Chính hoạt ñộng ức chế vi khuẩn cao của chitosan ở pH thấp nên khi thêm chitosan vào những thực phẩm có tính acid thì nó có chức năng tăng cường hoạt ñộng kháng khuẩn như là một chất bảo quản tự nhiên Ở pH 5,5, với nồng ñộ 0,5-1% chitosan có tác dụng ức chế ñến

các loài S aureus, E coli, Yersinia enterocolitica, Listeria monocytogenes Ở

pH 6,5 chỉ có S aureus bị ức chế ở nồng ñộ ñó trong khi các loài khác vẫn

phát triển ở nồng ñộ 2,5% (nồng ñộ cao nhất ñã ñược nghiên cứu)

Chitosan phân tử nhỏ có tính kháng các tác nhân gây bệnh trên thực vật mạnh hơn rất nhiều các chất phân tử lớn

Ngược lại, sự ức chế và làm ngưng hoạt ñộng của nấm men, nấm mốc lại phụ thuộc vào nồng ñộ chitosan, pH, và nhiệt ñộ ñược thể hiện trên bảng 2.4 Hoạt ñộng ức chế vi khuẩn của chitosan chịu ảnh hưởng của các nhân tố bên trong cũng như bên ngoài ví dụ loại chitosan, mức ñộ polyme hóa, ñặc ñiểm dinh dưỡng của vật chủ, các chất hóa học thành phần dinh dưỡng và các ñiều kiện của môi trường như hoạt ñộ của nước

Bảng 2.4 So sánh chitosan với các chất ức chế khác

Nồng ựộ nhỏ nhất Chất bảo

quản E coli S aureus Psedomonas Bacillus

pH 6.6

0,03

pH 5.0 Ngoài ra, các hợp chất chitosan lactate và chitosan hydroglutamate cũng ựược sử dụng như là tác nhân ức chế E.coli, S aureus và S cerevisiae Nồng

ựộ chitosan lactate trong nước cất có ảnh hưởng mạnh nhất ựến E coli Nồng

ựộ chitosan lactate trong nước cất có ảnh hưởng mạnh nhất ựến E coli Chưa ựến 1h, số lượng vi khuẩn này giảm khoảng 104, còn S aureus giảm ựến 106 đối với nấm men, chúng hoàn toàn ngừng hoạt ựộng ở nồng ựộ 1mg/ml chitosan lactate sau chưa ựến 17phút

đã có nhiều báo cáo rằng ở cả ựất và trên lá cây trồng, mầm bệnh nấm,

vi khuẩn và virus có thể ựược kiểm soát bởi chitosan Nó có ảnh hưởng trực tiếp ựến hình thái học của vi sinh vật và có khả năng diệt nấm Các nghiên cứu khác cho rằng chitosan mạnh gây ra một loạt các phản ứng với các hoạt ựộng enzim Chitosan ựã ựược hiển thị ựể tăng sản xuất glucanohydrolases, các hợp chất phenolic và tổng hợp phytoalexins cụ thể với các hoạt ựộng chống nấm, và cũng làm giảm macerating enzym như polygalacturonases, pectin metil esterase Nghiên cứu trên kắnh hiển vi cho thấy hệ sợi nấm tiếp xúc với chitosan có vẻ bị biến dạng và chết, trong khi hệ sợi không ựược xử lý chitosan

ựã phát triển bình thường [2], [32], [31]

2.3 Các nghiên cứu ứng dụng chitosan trong bảo quản rau quả

2.3.1 Các nghiên cứu ứng dụng chitosan trong bảo quản rau quả trên thế giới

2.3.1.1 Các nghiên cứu ứng dụng chitosan trong bảo quản dâu tây tươi và

dâu rừng ựỏ

đã có nghiên cứu bảo quản dâu tây tươi ở nhiệt ựộ thấp (0-40C) thường ựược khoảng 5 ngày Một số nghiên cứu nhằm kéo dài thời gian bảo quản quả dâu tây ựông lạnh bằng màng phủ chitosan 1% kết hợp với axit oleic ở các nồng ựộ (0, 1, 2 và 4%) Dâu tây ựã chọn ựược nhúng trong dung dịch thắ nghiệm 15 s Mẫu ựược ựể khô tự nhiên 1giờ ở 20◦C và ựược ựóng gói hộp

750 mL ựục Hộp ựược bảo quản tại 4 ổ 1◦C Kết quả là màng chitosan ựã làm tăng khả năng giữ ẩm và kháng nấm Chất hòa tan, ựộ axit và ựộ pH ựã không thay ựổi ựáng kể trong thời gian lưu trữ và không bị ảnh hưởng bởi

màng bảo quản [29]

đã có báo cáo màng chitosan kéo dài thời gian bảo quản của quả dâu tây tươi và dâu rừng ựỏ do giảm bớt sự mất trọng lượng và làm chậm sự biến ựổi màu, ựộ axit và pH trong thời gian bảo quản lạnh và giảm bớt sự chảy nước và cải thiện ựộ cứng quả dâu tây sau khi tan ựá Các nghiên cứu cũng ựã chứng minh khả năng chống nấm của màng chitosan trên quả dâu tây tươi và tắnh tương thắch tuyệt vời của chitosan với các thuốc chống nấm khác [24], [28], [29]

Màng tạo thành từ chitosan có chứa Ờtocopheryl acetate làm chậm ựáng

kể sự ựổi màu của quả dâu tây tươi và ựông lạnh Sự phát triển của màng chitosan có chứa nhiều canxi, kẽm và vitamin E cũng cung cấp một cách thay thế cho việc gĩư rau quả tươi, mặc dù chưa hiệu quả ựể ựạt ựến ựại trà [28], [29], [35]

Các nghiên cứu bảo quản dâu tây bằng màng chitosan 1%, 1,5% hoặc kết hợp với canxi gluconate lưu giữ ở 10 ồ C và RH 70 ổ 5% Kết quả với nồng ựộ chitosan 1,5% làm giảm ựáng kể hoạt ựộng hô hấp, trì hoãn sự chắn,

hỏng quả, hạn chế giảm khối lượng, ựộ cứng và màu sắc bên ngoài tốt nhất Bổ sung canxi vào chitosan làm tăng ựộ cứng, giá trị dinh dưỡng của quả [29]

2.3.1.2 Các nghiên cứu ứng dụng chitosan trong bảo quản bảo quản ựu ựủ

đã có nghiên cứu tác dụng của chitosan tới các ựặc tắnh hóa lý của quả

ựu ựủ ựược bảo quản ở 12 ổ 1ồC và ựộ ẩm tương ựối 85-90%, chitosan kiểm soát hiệu quả trong việc giảm khối lượng, duy trì ựộ cứng, hạn chế thay ựổi màu sắc vỏ và nồng ựộ chất rắn hòa tan trong thời gian 5 tuần tồn [30]

2.3.1.3 Các nghiên cứu ứng dụng chitosan trong bảo quản củ khoai tây

Các hoạt ựộng của chitosan kháng nấm Fusarium sulphureum có

hiệu lực ức chế thối củ khoai tây ựã ựược nghiên cứu Kết quả cho thấy bào

tử nảy mầm và tăng trưởng ựược ức chế bằng cách xử lý chitosan Bảo quản bằng chitosan ở nồng ựộ: 0,5 hoặc 1% có hiệu quả kiểm soát thối củ khoai tây cao nhất [22]

2.3.1.4 Các nghiên cứu ứng dụng chitosan trong bảo quản táo, xoài

đã có báo cáo thêm về hiệu quả của chitosan ựể duy trì chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản của lát xoài Hơn nữa, màng tạo thành từ chitosan

có thể mang vitamin và khoáng chất cao làm tăng giá trị dinh dưỡng cho quả tươi và khả năng chống visinh vật và ngăn ẩm của nó trên quả ựông lạnh không bị biến ựổi đánh giá sự kết hợp chitosan trọng lượng phân tử cao với axit oleic ựể bảo quản chất lượng dâu tây và thấy rầng sự thêm của axit oleic không những tăng cường tác ựộng kháng vi sinh vật mà còn cải thiện sự chống hơi nước của mẫu ựược bọc trong màng Màng composit chitosan-axit lauric bảo vệ táo tươi cắt lát khỏi bị nâu hoá và mất nước [34]

2.3.1.5 Các nghiên cứu ứng dụng chitosan trong bảo quản chuối

đã có nghiên cứu bảo quản chuối kết hợp xử lý nước nóng (HWT, 45ồC trong 20 phút), và màng bao chitosan 1% (w / v) Tồn trữ ở 13 ồC trong

7 tuần Kết quả mẫu có sử dụng chitosan nấm phát triển gây hại quả là ắt nhất

so với mẫu không xử lý Chitosan làm chậm ựáng kể về biến ựổi màu sắc vỏ,

ựộ cứng, chất rắn hòa tan và mức ựộ hư hỏng quả Không có tác ựộng tiêu cực

về chất lượng của quả [36]

2.3.1.6 Các nghiên cứu ứng dụng chitosan trong bảo quản cà rốt

đã có nghiên cứu chitosan nồng ựộ 1, 2, và 4% (w / v) giảm ựáng kể

sự tăng trưởng của Sclerotinia sclerotiorum trên cà rốt Củ cà rốt có

chitosan (2 hoặc 4%) sau 5 ngày bảo quản ở cả hai mức ựều giảm ựáng kể

tỷ lệ thối hỏng [22]

2.3.2 Các nghiên cứu ứng dụng chitosan trong bảo quản rau quả tại Việt Nam

2.3.2.1 Nghiên cứu ứng dụng chitosan trong bảo quản bưởi

Bưởi ựược trồng nhiều ở cả hai miền Bắc và Nam Việt Nam với nhiều giống như, bưởi Năm Roi, bưởi da xanh, bưởi da láng, bưởi ựường hồng, bưởi ổi Bưởi là một mặt hàng xuất khẩu ựược ưa chuộng, nhưng sản lượng thấp, thời gian bảo quản ngắn, ựồng thời bưởi bị giảm hương vị, trọng lượng

và màu sắc đã có nghiên cứu ứng dụng chitosan trong bảo quản bưởi so sánh với các loại màng bao khác như nhựa PE Với màng chitosan, màu sắc của vỏ bưởi chỉ thay ựổi chút ắt so với lúc mới hái, nhưng vỏ bưởi vẫn có màu ựều nhau, và có thể ăn ựược sau 3 tháng So sánh với bao nhựa PE, màng chitosan cho chất lượng tốt hơn trong 3 tháng bảo quản[4]

2.3.2.2 Nghiên cứu ứng dụng chitosan trong bảo quản chanh

Ở Việt Nam, chanh là loại cây ăn quả lâu ựời ựược trồng ở khắp mọi miền Các sản phẩm của chanh rất gần gũi và không thể thiếu trong ựời sống người dân Tuy ựóng vai trò quan trọng như vậy nhưng do có hàm lượng nước cao, vỏ mỏng nên tỷ lệ hư hỏng sau thu hoạch của quả chanh là rất lớn

Vì vậy, ựối với người sản xuất thì kỹ thuật bảo quản quả chanh tươi sau thu hoạch là rất cần thiết đã có nghiên cứu sử dụng màng chitosan ở các nồng ựộ khác nhau ựể bảo quản chanh Kết quả chitosan nồng ựộ 1,5% có màu sắc vỏ

ựẹp nhất, duy trì khối lượng tự nhiên, ựộ cứng quả, hàm lượng chất khô tổng

số và vitaminC tốt nhất sau 30 ngày bảo quản [17]

2.3.2.3 Nghiên cứu ứng dụng chitosan trong bảo quản xoài

đã có nghiên cứu thành công qui trình bảo quản xoài bằng cách xử lý chần nước nóng sau ựó trái ựược nhúng vào dung dịch chitosan, tạo nên một lớp màng bao phủ mỏng có tác dụng chống mất ẩm, giảm hao hụt trọng lượng

và kéo dài thời gian tồn trữ Qua các thắ nghiệm, xoài ựược tồn trữ tốt nhất là

ở nhiệt ựộ lạnh từ 10-120C trong 4 tuần, thậm chắ có khả năng kéo dài 6 tuần,

có thể vận chuyển và phân phối ựi xa [18]

2.3.2.4 Nghiên cứu ứng dụng chitosan trong bảo quản quýt

Qua nhiều nghiên cứu các nhà khoa học ựã ựưa ra qui trình bảo quản trái quýt ựường với thời gian tồn trữ ựến 8 tuần đó là bảo quản trái bằng cách bao màng chitosan ở nồng ựộ 0,25% kết hợp với bao Polyethylene [7]

2.3.2.5 Nghiên cứu ứng dụng chitosan trong bảo quản chuối

đã có nghiên cứu sử dụng chitosan 1% trong axắt axetic loãng 1% phun lên bề mặt chuối Kết quả là kéo dài thời gian bảo quản ựộ tươi của chuối gấp 3 lần so với các mẫu chuối làm ựối chứng (không ứng dụng chế phẩm sinh học chitosan) [20]

2.4 Các nghiên cứu ứng dụng chitosan và composit chitosan với axit

béo trong bảo quản dưa chuột

Dưa chuột là loại quả có hàm lượng nước cao, vỏ mỏng Trong quá trình bảo quản hao hụt khối lượng tự nhiên, thối hỏng quả dưa chuột là rất lớn Nghiên cứu loại màng bảo quản hạn chế hao hụt khối lượng tự nhiên và thối hỏng là rất cần thiết

Trên thế giới có một số nghiên cứu sử dụng màng chitosan ựể bảo quản quả dưa chuột, chưa thấy có nghiên cứu nào sử dụng composit chitosan với axit béo ựể bảo quản

Tại Việt Nam chưa thấy có công bố kết quả nghiên cứu sử dụng màng chitosan và composit chitosan ñể bảo quản quả dưa chuột

A Moret, Z Muñoz and S Garcés ñã nghiên cứu sử dụng chitosan phun quả dưa chuột trước khi thu hoạch Kết quả những quả dưa chuột ñược phun chitosan có màu sắc ñẹp hơn, ít bị vết hỏng do visinh vật gây hại khi thu hái hơn những quả dưa chuột không ñược phun chitosan Phun chitosan vào quả dưa chuột trước thu hái có tác dụng tốt ñến hạn chế biến ñổi màu, cường ñộ hô hấp và phá hỏng của visinh vật trong quá trình tồn trữ sau thu hoạch [31]

El Ghaouth và cs ñã nghiên cứu sử dụng màng chitosan bảo quản quả dưa chuột ở 13 và 20°C (RH 85%) Kết quả màng chitosan ñã hạn chế không ñáng kể hao hụt khối lượng tự nhiên của quả dưa chuột ở cả hai nhiệt ñộ trong quá trình tồn trữ Màng chitosan có tác dụng tốt trong việc hạn chế biến ñổi màu sắc, cường ñộ hô hấp và phát triển nấm mốc trên quả dưa chuột.trong quá trình bảo quản Màng bảo quản chitosan có nồng ñộ (1,0 và 1,5%) cho hiệu quả tốt hơn cả trong việc ngăn cản mất nước của quả dưa chuột [23,25]

Chun-yan,LI Si-dong,YANG Lei,LI Shi-Chang ñã nghiên cứu ảnh hưởng của của màng phủ chitosan với nồng ñộ khác nhau trên quả dưa chuột ñược lưu trữ ở nhiệt ñộ phòng Kết quả dưa chuột ñược bao phủ chitosan có tác dụng giữ nước, chất khô hoà tan và hạn chế biến ñổi màu tốt hơn không sử dụng màng bao [33]

3 ðỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 ðối tượng-vật liệu nghiên cứu

3.1.1 ðối tượng nghiên cứu

Dưa chuột thử nghiệm trên giống “Hữu Nghị”, trồng ở Văn Giang – Hưng Yên Vỏ quả có màu xanh sáng Màu gai quả trắng Thịt quả chắc, giòn, hạt còn non, mềm mại, chưa phát triển, không có vùng rỗng Dưa dùng trong thí nghiệm ñược lựa chọn sơ bộ: không trầy xước, sâu bệnh, cuống cắt quá sâu Nguyên liệu sau mua về ñược xử lý với dung dịch chlorin 100ppm trong 2 phút sau ñó ñể khô tự nhiên

- Axit oleic, axit lauric: Loại tinh khiết dùng trong phòng thí nghiệm

- Propyl Glycerol (E422): Trung Quốc sản xuất, ñộ tinh khiết 99%

- BQE-625: Chế phẩm nhập của Mỹ do Bộ môn Nghiên cứu Bảo quản nông sản - Viện Cơ ñiện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch cung cấp

3.1.3 Thiết bị ñánh giá chất lượng quả

- Máy ño màu cầm tay Color Meter (Tec PCM/PSM, Mỹ)

- Chiết quang kế ñiện tử cầm tay

- Cân phân tích Denver Instrument (ðức)

- Máy ño ñộ chắc Fruit Pressure Tester (Bertuzzi, Italia)

- Máy ño nồng ñộ khí CO2, O2 Dual gas Analyzer (ICA, Anh)

3.2 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan ñến hao hụt khối lượng tự nhiên và biến ñổi màu sắc của dưa chuột

- Nghiên cứu ảnh hưởng của pH ñến hao hụt khối lượng tự nhiên và biến ñổi màu sắc của dưa chuột

- Nghiên cứu ảnh hưởng của chất dẻo hoá ñến hao hụt khối lượng tự nhiên và biến ñổi màu sắc của dưa chuột

- Nghiên cứu ảnh hưởng của axit oleic và axit lauric ñến hao hụt khối lượng tự nhiên và biến ñổi màu sắc của dưa chuột

- Nghiên cứu thử nghiệm bảo quản dưa chuột bằng chế phẩm composit chitosan với axit lauric

3.3 Phương pháp nghiên cứu

3.3.1 Phương pháp tạo chế phẩm composit chitosan với các axit béo

a) Pha dung dịch chitosan 1%

Cân chitosan 50 g cho vào thể tích 4.900 ml dung dịch axít acetic 1%, khuấy cho tan hoàn toàn Sau ñó dùng NaOH 0,01 M nâng pH lên cao tới mức có thể mà chitosan không bị kết tủa trở lại Thông thường, pH ñạt 4,5-5,0 Lọc dung dịch chitosan qua vải thô ñể loại hết những thành phần không hòa tan ðịnh mức 5.000 ml

b) Tạo composit chitosan với axit béo

Chuyển toàn bộ dung dịch chitosan 1% vào bình chính V=6 lít của thiết bị khuấy ñồng thể ZJR-5/10 Bổ sung 50 g propyl glycerol rồi khuấy và gia nhiệt tới 50oC Cho tiếp 75g axit lauric vào bình rồi quay ñồng thể hỗn hợp trong bình với tốc ñộ 3.000 vòng/phút trong thời gian 20 phút

3.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm

Dưa chuột ñược chọn những quả không bầm dập, không bị tổn thương

cơ giới, không bị lỗi Lựa chọn mỗi công thức 60 quả lặp lại 3 lần trong ñó 30 quả theo dõi các chỉ tiêu vật lý, 30 quả còn lại ñể phân tích các chỉ tiêu hoá sinh Dưa sau khi mua về ñược rửa sạch bằng nước máy rồi xử lý diệt vi sinh vật bằng dung dịch chlorin 100ppm trong thời gian 2 phút ðể quả khô và phủ màng bằng phương pháp nhúng quả theo từng công thức

Hình 3.2 Dưa chuột nguyên liệu và khâu xử lý

vệ sinh quả trước thí nghiệm

Nội dung 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan ñến hao hụt khối lượng và biến ñổi màu sắc vỏ quả dưa chuột

a) Công thức thí nghiệm (CT): Dưa chuột ñược chia thành 5 công thức

1 Hao hụt khối lượng tự nhiên của quả (%)

2 Màu sắc vỏ quả (thông qua giá trị b)

Nội dung 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của pH dung dịch chitosan ñến hao hụt khối lượng và biến ñổi màu sắc vò quả dưa chuột

a) Công thức thí nghiệm: Sử dụng dung dịch chitosan có nồng ñộ tối ưu ñã xác ñịnh từ nội dung 1 Dưa chuột mỗi loại ñược chia thành 5 công thức như sau:

1 Hao hụt khối lượng tự nhiên của quả (%)

2 Màu sắc vỏ quả (thông qua giá trị b)

Nội dung 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan ñược bổ sung chất dẻo hoá Propyl Glycerol ñến hao hụt khối lượng và biến ñổi màu sắc vỏ quả dưa chuột a) Công thức thí nghiệm (CT): Sử dụng dung dịch chitosan có nồng ñộ tối ưu

ñã xác ñịnh từ nội dung 1 và pH tối ưu ñã xác ñịnh ñược trong nội dung 2 Dưa chuột mỗi loại ñược chia thành 5 công thức với nồng ñộ PG khác nhau CT1: tỷ lệ CTS/PG = 2/1

1 Hao hụt khối lượng tự nhiên của quả (%)

2 Màu sắc vỏ quả (thông qua giá trị b)

Nội dung 4: Nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan ñược bổ sung axit oleic và lauric ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng tự nhiên và biến ñổi màu sắc vỏ quả dưa chuột a) Công thức thí nghiệm: Sử dụng dung dịch chitosan có nồng ñộ, pH và chất dẻo hoá tối ưu ñã xác ñịnh ñược trong các nội dung trên cho thí nghiệm này Các công thức ñược bố trí như sau:

Hao hụt khối lượng tự nhiên của quả (%)

2 Màu sắc vỏ quả (thông qua giá trị b)

Nội dung 5: Thử nghiệm ñánh giá hiệu quả bảo quản dưa chuột của chế phẩm composit chitosan với axit béo

a) Công thức thí nghiệm: Dưa chuột ñược bố trí thí nghiệm theo 3 công thức

CT1: Composit CTS-AXB

CT2: BQE-625

CT3: ðC: Không sử dụng chế phẩm

b) Chỉ tiêu ñánh giá:

1 Tỷ lệ hao hụt khối lượng tự nhiên (%)

2 Tỷ lệ thối hỏng (%)

3 Màu sắc vỏ quả (giá trị b)

4 Cường ñộ hô hấp (mlCO2/kg.h)

5 ðộ chắc quả (kg/cm2)

6 Hàm lượng chất rắn hòa tan tổng số

7 Hàm lượng axit hữu cơ tổng số

8 Chất lượng cảm quan

3.3.3 Phương pháp xác ñịnh các chỉ tiêu sinh lý và sinh hóa

a Xác ñịnh hao hụt khối lượng tự nhiên

Hao hụt khối lượng tự nhiên ñược xác ñịnh bằng cách cân khối lượng quả

ở mỗi công thức trước khi bảo quản và sau mỗi lần theo dõi Hao hụt khối lượng tự nhiên sẽ ñược tính theo công thức: X = (M1 – M2).100 / M1 Trong

ñó, X = Hao hụt khối lượng tự nhiên ở mỗi lần theo dõi (%); M1 =: Khối lượng quả trước bảo quản (gam); M2 = Khối lượng quả ở các lần theo dõi (gam)

b Xác ñịnh màu sắc

Xác ñịnh màu sắc vỏ quả từng giai ñoạn bằng máy ño màu Color Meter của hãng Color Tec PCM/PSM, Mỹ Kết quả trên máy là chỉ số b thể hiện dải màu từ xanh ñến vàng, có giá trị từ -60 ñến +60

c Phương pháp ño ñộ chắc quả

ðộ chắc hay ñộ cứng ñược xác ñịnh bằng máy ño ñộ cứng cầm tay Fruit Pressure Tester của hãng Bertuzzi, Italia Dựa trên nguyên lý ño ñộ lún (chiều sâu của ñầu kim vào thịt quả) dưới một lực tác dụng bằng nhau (quả cân 200g), trong cùng một ñơn vị thời gian ðộ cứng ñược tính theo công thức X = F/S Trong ñó: X = là ñộ cứng của quả cam (kg/cm2); F = Số chỉ của máy ño; S = Diện tích của mũi kim (cm2)

d Phương pháp ño cường ñộ hô hấp

Cường ñộ hô hấp ñược xác ñịnh bằng lượng O2 hấp thụ vào hoặc lượng CO2 giải phóng ra của một ñơn vị trọng lượng nông sản trong một ñơn vị thời gian bằng máy ño nồng ñộ khí CO2, O2 Dual gas Analyzer (ICA, Anh) Nồng ñộ CO2 ñược tính theo công thức:

A: Tỉ lệ phần trăm CO2 ño ñược trong máy (%)

V: Thể tích khí tự do trong hộp ño hô hấp (ml)

m: Khối lượng mẫu ñưa vào thí nghiệm (kg)

t: Thời gian (giờ - h)

Chỉ số 10: hệ số chuyển ñổi

e Xác ñịnh hàm lượng chất rắn hòa tan

Máy ño chiết quang kế cầm tay có thể sử dụng ñể xác ñịnh % TSS (chất rắn hòa tan tương ñương với ñộ Brix cho dung dịch ñường) trong một mẫu nhỏ dịch quả Nhiệt ñộ sẽ ảnh hưởng ñến kết quả ño (tăng khoảng 0,5% TSS khi tăng 5oC) nên cần ñiều chỉnh phép ño ở nhiệt ñộ thường ðể có kết quả chính xác hơn cần làm sạch và chuẩn hóa máy ño giữa mỗi lần ñọc kết quả bằng nước cất (nên ñể 0% TSS ở 20oC)

f Xác ñịnh hàm lượng axit hữu cơ tổng số

Axit toàn phần của dịch quả ñược xác ñịnh theo TCVN 3948-84 với các bước tiến hành và tính toán chủ yếu như sau:

Từ 3 mẫu quả phân tích ở mỗi công thức ép lấy dịch quả và lọc trong Dùng pipet hút 10ml dịch quả cho vào bình tam giác, thêm 20ml nước cất và 3 giọt phenolftalein 1% Tiến hành chuẩn dộ bằng dung dịch NaOH 0,1N ñến khi xuất hiện màu phớt hồng Hàm lượng axit ñược tính theo công thức: X = (M

x V2 x N x 100) / (V1 x 1000) Trong ựó: X - Hàm lượng axit (%); M - Phân tử lượng axit xitric = 64; N - Nồng ựộ dung dịch NaOH; V1 - Số ml dịch quả lấy

ựể chuẩn ựộ; V2 - Số ml NaOH cần ựể chuẩn ựộ

g Phương pháp ựánh giá cảm quan

đánh giá cảm quan theo phương pháp cho ựiểm theo TCVN 3215 -

79, sử dụng thang ựiểm 5 gồm 6 bậc (0-5 ựiểm) Sử dụng các giác quan ựánh giá các chỉ tiêu về trạng thái bên ngoài quả, mùi, vị, trạng thái bên trong của quả dưa chuột

đánh giá bên trong bằng cách bổ dọc quả ựể quan sát màu sắc và tổ chức mô quả của phần thịt và ruột bên trong cũng như ngửi và ăn thử Lập hội ựồng ựánh giá cảm quản 5 - 7 người có phiếu cảm quan ựánh giá chất lượng theo hình thức cho ựiểm Tổng hợp phiếu, lập bảng thống kê ựiểm ựối với từng mẫu

3.3.4 Phương pháp xử lý số liệu

Số liệu ựược xử lý bằng phương pháp thống kê sinh học trên phần mềm IRRISTAT và EXCEL

4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng tự

nhiên và biến ñổi màu sắc của dưa chuột

4.1.1 Ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng

Rau quả nói chung và dưa chuột nói riêng ñếu xảy ra hiện tượng hao hụt khối lượng tự nhiên sau thu hoạch Sự hao hụt khối lượng tự nhiên của rau quả không thể tránh khỏi trong bất cứ ñiều kiện tồn trữ nào, ñó là ñiều kiện tất yếu do sự thoát hơi nước và sự tổn hao chất hữu cơ trong quá trình hô hấp Khi khối lượng tự nhiên (KLTN) hao hụt lớn không chỉ gây tổn thất về

số lượng mà còn ảnh hưởng ñến chất lượng cảm quan của rau quả Chất lượng cảm quan tác ñộng trực tiếp ñến sức mua và giá trị của rau quả, từ ñó ảnh hưởng ñến lợi ích của nhà sản xuất và kinh doanh Do ñó mọi phương pháp bảo quản ñều cố gắng hạn chế ñến mức tối thiểu tỷ lệ hao hụt KLTN

ðể nghiên cứu ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng tự nhiên của quả dưa chuột, chúng tôi ñã tiến hành theo dõi và kết quả thí nghiệm ñược trình bày trong Bảng 4.1.

Bảng 4.1 Ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng

quả dưa chuột trong quá trình bảo quản

Hao hụt khối lượng (%)

Qua bảng 4.1 ta thấy rằng tổn thất khối lượng tự nhiên của quả dưa chuột tăng theo thời gian bảo quản, phù hợp với quy luật Quả dưa chuột ở các công thức khác nhau thì sự hao hụt khối lượng là khác nhau Kết quả chỉ

ra rằng sự hao hụt khối lượng tự nhiên của quả dưa chuột ở công thức ðC (công thức không bao màng, ñể ở ñiều kiện thường) là lớn nhất Chỉ sau 11 ngày bảo quản tỷ lệ hao hụt khối lượng ñã là 39,50% Có thể giải thích như sau: với ñặc ñiểm vỏ mỏng, nhẵn, quả dưa chuột ở công thức ðCN ñể ở ñiều kiện thường bị tác ñộng trực tiếp của ñiều kiện ngoại cảnh Khi ñó quả dưa chuột ñược tiếp xúc trực tiếp với môi trường có sự lưu thông không khí lớn, hàm lượng O2 cao nên cường ñộ hô hấp lớn và tốc ñộ bay hơi nước ra môi trường bên ngoài cũng rất lớn Chính vì vậy mà khối lượng của quả giảm ñi rất nhiều Còn quả dưa chuột ở các công thức bao màng khi hơi nước thoát

ra từ quả ñã ñược màng giữ lại, làm cho môi trường tiếu khí hậu xung quanh quả bị thay ñổi, ñộ ẩm tăng lên Như ta ñã biết, sự mất nước của quả phụ thuộc vào sự chênh lệch áp suất hơi nước bên trong quả và áp suất hơi nước ngoài không khí Chính vì vậy khi sử dụng màng bao ñã làm cho sự chênh lệch áp suất hơi nước giữa môi trường xung quanh quả và bên trong quả nhỏ

ñi, cho nên sự thoát hơi nước giữa các công thức bao màng là thấp hơn so với không bao So sánh tỷ lệ hao hụt khối lượng của các công thức còn lại ñể trong cùng ñiều kiện bảo quản nhận thấy, khi nồng ñộ chitosan tăng dần từ 0 – 1,5% thì tạo ra màng có khả năng cản ẩm tốt hơn (thể hiện qua hao hụt khối lượng tự nhiên giảm dần), tuy nhiên nồng ñộ chitosan tăng ñến 2% lại tạo ra màng có khả năng cản ẩm kém dẫn ñến hao hụt khối lượng nhiều Nồng ñộ chitosan 0,5% tạo ra màng có ñộ ngăn cản nước kém so với nồng ñộ chitosan 1-1,5% Sự chênh lệch hao hụt khối lượng tự nhiên khi sử dụng màng ở nồng

ñộ CTS 1 và 1,5% là không khác nhau ở mức ý nghĩa α = 0,05

4.1.2 Ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan ñến biến ñổi màu sắc vỏ quả

Màu sắc vỏ quả là một chỉ tiêu cảm quan rất quan trọng ñể ñánh giá

chất lượng của quả tươi Người tiêu dùng coi màu sắc quả là tiêu chí ñầu tiên

ñể có ra quyết ñịnh mua hay không ðối với quả dưa chuột giữ ñược màu xanh, tươi bóng sẽ làm tăng giá trị thương phẩm ðể nghiên cứu ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan ñến biến ñổi màu sắc vỏ quả dưa chuột ngoài việc cảm quan theo phương pháp ñịnh tính còn xác ñịnh theo phương pháp ñịnh lượng bằng máy ño màu Color Meter của hãng Color Tec PCM/PSM Xác ñịnh sự

biến ñổi màu (giá trị b: chuyển màu từ màu xanh sang màu vàng) Giá trị b

càng cao thì sự biến ñổi màu sắc của vỏ quả càng lớn Màu sắc của vỏ quả dưa chuột biến ñổi từ xanh vàng sang vàng do các hoạt ñộng sinh lý, sinh hoá của quả không những trong quá trình trước thu hoạch mà trong cả quá trình bảo quản Chế phẩm tạo màng có tác dụng ngăn cản sự mất nước, hạn chế hô hấp, kìm hãm sự già hóa của quả do ñó phần nào hạn chế ñược sự biến ñổi màu sắc

vỏ quả

Kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan ñến biến ñổi màu sắc vỏ quả dưa chuột ñược thể hiện trên ðồ thị 4.1

0 10 20 30 40 50 60

ðồ thị 4.1 Ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan ñến biến ñổi màu sắc

vỏ quả dưa chuột

Hình 4.1 Hình thức bên ngoài của dưa chuột sau 10 ngày bảo quản bằng

chitosan 1% và PG 1%

Từ ñồ thị hình 4.1 nhận thấy biến ñổi màu sắc của vỏ quả dưa chuột ở các công thức khác nhau ñều tăng theo thời gian bảo quản Công thức ðC có

tỷ lệ tăng nhanh nhất khác biệt rõ rệt với các công thức khác (giá trị b ngày 11

là 52) Khi không xử lý bất kỳ biện pháp bảo quản nào màu sắc vỏ quả dưa chuột thay ñổi, từ xanh sang vàng Hoạt ñộng sinh lý, sinh hoá của quả diễn

ra một cách tự nhiên, vỏ quả bị mất nước, héo, ánh sáng không phản chiếu ñược màu sắc của vỏ quả, làm mất gía trị thương mại của quả Khi nồng ñộ chitosan tăng dần thì biến ñổi màu của vỏ quả giảm ñáng kể Công thức chitosan 1% và 1,5% có sự thay ñổi màu sắc chậm nhất do màng có tác dụng ngăn cản các yếu tố ảnh hưởng ñến sự biến ñổi sắc tố vỏ quả, sau 11 ngày bảo quản (giá trị b là 43.9 và 43.6)

Công thức chitosan 1% và 1,5% hạn chế biến ñổi màu không khác biệt

ở mức ý nghĩa α = 0,05 Do vậy, chúng tôi lựa chọn nồng ñộ CTS 1% ñể thực hiện nghiên cứu tiếp theo

4.2 Ảnh hưởng của pH ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng tự nhiên và biến

ñổi màu sắc vỏ quả dưa chuột

Qua kết quả nghiên cứu ở nội dung 1 và ảnh hưởng của pH ñến tính tan của chitosan chúng tôi chọn chitosan (1% và pH < 6) ñể nghiên cứu tiếp ở nội dung này

4.2.1 Ảnh hưởng của pH dung dịch chitosan ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng

tự nhiên

Hao hụt khối lượng tự nhiên trong quá trình bảo quản là chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng ñến tổn thất sau thu hoạch và hiệu quả kinh tế Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH ñến hao hụt khối lượng tự nhiên quả dưa chuột ñược trình bày trong Bảng 4.2

Bảng 4.2 Ảnh hưởng của pH dung dịch chitosan ñến tỷ lệ hao hụt khối

lượng tự nhiên của dưa chuột trong quá trình bảo quản

Hao hụt khối lượng (%)

So sánh tỷ lệ hao hụt khối lượng ở các công thức Sau 11ngày bảo quản, công thức dung dichh chitosan có pH =3,5 hao hụt khối lượng là lớn nhất (11,42%) Các công thức còn lại khi pH thay ñổi thì hao hụt khối lượng quả có khác nhau, tuy nhiên không khác nhau ở mức ý nghĩa α = 0,05 Vậy các công thức dung dịch chitosan có pH = 4,0 – 5,5 hao hụt khối lượng quả dưa chuột trong thời gian bảo quản không khác nhau